第一篇章 大型焰火基础知识
第一节 烟花爆竹基础知识
一．烟花爆竹定义
烟花爆竹，国家标准《焰火爆竹安全与质量》GB10631给它的定义是：“以烟火药为原料制成的工艺美术品，通过着火源作用燃烧（爆炸）并伴有声、光、色、烟、雾等效果的娱乐产品”。说它是工艺品，主要是指通过技巧将原料或半成品加工而成，通过燃放实现，具有欣赏价值的产品，但它又具有燃烧爆炸性能。因此，烟花爆竹产品可以理解为是一种以烟火药为原料制成的供娱乐用的具有燃烧爆炸性能的特殊工艺品。其中爆竹主要是指燃烧时主体爆炸产生声响，其实用价值是通过连续或不连续的爆音、闪光等以满足人们的听觉效果为主的产品。而烟花则是指燃烧时除了产生声响效果以外，主要还在于产生光、色效果，形成色彩、图案等以满足人们的视觉欣赏为主的产品。
二．烟花爆竹组成
一般由烟火药、外壳、辅助构件、点火装置等组成，它们的基本原理都是通过着火源引燃点火装置或直接引燃烟火药或爆炸而产生效果，它们的核心、真正产生效果的就是烟火药。
三．烟火药
1、烟火药的定义
是“由氧化剂与还原剂等组成的混合物，燃烧（爆炸）时能产生声、光、色、烟、雾等效果。”它是由一种机械混合物，系易燃易爆物质，具有燃烧和爆炸性能，对热能、机械能、电能等作用的敏感度较高。
2、烟火药的分类
烟火药按其形状可分为珠、片状（效果状）和颗状、粉状等；按其作用可以分为：动力药：能产生发射和推进效应的烟火药
延时药：自身燃烧速度慢，产生延时效应为主的烟火药。
引燃药：自身燃点低，燃烧后产生的高温起点火作用的烟火药。
发光药：产生高强光亮或彩色效应的烟火药。
笛音药：燃烧时能产生悦耳的哨声效应的烟火药。
爆音药：主要产生爆炸效应的烟火药。
烟雾药：能产生大量烟雾效应的烟火药。
摩擦药：利用摩擦或撞击产生效果的烟火药。
3、烟火药的燃烧爆炸性能
前面我们介绍过烟花爆竹是以烟火药为原料制成，而烟火药一般都具有燃烧爆炸性能，当烟火药被冲击、摩擦或点火引燃时，开始以适应的速度燃烧，随即转变为速燃撞击邻近一层药剂，并将撞击能转为热能，使邻近层的温度迅速上升，产生爆炸。使烟火药非常快地进行一系列连续反应的现象——机械的、物理的和化学的现象，这种现象的总和即爆炸。烟火药爆炸变化传播的最大速度称为爆轰速度，简称爆速，一般用每秒多少米（m/s）表示，烟火药的爆速越大，爆炸力越大。爆速一般随密度的增加而增大，随爆炸时的压力增高而加快，随爆能的增大而增大。
4、烟火药的感度
烟火药受外界能量作用时容易引起燃烧或爆炸。这是因为烟火药内部相邻的氧化剂与可燃物的晶体之间有大量自由接触的表面，当个别晶体表面受激发冲能作用时产生了垂直压力和正切力，在这种力的作用下，氧化剂与可燃物各分子间紧密地靠拢，接近到互相作用的分子立场，并使原来的原子键破裂，从而产生了化学变化（燃烧而爆炸）。
烟火药的敏感度与烟火药的组成成分、配比、原材料的细度和混合均匀度以及受机械作
用力的大小、烟火药的初始温度都有关。但主要取决于烟火药本身的热效应和活化能（使一种物质的化学键破裂并形成新的化学键所需要的能量，叫这种物质化学反应的活化能。）烟火药活化能的大小，取决于所含的氧化剂和可燃物的分解和氧化过程，以及反应时所需的热量。分解时所需要的热能越少，分解温度就越低，对初次冲击能越敏感；相反，烟火药中仅含发热量很低的可燃物和分解时需要大量热的氧化剂，对初次冲击能的敏感度就低。在烟火药中用同一种氧化剂，用不同的可燃物，它们的敏感度也就不同。一般由燃点高的可燃物组成的烟火药比燃点低的可燃物组成的烟火药敏感度低。
（1）烟火药对热能作用的敏感度
烟火药在热作用下，由于温度升高而引起爆炸或着火的难易程度称为热敏感度。热作用最典型的形式有两种，一种是均匀加热，一种是火焰点火。
（2）烟火药对机械能作用的敏感度
烟火药对机械能作用的敏感度包括撞击感度和摩擦感度。烟火药受到外界撞击作用而发火，发火的难易程度称为撞击感度。烟火药受机械摩擦作用而发火，发火的难易程度称为摩擦感度。
