鞭炮用含改性硝酸鋇的氧化劑及製備方法
2023-10-30 09:49:12 2
專利名稱:鞭炮用含改性硝酸鋇的氧化劑及製備方法
技術領域：
本發明涉及一種鞭炮用含改性硝酸鋇的氧化劑及製備方法。
技術背景
多年來，炮竹生產大都採用氯酸鉀作為氧化劑，與可燃劑等配成爆響藥劑。氯酸鉀具有易分解釋放氧氣，助燃爆性好，易接火，燃放性能好，成本低等特點，是目前性價比最優的強氧化劑。但由於其分解溫度低而且熱分解過程為放熱反應，因此氯酸鉀本身就具有炸藥的特點，特別是硫磺熔點僅119°C，熔化後侵入氯酸鉀晶格使氯酸鉀的熱安定性大降低， 因此氯酸鉀與硫磺的配伍是一種危險配伍，調查顯示，煙花炮竹行業60 %以上的事故都與氯酸鉀有關，為此國內外許多國家都禁用氯酸鉀作煙花炮竹原料。行業中尋求氯酸鉀代用品成了熱門課題，首選便是用高氯酸鉀，高鉀含氧量高，吸溼小，化學安定性好，其分解是吸熱反應，在安全性能上大大優於氯酸鉀，熔點高610°C，氯酸鉀370°C，但與氯酸鉀相比有幾個缺點1、價格比氯酸鉀高50%以上，使用成本高；2、其密度比氯酸鉀高50%以上，裝鞭炮藥餅少；3、點火比氯酸鉀難，須用專用引線，又提高了成本，特別是由於難點燃而造成熄引， 使炮竹爆響率下降，甚至達不到國家標準。
因此尋求在燃放性能上，成本上與氯酸鉀相當，而在安全性上大大優於氯酸鉀，甚至優於全用高氯酸鉀的安全氧化劑，對行業的安全、發展具有重要意義，近幾年來，出現了很多這方面的專利及成果都在試圖解決這一問題，但由於多種不同原因，或由於價格成本高，或由於燃放性能不佳，或由於吸溼而造成貯存期內性能下降，而未能得到在行業中普及應用。
發明內容
本發明的目的在於克服上述缺陷，提供一種鞭炮用含改性硝酸鋇的氧化劑及製備方法。
本發明的技術方案是一種鞭炮用含改性硝酸鋇的氧化劑的製備方法，其特徵在於所述該氧化劑是由以下原料和步驟製成，
所述組成該氧化劑的各原料的重量百配比為
高氯酸鉀50-70份，硝酸鋇20-40份，硫酸鹽1_10份，
金屬氧化物3-10份，密度調節劑3-10份；
其中所述的硝酸鋇需要採用表面活性劑對硝酸鋇進行改性；所述的硫酸鹽為硫酸鋅、硫酸鐵、硫酸鉀、硫酸鈣中一種或二種以上的組合；所述的金屬氧化物為氧化銅、氧化鋅、氧化錳一種或二種以上的組合；所述的密度調節劑為海泡石、膨脹珍珠巖粉、輕質碳酸鈣粉中的一種或二種以上的組合；
所述各步驟依次為
步驟1、原料烘乾，除去附著水及結晶水需要除去吸附著水的原料有硝酸鋇、金屬氧化物、密度調節劑，在40-60°C的烘房中烘乾，使其含水量低於0. 4% ；需要除去含結晶
3水的硫酸鹽原料置於密爐及烘箱中進行烘烤，在溫度為290-310°C範圍內除去結晶水；
步驟2、預粉碎將起催化作用的金屬氧化物及硫酸鹽在乾燥後，投入小型粉磨機中單磨或按配方配比混磨，細度要求為小於或等於325目，則出料裝袋備用；
步驟3、硝酸鋇改性處理將烘乾後的硝酸鋇及佔硝酸鋇總量0. 1-0. 15%的專表面活性劑投入混合球磨機中，混磨5-10分鐘，利用機械力化學效應使其在硝酸鋇表面均勻生成附著薄膜層，達到改性處理的目的，改性完成後不出料，進行一下步混合操作；
其表面活性劑是由硬脂酸胺與磷酸按1 1.2重量比混合，通過反應釜在溫度為 70-80°C範圍內反應而成的含固態醇及固態胺的反應生成物；
