【起爆器材課程設(shè)計-胡XX】

1、爆破器材課程設(shè)計題目： 高精度無起爆藥毫秒延期電雷管設(shè)計院 系： 化 工 學(xué) 院 班 級：彈爆 班 姓 名： 胡XX 學(xué) 號： 201030XXXX 指導(dǎo)教師： 黃文堯 2013-06-27安徽理工大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書化學(xué)工程學(xué)院彈爆系學(xué)號201030XXXX學(xué)生姓名胡XX班級彈藥2010-4班設(shè)計題目高精度無起爆藥毫秒延期電雷管設(shè)計設(shè)計技術(shù)參數(shù)1. 年產(chǎn)3000噸炸藥地面站設(shè)計根據(jù)工程爆破的要求，設(shè)計乳化炸藥地面站廠房及生產(chǎn)工藝和設(shè)備，并根據(jù)爆破工程需要設(shè)計炸藥的配方，重點(diǎn)是設(shè)備的選型，生產(chǎn)的工藝流程與工藝技術(shù)條件。2.年產(chǎn)6000噸高爆速乳化炸藥震源藥柱的設(shè)計請你設(shè)計一種用于石油或煤田地質(zhì)勘

2、探的震源藥柱。查閱震源藥柱的要求，設(shè)計震源藥柱的結(jié)構(gòu)，及其生產(chǎn)工藝。3. 高精度無起爆藥毫秒延期電雷管設(shè)計 設(shè)計一種高精度無起爆藥毫秒延期電雷管，重點(diǎn)從裝藥結(jié)構(gòu)，延期體的結(jié)構(gòu)，延期藥的配方、生產(chǎn)工藝設(shè)計入手，畫出雷管的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝流程圖。每個學(xué)生在以上三題中選一題。查閱民用爆炸物品設(shè)計規(guī)范，不要抄書，要有創(chuàng)新。設(shè)計要求1 先說目的，再說原理，最后說結(jié)構(gòu)。最后評價其優(yōu)缺點(diǎn)；2.可以到安理大圖書館電子圖書館，查閱萬方數(shù)據(jù)庫或?qū)＠?.用電子文檔打印件；4.每份設(shè)計用A4紙不得少于8頁。工作量設(shè)計說明書一份 工作計劃6.23布置設(shè)計任務(wù)6.24-7.5 完成設(shè)計說明書及其裝訂參考資料爆破器材；乳化

3、炸藥、萬方數(shù)據(jù)。指導(dǎo)教師簽字系主任簽字爆破器材課程成績評定表指導(dǎo)教師評語：成績： 指導(dǎo)教師： 2013-07-8目錄1、 定義2、 設(shè)計目的3、 設(shè)計原理4、 作用機(jī)理5、 延期體的結(jié)構(gòu)6、 延期藥的配方7、 延期藥的生產(chǎn)工藝8、 雷管的生產(chǎn)工藝9、 雷管結(jié)構(gòu)圖10、 影響雷管的各種主要因素11、 優(yōu)缺點(diǎn)一、定義 高精度無起爆藥毫秒延期電雷管，即在雷管裝藥中去掉了起爆藥成分，采用電激發(fā)，延期精度在毫秒級的電子雷管。二、設(shè)計目的 研制高精度無起爆藥延期電雷管旨在取消傳統(tǒng)的DDNP之類的起爆藥，可以將普通的延期電雷管的結(jié)構(gòu)更加簡單，性能更加可靠，解決了有起爆藥雷管嚴(yán)重污染環(huán)境的問題，提高了雷管的制

4、造、使用和運(yùn)輸和貯存過程中的安全性。3、 設(shè)計原理 眾所周知，就普通工業(yè)雷管而言，以感度高、爆轟成長期短、引爆沖能較大的起爆藥作為初級裝藥，起爆猛炸藥完成雷管能量輸出是容易實(shí)現(xiàn)的。一般地說，較頓感的非起爆藥，如合成的新型單質(zhì)炸藥、改性炸藥直類，爆轟成長期較起爆藥長，其作為雷管的初級裝藥由燃燒轉(zhuǎn)爆轟則顯得十分困難。顯然，就無起爆藥雷管而言，初級裝藥藥劑選定之后，與之匹配（使之由燃燒迅速轉(zhuǎn)爆轟）的雷管的裝藥結(jié)構(gòu)是至關(guān)重要的。研究表明，雷管被激發(fā)后，藥劑的迅速不斷給壓縮波提供能量，隨著燃燒波區(qū)的壓力升高，壓縮波得以加強(qiáng)形成強(qiáng)壓縮波即沖擊波，沖擊波形成于燃燒波陣面不遠(yuǎn)處。點(diǎn)火區(qū)的高壓是形成沖擊波的重要

