1、黑火药延期药制造黑火药延期药制造第十章第十章 第一节第一节 黑火药制造黑火药制造 黑火药的发展及用途黑火药的发展及用途孙思邈发明孙思邈发明现在主要用途：现在主要用途：延期药（秒级）延期药（秒级）导火索导火索 点火药点火药 鞭炮、火焰、狩猎等鞭炮、火焰、狩猎等 工程上可用于采石工程上可用于采石形状有粉状，粒状等，导火索使用粉状。形状有粉状，粒状等，导火索使用粉状。组分及分类：组分及分类：i)组成组成氧化剂：硝酸钾氧化剂：硝酸钾可燃剂：木炭、硫可燃剂：木炭、硫 硫还有其它作用：硫还有其它作用：粘合剂的作用粘合剂的作用 提高黑提高黑火药的热感度火药的热感度 阻止燃烧时产生有毒物质阻止燃烧时产生有毒物
2、质(CO、KCN)碳与硝酸钾作用，硫可起到接触剂的作用，使碳与硝酸钾作用，硫可起到接触剂的作用，使黑火药发火点降低，火焰感度提高。黑火药发火点降低，火焰感度提高。有硫时生成有硫时生成 ，有防止生成，有防止生成K、KCN、CO。提高热感度原因：提高热感度原因：l有有S：(反应温度较低反应温度较低)l无无S：(反应温度较高反应温度较高)因为因为C氧化是借助氧化是借助 、进行的进行的 阻碍有毒物生成的原因：阻碍有毒物生成的原因：无无S时：时：高温汽化高温汽化 有有S时：生成时：生成 无无K不能生成不能生成KCN，CO生成量也减少。生成量也减少。黑火药的典型配比：黑火药的典型配比：硝酸钾硝酸钾75%，
3、炭，炭15%，硫，硫10%黑火药分类黑火药分类 导火索用药导火索用药矿用药（采石）矿用药（采石）发射药发射药点火点火药药 黑火药性黑火药性 理化性质：外观黑色理化性质：外观黑色 7580%（黑炭药，碳（黑炭药，碳8085%）黑灰色黑灰色 （褐炭药，碳（褐炭药，碳7075%）6070%灰色灰色 栗炭药，碳栗炭药，碳5055%有粉状及粒状（豆形，方形，棱形等有粉状及粒状（豆形，方形，棱形等）吸湿性：吸湿性：有吸湿性，水分有吸湿性，水分2%燃速急速下降；燃速急速下降；水分水分15%不燃。不燃。假密度：与配比及粒度有关。假密度：与配比及粒度有关。典型配比，粉状药假密度为典型配比，粉状药假密度为035克
4、克/厘米厘米3 化学安定性：化学安定性：常温干燥时常温干燥时,长存不变长存不变.(国外存国外存200年不变年不变)与金属无作用，与金属无作用，70以上硫挥发以上硫挥发(少量少量)，100以上硫熔融。以上硫熔融。爆炸性质爆炸性质 分解反应式分解反应式(代表式代表式)爆炸物理参数爆炸物理参数 爆速爆速(标准配比标准配比)，300400m/s 威力小威力小,约为约为TNT的的10%(约约28毫升毫升)爆发点爆发点:粉粉:265270 粒粒:310315 燃烧温度约燃烧温度约1200 敏感度敏感度 a 冲击感度冲击感度 不敏感不敏感,低于低于TNT等。等。b 摩擦感度摩擦感度 极不敏感极不敏感,硬物间
5、摩擦发火。硬物间摩擦发火。(对铜与铜摩擦感度较小对铜与铜摩擦感度较小)c 热感度热感度 粉状药，火焰感度敏感。加热感度粉状药，火焰感度敏感。加热感度较钝感，爆发点高于黑索金较钝感，爆发点高于黑索金(215230)，低于，低于TNT(295300)。影响黑火药燃速的因素影响黑火药燃速的因素i)配比变化对燃速的影响配比变化对燃速的影响 硝酸钾加入量的影响硝酸钾加入量的影响 以硝酸钾以硝酸钾75%，硫，硫10%，炭，炭15%为基础。为基础。a 硝酸钾增大硝酸钾增大,硫不变硫不变,炭减小炭减小,燃速减小；燃速减小；原因：炭减少，放热减少，燃速减小；原因：炭减少，放热减少，燃速减小；b 硝酸钾减少，炭与
