摘要:在实际应用中导爆管雷管在高段曾出现过拒爆、秒量精度差等质量问题,在很多文献上大量介绍延期药配方的重要性,而对其原材料和生产工艺的控制介绍的较少。
关键字:导爆管;雷管;制造工艺
1、延期药原材料
1.1延期药原材料的纯度
无论选用何种延期药,其原材料的纯度相当重要,因延期药燃烧过程是一个氧化还原的化学反应过程,决定其完全反应,一是原材料纯度高,混合的均匀性好。二是水份小,粒度小,接触面大,燃烧快而均匀,其燃速精度好。一般来讲,铅丹的纯度应在95%以上,硅的纯度为99.6%以上,硫化锑的纯度为89%-99%之间。在生产实践中,发现使用不同厂家的原材料生产的延期药其秒量精度偏差较大,就是同一厂家的原材料,在不同时期生产的原材料,波动也较大,延期药的秒量和精度受原材料的理化性质影响,往往产地不同的同种原材料,成分虽然相同,但粒度大小的分布情况不完全一样,表面状态不同,导电系数存在差异,从而影响接触面的大小,影响延时精度。所以要保证其精度,最好不要轻易更换其原材料供应商。
经过我厂多年的试验进行选择对比,确定了延期药固定供应厂家,延期药使用的同一原材料均保持购进同一生产厂家,并且一次性购买同一批质量合格的铅丹、硅、硫化锑(本厂全年延期药所需质量)确保了延期药原材料的统一性,避免了因原材料的质量波动而造成延期药秒量精度差的因素。
1.2延期药原材料的水份
延期药制造中必须注意水份含量的指标,包括延期药原材料贮存水份及在生产过程中的水份控制。延期药中各原材料长期储存都存在一定的吸湿性,特别是在夏季高温潮湿的环境下,其吸湿性表现的更强,由于延期药组成的原料性质不同,其吸湿程度也有所不同,组分中以硅藻土为缓燃剂的延期药就尤为突出,由于硅藻土的吸湿性很强,对燃烧的影响也大得多,同样实践中延期药原材料铬酸钡也存在吸湿性,基于这原材料的特性,生产环境以较干燥条件为好,严格控制各工序的环境温度。首先,我厂将经过筛选后的原材料装入塑料袋中,在将密封后的塑料袋装入盛装原材料的整理箱内,使用胶带进行再一次的密封保存,原材料间保持恒温恒湿环境,保证原材料的水份恒定,实践证明,虽然一次性投资(塑料袋、整理箱均可重复使用)但对延期药原材料的纯度和水份起到重要作用。
1.3延期药原材料的粒度
延期药的反应是在粒子表面上发生的,随粒径的减小,表面原子数迅速增加,表面能增高,故反应速率随颗粒表面积的增大而加快,因为可燃剂表面的氧化反应是起控制作用的,所以可燃剂的影响大于氧化剂。原料料颗粒越小,它们的比表面积越大,接触面积越大,接触的状态越一致,反应也就越完全,燃烧得越稳定,延时精度也就越好。
因此得到一定粒度及粒度均一性好的原材料可以有效提高延期药的延时精度,粒度的技术要求已经得到了药剂行业的广泛认识。
尽管如此,但是现阶段延期药原材料直接由厂家采购后,粒度并不符合延期药的投料生产,国内绝大部分民爆企业原材料加工工艺采用传统球磨机方式进行研磨。传统生产中长时间的进行原材料研磨加工会出现“逆研磨”的现象,不仅影响原材料的纯度,而且加大了生成能耗,造成能源浪费。传统球磨技术普遍存在原材料粒度均一性差,因此优化原材料加工工艺势在必行。
随着超细粉体技术的发展,延期药的原材料加工方面更需要适合本行业情况的超细粉体技术。
加强原材料粒度分析测试,引进先进的粒度分析设备,做好投料前的科学分析,制定出符合本厂实际的原材料使用标准,也是提高延时精度的措施。激光粒度分析技术的应用,做到了粒度分布的区间分析。延期药药剂与雷管段别要有一定的对应关系,同等条件下还原剂的粒度决定了药剂的段位,药剂段位相对保持前后的一致性保证了生产单位对产品生产过程的控制,从而提高了产品精度。
