一种电子雷管引火药剂的研究

方云辉

（福建海峡科化股份有限公司永春分公司，福建 泉州362615）

1 概述

电子雷管是采用电子模块控制雷管起爆延期时间、起爆能量控制功能，内置雷管身份信息码和起爆密码，能对自身功能、性能以及雷管点火元件的电性能进行测试，并能和起爆控制器及其他外部控制设备进行通信的一种新型的延期雷管。它与传统雷管通过控制延期药剂燃烧时间长短来实现延期的方式不同，主要是通过电子延时芯片来实现延时功能。电子雷管内部电子控制模块能对延期时间进行编码、内部含有身份信息和起爆密码，在起爆网路连接时能进行自身完好性测试，并能进行单向或双向通信，接到起爆指令后，电容放电将引火药球头点燃，从而激发雷管起爆[1]。电子雷管具有防水、防静电、抗杂散电流等优异的安全性能，可按照爆破设计需要在线修改延期时间，在线检测雷管网络连接质量，有效解决丢炮问题，精确的延时确保微差减震爆破方案的准确实施，适应各种复杂条件爆破，抗干扰能力强，安全可控，必须使用专用的设备在公安划定的区域范围和时间内方能起爆。由于具备“联网检测、密码起爆、智能控爆、爆后反馈”等功能特点，在减少爆破振动、提高爆破效率、有效遏制私制爆炸物品、防止使用环节非法流失等方面都具有独特技术优势，为推动民爆行业高质量发展起到积极作用。2018 年9月17 日，工信部安全生产司和公安部治安管理局在贵州省贵阳市联合召开民爆行业智能制造现场推广会，要求各省电子雷管使用率每年递增不得低于20%，到2022 年底，基本实现电子雷管全面使用。近两年全国雷管企业的电子雷管生产线数量、生产量迅猛增长，至2019 年10 月份共生产电子雷管4339 万发[2]，是2018 年全年1600 万发的2.7 倍。我司也在2019 年正式推出电子雷管产品。在电子雷管产品推向市场之前，我们做了大量的试验准备工作。

2 电子芯片与引火药剂匹配试验

国内生产的电子雷管芯片内部硬件结构基本相同，主要由电阻丝、电容、电路板、二级管四个功能部件组成。不同厂家的芯片硬件差异主要是电阻丝、电容技术来源不同。我司的电子雷管试验开始于2012 年，当年进行的试验只是作为一种技术储备。2018 年我司正式对电子雷管立项，前后陆续邀请了国内多家芯片厂家技术人员来我司进行相关实验，该项目到2019 年上半年取得阶段性成果。面对国内已经投入应用的多种电子雷管芯片，我司芯片选型时，首先考虑芯片本身质量要稳定可靠，其次选用的芯片尽量不对现有生产工艺、材料造成改变。我司经过对符合要求的芯片进行大量、系统的实验，对芯片性能指标进行验证，综合考虑从中选择了无锡盛景电子科技有限公司的一款芯片电阻值8Ω 的芯片。该芯片的电阻值范围7.2Ω-8.8Ω，为贴片电阻，电容为两个并联22uf。单有芯片没有引火药，依然无法起爆雷管，由于药球引火药剂相对比较敏感不利于长途运输，以及成本高，芯片选型确定后我司技术人员立即进行了引火药剂自主生产的试验，先后试验了苦味酸钾系、二硝基重氮酚系、三硝基间苯二酚铅系、硝酸肼镍药剂系、硫氰酸铅、氯酸钾、铬酸铅系等多种引火药剂，每种引火药剂生产出来的药球头，各有其特点。苦味酸钾、二元物、聚乙烯醇的试验情况。优点：药剂制备简单。缺点：发火精度差，药球头水分对药球头影响很多，芯片电阻值6Ω 以下时发火可靠性降低。二硝基重酚、铅丹、硅粉、聚乙烯醇的试验情况。优点：发火均匀好，发火可靠，各项指标均符合要求，我司对这种药剂非常有经验，生产条件可以粗放。缺点：对芯片电阻值有要求，芯片电阻值7Ω 以下时发火可靠性降低。三硝基间苯二酚铅、聚乙烯醇的试验情况。优点：发火均匀好，发火可靠，各项指标均符合要求。缺点：药剂较为敏感，需要更换管壳才能通过落锤测试。硝酸肼镍、聚乙烯醇的试验情况。优点：药剂组份单一，制备简单。缺点：发火可靠性有些不足，测试1000 发，出现2 发引火头未点着。硫氰酸铅、氯酸钾、铬酸铅的试验情况。优点：药球头生产出来发火均匀性好，药剂不需要自己生产。缺点：在福建潮湿环境中，药剂对电阻丝的腐蚀作用很强，一个月时间内出现百分之十的电阻丝锈蚀断。通过试验对比各种药剂的优缺点，二硝基重氮酚系药剂在8Ω 阻值芯片下发火均匀性好、发火可靠性高，综合性能最佳，最终确定选用二硝基重氮酚系药剂。在确定药剂类型后，我司对药剂材料、规格、比例等数据再次通过大量的试验进行验证，确定药剂成分铅丹：硅粉：二硝基重氮酚=9：1：2（重量比），其中原材料铅丹、硅粉取300 目筛下物，二硝基重氮酚含水量30%-40%，使用5%浓度的聚乙烯醇溶液作为粘合剂，在粘合剂中逐一将二硝基重氮酚、硅粉、铅丹三种材料加入，再三种组份混合均匀后手工搅拌30 分钟备用。引火药球头重量控制在45mg-55mg 范围内，大小均匀，药剂包裹紧密，无气孔，水分控制在0.6%以下，引火药球头水分化验合格后再在药头外部蘸一层防潮漆。用此配方生产出电子引火元件装配成电子雷管，按照WJ9085-2015《工业数码电子雷管》进行厂内性能测试，各项性能指标均符合性能要求，部分指标优于电子雷管国标要求。产品送煤炭工业淮北爆破器材产品质量监督检验中心进行检测，各项指标合格。其中与引火药头有关的项目检测结果如下：

2.1 抗撞击性能

技术要求：落锤质量2kg，落高0.8m；撞击部位：引火药球头部位；抽样方案：A 类不合格(试验时发生爆炸)：25/0,1。

检验结果：0/25。结论：合格。

2.2 耐温性能（表1）

表1 耐温测试

2.3 耐温度冲击性能

技术要求：-40℃保持4h,80℃保持3h, 温度转换时间20s-30s, 循环3 次；抽样方案：A 类不合格(试验时发生爆炸):20/0,1 B 类不合格(试验不能正常起爆):20，20/0,2；1,2。

检验结果：0/20；0/20。结论：合格，合格。

2.4 抗直流性能

技术要求：电压48V，保持10s，施加方式：脚线- 脚线；抽样方案：A 类不合格(试验时发生爆炸):25/0,1

检验结果：0/25。结论：合格。

2.5 抗交流性能

技术要求：电压220V、50HZ，保持10s，施加方式：脚线- 脚线；抽样方案：A 类不合格(试验时发生爆炸):25/0,1

检验结果：0/25。结论：合格。

2.6 延期时间（表2）

延期时间精度高是该种药剂的一大特点，在我司内部进行的延期时间精度更高，最长延时16000ms ,整体正偏差不超过4ms,是其它类型药剂不可比拟的。

3 结论

我司采用二硝基重氮酚系药剂匹配无锡盛景电子科技有限公司的一款芯片电阻值8Ω 的芯片，发火可靠性100%，产品性能稳定可靠，生产过程工艺简单、过程安全管理规范、易储存、质量稳定易控制，能够满足批量生产要求。