氧化劑鹽水溶液的雜質吸附粗濾精濾方法

2023-05-15 23:37:41

專利名稱：氧化劑鹽水溶液的雜質吸附粗濾精濾方法
技術領域：
本發明涉及乳化炸藥製造技術領域，尤其涉及一種氧化劑鹽水溶液的雜質吸附粗濾精濾方法，所述氧化劑鹽水溶液可用於製備乳化炸藥。
背景技術：
我國85%以上的礦山仍然採用包裝炸藥藥卷裝填，炸藥使用包裝材料，增加了二氧化碳排放，裝填的均為雷管感度的I. I級的爆炸品，生產、儲存、運輸、保管、裝填過程中不具備本質安全性，而發連國家的散裝炸藥佔炸藥總量的比例已經達到95%以上，我國僅為15% ;推廣含水的乳化炸藥和現場混裝散裝炸藥是我國民爆行業十二五期間一項重要的產業政策。目前我國使用的散裝乳化炸藥配方相對比較複雜，為達到良好的儲存穩定性和穩定的爆炸性能，原材料種類較多，達十幾種，氧化劑鹽製備技術相對落後，造成爆轟反應後有毒有害氣體量大。氧化劑鹽水溶液作為製備乳化炸藥的生產過程中間環節，其質量好壞直接關係到乳化炸藥的性能。雜質在氧化劑鹽中對乳化工序的安全性存在威脅，因為乳化工序通常是高速剪切，伴有高溫，又在密閉容器中，含有可見雜質，肉眼不可見的雜質都將會對乳化器產生威脅，國內已經有多起乳化器爆炸的案例，雜質的混入增加了乳化工序的風險。氧化劑鹽水溶液中含有雜質還會影響乳化的效果，對形成微細的液滴影響很大，直接影響乳化基質的品質以及儲存穩定性。作為配製上述氧化劑鹽水溶液的原料，硝酸銨、硝酸鈉等氧化劑在生產、儲存、運輸過程中會不可避免的混入雜質，生產氧化劑鹽水溶液時溶於水中，相應地雜質亦混入溶液中。此外，硝酸銨、硝酸鈉等氧化劑一般為顆粒結晶，需要經破碎進入氧化劑鹽水溶液製備罐，破碎過程中的拆封、初碎、倒袋等操作也會混入雜質。再者，作為溶劑的水(甚至有時使用工藝過程的循環水)中同樣可能混入雜質，它們作為溶劑可能會含有可見的或不可見的雜質。

發明內容
本發明的目的在於提供一種新穎的氧化劑鹽水溶液的雜質吸附粗濾精濾裝置，通過該裝置可以有效地除去氧化劑鹽水溶液中的雜質。在加入有定量的水以及硝酸銨和硝酸鈉等氧化劑的製備罐內，加入硅藻土，充分攪拌，然後經過循環的粗濾和精濾可以有效地除去氧化劑鹽水溶液中的雜質。本發明第一方面提供一種氧化劑鹽水溶液的配製裝置及粗濾精濾裝置，其包括製備罐，其中設置有攪拌器；粗濾罐，其中設置有粗濾網，粗濾網的上部空間通過第一管道連接到所述製備罐的底部開口；精濾器，其內設置有至少一個精濾體，該精濾體的底部通過第二管道連接到所述粗濾罐中粗濾網的下部空間，並且精濾體的頂部通過第三管道與所述製備罐相通；和水罐，其通過第四管道與所述製備罐相通。根據本發明的第一方面的配製裝置，其中所述第四管道中設置有第四三通閥，由該第四三通閥引出的第五管道連接到所述粗濾罐中粗濾網的上部空間。根據本發明的第一方面，其總體上提供的是一種氧化劑鹽水溶液的包含粗濾精濾裝置單元的配製裝置。因此本發明第一方面是一種氧化劑鹽水溶液的配製裝置，或者說本發明第一方面是一種氧化劑鹽水溶液的配製裝置及粗濾精濾裝置。