鞭炮用含改性硝酸钡的氧化剂及制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种鞭炮用含改性硝酸钡的氧化剂及制备方法。
背景技术
多年来，炮竹生产大都采用氯酸钾作为氧化剂，与可燃剂等配成爆响药剂。氯酸钾具有易分解释放氧气，助燃爆性好，易接火，燃放性能好，成本低等特点，是目前性价比最优的强氧化剂。但由于其分解温度低而且热分解过程为放热反应，因此氯酸钾本身就具有炸药的特点，特别是硫磺熔点仅119℃，熔化后侵入氯酸钾晶格使氯酸钾的热安定性大降低，因此氯酸钾与硫磺的配伍是一种危险配伍，调查显示，烟花炮竹行业60％以上的事故都与氯酸钾有关，为此国内外许多国家都禁用氯酸钾作烟花炮竹原料。行业中寻求氯酸钾代用品成了热门课题，首选便是用高氯酸钾，高钾含氧量高，吸湿小，化学安定性好，其分解是吸热反应，在安全性能上大大优于氯酸钾，熔点高610℃，氯酸钾370℃，但与氯酸钾相比有几个缺点：1、价格比氯酸钾高50％以上，使用成本高；2、其密度比氯酸钾高50％以上，装鞭炮药饼少；3、点火比氯酸钾难，须用专用引线，又提高了成本，特别是由于难点燃而造成熄引，使炮竹爆响率下降，甚至达不到国家标准。
因此寻求在燃放性能上，成本上与氯酸钾相当，而在安全性上大大优于氯酸钾，甚至优于全用高氯酸钾的安全氧化剂，对行业的安全、发展具有重要意义，近几年来，出现了很多这方面的专利及成果都在试图解决这一问题，但由于多种不同原因，或由于价格成本高，或由于燃放性能不佳，或由于吸湿而造成贮存期内性能下降，而未能得到在行业中普及应用。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种鞭炮用含改性硝酸钡的氧化剂及制备方法。
本发明的技术方案是：一种鞭炮用含改性硝酸钡的氧化剂的制备方法，其特征在于所述该氧化剂是由以下原料和步骤制成，
所述组成该氧化剂的各原料的重量百配比为：
高氯酸钾50-70份，硝酸钡20-40份，硫酸盐1-10份，金属氧化物3-10份，密度调节剂3-10份；
其中：所述的硝酸钡需要采用表面活性剂对硝酸钡进行改性；所述的硫酸盐为硫酸锌、硫酸铁、硫酸钾、硫酸钙中一种或二种以上的组合；所述的金属氧化物为氧化铜、氧化锌、氧化锰一种或二种以上的组合；所述的密度调节剂为海泡石、膨胀珍珠岩粉、轻质碳酸钙粉中的一种或二种以上的组合；
所述各步骤依次为：
步骤1、原料烘干，除去附着水及结晶水：需要除去吸附着水的原料有硝酸钡、金属氧化物、密度调节剂，一般在40-60℃的烘房中烘干，使其含水量低于0.4％；需要除去含结晶水的硫酸盐原料置于密炉及烘箱中进行烘烤，在温度为290-310℃范围内除去结晶水；
步骤2、预粉碎：将起催化作用的金属氧化物及硫酸盐在干燥后，投入小型粉磨机中单磨或按配方配比混磨，细度要求为小于或等于325目，则出料装袋备用；
步骤3、硝酸钡改性处理：将烘干后的硝酸钡及占硝酸钡总量0.1-0.15％的专表面活性剂投入混合球磨机中，混磨5-10分钟，利用机械力化学效应使其在硝酸钡表面均匀生成附着薄膜层，达到改性处理的目的，改性完成后不出料，进行一下步混合操作；
其表面活性剂是由硬脂酸胺与磷酸按1∶1.2重量比混合，通过反应釜在温度为70-80℃范围内反应而成的含固态醇及固态胺的反应生成物；
