一種低感度點(diǎn)火藥頭在電子數(shù)碼雷管中的應(yīng)用

端家榮，陶培培，韓 震，朱順官

(1.南京理工科技化工有限責(zé)任公司，江蘇 南京 211151;2.南京理工大學(xué) 化工學(xué)院，江蘇 南京 210094)

0 引言

近年來(lái)，電子數(shù)碼雷管在國(guó)內(nèi)發(fā)展較好，因其擁有較高的安全性、方便性、發(fā)火可靠性及準(zhǔn)確的延期時(shí)間等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于隧道挖掘爆破、城市拆除爆破等工程中。 電引火藥頭是電子數(shù)碼雷管的基本發(fā)火元件，也是其核心部件。 電引火藥頭的作用機(jī)理為:通電后，電能在橋絲上被轉(zhuǎn)化成焦耳熱，升溫后加熱周?chē)囊鹚幉l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能量不斷累積，直到引火藥頭發(fā)火，起爆藥或延期藥被點(diǎn)燃，最后，整個(gè)電雷管爆炸。 其中，引火藥的感度對(duì)電引火原件的感度有重要的影響，繼而對(duì)電雷管的感度產(chǎn)生影響。 如果感度很低，雷管會(huì)產(chǎn)生瞎火或拒爆的情況，增加了工程在后期開(kāi)展時(shí)的危險(xiǎn)；感度過(guò)高，安全性無(wú)法保證。 電引火藥頭的理想性能是化學(xué)安定性好、點(diǎn)火能力強(qiáng)、同步性好、發(fā)火可靠性和安全性好。 電子數(shù)碼雷管是當(dāng)今起爆器材領(lǐng)域里發(fā)展與應(yīng)用最快的雷管產(chǎn)品，電子雷管電引火藥頭的研究成為當(dāng)下的熱點(diǎn)[1-3]，研究焦點(diǎn)主要集中在電雷管電引火藥頭上，如電雷管電引火藥頭的質(zhì)量、電流強(qiáng)度對(duì)電引火藥頭發(fā)火時(shí)間的影響等[4-6]。 因此，需研發(fā)更加安全的藥頭生產(chǎn)技術(shù)。

目前，我國(guó)電雷管生產(chǎn)技術(shù)中，普遍采用鉛丹硅系外加DDNP 或木炭氯酸鉀系點(diǎn)火藥頭，少數(shù)采用苦味酸鉀點(diǎn)火藥頭。 鉛丹硅系點(diǎn)火藥頭精度好、發(fā)火可靠性高，但是，其摩擦感度、撞擊感度高，在點(diǎn)火頭生產(chǎn)過(guò)程中及雷管裝配時(shí)容易發(fā)生危險(xiǎn)，不利于安全生產(chǎn)。 木炭氯酸鉀系藥劑摩擦撞擊感度低，但是，藥劑容易吸潮，延期精度差，對(duì)點(diǎn)火藥頭金屬部位腐蝕性大，庫(kù)存時(shí)間稍長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致電阻絲腐蝕、易斷，造成點(diǎn)火藥頭無(wú)法點(diǎn)燃，出現(xiàn)重大質(zhì)量問(wèn)題[7]。 并且，2 kg 落錘從80 cm 落高進(jìn)行撞擊試驗(yàn)時(shí)，這些點(diǎn)火藥頭無(wú)法滿(mǎn)足抗撞擊性指標(biāo)要求，除非在藥頭上加裝防護(hù)套，但又增加了生產(chǎn)成本。 因此，研制一種可靠性能高、感度低的點(diǎn)火藥頭，為電雷管的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存及使用提供支持，是電子雷管生產(chǎn)企業(yè)亟須解決的問(wèn)題。 通過(guò)在含氧酸鋁熱劑中加入物質(zhì)YJ，優(yōu)化藥頭結(jié)構(gòu)，降低藥劑感度，并將藥頭組裝成數(shù)碼電子雷管后經(jīng)撞擊試驗(yàn)、發(fā)火可靠性和延期精度等測(cè)試，驗(yàn)證其技術(shù)指標(biāo)。