（3）烟火药对电能的敏感度
电能可以使烟火药发生燃烧或爆炸，电能作用最典型的形式有两种，一是电阻热作用，二是静电作用。当积累的电能达到一定的量时，一旦对烟火药实施放电，就可引发燃烧或爆炸。
5、烟火效应
烟花爆竹是利用烟火药的烟火效应来实现其效果的。
（1）光效应
光效应是烟火药的主要效应，光效应从效果上分为拉波效应、闪烁效应和火花效应等。 拉波效应
烟火药燃烧时有的除了产生一定的光与色外，还能在光载体中喷出许多黄金色或白色的亮星（这也是发光效应的结果），这种现象叫做“拉波”或“喷波”效应。如加入适量颗粒铝（铝渣）或硬木炭（枣树一类的致密木炭）或金属粉末（铁、钛等），将配方配成的烟火药负氧平衡，使其在效果件飞行过程中利用空气中的氧进行第二次燃烧反应，这样就会出现拉长的光束，形成一条类似彗星状的尾巴。由于颜色不同，体现的效果亦不同，黄色可用来表现麦穗，绿色可用来表现柳条，白色用来表现雪花等。通常利用硬木炭粉产生金波（黄色），铝粉产生银波（白色）铁粉产生蓝波（蓝色）
闪烁效应
烟火药燃烧时有点具有一定的亮度和光色，并伴有一亮一熄的脉冲现象，具有这种现象的烟火药效果称为“闪烁”。如在烟火药中除加入金属粉末（镁、镁铝合金等到）外，同时加入一些易产生大量团体生成物的材料，燃烧时金属粉产生较高的温度和亮度，产生团体残渣，当这些残渣覆盖下一层等待燃烧的药剂时，即出现低温辐射给人们感觉似乎燃烧熄灭了，当下一层药剂被点燃后又会产生高温和亮度，紧接着又被残渣覆盖下一层药剂，依此类推，整个药物的燃烧即会产生一亮一灭的脉冲现象。利用这种一亮一灭的脉冲现象制造出诸如雪花飘飘，红星闪闪等烟火效果。
火花效应
烟火药的火花效应大体上有两种，分别称为火星火花和分支火花。火星火花一般是在远处观赏的，通常参入木炭粉即可体现，其效果与木炭的性质及颗粒大小有关。分支火花一般是利用铁粉被高温燃烧时产生的，要求铁粉中含有7%的碳。
（2）焰色效应
一些烟火药燃烧时除产生光效应外，还伴随产生不同颜色的火焰。火焰的颜色是由于烟火药
燃烧时原子或分子以一定的频率振动，在可见光谱范围内呈现一定波长的谱带货谱线，从而是火焰着色成有色火焰，这种现象为焰色效应。如利用钠盐燃烧时可呈现黄色火焰，铝盐燃烧时可呈现红色火焰，钡盐燃烧时可呈现绿色火焰，铜盐燃烧时可呈现蓝色火焰等。同时利用红、绿、蓝三原色的两种以上光色合成新的光色，如红色与绿色可以合成黄色，红色与蓝色可以合成紫色等。也可制成内外层不同颜色药剂，当一层一层燃烧时，瞬间产生色彩变化。黄色火焰
烟火药的黄色火焰石原子辐射，它主要是火焰中钠离子在589mm处的辐射。作黄色剂的钠盐高温下很容易离解，钠盐中的钠含量要尽量多且不吸潮，由于又多数钠盐容易吸湿，通常就选用低吸湿性的冰晶石和草酸钠。
红色火焰
烟火药的红色火焰石分子辐射，它主要是锶盐在高温分解是产生的。产生红色火焰的锶盐有硝酸锶和碳酸锶，锶盐燃烧时产生氧化锶，在氯离子的存在条件下，可产生氯化亚锶，前者辐射波段较宽，在606mm处强度最高：后者在636~688mm处产生强烈的红光谱带。但锶盐容易吸湿，我国南方地区使用时必须经过有效的防潮处理。
绿色火焰
烟火药的绿色火焰也是分子辐射，含钡化合物能产生最好的绿色火焰。硝酸钡是常用的材料之一。氯酸呗也能产生较好的绿色火焰，但比较敏感，又容易吸潮，不宜选用。
蓝色火焰
烟火药的蓝色火焰也是分子辐射，氯化亚铜的低温火焰（1000~12000c）可产生波段为420~460mm的最佳蓝色火焰，但高强度、艳丽的蓝色火焰比较难以得到。
（3）声响效应
