紅丹響珠制造工藝及其反應機理的探索
煙花爆竹產品效果制作中，多種多樣，五花八門；數不勝數。其紅丹響珠是煙花廠家在生產中
常見的一種效果之一，該效果，體積小，成球形，制作工藝簡單，點燃后，能像鞭炮一樣發出
霹靂啪啦的脆響，同時能放射出刺眼的白光，深受人們的喜愛?，F對其制作工藝及其反應機理
作簡單介紹，以供業界人士共同參考和探索。
一? 響珠制造工藝
（一） 紅丹響珠結構示意圖
1紅丹芯子
2中包藥
3皮藥（引藥）
4外引藥（軍工粉）
（二） 一般響珠制作規格表
（三） 響珠藥物結構及其功能表
（四） 響珠制作工藝圖及其解析
在煙花鞭炮生產廠家中，通常響珠的制造工藝可分為兩種方法，現作一一介紹
一 響珠生產工藝流程圖一
二 具體工藝流程解析
1、 配藥要求稱量準確，材料相對應
2、 混合要求三和三篩，必須用100目過篩，使藥物充分均勻混合
3、 造粒時，不應過快加粉，應層層密實
4、 篩選中，應用相應的目數要求過篩，小響珠芯子應返回加大，大響珠芯子要么做其他效果
用，要么直接擦碎成粉，用于加大其響珠用或作芯子用
5、 符合規格的響珠芯子，直接用水上中包藥，裸至相應的目數要求，裸中包藥時，應可以觀
察到響珠芯子稍有融化的狀態，這樣才會使加入的中包藥更好的與芯子藥相互滲透，融合，以
提高芯子反應
6、 篩選不宜過快過猛，因外裸的中包藥，未干，結構性不強，容易造成磨損。未達到相應規
格的中包藥，依然返回加大，中包藥大于其規格，可以做稍大一點的響珠用，但大小必須統一
歸類，以提高響珠脆響的整齊性
7、 干燥應即時迅速，減少其內部水份與鎂鋁合金粉的反應，以提高響珠的質量，若長期滯留
中轉庫，可直接導致質量下降，重者可產生熱量，若不即時處理，會自燃自爆
8、 干燥的響珠，外表面必須用防潮水裸皮藥，若皮藥未達到工藝要求，則用酒精繼續加大。
之后，出罐時，加入幾瓢軍工粉，以提高接火率
9、 裸好皮藥和外引藥后，應把響珠攤在木架上即時干燥
10、 驗收，必須裝內筒試，主要判斷其接火、脆響度以及殘渣的多少
11、 入庫時應做好防潮措施
二 響珠生產工藝流程圖二
此工藝，與第一道工藝基本相同，但也有值得一提的地方，第5道流程必須使響珠芯完全干燥
。第6道工藝，在用水上中包藥前，必須包裹一層防潮水再進行操作，否則，水份會直接滲透
干燥響珠芯子中，若裸中包藥后未即時干燥，直接會導致響珠失效
以上兩種響珠制造工藝，各有千秋。因生產企業材料不同，
安排的人員也不同，因此，也沒有定性?；湔l家，還需業界人士共同探討，擇善而從。
二? 響珠反應機理
(一) 相關物質性能表
前面我們已經提到紅丹響珠中的主要成份為四氧化三鉛Pb3o4、氧化銅Cuo、鎂鋁合金Mg4Al3、
米粉(C6H10O5)n組成，其中，外引藥，引藥和中包藥主要起引燃，促燃的作用，為紅丹響珠芯
子反應做墊鋪，而紅丹響珠芯子主要發生以下兩種鋁熱反應。
① 17Cuo+2Mg4Al3=17Cu+8MgO+3Al2O3+Q
② 17Pb3o4+8Mg4Al3=51Pb+32MgO+12Al2O3+Q
所以，總反應可表示為
③ 17Cuo+17Pb3o4+10Mg4Al3=17Cu+51Pb+40MgO+15 Al2O3+Q
