第十章黑火與延期藥制造

1、第十章黑火藥與延期藥制造第一節(jié) 黑火藥制造黑火藥的發(fā)展及用途孫思邈發(fā)明現(xiàn)在主要用途：延期藥（秒級(jí)）導(dǎo)火索點(diǎn)火藥鞭炮、火焰、狩獵等。工程上可用于采石。形狀有粉狀，粒狀等，導(dǎo)火索使用粉狀。組分及分類：i） 組成 氧化劑：硝酸鉀 可燃劑：木炭、硫硫還有其它作用：粘合劑的作用；提高黑火藥的熱感度；阻止燃燒時(shí)有毒物質(zhì)（CO,KCN）生成。碳與硝酸鉀作用，硫可起到接觸劑的作用。使黑火藥發(fā)火點(diǎn)降低，火焰感度提高。有硫時(shí)生成K 2SO4 ，有防止生成K、 KCN 、 CO 的作用。提高熱感度原因：有 S： 2KNO3 S（熔 ）K2SO4 2NO （ 反應(yīng)溫度較低）無 S： 2KNO3 C K2CO3 NO

2、NO2 （反應(yīng)溫度較高）因?yàn)镃氧化是借助NO、 NO2進(jìn)行的：2NO C CO2 N2NO NO2 2CCO2 CO N2阻礙有毒物生成的原因：無 S時(shí)： 2KNO3 3CK2CO3 CO2 CO N2K 2CO3 2C 2K 3CO2K 2C N 2 2KCN （有劇毒）高溫汽化有 S時(shí)：生成K2SO4、 K2S、不生成K2KNO3 C S K2SO4 CO2 N2K2SO4 2CK2S 2CO2無 K 不能生成KCN , CO生成也減少。黑火藥的典型配比：硝酸鉀75%，炭15%，硫10%黑火藥分類 導(dǎo)火索用藥 礦用藥（采石） 發(fā)射藥 點(diǎn)火藥黑火藥性質(zhì)理化性質(zhì)：外觀黑色 75 80%（黑炭藥

3、，碳80 85%）70%黑灰色（褐炭藥，碳70 75%） 60 灰色栗炭藥，碳50 55%有粉狀及粒狀（豆形，方形，棱形等）吸濕性：有吸濕性，水分2% 燃速急速下降15%不燃假密度 : 與配比及粒度有關(guān)。典型配比，粉狀藥假密度為0 35 克 / 厘米 3 ?；瘜W(xué)安定性:常溫干燥時(shí)，長存不變。（ 國外存 200 年不變 ）與金屬無作用。70 以上硫揮發(fā)（ 少量 ）100 以上硫熔融.爆炸性質(zhì)： 分解反應(yīng)式（ 代表式 ）2KNO3 S 3C 爆炸物理參數(shù)K2S 3CO2 N2爆速 （標(biāo)準(zhǔn)配比）1克 /厘米3 ,300 400m/s威力小 , 約為TNT的 10% （約 28毫升 ）爆發(fā)點(diǎn) : 粉

4、: 265 270粒 : 310 315燃燒溫度約1200 敏感度a 沖擊感度不敏感 , 低于TNT等。b 摩擦感度極不敏感, 硬物間摩擦發(fā)火.（對銅與銅摩擦感度較?。〤 熱感度粉狀藥 , 火焰感度敏感。加熱感度較鈍感，爆發(fā)點(diǎn)高于黑索金（215230 ） ，低于TNT（295 300 ） 。影響黑火藥燃速的因素：i） 配比變化對燃速的影響 硝酸鉀加入量的影響以硝酸鉀75%,硫 10%,炭 15%為基礎(chǔ).a 硝酸鉀增大, 硫不變 , 炭減小 , 燃速減小原因 : 炭減少 , CO2減小, CO增大 放熱減少, 燃速減小b 硝減少 , 炭與硫增大, 燃速減小原因 : 氧減少 , 二氧化碳減少, 一

