CN110986687A

CN110986687A - 一种用于烟花爆竹的固引剂及其生产方法

Info

Publication number: CN110986687A
Application number: CN201911101284.2A
Authority: CN
Inventors: 黄建江; 张海
Original assignee: Yuqing County Dongrui Fireworks And Firecrackers Co ltd
Current assignee: Yuqing County Dongrui Fireworks And Firecrackers Co ltd
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2020-04-10

Abstract

本发明公开了一种用于烟花爆竹的固引剂，由以下重量份的原料制成：白云石15～20份、蛇纹石50～55份、透辉石35～40份、石煤10～15份，还公开了其制备方法。本申请所用白云石和蛇纹石均含有氧化镁和氧化钙，利用氧化镁含量较高和具有较好的吸水性和硬化性等特性，以及氧化钙具有吸水性，不仅缩短了固化时间，可大大提高鞭炮烟花生产效率，有利于大批量生产组织，且不易结块和松散，回潮性均匀，不会损坏引线，能确保产品质量，生产安全可靠，操作简便，又降低了鞭炮烟花固引剂的制造成本；固引剂安全、环保、无毒，安全性高，能减少烟花爆竹燃放时对环境造成不良影响。

Description

一种用于烟花爆竹的固引剂及其生产方法

技术领域

本发明属于烟花爆竹生产加工技术领域，尤其涉及一种用于烟花爆竹的固引剂及其生产方法。

背景技术

火药是中国的四大发明之一，火药的用途除了用于制作武器以外几乎只是用来做鞭炮。烟花爆竹传承至今为我国带来了巨大的经济效益。燃放鞭炮已成为中国人的传统习俗，除了过年过节要放鞭炮外，无论喜庆的事还是悲伤的事，只要是重大的事情都要燃放鞭炮。由于烟花爆竹中含有火药成分，燃放者在燃放时如果不按照有关规定进行燃放或者燃放违规产品，就会有可能导致安全事故的发生，并且燃放烟花爆竹在一定程度上对环境造成污染，安全和环保成为烟花爆竹行业亟待解决的重要问题。

过去几年，烟花爆竹安全生产事故频繁发生，广西浦北，河北辛集，黑龙江伊春等相继发生特别重大烟花爆竹爆炸事故，其中黑龙江伊春最具代表性和典型性，事故造成的人员伤亡和经济损失惨重。因此，目前对于烟花爆竹的首要问题是研发并使用防静电材料有效消除烟花爆竹所带的静电，避免发生爆炸，确保人身及财产安全。

目前，烟花爆竹中普遍使用开爆药的配方为高氯酸钾、铝粉、硫磺的混合物。《烟花爆竹安全与质量》GB10631-2013实施以来，因高氯酸钾的安全性和储存稳定性能好，现在国内生产爆竹所用的氧化剂均为高氯酸钾。2014年颜颂华等人发明了无硫爆竹药：高氯酸钾、铝银粉、木炭为组成材料，以55:43:2为其质量比组分；2016年刘仲贤等人研制了无硫鞭炮药物：氧化剂，银粉，钛铁粉和/ 或硅铁粉，其中氧化剂选自高氯酸钾与硝酸钡混合组成的复合氧化剂或者高氯酸钾。然而，高氯酸钾的生产工艺均采用氯酸钾二次电解的方法，每生产一吨高氯酸钾需要八千多度电，消耗大量的电能和钾资源，使得高氯酸钾的成本较高，每吨价格高达近万元，造成烟花爆竹企业的生产成本较高。此外，高氯酸钾在储存过程中容易结块，增加烟花爆竹的生产难度，给产品质量带来影响。

