CN105732241B - 一种销毁弹用复合燃烧剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种销毁弹用复合燃烧剂及其制备方法，所述复合燃烧剂由如下各重量百分比的组分制成：主反应药剂60%~70%，稀释剂1%~5%，造气剂5%~10%，辅助药剂20%~30%；其中，所述主反应药剂由0.3~1.5份三氧化二铁粉、1.6~2.9份四氧化三铁粉和1份铝粉制成；所述稀释剂为氧化铝粉；所述造气剂由0~5份碳化硅粉和6份硝酸钾粉制成；所述辅助药剂由6份氧化铜粉、4份铝粉、1~3份二氧化硅粉、5份镍粉、0~3份氟化钙粉和0~3份碳酸钙粉制成。本发明复合燃烧剂燃烧稳定，且燃烧压力均匀，生成的金属熔流体流动性好，且其喷出速度满足弹药烧毁要求，熔穿弹丸壳体能力强，引燃炸药能力强，且不会引爆炸药。将本发明的复合燃烧剂用于销毁弹中，用量少，作用快，更加安全、高效、方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧剂及其制备方法，具体涉及一种销毁弹用复合燃烧剂及其制备方法。
背景技术
未爆弹是部队作战、训练、实验中经常遇到的问题，未爆弹的出现严重威胁其周边人员、设施设备的安全，干扰军事行动和部队训练工作的正常开展，需要采取措施尽快排除。现有的销毁未爆弹的方法主要是引爆炸毁，炸毁需要提前捆扎炸药，检测雷管，需要排爆人员冒险触碰未爆弹，放置引爆炸药，工作繁琐危险，劳动强度大且效率低。再者，炸毁未爆弹需要有足够的安全防护距离，特别是当未爆弹在重要设施旁边或离居住区较近时，采用爆破法销毁未爆弹尤为不可取。
鉴于上述弊端，研究人员提出了一种新的销毁方法即金属熔流销毁法，该方法是采用复合高热剂制成的燃烧剂作为销毁弹装药药剂，燃烧剂经点燃后能产生高温熔融金属流体，该金属流体能够熔穿未爆弹壳体，引燃未爆弹内部炸药，直到未爆弹内的炸药燃烧完毕，从而将未爆弹销毁。
当前，应用于金属熔流销毁法的药剂较少，仅限于简单的几种高热剂的混合。例如，刘庚冉对氧化铁与铝的复合高热剂的热容量进行试验，以300g复合高热剂熔穿5mm厚的A3钢板（高热剂的燃烧试验研究，《防化研究》，2011年）。彭飞采用400g铁铝高热剂熔穿6mm厚的A3钢板（高热剂热熔穿能力计算与试验，《兵工装备研究》，2012年）。刘涛采用加入硝酸钡的铁铝高热剂200g完成了1mm厚金属壳体的地雷的销毁作业（高热剂应用于销毁废弃弹药的相关技术研究，学位论文，2013年）。但是，上述研究中高热剂销毁弹药的用量均较大，且产生的金属熔流体熔穿能力差，销毁效率低，不能满足快速、安全、高效销毁未爆弹的要求。
发明内容
本发明的目的之一就是提供一种销毁弹用复合燃烧剂，以解决现有销毁弹中燃烧剂用量大，熔穿能力差等问题。
本发明的目的之二就是提供一种销毁弹用复合燃烧剂的制备方法，以改善销毁弹燃烧剂的熔穿能力，提高销毁效率。
本发明的目的之一是这样实现的：
一种销毁弹用复合燃烧剂，由如下各重量百分比的组分制成：主反应药剂60%~70%，稀释剂1%~5%，造气剂5%~10%，辅助药剂20%~30%。