6、硫增大，燃速减小；硝酸钾减少，炭与硫增大，燃速减小；原因：氧减少，二氧化碳减少，一氧化碳增原因：氧减少，二氧化碳减少，一氧化碳增大，放热减少，燃速减少。大，放热减少，燃速减少。硫加入量的影响硫加入量的影响 硝酸钾不变，硫增大，炭减少，燃速减小；硝酸钾不变，硫增大，炭减少，燃速减小；原因：放热减小，燃烧热减小。原因：放热减小，燃烧热减小。S .2千卡克千卡克.千卡克千卡克（CO2 ）.2千卡克千卡克（CO ）木炭加入量影响木炭加入量影响 硫不变炭增大，硝酸钾减少，燃速增大；硫不变炭增大，硝酸钾减少，燃速增大；硝酸钾不变，硫减少，炭增大，燃速增大；硝酸钾不变，硫减少，炭增大，燃速增大；原因：发热量
7、增大（燃烧热增加）。原因：发热量增大（燃烧热增加）。木炭炭化度（含碳量）也产生影响木炭炭化度（含碳量）也产生影响.含碳量增加含碳量增加,燃速增加，燃烧热增加燃速增加，燃烧热增加.中等炭化度含碳中等炭化度含碳7080%,易点燃易点燃,杂质较少杂质较少,并含有易点燃的挥发物。并含有易点燃的挥发物。ii)其它因素对燃速影响其它因素对燃速影响气体压力影响气体压力影响 气体降至气体降至350 mmg，可熄灭，可熄灭装药密度影响装药密度影响 增大，燃速减小增大，燃速减小水分含量影响水分含量影响 水分水分15可能不燃可能不燃黑火药制造工艺黑火药制造工艺 要求了解：要求了解：工艺流程简图；工艺流程简图；木炭种
8、类及对黑火药的影响；木炭种类及对黑火药的影响；原料的加工方法；原料的加工方法；黑火药的混合方法；黑火药的混合方法；操作黑火药安全注意事项。操作黑火药安全注意事项。第二节第二节 延期药制造延期药制造 延期药用途和组成延期药用途和组成l用途：控制由点火至爆炸时间（民用、军用）用途：控制由点火至爆炸时间（民用、军用）l要求：（毫秒延期）要求：（毫秒延期）a 燃速快而均；燃速快而均；b 气态产物少；气态产物少；c 易点燃，机械感度低；易点燃，机械感度低；d 性质安定，不与壳体起变化；性质安定，不与壳体起变化；e 原料丰富，加工容易；原料丰富，加工容易；基本组成：基本组成：氧化剂、可燃剂、燃速调整剂和粘
9、合剂。氧化剂、可燃剂、燃速调整剂和粘合剂。（1）氧化剂）氧化剂 种类种类 氯酸盐及过氯酸盐类：氯酸盐及过氯酸盐类：氯酸钾、氯酸钾、(过过)高氯酸钾高氯酸钾(KCLO4)等。等。铬酸盐及重铬酸盐类：铬酸盐及重铬酸盐类：铬酸钡、重铬酸钡铬酸钡、重铬酸钡(BaCr2O7)等。等。硝酸盐类：硝酸盐类：硝酸钾、硝酸钠等。硝酸钾、硝酸钠等。高锰酸盐类：高锰酸盐类：高锰酸钾（高锰酸钾（KMn2O4）等。）等。氧化物及过氧化物类：氧化物及过氧化物类：四氧化三铅四氧化三铅(Pb3O4)，过氧化钡，过氧化钡 （BaO2）等。）等。氧化剂性质对延期药性能影响氧化剂性质对延期药性能影响a 熔点：熔点：低，燃速快，易点
10、燃，感度高。低，燃速快，易点燃，感度高。高，燃速慢，难点燃，感度低。高，燃速慢，难点燃，感度低。原因：熔点与分解温度有关，高于熔点即分解。原因：熔点与分解温度有关，高于熔点即分解。b 有效氧量：低，燃速慢；高，燃速快。有效氧量：低，燃速慢；高，燃速快。原因：原因：氧多氧化能力强。氧多氧化能力强。c 分解热：放热，燃速快，感度高。分解热：放热，燃速快，感度高。吸热，燃速慢，感度低。吸热，燃速慢，感度低。原因：放热，易分解放氧。原因：放热，易分解放氧。d 分解生成物：分解生成物：气体少，燃速稳定。气体少，燃速稳定。原因：气体易在药层中窜动。原因：气体易在药层中窜动。e 吸湿性：吸湿性：易，燃速易变
