CN106116997B - 一种低硫爆竹药剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低硫爆竹药剂及其制备方法；低硫爆竹药剂包括氧化剂和可燃剂，氧化剂包括高氯酸钾和硝酸钡氧化组分，以及气相二氧化硅与酒石酸和/或酒石酸钾钠添加剂组分；可燃剂包括镁铝合金和硫磺；该低硫爆竹药剂原料成本低，制备方法简单，将其用于烟花爆竹，爆响度、接火能力、烧成率及贮存稳定性等优异，且对环境污染小及对人体伤害小，具有很大的应用前景。

Description

一种低硫爆竹药剂及其制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种低硫爆竹药剂及其制备方法，属于烟花爆竹制备技术领域。

背景技术

现有的烟花爆竹药剂配方主要包括氧化剂和可燃剂。可燃剂一般包括铝银粉、镁铝合金粉、木炭粉、钛粉和硫磺等，其中，铝银粉和硫磺是必须原料，硫磺含量高达20％左右。此外，为了减少装药，经常还外加10％珍珠岩。在生产过程中，因为铝银粉颗粒度很小，很容易漂浮到空气中形成粉尘，粘附于身上、手上、工作台面等地方，造成环境污染和职业伤害。而硫磺和珍珠岩的存在会使爆竹爆炸时产生大量二氧化硫烟气和珍珠岩粉尘(即二氧化硅)，污染环境。特别是在春季期间，对城市居民和消费者的身心造成伤害。

现有的烟花爆竹药剂配方中采用的氧化剂基本都是采用高氯酸钾，成本较高，且分解温度高，放氧速率低。虽然目前有少数企业采用高氯酸钾、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钡等原材料混合制成复合氧化剂、晶格组合氧化剂等，一些研发机构制备出了添加催化剂的复合氧化剂等，但这些氧化剂在燃放性能、贮存安定性、结块性等方面还是存在着一定缺陷。

发明内容

针对现有的烟花爆竹药剂存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种用于烟花爆竹表现出优异的爆响度、接火能力、烧成率及贮存稳定等性能，且对环境污染小及对人体伤害小的烟花爆竹药剂。

本发明的另一个目的在于提供一种简单、低成本制备所述烟花爆竹药剂的方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种低硫爆竹药剂，包括氧化剂和可燃剂；所述的氧化剂包括高氯酸钾和硝酸钡氧化组分，以及气相二氧化硅与酒石酸和/或酒石酸钾钠添加剂组分；所述的可燃剂包括镁铝合金和硫磺。

优选的方案，氧化剂和可燃剂的质量百分比组成为(35％～65％):(35％～65％)；优选为(45％～55％):(45％～55％)；最优选为50％:50％。

优选的方案，氧化剂中氧化组分由高氯酸钾和硝酸钡按质量百分比(1％～40％):(60％～99％)组成；高氯酸钾和硝酸钡的质量百分比较优选为(5％～15％):(85％～95％)；最优选为10％:90％。

优选的方案，氧化剂中气相二氧化硅为氧化组分质量的0.5％～5％；较优选为0.5％～2％。

优选的方案，酒石酸和/或酒石酸钾钠为氧化组分质量的0.5％～5％；较优选为0.5％～2％。

优选的方案，可燃剂由镁铝合金和硫磺按质量百分比(85％～99％):(1％～15％)组成；镁铝合金和硫磺的质量比优选为(80％～95％):(5％～10％)。

本发明还提供了制备所述低硫爆竹药剂的方法，该方法是将氧化剂和可燃剂混合均匀后，过120目筛至少3遍，直至混合物的颜色均一。用手将筛过了三遍120目筛的低硫爆竹药剂扒开，判断药剂的颜色是否均匀，如果不均匀，再过120目筛，直至低硫爆竹药剂的颜色一致即可。

优选的方案，氧化剂颗粒度≤400目。

相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：

(1)本发明的低硫爆竹药剂硫含量大大降低，降低到整个药剂质量的5％以内，有利于减少环境污染和保护人体健康。而现有的烟花爆竹药剂硫含量高，可高达20％，一般1kg爆竹药剂可以产生二氧化硫0.5kg左右，不仅对环境造成污染，而且还会形成酸雨，对环境和建筑等危害更大。

(2)本发明的低硫爆竹药剂不含有珍珠岩等成分，大大减低了粉尘污染，有利于环境保护和人体健康。珍珠岩是不降解的二氧化硅，爆炸时会产生粉尘，给城市居民和消费者的身心带来危害。

(3)本发明的低硫爆竹药剂采用镁铝合金取代了现有的铝银粉，镁铝合金产生的热量大于铝银粉产生的热量，容易形成高热，提高了烟花爆竹产品质量，同时降低了粉尘的产生，大大改善了工作环境，降低了职业伤害。现有的爆竹药剂配方采用的铝银粉颗粒度小，生产过程极易形成粉尘，粘附于人体和工作台面上，让人觉得工作环境很“脏”，容易造成职业伤害。