5、氧化碳增大, 放熱減少, 燃速減少 硫加入量的影響硝不變 , 硫增大 , 炭減少 , 燃速減小.原因 : 放熱減小, 燃燒熱S 2 千卡克千卡克 （ CO2）千卡克（ CO ） 木炭加入量影響硫不變炭增大，硝酸鉀減少，燃速增大。硝酸鉀不變，硫減少，炭增大，燃速增大原因：發(fā)熱量增大（燃燒熱增加）木炭炭化度（含碳量）也產(chǎn)生影響。含碳量增加，燃速增加，因燃燒熱增加中等炭化度含碳80%,易點(diǎn)燃。因雜質(zhì)較少，并含有易點(diǎn)燃的揮發(fā)物。ii） 其它因素對燃速影響 氣體壓力影響氣體降至mm g，可熄滅。 裝藥密度影響增大，燃速減小。 水分含量影響，可能不燃。黑火藥制造工藝要求了解： 工藝流程簡圖； 木炭種類及對

6、黑火藥的影響； 原料的加工方法； 黑火藥的混合方法； 操作黑火藥安全注意事項(xiàng)。第二節(jié)延期藥制造延期藥用途和組成：用途：控制由點(diǎn)火至爆炸時(shí)間（民用、軍用）要求： （毫秒延期）a 燃速快而均；b 氣態(tài)產(chǎn)物少；c 易點(diǎn)燃，機(jī)械感度底；d 性質(zhì)安定，不起變化（與殼體）；e 原料豐富，加工容易；基本組成：氧化劑、可燃劑。燃速調(diào)整劑和粘合劑。氧化劑 種類氯酸鹽及過氯酸鹽類：氯酸鉀、（過）高氯酸鉀（KCLO 4）等。絡(luò)酸鹽及重鉻酸鹽類：鉻酸鋇、重鉻酸鋇（BaCr2O7）等。硝酸鹽類：硝酸鉀、硝酸鈉等。高錳酸鹽類：高錳酸鉀（KMnO 4）等。氧化物及過氧化物類：四氧化三鉛（Pb3O4） ，過氧化鋇（BaO2）

7、等 氧化劑性質(zhì)對延期藥性能影響 a 熔點(diǎn)：低，燃速快，易點(diǎn)燃，感度高。高，燃速慢，難點(diǎn)燃，感度低。原因：熔點(diǎn)與分解溫度有關(guān)，高于熔點(diǎn)即分解。b 有效氧量：高，燃速快。低，燃速慢 原因：氧多氧化能力強(qiáng)。c 分解熱：放熱，燃速快，感度高。吸熱，燃速慢，感度低。原因：放熱，易分解放氧。d 分解生成物：氣體少，燃速穩(wěn)定。原因：氣體易在要層中竄動(dòng)。e 吸濕性：易，燃速易變。原因：水分增加，燃速變慢。毫秒延期藥氧化劑選擇主要注意：燃燒速度；安定性；機(jī)械感度ii） 可燃劑a 種類：金屬類：鎂、鋁、錳、鋯、鐵等。非金屬類：硅、硒、硼、碲等。硫化物類：三硫化二銻（Sb2S3） 、五硫化二銻（Sb2 S5）等。合

8、金類：硅鐵（Fe-Si ） 硅鈣（ Ca-Si ） 鎳鋯（ Zr-Ni ）等。b 可燃劑性質(zhì)對延期藥性能的影響 燃燒熱：大，燃燒快（適于毫秒延期） 化學(xué)活性：活性強(qiáng)，燃速快。（要注意易氧化） 燃燒產(chǎn)物：凝聚狀多，氣體少，藥劑燃速穩(wěn)定。iii） 燃速調(diào)整劑（緩燃劑）a 弱可燃劑硫化銻，放熱少，熔點(diǎn)500-550 ；Sb2 S3 放熱 1 4 千卡 /克，但與BaO2 合用燃速也快。硒熔點(diǎn) 217-220 Se 放熱0 7 千卡 / 克硅熔點(diǎn)低，吸熱，燃燒放熱少，Si 放熱7 4千卡 /克b 弱氧化劑二氧化鉛有效氧-7 BaO2-9% 18% 氧化力加強(qiáng)鉻酸鉛有效氧-8 有效氧量較少或分解溫度較高