表1我们对铅延期体用延期药硅粉粒度要求:
表 1硅粉粒度要求
延期药名称 中位径(微米) 分布频率% 原材料名称
3#延期药 0.67-0.77 ≥50 硅粉
毫秒某段 0.85-1.0 40-60 硅粉
2、制造工艺对延期药精度的影响
2.1混药工序
混药工序是将几种原材料在球磨机中混合,提高延期药的混合均匀度和细度,其中混药机的结构,材质、尺寸大小、球料比,混合介质的选择、混药量、混合时间等都是影响混药质量的关键因素。目前,国内大多的厂家为八角形的滚桶球磨机混药,混药量较大,每次混药量为5kg-10kg,釆用大、中、小钢球球磨,球料比为3:1,混合时间为20小时左右,混合介质为乙醇,这种工艺存在的缺陷为混药量大,混合均匀差,混合时间长,混药过程中由于钢球存在研磨作用,从而导致延期药剂中原材料进一步变细,造成原材料粒度粗细不均匀,最终影响了延期药的延期精度;另一方面,在混药过程中,钢球存在磨损的过程,铁粉杂质进入延期药中,影响延期药的质量。在安全方面,由于球磨时混药量大球磨机尺寸较大,延期药的磨擦感度增高,由于钢球相互碰撞,特别是低段延期药,在倒药和混药过程中易发生燃烧和爆炸现象,造成安全事故。
经过对混药设备的摸索,购进混药机进行延期药的混制,延期药配比不变的情况下,改变混药介质由乙醇更换为水为混合介质,通过混药机的搅拌桨将延期药的混合物进行搅拌均匀,搅拌一定时间(3h)后,出料进行预干燥,通过造粒工序制造后进行烘干的一种生产工艺方式。在混制过程中,与钢球球磨混制相比,减少了对原材料粒度的干预再加工,避免了延期药原材料的粗细不均和杂质的混入,确保了延期药原材料的纯度及粒度的均一性;同时混药介质为水以及混制过程中没有机械的碰撞,确保了延期药在混制过程中不发生火灾或爆炸,增加了安全性。
2.2造粒工序
延期药造粒的目的是便于装药和控制药量,其工艺流程为使延期药粘合成流散性好,便于装填的小颗粒,但是,造粒加入粘合剂后,由于粘合剂属有机物,燃烧时吸收热量.往往造成延期药燃速减慢和燃烧稳定性变坏,所以,粘合剂的选择及用量混合均匀度对延期药的秒量精度影响较大。
用于造粒的粘合剂通常有虫胶、骨胶、聚乙烯醇缩丁醛等物质。由于粘合剂参与燃烧并产生气体,影响燃烧稳定性,从而影响燃速,故加入量不宜太多,一般不超过延期药量的5%。另外,粘结剂对延期药的吸湿性有很大的影响,在贮存中,有水、二氧化碳、空气等物质存在且气温高等环境条件下,造成延期药精度变差甚至变质,而粘合剂使金属可燃剂粒子表面包覆一层惰性保护层,降低吸湿性。
以我厂生产的某段药剂(秒量要求范围为360ms-390ms)对比试验:
(1)粘合剂用量适中,造粒后延期药延期时间389.06ms
(2)粘合剂用量偏多,造粒后延期药延期时间410.52ms
从秒量上看关系不大,但在实际生产中粘合剂量大时药剂续燃能力下降,造成产品存在少量瞎火,对产品质量带来很大的隐患。
3、结束语
导爆管雷管实际应用的过程中对于精度要求较高,生产过程中延期药的制造有着十分重要的作用,通过对延期药原材料纯度、粒度、混药工艺及造粒工艺的对比与选择,确定了并优化了延期药制造工艺条件,具有一定的参考价值。
参考文献
吴幼成,宋敬埔.延期药技术综述[J],爆破器材,2000 29(2)