硅系和硼系辅延期药点火能力的试验研究.pdf

4 4 ’ 爆破器材E x p L o s i v eM a t e r i a l s 第4 4 卷第2 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 8 3 5 2 ．2 0 1 5 ．0 2 ．0 1 1 硅系和硼系辅延期药点火能力的试验研究米 李祥友 葫芦岛凌河化工集团有限责任公司 辽宁葫芦岛，1 2 5 0 0 0 [ 摘要]针对铅芯延期元件的导爆管雷管结构，将硅／铅丹／硫化锑、硼／铬酸钡辅延期药对钨系延期药的点火能 力进行了对比试验，从自身稳定性到点火能力进行了比较。结果表明，硼系辅延期药的点火能力优于硅系辅延期 药的点火能力，储存性好，燃烧稳定，延期精度好，而且硼系辅延期药的制备简单，原材料更易得，适合作为长延时 钨系延期药铅延期体结构的点火体装药。 [ 关键词] 辅延期药；点火能力；延期体 『分类号] T Q 5 6 5 ．2 引言 目前国内大多数厂家利用大内管进行多次压装 钨系延期药的内管式结构来实现高段别的半秒、秒 延期导爆管雷管的高秒量延时．这种结构的延期内 管延期药装药量较大，且钨粉等材料的价格较高， 不具有成本优势，其延时精度也较差[ 1 ] 。长期的生 产实践中，通常是将延期药、辅延期药分别拉制成单 芯铅延期体，再于基础雷管中采用过盈配合的装配 方式[ 2 ] ，先后压入延期体、辅延期体【3 】。该结构的 产品具有成本低、工艺简单的特点。将高秒量钨系 延期药拉制成单芯铅延期体，导爆管、电引火药头均 不能直接可靠点燃该类型的延期体，点火过程中均 需要有易被发火元件点燃的延期药来过渡，方能实 现主延期药的可靠发火。在此结构中，辅延期药拉 制成的点火体的点火能力是制约延期体能否顺利传 爆的关键。 根据生产实际需要，点火用辅延期药需具备火 焰感度高、燃烧稳定、燃速较快、生成热量高等特点。 硅／铅丹／硫化锑延期药易于接受电引火药头和导爆 管能量的激发，长期生产中发火可靠，药剂稳定性 好．具备了作为辅延期药的基本条件。硼／铬酸钡延 期药具有用量少、不吸湿、耐高温、产气量少和精度 高等诸多优点。当硼的质量分数大于1 0 ％时可以 作为点火药使用[ 4J 。本文分别选取硅／铅丹／硫化 锑系延期药 简称硅系辅延期药 和硼／铬酸钡延期 药 简称硼系辅延期药 作为钨系延期药的辅延期 药，拉制成点火体，实现承上启下，传递燃烧的作用， 以粗芯钨系铅延期体的结构装配的导爆管雷管 为试验条件，对比分析了两种辅延期药的点火能力。 硅系辅延期药和硼系辅延期药．在生产中都可 以作为低秒量延期装药使用。本文对该两种药剂的 性能不再做详细介绍。主要对这两种辅延期药以下 4 个方面的性能展开试验对比 1 拉制成铅延期体，在吸湿条件下储存，自身 发火可靠性 2 拉制成铅延期体，药芯破损情况下。对钨系 延期药铅延期体的点火能力； 3 拉制成铅延期体，经吸湿储存后，对钨系延 期药铅延期体的点火能力 4 在正常生产装配条件下，对钨系延期药铅延 期体的点火能力。 1 试验方案 主、辅延期药剂均拉制成铅延期体结构．主延期 体采用3 种不同燃速的延期药，延期药药芯长度均 大于 或等于 2 ．5m m 。按工艺要求存放7d 后，统 一切长，在相同条件下装配成导爆管雷管。该导爆 管雷管的装配结构如图1 所示。 在可靠防护条件下逐发起爆导爆管雷管，检查 雷管是否可靠起爆。以产品瞎火数量来判定辅延期 药的点火能力。试验中出现的瞎火产品，均经过解 剖检查，确认为辅延期药未点燃主延期药．作为产品 瞎火的有效数据。 1 ．1 辅延期药对钨系延期药的点火可靠性 为了对比硅系和硼系辅延期药对不同燃速的钨 系延期药点火的可靠性．将2 种辅延期药拉制成单 芯铅延期体，存放7d 后，切长6m m ，针对不同燃速 来收稿日期2 0 1 4 4 6 ．1 3 作者简介李祥友 1 9 7 8 ～ ，男，工程师，主要从事民爆器材的技术和生产工作。E - m a i l k y 9 9 1 9 9 1 6 3 ．c o m 万方数据 2 0 1 5 年4 月硅系和硼系辅延期药点火能力的试验研究李祥友 ‘4 5 1 一管壳；2 一炸药；3 一炸药；4 一起爆药；5 一加强帽； 6 一延期体；7 一点火体；8 一橡胶塞；9 一导爆管 图1导爆管雷管的装配结构 F i g ．1A s s e m b l ys t r u c t u r eo fn o n e ld e t o n a t o r 的钨系延期体装配成导爆管雷管．进行发火试验，试 验结果见表1 ，试验数量1 0 0 发。 通过表1 数据，可以明显看出，随着钨系延期药 燃速的减少，两种辅延期药的点火可靠性均出现降 低。钨系延期药的燃速为4 ．0 8m m ／s 时，2 种辅延 期药作为点火体的产品未出现瞎火产品，当燃速改 变至3 ．4 5m m ／s 时，硅系辅延期药作为点火体的产 品出现2 发瞎火产品，而硼系辅延期药作为点火体 的产品仍然未出现瞎火产品。因此，当钨系延期药 的燃速小于3 ．4 5m m ／s l 对，利用硼系辅延期药作为 表1 硅系和硼系辅延期药对不同燃速钨系 延期药的点火可靠性 T a b ．