烟花爆竹安全生产技术常识讲义

第一篇烟花爆竹安全生产技术常识第一章烟花爆竹生产技术基础知识第二章烟花爆竹原材料概况第三章火药制造及其产品制作第四章常用工具和机械设备山西襄浏花炮厂爆炸遇难者升至25人•截至2005年1月12日下午1时，山西襄汾县襄浏花炮厂爆炸事故共造成25名工人遇难，另有9人受伤。•事故发生在11日14时30分。当日，一辆东风运输车装满成品礼花后，在行驶中碾压到一个形似葫芦的礼花弹，礼花弹发生了爆炸，随后引燃了车上的礼花，车上的礼花爆炸后，燃烧的碎片崩进窑洞，又将窑洞里的成品和未成品礼花引爆，爆炸声一直持续到11日的下午六七点钟。事故死难者大多为当地的务工女青年，花炮厂的业主逃匿，公安部门正在搜寻。村民称这是该厂3年内第4次爆炸。拒绝带血含泪的烟花爆竹！第一章烟花爆竹生产技术基础知识第一节烟花爆竹及其分类产品分类具有以下4方面的作用：1.有利于制定产品技术标准。因为烟花爆竹品种繁多，新产品层出不穷，在制定烟花爆竹国家标准时，不可能将各产品的性能和技术要求等，在标准中一一列出。产品分类后，就可按照不同的产品类别，规定不同的技术要求。第一节烟花爆竹及其分类2.有利于产品质量管理。产品类别与产品质量指标有密切联系，类别不同则质量指标也不相同，国家标准对各个类别的烟花爆竹均规定了统一的质量指标。第一节烟花爆竹及其分类3.有利于有效地进行安全管理。对事故频率较高，危害极大的类别产品生产，燃放采取不同的管理办法，国家标准根据每个类别产品的不同特性规定不同的安全要求。如对各类产品的规定不同的药物限量以及产品结构燃放效果等各方面的安全要求。第一节烟花爆竹及其分类4.有利于新产品的设计。设计人员在设计新的产品时，必须先明确所设计的产品是什么类别，明确产品类别，就应依据产品安全质量要求及其它技术要求进行产品设计。国家标准GB10631-2004根据烟花爆竹产品的结构和燃放后的运动形式将产品分为14类•我国发布实施的GB10631-2004《烟花爆竹安全与质量》增加了组合烟花类、礼花弹类、摩擦类、旋转升空类和架子烟花。取消了地面礼花类和其他类。•⑼组合烟花类：由多个单筒组合而成的烟花产品•⑽礼花弹类：弹体从专用发射工具（发射筒内径≥76mm）发射到高空后能爆发出各种光色、花型图案或其他效果的产品•⑾摩擦类：用撞击、摩擦等方式直接引燃引爆主体的产品•⑿旋转升空类：燃放时自身旋转升空的产品•⒀架子烟花：通过框架固定烟花位置、方向燃放的产品⒁爆竹类：单个爆竹产品或多个爆竹组合而成的产品爆竹类按爆响药中所含氧化剂的不同又可分为4类。爆竹类产品分为以下四类：①硝酸盐炮类：以硝酸盐为氧化剂的爆响药制成的②高氯酸盐炮类：以高氯酸盐为氧化剂的爆响药制③氯酸盐炮类：含有氯酸盐为氧化剂的爆响药制成的产品，含有金属粉的高氯酸盐炮、氯酸盐炮又④其它炮类：以其它非禁用药物作爆响药制成的产品。问题：•1.说明以下产品的分级•①礼花弹类②架子烟花•③摩擦炮④爆竹类爆竹类装药为黑火药时单个药量不大于8g，其他装药药量不大于2g为B级；当装药为黑火药时单个药量不大于2g，其他装药药量不大于0.5g为C级。•我国发布实施的GB10631-2004《烟花爆竹安全与质量》按照产品的药量及所能构成的危险性分为A、B、C、D四级。其中A级适应于由专业燃放人员燃放，在特定条件下燃放的产品。产品分级产品分类药量（不大于）D级喷花类2g摩擦类20mg（拉炮类）200mg（擦火药头类）400mg（擦地炮类）烟雾类200g旋转类1g线香类5g造型玩具类3g产品分级产品分类药量（不大于）C级喷花类200g吐珠类20g(≤2g/发)升空类10g组合烟花1500g(内筒型单筒内径40mm)爆竹类2.0g/个（黑火药）0.5g/个（其他）小礼花类20g旋转类30g(有轴)15g(无轴)旋转升空类5g线香类25g造型玩具类15g产品分级产品分类药量（不大于）B级喷花类500g吐珠类80g(≤4g/发)升空类30g组合烟花3000g(内筒型单筒内径68mm)爆竹类8g/个（黑火药）2g/个（其他）小礼花类50g旋转类60g(有轴)30g(无轴)旋转升空类20g产品分级产品分类药量（不大于）A级喷花类≥500g吐珠类≥80g/发升空类≥30g组合烟花≥3000g(内筒型单筒内径≥68mm)礼花弹类发射筒内径≥76mm旋转类≥60g(有轴)，≥30g(无轴)架子烟花类全部属于A级产品第二节燃烧与爆炸略！