2014安全工程師《生產(chǎn)技術(shù)》講義:煙花爆竹安全技術(shù)

　　第四節(jié) 煙花爆竹安全技術(shù)

　　一、概述

　　(一)煙花爆竹的定義

　　現(xiàn)代的煙花爆竹是以煙火藥為原料，經(jīng)過工藝制作，在燃放時能夠產(chǎn)生特種效果的產(chǎn)品。

　　(二)煙花爆竹的組成及性質(zhì)

　　1.煙花爆竹的組成

　　煙火藥最基本的組成是氧化劑和可燃劑。氧化劑提供燃燒反應(yīng)時所需要的氧，可燃劑提供燃燒反應(yīng)賴以進(jìn)行所需的熱。但僅有單一的氧化劑和可燃劑組成的二元混合物，很難在工程應(yīng)用上獲得理想的煙火效應(yīng)。因此，實(shí)際應(yīng)用的煙火藥除氧化劑和可燃劑外，還包括制品具有一定強(qiáng)度的黏結(jié)劑，產(chǎn)生特種煙火效應(yīng)的功能添加劑(如使火焰著色的物質(zhì)，增加煙霧濃度.的發(fā)煙物質(zhì)，增加火焰亮度的其他可燃物質(zhì)，燃速緩慢的惰性添加物質(zhì))等。

　　(1)氧化劑。煙火藥所用的氧化劑通常要求是富氧的離子型固體，能在中等溫度下即可分解放出氧。氧化劑質(zhì)量含量一般不低于98%―99%。水分含量應(yīng)該不高于0.5%。不含有增強(qiáng)藥劑機(jī)械感度或降低藥劑化學(xué)安定性和影響煙火效應(yīng)的雜質(zhì)。

　　(2)可燃劑。煙火藥的可燃劑可分為：金屬可燃劑、非金屬可燃劑和有機(jī)化合物可燃劑?？扇紕┻x擇以獲得最佳煙火效應(yīng)為前提，同時要兼顧其經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

　　(2)黏結(jié)劑。煙火藥組分中的黏結(jié)劑主要起增強(qiáng)制品機(jī)械強(qiáng)度、減緩藥劑燃速、降低藥劑敏感度和改善藥劑物理化學(xué)安定性等作用。其含量一般以5%―10%為宜。

　　(4)功能添加劑。煙火藥組分中的功能添加劑主要包括使火焰著色的染焰劑、加快或減緩燃速的調(diào)速劑、增強(qiáng)物理化學(xué)安定性的安定劑、降低機(jī)械感度的鈍感劑以及增強(qiáng)各種煙火效應(yīng)的添加物質(zhì)等。

　　2.煙花爆竹的性質(zhì)

　　煙花爆竹的組成決定了它具有燃燒和爆炸的特性。

　　燃燒是可燃物質(zhì)(包括可燃固體、可燃液體和可燃?xì)怏w)發(fā)生強(qiáng)烈的氧化還原反應(yīng)，同時發(fā)出熱和光的現(xiàn)象。其主要特性有：

　　(1)能量特征。它是標(biāo)志火藥做功能力的參量，一般是指1kg火藥燃燒時氣體產(chǎn)物所做的功。

　　(2)燃燒特性。它標(biāo)志火藥能量釋放的能力，主要取決于火藥的燃燒速率和燃燒表面積。燃燒速率與火藥的組成和物理結(jié)構(gòu)有關(guān)，還隨初溫和工作壓力的升高而增大。加入增速劑、嵌入金屬絲或?qū)⒒鹚幹瞥啥嗫谞?，均可提高燃燒速率。加入降速劑，可降低燃燒速率。燃燒表面積主要取決于火藥的幾何形狀、尺寸和對表面積的處理情況。

　　(3)力學(xué)特性。它是指火藥要具有相應(yīng)的強(qiáng)度，滿足在高溫下保持不變形、低溫下不變脆，能承受在使用和處理時可能出現(xiàn)的各種力的作用，以保證穩(wěn)定燃燒。

　　(4)安定性。它是指火藥必須在長期儲存中保持其物理化學(xué)性質(zhì)的相對穩(wěn)定。為改善火藥的安定性，一般在火藥中加入少量的化學(xué)安定劑，如二苯胺等。

　　(5)安全性。由于火藥在特定的條件下能發(fā)生爆轟，所以要求在配方設(shè)計時必須考慮火藥在生產(chǎn)、使用和運(yùn)輸過程中安全可靠。

　　(三)煙花爆竹行業(yè)存在的問題及事故頻發(fā)的主要原因

　　1.煙花爆竹行業(yè)存在的問題

　　(1)重大、特大傷亡事故頻繁地發(fā)生。

　　(2)產(chǎn)品安全質(zhì)量差，對安全生產(chǎn)和安全燃放構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