其中，所述主反应药剂由0.3~1.5份三氧化二铁粉、1.6~2.9份四氧化三铁粉和1份铝粉制成；所述稀释剂为氧化铝粉；所述造气剂由0~5份碳化硅粉和6份硝酸钾粉制成；所述辅助药剂由6份氧化铜粉、4份铝粉、1~3份二氧化硅粉、5份镍粉、0~3份氟化钙粉和0~3份碳酸钙粉制成。
主反应药剂是本发明燃烧剂的主要成分，是产生热量和生成熔融态金属熔流的主要原料。稀释剂是一种不参与反应的惰性添加剂，用于调节反应生成热量的多少和反应速度的快慢。造气剂可提高气体生成量，提高反应环境压力，提高生成的金属熔流体喷出速度，增加金属熔流体的冲击动能，使金属熔流体能冲击并熔穿未爆弹弹壳引燃内部的炸药。辅助药剂可降低金属熔流熔点，增加金属熔流密度，使其保持良好的流动性和冲击能量，提高金属熔流体的作用效果。
优选地，本发明燃烧剂由如下各重量百分比的组分制成：主反应药剂68%，稀释剂5%，造气剂5%，辅助药剂22%。
优选地，所述主反应药剂由1.5份三氧化二铁粉、2.5份四氧化三铁粉和1份铝粉制成；所述造气剂由4份碳化硅粉和6份硝酸钾粉制成；所述辅助药剂由6份氧化铜粉、4份铝粉、2份二氧化硅粉、5份镍粉、2份氟化钙粉和2份碳酸钙粉制成。
本发明燃烧剂点燃后能够释放出大量的热，并快速生成熔融态金属熔流体（从药剂点燃到喷出高温金属熔流体只需1~2s），该金属熔流体具有极强的熔穿和引燃能力，能够在1~3秒内可靠熔穿厚度为15mm的铜、钢、铝等不同材质制成的弹丸壳体，并在弹丸壳体上形成规则的、直径为14.5~17.5mm的熔孔，并能够可靠引燃未爆弹内的炸药。
本发明燃烧剂所需点燃时间极短，采用本发明燃烧剂制成的药柱只需0.5~1.5秒便能点燃，点燃后的药柱燃烧稳定，无爆燃爆炸现象，生成的金属熔流体流动性好、喷出速度稳定、熔穿能力强。将本发明的复合燃烧剂用于销毁弹中，可将销毁弹的燃烧持续时间控制在5~7秒，该燃烧时间即保证了弹丸壳体的可靠熔穿，又可避免过多熔流体注入弹丸内造成泄压孔（熔孔）的堵塞而引起炸药燃烧速度增加，从而保证了销毁作业的安全性。因此，本发明燃烧剂满足了快速、安全、高效地引燃并销毁未爆弹的要求。
本发明的用药量少，以熔穿壳体厚度为8~15mm的弹丸为例，只需80g本发明的燃烧剂即可满足要求，远小于现有文献中的燃烧剂用量。
本发明燃烧剂的用法是：用压药模具将本发明燃烧剂压制成外径为26mm，内径为6mm，长为72mm，装药密度为1.98 g/cm3~2.28 g/cm3的药柱，将制备好的药柱装入销毁弹壳体中，并将销毁弹放置在距离未爆弹8~12mm处，对未爆弹壳体不同厚度的部位，进行熔穿引燃销毁试验。试验表明，在将燃烧剂药柱点燃后，销毁弹喷口快速、定向地喷出高温金属熔流体，只需1.5~2秒即可将厚度为8~15mm的未爆弹壳体熔穿，并引燃其内部的炸药，对比现有文献本发明燃烧剂的用量大大减少，燃烧生成的金属熔流体的熔穿能力大大增强。
本发明的目的之二是这样实现的：
一种销毁弹用复合燃烧剂的制备方法，包括以下步骤：
首先，选择颗粒度为80~140目的三氧化二铁粉、四氧化三铁粉、铝粉、氧化铜粉、硝酸钾粉、氟化钙粉、碳化硅粉；颗粒度为100 ~170目的氧化铝粉；颗粒度为140 ~200目的镍粉、二氧化硅粉；颗粒度为80 ~100目的碳酸钙粉，按各组分比例，分别称量待用；