本發明第二方面提供了氧化劑鹽水溶液的配製方法，其包括以下步驟(i)由進料口向製備罐中加入計算量的、破碎的氧化劑，以及從水罐經由第四管道向製備罐中加入計算量的水，在85-102°C (優選85-95°C )加熱下攪拌使物料溶解，測定pH 值和析晶點，必要時調整至PH值和析晶點合格；(ii)向製備罐中加入娃藻土,繼續攪拌；(iii)使製備罐中的物料經第一管道進入粗濾罐中的粗濾網的上部空間，在管道泵抽濾作用下物料通過粗濾網進入粗濾網的下部空間，物料進一步經由第二管道前行到精濾器；(iv)物料經精濾器的精濾體過濾作用，進入第三管道，並進一步進入製備罐；(V)任選地，使步驟(iii)和(iv)循環，直至溶液的渾濁度符合規定；(vi)開啟第一三通閥，使處理合格的氧化劑鹽水溶液導入溶液出料口，進入氧化劑鹽水溶液備用罐做生產備用，完成配製工序。


圖I是根據本發明氧化劑鹽水溶液的配製裝置及粗濾精濾裝置的一個實施方案的示意圖。圖2是根據本發明氧化劑鹽水溶液的配製方法的一個實施方案的流程示意圖。在本發明中，使用的主要附圖標記如下
精濾器3 精濾體31 水罐4 第一管道81 第一三通閥811 溶液出料口 812 第二管道82 管道泵821 第三管道83 第四管道84 第四三通閥841 第五管道8具體實施例方式製備Sip I
攪拌器11 ;
製備罐的底部開口12
加熱層13
防爆電機14
進料口 15
粗濾罐2
粗濾網21
粗濾網的上部空間22
粗濾網的下部空間23
緊固法蘭手柄24
排汙口 25
4
下面結合附圖以示例的方式來對本發明的各個方面作進一步的說明。參見圖1，其中描繪了根據本發明第一方面氧化劑鹽水溶液的配製裝置的一個實施方案的示意圖。本發明氧化劑鹽水溶液的配製裝置其包括製備罐1，其中設置有攪拌器11 ；粗濾罐2，其中設置有粗濾網21，粗濾網的上部空間22通過第一管道81連接到所述製備罐I的底部開口 12 ；精濾器3，其內設置有至少一個精濾體31，該精濾體的底部通過第二管道82連接到所述粗濾罐中粗濾網的下部空間23，並且精濾體的頂部通過第三管道83與所述製備罐I 相通；和水罐4，其通過第四管道84與所述製備罐I相通。根據本發明的第一方面的配製裝置及粗濾精濾裝置，其中所述第四管道84中設置有第四三通閥841，由該第四三通閥841引出的第五管道85連接到所述粗濾罐中粗濾網的上部空間22。第五管道85的設置有利於系統操作特別是它們在清洗系統各部件時使用， 然而本領域技術人員理解不使用第五管道85亦可以實現本發明配製裝置各部件的清洗。根據本發明的第一方面的配製裝置，其中所述製備罐I的罐體包括加熱層13。即人們通常所說的加熱夾套，加熱介質為熱水在該夾套中循環並使製備罐內的液體加熱。在一個實施方案中，製備罐、粗濾罐、精濾器、和各種輸送管道各自獨立地設置了類似於製備罐I的罐體包括加熱層13的保溫層或者其它類型的保溫層。根據本發明的第一方面的配製裝置，其中所述製備罐I中設置的攪拌器11由防爆電機14驅動。根據本發明的第一方面的配製裝置，其中所述製備罐I的頂部設置有進料口 15。 物料例如硝酸銨、硝酸鈉等可以經該進料口 15加入到製備罐I中。根據本發明的第一方面的配製裝置，其中所述第三管道83和/或第四管道84與所述製備罐I的頂部或者罐壁上部連通。根據本發明的第一方面的配製裝置，其中所述第一管道81中設置有第一三通閥 811，由該第一三通閥811引出溶液出料口 812。根據本發明的第一方面的配製裝置，其中所述第一管道81在第一三通閥811的下遊與所述第五管道85匯合一起連接到所述粗濾罐中粗濾網的上部空間22。根據本發明的第一方面的配製裝置，其中所述粗濾網21是能夠截留已經吸附雜質硅藻土的濾網。根據本發明的第一方面的配製裝置，其中所述粗濾罐2頂部設置有緊固法蘭手柄 24。該緊固法蘭手柄24可以使該粗濾罐2開啟或密封，從而在工作狀態使整個粗濾罐2密封，而工作完成之後可以打開該緊固法蘭手柄24，並可以對粗濾網21和/或粗濾罐2進行