步驟4、混合將高氯酸鉀、原己烘乾、預粉碎的硫酸鹽及金屬氧化物和密度調節劑按其重量配比投入步驟3中的混合球磨機內與改性處理的硝酸鋇進行混磨，混磨時間為 15-20分鐘，混合均勻且細度要求為小於或等於200目，即可裝包出料；即成鞭炮用含改性硝酸鋇的氧化劑。
本發明所述的製備方法中的步驟3和步驟4是在同一設備內完成，其混合球磨機運轉過程不能加溫，環境溫度超過30°C，須在混合球磨機夾層通道中通冷卻水降溫。
按本發明所述的方法製備的鞭炮用含改性硝酸鋇的氧化劑。
本發明的技木要點是綜合高氯酸鉀含氧量高與硝酸鋇價格較低的優點，以高氯酸鉀為主氧化劑，硝酸鋇為輔助氧化劑，硫酸鹽與金屬氧化物為催化劑，通過表面活性劑改性來解決硝酸鋇易吸溼結塊的缺點，通過用硫酸鹽及金屬氧化物作催化劑來彌補高氯酸鹽難接火的缺點，並通過實驗得到最佳的配比效果。
本發明與現有技術相比具有以下優點1、安全性能好，撞擊磨擦感度均低於 20 %，原因在於上述原料的穩定性都較好，催化劑也只是在引線點火後才會發生反應；2、催化劑與煙火藥中的還原劑反應後溫度迅速提到極高，從而能順利引爆高燃點的高氯酸鉀及硝酸鋇，從而解決了以前的高氯酸鉀鞭炮點火難，需專用引線的問題；3、加入密度調節劑後，能調節密度，保持疏鬆，維持藥物中的氣隙及燃燒擴散反應通道，能保證混合均勻，使得複合氧化劑密度適中便於裝餅；4、金屬氧化物與硫酸鹽起著催化劑及分散劑的作用，而活性劑與硝酸鋇一同粉磨可在硝酸鋇表面附著極薄一層膜，從而分散、降低硝酸鹽的吸溼率， 保持產品在貯存期內不變質，不失效。5、燃放效果好，燒成率、碎紙率、聲響強級均可達到國家標準，吸溼率低，產品貯存性好，不結塊。6、成本比純高氯酸鉀便宜20% ；7、製備方法簡單安全，設備低轉速，容易維護。
四具體實施方式
實施例一
鞭炮用含改性硝酸鋇的氧化劑是由以下原料和步驟製成，
所述的組成該氧化劑的各原料的重量百配比為
高氯酸鉀55份、硝酸鋇30份、金屬氧化物9份、
硫酸鹽1份、密度調節劑5份；
所述的各步驟依次為
1、原料烘乾，除去附著水及結晶水(1)將硝酸鋇、金屬氧化物、密度調節劑置於 40-60°C的烘房中烘乾，其含水量在0.4%以下；(2)將含結晶水的硫酸鹽置於烘箱或窯爐，在溫度為300°C左右，烘烤時間為2小時，除去結晶水；上述原料烘乾後，均自然冷卻至室
2、預粉碎單料(或雙料)粉磨，將起催化作用的金屬氧化物及硫酸鹽在乾燥後， 投入小型粉磨機中單磨或按配方配比混磨，粉磨10-20分鐘，細度要求為小於或等於325 目，則出料裝袋備用；
3、硝酸鋇改性處理硝酸鋇改性將烘乾後的硝酸鋇30份及佔硝酸鋇總量的 0. 1-0. 15%表面活性劑(0. 3-0. 45份)投入混合磨機中運行5_10分鐘，利用機械力化學效應使其在硝酸鋇表面均勻生成附著薄膜層，實現硝酸鋇改性，改性完成後不出料，進行一下步混合操作；
4、混合再將高氯酸鉀55份、己烘乾、預粉碎的硫酸鹽1份及金屬氧化物9份和密度調節劑5份的重量配比投入步驟3中的混合球磨機內與改性處理的硝酸鋇進行混磨，混磨時間為15-20分鐘，混合均勻且細度要求為小於或等於200目，即可裝包出料即成鞭炮用含改性硝酸鋇的氧化劑。
實施例二
鞭炮用含改性硝酸鋇的氧化劑是由以下原料和步驟製成，
所述的組成該氧化劑的各原料的重量百配比為
