陈旭飞 技术员

    烟花爆竹产品效果制作中，多种多样，五花八门；数不胜数。其红丹响珠是企业生产中常见的一种效果之一，该效果，体积小，成球形，制作工艺简单，点燃后，能像鞭炮一样发出霹雳啪啦的脆响，同时能放射出刺眼的白光，深受人们的喜爱。现对其制作工艺及其反应机理作简单介绍，以供业界人士共同参考和探索。
 
                   一• 响珠制造工艺

（一） 红丹响珠结构示意图

1红丹芯子
2中包药
3皮药（引药）
4外引药（军工粉）

（二） 一般响珠制作规格表

（三） 响珠药物结构及其功能表

（四） 响珠制作工艺图及其解析

    在烟花爆竹生产企业中，通常响珠的制造工艺可分为两种方法，现作一一介绍

一  响珠生产工艺流程图一

二  具体工艺流程解析

1、 配药要求称量准确，材料相对应

2、 混合要求三和三筛，必须用100目过筛，使药物充分均匀混合

3、 造粒时，不应过快加粉，应层层密实

4、 筛选中，应用相应的目数要求过筛，小响珠芯子应返回加大，大响珠芯子要么做其他效果用，要么直接擦碎成粉，用于加大其响珠用或作芯子用

5、 符合规格的响珠芯子，直接用水上中包药，裸至相应的目数要求，裸中包药时，应可以观察到响珠芯子稍有融化的状态，这样才会使加入的中包药更好的与芯子药相互渗透，融合，以提高芯子反应

6、 筛选不宜过快过猛，因外裸的中包药，未干，结构性不强，容易造成磨损。未达到相应规格的中包药，依然返回加大，中包药大于其规格，可以做稍大一点的响珠用，但大小必须统一归类，以提高响珠脆响的整齐性

7、 干燥应即时迅速，减少其内部水份与镁铝合金粉的反应，以提高响珠的质量，若长期滞留中转库，可直接导致质量下降，重者可产生热量，若不即时处理，会自燃自爆

8、 干燥的响珠，外表面必须用防潮水裸皮药，若皮药未达到工艺要求，则用酒精继续加大。之后，出罐时，加入几瓢军工粉，以提高接火率

9、 裸好皮药和外引药后，应把响珠摊在木架上即时干燥

10、 验收，必须装内筒试，主要判断其接火、脆响度以及残渣的多少

11、 入库时应做好防潮措施

二  响珠生产工艺流程图二

    此工艺，与第一道工艺基本相同，但也有值得一提的地方，第5道流程必须使响珠芯完全干燥。第6道工艺，在用水上中包药前，必须包裹一层防潮水再进行操作，否则，水份会直接渗透干燥响珠芯子中，若裸中包药后未即时干燥，直接会导致响珠失效

    以上两种响珠制造工艺，各有千秋。因生产企业材料不同，
安排的人员也不同，因此，也没有定性。花落谁家，还需业界人士共同探讨，择善而从。

                 二• 响珠反应机理

(一) 相关物质性能表

    前面我们已经提到红丹响珠中的主要成份为四氧化三铅Pb3o4、氧化铜Cuo、镁铝合金Mg4Al3、米粉(C6H10O5)n组成，其中，外引药，引药和中包药主要起引燃，促燃的作用，为红丹响珠芯子反应做垫铺，而红丹响珠芯子主要发生以下两种铝热反应。
① 17 Cuo+2 Mg4Al3=17 Cu+8 MgO+3 Al2O3  +Q

② 17 Pb3o4+8 Mg4Al3=51 Pb+32 MgO+12 Al2O3  +Q
所以，总反应可表示为

③ 17 Cuo+17 Pb3o4+10 Mg4Al3=17 Cu+51 Pb+40 MgO+15 Al2O3   +Q

 通过盖斯定理，｛爆热Qp=(产物生产热—反应生产热)/M.M表示烟火剂总质量｝我们可以得到该反应的爆热。

   生成物:17ⅹ0+51ⅹ0+40ⅹ601+15ⅹ1605=48115 kj

   反应物:17ⅹ157+17ⅹ709+10ⅹ0=14722 kj

   烟火剂总质量M=17ⅹ63.55+17ⅹ685.6+10ⅹ178.18=14517.35 g

   故Qp=(48115-14772)/14517.35=2.3 kj/ g

   通过理论计算，可知该反应所生成的热量是相对高的，从相关物质性能表可知，单质铜和铅的熔点和沸点相对氧化镁和氧化铝都低，因此，单质铜和铅的导热性远远要大于化合物氧化镁和氧化铝，从而可以知道铜和铅的温度上升比化合物快的多，瞬间会使单质铜和铅的温度急剧上升。

   查表可以得到，铜的比热容是0.39j/g.℃(在20-1500℃),铝的比热容是0.13 j/g.℃(在20-1500℃)。假设，该反应所生成的热量完全被铜和铅吸收，可以通过反应①可以得到铝的温度可以上升到3200℃，同样可以通过②计算得到铜的温度可以上升到1580℃。根据相关物质性能表可以知道，此反应完全可以使铅单质达到沸腾，形成铅蒸汽。实际上减去溶化热和氧化镁、氧化铝所吸收以及部分热量损失外，该反应的热量足可以使铅汽化。

    综上所述,可以得到结论:响珠反应机理是由于该主体反应中能产生大量的热量，该热量足可以使铅汽化。其中氧化镁和氧化铝未能达到其熔点的温度，因此，以固体的形式裸露在响珠芯子的表面，随着响珠的逐层反应，氧化镁和氧化铝的固体也随之增加。从而形成了一个密实的球体，而铅蒸汽在球心中不断的聚积，使气压急速上升，当外界氧化镁和氧化铝形成的球壳承受不了内部的气压的时候，就会在冲破球壳的一瞬间发出像鞭炮一样的脆响。

    值得深思的是，通过②反应，铜所上升的温度未达到其2595℃的沸点，似乎该反应在响珠反应中未起到任何的作用，好像是画蛇添足，实际上，从总体反应而言，反应放出的热量足可以把铜直接溶化。根据相关资料证实，混合金属比单质的熔点、沸点都低，因此，上面的疑问便会茅塞顿开。溶化的铜将会与铅金属均匀的混合在一起，这样就会是铅金属更容易汽化，使效果更加理想。

    从理论上讲，响珠反应应该配成零氧平衡，但实际上往往将镁铝合金超量配比，这样才会使反应中形成一个镁、铝、铜、铅的四种混合金属相互融合，该金属混合物的熔点和沸点将比任何一种金属单质都低，因此，就更容易沸腾汽化，使效果更加完美。

    实践证明，上述理论适用于实践，可是在调配的过程中，米粉的多少有会影响其响声，当加到6个米粉以上时，响珠将会产生变化，可能是因为米粉(C6H10O5)n在反应中主要生成H2O、CO2和O2，这三种气体不断的在芯子表面外窜，从而使球壳露气，不能得到密实的球体。响珠内部气压减低，直接导致响珠质量下降的原因。以上只是猜测，还需业界人士进一步去探索。

    在烟花制作繁忙的冬季，由于天气原因，通常用水制造的响珠芯子比较难干，因此，常常影响生产的正常性，所以有些厂家尝试着在响珠芯子成分中加入两到三个树脂，用酒精制作，以便于干燥。其效果并不逊于用水制造的响珠，反应原理基本雷同，不知是否还有其它制作捷径，还需业界烟花焰火工作者共同思考和探索。