5、條件。顯而易見，對于初級炸藥爆轟成長較慢的無起爆藥雷管宜采?。涸邳c(diǎn)火部位，即點(diǎn)火藥與初級炸藥的界面附近施以強(qiáng)約束，用以抵抗殼體的側(cè)向膨脹，阻止膨脹稀疏波的侵入，以免降低點(diǎn)火區(qū)內(nèi)部的壓力；在點(diǎn)火區(qū)附近提高藥劑的裝藥密度，使反應(yīng)加快。這些均有利于點(diǎn)火區(qū)高壓的形成，實(shí)現(xiàn)初級炸藥的燃燒轉(zhuǎn)爆轟。四、作用機(jī)理雷管能完全爆轟的主要條件是：在外能作用下起爆藥在短時間內(nèi)由燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰亢艽蟮臎_擊波，從而引起猛炸藥的爆轟。無起爆藥雷管則是在無起爆藥的條件下，猛炸藥也能在極短的時間內(nèi)完成爆轟過程，將燃燒反應(yīng)速度高的猛炸藥裝入強(qiáng)約束殼體中（如金屬圓筒），使猛炸藥在高點(diǎn)火點(diǎn)能量的引燃劑作用下，在極短時間內(nèi)燃燒，因猛炸藥

6、是在密閉或半密閉條件下燃燒，產(chǎn)生的氣體受阻，燃燒反應(yīng)區(qū)壓力驟然增高，燃燒氣體的氧平衡和穩(wěn)定性被破壞，隨著燃燒面的擴(kuò)大，燃速加快，超過臨界值（9.5m/s），由于猛炸藥燃燒時所釋放出來的能量疊加，瞬間由爆燃轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z，由初始的弱沖擊波形成強(qiáng)沖擊波，從而使雷管底藥得到爆轟的能量。炸藥的爆燃是以熱傳導(dǎo)、熱輻射和燃燒氣體擴(kuò)散作用來實(shí)現(xiàn)，其傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比爆轟低得多。炸藥的爆轟則是靠爆轟波對未爆炸藥的沖擊壓縮實(shí)現(xiàn)的。點(diǎn)火能量是炸藥能否順利轉(zhuǎn)爆的基本條件，點(diǎn)火能量大，利于炸藥燃燒傳播速度的加快。轉(zhuǎn)爆藥是無起爆藥雷管爆轟的重要因素之一，以選擇爆速高的猛炸藥最好。如黑索金、泰安。轉(zhuǎn)爆藥的裝藥的粒度、密度應(yīng)據(jù)轉(zhuǎn)爆

7、過渡由弱到強(qiáng)的能量傳遞的需要，按一定的密度梯度來裝藥。無起爆炸藥雷管及有起爆藥雷管爆轟成長過程比較見下圖。1cddca爆速 V m/s bb2a0時間 t （s）1 無起爆藥雷管2 有起爆藥雷管0a 起爆藥爆轟成長0a 起爆元件內(nèi)炸藥燃燒ab 起爆藥穩(wěn)定爆轟ab 起爆元件內(nèi)炸藥由燃燒轉(zhuǎn)為爆轟bc底部藥柱爆轟成長bc 底部藥柱爆轟成長cd底部藥柱穩(wěn)定爆轟cd底部藥柱穩(wěn)定爆轟五、延期體的結(jié)構(gòu) 延期元件的結(jié)構(gòu)有簡單的薄壁管殼直填直壓式結(jié)構(gòu)方式和索式延期體，以及厚壁鋼管式延期體。目前我國的一些產(chǎn)品仍在使用的是簡單的薄壁式直填直壓式結(jié)構(gòu)。國外上世紀(jì)70年代末出現(xiàn)的索式延期體，初期管材為鉛或鉛合金、延期索

8、為單藥芯，為了提高延期精度又出現(xiàn)了三芯和五芯等多芯延期索，為提高延期藥的密度，從鉛索又發(fā)展為鋁索以及其他金屬索。裝藥工藝由直填直壓式發(fā)展為拉拔式，拉拔工藝、延期體長度、卡印直徑、卡印位置等對延期精度也會產(chǎn)生很大的影響。自90年代后，國外的延期索又讓位于厚壁鋼管式，其管殼的外徑即為雷管的內(nèi)徑，延期鋼殼的內(nèi)徑是延期藥燃燒精度最好的藥芯直徑，通常在2.0 3.5 mm，裝藥工藝又改為直填直壓式。六、延期藥的配方延期藥通常是氧化劑和和可燃劑的機(jī)械混合物，其基本組成為氧化劑、可燃劑、緩燃劑和粘合劑。目前，延期藥的發(fā)展已初具系統(tǒng)，形成了硅系、鎢系、硼系、錳系、鉬系、Mg-BaO2 系等系列。 氧化劑在延期