三、烟火药的爆炸(燃烧)性能烟火药一般都具有爆炸性能，当冲击或摩擦引燃时，开始以适当的速度燃烧，随即转变为速燃或爆炸。烟火药的爆炸传播方式一般认为：接近于引燃药的那层烟火药在燃烧时产生具有丰富能量的气体生成物分子，它们撞击邻近一层药剂，并将撞击能转为热能，使邻近层的温度迅速上升，发生爆炸。继续下去，使烟火药非常快地进行着一系列连续发生的现象。炸药爆炸变化传播的最大速度，称为爆轰速度，简称爆速，一般用“米每秒”(m／s)表示，炸药的爆速越大，爆炸威力越大。两种烟火药的爆炸性能：1.氯酸盐烟火药的爆炸性能2.硝酸盐烟火药的爆炸性能爆速1.氯酸盐烟火药的爆炸性能一种物质在分解时，一般都要从外部吸收一定的热量，但氯酸盐却相反，在分解时，还放出一定热量。这种能产生自动分解，同时在分解时呈放热反应的化合物，称为爆炸导体。例如：氯酸钾、氯酸铵、氯酸钡、梯恩梯等在分解时产生大量的气体都是爆炸导体，本身就具有爆炸性能。凡是含有氯酸钾、氯酸铵、氯酸钡的烟火药，由于爆炸导体的存在，它的爆炸反应就容易激发，且能稳定地传播，同时接收爆炸波产高氯酸盐分解，需吸收外部一些热量，所以爆炸分解和传播比氯酸盐药剂困难得多。1.氯酸盐烟火药的爆炸性能2.硝酸盐烟火药的爆炸性能•硝酸盐分解时，除硝酸铵外，大都需要从外部吸收大量热量。因此，仅含有硝酸盐作氧化剂的烟火药，产生爆炸分解较困难。•但是含镁的硝酸盐烟火药，比较容易引起爆炸分解，而且爆速很高，每秒可达1000m。硝酸钡与主要可燃物为铝组成的烟火剂，需要强烈的激发冲能，才会产生第三节烟火药的燃烧反应一、烟火药的燃烧过程二、烟火药的燃烧速度三、烟火药燃烧反应的热效应四、烟火药燃烧反应的气体生成物一、烟火药的燃烧过程烟火药的燃烧过程大致可分为点火、着火与燃烧三个阶段。1.点火——最初阶段，烟火药某一部分的表面被加热达到着火点以上，被诱起着火反应。烟火药一般是用热冲击点火的。补充：热点起爆理论2.着火——局部表面被诱发着火后，变化过程扩张到烟火药的表面进行传播。它是通过反应生成的灼热气体和热的传导作用而传播的。着火速度取决于：(1)成分的粉碎度：成分的粒度越细，药剂表面积就•(2)•(3)药剂的初温：初温越高，着火越容易，越快。•(4)外部压力：外部压力升高时，着火速度也剧烈增3.燃烧反应过程扩张到烟火药内部，它是燃烧生成物以传导方式扩散作用，将部分反应热从表面层传向内部。二、烟火药的燃烧速度烟花爆竹药剂的燃烧速度是极其重要的示性值之一，也是决定烟花爆竹产品性能的重要参数。其表示方法通常有两种：燃烧线速度，简称燃速。它是指药剂燃烧时，单位时间内沿药剂表面的法线方向上固相消失的距离，以m／s表示。燃烧质量速度。它是指药剂燃烧时，单位时间、单位面积上固相消失的质量，以g／cm2·s表示。在一般情况下，燃烧速度是指燃烧线速度。•烟花爆竹药剂燃烧速度受到的影响因素很多。它既与药剂性质、粒度及其均匀度有关，又与药剂密度、外壳、所选择的附加剂有关。影响烟火药燃烧速度的主要因素1.药剂性质对燃烧速度的影响①混合药剂的导热性强者燃烧速度快，导热性弱者燃烧速度慢；②氯酸盐、高氯酸盐与非金属可燃物组成的烟花爆竹药剂燃烧速度快，硝酸盐与非金属可燃物组成的烟花爆竹药剂燃烧速度慢；③选用分解温度低的氧化剂燃烧速度快，分解温度高的氧化剂燃烧速度慢；1.药剂性质对燃烧速度的影响④氧化剂放热量多的燃烧速度快，放热量少的燃烧速度慢；⑤燃点低的还原剂燃烧速度快，燃点高的还原剂燃烧速度慢；⑥在烟花爆竹药剂中适量增加金属可燃物燃烧速度快，少用或不用金属可燃物燃烧速度慢。