1 E f f e c t so fs i l i c o na n db o r o nt y p ea s s i s t a n t d e l a yc o m p o s i t i o n sO f f t h em i s f i r eo ft u n g s t e nt y p e d e l a yc o m p o s i t i o nw i t hd i f f e r e n tb u r n i n gr a t e s 钨系延期药燃速／ 瞎火数量 m m s ‘。硅系辅延期药硼系辅延期药 点火体的产品能够满足发火要求。 1 ．2 辅延期药吸湿对比试验 将硅系和硼系辅延期药按同一拉拔工艺，存放 7d 后，切割完立即采用B D ．2 型爆破器材综合测时 仪记录延期雷管的发火情况，用光电靶测时，测得的 秒量见表2 ，辅延期体的切长为1 3 ．5m m 。然后将 切割完的产品放在温度5 0 ～5 5 ℃、湿度9 0 ％～ 9 5 ％的环境中，在吸湿条件下分别存放4 8 、1 4 4 、2 1 6 h 后，测时，测得的秒量分别见表3 、表4 、表5 。 从表2 ～表5 可以看出，2 种辅延期药在吸湿试 验前期，燃速降低明显，存放2 1 6h 后，吸湿程度达 到了阶段性的饱和。前期秒量变化随储存时间的增 表2 切割后立即测得的秒量 T a b ．2 D e l a yt i m em e a s u r e di m m e d i a t e l ya f t e rc l e a v a g e 表3在吸湿条件下存放4 8h 后测得的秒量 T a b ．3 D e l a yt i m em e a s u r e da f t e rt h es t o r a g ef o r4 8hu n d e rh u m i d i t yc o n d i t i o n s 万方数据 4 6 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 4 卷第2 期 加缓慢上升，但在长时间的吸湿试验中未出现瞎火 产品，均能够满足延期药储存、装药、切割、延期雷管 装填、装配等条件的使用要求。 1 ．3 辅延期药在吸湿条件下储存的点火可靠性 将燃速为3 ，4 5I n n ．s 的钨系延期药的同批粗 芯铅延期体正常存放，硅系和硼系辅延期药点火体 的粗芯铅延期体则在温度5 0 ～5 5 ℃、湿度9 0 ％～ 9 5 ％吸湿环境中存放，吸湿存放时间分别达到7 2 4h 、9 2 4h 后，取出进行导爆管雷管装配并测试。 所得结果见表6 。由表6 数据可见，2 种辅延期药， 在吸湿一段时问后，依然具有点火能力，且硼系辅延 期药点火能力优于硅系。试验数量1 0 0 发，钨系延 期药燃速为3 ．9 8m m ／s 。 表6 辅延期药吸湿后对钨系延期药的点火可靠性 T a b ．6E f f e c t so fm o i s t u r ea d s o r b e da s s i s t a n t d e l a yc o m p o s i t i o n so nt h em i s f i r eo ft u n g s t e n t y p ed e l a yc o m p o s i t i o n 1 ．4 辅延期药掉药芯对比试验 在生产装配中．在辅延期药点火体切割和筛入 转载模等操作中，药芯都不可避免地受到外力撞击， 会被不同程度地破坏，这种破坏的影响主要体现在 药芯的损伤掉药上．会在一定程度上削弱点火体的 点火能力。针对这一影响因素，展开了2 种辅延期 药点火体掉药后点火能力对比试验。 将燃速为3 ．4 5m m ／s 的钨系延期药的同批粗 芯铅延期体正常存放。选取硅系辅延期药和硼系辅 延期药，按同一工艺拉制成铅点火体。点火体药芯 人为剥掉1 ．0 ～1 ．51 T i m 或1 ．5 ～2 ．0m m 的深度，并 将该面作为与被点燃延期体的接触面即能量输出 面．各装配2 0 发导爆管雷管，然后进行测试，所得结 果如表7 所示。由表7 数据可以看出，在掉药芯程 度相同的情况下，硼系辅延期药点火能力优于硅系 辅延期药的点火能力。试验数量1 0 0 发，钨系延期 药燃速为3 ．9 8n l l n ／s 。 2瞎火延期雷管与辅延期药使用问题分析 在解剖瞎火的延期雷管时，发现多发点火体辅 延期药的燃烧残渣向远离主延期体的方向脱离铅 管．到达了空位空间内。表明延期元件中辅延期药 在燃烧时发生了层状龟裂现象[ 4 ] ，燃烧产物向后推 移并排出铅芯体外。从而使辅延期药燃烧产物和主 延期药之间形成空隙，阻碍了热量的传导，最终造成 表7 辅延期药掉药芯的点火体对钨系 延期体的点火可靠性 T a b ．7E f f e c t so fi g n i t e rw i t hc h a r g ed r o p p e d a s s i s t a n td e l a yc o m p o s i t i o n so nt h em i s f i r eo f t u n g s t e nt y p ed e l a ye l e m e n t 瞎火[ 5 I 。 对2 种辅延期药的组分分析，硅／铅丹／硫化锑 系辅延期药中的硫化锑含有化合硫及游离态的硫． 企业需要对硫化锑进行提纯，且提纯工艺复杂，难度 较大。除此之外，硫化锑在组分反应中会吸热降 温两] ，从而降低了辅延期药燃烧的温度。硫化锑吸 湿性较强，增加了该辅延期药的吸湿性。硫化锑在 球磨的过程中会混入一定的铁屑等其他杂质，这些 杂质的客观存在也在一定程度上制约了该种辅延期 药在点火能力方面的稳定性。