2014年安全工程师《生产技术》考点:机械行业安全概要(25)

　　第四节 烟花爆竹安全技术

　　一、概述

　　(一)烟花爆竹的定义

　　现代的烟花爆竹是以烟火药为原料，经过工艺制作，在燃放时能够产生特种效果的产品。

　　(二)烟花爆竹的组成及性质

　　1.烟花爆竹的组成

　　烟火药最基本的组成是氧化剂和可燃剂。氧化剂提供燃烧反应时所需要的氧，可燃剂提供燃烧反应赖以进行所需的热。但仅有单一的氧化剂和可燃剂组成的二元混合物，很难在工程应用上获得理想的烟火效应。因此，实际应用的烟火药除氧化剂和可燃剂外，还包括制品具有一定强度的黏结剂，产生特种烟火效应的功能添加剂 (如使火焰着色的物质，增加烟雾浓度.的发烟物质，增加火焰亮度的其他可燃物质，燃速缓慢的惰性添加物质)等。

　　(1)氧化剂。烟火药所用的氧化剂通常要求是富氧的离子型固体，能在中等温度下即可分解放出氧。氧化剂质量含量一般不低于98%―99%。水分含量应该不高于0.5%。不含有增强药剂机械感度或降低药剂化学安定性和影响烟火效应的杂质。

　　(2)可燃剂。烟火药的可燃剂可分为：金属可燃剂、非金属可燃剂和有机化合物可燃剂。可燃剂选择以获得最佳烟火效应为前提，同时要兼顾其经济性和实用性。

　　(2)黏结剂。烟火药组分中的黏结剂主要起增强制品机械强度、减缓药剂燃速、降低药剂敏感度和改善药剂物理化学安定性等作用。其含量一般以5%―10%为宜。

　　(4)功能添加剂。烟火药组分中的功能添加剂主要包括使火焰着色的染焰剂、加快或减缓燃速的调速剂、增强物理化学安定性的安定剂、降低机械感度的钝感剂以及增强各种烟火效应的添加物质等。

　　2.烟花爆竹的性质

　　烟花爆竹的组成决定了它具有燃烧和爆炸的特性。

　　燃烧是可燃物质(包括可燃固体、可燃液体和可燃气体)发生强烈的氧化还原反应，同时发出热和光的现象。其主要特性有：

　　(1)能量特征。它是标志火药做功能力的参量，一般是指1kg火药燃烧时气体产物所做的功。

　　(2)燃烧特性。它标志火药能量释放的能力，主要取决于火药的燃烧速率和燃烧表面积。燃烧速率与火药的组成和物理结构有关，还随初温和工作压力的升高而增大。加入增速剂、嵌入金属丝或将火药制成多孔状，均可提高燃烧速率。加入降速剂，可降低燃烧速率。燃烧表面积主要取决于火药的几何形状、尺寸和对表面积的处理情况。

　　(3)力学特性。它是指火药要具有相应的强度，满足在高温下保持不变形、低温下不变脆，能承受在使用和处理时可能出现的各种力的作用，以保证稳定燃烧。

　　(4)安定性。它是指火药必须在长期储存中保持其物理化学性质的相对稳定。为改善火药的安定性，一般在火药中加入少量的化学安定剂，如二苯胺等。

　　(5)安全性。由于火药在特定的条件下能发生爆轰，所以要求在配方设计时必须考虑火药在生产、使用和运输过程中安全可靠。

　　(三)烟花爆竹行业存在的问题及事故频发的主要原因

　　1.烟花爆竹行业存在的问题

　　(1)重大、特大伤亡事故频繁地发生。

　　(2)产品安全质量差，对安全生产和安全燃放构成严重威胁。

　　烟花爆竹产品安全质量方面存在的问题主要表现在以下几个方面：

　　1)烟火药配料中使用国家明令禁用的氯酸盐。

　　2)烟花爆竹的引火线长度长短不一。

　　3)爆竹越做越大，药量严重超标。

　　4)空中礼花类产品。

　　2.烟花爆竹行业事故频发原因

　　分析近年来烟花爆竹行业生产安全事故频发的主要原因，大致有以下几类：

　　(1)非法生产现象严重。

　　(2)不具备基本的安全条件。

　　(3)安全管理制度不健全。

　　(4)从业人员素质差。

　　(5)烟火药配方中使用禁、限用原料。

　　(6)缺乏质量安全保障能力。

　　二、烟花爆竹基本安全知识

　　(一)烟花爆竹、原材料和半成品的感度及影响因素

　　从生产状况来看，烟花爆竹的敏感度主要有热感度和机械感度两个方面，是生产技术管理的核心内容。

　　1.热感度

　　烟花爆竹药剂在热(直接加热、高温、热辐射、电火花、火焰等)能作用下，发生爆，炸变化的能力称为炸药的热感度，在使用上常以炸药的爆发点和火焰感度来表示，静电火花感度则常用引燃能量(焦尔)来表示。

　　(1)爆发点。使炸药开始爆炸变化，介质所需的加热到最低温度叫做炸药的爆发点。爆发点越低则表示炸药对热的感度越高(敏感)，反之就低。炸药的爆发点并不是一个严格稳定的量，它与实验条件密切相关，即取决于炸药的数量、粒度、实验仪器与实际操作程序及其他决定反应进行的热输出和自动加速条件等。