(4)本发明的低硫爆竹药剂采用特殊复配氧化剂，该氧化剂具有放氧温度低、速率快，能改善烟花燃放效果的特点。常规的氧化剂如高氯酸钾分解温度高于610℃，而硝酸钡的分解温度高于590℃，两者分解温度差异性较大，将其混合后会影响放氧速率，从而影响了烟花爆竹的燃放效果。而在本发明的氧化剂配方中通过采用了酒石酸钾钠或酒石酸等添加剂，能有效降低高氯酸钾中Cl-O和硝酸盐类中N-O的化学键能，较大程度下降低了高氯酸钾及硝酸钡的分解温度，特别是对Cl-O键能降低较大，使高氯酸钾和硝酸钡分解温度差异缩小，使其更加适合于烟火效应，能改善烟花燃放效果。从气体产物压力与时间的关系可以证明它的有效性。根据联合国《关于危险货物运输的建议书测试与标准手册》相关标准规定，当气体产物压力由0.69MPa上升至2.07MPa所需时间≤5ms时即为爆竹白色炸药，采用本发明的复配氧化剂生产的爆竹药经测定其时间为1.12ms，符合标准要求，由它生产的爆竹品质得到显著提高。本发明的氧化剂采用廉价的硝酸钡主要原料替换大部分价格较贵的高氯酸钾，每吨产品可以降低成本5000元左右；同时，制备工艺简单化，生产一吨本发明的氧化剂可以节电5000度，具有较大的经济效应和社会效益。

(5)本发明的低硫爆竹药剂能用于制备稳定性好、安全性高的烟花爆竹。药剂配方中的酒石酸盐或酒石酸钾钠对烟花爆竹药剂中的酸碱成分起到配位效应，对酸碱物质起到缓冲作用。特别是在药剂粉粹过程和机械混合过程中由分子间作用力上升成为化学键作用力，提高了药剂的安定性，抑制了长期贮存的副反应，提升了储存性能。

(6)本发明的低硫爆竹药剂制备方法简单、成本低，满足工业化生产。

(7)本发明的低硫爆竹药剂制备的爆竹声级低于120dB，撞击感度远小于50％，摩擦感度远小于60％，着火温度大于180℃，压力从0.69MP上升至2.07MP所需的时间为1.12ms，远高于SN/T0306.4-2006、GB10631-2013、联合国标准等。

(8)药剂由甲、乙两组分组成，减少了生产工艺过程，提高了混药速度，提高了混药生产效率50％，给烟花爆竹生产企业带来了便利和效率。

具体实施方式

以下结合实施例旨在进一步说明本发明内容，而非限制本发明权利要求的保护范围。

实施例1

按以下配比制作药剂

甲组分：按质量百分比高氯酸钾10％，硝酸钡90％组成的混合物；占混合物0.5％的配合物和占混合物0.5％的气相二氧化硅；所述的配合物为酒石酸或酒石酸钾钠；

乙组分：按质量百分比镁铝合金90％，硫磺10％；

按50％甲组分和50％乙组分按质量比混合均匀后，过120目筛至少3遍，直至混合物的颜色均一，制成爆竹药剂，再生产爆竹样本。

制备的爆竹样品经湖南出入境检验检疫局烟花爆竹检测中心检测依据SN/T0306.4-2006，GB10631-2013、联合国标准等，检测得出效果如下：

爆响率达到95％以上；

烧成率达到98％以上；

声级：声级值≤120dB；(最大声级值122.7dB，最小声级值110.6dB，平均声级值118.2dB)

时间/压力测试：气体产物压力从690千帕(0.69MPa)上升至2070千帕(2.07MPa)的时间为1.12ms；

烟火药的pH值在5～9范围内；

烟火药水分≤1.5％；

烟火药吸湿率≤2.0％；

烟火药热安定性为在75℃±2℃、48h条件下，未发现着火、爆炸和自加热≥3℃的现象；

烟火药撞击感度(≤50％)：12％；

烟火药摩擦感度(≤60％)：14％；

着火温度为：225.2℃；

氯酸盐定性：未检出。

Claims (4)

1.一种低硫爆竹药剂，包括氧化剂和可燃剂，其特征在于：

所述的氧化剂包括高氯酸钾和硝酸钡氧化组分，以及气相二氧化硅与酒石酸和/或酒石酸钾钠添加剂组分；

所述的可燃剂包括镁铝合金和硫磺；

氧化剂和可燃剂的质量百分比组成为（35%~65%）:（35%~65%）；

所述的氧化剂中氧化组分由高氯酸钾和硝酸钡按质量百分比（5%~15%）:（85%~95%）组成；

所述的氧化剂中气相二氧化硅为氧化组分质量的0.5%~5%；所述的酒石酸和/或酒石酸钾钠为氧化组分质量的0.5%~5%；

所述的可燃剂由镁铝合金和硫磺按质量百分比（85%~99%）:（1%~15%）组成。

2.根据权利要求1所述的低硫爆竹药剂，其特征在于：氧化剂和可燃剂的质量比组成为（45%~55%）:（45%~55%）。

3.根据权利要求1所述的低硫爆竹药剂，其特征在于：所述的氧化剂中气相二氧化硅为氧化组分质量的0.5%~2%；所述的酒石酸和/或酒石酸钾钠为氧化组分质量的0.5%~2%。

4.制备权利要求1~3任一项所述的低硫爆竹药剂的方法，其特征在于：将氧化剂和可燃剂混合均匀后，过120目筛至少3遍，直至混合物的颜色均一。