2.药剂的粒度和混合的均匀度配制烟花爆竹药剂所使用的原材料的粒度不同，药剂的燃烧速度则不同，粒度小者燃烧速度快，粒度大者燃烧速度慢；如果药剂混合的比较均匀，燃烧速度也会相应地加快。各种组份分子烟花爆竹药剂粉碎粒度越细，混合得越均匀，燃速也就越快。3.药剂的密度烟花爆竹药剂密度的提高，使燃烧产生的高温气体不易渗透到药剂的内部，使它只能在药剂表面进行传火，而内层药剂的受热减慢，甚至限制为逐层燃烧。因此，一般来说，在压力不变的情况下，药剂的密度增加，其燃烧速度则降低。实验表明：某些气体生成物很少的烟花爆竹药剂，由于其导热性能好，其燃烧速度反而随着密度的提高而略有增加。燃烧速度不仅与密度有关，而且与气体生成物的数量和药剂的导热性能有关。4.外界条件有外壳和无外壳的烟花制品，在尺寸及形态相同的条件下，有外壳的燃烧速度要慢，一般呈现出平行层或接近于平行层燃烧；无外壳的烟花制品其药剂燃烧状态是形成整个药剂表面燃烧，燃烧速度要快，直径大小不同也会影响燃烧速度，在工艺相同时，大直径比小直径燃烧速度快。外壳对爆速的影响。4.外界条件药剂的燃烧速度随外界压力增大而加快，这是由于药剂燃烧时生成的气体数量与外界压力的增高有关，气体比容越大，压力增高得越快，燃速也会随着迅速增加，所以当外界压力相当大时，烟花爆竹药剂的燃烧可能转为爆炸，尤其是含氯酸盐的烟花爆竹药剂，情况更是如此。火箭类产品的燃烧室随药剂燃烧时产生的气体逐渐增多，室内的压力也会增大，因而上升时其燃烧速度也会逐渐加快。5.外界温度当烟花爆竹药剂周围的温度提高时，其燃烧速度也随之加快。周围温度降低时，则燃速也随之减慢。6.附加剂在药剂中加入不利于燃烧的附加物后，对燃速产生不利影响，在药剂中加入能起催化作用的物质，则可以提高燃烧速度。三、烟火药燃烧反应的热效应烟火药的燃烧反应中所放出的热量称为“燃烧热效应”，由于它是出自化学反应前后的物质结构变化，所以又叫“反应热”，它通常是指每克药剂燃烧时产生的热量。常用还原剂及生成物的生成热见表1-2四、烟火药燃烧反应的气体生成物烟火药燃烧时，一般均有气体物质和固体残渣生成，其比例决定于该烟火药的用途及特种效应的要求，一般烟花爆竹药剂燃烧反应的气体生成物约为药剂重量的15～25％，作推进剂和发烟剂应达40％以上，为了获得良好的烟火效果，在设计产品选择药剂组成时，要根据不同产品的要求，使烟花爆竹药剂燃烧反应的气体生成物和固体生成物之间具有一定的比例。第四节烟火效应一、光效应二、焰色效应三、声响效应五、发烟效应一、光效应光效应是烟花爆竹药剂的一种主要效应，从主要效果上划分，又可分为：拉波效应闪烁效应火花效应一、光效应1.拉波效应有的药剂燃烧时除了产生一定的光与色外，还能在光载体中喷出许多金黄色或白色的亮星，这也是发光效应的结果，名曰“拉波”或“喷波”效应。1.拉波效应•在烟花产品制作中，如在配方中加入适量颗粒铝(铝渣)或硬木炭(常用枣木炭一类的致密木炭)，将配方配成负氧平衡，使其在亮珠(星体)飞行过程中，利用空气中的氧进行二次燃烧反应，这样就在亮珠后出现拉长的光束，形成一条类似彗星状的尾巴。•通常，在烟花制作中，利用硬木炭粉产生金波(黄色)，铁粉产生金波(黄白色)，铝粉产生银波(白色)。•补充：煤矿许用炸药对颗粒物及雷管管壳的要求。2.闪烁效应有的药剂被点燃后以强烈地燃烧具有一定的亮度和光色，并伴有一亮一熄的脉冲现象，具有这种现象的烟火效果称为“闪烁效应”。3.火花效应这类效应大体上有两种，分别称为火星火花和分支火花两种。火星火花一般是在远处观赏的，通常用木炭粉即可体现，其效果与木炭的性质及其颗粒大小有关。它是由于木炭、金属和一些灰分子从燃烧的烟火药中作为未反应的物质，导致第二次燃烧而形成的。分支火花•分支火花一般是利用铁粉被高温加热燃烧时产生的。所谓“分支火花”，是高温的液体或固体物质在喷射到空气中产生分支火花时，要求铁粉中含有一定量的碳。•通过试验发现：纯铁粉燃烧时不产生分支火花，但增加铁粉中碳的含量，当碳含量