兩種鉛丹硅系藥頭敏化劑的實驗探究

朱 胤

（安徽理工大學， 安徽 淮南232001）

1 引言

電引火元件一般由腳線、封口塞、橋絲、引火藥等組成，引火藥一般涂在金屬橋絲周圍，是由氧化劑、可燃物及敏化劑混合組成。引火藥的作用是把需要點燃的起爆藥或延期藥加熱到發(fā)火點，輸出火焰沖能，從而進一步引爆雷管。所以引火藥的優(yōu)劣性會直接影響電雷管產品的發(fā)火可靠性和一致性。因此，對于藥頭藥劑的要求比較高，需要發(fā)火點低、點火能力強、化學安定性好、熱感度適當、導熱及熱容性小、機械感度較低［1］。國內廠家也在注意改進生產技術，過去由于我國采用彈性電引火藥頭，引火藥頭的制造一般采用人工涂抹蘸藥，現在隨著彈性藥頭逐步被剛性藥頭取代，改采用藥盤蘸藥，一次性可以達到2 000到3 000發(fā)的完成量，不但提高了生產效率，更能保證藥頭的一致性好，確保了雷管的發(fā)火可靠性。

不同系列的引火藥劑制成的引火藥頭的電熱感度、防潮性能和燃燒性能是不同的。過去我國使用的引火藥劑以KClO3－C系為主，但是由于KClO3的機械感度較高，碳容易吸潮，對生產的橋絲和腳線腐蝕性比較大。所以，我國各廠針對引火藥頭的配方加以改進，引進鉛丹－硅系引火藥，由于其藥頭性能優(yōu)良，發(fā)火同步性好，秒量精度高，安全可靠，與腳線、橋絲的相容性較好，很大程度上解決了藥頭的安全性和長期貯存性。

引火藥頭的燃燒是氧化還原反應，為了保證藥頭能夠充分、快速燃燒，因此加入敏化劑。過去經常使用的敏化劑是DDNP，在混制藥劑的過程中容易產生大量氣泡，須不斷加水防止因氣泡的存在使藥劑變干，但加水過多后易導致干燥后的藥頭氣孔多、易與橋絲脫落［2］。同時，生產DDNP的過程會產生大量廢水，成分復雜，難以處理。而苦味酸鉀火焰感度很高，其他感度均很低，燃燒穩(wěn)定，耐熱性能好，能與相關材料相容，美國除了把苦味酸鉀作點火藥和延期藥，還把它與許多炸藥（如太安、奧克托今、HNS、PYX）混合在各種雷管和延期元件中［3］。本文通過對比DDNP－鉛丹－硅系電引火藥頭和苦味酸鉀－鉛丹－硅系電引火藥頭，探究作為敏化劑，苦味酸鉀和DDNP的性能。

2 實驗及分析

2.1 實驗配方確定

據［4］資料介紹，在硅含量為20%以上時，鉛丹與硅反應熱量曲線變?yōu)樗剑f明燃速達到最大，故鉛丹－硅的基比為5∶1。鉛丹－硅系混合物熱感度低，需要加入敏化劑來提高。但是，敏化劑加多了，在提高熱感度的同時卻容易因為摩擦、意外撞擊起火；敏化劑加少了，又會導致引火藥頭電發(fā)火參數不合格，所以根據零氧平衡綜合起來，經過多次反復試驗，確定了DDNP∶鉛丹∶硅＝1.5∶5∶1和苦味酸鉀∶鉛丹∶硅＝6∶5∶1的配比，經過稱量、混合，加入10%的粘結劑聚氯乙烯進行攪拌，最后得到引火藥。

2.2 性能測試與實驗

2.2.1 機械感度

分別取DDNP－鉛丹－硅和苦味酸鉀－鉛丹－硅兩種引火藥各0.02g，用立式落錘儀和摩擦擺分別進行撞擊感度和摩擦感度的實驗，結果見表1。

表1 兩種引火藥機械感度

表1的數據說明，苦味酸鉀的撞擊和摩擦感度遠遠低于DDNP，相當于猛炸藥，在使用配藥、加工制造、存儲運輸過程中更加安全可靠。

2.2.2 發(fā)火性能

用DDNP－鉛丹－硅和苦味酸鉀－鉛丹－硅引火藥進行抹藥、涂漆，干燥，分別制得剛性引火藥頭，各取30發(fā)，使用電雷管參數測試儀進行電發(fā)火參數測試的實驗，分別測得單發(fā)發(fā)火電流，安全電流，發(fā)火沖能和串聯準爆電流，測試結果見表2。

表2 兩種藥頭電發(fā)火參數

表2的數據說明，DDNP－鉛丹－硅引火藥頭和苦味酸鉀－鉛丹－硅引火藥頭的發(fā)火電流以及串聯準爆電流都相差不大，說明加入苦味酸鉀的引火藥發(fā)火依然可靠，在電流作用下能穩(wěn)定輸出火焰沖能，符合標準。同時，其發(fā)火沖量比加入DDNP的引火藥小，說明發(fā)火更容易，熱感度很高；安全電流比加入DDNP的引火藥大，說明更加安全可靠，可以抗靜電和雜散電流的影響［5］。