然后，将三氧化二铁粉、四氧化三铁粉、铝粉混合均匀得到主反应药剂；将碳化硅粉和硝酸钾粉混合均匀得到造气剂；将氧化铜粉、铝粉、二氧化硅粉、镍粉、氟化钙粉和碳酸钙粉混合均匀得到辅助药剂；氧化铝粉为稀释剂；将各药剂分别置于110℃~120℃的烘箱内，烘干1~1.5小时后取出，放置到相对湿度不大于65%，温度为15~25℃的环境中，冷却至室温后，放置于密封容器中待用；
最后，依次将主反应药剂、稀释剂和辅助药剂加入混料机中混合，混匀后，加入造气剂，继续混合至均匀，将混好的药剂置于110℃~120℃的烘箱内，烘干1~1.5小时后取出，放置到相对湿度不大于65%，温度为15~25℃的环境，冷却至室温，即得到复合燃烧剂。
本发明方法先分别制备各药剂，然后再将主反应药剂、稀释剂和辅助药剂依次加入混料机中混匀，最后加入造气剂，这样的混合顺序能够保证各组分混合均匀，混合效果好，可有效避免因造气剂中的硝酸钾吸潮导致的药剂结块现象发生。
采用本发明方法制得的复合燃烧剂稳定性好，能够耐受300℃高温，且在储存、运输和使用过程中均能保持稳定的状态，有利于使用安全。
采用本发明方法制得的复合燃烧剂均匀性好，燃烧速度稳定，不会发生熄火或爆燃现象，因此燃烧压力稳定，喷出的熔流体速度波动小，熔穿金属能力强，熔穿效率高。
具体实施方式
实施例1
本实施例的复合燃烧剂由如下原料制成：
主反应药剂 68g
氧化铝粉 5g
造气剂 5g
辅助药剂 22g。
其中，主反应药剂由20.4g三氧化二铁粉、34g四氧化三铁粉和13.6g铝粉制成；
造气剂由2g碳化硅粉、硝酸钾粉3g制成；
辅助药剂由6g氧化铜粉、4g铝粉、3g二氧化硅粉、5g镍粉、2g氟化钙粉、2g碳酸钙粉制成。
本实施例的制备方法包括以下步骤：
首先，选择颗粒度为80~100目的三氧化二铁粉、四氧化三铁粉、铝粉、氧化铜粉、硝酸钾粉、氟化钙粉、碳化硅粉；颗粒度为100~120目的氧化铝粉；颗粒度为170~200目的镍粉、二氧化硅粉；颗粒度为80~100目的碳酸钙粉，按各组分比例，分别称量待用。
然后，将三氧化二铁粉、四氧化三铁粉、铝粉加入混料机中混合均匀得到主反应药剂；将碳化硅粉和硝酸钾粉加入混料机中混合均匀得到造气剂；将氧化铜粉、铝粉、二氧化硅粉、镍粉、氟化钙粉和碳酸钙粉加入混料机中混合均匀得到辅助药剂；将各药剂分别置于110℃~120℃的烘箱内，烘干1~1.5小时后取出，放置到相对湿度不大于65%，温度为15~25℃的环境中，冷却至室温后，放置于密封容器中待用。
最后，依次将主反应药剂、稀释剂和辅助药剂加入混料机中混合，混匀后，加入造气剂，继续混合至均匀，将混好的药剂置于110℃~120℃的烘箱内，烘干1~1.5小时后取出，放置到相对湿度不大于65%，温度为15~25℃的环境中，冷却至室温，即得到复合燃烧剂，将其放置于密封容器中待用。
实施例2
本实施例的复合燃烧剂由如下原料制成：
主反应药剂 60g
氧化铝 1g
造气剂 9g
辅助药剂 30g。
其中，主反应药剂由21g三氧化二铁粉、24g四氧化三铁粉和15g铝粉制成；
造气剂由3g碳化硅粉、硝酸钾粉6g制成；
辅助药剂按照9g氧化铜粉、6g铝粉、3g二氧化硅粉、7.5g镍粉、4.5g碳酸钙粉制成。
本实施例的制备方法包括以下步骤：
首先，选择颗粒度为80~100目的三氧化二铁粉、四氧化三铁粉、铝粉、氧化铜粉、硝酸钾粉、氟化钙粉、碳化硅粉；颗粒度为100~120目的氧化铝粉；颗粒度为140~170目的镍粉、二氧化硅粉；颗粒度为80~100目的碳酸钙粉，按各组分比例，分别称量待用。