9、。c 惰性物硅藻土、氟化鈣等，有吸熱、吸氣或稀釋作用。iv） 粘合劑（分活性及鈍性粘合劑）作用：造粒，流散性好，安全性好（鈍感）常用有：硝化棉，蟲膠，骨膠，聚乙烯醇等。加量不宜過多，一般在0 5%以下。有時(shí)不加，如五芯鉛管拔制。我國延期藥發(fā)展史： 鉛丹硅鐵硫化銻延期藥鉛丹硅鐵=8 2或 75 25（基藥）硫化銻為調(diào)整劑，外加量不大于25% 鉛丹硅硫化銻延期藥用硅（98%）代替硅鐵（75%） ，易粉碎，燃速快，精度好。外加硫化銻不大于30% 過氧化鋇硫化銻延期藥過氧化鋇硫化銻=3 4 1用改變配比及加入硅藻土調(diào)秒量，燃燒溫度底，瓦斯引爆率低。（缺點(diǎn)為燃速易變） 國內(nèi)延期藥常用配比鉛丹硅多用 3

10、5 1 基藥，外加硫化銻5 30%調(diào)燃速。也可加入硅量的5 50%硒。也可加硅藻土，氟化鈣適量。粘合劑適量（鉛管式延期元件一般不加）。生產(chǎn)中應(yīng)注意的延期藥的某些性質(zhì)：a 壓力波先行現(xiàn)象壓力波先行于燃燒波，速度為燃燒波10 倍以上。壓力波形成：藥頭燃燒氣體，分解氧等。壓力不同會(huì)對燃速產(chǎn)生影響。b 層狀龜裂及振動(dòng)燃速現(xiàn)象延期藥為薄層狀燃燒，易被分解推動(dòng)形成龜裂。藥層厚度0204mm龜裂寬度01 02mm“忽明忽暗”現(xiàn)象C 減小龜裂及振動(dòng)燃燒辦法密度要大；可燃劑顆粒要??；卡口嚴(yán)密；分解氧不易過多；氣體產(chǎn)生少。影響延期藥燃燒性能的因素： 原料純度影響 鉛丹純度：純度高，燃速快，精度好。原因：純度高，含

11、氧多，易分解。 硅純度：純度高，燃速快，精度好。原因：含鐵少，易粉碎，細(xì)度高。 調(diào)整劑純度：純度高，調(diào)整作用顯著。 原料細(xì)度影響細(xì)度高，燃速快，精度好。（細(xì)而均）（可燃劑較氧化劑明顯）原因：可燃劑細(xì)，燃燒易。氧化劑分解放氧易，細(xì)度影響小。調(diào)整劑細(xì)度高，效果好，可少加。 混合均勻度影響混合時(shí)間長，均勻度增加，燃速增加，精度提高。原因：組分分散均勻，并有磨細(xì)作用。 延期藥密度影響密度大，燃速慢，精度高。原因：龜裂減小，振動(dòng)燃燒減弱，在 3 克 / 厘米 3 以上，壓藥壓力800 公斤 / 厘米 2 延期藥藥量及裝藥長度影響藥量增加，藥高增加，藥柱長度增加。燃燒時(shí)間變長，精度相對提高。原因：由藥高造成的誤差相對下降。中原正二研究：點(diǎn)火后在1mm厚度同時(shí)燃燒，在2mm處正常燃燒，藥高2mm可擊穿，不起延期作用，所以藥高不小于3mm 延期藥濕度影響含水量增加，燃速變慢，不大于0 1% 引火藥頭藥量影響（氣室壓力30 公斤 / 厘米 2 以上）藥頭大，點(diǎn)火力強(qiáng)，著火延滯期短，氣室壓力大，燃速快。 裝藥直徑影響直徑小