第十章黑火与延期药制造

1、第十章黑火药与延期药制造第一节 黑火药制造黑火药的发展及用途孙思邈发明现在主要用途：延期药（秒级）导火索点火药鞭炮、火焰、狩猎等。工程上可用于采石。形状有粉状，粒状等，导火索使用粉状。组分及分类：i） 组成 氧化剂：硝酸钾 可燃剂：木炭、硫硫还有其它作用：粘合剂的作用；提高黑火药的热感度；阻止燃烧时有毒物质（CO,KCN）生成。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。有硫时生成K 2SO4 ，有防止生成K、 KCN 、 CO 的作用。提高热感度原因：有 S： 2KNO3 S（熔 ）K2SO4 2NO （ 反应温度较低）无 S： 2KNO3 C K2CO3 NO

2、NO2 （反应温度较高）因为C氧化是借助NO、 NO2进行的：2NO C CO2 N2NO NO2 2CCO2 CO N2阻碍有毒物生成的原因：无 S时： 2KNO3 3CK2CO3 CO2 CO N2K 2CO3 2C 2K 3CO2K 2C N 2 2KCN （有剧毒）高温汽化有 S时：生成K2SO4、 K2S、不生成K2KNO3 C S K2SO4 CO2 N2K2SO4 2CK2S 2CO2无 K 不能生成KCN , CO生成也减少。黑火药的典型配比：硝酸钾75%，炭15%，硫10%黑火药分类 导火索用药 矿用药（采石） 发射药 点火药黑火药性质理化性质：外观黑色 75 80%（黑炭药

3、，碳80 85%）70%黑灰色（褐炭药，碳70 75%） 60 灰色栗炭药，碳50 55%有粉状及粒状（豆形，方形，棱形等）吸湿性：有吸湿性，水分2% 燃速急速下降15%不燃假密度 : 与配比及粒度有关。典型配比，粉状药假密度为0 35 克 / 厘米 3 。化学安定性:常温干燥时，长存不变。（ 国外存 200 年不变 ）与金属无作用。70 以上硫挥发（ 少量 ）100 以上硫熔融.爆炸性质： 分解反应式（ 代表式 ）2KNO3 S 3C 爆炸物理参数K2S 3CO2 N2爆速 （标准配比）1克 /厘米3 ,300 400m/s威力小 , 约为TNT的 10% （约 28毫升 ）爆发点 : 粉

4、: 265 270粒 : 310 315燃烧温度约1200 敏感度a 冲击感度不敏感 , 低于TNT等。b 摩擦感度极不敏感, 硬物间摩擦发火.（对铜与铜摩擦感度较小）C 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（215230 ） ，低于TNT（295 300 ） 。影响黑火药燃速的因素：i） 配比变化对燃速的影响 硝酸钾加入量的影响以硝酸钾75%,硫 10%,炭 15%为基础.a 硝酸钾增大, 硫不变 , 炭减小 , 燃速减小原因 : 炭减少 , CO2减小, CO增大 放热减少, 燃速减小b 硝减少 , 炭与硫增大, 燃速减小原因 : 氧减少 , 二氧化碳减少, 一

5、氧化碳增大, 放热减少, 燃速减少 硫加入量的影响硝不变 , 硫增大 , 炭减少 , 燃速减小.原因 : 放热减小, 燃烧热S 2 千卡克千卡克 （ CO2）千卡克（ CO ） 木炭加入量影响硫不变炭增大，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。含碳量增加，燃速增加，因燃烧热增加中等炭化度含碳80%,易点燃。因杂质较少，并含有易点燃的挥发物。ii） 其它因素对燃速影响 气体压力影响气体降至mm g，可熄灭。 装药密度影响增大，燃速减小。 水分含量影响，可能不燃。黑火药制造工艺要求了解： 工艺流程简图； 木炭种类及对

6、黑火药的影响； 原料的加工方法； 黑火药的混合方法； 操作黑火药安全注意事项。第二节延期药制造延期药用途和组成：用途：控制由点火至爆炸时间（民用、军用）要求： （毫秒延期）a 燃速快而均；b 气态产物少；c 易点燃，机械感度底；d 性质安定，不起变化（与壳体）；e 原料丰富，加工容易；基本组成：氧化剂、可燃剂。燃速调整剂和粘合剂。氧化剂 种类氯酸盐及过氯酸盐类：氯酸钾、（过）高氯酸钾（KCLO 4）等。络酸盐及重铬酸盐类：铬酸钡、重铬酸钡（BaCr2O7）等。硝酸盐类：硝酸钾、硝酸钠等。高锰酸盐类：高锰酸钾（KMnO 4）等。氧化物及过氧化物类：四氧化三铅（Pb3O4） ，过氧化钡（BaO2）