清理或清洗。根據本發明的第一方面的配製裝置，其中所述粗濾罐2底部設置有排汙口 25。在工作完成之後沉積在粗濾罐2底部的汙物可從該排汙口 25排出。根據本發明的第一方面的配製裝置，其中所述第二管道82上設置有管道泵821。 管道泵821可以驅動本發明配製裝置中工作液體循環。根據本發明的第一方面的配製裝置，其中所述精濾體31中的填料是硅藻土。本領域技術人員理解，所述精濾體31的兩端可以設置微孔墊片(圖中未示出)，該微孔墊片可以讓溶液通過但不能使硅藻土顆粒通過。當所述精濾體31有兩個或兩個以上時，它們可以是以並聯或者是串聯的方式組合；與並聯組合相比，串聯組合將有助於獲得除雜效果更好的氧化劑鹽水溶液，但過濾速度較慢。根據本發明的第一方面的配製裝置，為了操作上的方便，還可以在各管道中設置閥門，例如可以在第一管道81與第五管道85匯合點前、後各自獨立地設置閥門；又例如還可以在管道泵821的上遊或下遊設置閥門。這些閥門的設置有助於使整個操作工藝連續進行並且在出現故障時便於中止操作。根據本發明的第一方面的配製裝置，所述粗濾網21可以是水平設置於所述粗濾器中，由此將粗濾器的內部空間分開成上、下兩部分，即上部空間22和下部空間23。本領域技術人員理解，粗濾網21可以是垂直設置於所述粗濾器中，由此將粗濾器的內部空間分開成液料的上遊、下遊兩部分，該上遊和下遊兩部分可以分別稱為上部空間22和下部空間
23。就本發明而言，粗濾網21水平設置是優選的。根據本發明第一方面的配製裝置，其中精濾器3和水罐4 二者可以各自獨立地在其底部設置排汙口，例如類似於粗濾罐2底部的排汙口 25，以便工藝操作或清理。再參見圖2，其中描繪了根據本發明第二方面氧化劑鹽水溶液的配製方法的一個實施方案的流程示意圖。在一個實施方案中，所述配製方法包括以下步驟⑴由進料口 15向製備罐I中加入計算量的、破碎的氧化劑，以及從水罐4經由第四管道84向製備罐I中加入計算量的水，在85-102°C (優選85-95°C )加熱下攪拌使物料溶解，測定PH值和析晶點，必要時調整至pH值和析晶點合格；(ii)向製備罐I中加入硅藻土，繼續攪拌；(iii)使製備罐I中的物料經第一管道81進入粗濾罐2中的粗濾網的上部空間 22，在管道泵821抽濾作用下物料通過粗濾網21進入粗濾網的下部空間23，物料進一步經由第二管道82前行到精濾器3 ；(iv)物料經精濾器3的精濾體31過濾作用，進入第三管道83，並進一步進入製備罐I ;(V)任選地，使步驟(iii)和(iv)循環，直至溶液的渾濁度符合規定；(vi)開啟第一三通閥811，使處理合格的氧化劑鹽水溶液導入溶液出料口 812，完成配製工序。本發明所得合格的氧化劑鹽水溶液可以直接用於後續乳化工序或者導入氧化劑鹽水溶液備用罐用於後續乳化工序。根據本發明第二方面的配製方法，其中在步驟(i)之前和/或在步驟(vi)之後， 還包括對配製裝置進行清洗的步驟。這些清洗步驟可以使用到管路中的閥門及其它相關部件，例如在清洗過程中可以開啟第四三通閥841使水罐4中的水直接引入粗濾器中；又例如可以打開粗濾器2的緊固法蘭手柄24，以對粗濾網21和粗濾器2進行清洗。根據本發明第二方面的配製方法，在步驟(V)的循環過程中，如果粗濾罐中粗濾網的下部空間23有明顯的沉積物，則可在操作過程中通過排汙口 25將該沉積物排出。由此，第二管道82從粗濾罐中粗濾網的下部空間23引出，引出口優選不是設置在粗濾器的底部，而排汙口 25則優選設置在粗濾器的底部的最底部。
