烟花爆竹烟火药剂危险性评价方法

为预防涉及烟花爆竹用烟火药剂的事故,应当在大规模制造、使用、储存之前,初步评估其危险性。在大量文献调研和专家建议基础上,选取机械感度(撞击和摩擦)和热感度作为烟火药安全性的最主要的指标。基于危险度的定义,用摩擦感度、撞击感度和热感度表征可能性,用最大放热量原则计算的放热量表征严重度,提出一种简便的,对烟花爆竹用烟火药剂的危险性进行评价的方法。运用此种方法得到的几种药剂的危险性等级比较符合实际情况。     

纳米铝粉对烟火药剂热安全性影响研究木

为研究铝粉纳米化后对烟火药剂性能的影响,本文将普通铝粉和纳米铝粉分别与氯酸钾、硫粉按照零氧平衡的同一配比(17%AL+63%KClO3+20%S)配成的烟火药剂进行ARC热分析对比试验发现,含纳米铝粉的烟火药剂热分解的初始反应温度降低,反应到达最大温升速率所需的时间延长,反应所能达到的最高压力降低.这说明纳米铝粉的加入在加速其反应进程的同时,可有效地降低其反应的激烈程度和危险性,即铝粉纳米化后可以有效的改善烟火药剂的性能,提高其安全性.     

纳米铝粉对烟火药剂热安全性影响研究

为研究铝粉纳米化后对烟火药剂性能的影响，本文将普通铝粉和纳米铝粉分别与氯酸钾、硫粉按照零氧平衡的同一配比（17％AL＋63％KClO3＋20％S）配成的烟火药剂进行ARC热分析对比试验发现，含纳米铝粉的烟火药剂热分解的初始反应温度降低，反应到达最大温升速率所需的时间延长，反应所能达到的最高压力降低。这说明纳米铝粉的加入在加速其反应进程的同时，可有效地降低其反应的激烈程度和危险性，即铝粉纳米化后可以有效的改善烟火药剂的性能，提高其安全性。     

二氧化氯母体材料安全性研究

为研究二氧化氯母体材料(氯酸钠、亚氯酸钠,分别用0#和1#表示)的安全性能,采用摩擦和撞击感度仪、电火花感度仪和差式扫描量热仪(Differential Scanning Calorimetry,DSC),对二者的机械感度、静电感度及热安全性能进行了对比研究,并研究了掺杂对母体材料机械感度和静电感度的影响。结果表明,未掺杂的样品机械安全性较高,爆炸危险性较低。掺杂树脂、木粉、油脂后,0#样品特性落高对数值分别为1.642、1.688、1.758,爆炸概率分别为0.72、0、0.64;1#样品特性落高对数值分别为1.427、1.354、1.447,爆炸概率分别为0.92、0、0.88。可知掺杂后二者均有爆炸危险,机械感度提升。当木粉与0#/1#试样掺杂比例分别为1∶10、1∶5、1∶2时,随木粉掺杂量增加,0#样品特性落高对数值由1.758降至1.715,爆炸概率由0.64上升至0.8;1#样品特性落高对数值由1.447增至1.522,爆炸概率由0.88上升至1。据此可知,随木粉与试样掺杂比例由1∶10增至1∶2,0#样品撞击感度趋于增加,1#样品撞击感度趋于减小,二者的摩擦感度呈上升趋势。且1#较0#样品对撞击、摩擦作用更敏感。两样品及掺杂3种掺杂物后样品均对静电作用不敏感;在0~300℃温升范围内,0#样品无放热峰,仅有1个吸热峰;1#样品出现两个放热峰,初始放热温度分别为167.00℃、207.21℃,焓变分别为519.795 6 J/g、301.525 8J/g。这说明1#样品易发生热积聚,引起热爆炸;而0#样品在此温升范围内,相对较安全,热安全性能较高。     

