烟花爆竹安全生产技术常识培训课程课件

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。组合烟花类：由多个单筒组合而成的烟花产品礼花弹类：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摩擦类：用撞击、摩擦等方式直接引燃引爆主体的产品旋转升空类：燃放时自身旋转升空的产品架子烟花：通过框架固定烟花位置、方向燃放的产品 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：硝酸盐炮类：以硝酸盐为氧化剂的爆响药制成的产品，含有金属粉的硝酸盐炮又称硝光炮；高氯酸盐炮类：以高氯酸盐为氧化剂的爆响药制成的产品；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、氯酸盐炮又称为电光炮；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 礼花弹类 架子烟花 摩擦炮 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。产品分级产品分级产品分类产品分类药量（不大于）药量（不大于）D D 级级 喷花类喷花类 2 g 2 g 摩擦类摩擦类 20mg20mg（拉炮类）（拉炮类）200mg200mg（擦火药头类）（擦火药头类）400mg400mg（擦地炮类）（擦地炮类）烟雾类烟雾类 200g 200g 旋转类旋转类 1g1g线香类线香类 5g5g造型玩具类造型玩具类 3g3g产品分级产品分级产品分类产品分类药量（不大于）药量（不大于）C C级级喷花类喷花类200g200g吐珠类吐珠类20g(2g/20g(2g/发发)升空类升空类10g10g组合烟花组合烟花1500g(1500g(内筒型单筒内筒型单筒内径内径40mm)40mm)爆竹类爆竹类2.0g/2.0g/个（黑火药）个（黑火药）0.5g/0.5g/个（其他）个（其他）小礼花类小礼花类20g20g旋转类旋转类30g(30g(有轴有轴)15g(15g(无轴无轴)旋转升空类旋转升空类5g5g线香类线香类25g25g造型玩具类造型玩具类15g15g产品分级产品分级产品分类产品分类药量（不大于）药量（不大于）B B级级喷花类喷花类500g500g吐珠类吐珠类80g(4g/80g(4g/发发)升空类升空类30g30g组合烟花组合烟花3000g(3000g(内筒型单内筒型单筒内径筒内径68mm)68mm)爆竹类爆竹类8g/8g/个（黑火药）个（黑火药）2g/2g/个（其他）个（其他）小礼花类小礼花类50g50g旋转类旋转类60g(60g(有轴有轴)30g(30g(无轴无轴)旋转升空类旋转升空类20g20g产品分级产品分级产品分类产品分类药量（不大于）药量（不大于）A A级级喷花类喷花类 500g 500g吐珠类吐珠类 80g/80g/发发升空类升空类 30g 30g组合烟花组合烟花 3000g(3000g(内筒型单筒内径内筒型单筒内径 68mm)68mm)礼花弹类礼花弹类发射筒内径发射筒内径76mm旋转类旋转类 60g(60g(有轴有轴)，30g(30g(无轴无轴)架子烟花类架子烟花类全部属于全部属于A A级产品级产品 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”(ms)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，同时接收爆炸波产生爆炸分解。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，才会产生爆炸分解。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，药剂表面积就越大，着火也就愈容易，愈快。(2)药剂的密度：密度愈大愈难着火。(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，着火速度也剧烈增加。