同時在精濾器底部也設計排汙口，便於清除底部沉積物及清洗汙水。根據本發明第二方面的配製方法，其可通過本發明第一方面所述配製裝置的任一實施方案來執行，換言之，本發明第一方面任一實施方案均可適用於本發明第二方面的配製方法(本領域技術人員理解可以對第一方面的這些實施方案進行適當調整以適應第二方面的方法)。根據本發明，所述氧化劑鹽水溶液含有的主要原材料是硝酸銨、硝酸鈉等硝酸鹽氧化劑，它們易溶於水，通常而言具有腐蝕性。根據本發明，在氧化劑鹽水溶液製造過程中，進行雜質吸附、粗濾、精濾、循環抽濾，可以有效地達到純化的目的。根據本發明，氧化劑鹽水溶液的最終質量指標可通過檢測渾濁度、pH值、析晶點、 溫度來衡量所得氧化劑鹽水溶液的品質。根據本發明，渾濁度是衡量氧化劑鹽水溶液質量的最主要的指標，經粗濾精濾後檢測渾濁度，過高，繼續抽濾，直至合格。根據本發明，氧化劑鹽水溶液經粗濾精濾後測量渾濁度，最終得到的氧化劑鹽水溶液優選渾濁度小於3NTU，更優選小於2NTU，更優選小於 INTU ；根據本發明，硅藻土必須是符合國標的產品，精濾器中加入的硅藻土需定期更換， 一般30個批次更換會有助於氧化劑鹽水溶液的配製。在本發明的的一個實施方案中，基本工藝過程是在氧化劑鹽水溶液製備罐中加入經計量的水，硝酸銨、硝酸鈉等氧化劑鹽經計量破碎後加入到製備罐中，利用循環熱水加熱至規定的溫度，通常是85-102攝氏度之間，測量溫度，測量調節PH值，檢測析晶點，合格時加入硅藻土攪拌吸附，通過抽濾的方式，經粗濾器、精濾器過濾，循環30分鐘，檢測渾濁度，渾濁度合格時，停止抽濾，泵送至批次罐備用。根據本發明，向製備罐I加入硅藻土的量是本領域技術人員根據已有知識容易確定的，例如娃藻土的製備罐I中液料量的0. I 0. 5% (w/v),優選0. I 0. 4% (w/v),優選0. I 0.3% (w/v)。根據本申請案的裝置和方法，其中可用的工藝控制參數例如包括PH 值3. 5-4. O、溶液濁度< INTUJP /或析晶點69°C _71°C，在這些參數範圍內為優選的水溶液。根據本發明，各三通閥可以是電子換向模式的三通閥，在本發明中亦可稱為電子換向閥。在本發明的一個實施方案中，所述配製裝置中製備罐、過濾器及輸料管路等部件各自獨立地設置有熱水保溫層(即加熱介質夾層)。根據本發明，在日工作結束後，製備罐中製成氧化劑鹽水溶液已經轉移至儲備罐或已經使用完畢，切換水罐的電子換向閥，用清水衝洗管道，將清洗水排入製備罐。根據本發明，管道清洗結束後，打開粗濾器法蘭蓋，清除過濾出的雜質；打開精濾器法蘭蓋，查看是否正常，並定期更換精濾裝置。雖然已經詳細說明了本發明及其優點，但是應當理解在不超出由所附的權利要求所限定的本發明的精神和範圍的情況下可以進行各種改變、替代和變換。而且，本發明的範圍不僅限於說明書所描述的過程、設備、手段、方法和步驟的具體實施例。本領域內的普通技術人員從本發明的公開內容將容易理解，根據本發明可以使用執行與在此所速的相應實施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結果的、現有和將來要被開發的過程、設備、 手段、方法或者步驟。因此，所附的權利要求旨在在它們的範圍內包括這樣的過程、設備、手段、方法或者步驟。
