淺談鎢系延期藥延期精度的影響因素-01

1、鎢系延期藥延期時間精度的影響因素初探趙鵬飛 倪磊 況榮高【摘要】本文結(jié)合公司鎢系延期藥生產(chǎn)工藝狀況，分析了鎢系延期藥的配比、加工，延期元件的制造等生產(chǎn)工藝對延期時間精度的影響因素。通過工藝試驗及驗證，為提高鎢系延期藥的延期時間精度提供了改進路徑。關(guān)鍵詞：鎢系延期藥 延期時間精度 影響因素引言 隨著爆破工程技術(shù)的迅猛發(fā)展，多段別多間隔的微差爆破的運用更為廣泛，因此，對于起爆器材的延期時間精度要求越來越高。傳統(tǒng)的硅系延期藥，難以滿足半秒或者秒延期系列雷管類產(chǎn)品的延期時間要求，鎢系延期藥作為慢燃速延期藥，已成為國內(nèi)眾多生產(chǎn)廠家采用的主要秒量級延期藥，但隨著延期時間的提高，延期精度也隨之下降，并成為困

2、擾生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)瓶頸。本文擬通過對鎢系延期藥配比、加工，延期鉛體結(jié)構(gòu)等方面的工藝探究，找出影響鎢系延期藥延期時間影響的主要因素，從而提高鎢系延期藥的延期時間精度。1 原材料及延期藥配方設(shè)計1.1原材料要求鎢系延期藥藥劑的主要原材料為鎢粉、鉻酸鋇、高氯酸鉀和硅藻土。在鎢系延期藥中，鎢粉是還原劑，在藥劑中起到燃燒放熱的作用；鉻酸鋇作為氧化劑和緩燃劑，在藥劑中起供氧和調(diào)節(jié)燃速的作用；高氯酸鉀是氧化劑同時也是促燃劑；硅藻土是惰性物質(zhì)，起降低燃速的作用。因延期藥的燃燒反應(yīng)速度受延期藥的組成、顆粒度（特別是還原劑的粒度）和裝填方法的影響，整個延期藥的燃燒反應(yīng)中，鎢粉的影響最大，鉻酸鋇的影響不如鎢粉明顯。因

3、此，原材料質(zhì)量必須滿足工藝設(shè)計要求。公司對原材料的技術(shù)要求如表1。表1品名粒度純度，%水份，%鎢粉100%過300目篩99.90.2鉻酸鋇100%過200目篩98.50.2高氯酸鉀100%過100目篩99.00.222延期藥配方設(shè)計延期藥燃燒為氧化還原反應(yīng)，其配比由氧平衡原理確定，按照零氧平衡原則，其鎢系延期藥的總化學(xué)反應(yīng)式為：8W+8BaCr04+3KCl04 3KCL+8BaW04+4Cr203鎢粉對整個延期藥燃燒時的反應(yīng)影響最大，鎢粉含量過高，延期時間太短，達不到所需要的秒量值；而鎢粉含量過低，易造成延期原件瞎火，因此，在設(shè)計配方時，通過調(diào)節(jié)鎢粉的比例含量，再根據(jù)零氧平衡確定初步配比后用

4、燃燒實際反應(yīng)的數(shù)據(jù)加以修正。根據(jù)不同的延期時間需求，公司工藝控制的鎢粉含量為2580%。2 藥劑制造試驗及分析21藥劑的混制只有藥劑混制均勻，藥劑才能充分燃燒，延期時間精度才能提高，由于鎢粉比重大，一起混制時在混制過程中容易發(fā)生“分層”現(xiàn)象，故需采用分次加料的方法，待其它藥劑混制6h后才將比重大的鎢粉加入，并將總混藥時間控制在2230h，才能達到較好的混制效果。因鎢系延期藥摩擦、撞擊感度低，可采用干混的辦法，但考慮到安全和對藥劑顆粒的要求，實際生產(chǎn)中加入一定比例的酒精進行混制。22藥劑的干燥藥劑干燥主要有熱水風(fēng)干和密閉烘箱等方式，表2為同批次不同干燥方式對延期藥秒量精度的試驗對比數(shù)據(jù)。表2表明