与此同时，由于购进 原材料的变化。半成品及生产工艺方面存在的不稳 定性，往往也会降低硅系辅延期药的点火能力和其 稳定性。 硼／铬酸钡辅延期药中的硼和铬酸钡质量稳定， 不需企业再加工，可直接外购。铬酸钡为黄色晶体， 吸湿性小，溶于无机酸。几乎不溶于水。在对延期药 的燃烧性能研究中，证明其燃烧过程稳定，延期精度 好[ 7 ] 。该辅延期药耐吸湿性好，燃烧性能稳定，延 期时间较长而且精度高，在国内外有着相当广泛的 应用与发展【s ] 。目前，国内硼粉及铬酸钡供货稳 定，易于购买。 3 结论 综合以上试验和分析，可以看出，由硅／铅丹／硫 化锑辅延期药和硼／铬酸钡辅延期药拉制的2 种铅 延期点火体，在对钨系粗芯铅延期体的装配结构中， 由于硼系辅延期药具有延期精度高、延期时间短、燃 烧温度高、点火能量足等优点[ 9 ] ，使得硼系辅延期 药的点火能力优于硅系辅延期药的点火能力，能够 保证一定燃速下的长延时钨系延期药的点火要求， 该种铅延期体结构相比于大内管结构的延期元件， 具有成本低的优势。适合于导爆管雷管生产中大量 使用。 参考文献 f 1 ]江道友，白青，隋湘滨，等．半秒延期导爆管雷管的研 制[ J ] ．爆破器材，2 0 0 8 ，3 7 6 2 7 ，2 9 ． J i a n gD a o y o u ，B a iQ i n g ，S u iX i a n g b i n ，e ta 1 ．R e s e a r c ho n 万方数据 2 0 1 5 年4 月 硅系和硼系辅延期药点火能力的试验研究李祥友 4 7 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 j [ 5 ] [ 6 ] h a l f - s e c o n dd e l a yd e t o n a t o rw i t hs h o c k c o n d u c t i n gt u b e [ J ] ．E x p l o s i v eM a t e r i a l s ，2 0 0 8 ，3 7 6 2 7 2 9 ． 管延义．过盈配合在电雷管铅芯延期体装配中的应用 [ J ] ．爆破器材，2 0 0 2 ，3 1 3 2 1 2 3 ． G u a nY a n y i ．’’T i g h tf i t ”b eu s e di nt h ed e l a ye l e m e n t sa s s e m b l i n go fe l e c t r i cd e t o n a t o r s [ J ] ．E x p l o s i v eM a t e r i a l s ， 2 0 0 2 ，3 1 3 2 1 - 2 3 ． 刘占阳，李祥友．w 系延期药延时精度控制方法探讨 [ J ] ．爆破器材，2 0 1 1 ，4 0 6 3 2 3 3 ． L i uZ h a n y a n g ，L iX i a n g y o u ．Ad i s c u s s i o no nt h ea c c u r a c y c o n t r o lm e t h o do fW s e r i e sd e l a yc o m p o s i t i o n [ J ] ．E x p l o s i v eM a t e r i a l s ，2 0 1 1 ，4 0 6 3 2 3 3 ． 徐大伟，王大海，陈志刚，硼系延期药特性及应用 [ J ] ．火工品，2 0 0 5 3 1 0 1 3 ． X uD a w e i ，W a n gD a h a i ，C h e uZ h i g a n g ．C h a r a c t e r i s t i ca n d a p p l i c a t i o no fb o r o nt y p ed e l a yc h a r g e [ J ] ．1 n i t i a t o r a s P y r o t e c h n i c s ，2 0 0 5 3 1 0 ．1 3 ． 刘自铴，蒋荣光．工业火工品[ M ] ．北京兵器工业 出版社．2 0 0 3 ， 黄平，聂煜，彭文林．钨系延期药用于秒延期雷管的 [ 7 j [ 8 ] [ 9 ] 研讨[ J ] ．广东化工，2 0 1 3 ，4 0 1 4 7 4 - 7 5 ． H u a n gP i n g ，N i eY u ，P e n gW e n l i n ．T u n g s t e nt y p ed e l a y c o m p o s i t i o nu s e dt or e s e a r c ht h e s e c o n dd e l a yd e t o n a t o r [ J ] ．G u a n g d o n gC h e m i c a lI n d u s t r y ，2 0 1 3 ，4 0 1 4 7 4 7 5 ． 吴幼成，宋敬埔．延期药技术综述[ J ] ．爆破器材， 2 0 0 0 ，2 9 2 2 3 - 2 7 ，3 9 ． W uY o u c h e n g ，S o n gJ i n g p u ．T e c h n o l o g yo fd e l a yc o m p o s i t i o n s ．ar e v i e w [ J ] ．