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准能集团:煤基炸药开拓爆破新赛道
本报通讯员 刘 娟



  1月9日,准能集团召开第三届科技创新大会,“新型煤基纳米碳氢炸药研制与工程应用”被授予科技进步奖一等奖,项目科研人员深受鼓舞,信心倍增。
  两年里,准能立足“煤头”优势,催动煤基纳米碳氢燃料向工业炸药领域延伸,展开了一系列探索和实践……如今,新型煤基纳米碳氢炸药恰如一个支点,撬动着工业炸药的技术和产业变革,让能源格局的新未来再多一种可能。
  萌发——大胆假设勇于创新
  这场变革风暴源于一个大胆的假设。
  2022年,随着煤基纳米碳氢燃料成功替代重柴油,实现了柴油发动机压燃点火,炸药厂领导班子兴奋不已,不由联想到厂生产的铵油炸药,柴油是这类炸药的主要油相原料,既然煤基纳米碳氢燃料可以替代柴油,那么用于炸药生产也不无可能。
  “有了思路就要谋划落地。”准能党委书记、董事长得知这一想法后,亲自挂帅成立新型煤基纳米碳氢炸药研发项目领导小组,并要求一周内拿出技术方案。
  炸药厂郭占江劳模和工匠人才创新工作室迅速行动,率先开始了复杂的理论论证。一些担心的声音也随之出现了。“煤基纳米碳氢燃料含有水分,而硝酸铵易溶于水,一旦发生反应出现析晶,炸药就失去了爆破性,煤基纳米碳氢燃料真的可行吗?”
  “科研哪有一帆风顺的?你们只管大胆地搞。”准能董事长的话给所有科研人员吃了一颗定心丸。
  2022年11月22日,新型煤基纳米碳氢炸药第一次爆破试验在炸药厂拉开帷幕,这是一个刻入所有参与试验人员记忆里的特殊日子。
  “当天我们共测试了12发测试样,第1发就成功了,大家高兴到跳起来。”科研人员胡海云神采奕奕地指着一张留影说道。
  当天晚上,实验数据出炉:新型煤基纳米碳氢炸药平均爆速为3050米/秒,较传统铵油炸药2800米/秒爆速提升约9%,且爆速稳定,每发相差约50米/秒左右,铵油炸药的测试样每发相差约在150米/秒左右。
  “这次试验意味着民用爆炸物品发展史上诞生了一种不用一滴油即可爆轰的全新型炸药——新型煤基纳米碳氢炸药。”科研人员武轩骄傲地说。
  到底行不行,数据就是最好的回答。2022年12月,经董事长专题会研究同意,该项目批复立项。
  试验——争分夺秒攻克难题
  第一次的试验成功仅仅只是开始。准能董事长现场观摩后表示:“煤基纳米碳氢燃料在铵油炸药中的创新,为煤基纳米碳氢燃料工业化广泛应用拓展了新道路,提供了新的研究方向,大家要加快试验、反复论证、攻克难关,早日实现工业化应用。”话犹在耳,新型煤基纳米碳氢炸药制备工艺这个硬骨头,必须要啃下。
  爆速、猛度、作功能力及感度是衡量炸药性能的关键指标,要更加精准地掌握新型煤基纳米碳氢炸药的综合爆炸性能、安全性及爆炸机理,这些测试试验必不可少。科研人员趁热打铁,按照4%、6%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、15%的煤基纳米碳氢添加剂配比,开启了每天12发、近20天的爆速测试试验,反复尝试直至确定最佳爆速的配比。
  在试验过程中,科研人员不仅要反复计算消耗脑力,还要应对体力的考验,更要耐得住试验的枯燥,其中混药就是一项技术活。“我们要用木质搅拌铲人工将7公斤重的多孔粒状硝酸铵与煤基纳米碳氢燃料混合均匀。”胡海云说道。
