铝镁合金粉对双响爆响药燃放声级的影响.pdf

2 0 1 3 年2 月铝镁合金粉对双响爆响药燃放声级的影响 孟丽珍等 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 3 ．0 1 ．0 1 4 铝镁合金粉对双响爆响药燃放声级的影响 孟丽珍①②王海亮①李亚军③ ①山东科技大学资源与环境工程学院 山东青岛，2 6 6 5 9 0 ②新凤祥控股有限公司 山东聊城，2 5 2 3 2 7 ③河北保定市蠡县德茂花炮有限公司 河北保定，0 7 1 4 0 0 [ 摘要]以双响爆响药为研究对象，分别保持高氯酸钾、硝酸钾、铝粉和硫磺4 种组分的质量不变，改变铝镁合 金粉的质量分数，共得到2 0 组配方。使用双通道声学分析仪，测定不同配方的声级值。定量研究了双响爆响药燃 放声级随其混合物中铝镁合金粉质量分数变化的规律。实验结果表明，双响爆响药配方中铝镁合金粉的质量分数 在2 0 ％一4 5 ％范围内能达到较好的燃放效果，铝镁合金粉的质量分数为3 5 ％时，爆响药燃放后的声级最大。 [ 关键词] 铝镁合金粉爆响药配方双响声级 [ 分类号IT Q 5 6 7 引言 目前，烟花爆竹生产企业普遍采用工艺鉴定的 配方调整法，即点燃烟花爆竹，通过目测燃放形态确 定配方。这一调试方法需建立在有丰富实践经验的 基础上，没有规律可循，缺乏科学运作模式。 国内外学者就烟花爆竹配方调整对燃放效果的 影响进行了一些研究。2 0 0 6 年，朱辉等⋯以硝酸钡 与铝镁合金、高氯酸钾与铝镁合金二元组分的烟火 药剂为研究对象，保持铝镁合金质量不变，分别改变 高氯酸钾和硝酸钡的质量，分别得到两组烟火药剂 的最佳配方比，使其达到最佳燃放效果。2 0 0 8 年， 丁慧哲旧- 保持双响爆响药组分硝酸钾、铝粉、铝镁 合金粉及硫磺质量不变，通过改变高氯酸钾质量得 到1 5 个配方，并利用实验仪器测得不同配方的声级 值和频谱。定量研究了双响爆响药燃放后声级随其 混合物氧平衡的变化规律，得到了爆响药燃放后声 音的频谱分布特点。2 0 1 1 年，印度A z h a g u r a j a nA ， S e l v a k u m a rN ，T h a n u l i n g a mTL 1 选取粒径分别为 1 1 3 n m ，1 8 7 n m 和2 1 8 n m 的铝粉末，分别与硝酸钾和 硫混合，得到纳米级的粉末铝，使得烟花爆竹声级降 低到原来的6 2 ．5 ％。 为了研究烟花爆竹中铝镁合金粉质量分数变化 对燃放效果的影响，以双响爆响药为研究对象，改变 铝镁合金粉的质量分数，得到不同的配方。利用声 级测量仪器测定不同配方的声级，得到铝镁合金粉 质量分数与声级变化规律。为研究不同药剂的组分 比例对烟火药剂燃放声响效果的影响，提供科学合 理的实验验证方法和参考。 1 双响爆响药配方设计 双响用烟火药剂是由一定比例的氧化剂和可燃 剂组成的混合物，它的安定性受到烟火剂吸湿性、药 剂相容性、药剂比表面积、药剂化学性质、不同配比 以及加入其它助剂等方面的影响M 引。德国C o m e t 等学者通过研究红磷和氧化铜组成的烟火剂，按不 同质量比例混合测定其安定性大小怕o 。常用的氧 化剂包括硝酸盐、高氯酸钾、金属氧化物等，还原剂 包括铝、铝镁合金粉、硫磺、木炭等川。 实验用双响爆响药是由高氯酸钾 K C l 0 。 、硝 酸钾 K N O ， 、铝粉 A 1 、铝镁合金粉 M 9 4 A 1 ， 、硫 磺 S 组成。为了详细考查铝镁合金粉对爆响药燃 放声响效果的影响，实验确定改变爆响药中铝镁合 金粉的质量分数，保持其他组分的质量不变，逐步改 变铝镁合金粉的质量分数，从0 至9 5 ％，以5 ％为步 长逐渐递增。实验共得到2 0 组不同配方，依次编号 1 2 0 。 2 双晌样品制作 每个配方制作4 个样品，2 0 组配方共计得到8 0 个样品。为了减小由于样品配方不同对燃放效果影 响之外其他因素的干扰，应该遵循以下原则 1 样品所用纸筒选择同一批次的纸筒。 2 所有样品的制作工序由同一个经验丰富的 工人协助完成。 收稿且期2 0 1 2 4 9 1 3 作者简介孟丽珍 1 9 8 6 一 ，女，硕士，主要研究方向为安全评价信息技术。E - m a i l m e n g i y l 0 9 0 9 8 1 2 6 ．C O I T I 万方数据 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第4 2 卷第1 期 3 每个样品使用的药剂质量误差不超过0 ．5 9 。 除了样品下端不需装入发射药和称量方法与双 响成品不一样外，其他与双响成品生产工艺是相同 的。具体的制作工序包括卷筒、插引、打结、原料称 量、混药、装药、拨顶、拨底、压头、缯头、切头、装箱。 3 双响爆响药声级测定 3 ．1 测定步骤 双响爆响药声级测定步骤包括选择实验场地， 布置实验仪器，做好记录和提取声音数据等步骤。 其中，实验场地是根据爆竹声级值的测定Q B ／T 1 9 4 2 - - - 9 4 旧1 行业标准确定的，声音测量仪器是由 双通道声学振动分析仪、前置放大器、声校准器、传 声器、S p e t r u aL A B 软件、笔记本电脑等组成。 