　　煙花爆竹產(chǎn)品安全質(zhì)量方面存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

　　1)煙火藥配料中使用國家明令禁用的氯酸鹽。

　　2)煙花爆竹的引火線長度長短不一。

　　3)爆竹越做越大，藥量嚴(yán)重超標(biāo)。

　　4)空中禮花類產(chǎn)品。

　　2.煙花爆竹行業(yè)事故頻發(fā)原因

　　分析近年來煙花爆竹行業(yè)生產(chǎn)安全事故頻發(fā)的主要原因，大致有以下幾類：

　　(1)非法生產(chǎn)現(xiàn)象嚴(yán)重。

　　(2)不具備基本的安全條件。

　　(3)安全管理制度不健全。

　　(4)從業(yè)人員素質(zhì)差。

　　(5)煙火藥配方中使用禁、限用原料。

　　(6)缺乏質(zhì)量安全保障能力。

　　二、煙花爆竹基本安全知識

　　(一)煙花爆竹、原材料和半成品的感度及影響因素

　　從生產(chǎn)狀況來看，煙花爆竹的敏感度主要有熱感度和機(jī)械感度兩個方面，是生產(chǎn)技術(shù)管理的核心內(nèi)容。

　　1.熱感度

　　煙花爆竹藥劑在熱(直接加熱、高溫、熱輻射、電火花、火焰等)能作用下，發(fā)生爆，炸變化的能力稱為炸藥的熱感度，在使用上常以炸藥的爆發(fā)點(diǎn)和火焰感度來表示，靜電火花感度則常用引燃能量(焦?fàn)?來表示。

　　(1)爆發(fā)點(diǎn)。使炸藥開始爆炸變化，介質(zhì)所需的加熱到最低溫度叫做炸藥的爆發(fā)點(diǎn)。爆發(fā)點(diǎn)越低則表示炸藥對熱的感度越高(敏感)，反之就低。炸藥的爆發(fā)點(diǎn)并不是一個嚴(yán)格穩(wěn)定的量，它與實(shí)驗條件密切相關(guān)，即取決于炸藥的數(shù)量、粒度、實(shí)驗儀器與實(shí)際操作程序及其他決定反應(yīng)進(jìn)行的熱輸出和自動加速條件等。

　　(2)火焰感度。炸藥在火焰作用下，發(fā)生爆炸變化的能力叫做炸藥的火焰感度?；鹧娓卸仁且粋€距離概念。

　　(3)最小引燃能量(最小引爆電流)。最小引燃能量是引起爆炸性混合物發(fā)生爆炸的最小電火花所具有的能量。工業(yè)粉塵最小引燃能量多在10―100mJ，如硫粉為15mJ。最小引爆電流是引起爆炸物爆炸的最小電火花所具備的電流。

　　靜電火花感度是一個熱感度概念，靜電放電火花的熱能，是引燃煙火藥、黑火藥、鞭炮藥發(fā)生爆炸的一個不可忽視的因素。

　　(4)熱安定性。煙花爆炸藥劑，包括成品和化工原料，其熱安定性(穩(wěn)定性)是指其在長期儲存中保持其物理化學(xué)性質(zhì)不變的能力。熱安定性是由于溫度升高引起火炸藥分解以致燃燒爆炸的性質(zhì)。但煙火劑的自催化機(jī)理的解釋還未得到公認(rèn)。熱安全性的試驗有75c℃或100℃、48h減量百分比試驗、較精確的差熱分析試驗以及長期儲存減量試驗等。

　　2.機(jī)械感度

　　煙花爆竹藥劑在機(jī)械力作用下(沖擊、摩擦、針刺等)發(fā)生爆炸的能力，稱為機(jī)械感度。

　　一般用落錘實(shí)驗結(jié)果來表示炸藥的沖擊感度，用摩擦感度擺或其他形式的摩擦儀的試驗結(jié)果來表示炸藥的摩擦感度。

　　(1)沖擊感度。煙花爆炸藥劑在沖擊和摩擦作用下發(fā)生爆炸的原因，是由于炸藥內(nèi)部產(chǎn)生了所謂“熱點(diǎn)”，也叫灼熱核。這些熱點(diǎn)的溫度超過了炸藥的爆發(fā)點(diǎn)，成為爆炸的初始中心。熱點(diǎn)的溫度一般在400―500℃，熱點(diǎn)的直徑一般為10―5―10―3cm，熱點(diǎn)持續(xù)時間(炸藥從加熱到爆炸的時間)約 10―5―10―3s。一般來說，熱點(diǎn)的半徑越小，臨界溫度越高;炸藥的敏感度越低，臨界溫度越高。