11、易，燃速易变。原因：水分增加，燃速变慢。原因：水分增加，燃速变慢。毫秒延期药氧化剂选择主要注意：毫秒延期药氧化剂选择主要注意：燃烧速度；安定性；机械感度。燃烧速度；安定性；机械感度。（2）可燃剂）可燃剂 a 可燃剂的种类：可燃剂的种类：金属类：镁、铝、锰、锆、铁等。金属类：镁、铝、锰、锆、铁等。非金属类：硅、硒、硼、碲等。非金属类：硅、硒、硼、碲等。硫化物类：三硫化二锑（硫化物类：三硫化二锑（Sb2S3）、五硫化二锑）、五硫化二锑 （Sb2S5）等。）等。合金类：硅铁（合金类：硅铁（Fe-Si）、硅钙（）、硅钙（Ca-Si）、镍）、镍 锆锆（Zr-Ni）等。）等。b 可燃剂性质对延期药性能的
12、影响可燃剂性质对延期药性能的影响燃烧热：大，燃烧快（适于毫秒延期）燃烧热：大，燃烧快（适于毫秒延期）化学活性：活性强，燃速快。（要注意易氧化）化学活性：活性强，燃速快。（要注意易氧化）燃烧产物：凝聚相多，气体少，药剂燃速稳定。燃烧产物：凝聚相多，气体少，药剂燃速稳定。（3）燃速调整剂（缓燃剂）燃速调整剂（缓燃剂）a 弱可燃剂弱可燃剂 硫化锑，放热少，硫化锑，放热少，熔点熔点 500-550 Sb2S3-放热放热1.4千千卡卡/克，但与克，但与 BaO2合用燃速也快。合用燃速也快。硒硒 熔点熔点 217-220 Se-放热放热0.7千卡千卡/克克 硅硅 熔点低，吸热。熔点低，吸热。Si-放热放热
13、7.4千卡千卡/克克 b 弱氧化剂弱氧化剂 二氧化铅二氧化铅 有效氧有效氧-7 铬酸铅铬酸铅 有效氧有效氧-8 有效氧量较少或分解温度较高。有效氧量较少或分解温度较高。c 惰性物惰性物 硅藻土、氟化钙等，有吸热、吸气或稀释作用。硅藻土、氟化钙等，有吸热、吸气或稀释作用。(4)粘合剂（分活性及钝性粘合剂）粘合剂（分活性及钝性粘合剂）作用：造粒，流散性好，安全性好（钝感）作用：造粒，流散性好，安全性好（钝感）常用：硝化棉、虫胶、骨胶、聚乙烯醇等。常用：硝化棉、虫胶、骨胶、聚乙烯醇等。加量不宜过多，一般在加量不宜过多，一般在0.5%以下。有时不加，以下。有时不加，如五芯铅管拔制。如五芯铅管拔制。我国
14、延期药发展史我国延期药发展史铅丹铅丹:硅铁硅铁=8:2或或75:25（基药）（基药）硫化锑为调整剂，外加量不大于硫化锑为调整剂，外加量不大于25%。用硅（用硅（98%）代替硅铁（）代替硅铁（75%），），易粉碎，燃速快，精度好。外加硫易粉碎，燃速快，精度好。外加硫化锑不大于化锑不大于30%。过氧化钡过氧化钡:硫化锑硫化锑=34:1用改变配比及加入硅藻土调秒量，燃用改变配比及加入硅藻土调秒量，燃烧温度低，瓦斯引爆率低。（缺点为烧温度低，瓦斯引爆率低。（缺点为燃速易变）。燃速易变）。国内延期药常用配比国内延期药常用配比 铅丹铅丹硅硅 多用多用35:1基药，外加硫化锑基药，外加硫化锑 530%调燃速
15、调燃速。也可加入含硅量的也可加入含硅量的550%硒。硒。也可加硅藻土，氟化钙适量。也可加硅藻土，氟化钙适量。粘合剂适量（铅管式延期元件一般不加）。粘合剂适量（铅管式延期元件一般不加）。生产中应注意的延期药的某些性质生产中应注意的延期药的某些性质 a 压力波先行现象压力波先行现象 压力波先行于燃烧波，速度为燃烧波压力波先行于燃烧波，速度为燃烧波10倍以上。倍以上。压力波形成：药头燃烧气体，分解氧等。压力波形成：药头燃烧气体，分解氧等。压力不同会对燃速产生影响。压力不同会对燃速产生影响。b 层状龟裂及振动燃速现象层状龟裂及振动燃速现象 延期药为薄层状燃烧，易被分解推动形成龟裂。延期药为薄层状燃烧