烟花爆竹的爆炸是化学性爆炸，会产生大量的有毒残留物、粉尘、烟雾、二氧化硫、氮氧化合物等，具有很强的刺激性、腐蚀性、窒息性、麻醉性、溶血性、致畸性、致癌性，会严重的污染大气、水质及人类生存的环境。而且，烟花爆竹的开爆药中广泛使用硫磺。硫的燃点低且含硫制剂热敏度高；在制备、装药过程中，硫磺极易积累静电，形成电火花击穿开爆药，造成药剂意外燃烧甚至爆炸。因而，制造和装配开爆药环节成为烟花爆竹生产中最危险的工序。另外，硫的燃烧产物二氧化硫是酸雨的成分之一，造成环境污染。

目前，烟花爆竹的制造一般要经过制筒、装土、装药、栽引、固化封口、结鞭和包装等工序，其中固化封口工序是指用固引剂将栽插的引线进行固定并将鞭炮烟花封口，这道工序不管是采用手工还是机械来完成，只有等固引剂完全固化后才能进入下道工序。目前，烟花爆竹所用的固引剂大都是干粉剂，在使用中主要存在的问题是：不仅固化时间长，生产准备工作量大，生产周期长，生产效率低，不利于组织大批量生产；而且还存在易出现松散现象、容易损坏引线，降低了鞭炮质量，主要原料需外地购置，原料成本高。目前，市面上关于固引剂的公开文献有一些，例如：

1、专利申请CN201810384578.X，公开了一种烟花固引剂，包括白云石粉、矽砂、氧化镁、卤精；本发明充分利用了白云石块料中氧化镁含量较高和具有较好的吸水性和硬化性等特性，不仅缩短了固化时间，可大大提高鞭炮烟花生产效率，有利于大批量生产组织，且不易结块和松散，回潮性均匀，不会损坏引线，能确保产品质量，生产安全可靠，又降低了鞭炮烟花制造成本。

2、专利申请CN201310126994.7，公开了爆竹固引剂改良配方为：(夏秋季) 卤片粉6.0重量％、轻烧粉22.5重量％、石头粉71.5重量％；(春冬季)卤片粉 5.5重量％、轻烧粉23.0重量％、石头粉71.5重量％。将配比好的原料在设备内混合30-40分钟，制成淡黄白色粉末，再用防潮薄膜袋装小袋密封，即可使用。爆竹生产中，机械装填固引剂振实后，夏秋季20-22小时凝固，固引牢固稳定，春冬季22-24小时凝固，固引牢固稳定。本发明的特点是：在不改变常规原材料名称、生产操作方式、产品使用方法的基础上，根据季节特点和原料有效成分的物理化学特性，科学地改良原料配方比例技术，达到最佳的物化结果，制成的固引剂自然凝固成形快、固引牢固稳定、爆竹燃放时易分散。

3、专利申请CN201010186827.8，公开了一种新型鞭炮固引剂，它由硅酸盐水泥、粉状石料和硬化剂三种原料均匀搅拌混合而成，所述原料组份的重量百分比为：硅酸盐水泥20-40％、粉状石料60-80％，所述硬化剂加入量为硅酸盐水泥重量的3-5％。本发明由于采用来源广，价格低的硅酸盐水泥和粉状石料为制备鞭炮固引剂的主要原料，并在原料中加入少量的硬化剂，不仅降低了固引剂的制备成本，而且在提高固化强度的同时可大大缩短固引剂的固化时间，固化时间为6-12小时，比现有鞭炮固引剂固化时间缩短了4倍，使鞭炮制造各工序之间能达到均衡生产，从而提高了鞭炮生产工效，降低了鞭炮生产成本，可实现大批量鞭炮加工生产。

但是，以上固引剂存在的主要问题是：固化时间长，需要密封保存，需要定量解封使用，否则容易吸潮失效，使用时存在回潮率不均匀，易结块，且操作比较麻烦，不容易把握，而且还是存在较大的安全隐患。