5、采用敞開式風(fēng)干效果更好，主要原因是在敞開式風(fēng)干時能夠進行人工攪拌，人工攪拌能有效的防止藥劑分層，故提高了秒量精度。為確保藥劑質(zhì)量達到規(guī)定要求，通常在風(fēng)干過程中人工攪拌不得少于每小時5次。表2干燥方式樣本數(shù)n，發(fā)極差R，ms標(biāo)準(zhǔn)差S，ms敞開式風(fēng)干20034.012.2密閉烘箱20084.031.623藥劑的造粒為增加藥劑的流散性，延期藥需要進行造粒，目前國內(nèi)部分廠家已實現(xiàn)全自動機械造粒，但從相關(guān)論文數(shù)據(jù)及實際摸索數(shù)據(jù)來看，采用全自動機械造粒機造粒，難以滿足延期藥延期時間精度要求，而采用手工造粒的方式能夠有效確保藥劑均勻，藥劑越均勻，其延期精度越高。為提高藥劑的流散性，鎢系延期藥采用手工造粒時，

6、在造粒過程中可加入少量粘合劑（聚乙烯醇）提高顆粒成型度，但隨著粘合劑的加入，其感度會降低。因此，經(jīng)工藝試驗，為確保起爆的可靠性，采用鉛芯結(jié)構(gòu)時，不加入粘合劑；采用內(nèi)管裝延期藥式的結(jié)構(gòu)時，可加入少量粘合劑。 2.4藥劑的分樣鎢系延期藥的顆粒結(jié)構(gòu)較為疏松，在受到應(yīng)力的作用下，藥劑顆粒易破碎成粉末狀，其堆積密度就會發(fā)生變化，對采用定容法裝填的延期體制造中會導(dǎo)致裝藥極差大，從而導(dǎo)致延期藥的延期時間精度下降。因此，在實際生產(chǎn)中需對造粒好的藥劑分樣進行篩選，這樣不僅能有效的防止藥劑結(jié)塊，也便于選取相近堆積密度的藥劑組批。試驗表明藥劑過篩同樣對延期時間精度具有重要影響，當(dāng)上下標(biāo)準(zhǔn)篩選用差值越小，所用藥劑粒度

7、越一致，延期時間精度越好。但考慮生產(chǎn)要求，差值過小，藥劑得率太低，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。從表3可以看出， 4080目或者40100目范圍內(nèi)的藥劑質(zhì)量比最佳。表3類別樣本數(shù)n，發(fā)極差R，ms標(biāo)準(zhǔn)差S，ms28目以下10071.020.740目以下10060.018.74080目10029.010.940100目10045.015.22.5藥劑的儲存原材料的吸濕性對延期藥吸濕性影響很大。吸濕后水分越大，延期時間越長，甚至瞎火。在鎢系延期藥的三種主要原材料中，鎢粉及鉻酸鋇吸濕性不大，但做為氧化劑的高氯酸鉀具有較強的吸濕能力，主要表現(xiàn)結(jié)成硬塊，不易破碎、過篩。為克服高氯酸鉀的吸濕性所產(chǎn)生的質(zhì)量問題，在原材

8、料的選擇中，可選用加入了防結(jié)塊劑的高氯酸鉀使用。因此，延期藥在存儲期間應(yīng)保持一定溫度（30±5）；延期藥存儲30d后測試水份應(yīng)不大于0.2%。3 延期元件制造試驗及分析3.1鎢粉含量的影響 鎢系延期藥的點火能力與鎢粉含量成正線性關(guān)系，隨著鎢粉含量越高，其點火能力越強。但隨著鎢粉含量的增加，延期時間降低，就無法達到所需的長延期時間要求，因此，在選擇延期藥的配方和鉛芯結(jié)構(gòu)時，就所需要既要保證點火能力又要兼顧能獲得較高的延期時間。采用鉛芯結(jié)構(gòu)時，鎢系延期藥中鎢粉含量50%為臨界值，高于此含量，其發(fā)火可靠性可以得到保證；若低于此值，則發(fā)火就不可靠。相關(guān)試驗數(shù)據(jù)見表4。表4配比，%導(dǎo)爆管電雷管

9、樣本數(shù)n，發(fā)發(fā)火數(shù)，發(fā)發(fā)火率，%502002001004520019999.54520019798.53.3鉛芯結(jié)構(gòu)的選擇在制造鉛芯延期體中，一般的結(jié)構(gòu)有單芯、三芯、五芯等結(jié)構(gòu)。因鎢系延期藥的點火能力相對較弱，鉛芯結(jié)構(gòu)采取三芯或者五芯，其藥芯面積過小，易發(fā)生拒爆現(xiàn)象，因此，在鉛芯數(shù)目上，鎢系延期藥宜采用單芯結(jié)構(gòu)。當(dāng)需使用低于45%鎢粉含量的延期藥以獲得高延期時間時，可以考慮加入引火鉛芯或者采用內(nèi)管裝填式延期體。3.4單芯式鉛芯體影響因素及采取措施在采取單芯式鉛體結(jié)構(gòu)時，延期藥裝填、鉛體長度、藥芯面積會對秒延期精度造成影響。為降低這些影響對延期時間精度的影響，應(yīng)重點執(zhí)行以下工藝要求。1）淘汰手工

