一种新型高段延期药的研制及应用.pdf

爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第3 9 卷第5 期 一种新型高段延期药的研制及应用’ 刘占阳艾春廷李祥友 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]文中采用一种新型缓燃剂，调整合适的配比，代替铅丹一硅系延期药中的硫化锑，组合成一种新型延期 药剂。该药剂具有良好的化学安定性和长储稳定性，良好的耐高温高湿性和可靠的火焰感度，成本低廉，工艺简 单，代替通常高段别使用的钨系延期药，有很高的实际应用价值。 [ 关键词] 高段延期药缓燃剂燃速 [ 分类号] T Q 5 6 0 ．7 2 引言 为实现延期雷管延期时间符合国家标准，延期 元件通常采用两种方法。一种为铅延期体，另一种 为延期雷管。多数厂家的做法是低段别产品使用铅 延期体，而高段别产品使用延期雷管。分析原因是 高段别延期药的发火能力差，如采用铅延期体结构 需要在延期体上面加装点火体，同时由于铅延期体 切割后一端平面，一端凸面 马蹄形 ，为保证点火 可靠，多数厂家在生产过程中还需要人工挑平面，否 则容易出现瞎火问题，增加产品成本，降低生产效 率。而延期雷管也存在生产效率低，成本高等问题。 本文从解决高段延期药的各项性能人手，从延期 药⋯的混制、造粒，延期体的拉制方法，及延期药的 破坏性试验。对延期药的各项性能进行了综合性的 测试。 1 设计方案 目前广泛使用的延期药有硅系、钨系及钼系，由 于钼粉价格高昂，所以钼系延期药逐渐被钨系延期 药所替代。但无论是钨系还是钼系延期药都有一个 共同弱点就是火焰感度差，不能像硅系延期药一样 被导爆管和引火药头直接引燃，必须依靠附加点火 体或点火药。在广泛研究了上述延期药的基础上， 以铅丹、硅延期药为基础，采用新型缓燃剂，代替硫 化锑构成了一种新型延期药。该药剂不仅具有良好 的火焰感度，能被导爆管和引火药头可靠点燃，而且 燃速较低，通过调整配比和切长能够取代部分钨系 和钼系延期药作为长秒量延期药心1 使用。 2 实验过程及结果 2 ．1 缓燃剂的物理性质 该缓燃剂为灰白色粉末状物质，不溶于水和酒 精，无任何毒害作用。 2 ．2 不同缓燃剂含量对延期药性能的影响 根据生产实际情况，为了达到半秒6 段到1 0 段 的延期时间，要求延期体的燃速应满足0 ．0 4 5 0 ．0 7 0e r a ／m s 。所以在初步确定硅系延期药的基药 配比之后，选择缓燃剂含量从2 0 ％一3 5 ％，每隔5 ％ 递增。试验结果见表1 。混药方法均为机混7 8 h ， 酒精造粒。 表1不同缓燃剂含量时药剂性能 2 ．3 高温高湿实验 新型延期药经混合、造粒、干燥后，取延期药 1 5 0g 装入纸盒内，放人事先温度升到8 0 ℃的恒温 烘箱内，干燥2 4h 后，取出降至常温。取直径为 D 3 0 0m m 的干燥器，加入适量的水，把药剂放到干 燥器的带孔的磁盘上，然后盖严盖子 磨口 ，把干 燥器放人温度在4 0 一5 0 ℃干燥室内，干燥器内相对 湿度1 0 0 ％，吸湿4 8h 取出，拉制成延期体。用此延 期体立即装配成非电半秒延期雷管，做发火试验共 1 0 0 发，全部发火。 用此经高温高湿处理后的延期药拉制成延期 体，与现生产用的半秒5 段延期体 硅系 做吸湿对 比实验，结果见表2 。从表2 可看出该延期药吸湿 4 5d 无瞎火现象，而半秒5 段延期体秒量上升较大， 从平均2 ．1 0S 到2 ．8 8S ，上升0 ．7 8s ，升幅3 7 ．1 ％。 长延时延期药升幅不大，从平均4 ．1 0 6S 到4 ．3 2 2S ， 收稿日期2 0 1 0 - 0 l - 2 9 作者简介刘占阳 1 9 7 3 一 ．男，工程师，主要从事民爆器材的生产和技术工作。E m a i l , _ l z y h i d 1 6 3 ．t o m 万方数据 2 0 1 0 年1 0 月 一种新型高段延期药的研制及应用 刘占阳等 2 5 上升0 ．2 1 68 ，升幅5 ％。因此可以确定该延期药在 高温高湿条件下，延期时间变化不大，同时秒量受外 界其它因素影响相对较小，有很高的稳定性。 表2 延期时间对比试验 s 时／间 半秒5 段 长延时延期药 ，v , - I 52 ．1 72 ．1 32 ．1 72 ．1 61 ．9 84 ．1 2 4 ．1 93 ．9 84 ．0 14 ．2 3 82 ．2 l2 ．2 82 ．2 22 ．1 52 ．3 73 ．9 84 ．1 44 ．1 64 ．2 54 ．1 0 1 42 ．4 92 ．5 42 ．6 02 ．5 12 ．5 04 ．1 34 ．