按照从编号1 2 0 的顺序燃放双响样品，实验 测定得到2 0 组配方的A 声级，见表1 。 3 ．2 数据分析 为了分析不同配方铝镁合金粉质量分数与其A 声级的变化规律，由表1 做出相应的不同配方铝镁 合金粉质量分数与其A 声级关系曲线，见图1 。 通过分析实验数据和图1 ，发现不同配方铝镁 合金粉质量分数与其A 声级关系存在以下特点配 方1 ～1 0 铝镁合金粉质量分数在0 ～4 5 ％之间，A 鲁 ＼ 增 繇 韫 铝镁合金粉质量分数／％ 图1 配方的A 声级值与铝镁合金粉 质量分数的关系 F i g ．1C h a n g ec u r v eo fA w e i g h t e ds o u n dl e v e lw i t ht h e c h a n g e so fm a s sf r a c t i o no fA 1 一M ga l l o yp o w d e r 声级集中在8 7 ．0 9 2 ．0d B 之间，呈现基本递增趋 势；配方1 1 ～1 5 铝镁合金粉质量分数在5 0 ％～ 7 0 ％之间，A 声级从8 2 ．O d B 逐渐减小到6 6 ．8 d B ；配 方1 5 1 6 铝镁合金粉质量分数在7 0 ％一7 5 ％之 间，A 声级从6 6 ．8 d B 骤减到0 ；配方1 6 ～2 0 铝镁合 金粉质量分数在7 5 ％～9 5 ％之间，A 声级为0 。实 验结果表明，双响爆响药配方中铝镁合金粉的质量 分数在2 0 ％一4 5 ％范围内能达到较好的燃放效果， 铝镁合金粉的质量分数为3 5 ％时，爆响药燃放后的 表1 配方的A 声级值 T a b ．1 A - w e i g h t e ds o u n dl e v e lo fe x p e r i m e n t a ls a m p l e sa n df o r m u l a s 万方数据 2 0 1 3 年2 月 铝镁合金粉对双响爆响药燃放声级的影响孟丽珍等 5 3 声级最大。 4 结论 通过对不同铝镁合金粉的质量分数的配方进行 声级对比实验，得到以下结论 1 爆响药燃放后，声级值随铝镁合金粉质量分 数的变化规律是随着铝镁合金粉质量分数的增大， 爆响药声级基本呈现先增后减的趋势。 2 铝镁合金粉质量分数在2 0 ％一4 5 ％范围内， 达到较好的双响燃放声响效果。 参考文献 [ 1 ] 朱辉，欧阳卫国．氧平衡指导实践的实验性研究[ J ] ． 花炮科技与市场，2 0 0 6 1 1 9 - 2 2 ． Z h uH u i ，O u y a n gW e i g u o ．G u i d ep r a c t i c ee x p e r i m e n t a l s t u d yo ft h eo x y g e nb a l a n c e [ J ] ．F i r e w o r k sT e c h n o l o g y a n dM a r k e t ，2 0 0 6 1 1 9 2 2 ． [ 2 ]丁慧哲．高氯酸钾对双响爆响药声级影响的实验研究 [ D ] ．济南山东科技大学，2 0 0 8 ． D i n gH u i z h e ．E x p e r i m e n t a lr e s e a r c ho nt h es o u n dl e v e l c h a n g e sg e n e r a t e db yp o t a s s i u mn i t r a t e i ns e c o n db a n g p o w d e ro fd o u b l e b a n gf i r e c r a c k e r [ D ] ．J i ’n a n S h a n d o n g U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，2 0 0 8 ． [ 3 ]A z h a g u r a j a nA ，S e l v a k u m a rN ，T h a n u l i n g a mTL ．T h e r - m a la n ds e n s i t i v i t ya n a l y s i so fn a n oa l u m i n i u mp o w d e rf o r f i r e w o r ka p p l i c a t i o n [ J ] ．J ．T h e r m ．A n a l ．C a l o r i m ．， [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 2 0 1 1 ，1 0 5 2 5 9 - 2 6 7 ． 范小花，蔡治勇，易俊，等．烟火剂安定性的影响因素 分析[ J ] ．爆破器材，2 0 0 9 ，3 8 2 3 8 4 0 ． F a nX i a o h u a ，C a iZ h i y o n g ，Y iJ u n ，e ta 1 ．A n a l y s i so fi n - f l u e n c i n gf a c t o r so nt h es t a b i l i t yo fp y r o t e c h n i cc 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 0 9 ，3 8 2 3 8 - 4 0 ． 