氧化鋅在HC發(fā)煙劑中的應(yīng)用研究

含有機鹵化物的HC發(fā)煙劑的作用原理是金屬奪取有機物中的氯生成金屬氯化物，且放出大量的熱，金屬氯化物受熱升華而形成煙。在金屬氯化物中以氯化鋅形成的煙最佳。最常用HC發(fā)煙劑是C型發(fā)煙劑，由氧化鋅、鋁粉、六氯乙烷組成，其中氧化鋅對HC發(fā)煙劑的性能影響較大，容易引起重大質(zhì)量事故。本文通過對HC發(fā)煙劑的研究，結(jié)合生產(chǎn)中的質(zhì)量問題，提出了對氧化鋅的要求，進廠驗收及混藥前氧化鋅的處理方法，給出不同工藝方法生產(chǎn)的氧化鋅及其含量對HC發(fā)煙劑性能的影響。 1　氧化鋅的物化性能 　　氧化鋅為白色無定形粉末。無臭、無味、無砂性。受熱呈檸檬黃色，冷卻后又恢復(fù)白色。密度5.47g/cm3，熔點1800℃。氧化鋅不溶于水和醇，溶于酸、堿和氨水。在空氣中能緩慢吸收二氧化碳和水生成碳酸鋅。氧化鋅有兩種生產(chǎn)工藝，一種是直接法生產(chǎn)氧化鋅，即用碳酸鋅礦石分解生產(chǎn)氧化鋅，此種氧化鋅含雜質(zhì)較多；另一種是間接法生產(chǎn)氧化鋅，即鋅錠在高溫時吹入氧氣而生產(chǎn)氧化鋅，該氧化鋅含雜質(zhì)較少。這兩種工藝方法生產(chǎn)的氧化鋅用于HC發(fā)煙劑都能滿足性能要求。 2　混藥前對氧化鋅的處理方法及分析 　　氧化鋅的使用期為半年。在空氣中氧化鋅能緩慢吸收二氧化碳和水生成碳酸鋅。在HC發(fā)煙劑中，當(dāng)有少量的碳酸鋅(一般為0.5%～1.5%)存在時，能增加發(fā)煙劑的燃燒時間。當(dāng)碳酸鋅過多時，則會影響發(fā)煙劑的燃燒性能，嚴(yán)重時將導(dǎo)致發(fā)煙劑熄火。這是因為碳酸鋅受熱分解是一個吸熱過程，從而降低了發(fā)煙劑燃燒反應(yīng)時的熱量，破壞了熱平衡，導(dǎo)致熄火。
　　為了保證HC發(fā)煙劑的燃燒性能和長期貯存安定性，在混藥前應(yīng)對氧化鋅進行灼燒。灼燒氧化鋅有兩個目的，一是除去氧化鋅在庫房存放期間由于吸收二氧化碳和水而生成的碳酸鋅，另外還有少量的碳酸鋁等；二是除去氧化鋅中所含的吸濕性雜質(zhì)，這樣氧化鋅也不再吸濕，從而可確保發(fā)煙劑的性能和長期貯存安定性。碳酸鋅的熱分解溫度為350℃。碳酸鋅在90℃ 時放出一些二氧化碳，在350℃，1h完全分解。由于碳酸鋅的熱分解反應(yīng)過程通常是可逆的，因此，氧化鋅的灼燒溫度應(yīng)高于碳酸鋅的熱分解溫度，以利于平衡向吸熱(分解)反應(yīng)方向移動。保證氧化鋅中的碳酸鋅和其它碳酸鹽完全分解。
　　經(jīng)灼燒后的氧化鋅混藥前應(yīng)進行純度、水分含量、差熱及紅外光譜分析，合格后方可用于生產(chǎn)。灼燒后氧化鋅應(yīng)在密閉容器中存放。存放一個月后檢查，純度和水分發(fā)生了很小變化。而差熱分析和紅外光譜分析結(jié)果無變化。三個月至二年內(nèi)的分析結(jié)果均無變化。純度和水分的變化原因是氧化鋅吸收了密閉容器中的水分。上述試驗結(jié)果表明，經(jīng)灼燒后的氧化鋅，在密封與外界隔離的情況，氧化鋅將不再吸潮。 3　氧化鋅對HC發(fā)煙劑性能的影響 　　1) 不同生產(chǎn)工藝方法生產(chǎn)的氧化鋅對HC發(fā)煙劑性能的影響。直接法和間接法生產(chǎn)的氧化鋅所含雜質(zhì)不同，而在純度和水分含量上基本一致。為拓寬氧化鋅的來源，我們對不同工藝方法生產(chǎn)的氧化鋅進行性能對比試驗。試驗樣品采用同一配方，只是氧化鋅來源不同。從試驗結(jié)果可以看出，兩種工藝方法生產(chǎn)的氧化鋅其發(fā)煙時間基本一致(約55s)，但煙的顏色不同。直接法生產(chǎn)的氧化鋅煙的顏色發(fā)灰的原因，是其所含雜質(zhì)種類多于間接法生產(chǎn)的氧化鋅(白色煙)。
　　2) 氧化鋅的粒度對HC發(fā)煙劑性能的影響。氧化鋅的粒度對HC發(fā)煙劑的性能影響很大，這是因為燃燒反應(yīng)與氧化鋅的破碎度有關(guān)。當(dāng)氧化鋅粒度依次為每厘米18.8，46，80孔時，相應(yīng)的發(fā)煙時間為63.74，60.19，55.24s，即氧化鋅的粒度愈小，發(fā)煙劑的發(fā)煙時間愈短，其燃燒速度愈快。
　　3) 氧化鋅含量對HC發(fā)煙劑性能的影響。在鋁粉12%、六氯乙烷43%不變的情況下，將氧化鋅從41%逐漸增加到46%，并分別測出其發(fā)煙時間。試驗結(jié)果表明：隨著氧化鋅含量的增加，發(fā)煙時間逐漸增長。而且生成煙的顏色也逐漸變白。顏色變白是因為氧化鋅的增加使燃燒反應(yīng)中剩余的氧增多，將游離的碳氧化成一氧化碳或二氧化碳，使游離碳減少，從而使煙的顏色變白。 4　結(jié)論 　　1) 不同工藝方法生產(chǎn)的氧化鋅，經(jīng)灼燒后用于HC發(fā)煙劑中，對其性能沒有影響。
　　2) 灼燒后的氧化鋅在可靠密封容器中貯存，其純度和水分幾乎不發(fā)生變化，具有良好的貯存性能。
　　3) 氧化鋅對HC發(fā)煙劑的性能影響較大，在使用時應(yīng)按本文的方法進行處理。