其余步骤同实施例1。
实施例3
本实施例的复合燃烧剂由如下原料制成：
主反应药剂 70g
氧化铝 3g
造气剂 7g
辅助药剂 20g。
其中，主反应药剂由15.4g三氧化二铁粉、40.6g四氧化三铁粉和14g铝粉制成；
造气剂由3.18g碳化硅粉、硝酸钾粉3.82g制成；
辅助药剂由6g氧化铜粉、4g铝粉、2g二氧化硅粉、5g镍粉、3g氟化钙粉制成。
本实施例的制备方法包括以下步骤：
首先，选择颗粒度为100~140目的三氧化二铁粉、四氧化三铁粉、铝粉、氧化铜粉、硝酸钾粉、氟化钙粉、碳化硅粉；颗粒度为140~170目的氧化铝粉；颗粒度为140~200目的镍粉、二氧化硅粉；颗粒度为80~100目的碳酸钙粉，按各组分比例，分别称量待用。
其余步骤同实施例1。
实施例4
本实施例的复合燃烧剂由如下原料制成：
主反应药剂 60g
氧化铝 5g
造气剂 10g
辅助药剂 25g。
其中，主反应药剂由4.5g三氧化二铁粉、40.5g四氧化三铁粉和15g铝粉制成；
造气剂由1g碳化硅粉、硝酸钾粉9g制成；
辅助药剂由7.5g氧化铜粉、5g铝粉、1.25g二氧化硅粉、6.25g镍粉、3.75g氟化钙粉、1.25g碳酸钙粉制成。
本实施例的制备方法包括以下步骤：
首先，选择颗粒度为80~140目的三氧化二铁粉、四氧化三铁粉、铝粉、氧化铜粉、硝酸钾粉、氟化钙粉、碳化硅粉；颗粒度为100 ~170目的氧化铝粉；颗粒度为140 ~200目的镍粉、二氧化硅粉；颗粒度为80 ~100目的碳酸钙粉，按各组分比例，分别称量待用。
其余步骤同实施例1。
对比例1
本对比例的复合燃烧剂由如下原料制成：
主反应药剂 60g
氧化铝 8g
造气剂 7g
辅助药剂 25g。
其中，主反应药剂由4.5g三氧化二铁粉、35.5g四氧化三铁粉和20g铝粉制成；
造气剂由5g碳化硅粉、硝酸钾粉2g制成；
辅助药剂由7.5g氧化铜粉、5g铝粉、1.25g二氧化硅粉、6.25g镍粉、3.75g氟化钙粉、1.25g碳酸钙粉制成。
本对比例的制备方法包括以下步骤：
首先，选择颗粒度为80~140目的三氧化二铁粉、四氧化三铁粉、铝粉、氧化铜粉、硝酸钾粉、氟化钙粉、碳化硅粉；颗粒度为170~200目的氧化铝粉；颗粒度为200~230目的镍粉、二氧化硅粉；颗粒度为80 ~100目的碳酸钙粉，按各组分比例，分别称量待用。
其余步骤同实施例1。
对比例2
本对比例的复合燃烧剂由如下原料制成：
主反应药剂 65g
氧化铝 0g
造气剂 15g
辅助药剂 20g。
其中，主反应药剂由10g三氧化二铁粉、35 g四氧化三铁粉和15g铝粉制成；
造气剂由5g碳化硅粉、硝酸钾粉15g制成；
辅助药剂由6g氧化铜粉、2g铝粉、1g二氧化硅粉、6g镍粉、3.75g氟化钙粉、1.25g碳酸钙粉制成。
本对比例的制备方法包括以下步骤：
首先，选择颗粒度为170~200目的三氧化二铁粉、四氧化三铁粉、铝粉、氧化铜粉、硝酸钾粉、氟化钙粉、碳化硅粉；颗粒度为200~230目的镍粉、二氧化硅粉；颗粒度为80 ~100目的碳酸钙粉，按各组分比例，分别称量待用。
其余步骤同实施例1。