随着社会的进步，科技的高速发展，从根本上解决烟花爆竹用固引剂的安全、环保、无毒、固化时间短、易保存的问题刻不容缓。因此，研制出一种用于烟花爆竹，具有既不结块又不影响效能，方便存储，易于生产，成本较低，且安全性高，能减少烟花爆竹燃放时对环境造成不良影响的固引剂尤为重要。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种用于烟花爆竹的固引剂及其生产方法。本申请所用白云石和蛇纹石均含有氧化镁和氧化钙，利用氧化镁含量较高和具有较好的吸水性和硬化性等特性，以及氧化钙具有吸水性，不仅缩短了固化时间，可大大提高鞭炮烟花生产效率，有利于大批量生产组织，且不易结块和松散，回潮性均匀，不会损坏引线，能确保产品质量，生产安全可靠，操作简便，又降低了鞭炮烟花固引剂的制造成本。

为了能够达到上述所述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于烟花爆竹的固引剂，由以下重量份的原料制成：白云石15～20份、蛇纹石50～55份、透辉石35～40份、石煤10～15份。

进一步地，所述的一种用于烟花爆竹的固引剂，由以下重量份的原料制成：白云石16～19份、蛇纹石51～54份、透辉石36～39份、石煤11～14份。

进一步地，所述的一种用于烟花爆竹的固引剂，由以下重量份的原料制成：白云石17份、蛇纹石53份、透辉石38份、石煤13份。

进一步地，所述白云石是采用中国台湾花莲县清昌山产的白云石块经过1100～1200℃高温煅烧后，粉碎至过80～100目筛的白云石粉末。

进一步地，所述蛇纹石产自辽宁，经过1000～1200℃高温煅烧后，用粉碎机粉碎至过60～80目筛制得。

进一步地，所述透辉石中氧化钙含量为25.5～26.2％，氧化镁含量为18～ 19％，二氧化硅含量为53～54％。

进一步地，所述石煤灰分含量为35～40％，发热量为17～20kj/g。

进一步地，一种用于烟花爆竹的固引剂的生产方法，包括以下步骤：

(1)将透辉石、石煤分别球磨至过100～120目筛，在65～70℃恒温干燥箱中恒温干燥10～13min，得到透辉石粉和石煤粉；

(2)向步骤(1)的透辉石粉和石煤粉中加入白云石和蛇纹石，搅拌均匀后，送入球磨机球磨至过150～180目筛，得到混合物料；

(3)将球磨后的混合物料在通风环境下静置，用防潮纤维袋或薄膜袋密封包装，制得所述固引剂。

进一步地，在步骤(2)，所述球磨温度控制在30～35℃，时间控制在20～ 25min。

进一步地，在步骤(3)，所述静置的时间为100～120min，温度为25～35℃。

本申请所用的原料中：

白云石是采用中国台湾花莲县清昌山产的白云石块经过1100～1200℃高温煅烧后，粉碎至过80～100目筛的白云石粉末；白云石化学成分为CaMg(CO₃)₂，晶体属三方晶系的碳酸盐矿物。白云石的晶体结构与方解石类似，晶形为菱面体，晶面常弯曲成马鞍状，聚片双晶常见，多呈块状、粒状集合体。三组菱面体解理完全，性脆。摩氏硬度3.5-4，比重2.8-2.9。它易于开采，矿产丰富，白云石块料中氧化镁含量30％以上，经高温煅烧后制得的白云石粉中氧化镁含量在 35-45％，其次还含有丰富的氧化钙以及少量钾钠等元素。

蛇纹石产自辽宁，经过1000～1200℃高温煅烧后，用粉碎机粉碎至过60～ 80目筛制得。蛇纹石是一种含水的富镁硅酸盐矿物的总称，如叶蛇纹石、利蛇纹石、纤蛇纹石等，化学式：Mg₆[Si₄O₁₀](OH)₈，成分含量：MgO：43.6％，SiO2： 43.6％，H₂O：13.1％