0 44 ．2 34 ．2 54 ．2 5 3 02 ．6 62 ．8 12 ．7 52 ．6 32 ．8 84 ，2 84 ．1 64 ．1 l4 ．1 34 ．1 8 3 53 ．0 03 ．0 53 ．0 92 ．7 82 ．7 64 ．4 34 ．1 9 4 ．3 34 ．2 84 ．1 9 4 53 ．0 42 ．8 72 ．6 22 ．6 93 ．1 84 ．2 9 4 ．3 94 ．2 64 ．3 94 ．2 8 2 ．4 相容性试验 延期药在2 ．3 节中所述的高温高湿的条件下连 续4 次循环试验后，制作成铅延期索，再装配成雷管 储存一年半后进行秒量测试，延期时间和精度基本 不变；经过多次与铁、铅、铝、铜、D D N P 、氮化铅等进 行材料相容性试验，均不起反应。缓燃剂与P b ，O S i 等药剂组分以及法兰钢壳、铅等材料具有很好的 相容性。 2 ．5 发火可靠性试验 为了对该延期药的实际发火能力有更确切的了 解，按4 种比例配制延期药，将其制成的延期体装配 成导爆管雷管各1 0 0 0 发，按实际生产方式装配成 品，测试其发火性能，结果见表3 。从表3 可知，A 、 B 、C 试样均能保证完全发火，即缓燃剂为2 0 ％一 3 0 ％时，产品质量稳定。 表3 延期药发火性能 2 ．6 高低温试验和低温发火试验 为了解该药剂在高温和低温下的延时变化和低 温下的可靠发火性能，对按最大缓燃剂比例3 0 ％生 产的延期导爆管雷管进行了高低温试验和低温发火 试验。试验条件定为高温5 0 ℃，恒温4h ；低温 一3 0 ℃，恒温4h ，从恒温箱取出后立即测试。秒量 测试数量高低温和常温各为1 0 发，低温发火测试数 量6 一l O 段各为1 0 0 发，测试结果见表4 。从表4 结 果可知，高低温条件下秒量稳定，低温条件下发火可 靠。 2 ．7 长储稳定性试验 用该延期药拉制的延期体以及装有D D N P 、铝加 强帽的雷管装配成导爆管雷管，存放于符合标准要 表4 高低温试验时延期时间 s 试验条件测时范围平均秒量标准偏差 高温 低温 常温 低温发火性 3 ．8 9 ～4 ．1 44 ．0 30 ．0 8 3 ．9 4 4 ．2 04 ．1 10 ．1 0 3 ．9 0 一4 ．1 64 ．0 50 ．0 7 6 ～1 0 段共5 0 0 发全部发火 求的库房中。1 年后开始逐月抽取进行秒量测试， 经8 个月的实验，延期时间和延时精度在存放1 8 个 月后只有小于2 ％增长，无瞎火现象。可见该延期 药具有良好的长储稳定性。 3 应用情况、经济效益及远景分析 该延期药从2 0 0 9 年开始逐步应用到实际生产 中，共生产了近2 0 0 万发，抽样检验合格率1 0 0 ％， 用户对此产品非常满意，没有任何投诉意见。 从材料成本上看，此种新型缓燃剂替代了传统 的硫化锑，用此缓燃剂制成的延期药能够取代部分 钨系延期药，这种缓燃剂的成本要比硫化锑、钨低得 多，而且硫化锑、钨均属稀土元素。目前稀土元素在 世界上的储量非常有限，随着国家资源的整合，其开 采量正逐步被限制，其价格会越来越高。因此这种 缓燃剂必然会得到广泛的应用，其前景非常广阔。 在装配工艺上，由于其易点火性，无需另加点火 体和挑平面。在半秒6 1 0 段产品生产中，每发雷 管能够节约1 个点火体，按非电半秒6 ～l O 段产量 6 0 0 万发计算，可节约点火体6 0 0 万个，每个切长 5 ．5m m ，可节约点火体3 ．3 万米，每米点火体成本 约l O 元，可直接节约3 3 万元。从人员工作效率来 看，用钨系延期体需挑平面，操作人员4 人，还要筛 点火体需2 人。改进延期体后，只需2 人即可完成 操作，节省4 人，按年人均工资2 万元计算，节省8 万元。 4 结论 经过反复试验，最后优选了最适合的工艺条件 1 缓然剂含量2 0 ％～3 0 ％； 2 拉拔方法0 1 0 m m 1 6 m m 铅管套0 1 5 r a m 1 9 m m 铅管至成品，药芯 直径2 ．0 r a m ； 3 燃速控制为防止瞎火，确保产品 质量，延期药的燃速控制为0 ．0 4 5 0 ．0 7 0c m ／m s 。 按此方法制成的延期体能替代原钨系半秒6 一1 0 段 延期体，不用加点火体，不用挑平面，工艺简单，产品 具有良好的长储稳定性。 参考文献 【1 ] 蔡瑞娇．火工品设计原理[ M ] ．北京北京理工大学出 版社，2 0 0 2 ． [ 2 ] 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 ． 