闪光烟火剂感度变化因素的实验研究

研究铝粉的粒度、形状和粘合剂的含量对闪光烟火药剂感度的影响。发现由铝粉和高氯酸钾配制的二元药剂对摩擦和冲击比较钝感，而对静电火花和火焰敏感；当加入粘合剂后，冲击感度和摩擦感度均明显提高。而静电火花感度和火焰感度均明显下降。粒度和形状对感度的影响是铝粉比表面积变化引起的；粘合剂对感度的影响是由于加入粘合剂后形成的微胶囊的脆性和硬度较大，且易藏有气泡，容易形成热点。     

石墨烯对RDX机械感度及爆轰性能的影响

炸药添加剂对改善单质炸药安全与能量特性有重要作用。为研究纳米微颗粒石墨烯(Gr)对黑索今(RDX)热性能、机械感度及爆轰性能的影响，设计不同比例含量的Gr/RDX混合药剂配方，并对其进行差热、撞击感度、摩擦感度、爆速及钢凹深度的测试分析。结果表明:与纯RDX相比，Gr/RDX混合药剂DSC（差示扫描量热）曲线分解峰宽变窄、峰形更尖锐，Gr加速RDX的放热过程；Gr/RDX混合药剂撞击感度与摩擦感度随Gr比例含量的增加呈先降低后升高的趋势，少量Gr可使RDX变得钝感，含量增加时，敏化作用逐渐表现出来；Gr/RDX混合药剂爆速与钢凹深度随Gr比例含量的增加而降低；Gr含量为1%时可显著降低RDX的机械感度，而能量基本不衰减。Gr可作为RDX功能添加剂，在确保能量输出的同时，可降低机械感度、提高安全性。     

环境温度对烟火药剂混触机械感度的影响研究

对烟花爆竹药剂典型氧化剂与还原剂的二元混合物在不同温度的条件下进行撞击感度及摩擦感度测试,分析不同氧化剂、还原剂及温度对二者混触的影响规律。结果表明:含有硫磺的药剂撞击感度值较大,含有镁铝合金粉的药剂摩擦感度值较大;随着温度升高,药剂的撞击感度值升高,而不同药剂的摩擦感度值表现出不同趋势,这与机械撞击和摩擦作用下起爆机理不同有很大的关系,并从理论上对实验结果进行分析。     

不同配比安全点火药B/KNO_3的研究

为研究可靠点燃主装药,性能稳定的B/KNO3点火药,对不同配比的B/KNO3进行配制并对其性能进行测试。不同配比B/KNO3在火焰感度、静电火花感度、撞击感度、摩擦感度4项外界刺激中,除了对撞击非常钝感之外,对其他3项外界刺激敏感。在不同比例的药中,以B/KNO3比例为50:50,粘结剂为X的药火焰感度最高,稳定性好;静电火花感度随B/KNO3中B比例提高而降低,摩擦感度随B/KNO3中B比例提高而提高,但当中B比例从40%提高到50%时,这两感度改变不多。分析得出B/KNO3比例为50:50,粘结剂为X的药满足对主装药点火可靠,稳定性好。     

气体反溶剂(GAS)过程细化技术及对炸药安全性能的影响研究

介绍了气体反溶剂 (GAS)过程细化技术原理及影响细化结果的主要因素 ,并从理论和实验角度分析了炸药重结晶细化处理后 ,对撞击感度和冲击波感度的影响 ;结果表明 ,GAS过程不仅可以有效地控制炸药颗粒的粒度、粒度分布、晶形 ,而且可以有效降低炸药撞击感度和冲击波感度 ,改善炸药安全性能     

湿法粉碎制备纳米RDX安全性分析与性能表征

从热传导理论分析入手,以回收的RDX为原料,选择易获取的水为导热介质,湿法粉碎制备了纳米级RDX样品。利用纳米激光粒度仪、场发射扫描电镜和卡斯特型落锤仪对样品粒径大小、外观特征、感度大小进行了观察和测试。实验结果表明,湿法制备的纳米级RDX感度明显降低,安全性提高。由于本方法成本低廉,使得大规模回收的RDX再次利用成为可能,解决了RDX不方便储存运输使用等难题,扩大了其使用范围。     