透辉石中氧化钙含量为25.5～26.2％，氧化镁含量为18～19％，二氧化硅含量为53～54％。成分：钙镁硅酸盐CaMg(SiO₃)₂为辉石族CaMg(SiO₃)₂--CaFe (SiO₃)₂为类质同象系列；CaMg--caFé中间成员有次透辉石、铁次透辉石，其中富含Cr的透辉石也称铬透辉石(变种)。CaMg(SiO₃)₂CaFe(SiO₃)₂透辉石、次透辉石、铁次透辉石、钙铁辉石成分中Mg与Fe成完全类质同象代替，随着铁的含量多而颜色由浅至深。

石煤灰分含量为35～40％，发热量为17～20kj/g。石煤是一种含碳少、低热值的燃料，也是一种低品位的多金属共生矿。石煤由4亿至5亿年前地质时期的菌藻类等生物遗体，在浅海环境下经腐泥化作用和煤化作用转变而成。含碳量较高的优质石煤呈黑色，具有半亮光泽，杂质少；含碳量较少的石煤，呈偏灰色，暗淡无光，夹杂有较多的黄铁矿、石英脉和磷、钙质结核。石煤的发热量不高，一般在800大卡/千克左右，是一种低热值燃料。

由于本发明采用了以上技术方案，具有以下有益效果：

(1)本申请所用白云石和蛇纹石均含有氧化镁和氧化钙，利用氧化镁含量较高和具有较好的吸水性和硬化性等特性，以及氧化钙具有吸水性，不仅缩短了固化时间，可大大提高鞭炮烟花生产效率，有利于大批量生产组织，且不易结块和松散，回潮性均匀，不会损坏引线，能确保产品质量，生产安全可靠，操作简便，又降低了鞭炮烟花固引剂的制造成本。

(2)本申请固引剂安全、环保、无毒，安全性高，能减少烟花爆竹燃放时对环境造成不良影响，既不结块又不影响效能，方便存储，易于生产，成本较低。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

实施例1

一种用于烟花爆竹的固引剂，由以下重量份的原料制成：白云石15份、蛇纹石50份、透辉石35份、石煤10份。

进一步地，所述白云石是采用中国台湾花莲县清昌山产的白云石块经过1100℃高温煅烧后，粉碎至过80目筛的白云石粉末；所述蛇纹石产自辽宁，经过1000℃高温煅烧后，用粉碎机粉碎至过60目筛制得；所述透辉石中氧化钙含量为25.5％，氧化镁含量为18％，二氧化硅含量为53％；所述石煤灰分含量为35％，发热量为17kj/g。

一种用于烟花爆竹的固引剂的生产方法，包括以下步骤：

(1)将透辉石、石煤分别球磨至过100目筛，在65℃恒温干燥箱中恒温干燥10min，得到透辉石粉和石煤粉；

(2)向步骤(1)的透辉石粉和石煤粉中加入白云石和蛇纹石，搅拌均匀后，送入球磨机球磨至过150目筛，得到混合物料；所述球磨温度控制在30℃，时间控制在20min；

(3)将球磨后的混合物料在通风环境下静置，用防潮纤维袋或薄膜袋密封包装，制得所述固引剂；所述静置的时间为100min，温度为25℃。

实施例2

一种用于烟花爆竹的固引剂，由以下重量份的原料制成：白云石20份、蛇纹石55份、透辉石40份、石煤15份。

进一步地，所述白云石是采用中国台湾花莲县清昌山产的白云石块经过1200℃高温煅烧后，粉碎至过100目筛的白云石粉末；所述蛇纹石产自辽宁，经过1200℃高温煅烧后，用粉碎机粉碎至过80目筛制得；所述透辉石中氧化钙含量为26.2％，氧化镁含量为19％，二氧化硅含量为54％；所述石煤灰分含量为40％，发热量为20kj/g。