16、易被分解推动形成龟裂。药层厚度药层厚度 0.20.4 mm 龟裂宽度龟裂宽度 0.10.2 mm “忽明忽暗忽明忽暗”现象现象 c 减小龟裂及振动燃烧办法：减小龟裂及振动燃烧办法：密度要大；密度要大；可燃剂颗粒要小；可燃剂颗粒要小；卡口严密；卡口严密；分解氧不易过多；分解氧不易过多；气体产生少。气体产生少。影响延期药燃烧性能的因素影响延期药燃烧性能的因素 (1)原料纯度影响原料纯度影响 铅丹纯度：纯度高，燃速快，精度好。铅丹纯度：纯度高，燃速快，精度好。原因：纯度高，含氧多，易分解。原因：纯度高，含氧多，易分解。硅纯度：纯度高，燃速快，精度好。硅纯度：纯度高，燃速快，精度好。原因：含铁少，易
17、粉碎，细度高。原因：含铁少，易粉碎，细度高。调整剂纯度：纯度高，调整作用显著。调整剂纯度：纯度高，调整作用显著。(2)原料细度影响原料细度影响 细度高，燃速快，精度好。（细而均）细度高，燃速快，精度好。（细而均）原因：可燃剂细，燃烧易。氧化剂分解放氧易，细度影原因：可燃剂细，燃烧易。氧化剂分解放氧易，细度影响小。响小。混合均匀度影响混合均匀度影响 混合时间长，均匀度增加，燃速增加，精度提混合时间长，均匀度增加，燃速增加，精度提高。高。原因：组分分散均匀，并有磨细作用。原因：组分分散均匀，并有磨细作用。延期药密度影响延期药密度影响 密度大，燃速慢，精度高。密度大，燃速慢，精度高。原因：龟裂减小，
18、振动燃烧减弱，在原因：龟裂减小，振动燃烧减弱，在 =3 克克/以上，压药压力以上，压药压力 800 公斤公斤/延期药药量及装药长度影响延期药药量及装药长度影响 药量增加，药高增加，药柱长度增加。药量增加，药高增加，药柱长度增加。燃烧时间变长，精度相对提高。燃烧时间变长，精度相对提高。原因：由药高造成的误差相对下降。原因：由药高造成的误差相对下降。中原正二研究：中原正二研究：点火后在点火后在1 mm厚度同时燃烧，在厚度同时燃烧，在2 mm处正处正 常燃烧，药高常燃烧，药高h2 mm可击穿，不起延期作用，可击穿，不起延期作用，所以药高不得小于所以药高不得小于3 mm。延期药湿度影响延期药湿度影响
19、含水量增加，燃速变慢，不大于含水量增加，燃速变慢，不大于0.1%引火药头药量影响引火药头药量影响（气室压力（气室压力30 公斤公斤/以上）以上）药头大，点火力强，着火延滞期短，气室压力大，燃药头大，点火力强，着火延滞期短，气室压力大，燃 速快。速快。装药直径影响装药直径影响 直径小，燃速慢。直径超过一定值，即极限直径直径小，燃速慢。直径超过一定值，即极限直径 后，后，不明显；如小于临界直径，燃烧会熄灭。不明显；如小于临界直径，燃烧会熄灭。延期药的敏感度：延期药的敏感度：冲击感度较钝感；摩擦感度极敏感；冲击感度较钝感；摩擦感度极敏感；热感度较低（发火点约热感度较低（发火点约500 以上），铅丹以
20、上），铅丹硅硅 延期药的发火点温度为延期药的发火点温度为510。粉状药火花感度较敏感。粉状药火花感度较敏感。延期药制造工艺延期药制造工艺要求了解：要求了解：流程简图及原料主要性质。流程简图及原料主要性质。原料加工方法及细度要求。原料加工方法及细度要求。延期药混合方法。延期药混合方法。质量检验方法及秒量比较计算方法。质量检验方法及秒量比较计算方法。操作干燥延期药安全注意事项。操作干燥延期药安全注意事项。复习思考题复习思考题v1.黑火药的主要成分有哪些？以及它们有何黑火药的主要成分有哪些？以及它们有何用途？用途？v2.S在黑火药中有什么优缺点？在黑火药中有什么优缺点？v3.影响黑火药燃速的因素有哪些？影响黑火药燃速的因素有哪些？v4.氧化剂性能是怎样影响延期药性能的？氧化剂性能是怎样影响延期药性能的？v5.影响延期药燃烧性能的因素有哪些？影响延期药燃烧性能的因素有哪些？
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