9、藥中的作用是提供氧，可燃劑的作用是燃燒放熱。延期藥的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，其配比組成由氧平衡決定，而影響延期藥延期時間和延期精度的首要因素是延期藥中各成分的配比。可燃物多，氧化劑不足時，氧化放熱少，使燃燒速度降低，延期時間增加；反之如氧化劑過多，可燃物燃燒放熱太少，氧化劑分解所需熱量不足，也會使燃燒速度下降。如果多余，無論哪一樣均不能對反應(yīng)熱作 出貢獻(xiàn)，只能作為惰性物質(zhì)考慮，在反應(yīng)中起到“熱沉”，使溫度和燃速下降。所以，必須通過計算結(jié)合實(shí)際測試數(shù)據(jù)，才能確定較佳的配比，根據(jù)實(shí)際需要，一般均為負(fù)氧平衡。 選擇不同的氧化劑、可燃劑，會有不同性能的延期藥，其延期精度也有很大的差異。比如，可燃劑的選擇要

10、從發(fā)火點(diǎn)、燃燒熱、生成物的狀態(tài)來考慮，氧化劑的選擇要從有效氧含量、分解溫度、分解熱等方面考慮。在實(shí)際應(yīng)用中要綜合考慮各方面的因素，以利延期藥精度的提高。另外，延期藥放置一段時間會產(chǎn)生秒量漂移現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是由氧化劑與還原劑固有的特性決定的，很難有徹底解決的方案。相同配方不同批次的延期藥也存在很大的差異，這與生產(chǎn)延期藥的龐大的工藝控制又很大的關(guān)系，也不太容易解決。另外，延期藥的儲存環(huán)境及其使用環(huán)境對延期藥的秒量也有很大影響。 添加劑包括造粒劑，時間調(diào)整劑等。用于造粒的粘合劑通常有：煤焦油、瀝青、硝化棉、紫膠、骨膠、聚乙烯醇等物質(zhì)。在延期藥造粒過程中加入適量粘合劑，可使組成延期藥的各成分微粒粘合成

11、大小均一的顆粒，并且在藥劑表面形成一層薄膜，它可以起鈍化作用，即降低延期藥的燃速和機(jī)械感度以及改善延期藥的理化安定性，由于它參與燃燒并產(chǎn)生氣體，影響燃燒穩(wěn)定性，從而影響燃速，故加入量不 宜太多，一般不超過延期藥量的 5 %。另外，粘結(jié)劑對延期藥的吸濕性有很大的影響，在貯存中，有水、二氧化碳、空氣等物質(zhì)存在且氣溫高等環(huán)境條件下，造成延期藥精度變差甚至變質(zhì)，而粘合劑使金屬可燃劑粒子表面包覆一層惰性保護(hù)層，降低吸濕性。 時間調(diào)整劑通常有 BaCrO4、SiO2 （用其多孔性物質(zhì)如硅藻土）、Cu 粉、火棉膠、松香、蟲膠等，其作用是參加或阻礙延期藥的氧化反應(yīng)，影響反應(yīng)熱值，吸附生成氣體、吸收熱量、造粒和

12、改善工藝性能等。另外，在延期體的設(shè)計中，可考慮在延期管中填充一些軟化物質(zhì)或多孔物質(zhì)，以減小燃燒放熱和少量的氣體產(chǎn)物對延期藥精度的影響。該填充物需滿足以下條件：一是不參與學(xué)反應(yīng)，二是能被熱軟化或吸收部分氣體。專利 USP4776275 有類似的作用，其效應(yīng)要是通過在延期藥與管壁之間加一個螺旋簧，使延期藥和管壁之間存在一定的空隙實(shí)現(xiàn)的。它們具有明顯改變?nèi)妓俸驼{(diào)正燃速的作用，適當(dāng)?shù)奶砑訒r 間調(diào)整劑可以提高延期藥的精度。 延期藥各成分的粒度對秒量精度的影響很大。粒度主要影響比表面積，因反應(yīng)首先發(fā)生在粒子表面，所以，反應(yīng)速度隨粒子尺寸的減小而增加，從而可燃劑表面的氧化反應(yīng)對燃速起控制作用。一般說來，其組