一种用于烟花爆竹的固引剂的生产方法，包括以下步骤：

(1)将透辉石、石煤分别球磨至过120目筛，在70℃恒温干燥箱中恒温干燥13min，得到透辉石粉和石煤粉；

(2)向步骤(1)的透辉石粉和石煤粉中加入白云石和蛇纹石，搅拌均匀后，送入球磨机球磨至过180目筛，得到混合物料；所述球磨温度控制在35℃，时间控制在25min；

(3)将球磨后的混合物料在通风环境下静置，用防潮纤维袋或薄膜袋密封包装，制得所述固引剂；所述静置的时间为120min，温度为35℃。

实施例3

一种用于烟花爆竹的固引剂，由以下重量份的原料制成：白云石16份、蛇纹石51份、透辉石36份、石煤11份。

进一步地，所述白云石是采用中国台湾花莲县清昌山产的白云石块经过1120℃高温煅烧后，粉碎至过85目筛的白云石粉末；所述蛇纹石产自辽宁，经过1050℃高温煅烧后，用粉碎机粉碎至过65目筛制得；所述透辉石中氧化钙含量为25.7％，氧化镁含量为18.2％，二氧化硅含量为53.2％；所述石煤灰分含量为36％，发热量为18kj/g。

一种用于烟花爆竹的固引剂的生产方法，包括以下步骤：

(1)将透辉石、石煤分别球磨至过105目筛，在66℃恒温干燥箱中恒温干燥11min，得到透辉石粉和石煤粉；

(2)向步骤(1)的透辉石粉和石煤粉中加入白云石和蛇纹石，搅拌均匀后，送入球磨机球磨至过160目筛，得到混合物料；所述球磨温度控制在31℃，时间控制在21min；

(3)将球磨后的混合物料在通风环境下静置，用防潮纤维袋或薄膜袋密封包装，制得所述固引剂；所述静置的时间为105min，温度为27℃。

实施例4

一种用于烟花爆竹的固引剂，由以下重量份的原料制成：白云石19份、蛇纹石54份、透辉石39份、石煤14份。

进一步地，所述白云石是采用中国台湾花莲县清昌山产的白云石块经过1180℃高温煅烧后，粉碎至过95目筛的白云石粉末；所述蛇纹石产自辽宁，经过1150℃高温煅烧后，用粉碎机粉碎至过75目筛制得；所述透辉石中氧化钙含量为26.0％，氧化镁含量为18.7％，二氧化硅含量为53.8％；所述石煤灰分含量为39％，发热量为19kj/g。

一种用于烟花爆竹的固引剂的生产方法，包括以下步骤：

(1)将透辉石、石煤分别球磨至过115目筛，在69℃恒温干燥箱中恒温干燥12min，得到透辉石粉和石煤粉；

(2)向步骤(1)的透辉石粉和石煤粉中加入白云石和蛇纹石，搅拌均匀后，送入球磨机球磨至过170目筛，得到混合物料；所述球磨温度控制在34℃，时间控制在24min；

(3)将球磨后的混合物料在通风环境下静置，用防潮纤维袋或薄膜袋密封包装，制得所述固引剂；所述静置的时间为115min，温度为33℃。

实施例5

一种用于烟花爆竹的固引剂，由以下重量份的原料制成：白云石17份、蛇纹石53份、透辉石38份、石煤13份。

进一步地，所述白云石是采用中国台湾花莲县清昌山产的白云石块经过1150℃高温煅烧后，粉碎至过90目筛的白云石粉末；所述蛇纹石产自辽宁，经过1100℃高温煅烧后，用粉碎机粉碎至过70目筛制得；所述透辉石中氧化钙含量为25.9％，氧化镁含量为18.5％，二氧化硅含量为53.5％；所述石煤灰分含量为37.5％，发热量为18.5kj/g。

一种用于烟花爆竹的固引剂的生产方法，包括以下步骤：

(1)将透辉石、石煤分别球磨至过110目筛，在68℃恒温干燥箱中恒温干燥11.5min，得到透辉石粉和石煤粉；

(2)向步骤(1)的透辉石粉和石煤粉中加入白云石和蛇纹石，搅拌均匀后，送入球磨机球磨至过165目筛，得到混合物料；所述球磨温度控制在33℃，时间控制在22.5min；