通過蓋斯定理，｛爆熱Qp=(產物生產熱—反應生產熱)/M.M表示煙火劑總質量｝我們可以得到
該反應的爆熱。
生成物:17×0+51×0+40×601+15×1605=48115 kj
反應物:17×157+17×709+10×0=14722 kj
煙火劑總質量M=17×63.55+17×685.6+10×178.18=14517.35 g
故Qp=(48115-14772)/14517.35=2.3 kj/ g
通過理論計算，可知該反應所生成的熱量是相對高的，從相關物質性能表可知，單質銅和鉛的
熔點和沸點相對氧化鎂和氧化鋁都低，因此，單質銅和鉛的導熱性遠遠要大于化合物氧化鎂和
氧化鋁，從而可以知道銅和鉛的溫度上升比化合物快的多，瞬間會使單質銅和鉛的溫度急劇上
升。
查表可以得到，銅的比熱容是0.39j/g.℃(在20-1500℃),鋁的比熱容是0.13 j/g.℃(在20-
1500℃)。假設，該反應所生成的熱量完全被銅和鉛吸收，可以通過反應①可以得到鋁的溫度
可以上升到3200℃，同樣可以通過②計算得到銅的溫度可以上升到1580℃。根據相關物質性能
表可以知道，此反應完全可以使鉛單質達到沸騰，形成鉛蒸汽。實際上減去溶化熱和氧化鎂、
氧化鋁所吸收以及部分熱量損失外，該反應的熱量足可以使鉛汽化。
綜上所述,可以得到結論:響珠反應機理是由于該主體反應中能產生大量的熱量，該熱量足可以
使鉛汽化。其中氧化鎂和氧化鋁未能達到其熔點的溫度，因此，以固體的形式裸露在響珠芯子
的表面，隨著響珠的逐層反應，氧化鎂和氧化鋁的固體也隨之增加。從而形成了一個密實的球
體，而鉛蒸汽在球心中不斷的聚積，使氣壓急速上升，當外界氧化鎂和氧化鋁形成的球殼承受
不了內部的氣壓的時候，就會在沖破球殼的一瞬間發出像鞭炮一樣的脆響。
值得深思的是，通過②反應，銅所上升的溫度未達到其2595℃的沸點，似乎該反應在響珠反應
中未起到任何的作用，好像是畫蛇添足，實際上，從總體反應而言，反應放出的熱量足可以把
銅直接溶化。根據相關資料證實，混合金屬比單質的熔點、沸點都低，因此，上面的疑問便會
茅塞頓開。溶化的銅將會與鉛金屬均勻的混合在一起，這樣就會是鉛金屬更容易汽化，使效果
更加理想。
從理論上講，響珠反應應該配成零氧平衡，但實際上往往將鎂鋁合金超量配比，這樣才會使反
應中形成一個鎂、鋁、銅、鉛的四種混合金屬相互融合，該金屬混合物的熔點和沸點將比任何
一種金屬單質都低，因此，就更容易沸騰汽化，使效果更加完美。
實踐證明，上述理論適用于實踐，可是在調配的過程中，米粉的多少有會影響其響聲，當加到
6個米粉以上時，響珠將會產生變化，可能是因為米粉(C6H10O5)n在反應中主要生成H2O、CO2
和O2，這三種氣體不斷的在芯子表面外竄，從而使球殼露氣，不能得到密實的球體。響珠內部
氣壓減低，直接導致響珠質量下降的原因。以上只是猜測，還需業界人士進一步去探索。
在煙花制作繁忙的冬季，由于天氣原因，通常用水制造的響珠芯子比較難干，因此，常常影響
生產的正常性，所以有些廠家嘗試著在響珠芯子成分中加入兩到三個樹脂，用酒精制作，以便
于干燥。其效果并不遜于用水制造的響珠，反應原理基本雷同，不知是否還有其它制作捷徑，
還需業界煙花焰火工作者共同思考和探索。