步骤4、混合：将高氯酸钾、原己烘干、预粉碎的硫酸盐及金属氧化物和密度调节剂按其重量配比投入步骤3中的混合球磨机内与改性处理的硝酸钡进行混磨，混磨时间为15-20分钟，混合均匀且细度要求为小于或等于200目，即可装包出料；即成鞭炮用含改性硝酸钡的氧化剂。
本发明所述的制备方法中的步骤3和步骤4是在同一设备内完成，其混合球磨机运转过程不能加温，环境温度超过30℃，须在混合球磨机夹层通道中通冷却水降温。
按本发明所述的方法制备的鞭炮用含改性硝酸钡的氧化剂。
本发明的技木要点是：综合高氯酸钾含氧量高与硝酸钡价格较低的优点，以高氯酸钾为主氧化剂，硝酸钡为辅助氧化剂，硫酸盐与金属氧化物为催化剂，通过表面活性剂改性来解决硝酸钡易吸湿结块的缺点，通过用硫酸盐及金属氧化物作催化剂来弥补高氯酸盐难接火的缺点，并通过实验得到最佳的配比效果。
本发明与现有技术相比具有以下优点：1、安全性能好，撞击磨擦感度均低于20％，原因在于上述原料的稳定性都较好，催化剂也只是在引线点火后才会发生反应；2、催化剂与烟火药中的还原剂反应后温度迅速提到极高，从而能顺利引爆高燃点的高氯酸钾及硝酸钡，从而解决了以前的高氯酸钾鞭炮点火难，需专用引线的问题；3、加入密度调节剂后，能调节密度，保持疏松，维持药物中的气隙及燃烧扩散反应通道，能保证混合均匀，使得复合氧化剂密度适中便于装饼；
4、金属氧化物与硫酸盐起着催化剂及分散剂的作用，而活性剂与硝酸钡一同粉磨可在硝酸钡表面附着极薄一层膜，从而分散、降低硝酸盐的吸湿率，保持产品在贮存期内不变质，不失效。5、燃放效果好，烧成率、碎纸率、声响强级均可达到国家标准，吸湿率低，产品贮存性好，不结块。6、成本比纯高氯酸钾便宜20％；7、制备方法简单安全，设备低转速，容易维护。
四、具体实施方式
实施例一
鞭炮用含改性硝酸钡的氧化剂是由以下原料和步骤制成，
所述的组成该氧化剂地各原料的重量百配比为：
高氯酸钾55份、硝酸钡30份、金属氧化物9份、硫酸盐1份、密度调节剂5份；
所述的各步骤依次为：
1、原料烘干，除去附着水及结晶水：(1)将硝酸钡、金属氧化物、密度调节剂置于40-60℃的烘房中烘干，其含水量在0.4％以下；(2)将含结晶水的硫酸盐置于烘箱或窑炉，在温度为300℃左右，烘烤时间为2小时，除去结晶水；上述原料烘干后，均自然冷却至室温。
2、预粉碎：单料(或双料)粉磨，将起催化作用的金属氧化物及硫酸盐在干燥后，投入小型粉磨机中单磨或按配方配比混磨，粉磨10-20分钟，细度要求为小于或等于325目，则出料装袋备用；
3、硝酸钡改性处理：硝酸钡改性：将烘干后的硝酸钡30份及占硝酸钡总量的0.1-0.15％表面活性剂(0.3-0.45份)投入混合磨机中运行5-10分钟，利用机械力化学效应使其在硝酸钡表面均匀生成附着薄膜层，实现硝酸钡改性，改性完成后不出料，进行一下步混合操作；
4、混合：再将高氯酸钾55份、己烘干、预粉碎的硫酸盐1份及金属氧化物9份和密度调节剂5份的重量配比投入步骤3中的混合球磨机内与改性处理的硝酸钡进行混磨，混磨时间为15-20分钟，混合均匀且细度要求为小于或等于200目，即可装包出料即成鞭炮用含改性硝酸钡的氧化剂。
实施例二
鞭炮用含改性硝酸钡的氧化剂是由以下原料和步骤制成，
所述的组成该氧化剂的各原料的重量百配比为：
高氯酸钾67份、硝酸钡23份、金属氧化物4份、硫酸盐2份、密度调节剂的重量4份；
其制备工艺步骤与实施例一相同。