13、分的粒度越細(xì)、純度越高，接觸的狀態(tài)越一致，反應(yīng)越完全，振動燃燒時龜裂的節(jié)距越小，因而燃燒就越快，延期藥的延期精度也相應(yīng)提高。而當(dāng)粒度增大時，燃速會降低，粒度超過一定的尺度，燃燒不能繼續(xù)下去，甚至產(chǎn)生瞎火現(xiàn)象。 原材料的不同來源也會導(dǎo)致延期藥精度的差別，同種原材料由于不同產(chǎn)地，成分雖然相同，但粒度的大小及分布情況卻不完全相同，因而表面狀態(tài)也不同，導(dǎo)電系數(shù)存在差異，從而影響接觸面的大小，影響延時精度。七、延期藥的生產(chǎn)工藝 沒有好的制造工藝相配合，即使采用好的延期藥配方，也得不到性能優(yōu)良的延期藥。我國大部分采用的是球磨工藝，該法耗能費(fèi)時、且影響原料純度。目前提倡開展先進(jìn)的制藥工藝研究，如物理沉積、學(xué)

14、沉積技術(shù)、超細(xì)粉碎新技術(shù)、共沉淀技、液相懸浮混合技術(shù)、改善性能的添加劑技等。王志朋、勞允亮等人對鎢系延期藥共沉淀結(jié)晶進(jìn)行了探討。徐達(dá)偉等對硼系延期藥采用液相懸浮技術(shù)混合造粒新工藝進(jìn)行制備，利用混合造粒遙控設(shè)備和敏感藥劑的造粒技術(shù)，解決了原材料及藥劑的粉碎、混合、造粒和配方優(yōu)化問題。黃寅生等對延期藥各組分進(jìn)行了分析，探討了異核結(jié)晶的結(jié)晶機(jī)理，用降溫析出法制備了鉬系延期藥，通過對比其性能優(yōu)于普通的手工混制的延期藥。由此可見改進(jìn)延期藥的制造工藝，需求新的制備方法，也是今后延期藥發(fā)展的方向。 八、雷管生產(chǎn)工藝流程圖兩件組合塑料卡口塞檢驗(yàn)導(dǎo)爆管一端封口切斷導(dǎo)爆管檢驗(yàn)入庫裝袋裝入組合件緊口檢驗(yàn)緊口雷管檢驗(yàn)

15、壓合壓藥檢驗(yàn)藥柱退入管殼松裝662炸藥擴(kuò)口檢驗(yàn)雷管殼擴(kuò)口組合模壓藥雷管殼裝藥壓藥柱組合模鋼組合模引爆管殼造粒黑索金塑料導(dǎo)爆管式無起爆藥雷管工藝流程圖9、 雷管結(jié)構(gòu)圖十、影響雷管性能的各種主要因素1.鋁質(zhì)薄殼與鋼質(zhì)薄殼引爆管得爆轟對比實(shí)驗(yàn) 引爆管實(shí)驗(yàn)數(shù)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果材料壁厚（mm）鋁0.3310全部半爆鋼0.47150100%爆轟鋼0.857100100%爆轟2.壓藥壓力多雷管性能的影響壓藥壓力（kg/cm2）實(shí)驗(yàn)數(shù)量（發(fā)）實(shí)驗(yàn)結(jié)果備注爆轟率（%）5mm鉛板炸孔12520030040050050505050501001001001006010.7611.2711.2811.1710.4916發(fā)半爆4

16、發(fā)拒爆3.黏合劑對雷管性能的影響?zhàn)ず蟿┟Q黏合劑含量（%）數(shù)量（發(fā)）實(shí)驗(yàn)結(jié)果備注爆轟率（%）5mm鉛板炸孔蟲膠酚醛樹脂聚乙烯醇縮丁醛聚乙烯醇縮丁醛聚醋酸乙烯酯220.251.00.5110505053510090941009910011.2111.1011.6011.67半爆1發(fā)半爆3發(fā)瞎火5發(fā)4.加綢墊或涂硝棉漆對雷管性能的影響傳火孔口部情況導(dǎo)爆管爆速（m/s）數(shù)量（發(fā)）實(shí)驗(yàn)結(jié)果加綢墊1650 5綢墊打碎，5發(fā)全部拒爆涂4%濃度硝棉漆1650 20硝棉漆層打掉，其中6發(fā)拒爆，第二次全部起爆涂4%濃度硝棉漆1950 50全部爆轟十一、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）生產(chǎn)、運(yùn)輸，貯存以及使用安全，不受雷電、靜電、雜散電影響，從根本上杜絕了早爆事故，為工藝自動化創(chuàng)造了良好的條件，同時增加了毫秒雷管系統(tǒng)的使用安全性。（2）作用可靠，威力大，用途廣泛。雷管的密封系統(tǒng)好，耐高低溫，所以使用不受天氣等環(huán)境條件的影響，可廣泛應(yīng)用于露天、井下，水下爆破作業(yè)。（3）雷管