下转第2 7 页 万方数据 2 0 1 0 年1 0 月 S i 对P b 3 饥- S i - C y 延期精度的影响王惠娥等 2 7 2 结果分析及讨论 由实验结果可以看出，5 组配方配比相同，但硅 的来源、规格不同，所得测试结果也不同。硅粉比表 面积的变化对延期药的燃速和延期精度的影响都很 大，硅粉越细，燃速越慢。宋小兰等对超细S i 粉对 S i - P b ，O 。延期药热反应活性的影响做了研究哺】。她 采用机械球磨法最终得到平均粒度如 1 ．7 51 a , m 的 超细硅粉，对其粒度和D S C 、S E k l 进行了分析，结果 表明随着硅粉含量的增加，其反应的热分解峰提 前，放热量增加，反应易于进行，速度较快。也说明 了硅的规格对反应有影响。 延期药是氧化剂与可燃剂的机械混合物，从孙 玉铃、颜事龙等对硅系延期药燃烧过程采用高速摄 像法的研究0 7 1 ，可以看出延期药的燃烧存在振荡燃 烧的现象。烟火药是一种非均匀体系，它的燃烧不 同于可燃物和炸药，燃烧属于固相化学反应，固相反 应速度与界面的大小、性质及其生成新相关系很大。 增大界面，固相反应速度加大，界面的物理性质不 同，反应速度差异亦大。这是因为固体表面各部分 并不是均匀的，反应活性与表面性质有关。固相反 应的反应性决定于反应物的晶体结构、晶格缺陷、组 分能量状态等内在因素，这些也说明了决定可反应 性的因素是物质本身。 3 结论 随着S i 比表面积的增大，同一配方比例的延期 药燃速会变慢，生产方法和产地不同，延期药燃速和 精度也不同。s i 的标准和规格在毫秒延期药的使 用时要慎重，特别是同一系列的延期雷管生产时要 用同一产地、同一规格的原料，这样生产出来的延期 雷管秒量精度有规律，质量有保证。在生产不同系 列的延期雷管时，如果秒量精度达不到要求，也可以 考虑在某几个段别中使用不同规格的硅来调节秒 量。 参考文献 [ 1 ] 王志新，李国新，蒋新广，等．钨系延期药燃烧温度效 应研究[ J ] ．火工品，2 0 0 8 2 1 3 1 5 ． [ 2 ] 马红卫，胡坤伦．钼系延期药的研究[ J ] ．爆破器材， 2 0 0 8 ，3 7 2 2 6 - 2 8 ． 【3 ] 陈甜甜，张英豪，曹文俊，等．拉拔工艺对延期元件精 度及发火可靠性的影响[ J ] ．爆破器材，2 0 0 8 ，3 7 2 2 3 - 2 5 ． [ 4 ]黄吉仙．硼系延期药燃烧速度的影响因素研究[ J ] ．火 工品，2 0 0 6 4 3 1 - 3 3 ． [ 5 ] 许俊峰，彭加斌，王秀芝，等．粘合剂对钨系延期药燃 速的影响[ J ] ．含能材料，2 0 0 7 ，1 5 2 1 4 4 - 1 4 7 ． 【6 ] 宋小兰，王毅，安崇伟，等．超细硅粉对S i ／P b 3 0 4 延期 药热反应活性和摩擦感度的影响[ J ] ．火工品。2 0 0 7 6 1 5 1 7 ． [ 7 ] 孙玉玲，颜事龙，王卫国．硅系延期药燃烧过程的研究 [ J ] ．煤矿爆破，2 0 0 6 4 1 - 3 ． E t l e e to t t o C y S I - P b 3 0 4D e l a yP r e c i s i o n W A N GH l l i e ∞．S H E NR m q i ①．Y EY i n g h u a ① S c h o o lo fC h e m i c a lE n g i n e e r i n g ，N a n j i n gU m 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 J i a n g s uN a n j i n g ，2 1 0 0 9 4 S c h o o l0 fC h e m i e a lE n g i n e e r i n g ，A n h mU n i v e 培i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y A n h u iH u a i n a n ，2 3 2 0 0 1 [ A B S T R A C T ] I nt h i sp a p e r ，i ti sm a i n l yd i s e t m e dt h a tt h ep e r f o r m a n c eo fs i l i c o nh a s 蛐e f f e c to ft h es i m e o nt y p ed e h y e o m p 0 6 i f i o ni nt e r m so fd e l a yt i m ea n dd e l a ya c c u r a c y ．