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ms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gcm2s 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 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；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；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 氧化剂放热量多的燃烧速度快，放热量少的燃烧速度慢；燃点低的还原剂燃烧速度快，燃点高的还原剂燃烧速度慢；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。各种组份分子之间的接触面大，加快了反应速度。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1525，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 四、气动效应 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，当碳含量大于7时，其火花分支的形状即没有多少变化了。二、焰色效应 在可见光谱范围内呈现一定波长的谱带或谱线，从而使火焰着色成为有色火焰，这种现象称为“焰色效应”。某些烟花药剂燃烧时除了有光效应外，还伴随产生不同颜色的火焰。火焰的颜色是由于烟花药剂燃烧时，这些原子或分子以一定的频率振动。如钠盐燃烧时可呈现黄色火焰，锶盐燃烧时可呈现红色火焰，钡盐燃烧时可呈现绿色火焰，铜盐燃烧时可呈现蓝色火焰等。这些都是“焰色效应”。二、焰色效应 实验证明用红、绿、蓝三原色产生其它颜色最方便，用此三原色合成出的其它颜色称为复色。除了用原色合成复色外，还可以把不同光色的药剂制成一个具有一定形状(如球形)的星体(亮珠)，如内层是红色的，外层是绿色的，当外层绿光剂燃尽时，瞬间即变成红光色彩。三、声响效应 某些烟花爆竹药剂在某种容器中，被点燃后有的由燃烧转为爆炸或爆燃而发出闪光的雷声；有的由于产生的气体从喷孔中能发出悦耳的哨音或笛声；有的能产生类似鸟叫或嗡嗡声音，这种现象统称为“声响效应”。如将镁铝合金粉与强氧化剂按比例混合，松装在一定强度的密封纸管中，点燃引线后，很容易将此药由燃烧转化为爆炸，发出强烈的爆音。四、气动效应 某些药剂燃烧后能产生大量的气体，能使制品旋转，或升到空中，或连续喷出彩星或连续射出烟花部件(如哨子、彩珠等)，或将壳体炸开，这些现象统称为烟火药剂的“气动效应”，它是由于药剂燃烧后产生的气体做功的结果。四、气动效应利用“气动效应”，在药剂中加入燃烧反应强烈、有大量气体产生和具有一定燃烧速度的组份，可制成能产生不同烟火效果的、多种型式的烟花，以及构成各种花形图案的空中礼花等等。四、气动效应烟火药剂的气动效应还可用于发射和推进。当药剂在一定特定容器内燃烧时，产生高温高压的气体膨胀，从而把装在容器内的其它物体(如弹丸或颗粒)抛射出去；或者是所产生的高温高压气体膨胀从容器排出，产生后推力，使容器本身产生与气体排出方向相反方向的运动，前者为发射作用，后者为推进作用。五、发烟效应 烟火药剂燃烧时除能产生发光、焰色、声响和气动效应外，还能产生发烟效应。在含有氧化剂、可燃物和有机染料的烟花药剂中，由于燃烧时氧化剂与可燃剂反应时所放出的热量，能使有机染料直接升华而成为蒸气，并在大气中冷凝成为有色烟，这种现象称为“发烟效应”。除了昼用烟花有时需要使用发烟剂产生发烟效应外，通常不使用发烟剂。第五节 烟火药的敏感度 及化学稳定性一、烟火药对热的敏感度二、烟火药对机械作用的敏感度三、烟火药对电能的敏感度 四、影响烟火药敏感度的因素 一、烟火药对热的敏感度 1.燃点2.闪点3.爆发点4.火焰感度3.爆发点 在一定条件下，以恒定的介质温度使烟火药间接加热，从烟火药开始受热到爆炸的时间称为烟火药在此温度下的爆发延滞期，此时其介质温度称为烟火药的爆发点。一般实际应用中，烟火药的爆发点是指5秒延滞期的爆发点。三、烟火药对电能的敏感度 在烟花爆竹生产中，以下一些工艺流程和生产设备，会产生静电：1.传动带传动时，会产生静电。动力与机械用的皮带(特别是板皮带)和运输机的皮带传动时，由于与皮带轮摩擦都会产生静电。2.化学药物和烟火药沿管道流动，或从管道中抽出注入容器时，由于与管道摩擦，会产生静电。