秒延期導爆管雷管的制備及其性能研究

韓 國

（1.安徽理工大學化學工程學院，安徽 淮南，232001；2.河北607化工有限公司，河北 邯鄲，056201）

導爆管雷管以其安全可靠，具有抗靜電、抗雜散電流和易于實施大型網(wǎng)絡爆破等優(yōu)點在礦山、水利、交通等部門中達到了廣泛應用[1]。因此，導爆管雷管的延期精度和可靠性十分重要。蔡德強[2]等通過系統(tǒng)分析，提出了提高導爆管抗外來干擾能力，保證爆轟波的穩(wěn)定性及綜合性能的措施。王慶堯等[3]研究了高段別非電導爆管雷的卡痕、拉拔工藝、卡印尺寸、卡印位置、點火元件等因素對延期精度的影響。胡坤倫等[4]研究了 B/BaCrO4延期藥配方和混藥方式對延期藥燃速和延期精度的影響。目前國內(nèi)廠家多數(shù)采用硅系、鎢系和鉬系延期藥制備導爆管雷管，并且一般以毫秒系列和半秒系列居多[5-6]，而較少制作秒延期系列。由于秒延期導爆管雷管延期時間較長，延期藥燃燒慢，在長期貯存后易出現(xiàn)秒量增加和瞎火等問題，為此，本研究通過采用AM-1和AM-3作為緩燃劑、細化鉛丹和使用單芯鉛延期體，制備了秒延期導爆管雷管，并對其進行性能進行了實驗研究。

1 秒延期導爆管雷管的制備

1.1 儀器和原材料

儀器：10kg八角型球磨機。

原材料：可燃劑為硅粉，純度≥99%，比表面積為24 886cm3/g，水分≤0.1%；氧化劑為鉛丹（Pb3O4），水分≤0.1%，200目篩下物；緩燃劑為AM-1和AM-3，水分≤0.1%，200目篩下物；混合劑為無水乙醇。

1.2 延期體制備

1.2.1 延期藥配方

在秒延期導爆管雷管制造中，找出秒6段至10段的延期藥配方即可按此配方依次生產(chǎn)出秒 1段至10段的導爆管雷管。配方1～5為秒6段至秒10段的延期藥配方，如表1所示。

表1 延期藥配方Tab.1 Formulas of delay composition

1.2.2 延期藥制備

按照表 1的延期藥配方，將每種組分稱量好后放入球磨機中，選用Φ20mm膠被鉛球，并按照w球︰w料︰w酒精＝1︰1︰1的比例進行球磨，球磨時間為24h。將混合好的延期藥在60℃烘箱內(nèi)預干2h，再用40～60目的銅篩進行造粒，把造粒好的延期藥送至烘箱進行烘干。

1.2.3 延期體制備

目前工業(yè)雷管所用的鉛延期體分為單芯、三芯和五芯等品種，具有延時精度高、安全、成本低、制作簡單等優(yōu)點，被我國雷管生產(chǎn)廠家廣泛采用。根據(jù)秒延期體的特點，采用單芯鉛延期體制作工藝，既簡單又能增加燃燒表面積，保證延期體燃燒時不瞎火。

裝藥管規(guī)格：PbSb2管Φ10mm×16mm×330 mm。裝藥前清洗鉛管，晾干后先用海綿將一端封口，然后用裝藥機裝入延期藥再進行拉拔。拉拔工藝：先將裝有延期藥的鉛管拉拔至Φ13mm，再套Φ16mm×20mm×400mm的鉛管拉拔至Φ6.2mm。

由于秒段別延期時間長，所以延期體的切長應盡可能加大。這樣既能增加延期時間，也能提高延期藥的燃燒速率，保證雷管不瞎火。但由于管殼長度固定，所以延期體不能無限加長。以較長的70mm管殼為例，火雷管內(nèi)裝藥高度為26mm，延期體長度應在25mm以內(nèi)，以25mm為最大，故此次延期體切長都為24mm。

1.3 導爆管雷管制備

把切好的延期體裝配成導爆管雷管并進行性能測試，其結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 導爆管雷管裝配結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of nonel detonator structure

其裝配工藝條件為：雷管外殼為發(fā)藍聚能窩型管殼，長度為70mm；緊腰尺寸為5.8～6.0mm，印寬2mm，2道卡??；緊口尺寸為4.9～5.1mm，印寬2mm，2道卡印。

2 秒延期導爆管雷管性能測試及結(jié)果討論

2.1 主要性能測試

根據(jù)GB 19417-2003[7]標準，對采用配方1～5的秒延期導爆管雷管進行了性能測試，包括延期時間測試、高溫貯存試驗、震動試驗和常溫貯存試驗。試驗中導爆管雷管秒量測試采用開封精工儀表廠生產(chǎn)的BC-2型多功能爆速儀。