E x p e r i m e n t ss h o wt h a tB , St h el a r g e rc h a n g eo fS is u r f a c ea r e a ，t h e b u r n i n g 眦o fa e l , , yc o m p o s i t i o ni 8b e c o m i n g8 l o w e r ．A n dt h eb u r n i n gr a t ea n dp r e c i s i o no fd e l a yc o m p o s i t i o na 弛d i f f e r e n t w i t ht h ed i f f e r e n tp r o d u c i n gm e t h o da n d 面百na r e ao fS i ．T h u si ti se o m i d e r e dt I l a tt h el t f l Wm 耳t e r i a ls h o u l db ec a r e f u l l y ∞一 l e e r e di nt h ep r o d u c t i o no fm i l l i s e c o n dd e l a yc o m p o s i t i o n ，a n dd i f f e r e n ts t a n d a r d so fd e l a yd e t o n a t o 噶s h o u l dn o tb eu s e di n o n en e t w o r kp r o j e c to fe o n t r o l l e db l a s t i n g ． [ K E YW O R D S ] m i n i s e e o n dd e 蛔d e t o n a t o r ，s i m e o nt y p ed e h yc o m p o s i t i o n ，d e l a yp r e c i s i o n 上接第2 5 页 R e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o no faN e wH i g hS e c t i o nD e l a yC o m p o s i t i o n L I UZ h a n y a n g ，A IC h t m f i n g ，L IX i a n g y o u H u l u d ∞L i I I g I l cC 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 8 , 0 ，1 2 5 0 0 0 [ A B S T R A C T ] An e w c o m b 哪d o nd e l a y e ri 8u g e di na p p r o p f i a t er a t i ot or e p l a c ea n t i m o n ys u l t ；d ei nr e d - l e a d s i l i c o nb a s e d d e l a y e rc o m p o s i n gan e w d e l a ye o m p 0 6 i d o n ．T h ee o m l 瑚i f i o nh a sb e t t e re h e m i e a ls t a b i 脚a n dl o n gs t o r a g es t a b i l i t y ，r e s i s t - 8 1 1 t C , et oh i g l It e m p e r a t u r e sa n dh u m i d n e s 8 - a n dr e l i a b l en l t n l es e n s i d v i t y ．W i t ht h el o wc o s ta n ds i m p l et e c h n o l o g y ，i tc a r l t a k ct h ep l a c eo ft u n g s t e n b a s e dd e l a ye o m p 0 6 i d o ni nh i g hs e c t i o nd e t o n a t o rt oa c h i e v ew o n d e r f u la p p l i e a t i o nw o r t h i n e s s ． [ K E YW O R O S ] h i g hf l l 鳅J O nd e h ye o m p 0 6 i d o n ，e o m b u s d o nd e l a y e r ，b u r n i n gm t e 万方数据