　　(2)火焰感度。炸药在火焰作用下，发生爆炸变化的能力叫做炸药的火焰感度。火焰感度是一个距离概念。

　　(3)最小引燃能量(最小引爆电流)。最小引燃能量是引起爆炸性混合物发生爆炸的最小电火花所具有的能量。工业粉尘最小引燃能量多在10―100mJ，如硫粉为15mJ。最小引爆电流是引起爆炸物爆炸的最小电火花所具备的电流。

　　静电火花感度是一个热感度概念，静电放电火花的热能，是引燃烟火药、黑火药、鞭炮药发生爆炸的一个不可忽视的因素。

　　(4)热安定性。烟花爆炸药剂，包括成品和化工原料，其热安定性(稳定性)是指其在长期储存中保持其物理化学性质不变的能力。热安定性是由于温度升高引起火炸药分解以致燃烧爆炸的性质。但烟火剂的自催化机理的解释还未得到公认。热安全性的试验有75c℃或100℃、48h减量百分比试验、较精确的差热分析试验以及长期储存减量试验等。

　　2.机械感度

　　烟花爆竹药剂在机械力作用下(冲击、摩擦、针刺等)发生爆炸的能力，称为机械感度。

　　一般用落锤实验结果来表示炸药的冲击感度，用摩擦感度摆或其他形式的摩擦仪的试验结果来表示炸药的摩擦感度。

　　(1)冲击感度。烟花爆炸药剂在冲击和摩擦作用下发生爆炸的原因，是由于炸药内部产生了所谓“热点”，也叫灼热核。这些热点的温度超过了炸药的爆发点，成为爆炸的初始中心。热点的温度一般在400―500℃，热点的直径一般为10―5―10―3cm，热点持续时间(炸药从加热到爆炸的时间)约10―5― 10―3s。一般来说，热点的半径越小，临界温度越高;炸药的敏感度越低，临界温度越高。

　　(2)摩擦感度。摩擦感度的测定，一般用摩擦感度摆或其他形式的摩擦仪进行，是依照生产实践中摩擦运动引发危险物爆炸的机理，基本都是将受试的炸药放在一可以滑动硬物的平面下(如钢板、钢柱或油石等)，加上一定压力，再由另一摆锤，以某种高度下落时失去此硬物作相对滑动，从而引起炸药爆炸，就此得出在某种压力与摆锤的高度下，发生摩擦爆炸的爆炸百分率。

　　烟花爆竹药剂感度的影响因素如下;

　　(1)温度。

　　(2)物理状态。

　　(3)结晶粒子的大小。

　　(4)密度。

　　(5)杂质。

　　(二)烟花爆竹、烟火药安全生产的安全措施

　　1.烟火药制造过程中的防火防爆措施主要有：

　　(1)烟火药原材料应符合质量标准。

　　(2)粉碎应在单独工房进行，粉碎前后应筛掉机械杂质，筛选时不得采用铁质、塑料等产生火花和静电的工具。

　　(3)黑火药原料的粉碎，应将硫磺和木炭两种原料混合粉碎。

　　(4)铝粉、镁铝合金粉、氯酸盐、亦磷等高感度原料的粉碎，必须在专用工房中，使用专用设备和专用工具，并有专人操作。

　　(5)粉碎和筛选原料时应坚持做到：

　　①三固定：固定工房、固定设备、固定最大粉碎药量。

　　②四不准：不准混用工房、不准混用设备和工具、不准超量投料、不准在工房内存放粉碎好的药物。

　　③所有粉碎和筛选设备应接地，电气设备必须是防爆型的，要做到远距离操作，进出料时必须停机停电，工房应注意通风。

　　(6)烟火药的配制与混合时要严把领药、称药、混药三道关口。

　　(7)压药与造粒工房要做到定机定员，药物升温不得超过20℃，机械造粒时应有防爆墙隔离和连锁装置等。

　　(8)药物干燥时要控制药量、温度，严禁明火。

　　2.烟花爆竹生产过程中的防火防爆措施主要包括

　　(1)领药时要按照“少量、多次、勤运走”的原则限量领药。

　　(2)装、筑药应在单独工房操作。装、筑不含高感度烟火药时，每间工房定员2人;装、筑高感度烟火药时，每间工房定员1人。半成品、成品要及时转运，工作台应靠近出口窗口。装、筑药工具应采用木、铜、铝制品或不产生火花的材质制品，严禁使用铁质工具。工作台上等冲击部位必须垫上接地导电橡胶板。

　　(3)钻孔与切割有药半成品时，应在专用工房内进行，每间工房定员2人，人均使用工房面积不得少于3.5 m2，严禁使用不合格工具和长时间使用同一件工具。

　　(4)贴筒标和封口时，操作间主通道宽度不得小于1.2m，人均使用面积不得少于3.5m2，半成品停滞量的总药量，人均不得超过装、筑药工序限量的2倍。

　　(5)手工生产硫酸盐引火线时，应在单独工房内进行，每间工房定员2人，人均使用工房面积不得少于3.5m2，每人每次限量领药1kg;机器生产硝酸盐引火线时，每间工房不得超过两台机组，工房内药物停滞量不得超过2.5kg;生产氯酸盐引火线时，无论手工或机器生产，都限于单独工房、单机、单人操作，药物限量0.5kg。

　　(6)干燥烟火爆竹时，一般采用日光、热风散热器、蒸气干燥，或用红外线、远红外线烘烤，严禁使用明火。