然而,在很多情况下,空气中的氧也参加了烟火药剂的燃烧反应过程,因此在烟火药设计时通常将其氧平衡设计为负氧平衡。
根据氧平衡的定义可知,烟火药剂相关物质的氧平衡值可以通过计算供需氧之差来得到。以分子式为CaHbOcNd的物质为例,C氧化生成稳定氧化物CO2,故其需氧量为2a;H氧化生成稳定氧化物H2O,故其需氧量为0.5b;N生成氮气,不消耗氧。因此该物质的氧平衡公式为式(2-1):
(2-1)
式中:OB¬——物质的氧平衡,g/g;
Mr——物质的相对分子质量,g/mol;
16——氧的相对原子质量,g/mol。
需要注意的是,对于氟原子(F)和氯原子(Cl),它们的两个原子相当于一个氧原子。表2.2例出了部分烟火药原材料的氧平衡值。
表2.2 部分烟火药原材料的氧平衡值
名称 分子式 摩尔质量(g/mol) 氧平衡(g/g)
氯酸钾 KClO3 123 +0.392
硝酸钾 KNO3 101 +0.396
硝酸钡 Ba(NO3)2 261 +0.30
碳 C 12 -1.33(生成CO)
-2.67(生成CO2)
二氧化锰 MnO2 87 +0.18(生成MnO)
+0.37(生成Mn)
高氯酸钾 KClO4 139 +0.462
高氯酸铵 NH4ClO4 117.50 +0.34
硫 S 32 -1.00
镁铝合金 Mg4Al3 177 -0.59
根据原材料的氧平衡值和各组分配比,可以很方便的计算出该体系的氧平衡值。以配方为硝酸钾75%、硫10%、木炭15%的黑火药为例,该体系的氧平衡值为:
2.3 点火药的制备工艺
2.3.1 原材料的准备
点火药的原材料准备有以下几个工序:
(1)原材料检验
这是把好制品质量关的第一步,需要对原材料外包装说明进行检查核对,看其纯度、规格等是否符合设计要求。
(2)原材料预干
由于市售的药品中一般都含有过量的水分,这些水分若不干燥驱除将会对设计造成很大影响,因此需对原材料进行预干使其含水量达到要求(一般要求≤0.5%)。
(3)粉碎
在材料预干完成后便可以粉碎了。粉碎不单单是制备工艺上的要求,更是药品性能上的需要。一般组分颗粒度越小,其烟火药制品的燃速也就越大。
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