E x p l o s i v eM a t e r i a l s ，2 0 0 0 ，2 9 2 2 3 2 7 ．3 9 ． 梁鎏鎏，马红卫，胡坤伦．B ／B a C r O 。延期药热分解特性 的实验研究[ J ] ．安徽化工，2 0 1 2 ，3 8 1 3 8 - 4 1 ． L i a n gL i u l i u ，M aH o n g w e i ，H uK u n l u n ．T e s tr e s e a r c ho n t h e r m a ld e c o m p o s i t i o no fB ／B a C r 0 4d e l a yc o m p o s i t i o n [ J ] ．A n h u iC h e m i c a lI n d u s t r y ，2 0 1 2 ，3 8 1 3 8 - 4 1 ． 胡秀丽，周伟良，肖乐勤，等．溶剂提纯对硼粉表面性 能影响的研究[ J ] ．爆破器材，2 0 1 4 ，4 3 2 4 8 ．5 1 ． H uX i u l i ，Z h o uW e i l i a n g ，X i a oL e q i n ，e ta 1 ．R e s e a r c ho n t h es u r f a c ep r o p e r t i e so fs o l v e n tp u r i f i e db o r o n [ J ] ．E x p l o s i v eM a t e r i a l s ，2 0 1 4 ，4 3 2 4 8 - 5 1 ． T e s tR e s e a r c ho nI g i n t i n gS t r e n g t ho fB o r o na n dS i l i c o nT y p eA s s i s t a n tD e l a yC o m p o s i t i o n s L IX i a n g y o u H u l u d a oL i n g h eC h e m i c a lG r o u pC o ．，L t d ． L i a o n i n gH u l u d a o ，1 2 5 0 0 0 [ A B S T R A C T ] B a s e d0 nt h es t r u c t u r eo fn o n e ] d e t o n a t o rw i t hl e a dt u b ed e l a ye l e m e n t ，t h ec o m p a r a t i v et e s t sa n da n a l y s e s o nt h ei g n i t i n gs t r e n g t ho fS i ／P b 30 4 ／S b 2S 3a n dB ／B a C r 0 4a s s i s t a n td e l a yc o m p o s i t i o n sw e r ec a r r i e do u t ，i nw h i c ht h em a i n d e l a yc o m p o s i t i o ni st u n g s t e nt y p ed e l a yc o m p o s i t i o n ．T h ec o m p a r i s o n sf o c u s e do nt h ea s p e c t so ft h e i rs t a b i l i t ya n di g n i t i n g s t r e n g t h ，i n d i c a t i n gt h a t t h ei g n i t i n gs t r e n g t ho fb o r o nt y p ea s s i s t a n td e l a yc o m p o s i t i o ni ss u p e r i o rt ot h a to fs i l i c o nt y p ea s s i s t a n td e l a yc o m p o s i t i o n ，i nt h a ti t p r e s e n t sg o o ds t o r a g e ，s t a b l ec o m b u s t i o n ，a n dt h ed e l a yp r e c i s i o n ．M o r e o v e r ，t h e p r e p a r a t i o no fb o r o nt y p ea s s i s t a n td e l a yc o m p o s i t i o ni ss i m p l e r ，a n dt h er e q u i r e dr a wm a t e r i a l sa r ee a s i e rt oo b t a i n ．I ti s s u i t a b l et ob eu s e da st h ei g n i t i o nc h a r g eo fl o n gt i m ed e l a yt u n g s t e nt y p ed e l a yc o m p o s i t i o nw i t hl e a dd e l a ye l e m e n ts t r u c t a r e ， [ K E YW O R D S ] a s s i s t a n td e l a yc o m p o s i t i o n ；i g i n t i n gs t r e n g t h ；d e l a ye l e m e n t o e 吣K 吒K 双岭9 e o e 田’c } o o ．。帕专旧毛加x 审．o e ．o x 伽x H E K 硝{ x e 叼e 虻K x H 争o e 叼e 岫帕E 争o e ∞e 帕e 旧令o e 叼芒岫寺o e o e ．o e 虻H 兰x H 刍o - 0 x 上接第4 3 页 A p p l i c a t i o no fI n f r a r e dS p e c t r u mA n a l y s i so nH e a tT r e a t m e n tP r o c e s so ft h eS i l v e rD e t o n a t i n gC o r d r A N GA i w u ①，H U AQ i ①，L I UX i a o l i n ②，L IG e l i n g ①，H EF e n g y a n ① ④x i ，a nQ i n g H u aC o m p a n y ，N o r t hS p e c i a lE n e r g yG r o u p S h a a u x iX i ’a n ，7 1 0 0 2 5 ②S h a a n x iA n k a n gQ i n g h u aC h e m i c a lC o m p a n y S h a a n x iA n k a n g ，7 2 5 0 0 0 [ A B S T R A C T ] S i l v e rd e t o n a t i n gc o r dc o u l dp r o d u c ec o l dw o r kh a r d e n i n ga n di se a s yt ob r e a kd u r i n gd r a w i n gp r o c e s s ．I t r e q u i r e st os o f t e nt h es i l v e rl i n eb y h i g ht e m p e r a t u r et r e a t m e n t ，b u tf i l l i n go fp o l y H M Xi nt h es i l v e rd e t o n a t i n gw i l ll e a dt o t h ep h a s et r a n s f o r m a t i o no fc r y s t a l l i n ea f t e rh e a t i n g ，t h u sa f f e c t i n gt h ep r o d u c tp e r f o r m a n c e ．T h e s ep h e n o m e n am e n t i o n e d a b o v es h o u l db ea v o i d e d ．T h et h e r m a le f f e c to fa n n e a l i n ga n dt e m p e r i n gd u r i n gt h ed r a w i n gp r o c e s so fd e t o n a t i n gf u s ew a s s i m u l a t e db ym e a n so ft h eh e a tp r e s e r v a t i o ni no v e n ．I Rt e c h n i q u ew a su s e dt o a n a l y z et h ec r y s t a ls t r u c t u r eo ft h eo r i g i n a l a n da n a t o m i cd e t o n a t i n ge x p l o s i v e s ．H e a tt r e a t m e n tp a r a m e t e r so ft h es i l v e r d e t o n a t i n gc o r dw e r ea l s od e t e r m i n e d ．T h e r e s u l t ss h o wt h a t ，a t13 0 ℃a n dt h ec u m u l a t i v ei n s u l a t i o n7h ，n oc r y s t a lt r a n s f o r m a t i o no fp o l y H M Xf i l l e di nas i l v e rd e t o ． n a t i n gc o r do c c u r r e d ，a n dt h ec a b l ei ss a f ea n dd i f f i c u l tt ob r e a k ． [ K E YW O R D S ] s i l v e rd e t o n a t i n gc o r d ；e x p l o s i v e ；h e a tt r e a t m e n t ；i n f r a r e ds p e c t r u m 万方数据