2.1.1 延期時間測試

根據(jù)GB 19417-2003標準，將表1中各配方的延期藥制成的延期體切長為24mm裝配成導爆管雷管，進行了延期時間測試。測試結(jié)果見表2。

表2 鉛丹-硅系延期藥延期時間測試結(jié)果Tab.2 Delay time of minium-silicon type delay composition

由表 2測試結(jié)果可知，在硅系延期藥中加入緩燃劑AM-1或者AM-3，并切延期體長為24mm時可以延長導爆管雷管延期時間，并達到國家規(guī)定的秒系列延期時間的秒10段。而且其延期時間精度高，極差較小。

2.1.2 高溫試驗

大部分秒延期體都存在貯存過程中秒量漂移的問題，高段別的延期體還會出現(xiàn)瞎火，故對秒10段導爆管雷管進行高溫試驗，在溫度為60℃的烘箱內(nèi)貯存40h，其延期時間結(jié)果見表3。

表3 秒10段導爆管雷管高溫和常溫延期時間對比Tab.3 Delay time of 10 section second delay nonel detonator after high and normal temperature test

表3結(jié)果顯示，該鉛丹硅系列的秒10段延期體經(jīng)過高溫貯存40h后其延期時間變化不超過5%，說明這種延期藥物理和化學性質(zhì)受高溫影響很小，同時也反映出其物理化學性質(zhì)穩(wěn)定。

2.1.3 震動試驗

為檢驗延期體在震動后其延期時間是否受到影響，根據(jù)GB 19417-2003標準對秒10段導爆管雷管做震動試驗，結(jié)果如表4所示。

表4 震動試驗對秒10段導爆管雷管延期時間的影響Tab.4 Influence of jolt test on the delay time of 10 section second delay nonel detonator

試驗結(jié)果顯示，這種鉛丹硅系列的秒10段延期體符合GB 19417-2003標準，并且震動對其延期時間影響很小。

2.1.4 自然貯存試驗

秒延期導爆管雷管由于延期時間長，延期藥不易被引燃，容易出現(xiàn)瞎火。在經(jīng)過長時間貯存后，延期藥會緩慢發(fā)生化學反應，也會引起延期時間不準甚至瞎火的情況發(fā)生。所以在裝配出雷管后，對其進行了貯存試驗。貯存試驗后延期時間測試結(jié)果見表5。

表5 秒10段導爆管雷管在自然貯存試驗后的延期時間Tab.5 Delay time of 10 section second delay nonel detonator after normal storage test

表5試驗結(jié)果顯示，該鉛丹硅系列的秒10段延期體在經(jīng)過長期貯存時，延期時間有所上升，但貯存一定時間后，延期時間趨于穩(wěn)定，而且延期時間的變化是在一定范圍內(nèi)，并且可以達到GB 19417- 2003標準。

2.2 結(jié)果與討論

由以上試驗結(jié)果可以看出，含有AM-1和AM-3緩燃劑的鉛丹硅系列的延期藥通過合理的配方調(diào)整可用于生產(chǎn)秒系列導爆管雷管，而且這種延期藥物理化學性質(zhì)穩(wěn)定，耐高溫、抗震動，經(jīng)過長期貯存后延期時間仍然有較高的延期精度，并且發(fā)火可靠。

3 結(jié)論

（1）含有AM-1和AM-3緩燃劑的鉛丹硅系列的延期藥比鎢系和鉬系延期藥原材料來源廣泛，價格低廉，能降低生產(chǎn)廠家成本。

（2）含有AM-1和AM-3緩燃劑的鉛丹硅系列的延期藥的延期時間能夠達到秒10段并且性質(zhì)穩(wěn)定，經(jīng)過長期貯存后延期時間稍有變化，延期精度有所變化，但總體達到國家標準，而且發(fā)火可靠，可以進行大范圍推廣。

[1]張君,陳余華.半秒延期導爆管雷管的研制[J].煤礦爆破，2011(1):27-29.

[2]蔡德強，張威穎.高強度高精度導爆管雷管的研制[J].遼寧工程技術(shù)大學學報（自然科學版）,2008,27（增刊）:148-150.

[3]王慶堯,殷鶴華,等.影響高段別非電導爆管雷管秒量精度的因素分析[J].徐煤科技,1998(1):39-40.

[4]胡坤倫,馬紅衛(wèi),李光,韓體飛.B/BaCrO4延期藥在導爆管雷管中的應用研究[J].火工品,2009(6):14-16.

[5]魏仁果,郭春紅.硅系導爆管雷管延期藥的穩(wěn)定性[J].火工品,1999(1):22-24.

[6]鄒青如,余海豐,張東平,吳周呂.W/BaCrO4秒級延期藥在電雷管中的應用[J].火工品,2010(4):35-37.

[7]GB 19417-2003導爆管雷管[S].北京:中國標準出版社,2003.