高氯酸鉀67份、硝酸鋇23份、金屬氧化物4份、硫酸鹽2份、密度調節劑的重量4 份；
其製備工藝步驟與實施例一相同。
權利要求
1.一種鞭炮用含改性硝酸鋇的氧化劑的製備方法，其特徵在於所述的該氧化劑是由以下原料和步驟製成，所述的組成該氧化劑的各原料的重量配比為高氯酸鉀50-70份，硝酸鋇20-40份，硫酸鹽1-10份，金屬氧化物3_10份，密度調節劑 3-10 份；其中所述的硝酸鋇需要採用表面活性劑對硝酸鋇進行改性；所述的硫酸鹽為硫酸鋅、硫酸鐵、硫酸鉀、硫酸鈣中一種或二種以上的組合；所述的金屬氧化物為氧化銅、氧化鋅、氧化錳一種或二種以上的組合；所述的密度調節劑為海泡石、膨脹珍珠巖粉、輕質碳酸鈣粉中的一種或二種以上的組合； 所述的各步驟依次為步驟1、原料烘乾，除去附著水及結晶水需要除去吸附著水的原料有硝酸鋇、金屬氧化物、密度調節劑，在40-60°C的烘房中烘乾，使其含水量低於0. 4% ；需要除去含結晶水的硫酸鹽原料置於密爐及烘箱中進行烘烤，在溫度為四0-3101範圍內除去結晶水；步驟2、預粉碎將起催化作用的金屬氧化物及硫酸鹽在乾燥後，投入小型粉磨機中單磨或按配方配比混磨，細度要求為小於或等於325目，則出料裝袋備用；步驟3、硝酸鋇改性處理將烘乾後的硝酸鋇及佔硝酸鋇總量0. 1-0. 15%的表面活性劑投入混合球磨機中，混磨5-10分鐘，利用機械力化學效應使其在硝酸鋇表面均勻生成附著薄膜層，達到改性處理的目的，改性完成後不出料，進行一下步混合操作；其表面活性劑是由硬脂酸胺與磷酸按1 1.2重量比混合，通過反應釜在溫度為 70-80°C範圍內反應而成的含固態醇及固態胺的反應生成物；步驟4、混合將高氯酸鉀、原己烘乾、預粉碎的硫酸鹽及金屬氧化物和密度調節劑按其重量配比投入步驟3中的混合球磨機內與改性處理的硝酸鋇進行混磨，混磨時間為 15-20分鐘，混合均勻且細度要求為小於或等於200目，即可裝包出料即成鞭炮用含改性硝酸鋇的氧化劑，所述的步驟3和步驟4在同一設備內完成，混合球磨機運轉過程不能加溫， 環境溫度超過30°C，須在混合球磨機夾層通道中通冷卻水降溫。
2.如權利要求
1所述的方法製備的鞭炮用含改性硝酸鋇的氧化劑。
專利摘要
本發明涉及一種鞭炮用含改性硝酸鋇的氧化劑及製作方法，該氧化劑由以下原料和步驟製成，氧化劑的各原料為高氯酸鉀、硝酸鋇、硫酸鹽、金屬氧化物和密度調節劑；步驟包括烘乾、粉碎、硝酸鋇改性和混合等步驟製成本氧化劑。本發明採用表面活性劑對硝酸鋇進行表面改性，解決了含硝酸鋇產品的長貯問題及硝鹽與固引劑反應問題；另外本產品中加入了起催化作用的硫酸鹽及金屬氧化物。本發明中不含氯酸鉀及其他禁用材料，製備方法簡單安全，設備低轉速，容易維護。安全性好，撞擊磨擦感度均小於20％；比純高氯酸鉀成本低，吸溼率低，貯存性好，不結塊，燃放效果好，燒成率、爆響率、碎紙率、聲級值經測試均達到國家標準。
文檔編號C06B33/14GKCN101696143 B發布類型授權 專利申請號CN 200910309229
公開日2011年9月28日 申請日期2009年11月3日
發明者劉天水, 周遠國, 湯振軍, 郭子庭 申請人:湖南協力同樂煙火材料科技有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan