硫化锑在烟火药剂与制品中的应用

随着科学技术的发展，烟火药剂与制品不仅广泛应用于军事，而且应用于国民经济的许多领域。在军事方面主要应用于：照明、闪光、燃烧、信号、烟幕(包括防御从可见光到红外、激光与微波等电磁辐射)，红外诱饵等弹药或器材，火箭与导弹及航天飞机用固体推进剂。由于烟火药剂与制品具有结构简单、作用可靠、体积小、质量轻、能承受-60～+60℃环境温度等优点，所以在空间飞行器上装有各种烟火装置，如美国阿波罗宇宙飞船上应用了200多个烟火装置。在民用方面主要应用于：娱乐用民用烟火制品，紧急临时飞机场场站照明与信号器材，海上求救信号，无源焊接，水下照明，偏僻地区或农村供病员输氧，汽车用安全气囊与充气式救生衣及救生艇，防旱用人工催化降雨器材或防冰雹器材，农业上防早霜冻、驱虫等烟幕器材。发展沿革
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我国是最早应用烟火药的国家。早在公元602～617年隋炀帝时已用“灯树千古照，花焰七枝开”来描写烟火的壮丽景观。黑火药是我国发明的。随着黑火药的广泛应用，唐代已出现起花火箭，宋代又燃放鞭炮，使烟花制品与施放效果达到了较高的水平。明清两代发展了烟花技术，品种不断增多，并销往朝鲜、日本、印度等20多个国家和地区。

新中国成立以后，随着科技技术的发展，烟花技术水平又有了很大的提高，制造出光度高、色泽鲜艳、图案美观的烟花制品。烟花品种由地面烟花、手持烟花和低空烟花发展到高空烟花，品种繁多。烟花制品不仅满足国内市场，而且还远销东南亚、欧美等30多个国家和地区。


16世纪以前英国很少见到烟火会。1572年是英国烟火会的最早记录，在Warwickshire Castl e举办大规模烟火会欢迎伊丽莎白女王的访问，女王说：“欣赏了非常好的壮观”。由此促使组织更多的烟火会。直到19世纪，欧洲的许多国家发展民用烟火工业，他们的主要品种是架子烟花，一般的图案是教堂建筑与田园风光及肖像等，其次是罗马烛与烟花火箭等。


1913年建立的Hummel和Robinson公司给美国烟火工业很大的帮助，多年来供应美国硝酸钾、硝酸钡、硝酸锶、氯酸钾、高氯酸钾和深灰色烟火铝粉。美国马里兰州的埃尔克顿(Elkton) Triumph炸药公司是由B.Decker于20世纪20年代建立的一个烟花厂家，制出了最早的烟火导火索和自动锥形滚筒机，后又制造出照明弹和药剂称量机、装药机和压药机等。美国著名的 Unexcelleal化学公司与在俄亥俄州的Dayton联合烟花制造公司近年来已停止生产烟火制品。目前仍生产的企业数量约有50个。19世纪中美两国开始通商后，中国的烟花成为美国受欢迎的流行商品，至今中国的烟花在美国仍受欢迎。


日本约在1620年开始制造烟火制品。Kagiya是日本著名的烟火制造者，他在Edo(现东京)建立了烟火厂，利用黑火药制造烟火延续了很长时间。1880年从欧洲引入氯酸钾后才有可能制造有色光剂。两年后在庆祝皇帝登基的烟火会上，Ao ki施放了三瓣菊花礼花弹，花芯是红光，内瓣是兰光，周围是琥珀光。从此广泛地发展了多瓣菊花礼花弹，成为日本国家代表性的花火制品。近年来日本还制造了91.4cm(36in)特大口径的礼花弹。



性能特点
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民用烟火剂通常是一种机械混合物，主要成分为氧化剂与可燃物及粘合剂，燃烧时产生声、光、烟、热、动力等效应。按用途可分为下列几种类型。

白光剂 燃烧时产生明亮的白光。小型烟花制品近距离观赏，为了避免强光，故要求发光强度较低。大型烟花产品如礼花弹的星体，要求光度较高，压制成制品，燃速1～3mm/s。