1 點(diǎn)火藥頭設(shè)計(jì)與制備

改進(jìn)的點(diǎn)火藥頭配方如下:將火工藥劑含氧酸鋁熱劑和8%賽璐璐膠以質(zhì)量比1 ∶1 進(jìn)行混合后，攪拌均勻，進(jìn)行點(diǎn)火藥頭蘸制，作為藥頭的第一層；然后，用磁力加熱攪拌器將低熔點(diǎn)、中黏性物質(zhì)YJ在它的熔點(diǎn)以上熔融后，再將含氧酸鋁熱劑按同樣的重量混入，調(diào)成適宜的漿料，再進(jìn)行藥頭蘸制，作為藥頭第二層。 第一層藥頭質(zhì)量控制在3 ～5 mg，第二層藥頭質(zhì)量控制在13 ～15 mg。 第一層藥劑必須將電阻絲包裹緊密，藥球頭大小適中，不能有氣孔、露電阻絲破球等現(xiàn)象，第二層藥劑大小以將內(nèi)層藥劑包裹三分之二以上為宜。 點(diǎn)火藥頭涂抹好后送進(jìn)烘干室烘干，水分控制在0.6%以下，取出再在點(diǎn)火藥球頭外部蘸一層防潮漆，再次進(jìn)行烘干后備用。 該藥頭是一種復(fù)合型藥球頭結(jié)構(gòu)，能綜合利用各藥劑的優(yōu)點(diǎn)。

2 數(shù)碼電子雷管試驗(yàn)測(cè)試

2.1 發(fā)火可靠性和延期精度測(cè)試

將改進(jìn)的點(diǎn)火藥頭和電子芯片連接，裝配成數(shù)碼電子雷管，進(jìn)行發(fā)火可靠性和延期精度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1 和表2。

表1 發(fā)火可靠性試驗(yàn)結(jié)果

表2 延期精度試驗(yàn)結(jié)果

由表1 可知，10 組共計(jì)2 000 發(fā)電子數(shù)碼雷管全部發(fā)火，發(fā)火率100%，該電子雷管具有較好的發(fā)火可靠性。 由表2 可知，該電子雷管的延期精度誤差較小，性能穩(wěn)定可靠，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 抗撞擊性能試驗(yàn)

將數(shù)碼電子雷管進(jìn)行落錘質(zhì)量為2 kg，落高80 cm 的撞擊試驗(yàn)，與廠(chǎng)內(nèi)正在使用的苦味酸鉀和硝酸肼鎳點(diǎn)火藥頭做對(duì)比，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 撞擊試驗(yàn)結(jié)果

由表3 可知，在進(jìn)行2 kg 落錘80 cm 落高的撞擊試驗(yàn)中，苦味酸鉀點(diǎn)火藥頭發(fā)火20 發(fā)，發(fā)火率為1%，硝酸肼鎳點(diǎn)火藥頭發(fā)火12 發(fā)，發(fā)火率為0.6%，而改進(jìn)的點(diǎn)火藥頭沒(méi)有發(fā)火，發(fā)火率為0。從試驗(yàn)結(jié)果可知，改進(jìn)后的點(diǎn)火藥頭的撞擊感度較低，明顯優(yōu)于苦味酸鉀和硝酸肼鎳點(diǎn)火藥頭，提高了電子雷管生產(chǎn)中的本質(zhì)安全性。

2.3 抗直流性能試驗(yàn)

將電子數(shù)碼雷管按照標(biāo)準(zhǔn)WJ9805—2015《工業(yè)數(shù)碼電子雷管》進(jìn)行抗直流性能試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 抗直流性能試驗(yàn)結(jié)果

由表4 可知，該點(diǎn)火藥頭通過(guò)抗直流性能試驗(yàn)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4 抗交流性能試驗(yàn)

將電子數(shù)碼雷管按照標(biāo)準(zhǔn)WJ98055—2015 進(jìn)行抗交流性能試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 抗交流性能試驗(yàn)結(jié)果

由表5 可知，該點(diǎn)火藥頭通過(guò)抗交流性能試驗(yàn)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.5 抗靜電性能試驗(yàn)

將電子數(shù)碼雷管按照標(biāo)準(zhǔn)WJ98055—2015 進(jìn)行抗靜電性能試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果如表6。

表6 抗靜電性能試驗(yàn)結(jié)果

由表6 可知，該點(diǎn)火藥頭通過(guò)抗靜電性能測(cè)試，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 結(jié)論

1)經(jīng)過(guò)發(fā)火可靠性和延期精度測(cè)試，改進(jìn)后的點(diǎn)火藥頭穩(wěn)定性好，延期精度高。

2)經(jīng)撞擊試驗(yàn)，該藥頭撞擊感度低，提高了電子雷管在生產(chǎn)運(yùn)輸中的安全性。

3)經(jīng)過(guò)抗直流、交流、靜電性能測(cè)試，該電子雷管抗雜散電流能力強(qiáng)，提高了電子雷管在使用中的安全性能。