7、等 氧化剂性质对延期药性能影响 a 熔点：低，燃速快，易点燃，感度高。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。b 有效氧量：高，燃速快。低，燃速慢 原因：氧多氧化能力强。c 分解热：放热，燃速快，感度高。吸热，燃速慢，感度低。原因：放热，易分解放氧。d 分解生成物：气体少，燃速稳定。原因：气体易在要层中窜动。e 吸湿性：易，燃速易变。原因：水分增加，燃速变慢。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ii） 可燃剂a 种类：金属类：镁、铝、锰、锆、铁等。非金属类：硅、硒、硼、碲等。硫化物类：三硫化二锑（Sb2S3） 、五硫化二锑（Sb2 S5）等。合

8、金类：硅铁（Fe-Si ） 硅钙（ Ca-Si ） 镍锆（ Zr-Ni ）等。b 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） 化学活性：活性强，燃速快。（要注意易氧化） 燃烧产物：凝聚状多，气体少，药剂燃速稳定。iii） 燃速调整剂（缓燃剂）a 弱可燃剂硫化锑，放热少，熔点500-550 ；Sb2 S3 放热 1 4 千卡 /克，但与BaO2 合用燃速也快。硒熔点 217-220 Se 放热0 7 千卡 / 克硅熔点低，吸热，燃烧放热少，Si 放热7 4千卡 /克b 弱氧化剂二氧化铅有效氧-7 BaO2-9% 18% 氧化力加强铬酸铅有效氧-8 有效氧量较少或分解温度较高

9、。c 惰性物硅藻土、氟化钙等，有吸热、吸气或稀释作用。iv） 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）常用有：硝化棉，虫胶，骨胶，聚乙烯醇等。加量不宜过多，一般在0 5%以下。有时不加，如五芯铅管拔制。我国延期药发展史： 铅丹硅铁硫化锑延期药铅丹硅铁=8 2或 75 25（基药）硫化锑为调整剂，外加量不大于25% 铅丹硅硫化锑延期药用硅（98%）代替硅铁（75%） ，易粉碎，燃速快，精度好。外加硫化锑不大于30% 过氧化钡硫化锑延期药过氧化钡硫化锑=3 4 1用改变配比及加入硅藻土调秒量，燃烧温度底，瓦斯引爆率低。（缺点为燃速易变） 国内延期药常用配比铅丹硅多用 3

10、5 1 基药，外加硫化锑5 30%调燃速。也可加入硅量的5 50%硒。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）。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于燃烧波，速度为燃烧波10 倍以上。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。b 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。药层厚度0204mm龟裂宽度01 02mm“忽明忽暗”现象C 减小龟裂及振动燃烧办法密度要大；可燃剂颗粒要小；卡口严密；分解氧不易过多；气体产生少。影响延期药燃烧性能的因素： 原料纯度影响 铅丹纯度：纯度高，燃速快，精度好。原因：纯度高，含

11、氧多，易分解。 硅纯度：纯度高，燃速快，精度好。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。 原料细度影响细度高，燃速快，精度好。（细而均）（可燃剂较氧化剂明显）原因：可燃剂细，燃烧易。氧化剂分解放氧易，细度影响小。调整剂细度高，效果好，可少加。 混合均匀度影响混合时间长，均匀度增加，燃速增加，精度提高。原因：组分分散均匀，并有磨细作用。 延期药密度影响密度大，燃速慢，精度高。原因：龟裂减小，振动燃烧减弱，在 3 克 / 厘米 3 以上，压药压力800 公斤 / 厘米 2 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。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。中原正二研究：点火后在1mm厚度同时燃烧，在2mm处正常燃烧，药高2mm可击穿，不起延期作用，所以药高不小于3mm 延期药湿度影响含水量增加，燃速变慢，不大于0 1% 引火药头药量影响（气室压力30 公斤 / 厘米 2 以上）药头大，点火力强，着火延滞期短，气室压力大，燃速快。 装药直径影响直径小