红光剂 燃烧时产生红光。红光剂制品光度不能太高，制品燃速1～3mm/s，但要求红色火焰色纯度达80%～90%。


黄光剂 燃烧时产生黄光。它的发光强度比白光制品低，燃速1～3mm/s，黄色火焰色纯度80%～85%。


绿光剂 燃烧时产生绿光。绿光剂制品燃烧时光度没有严格的要求，绿色火焰色纯度 70%～80%。


蓝光剂 要制造鲜艳的蓝光剂较为困难，它的光度低，蓝色火焰色纯度一般超过25% ～30%。


闪光剂 娱乐用闪光剂燃烧瞬间产生高光度的“闪光”，时间一般不超过0.1s，其发光强度随制品中装药量的增加而增加。


闪烁剂 含铝镁合金粉的烟火剂燃烧时产生一亮一闪的脉动燃烧现象，民用烟火剂的闪烁频率无严格要求。


白烟剂 燃烧时产生白色烟云。它的成烟速度与烟量可根据制品的药量与装填密度进行调整。


彩烟剂 通常为红、黄、绿、蓝、紫烟剂，只要求燃烧时产生鲜明的有色烟云。


民用烟火制品种类繁多。声响制品如鞭炮与爆竹，要求单个产品响度不超过100dB；地面烟花产生光、声、烟等效应及图案效果持续时间1～5s；架子烟花的图案持续时间不少于20s；低空烟花发射高度不超过10m；高空礼花弹发射高度为100～250m；空中烟花图案持续时间为 1～5s，带伞为10～30s。


娱乐用烟火产品都装填烟火剂与黑火药，虽然单个制品装药量甚少，在制造过程中又经过技术处理，但毕竟属于危险品，在使用过程中必须按照产品标志与使用说明的要求进行操作，以避免产生不该发生的事故。




使用现状
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目前大部分娱乐烟火制品都是用纸制成的壳体，它具有生产简便，爆炸后碎片不易伤人等优点。其缺点是易受潮，纸管易烧穿伤人，或烧着后的纸残片飘落后易引起火灾。

以前大型礼花弹往往是人工拉发，近年来改用电脑控制击发礼花弹，不仅安全，而且声音浑厚，节奏均匀，空中同时形成烟花图案。


为了保证烟火制品生产、使用、运输的安全，参照各国对烟火剂与烟火制品的规定，应遵守下列规定：


1.烟火剂禁用下列化学药品：


砷的化合物；


汞的化合物；


镁(铝镁合金除外)；


氯酸盐(除某些小型制品中限量使用和某些彩色发烟剂、火帽药和拉炮外)；


没食子酸盐或苦味酸。


2.制品外包装应有使用标志与说明。


3.制品应防潮，安全使用不得少于1年。


4.对热、湿与撞击及摩擦比较钝感。


5.烟火制品原材料来源丰富，价格合理，适于大量生产。



发展趋势
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1.采用无烟或少烟药剂

现在的烟火制品，尤其是礼花弹，发射药采用黑火药，弹中爆药也是黑火药，药量虽较少，但就是单发弹发射与爆炸时也会产生大量黑烟。烟火会上施放几千发礼花弹，形成大面积的黑色烟雾，还含有大量二氧化硫，严重污染空气。因此今后要改用无烟药作为发射药，中间爆药亦应改用少烟的烟火药。烟火剂中的粘合剂，今后应选用合成树脂，药剂可取消烘药等危险工序。


2.用塑料代替部分纸制品


用塑料代替某些纸制品，运用于机械化生产。如地面某些烟火制品可与工艺品相结合，用后可作为工艺品供观赏。其些烟花制品可与玩具相结合，如动物、汽车、火车与飞机等，施放后仍可作为玩具使用。


3.推广应用于广告业务


应用烟火剂与烟火制品，在大、中城市可用作商业广告，如利用飞机喷出彩烟，空中形成文字与图案，夜间广告可用有色光制成图案。


4.强调安全第一


选用安全的烟火剂装配各种烟火制品，是保证生产、运输与使用过程中的安全性的必备条件，千万不可麻痹大意。


5.采取适当措施延长火花持续时间


通过适当增加礼花弹装药量，提高发射高度，改善装药结构，可在空中呈现预定的花火图案，并可延长空中花火的持续时间。


6.采用电点火系统远距离施放


烟火制品采用电点火方式，使用时可在较远距离施放，而且比较安全。大型礼花可采用单放或多个编组遥控发射，这样可以瞬间形成烟花图案。