3.化学药物和烟火药在粉碎、碾和、筛选和液体喷成雾状时，都会产生静电。4.化学药物和烟火药搅拌、混合时会产生静电。5.倾倒烟火药，从溜槽中溜下烟火药，或用瓢勺舀取化学药物和烟火药时，也会因摩擦产生静电。在烟花爆竹生产中，以下一些工艺流程和生产设备，会产生静电：6.烟火药被压紧、压药、筑药时，都会产生静电。7.操作人员穿人造纤维衣物、塑料底和橡胶底鞋操作或走路时，都会带电。如果不能接地把静电导走，就会积聚。这时若接触不带电的烟火药，就可能发生静电放电，引起烟火药的燃烧或爆炸。在烟花爆竹生产中，以下一些工艺流程和生产设备，会产生静电：四、影响烟火药敏感度的因素 1.氧化剂敏感度的影响2.可燃物对敏感度的影响3.粉碎度和均匀度对敏感度的影响4.药剂中的杂质对敏感度的影响1.氧化剂敏感度的影响 烟火药中所含的氧化剂，分解时所需要的热能越少，分解温度越低，它对初次冲击能也就越敏感。如硝酸铵、氯酸钾、氯酸钡等分解时放出热量。用这些物质作氧化剂的的烟火药最敏感，相反，如果烟火药中仅含发热量很低的可燃物和分解时需要大量热的氧化剂，那么这种烟火药对初次冲击能的敏感度就低，如硝酸钾和硫磺的二元混合物，很难发生化学反应。2.可燃物对敏感度的影响 同一种氧化剂，含不同的可燃物的烟火药，它的敏感度就不同，这与可燃物的物理化学性质(如燃点、熔点、沸点、导热性、可塑性、硬度等)有关。一般由燃点低的可燃物组成的烟火药，其敏感度都高，而由发火点较高的可燃物制成的烟火药，其敏感度都较低。3.粉碎度和均匀度对敏感度的影响 烟火药成分粉碎得越细，混合得越均匀，那么成分之间接触面大，结合得也越紧密，其对火焰、对摩擦冲击作用的敏感度也就越高。4.药剂中的杂质对敏感度的影响 烟火药中的药物成分不纯，各种杂质都将大大提高烟火药的敏感度。如纯氯酸钾的理论熔点是368370，实际测定只有250300，这是由于杂质的影响而大大降低了氧化剂的熔点，其敏感度也必然大大提高了。砂子、玻璃或固体金属粉等硬的杂质，将提高烟火药对机械作用的敏感度。操作过程中带入的固体硬杂质也将大大提高烟火药的敏感度。五、烟火药的化学稳定性 烟火药的化学稳定性是烟火药在贮存过程中，不改变其物理化学性质而保持原有的燃放效果的能力。而实际上烟火药和烟花爆竹产品在保存中会发生物理化学变化，使特种效应降低，甚至完全失去燃放性能。这是由于吸湿潮解，某些药物升华、蒸发和霉变等影响。1.药物的吸湿性 药物的吸湿潮解是引起大多数烟火药发生物理、化学变化的主要原因。受潮后的烟火药，内部的某些药剂成分开始局部溶解，体积增大。如果再行干燥烟火药的表面上的盐将结晶析出，药剂变色，各种成分的混合物均匀度受到破坏。影响烟火药吸湿的因素有三个：影响烟火药吸湿的因素是：(1)烟火药的各成分本身的吸湿性能 烟火药中含有的盐类吸湿性愈大，烟火药的吸湿性也愈大，氧化剂中的高氯酸钾、硝酸钡的吸湿性最小，其次氯酸钾、高氯酸铵和氯酸钡，再次是硝酸钾，其余的吸湿性都很强。氧化剂的吸湿性是引起烟火药吸湿的主要因素。其次某些可燃物也会吸湿，淀粉作粘合剂时也会吸湿，成分中的杂质也大大增加烟火药的吸湿性。影响烟火药吸湿的因素是：(2)烟火药和潮湿空气的接触面积，接触面积愈大，吸湿可能性也愈大。(3)空气的相对湿度：相对湿度愈大，物质受潮的可能性也愈大。反之，相对温度愈小，物质受潮的可能性也愈小。烟火药受潮吸湿后，产生一系列化学反应，从而使烟火药变质。2.某些药物的升华、蒸发 某些成分在外界因素(主要是温度升高)的影响下，会发生升华和蒸发，而改变了烟火药的组成配比和密度，从而降低了烟火药的特种效应。2.某些药物的升华、蒸发如六氯代苯、六氯乙烷等，遇到较高的温度或存放时间过长，会升华成气体逐渐跑掉。用酒精、松节油等做到溶剂的烟火药，剩余的酒精、松油等会因温度的变化，被蒸发而跑掉，从而影响烟火药的结构，改变设计的燃放效果。另外，组成烟火药的某些药物，在存放中会产生一些相互反应，也影响烟火药的化学稳定性。3.霉变 很多有机物质(如淀粉、纸张、竹子等)潮湿后，会发霉变质，发霉是一种霉菌。霉菌繁殖很快，只要有潮湿的环境，有些有机物质就会生霉，局部生了霉，很快就会漫延到整个烟花爆竹，并发展到整箱烟花爆竹变质。保证烟花爆竹化学稳定性的措施：一、不用或尽量少用吸湿性大的药物；二、不使用的一般条件下能相互起化学反应的药物配方；三、采取一些辅助的防潮措施(如密封，在纸筒内包油蜡纸、用石蜡封口等)。2010.3