2.2.3 發(fā)火同步性

按照GB8031要求，測試兩種藥頭裝配的5段毫秒電雷管各30發(fā)，測得兩種藥頭的延期時間，測試結果見表3。

表3的數據說明，苦味酸鉀－鉛丹－硅引火藥比DDNP－鉛丹－硅引火藥的極差和標準差小，說明苦味酸鉀的發(fā)火同步性和發(fā)火精度比DDNP還要好，原因［2］是用于引火藥的DDNP是由克拉克法制造，帶有弱酸性，而鉛丹以及其中的主要雜質碳酸鹽，硅塊在鐵質球磨機中粉碎混入的鐵屑等都不溶于酸，其中的氫離子會與碳酸根離子和鐵屑發(fā)生反應，生成二氧化碳和氫氣，產生大量氣泡，當大量氣泡不能及時從表面逸出時，就會出現“發(fā)酵”現象，在密閉條件下，氣體導致空間壓力升高，進而影響壓力波動，導致實驗結果偏差偏大。

表3 兩種藥頭延期時間

2.2.4 貯存性實驗

為了檢驗藥頭在潮濕情況下的貯存水平，分別將苦味酸鉀－鉛丹－硅藥頭和DDNP－鉛丹－硅藥頭各30發(fā)干燥48h后，置于常溫下、濕度為80%的室內下一年，然后取出進行對比，結果見表4。

表4 兩種藥頭貯存性能

其中DDNP－鉛丹－硅引火藥頭有6發(fā)藥頭發(fā)軟，切開后橋絲和腳線上有明顯褐色外層和斑點，說明這6發(fā)藥頭已經銹蝕，而且嚴重影響到了發(fā)火性能。這是由于針狀小結晶DDNP是在酸性條件下制成的，在濕態(tài)條件下包覆在橋絲和腳線的表面，干燥后依然會緩慢腐蝕橋絲和腳線［6］。而苦味酸鉀吸濕量少，吸濕后又達到平衡，不會再增加吸濕量。所以和橋絲及腳線的相容性好，能抵抗潮濕環(huán)境下的影響，貯存時間更加持久。

2.3 分析

對比苦味酸鉀和DDNP得出苦味酸鉀的優(yōu)勢：

2.3.1 發(fā)火安全可靠，點火能力強

苦味酸鉀引火藥在電流作用下能穩(wěn)定輸出火焰沖能，其各項電參數指標均符合國際GB8031《工業(yè)雷管》的規(guī)定。發(fā)火沖能比DDNP小，熱感度很高，相當于斯蒂芬酸鉛，同時安全電流比DDNP大，更利于抗靜電，對比DDNP更加安全、穩(wěn)定、可靠。

2.3.2 藥劑性能穩(wěn)定，藥劑成分之間相容性好

苦味酸鉀在弱堿性介質中制得，洗滌后的酸堿值在7.0左右，不像在酸性介質中制得的DDNP會與鉛丹、硅鐵及其所含的雜質碳酸鹽發(fā)生反應，產生大量氣泡。所以，混藥過程中不會出現“發(fā)酵”現象，發(fā)火精度高，一致性、同步性好，同時制得的藥頭外觀成型好，無氣孔、砂眼、歪頭等不良表觀，降低了早爆、遲爆、瞎火，運輸過程中藥頭脫落、破損等情況的發(fā)生。

2.3.3 摩擦、撞擊感度低，安全可靠

由于用于引火藥的DDNP一般都是克拉克法制得，產品呈針狀小結晶，比作為起爆藥的DDNP感度還高，而苦味酸鉀的機械感度較低，等同于猛炸藥［6］，所以組成的引火藥劑比DDNP－鉛丹－硅系更加安全，能夠有效防止因為摩擦、意外撞擊等造成的發(fā)火。

2.3.4 制藥過程中產生的廢水容易處理

制造1kgDDNP產生的廢水250～350 kg，成分復雜，含有爆炸性物質和毒性物質，染色深，若要治理，難度很大，成本很高；而制作苦味酸鉀的抽濾和洗滌廢水可以循環(huán)利用，作為母液還可以繼續(xù)用來制藥，其中不含有毒物質，用活性炭吸附后排放符合環(huán)保標準［4］。

通過對比實驗，苦味酸鉀的摩擦、撞擊感度比DDNP低，發(fā)火可靠性好，能穩(wěn)定輸出火焰沖能，做出的藥頭成型性好，發(fā)火一致性和同步性好，燃燒精度高，用苦味酸鉀生產的引火藥與橋絲、腳線的相容性好，同時吸濕性小，容易干燥，干燥后的藥頭機械強度高，產品性能穩(wěn)定，能夠滿足長期貯存的需要，產品性能符合《工業(yè)雷管》的要求，廢品率低。同時，生產苦味酸鉀的廢水可以循環(huán)利用，也滿足了環(huán)境保護的需要，可以大力推廣。

［1］謝興華.起爆器材［M］.合肥：中國科學技術大學出版社，2009.

［2］廖凱峰.DDNP對鉛丹硅系電引火藥頭的敏化作用［J］.煤礦爆破，2008，（1）：18－19.

［3］盛滌倫，馬風娥.苦味酸鉀的合成、性能及其應用［J］.含能材料，2004，12（2）：93－96.

［4］周光輝.苦味酸鉀／鉛丹硅系電引火藥頭的研究［J］.煤礦爆破，2012，（4）：13－16.

［5］謝斌.鉛丹－硅系電引火藥頭的研究［J］.爆破器材，2009，38（4）：21－24.

［6］韋愛勇，王成端，肖正學，白紅杰.用苦味酸鉀制造電引火元件［J］.爆破，2006，23（3）：89－92.