  在零下20摄氏度的天气里,科研人员冒着寒风,伸出冻得通红的双手连接靶线。“天气太冷了,没有更好的办法,只能一个人接完一根线,马上换另一个人接第二根线。”武轩回忆着。为了准确获取测试作功能力数据,反复填埋直径2米、深度约60厘米的漏斗状土沙坑,对于他们而言更是司空见惯。
  一个多月的时间里,大家齐心协力、毫无怨言,继爆速后又开展了最佳猛度的配比、最佳做功能力的配比测试试验,拿到了第一手数据,建立了数据模型,攻克了高黏度液—固两相高效均匀混制难题,开发出低成本、高性能的新型煤基纳米碳氢炸药配方。
  紧接着,科研人员对混装铵油炸药车进行了针对性改造。2023年1月11日,新型煤基纳米碳氢炸药在混装铵油炸药车进行第一次成功试生产,标志着其应用于露天矿松动爆破迈出了工业化应用的第一步。此后,准能又陆续对3台混装炸药车进行优化设计和改造。
  2023年3月至8月,项目先后通过中国煤炭工业协会组织、国家工业和信息化部组织的科技成果鉴定,均认为项目成果属国内外首创,达到国际领先水平,标志着新型煤基纳米碳氢炸药完成国家民爆行业行政许可准入,为工业化依法合规生产及全国民爆行业推广应用打下了坚实基础。
  “从项目提出到用改造的混装炸药车验证项目工业化的可行性,我们仅用了2个半月时间。项目通过科技成果鉴定,仅用了9个月时间,创造了民爆行业立项审批用时最短、研发进度最快及科技成果鉴定速度最快3项纪录。”炸药厂副厂长李玉清感慨道。
  在科研攻关的路上,争分夺秒贯穿始终,准能致力跑出加速度。
  工业化——加快步伐打破依赖
  “5、4、3、2、1,起爆!”
  2023年12月28日15时许,哈尔乌素露天矿1070平盘南部采场传来“轰隆隆”巨响,一时间,岩层震动。这是准能应用新型煤基纳米碳氢炸药开展的第9次岩石松动爆破对比试验,炸药单耗降低29.7%,现场爆破效果优于传统铵油炸药,引得观摩人员纷纷称赞。
  哈尔乌素露天矿穿爆队队长杨洋介绍道:“通过爆破的现场我们可以发现,整个爆堆的形状比较理想,块度比较均匀,新型煤基纳米碳氢炸药的性能在爆破方面得到充分显现。”
  一切都要奔着工业化。为全面验证实际爆破效果,定量化获取新型煤基纳米碳氢炸药现场应用与传统铵油炸药的优势,2023年10月,准能在黑岱沟露天矿和哈尔乌素露天矿开展对比试验,并采取“间隔装药+增大孔距”的方式,组织完成炸药单耗降低15%、20%、25%、30%等系列试验,炸药用量较传统铵油炸药减少了31%,根据初步测算,工业炸药的生产成本及爆破成本大幅降低。
  炸药厂制备更优性能炸药的步伐同样不曾止步。2023年12月28日17时,在炸药厂爆破试验场,新型煤基纳米碳氢炸药5次试爆爆速平均稳定在3550米/秒以上,较铵油炸药爆速性能提升26.8%,为露天矿岩石高台阶抛掷爆破工艺革新和降本增效提供了新路径。此外,准能还将新型煤基纳米碳氢炸药首次用于煤层爆破中,相比传统铵油炸药,炸药单耗降低20%,现场爆破效果更优,相关实验还在进行中,单耗有望进一步降低。
  接连传来的好消息令人振奋。新型煤基纳米碳氢炸药工艺技术及装备的研发打通了煤炭直接制备工业炸药的技术路径,打破了传统工业炸药对石油类产品的依赖,填补了国内外煤基燃料制备工业炸药的技术空白,对助力实现“双碳”目标具有深远意义,准能人将催动工业炸药行业迎来新曙光,煤基纳米碳氢燃料多领域应用路必将越走越宽、越走越远。

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