刘青春．爆响剂代硫磺和三和粉的开发与应用[ J ] ．花 炮科技与市场，2 0 0 2 1 1 7 - 2 0 ． L i uQ i n g c h u n ．D e t o n a t i n ga g e n to nb e h a l fo fs u l f u ra n d t h r e ea n dp o w d e rd e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o n [ J ] ．F i r e w o r k sT e c h n o l o g ya n dM a r k e t ，2 0 0 2 1 1 7 - 2 0 ． M a r cC ，B e n n yS ，F a b i e nS ，e ta 1 ．P h o s p h o r u s - b a s e dH a r t - o t h e r m i t e s an e wg e n e r a t i o no fp y r o t e c h n i c si l l u s t r a t e db y t h ee x a m p l eo fn C u O ／R e dPm i x t u r e s [ J ] ．P r o p e l l a n t s ， E x p l o s i v e s ，P y r o t e c h n i c s ．2 0 1 0 ，3 5 3 2 2 0 2 2 5 ． 杨硕．烟火学讲座连载二[ J ] ．花炮科技与市场，1 9 9 8 3 ／4 4 0 4 6 ． Y a n gS h u o ．T h ef i r e w o r k sl e c t u r ep a r t2 [ J ] ．F i r e w o r k s T e c h n o l o g ya n dM a r k e t ，1 9 9 8 3 ／4 4 0 ．4 6 ． 中华人民共和国轻工业部．Q B ／T1 9 4 2 - - 1 9 9 4 爆竹声 级值的测定[ S ] ．1 9 9 4 T h eP e o p l e ’SR e p u b l i co fC h i n aM i n i s t r yo fL i g h tI n d u s t r y ．Q B ／T1 9 4 2 - - 1 9 9 4T h ef i r e c r a c k e rs o u n dl e v e ld e t e r - m i n a t i o n [ S ] ．1 9 9 4 ． I n f l u e n c eo fA I - M gA H o yP o w e ro nt h eS o u n dL e v e lo fS e c o n dB a n gP o w d e r i nD o u b l e - B a n gF i r e c r a c k e r M E N GL i z h e n ，W A N GH a i l i a n g ①，L IY a j u n ③ 亘 C o l l e g eo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，S h a n d o n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y S h a n d o n gQ i n g d a o ，2 6 6 5 9 0 G M KH O L D I N G SC O ．，L T D ． S h a n d o n gL i a o c h e n g ，2 5 2 3 2 7 ．要 L i x i a nD e m a oF i r e w o r k sC o ．，L t d ． H e b e iB a o d i n g ，0 7 1 4 0 0 [ A B S T R A C T ] 2 0f o r m u l a sw e r ed e s i g n e df o rt h es e c o n db a n gp o w d e ro fd o u b l e - b a n gf i r e c r a c k e ri nt h i ss t u d yb ya d d i n g d i f f e r e n tm a s sf r a c t i o no fA 1 一M ga l l o yp o w d e ri n t oac o n s t a n ta m o u n to fm i x t u r eo fp o t a s s i u mp e r c h l o r a t e ，p o t a s s i u mn i t r a t e ， a l u m i n u mp o w d e ra n ds u l f u r ．D u a l - 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