采用实施例1~4和对比例1、2所制得的复合燃烧剂进行销毁未爆弹实验。
将实施例1~4和对比例1~2中制得的复合燃烧剂分别装入压药模具中，压制成型，制成外径26mm，内径6mm，长72mm，装药密度为2g/cm3的药柱。
将制成的药柱分别装入X型销毁弹中，并分别对5mm厚的钢板进行熔穿实验，实验结果如下表所示。
注：表中的燃烧时间是指药柱持续燃烧的时间；熔穿时间是指从药柱点燃到钢板被熔穿所耗用的时间。
将制成的药柱分别装入X型销毁弹中，并分别对不同弹壳厚度，且装有钝化黑索金和8701炸药的弹药进行销毁实验，实验结果如下表所示。
Claims (6)
1.一种销毁弹用复合燃烧剂，其特征在于，由如下各重量百分比的组分制成：主反应药剂60%~70%，稀释剂1%~5%，造气剂5%~10%，辅助药剂20%~30%；
其中，所述主反应药剂由0.3~1.5份三氧化二铁粉、1.6~2.9份四氧化三铁粉和1份铝粉制成；所述稀释剂为氧化铝粉；所述造气剂由0~5份碳化硅粉和6份硝酸钾粉制成；所述辅助药剂由6份氧化铜粉、4份铝粉、1~3份二氧化硅粉、5份镍粉、0~3份氟化钙粉和0~3份碳酸钙粉制成。
2.根据权利要求1所述的销毁弹用复合燃烧剂，其特征在于，由如下各重量百分比的组分制成：主反应药剂68%，稀释剂5%，造气剂5%，辅助药剂22%。
3.根据权利要求1或2所述的销毁弹用复合燃烧剂，其特征在于，所述主反应药剂由1.5份三氧化二铁粉、2.5份四氧化三铁粉和1份铝粉制成。
4.根据权利要求1或2所述的销毁弹用复合燃烧剂，其特征在于，所述造气剂由4份碳化硅粉和6份硝酸钾粉制成。
5.根据权利要求1或2所述的销毁弹用复合燃烧剂，其特征在于，所述辅助药剂由6份氧化铜粉、4份铝粉、2份二氧化硅粉、5份镍粉、2份氟化钙粉和2份碳酸钙粉制成。
6.一种权利要求1所述的销毁弹用复合燃烧剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先，选择颗粒度为80~140目的三氧化二铁粉、四氧化三铁粉、铝粉、氧化铜粉、硝酸钾粉、氟化钙粉、碳化硅粉；颗粒度为100~170目的氧化铝粉；颗粒度为140~200目的镍粉、二氧化硅粉；颗粒度为80 ~100目的碳酸钙粉，按各组分比例，分别称量待用；
然后，将三氧化二铁粉、四氧化三铁粉、铝粉混合均匀得到主反应药剂；将碳化硅粉和硝酸钾粉混合均匀得到造气剂；将氧化铜粉、铝粉、二氧化硅粉、镍粉、氟化钙粉和碳酸钙粉混合均匀得到辅助药剂；将各药剂分别置于110℃~120℃的烘箱内，烘干1~1.5小时后取出，放置到相对湿度不大于65%，温度为15~25℃的环境中，冷却至室温后，放置于密封容器中待用；
最后，依次将主反应药剂、稀释剂和辅助药剂加入混料机中混合，混匀后，加入造气剂，继续混合至均匀，将混好的药剂置于110℃~120℃的烘箱内，烘干1~1.5小时后取出，放置到相对湿度不大于65%，温度为15~25℃的环境中，冷却至室温，即得到复合燃烧剂。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171219 Termination date: 20210121 |
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