秒延期雷管钨系延期药试制探讨

时间:2022-10-27 12:54:02

[摘要]本文主要通过研究分析秒延期雷管钨系延期药的配比、延期元件的制作等生产工艺因素对工业雷管延期时间的影响,以其提升钨系延期药的延期时间精度。

[关键词]秒延期;雷管;钨系延期药;试制

中图分类号: TQ565.2 文献标识码:A 文章编号:

随着爆破工程技术的不断进步,多段别的微差爆破被广泛地应用在工业中,故相应地对雷管延期时间精度要求逐渐提高。以往的硅系延期药,很难满足秒延期系列雷管的延期时间要求,而钨系延期药作为一种慢燃速延期药,目前已经成为很多生产厂家使用的主要秒级延期药,但随着延期时间的增长,延期精度降低,这使得企业不得不思考如何解决这一问题。

1秒延期雷管的产品结构

其一,秒延期雷管管体材料一般是钢质,延期元件主要包括延期主元件以及延期点火元件。选取什么样的管体材料主要依据秒延期元件的长度来决定,通常选用68mm、75mm以及80mm长的管体材料。

其二,延期体元件结构,当前我国国内的部分生产厂家秒延期雷管的延期元件,主要选用的是内管式装药结构。这种结构工艺复杂,精度低,延期药用药量大,并且安全系数低。也有些生产厂家会选用铅索拉拔式,这种方式工艺较简单,生产效率高,可以大大节约成本。

其三,延期元件一般选用单芯结构的芯体,装药量非常集中,接受发火冲能的面积大,且燃烧时散热一致性较好,在保证起爆的可靠性,满足产品延时精度要求。

2钨系延期药配方设计

其一,原材料,钨系延期药药剂的主要原材料是钨粉、高氯酸钾、铬酸钡、硅藻土和氟化钙等。其中钨粉是还原剂,在药剂中具有燃烧放热的功效,高氯酸钾既是氧化剂或促燃剂,硅藻土具有降低燃速的功效,铬酸钡既是氧化剂优势缓燃剂,在药剂燃烧过程中具有供氧、调节燃速的功效。由于延期药的燃烧反应速度受到原材料的粒度、延期药配方、加工工艺和燃烧方式等因素的影响,在延期药的燃烧反应过程中,钨粉影响最大,其次就是铬酸钡。所以,原材料质量需要满足工艺设计要求。对原材料的具体技术要求如下表1所示。

表1 原材料的技术要求

品名 粒度 纯度/% 水份/%

钨粉 100%过300目筛 高于99.9 低于0.2

高氯酸钾 100%过100目筛 高于99.1 低于0.2

铬酸钡 100%过200目筛 高于98.5 低于0.2

其二,设计延期药配方,延期药燃烧通常是氧化还原反应,其配比比例由氧平衡原理确定。钨粉对于整个延期药燃烧时的反应有很大影响,如果钨粉含量太高,延期时间过短,就不能达到需要的秒量数值;相反,若钨粉含量太低,很容易导致延期原件瞎火。所以,在设计配方时,先调节钨粉的比例含量,再按照零氧平衡确定好初步的配比比例以后再用燃烧实际反应得到的数据进行修正。依照不同延期时间的要求,工艺控制钨粉含量约(25~80)%。

其三,钨系延期药的点火能力和钨粉含量呈正线性关系,并且随着钨粉含量的升高,点火能力会慢慢增强,但延期时间会降低,进而不能达到需要的较长延期时间的需求。所以,在设计延期药配方、铅芯结构时,需要既确保点火能力又要兼顾获取长延期时间。若选用铅芯结构,钨系延期药里面钨粉含量达到50%是临界数值,若高于这种含量,就能保证点火可靠性;相反若低于该数值,就不能确保点火可靠性。

3制造药剂试验以及分析

其一,混制均匀药剂,这样才能保证药剂充分燃烧,进而提高延期时间精度。因钨粉比重很大,在一起混制时,在混制过程中极易出现分层现象,所以需要使用分次加料方法,等其它药剂混制约6h以后再加入比重大的钨粉,将总共的混药时间控制在(22~30)h左右就,就能达到良好的混制效果。钨系延期药摩擦、撞击感度较低,可以使用干混方法,但是从安全及对药剂颗粒要求的角度看,在实际生产过程中需要加入适量聚异丙醇混合制作。

其二,对药剂干燥可选用敞开式风干与密闭烘箱等各种方式。同批次不同干燥方式对于延期药秒量精度试验得出的数据如下表2所示。由表2可知敞开式的风干效果更佳,主要是因为使用这种方式风干可实施人工搅拌,有效预防制剂分层,提高秒量精度。为了保证药剂质量达到规定要求,一般而言在风干过程中人工搅拌次数为≥5次/时。

表2 同批次不同干燥方式对于延期药秒量精度试验数据比较

干燥方式 样本数量/发 极差R/ms 标准差S/ms

敞开式风干 200 34.1 12.3

密闭烘箱 200 83.8 31.5

其三,为了进一步增加药剂流散性,需实施延期药造粒,现阶段国内一些厂家已经实现了全自动机械造粒,但由于其使用的是全自动机械造粒机造粒,很难满足延期药延期时间精度方面的要求。但若使用手工造粒方式可保证药剂均匀,其越均匀,延期精度就会越高。为了进一步提升药剂流散性,在制作钨系延期药时如果使用手工造粒方式,并且在造粒过程中加入少许粘合剂就会提高颗粒成型度,降低感度。通过工艺试制试验可知,为了保证起爆可靠性,选用铅芯结构时,不必加入粘合剂;而选用内管装延期药的结构时,可以加入少许粘合剂。

其四,钨系延期药颗粒结构疏松,当受到压力作用下,药剂颗粒很容易破碎并形成粉末状,随之其堆积密度会发生变化,如果使用定容方法装填延期体可能会致使装药极差的,进而降低延期药的延期时间精度。所以,在实际生产过程中要筛选出造粒好的药剂,有效预防药剂结块。通过试验可知药剂过筛对延期时间精度有重要的影响,当上下标准筛选使用的差值越小,其药剂颗度就越一致,进而延期时间精度就会越好。从生产要求方面考虑,差值太小,药剂得率就会越低,进而会对工业化生产产生严重的不良影响。

其五,原材料的吸湿性会影响到延期药的吸湿性,吸湿之后水分越大,延期时间就会越长,很有可能瞎火。钨系延期药使用的三种原材料中,钨粉、铬酸钡吸湿性较低,但是高氯酸钾作为一种氧化剂吸湿性很强,表现为结成硬块,不容易破碎、过筛等等。为了解决高氯酸钾吸湿性诱发的质量问题,在选择原材料时,可加入适量的防结块剂。一般情况下,将延期药存储在温度为(30.2±5.1)℃条件下,当延期药储存1个月以后检测其含有的水份应≤0.20%。

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