　　(2)摩擦感度。摩擦感度的測定，一般用摩擦感度擺或其他形式的摩擦儀進(jìn)行，是依照生產(chǎn)實(shí)踐中摩擦運(yùn)動引發(fā)危險物爆炸的機(jī)理，基本都是將受試的炸藥放在一可以滑動硬物的平面下(如鋼板、鋼柱或油石等)，加上一定壓力，再由另一擺錘，以某種高度下落時失去此硬物作相對滑動，從而引起炸藥爆炸，就此得出在某種壓力與擺錘的高度下，發(fā)生摩擦爆炸的爆炸百分率。

　　煙花爆竹藥劑感度的影響因素如下;

　　(1)溫度。

　　(2)物理狀態(tài)。

　　(3)結(jié)晶粒子的大小。

　　(4)密度。

　　(5)雜質(zhì)。

　　(二)煙花爆竹、煙火藥安全生產(chǎn)的安全措施

　　1.煙火藥制造過程中的防火防爆措施主要有：

　　(1)煙火藥原材料應(yīng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

　　(2)粉碎應(yīng)在單獨(dú)工房進(jìn)行，粉碎前后應(yīng)篩掉機(jī)械雜質(zhì)，篩選時不得采用鐵質(zhì)、塑料等產(chǎn)生火花和靜電的工具。

　　(3)黑火藥原料的粉碎，應(yīng)將硫磺和木炭兩種原料混合粉碎。

　　(4)鋁粉、鎂鋁合金粉、氯酸鹽、亦磷等高感度原料的粉碎，必須在專用工房中，使用專用設(shè)備和專用工具，并有專人操作。

　　(5)粉碎和篩選原料時應(yīng)堅持做到：

　　①三固定：固定工房、固定設(shè)備、固定最大粉碎藥量。

　?、谒牟粶?zhǔn)：不準(zhǔn)混用工房、不準(zhǔn)混用設(shè)備和工具、不準(zhǔn)超量投料、不準(zhǔn)在工房內(nèi)存放粉碎好的藥物。

　　③所有粉碎和篩選設(shè)備應(yīng)接地，電氣設(shè)備必須是防爆型的，要做到遠(yuǎn)距離操作，進(jìn)出料時必須停機(jī)停電，工房應(yīng)注意通風(fēng)。

　　(6)煙火藥的配制與混合時要嚴(yán)把領(lǐng)藥、稱藥、混藥三道關(guān)口。

　　(7)壓藥與造粒工房要做到定機(jī)定員，藥物升溫不得超過20℃，機(jī)械造粒時應(yīng)有防爆墻隔離和連鎖裝置等。

　　(8)藥物干燥時要控制藥量、溫度，嚴(yán)禁明火。

　　2.煙花爆竹生產(chǎn)過程中的防火防爆措施主要包括

　　(1)領(lǐng)藥時要按照“少量、多次、勤運(yùn)走”的原則限量領(lǐng)藥。

　　(2)裝、筑藥應(yīng)在單獨(dú)工房操作。裝、筑不含高感度煙火藥時，每間工房定員2人;裝、筑高感度煙火藥時，每間工房定員1人。半成品、成品要及時轉(zhuǎn)運(yùn)，工作臺應(yīng)靠近出口窗口。裝、筑藥工具應(yīng)采用木、銅、鋁制品或不產(chǎn)生火花的材質(zhì)制品，嚴(yán)禁使用鐵質(zhì)工具。工作臺上等沖擊部位必須墊上接地導(dǎo)電橡膠板。

　　(3)鉆孔與切割有藥半成品時，應(yīng)在專用工房內(nèi)進(jìn)行，每間工房定員2人，人均使用工房面積不得少于3.5 m2，嚴(yán)禁使用不合格工具和長時間使用同一件工具。

　　(4)貼筒標(biāo)和封口時，操作間主通道寬度不得小于1.2m，人均使用面積不得少于3.5m2，半成品停滯量的總藥量，人均不得超過裝、筑藥工序限量的2倍。

　　(5)手工生產(chǎn)硫酸鹽引火線時，應(yīng)在單獨(dú)工房內(nèi)進(jìn)行，每間工房定員2人，人均使用工房面積不得少于3.5m2，每人每次限量領(lǐng)藥1kg;機(jī)器生產(chǎn)硝酸鹽引火線時，每間工房不得超過兩臺機(jī)組，工房內(nèi)藥物停滯量不得超過2.5kg;生產(chǎn)氯酸鹽引火線時，無論手工或機(jī)器生產(chǎn)，都限于單獨(dú)工房、單機(jī)、單人操作，藥物限量0.5kg。

　　(6)干燥煙火爆竹時，一般采用日光、熱風(fēng)散熱器、蒸氣干燥，或用紅外線、遠(yuǎn)紅外線烘烤，嚴(yán)禁使用明火。

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