负氧平衡混合物配方的计算方法

在很多情况下，烟火药剂在燃烧过程中除依靠氧化剂中的氧进行反应外，空气中的氧也参加反应。此时药剂的烟火效应非但不会降低，反而会提高。这种情况下药剂应该按照负氧平衡配制。负氧平衡药剂通常用氧差（n）或氧化剂对可燃剂的保证系数（k）来表示其缺氧数量。

氧差（n）用100 g烟火药中所有可燃剂完全氧化所需氧量和药剂所含氧量之差表示（以克数表示）。

对于二元混合物：

对于三元混合物：

式中，A——药剂中氧化剂的含量，g；

B——药剂中可燃剂的含量，g；

C——药剂中黏结剂的含量，g；

a——分解出1 g氧所需氧化剂的质量，g；

b——1 g氧能燃烧的可燃剂的质量，g；

c——1 g氧能燃烧的黏结剂的质量，g。

显然，药剂在零氧平衡时，n=0；在负氧平衡时，n<0；在正氧平衡时，n>0。

保证系数（k）为药剂中氧化剂的含量和药剂中可燃剂所需氧化剂量之比。

对于二元混合物：

对于三元混合物：

显然，当k<1时，为负氧平衡；当k=1时，为零氧平衡；当k>1时，为正氧平衡。

由以上可以看出，保证系数（k）和氧差（n）之间的关系为

在许多情况下，用保证系数（k）或氧差（n）检查烟火药配方是否合理，判断其在燃烧时借用空气中氧的程度，为分析配方燃烧异常现象原因和开展配方调整试验提供依据。

例4.7　已知黄光剂组成如下：

求保证系数和氧差。(www.xing528.com)

解：根据保证系数和氧差的定义：

例4.8　计算n=-32 g的Ba（NO3）2与Mg二元混合物的配方。

解：根据氧差的定义：

解得

即

故配方为

例4.9　计算保证系数k=0.9的Ba（NO3）2与Al的配方。

解：根据保证系数的定义：

求解得：

故配方为：

烟火药的配方计算还可以采用图算法，即利用数学的诺模图（Nomogrophs）原理，制成烟火药组分配比算图来求得药剂的百分配比。它可以免除某些烦琐的计算，并能核算组分有关数据正确与否。

在多元混合物中，常常含有不参加燃烧反应的成分，如在KClO3+SrCO3+虫胶的红光信号剂配方中的SrCO3是不参加燃烧反应的，故在计算时，可先在100 g药剂中减去它再进行计算。

由以上示例可知，计算中都有一些附加条件，这些附加条件都有试验根据。一般来说，只有在试验基础上进行多次调整，才能获得最佳配比。

思考题：

1.计算KNO3和酚醛树脂二元混合物燃烧生成CO2和H2O及燃烧生成CO和H2O的配方。

2.计算n=-32 g的Ba（NO3）2与Al二元混合物的配方。

3.计算保证系数k=0.9的Ba（NO3）2与Mg的配方。