(3)将球磨后的混合物料在通风环境下静置，用防潮纤维袋或薄膜袋密封包装，制得所述固引剂；所述静置的时间为110min，温度为30℃。

对比例1

按照专利申请CN201810384578.X中的实施例进行固引剂的制备。

对比例2

按照专利申请CN201310126994.7中的实施例进行固引剂改良配方的制备。

对比例3

按照专利申请CN201010186827.8中的实施例进行固引剂的制备。

为了进一步说明本发明能够达到所述技术效果，做以下实验：

采用本申请实施例1～5和对比例1～3的方法分别进固引剂的制备，同样制备100kg的烟花爆竹，记录固引剂生产成本、固化时间，并将制得的固引剂在室温下放置90d，检测回潮失效率和结块率，实验结果如下表1所示。

表1

组别	生产成本	固化时间	回潮失效率	结块率
					实施例1	73元/kg	70min	3％	3％
实施例2	78元/kg	66min	4％	5％
					实施例3	75元/kg	73min	2％	2％
实施例4	76元/kg	69min	3％	4％
					实施例5	70元/kg	62min	1％	1％
对比例1	95元/kg	8h	67％	63％
					对比例2	99元/kg	9h	75％	77％
对比例3	103元/kg	9h	79％	80％

由表1实验数据可知，与现有技术相比，本申请固引剂的生产方法成本较低，所需固化时间较短，回潮失效率和结块率较低。

综上所述，本申请所用白云石和蛇纹石均含有氧化镁和氧化钙，利用氧化镁含量较高和具有较好的吸水性和硬化性等特性，以及氧化钙具有吸水性，不仅缩短了固化时间，可大大提高鞭炮烟花生产效率，有利于大批量生产组织，且不易结块和松散，回潮性均匀，不会损坏引线，能确保产品质量，生产安全可靠，操作简便，又降低了鞭炮烟花固引剂的制造成本；固引剂安全、环保、无毒，安全性高，能减少烟花爆竹燃放时对环境造成不良影响。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在没有背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同含义和范围内的所有变化囊括在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于烟花爆竹的固引剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：白云石15～20份、蛇纹石50～55份、透辉石35～40份、石煤10～15份。

2.根据权利要求1所述的一种用于烟花爆竹的固引剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：白云石16～19份、蛇纹石51～54份、透辉石36～39份、石煤11～14份。

3.根据权利要求1所述的一种用于烟花爆竹的固引剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：白云石17份、蛇纹石53份、透辉石38份、石煤13份。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种用于烟花爆竹的固引剂，其特征在于：所述白云石是采用中国台湾花莲县清昌山产的白云石块经过1100～1200℃高温煅烧后，粉碎至过80～100目筛的白云石粉末。

5.根据权利要求1～3任一项所述的一种用于烟花爆竹的固引剂，其特征在于：所述蛇纹石产自辽宁，经过1000～1200℃高温煅烧后，用粉碎机粉碎至过60～80目筛制得。

6.根据权利要求1～3任一项所述的一种用于烟花爆竹的固引剂，其特征在于：所述透辉石中氧化钙含量为25.5～26.2％，氧化镁含量为18～19％，二氧化硅含量为53～54％。

7.根据权利要求1～3任一项所述的一种用于烟花爆竹的固引剂，其特征在于：所述石煤灰分含量为35～40％，发热量为17～20kj/g。

8.一种用于烟花爆竹的固引剂的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种用于烟花爆竹的固引剂的生产方法，其特征在于：在步骤(2)，所述球磨温度控制在30～35℃，时间控制在20～25min。

10.根据权利要求8所述的一种用于烟花爆竹的固引剂的生产方法，其特征在于：在步骤(3)，所述静置的时间为100～120min，温度为25～35℃。