10、裝藥操作方式，采用機械化自動裝藥設(shè)備，消除傳統(tǒng)工藝造成的裝藥管中延期藥裝填密度不均勻的問題。2）嚴(yán)格控制鉛體長度，同一批產(chǎn)品須保持在0.2mm以下的差值。3）適當(dāng)增加套管次數(shù)，并減少鉛芯在流轉(zhuǎn)過程中的運動頻率，以減少掉藥量。4）因普通的切鉛設(shè)備切出的鉛都是一面平面，另一面馬蹄型。對鉛芯進行挑面使用，盡可能使鉛芯朝向統(tǒng)一，提高精度。不規(guī)則的使用會造成秒量偏差，由于氣室原因?qū)﹄娎坠苊肓烤扔绊懽顬槊黠@，試驗數(shù)據(jù)見表5。表5裝填方式樣本數(shù)n，發(fā)極差R，ms標(biāo)準(zhǔn)差S，ms平面朝上10034.013.1馬蹄面朝上10029.011.6不統(tǒng)一朝向10068.019.24 成品裝配試驗及分析4.1卡口的影響

11、若裝配時卡印過小，從而使氣室壓力變大從而影響延期時間，甚至?xí)斐上够?；若卡口卡印過大，封口塞會出現(xiàn)沖脫現(xiàn)象，因此卡印大小必須在適合范圍內(nèi)；因鎢系延期藥的延期時間比較長，在燃燒時的溫度較高，為防止沖脫，在卡頭上采取三印卡頭更為可靠。4.2卡中腰的影響卡中腰操作時，卡印過大會出現(xiàn)速炸現(xiàn)象，使得延期元件未起到延期作用；卡印直徑過小會影響延期時間及精度，甚至瞎火，卡中腰直徑影響試驗數(shù)據(jù)見表6。表6表明，直徑在5.86.0mm時秒量精度較好。表6樣本數(shù)n，發(fā)鉛芯切長，mm卡后直徑，mm平均秒量，ms極差R，ms標(biāo)準(zhǔn)差S，ms10010.05.6664.742.013.810010.05.8657.336

12、.013.210010.06.0652.631.011.710010.06.2649.234.012.0備注：試驗發(fā)蘭管外殼直徑6.88±0.06mm，鉛芯直徑為10.0010.20mm，卡中印為單印。5 延期體儲存試驗及分析不同的延期體存儲載體在儲存中對延期時間的影響程度也不相同。作為對比，將同一批延期藥制造的延期體，分別以延期鉛芯體、卡過中腰后的基礎(chǔ)雷管及裝配完成后的成品雷管為樣本儲1年，然后在過程中去觀察延期時間變化，具體數(shù)據(jù)為表7。由表7表明，鎢系延期體在裝配未完成時受環(huán)境影響較大，而裝配成品后延期時間變化較小，因此在生產(chǎn)時應(yīng)特別注意對延期鉛芯體和基礎(chǔ)雷管的防潮。盡可能的做到

13、延期元件的現(xiàn)切現(xiàn)用，做到半成品先進先出等以保證延期時間的精度。表77-1 鉛芯體在不同時間段內(nèi)測試的數(shù)據(jù)測試時間樣本數(shù)n，發(fā)平均秒量，ms極差R，ms標(biāo)準(zhǔn)差S，ms2010.01100650.333.012.12010.06100662.251.017.02010.12100663.74.015.57-2基礎(chǔ)雷管在不同時間段內(nèi)測試的數(shù)據(jù)測試時間樣本數(shù)n，發(fā)平均秒量，ms極差R，ms標(biāo)準(zhǔn)差S，ms2010.01100650.333.012.12010.06100702.389.0292010.12100755.7134.051.67-3 成品雷管不同時間段內(nèi)測試的數(shù)據(jù)測試時間樣本數(shù)n，發(fā)平均秒量， ms極差R，ms標(biāo)準(zhǔn)差S，ms2010.01100650.333.012.12010.06100643.243.014.02010.12100621.940.013.86 結(jié)論鎢系延期藥的延期燃燒過程很復(fù)雜，其影響因素也較多。在現(xiàn)行工藝條件下，提高延期時間精度，就必須在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格工藝條件及要求，從原材