Study on explosion risk of aluminum powder under different dispersions

This paper mainly studied the influence of particle size distribution on the explosion risk of aluminum powder under the span of large particle size distribution. The measurement was carried out with the 20 L explosion ball and the Hartmann tube. The statistical analysis was used to analyze the relevance between the parameters of explosion risk and the particle size parameters. Test results showed that with the increase of particle size, the sensitivity parameter increases and the intensity parameter deceleration decreases. The effect of particle size change on MEC and MIE of small particle size aluminum powder is relatively small but greater impact on Pm and (dP/dt)m. The small particle size components greatly increasing the sensitivity of the explosion and accelerating the rate of the explosion reaction; while the large particle size component contributes to the maximum explosion pressure. D_3,2 particle size dust determines the risk of aluminum powder explosion.     

超细CaCO3惰化剂对铝合金抛光伴生粉尘爆炸的防控效果*

为探究超细粉体惰化剂对铝合金抛光伴生粉尘爆炸特性的影响规律,利用标准化实验装置及自行搭建的实验平台,在对爆炸基本参数进行测试的基础上,分别研究超细CaCO3粉体对抛光废弃物粉尘点燃敏感度的钝化作用以及对爆炸火焰传播进程的惰化效果,并在相同条件下与同等粒径高纯度铝粉的实验效果进行比对。研究结果表明:铝合金抛光废弃物粉尘最小点火能量为280 mJ,而同等粒径高纯度铝粉最小点火能量为35 mJ;在铝合金抛光废弃物粉尘质量浓度为300 g/m3条件下,发生爆炸的火焰传播速度峰值为7.4 m/s,约为高纯度铝粉的57%,铝合金抛光废弃物粉尘的爆炸敏感度及猛烈度均低于高纯度铝粉;当超细CaCO3粉体的惰化比为30%时,可将铝合金抛光废弃物粉尘的最小点火能量钝化至约1 J,爆炸火焰失去持续传播能力,惰化作用效果充分显现。     

超细聚苯乙烯微球粉体的燃爆特性研究

为研究超细聚苯乙烯微球粉体的燃爆特性,通过粉尘层最低着火温度测试装置、MIE-D1.2最小点火能测试装置、20 L球形爆炸测试装置,对其最低着火温度、最大爆炸压力、最小点火能量(MIE)等爆炸特性参数进行测定,探讨了加热温度、点火延滞时间、粉尘质量浓度、粉尘粒径对粉体燃爆特性的影响。结果表明:超细聚苯乙烯微球粉尘层在350℃左右时会发生无焰燃烧,且加热温度越高,粉体粒径越小,粉尘层发生着火时所需的时间越短;当粉体质量浓度为250 g/m3时,最大爆炸压力达到0.65 MPa,质量浓度为500 g/m3时,最大爆炸压力的上升速率达90 MPa/s以上;随点火延滞时间增加,最小点火能表现出先缓慢减小再急剧增大的规律;随粉尘质量浓度增加,最小点火能逐渐降低,当粉尘质量浓度超过500g/m3后逐渐趋于稳定。     

混合金属粉尘爆炸最小点火能量影响因素研究*

为探究混合金属粉尘爆炸危险性及与单一粉体爆炸特性差异，确保车间安全生产，采用粉尘云点火能量测试系统对车间混合金属粉尘及铝粉最小点火能量在不同影响因素下的变化规律及2种粉尘火焰变化特征进行测试。研究结果表明:混合金属粉尘和铝粉最小点火能量在一定范围内（38~96 μm）与粒径呈正相关性，当混合金属粉尘粒径大于75 μm时，所需最小点火能量大于1 000 mJ，其爆炸敏感性迅速降低，此时铝粉仍有较强爆炸敏感性；2种粉尘最小点火能量随质量浓度增加呈先降低后升高的趋势，最小点火能分别为295，15 mJ，对应的敏感质量浓度为600，1 000 g/m3，混合金属粉尘在质量浓度为500~700 g/m3时具有较大爆炸危险性；同铝粉相比，混合金属粉尘点火能量更高、火焰燃烧时间更短、火焰高度更低、爆炸剧烈程度更弱。     