權利要求
1.氧化劑鹽水溶液的配製裝置及粗濾精濾裝置，其特徵在於包括製備罐，其中設置有攪拌器；粗濾罐，其中設置有粗濾網，粗濾網的上部空間通過第一管道連接到所述製備罐的底部開口 ；精濾器，其內設置有至少一個精濾體，該精濾體的底部通過第二管道連接到所述粗濾罐中粗濾網的下部空間，並且精濾體的頂部通過第三管道與所述製備罐相通；和水罐，其通過第四管道與所述製備罐相通，其中，所述第四管道中設置有第四三通閥，由該第四三通閥引出的第五管道連接到所述粗濾罐中粗濾網的上部空間。
2.根據權利要求I的配製裝置，其特徵在於所述製備罐、粗濾罐、精濾器、管道各自獨立地設置保溼層。
3.根據權利要求I的配製裝置，其特徵在於所述製備罐中設置的攪拌器由防爆電機驅動。
4.根據權利要求I的配製裝置，其特徵在於所述製備罐的頂部設置有進料口。
5.根據權利要求I的配製裝置，其特徵在於所述第三管道和/或第四管道與所述製備罐的頂部或者罐壁上部連通。
6.根據權利要求I的配製裝置，其特徵在於所述第一管道中設置有第一三通閥，由該第一三通閥引出溶液出料口。
7.根據權利要求I的配製裝置，其特徵在於所述第一管道在第一三通閥的下遊與所述第五管道匯合一起連接到所述粗濾罐中粗濾網的上部空間。
8.根據權利要求I的配製裝置，其特徵在於所述粗濾網是能夠截留硅藻土的濾網。
9.根據權利要求I的配製裝置，其特徵在於所述粗濾罐底部設置有排汙口。
10.根據權利要求I的配製裝置，其特徵在於所述第二管道上設置有管道泵，其用於驅動所述配製裝置中工作液體循環。
11.根據權利要求I的配製裝置，其特徵在於所述精濾體中的填料是硅藻土。
12.氧化劑鹽水溶液的配製方法，其特徵在於包括以下步驟(i)由進料口向製備罐中加入計算量的、破碎的氧化劑，以及從水罐經由第四管道向製備罐中加入計算量的水，在85-102°C加熱下攪拌使物料溶解，測定pH值和析晶點，必要時調整至PH值和析晶點合格；(ii)向製備罐中加入娃藻土，繼續攪拌；(iii)使製備罐中的物料經第一管道進入粗濾罐中的粗濾網的上部空間，在管道泵抽濾作用下物料通過粗濾網進入粗濾網的下部空間，物料進一步經由第二管道前行到精濾器；(iv)物料經精濾器的精濾體過濾作用，進入第三管道，並進一步進入製備罐；(V)任選地,使步驟(iii)和(iv)循環,直至溶液的渾池度符合規定；(vi)開啟第一三通閥，使處理合格的氧化劑鹽水溶液導入溶液出料口，完成配製工序。
全文摘要
本發明涉及氧化劑鹽水溶液的配製裝置及粗濾精濾裝置。具體地，本發明所述配製裝置包括製備罐、粗濾罐、精濾器、水罐，其中所述第四管道中設置有第四三通閥，由該第四三通閥引出的第五管道連接到所述粗濾罐中粗濾網的上部空間。本發明還涉及使用該配製裝置配製氧化劑鹽水溶液的方法。本發明裝置和方法具有如說明書所述優點。
文檔編號B01D36/02GK102603439SQ20111031958
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月20日 優先權日2011年10月20日
發明者薛世忠 申請人:薛世忠