專利名稱：一種鋁熱燃燒劑及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃燒劑及其制作方法，具體涉及一種特別適用于高溫切割和鉆孔 的鋁熱燃燒劑及其制作方法。
背景技術(shù)：
鋁熱劑燃燒反應(yīng)最初僅僅是定義為金屬鋁與四氧化三鐵之間的反應(yīng)，隨著對金屬與金屬氧化物反應(yīng)研究的深入，才擴展為一種代表了金屬燃料與金屬或非金屬氧化物之間的氧化還原反應(yīng)類型，國外稱為廣義鋁熱劑。
鋁熱劑是高能量密度的藥劑，較小體積的藥量也能提供很強的化學(xué)熱能，因此鋁熱劑型熱能切割器都是非常輕便的，可單人攜帶，很適合野外應(yīng)急使用。在軍事上特別適合于城市作戰(zhàn)和反恐行動中快速切割破壞各種混凝土、鋼鐵結(jié)構(gòu)和高強陶瓷障礙物等目標，與爆破手段相比，還具有安全和隱蔽的特點。
然而普通的鋁熱劑如鐵鋁鋁熱劑的熱能切割器其切割能力并不能與電弧切割槍和氧氣切割槍相比，鐵鋁鋁熱劑燃燒產(chǎn)物中的液態(tài)熔渣會包裹或堵塞在被切割材料表面， 阻礙進一步的熱量傳遞，因此以鐵鋁鋁熱劑為基礎(chǔ)的煙火藥不能用在例如鉆孔的場合，也不能切割例如混凝土、花崗巖、陶瓷等非金屬材料，所以，應(yīng)控制煙火藥燃燒產(chǎn)物中的液態(tài)熔渣量在一個較低的水平。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明第一目的是提供一種特別適用于高溫切割和鉆孔的鋁熱燃燒劑。
本發(fā)明的第二目的是提供該鋁熱燃燒劑的制作方法。
技術(shù)方案為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種鋁熱燃燒劑，該鋁熱燃燒劑按重量份數(shù)包括如下組分A1粉2(Γ30份、二氧化錳粉7(Γ80份、添加劑5 10份；所述添加劑包括鎂粉、鎳粉、硝酸鋇、聚四氟乙烯中的一種或者多種的組合。
作為優(yōu)選，該鋁熱燃燒劑按重量份數(shù)包括如下組分A1粉23 28份、二氧化錳粉 73 78份、添加劑7、份；所述添加劑包括鎂粉、鎳粉、硝酸鋇、聚四氟乙烯中的一種或者多種的組合。
作為優(yōu)選，為了混合均勻以及控制燃速，所述Al粉、二氧化錳粉、添加劑的顆粒度為60目 100目。
該高熱劑化學(xué)反應(yīng)的主要反應(yīng)方程式如下3Μη02+4Α1 — 3Mn+2A1203+1759. 4kJ實驗過程中發(fā)現(xiàn)，該鋁熱劑點火后立刻出現(xiàn)強烈熾白的火光上沖，并有較大的煙霧出現(xiàn)。燃燒模具底部幾乎看不到有紅熱的熔渣滴落。也就是說，經(jīng)測試可知，此種鋁熱劑的燃燒熱為1159cal/g，其絕熱火焰溫度在考慮相變熱的情況下為2645°C，在不考慮相變熱的情況下為4556°C，而鋼的熔化溫度為1420°C 1570°C，因此該鋁熱劑僅用火焰就可將鋼板熔穿。
此種鋁熱劑的一個明顯特點是，其燃燒產(chǎn)生的能量幾乎全部集中在火焰部分。由于金屬錳具有較低的熔點1244°C和沸點1962°c，因此在燃燒反應(yīng)中，金屬可燃物錳基本為氣態(tài)，這也是本鋁熱劑燃燒幾乎沒有熔渣下落的根本原因。
為了增加其點火性能，改良其燃燒性能，在鋁粉/ 二氧化錳二元鋁熱劑組分的基礎(chǔ)上，增加了幾種添加劑組分，可以使用的添加劑成分包括鎂粉、鎳粉、硝酸鋇或者聚四氟乙烯。
一種上述的鋁熱燃燒劑的制備方法，該方法包括如下步驟(1)稱重按照重量份數(shù)稱取各組分原料；(2)干燥將各藥劑單獨放入干燥箱進行干燥，干燥時，將藥劑均勻攤開，堆放厚度不超過25mm，干燥溫度不應(yīng)超過50°C，若使用真空干燥箱干燥處理，一次性干燥藥量不應(yīng)超過 500g ；(3)干混混合時先將鋁粉與鎂粉混合，再將硝酸鋇與二氧化錳混合，最后將以上兩種混合物一起混合均勻，用混合機 或人工手混皆可，若采用手混，則每次藥劑的混合時間應(yīng)保持30分鐘以上，以確保混藥的均勻度；(4)制成藥柱20MPa的壓力下將混合物壓制成藥柱。
完成上述步驟之后既得本發(fā)明所述鋁熱燃燒劑，此種燃燒劑可以在粉狀松散狀態(tài)點燃，或以20MPa的壓力壓制成藥柱，也可以將藥粉壓制進外殼中使用，均可順利點燃。
介于鋁熱劑通常難以點火的特點，用于點燃此種以二氧化錳/鋁粉為主要成分的鋁熱劑的點火藥，可使用配方為硝酸鋇75%、鎂粉25%、蟲膠1%的點火藥進行點燃。將蟲膠溶于乙醇，制成酒精蟲膠漆溶液后，與混合好的硝酸鋇/鎂粉混合物粉末混合攪拌，將潮濕的點火藥制成高徑比為O. 75的圓柱形點火藥柱，中部留直徑為O. 8cm的點火孔，可在其中壓制小粒黑火藥做成復(fù)合點火藥柱，用電引火頭點火即能夠引起高熱劑主裝藥的穩(wěn)定燃燒。
這種鋁熱燃燒劑的特點是，熱安定性好，機械感度、槍擊感度低，整體安全性好，點火可靠性高，燃燒過程穩(wěn)定，燃速適中，燃燒釋放的熱量和所產(chǎn)生的高溫熔渣均集中在火焰射流中。
有益效果本發(fā)明提供的鋁熱燃燒劑熱安定性好，機械感度、槍擊感度低，整體安全性好，點火可靠性高，燃燒過程穩(wěn)定，燃速適中，燃燒釋放的熱量和所產(chǎn)生的高溫熔渣均集中在火焰射流中，并且只產(chǎn)生極少量的液體熔渣。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。
實施例I :一種鋁熱燃燒劑，該鋁熱燃燒劑按重量份數(shù)包括如下組分A1粉20份、二氧化錳粉80 份、鎂粉5份。
一種上述的鋁熱燃燒劑的制備方法，該方法包括如下步驟(1)稱重按照重量份數(shù)稱取各組分原料；(2)干燥將各藥劑單獨放入干燥箱進行干燥，干燥時，將藥劑均勻攤開，堆放厚度不超過25mm，干燥溫度不應(yīng)超過50°C，若使用真空干燥箱干燥處理，一次性干燥藥量不應(yīng)超過CN 102925120 A書明說3/5頁500g ；(3)干混混合時先將鋁粉與鎂粉混合，再將硝酸鋇與二氧化錳混合，最后將以上兩種混合物一起混合均勻，用混合機或人工手混皆可，若采用手混，則每次藥劑的混合時間應(yīng)保持30分鐘以上，以確?；焖幍木鶆蚨?；(4)制成藥柱20MPa的壓力下將混合物壓制成藥柱。
實施例2:一種鋁熱燃燒劑，該鋁熱燃燒劑按重量份數(shù)包括如下組分A1粉30份、二氧化錳粉70 份、鎳粉10份。
一種上述的鋁熱燃燒劑的制備方法，該方法包括如下步驟(1)稱重按照重量份數(shù)稱取各組分原料；(2)干燥將各藥劑單獨放入干燥箱進行干燥，干燥時，將藥劑均勻攤開，堆放厚度不超過25mm，干燥溫度不應(yīng)超過50°C，若使用真空干燥箱干燥處理，一次性干燥藥量不應(yīng)超過 500g ；(3)干混混合時先將鋁粉與鎂粉混合，再將硝酸鋇與二氧化錳混合，最后將以上兩種混合物一起混合均勻，用混合機或人工手混皆可，若采用手混，則每次藥劑的混合時間應(yīng)保持30分鐘以上，以確?；焖幍木鶆蚨?；(4)制成藥柱20MPa的壓力下將混合物壓制成藥柱。
實施例3 一種鋁熱燃燒劑，該鋁熱燃燒劑按重量份數(shù)包括如下組分A1粉23份、二氧化錳粉78 份、硝酸鋇7份。
一種上述的鋁熱燃燒劑的制備方法，該方法包括如下步驟(1)稱重按照重量份數(shù)稱取各組分原料；(2)干燥將各藥劑單獨放入干燥箱進行干燥，干燥時，將藥劑均勻攤開，堆放厚度不超過25mm，干燥溫度不應(yīng)超過50°C，若使用真空干燥箱干燥處理，一次性干燥藥量不應(yīng)超過 500g ；(3)干混混合時先將鋁粉與鎂粉混合，再將硝酸鋇與二氧化錳混合，最后將以上兩種混合物一起混合均勻，用混合機或人工手混皆可，若采用手混，則每次藥劑的混合時間應(yīng)保持30分鐘以上，以確?；焖幍木鶆蚨?；(4)制成藥柱20MPa的壓力下將混合物壓制成藥柱。
實施例4 一種鋁熱燃燒劑，該鋁熱燃燒劑按重量份數(shù)包括如下組分A1粉28份、二氧化錳粉73 份、聚四氟乙烯4份、鎂粉5份。
一種上述的鋁熱燃燒劑的制備方法，該方法包括如下步驟(1)稱重按照重量份數(shù)稱取各組分原料；(2)干燥將各藥劑單獨放入干燥箱進行干燥，干燥時，將藥劑均勻攤開，堆放厚度不超過25mm，干燥溫度不應(yīng)超過50°C，若使用真空干燥箱干燥處理，一次性干燥藥量不應(yīng)超過 500g ；(3)干混混合時先將鋁粉與鎂粉混合，再將硝酸鋇與二氧化錳混合，最后將以上兩種混合物一起混合均勻，用混合機或人工手混皆可，若采用手混，則每次藥劑的混合時間應(yīng)保5持30分鐘以上，以確?；焖幍木鶆蚨龋?4)制成藥柱20MPa的壓力下將混合物壓制成藥柱。
實施例5 一種鋁熱燃燒劑，該鋁熱燃燒劑按重量份數(shù)包括如下組分A1粉25份、二氧化錳粉75 份、鎳粉4份、鎂粉4份。
一種上述的鋁熱燃燒劑的制備方法，該方法包括如下步驟(1)稱重按照重量份數(shù)稱取各組分原料；(2)干燥將各藥劑單獨放入干燥箱進行干燥，干燥時，將藥劑均勻攤開，堆放厚度不超過25mm，干燥溫度不應(yīng)超過50°C，若使用真空干燥箱干燥處理，一次性干燥藥量不應(yīng)超過 500g ；(3)干混混合時先將鋁粉與鎂粉混合，再將硝酸鋇與二氧化錳混合，最后將以上兩種混合物一起混合均勻，用混合機或人工手混皆可，若采用手混，則每次藥劑的混合時間應(yīng)保持30分鐘以上，以確?；焖幍木鶆蚨?；(4)制成藥柱20MPa的壓力下將混合物壓制成藥柱。
實施例6 一種鋁熱燃燒劑，該鋁熱燃燒劑按重量份數(shù)包括如下組分A1粉24份、二氧化錳粉76 份、鎳粉4份、聚四氟乙烯3份。
一種上述的鋁熱燃燒劑的制備方法，該方法包括如下步驟(1)稱重按照重量份數(shù)稱取各組分原料；(2)干燥將各藥劑單獨放入干燥箱進行干燥，干燥時，將藥劑均勻攤開，堆放厚度不超過25mm，干燥溫度不應(yīng)超過50°C，若使用真空干燥箱干燥處理，一次性干燥藥量不應(yīng)超過 500g ；(3)干混混合時先將鋁粉與鎂粉混合，再將硝酸鋇與二氧化錳混合，最后將以上兩種混合物一起混合均勻，用混合機或人工手混皆可，若采用手混，則每次藥劑的混合時間應(yīng)保持30分鐘以上，以確保混藥的均勻度；(4)制成藥柱20MPa的壓力下將混合物壓制成藥柱。
實施例7:一種鋁熱燃燒劑，該鋁熱燃燒劑按重量份數(shù)包括如下組分A1粉26份、二氧化錳粉74 份、硝酸鋇4份、鎂粉3份。
一種上述的鋁熱燃燒劑的制備方法，該方法包括如下步驟(1)稱重按照重量份數(shù)稱取各組分原料；(2)干燥將各藥劑單獨放入干燥箱進行干燥，干燥時，將藥劑均勻攤開，堆放厚度不超過25mm，干燥溫度不應(yīng)超過50°C，若使用真空干燥箱干燥處理，一次性干燥藥量不應(yīng)超過 500g ；(3)干混混合時先將鋁粉與鎂粉混合，再將硝酸鋇與二氧化錳混合，最后將以上兩種混合物一起混合均勻，用混合機或人工手混皆可，若采用手混，則每次藥劑的混合時間應(yīng)保持30分鐘以上，以確?；焖幍木鶆蚨?；(4)制成藥柱20MPa的壓力下將混合物壓制成藥柱。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋁熱燃燒劑，其特征在于該鋁熱燃燒劑按重量份數(shù)包括如下組分A1粉2(Γ30份、二氧化錳粉7(Γ80份、添加劑5 10份；所述添加劑包括鎂粉、鎳粉、硝酸鋇、聚四氟乙烯中的一種或者多種的組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋁熱燃燒劑，其特征在于該鋁熱燃燒劑按重量份數(shù)包括如下組分A1粉23 28份、二氧化錳粉73 78份、添加劑7、份；所述添加劑包括鎂粉、鎳粉、硝酸鋇、聚四氟乙烯中的一種或者多種的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的一種鋁熱燃燒劑，其特征在于所述Al粉、二氧化錳粉、添加劑的顆粒度為60目 100目。
4.一種權(quán)利要求Γ3任一項所述的鋁熱燃燒劑的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟 (1)稱重按照重量份數(shù)稱取各組分原料； (2)干燥將各藥劑單獨放入干燥箱進行干燥，干燥時，將藥劑均勻攤開，堆放厚度不超過25mm，干燥溫度不應(yīng)超過50°C，若使用真空干燥箱干燥處理，一次性干燥藥量不應(yīng)超過500g ； (3)干混混合時先將鋁粉與鎂粉混合，再將硝酸鋇與二氧化錳混合，最后將以上兩種混合物一起混合均勻，用混合機或人工手混皆可，若采用手混，則每次藥劑的混合時間應(yīng)保持30分鐘以上，以確?；焖幍木鶆蚨龋? (4)制成藥柱20MPa的壓力下將混合物壓制成藥柱。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁熱燃燒劑及其制作方法，該鋁熱燃燒劑按重量份數(shù)包括如下組分Al粉20~30份、二氧化錳70~80份、添加劑5~10份；所述添加劑包括鎂粉、鎳粉、硝酸鋇、聚四氟乙烯中的一種或者多種的組合。該鋁熱燃燒劑的制作方法包括經(jīng)過將組份干燥、干混、制成藥柱等一系列步驟。本發(fā)明提供的鋁熱燃燒劑熱安定性好，機械感度、槍擊感度低，整體安全性好，點火可靠性高，燃燒過程穩(wěn)定，燃速適中，燃燒釋放的熱量和所產(chǎn)生的高溫熔渣均集中在火焰射流中，并且只產(chǎn)生極少量的液體熔渣。
文檔編號C09K5/18GK102925120SQ20121044230
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者丁文, 郭濤, 方向, 劉強, 齊世福, 毛益明, 李裕春, 劉濤, 謝全民, 紀沖, 劉建青, 李德林, 王樹民 申請人:中國人民解放軍理工大學(xué)