玉米淀粉粉尘爆炸危险性研究

为研究玉米淀粉粉尘爆炸危险性,采用哈特曼管式爆炸测试装置和20 L球爆炸测试装置对200目(<75μm)以下的玉米淀粉粉尘爆炸危险性进行评估,基于静电火花和粉尘质量浓度对粉尘爆炸的影响,对玉米淀粉的静电火花最小点火能量、爆炸下限质量浓度、最大爆炸压力和爆炸指数进行了研究,根据试验结果对玉米淀粉爆炸危险性进行分级。试验结果表明:温度在25℃,喷粉压力为0.80 MPa,粉尘质量浓度在250～750 g/m3范围内,粉尘的最小点火能量随着粉尘质量浓度增加而降低,其最小点火能量在40～80 mJ之间;在点火能量为10 kJ时,粉尘爆炸下限质量浓度在50～60 g/m3之间;在粉尘质量浓度为750 g/m3时,爆炸压力达到最大,为0.66 MPa;在粉尘质量浓度为500 g/m3时,爆炸指数达到最大,为17.21 MPa.m/s,其粉尘爆炸危险性分级为Ⅰ级。     

4种硝酸酯热安定性的绝热试验研究

利用绝热加速量热仪(ARC)对硝酸正丙酯(NPN)、硝酸异丙酯(IPN)、太根(TEGDN)、敌根(DEGDN)4种硝酸酯的热稳定性进行了绝热试验研究,得到绝热放热曲线和热分解特征参数。分析了4种物质分解过程的特点,对测试结果进行了修正。计算得到动力学参数和自加速分解温度SADT,以此作为评估热安定性的判据。结果表明,4种硝酸酯在外界热作用下容易发生分解,反应速度较快,伴随明显的热效应和压力效应。4种硝酸酯的热安定性由好到差排序为:IPN、NPN、TEGDN、DEGDN。     

Safer and stronger together? Effects of the agglomeration on nanopowders explosion

Among the factors influencing dust explosion, the particle size distribution (PSD) is both one of the most important and complex to consider. For instance, it is commonly accepted that the explosion sensitivity increases when the particle size decreases. Such an assertion may be questionable for nano-objects which easily agglomerate. However, agglomerates can be broken during the dispersion process. Correlating the explosion parameters to the actual PSD of a dust cloud at the moment of the ignition becomes then essential. The effects of the moisture content and sieving were investigated on a nanocellulose powder and the impact of a mechanical agglomeration was evaluated using a silicon coated by carbon powder. Each sample was characterized before and after dispersion using in situ laser particle size measurement and a fast mobility particle sizer, and explosion and minimum ignition energy tests were conducted respectively in a 20 L sphere and in a modified Hartmann tube. It was observed that drying and/or sieving the nanocellulose mainly led to variations in terms of ignition sensitivity but only slightly modified the explosion severity. In contrast, the mechanical agglomeration of the silicon coated by carbon led to a great decrease in terms of ignition sensitivity, with a minimum ignition energy varying from 5 mJ for the raw powder to more than 1J for the agglomerated samples. The maximum rate of pressure rise also decreased due to modifications in the reaction kinetics, inducing a transition from St2 class to St1 class when agglomerating the dust.     

铝粉尘云燃烧火焰形态分析实验研究

为探索铝粉尘云燃烧火焰形态和灾变演化,基于改造的竖直开口实验管道,借助高速摄像仪和离子探针,研究火焰结构及变化,分析粒径因素对铝粉火焰前锋形态的影响。实验结果表明:铝粉燃烧能量的释放和空间束缚使燃烧转为爆燃,火焰前锋下方存在大片的燃烧反应区;铝粉粒径越小,颗粒氧化层破裂需要的热应力越小,越容易被点燃;随着铝粉粒径减小,热膨胀对火焰传播速度的影响明显增强。