烟火药被点燃后有的发出雷声，有的由于产生气体从喷孔中发出悦耳的哨声或笛声（统称啸声），有的能产生类似鸟声或嗡嗡声，这种现象称为声响效应。如将镁铝合金粉与强化剂按比例混合，装在一定强度的密封纸管中，经引火线点燃后由燃烧转化为爆炸，发出强烈的爆音。将高氯酸钾与苯二甲酸氢钾按比例混合啸声药，压紧在纸管中，由脉冲燃烧可产生出悦耳的哨声或笛音，调整纸管粗细，控制装药长度及密度，可调整音量的大小及频率的高低，从而实现变调笛音。纸管小的产生高音，纸管粗的产生低音。此外，还可以把黑火药紧密压实在两端密封的纸管中，沿纸管内切线方向扎孔，装上引线，点燃后纸管将作高速旋转，与空气摩擦而产生出各种声音，其音量大小及频率高低随装药、纸管规格及孔的大小、方位等而发生变化，这些都是“声响效应”的例子。
（4）气动效应
烟火药燃烧后能产生大量的气体，能使制品旋转或升到空中，或连续喷出彩星，或连续射出烟花部件（如哨音、彩珠等），或将壳体炸开，这些现象称为烟火药的“气动效应”，它是由于烟火药燃烧后产生的气体做功的结果。利用“气动效应”在烟火药中加入燃烧反应强烈、有大量气体产生和具有一定燃烧速度的组分，可制成能产生不同烟火效果的、多种形式的烟花，以及构成各种花形图案的空中礼花等等。
同时，烟火药的气动效应还可用于发射和推进，当烟火药在特定容器内燃烧时，产生高温高压的气体膨胀，从而把装在容器内的其它物体（如弹丸或颗粒）抛射出去；或者是所产生的高温高压气体膨胀从容器排出，产生后推力，使容器本身产生于气体排出方向相反方向的运动，前者为发射作用，后者为推进作用。
（5）发烟效应
烟火药燃放时除能产生发光、焰色、声响和气动效应外，还能产生发烟效应。在含有氧化剂、可燃物和有机染料的烟火药中，由于燃烧时氧化剂与可燃物反应时所放出的热量，使有机染料直接升华而成为蒸汽，并在大气中冷凝成为有色烟，这种现象称为“发烟效应”。
根据发烟效应和产生有色烟的原理，可制成各种颜色的烟云，如：加入酞青蓝可获得蓝色烟；加入烟雾红可获得红色烟；加入梅黄河次甲蓝可获得绿色烟等。不过，由于发烟剂中的有机染料只有直接升华成为蒸汽而不分解，才能获得有色烟，因此，在烟火药中只能使用有机染料，而不可使用金属可燃物，这一点是与配制其它效应的烟火药不同的地方，需要加以注意。
四、烟花爆竹分级分类
国家标注《烟花爆竹安全与质量》（GB10631-2004）将烟花爆竹分为四级，十四类。
1.烟花爆竹产品分级
烟花爆竹按照产品的药量及所能构成的危险性分为ABCD四级
A 级烟花爆竹是指适应于由专业燃放人员在特定条件下燃放的产品。所谓专业燃放人员是指持有《大型焰火燃放作业人员资格证明》的人员；所谓特定条件是指符合大型焰火燃放的安全距离，特殊安全要求和专用设备。
B 级烟花爆竹适应于室外大的空间燃放的产品，对产品质量要求：当按照说明燃放时，距离产品及其燃放轨迹25m以上的人或财产不应受到伤害。
C 级烟花爆竹适应于室外相对开放的空间燃放的产品，对产品质量要求：当按照说明燃放时，距离产品及其燃放轨迹5m以上的人或财产不应受到伤害。对于手持类产品，手持者不应受到伤害。
D 级烟花爆竹适应于近距离燃放，对产品质量要求：当按照说明燃放时，距离产品及其燃放轨迹1m以上的人或财产不应受到伤害，对于手持类产品，手持者不应受到伤害。
以上分级仅指烟花爆竹产品级别，不代表制造、储存条件的危险等级分类；BCD三级所规定的距离是对产品质量的要求，所谓“按照说明燃放”是指产品在合格的前提下，按照正确的燃放方法进行燃放的要求。
2.烟花爆竹产品分类
烟花爆竹按照产品的结构和燃放后的运动形式将产品分为以下14类：
（1）喷花类：燃放时以喷射火苗、火花为主的产品（花筒、喷泉、花树）；
（2）旋转类：燃放时主体自身旋转但不升空的产品（大地花开、魔术烟火、火轮等）；
·······················································································································································································更多内容登录http://377987996.cn.gongchang.com
