home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Hacker's Secrets 4 / Hacker's Secrets 4.iso / faq / rec2006.txt < prev    next >
Text File  |  1997-01-06  |  60KB  |  1,416 lines

  1. Subject: rec.pyrotechnics FAQ
  2. Supersedes: <pyrotechnics-faq_850290160@rtfm.mit.edu>
  3. Date: 21 Dec 1996 11:28:05 GMT
  4. Summary: This file contains basic details, safety information and answers to
  5.          frequently asked questions about pyrotechnics.  It is recommended
  6.          that all subscribers to the newsgroup rec.pyrotechnics read this
  7.          document before attempting any practical pyrotechnics.
  8. X-Last-Updated: 1995/07/28
  9.  
  10.  
  11.                               REC.PYROTECHNICS FAQ
  12.                               ++++++++++++++++++++
  13.                               Last Updated 28JUL95
  14.  
  15. CONTENTS
  16. ========
  17.  
  18. 1. Introduction - Welcome to rec.pyrotechnics
  19.  
  20. 2. Reading rec.pyrotechnics
  21.  
  22. 3. Posting to rec.pyrotechnics
  23.  
  24. 4. Legal Aspects of Pyrotechnics
  25.  
  26. 5. PGI - Pyrotechnics Guild International
  27.  
  28. 6. Pyrotechnic Literature
  29.   6a. Fireworks Literature
  30.   6b. Fringe Literature
  31.   6c. Net-Available Information
  32.  
  33. 7. Frequently Asked Questions
  34.   7a. Nitrogen Tri-Iodide, NH3.NI3
  35.   7b. Thermite
  36.   7c. Dry Ice Bombs
  37.   7d. Smoke Bombs
  38.   7e. Basic Pyrotechnic Devices
  39.   7f. Terminator Bombs, MacGyver, etc.
  40.   7g. Match Rockets
  41.  
  42. 8. Commonly Used Chemicals in Pyrotechnics
  43.  
  44.  
  45. 1. Introduction - Welcome to rec.pyrotechnics
  46. =============================================
  47.  
  48. Rec.pyrotechnics is a worldwide newsgroup dedicated to the discussion of
  49. fireworks and explosives, mostly concerned with their construction. The
  50. readers of rec.pyrotechnics welcome anyone with an interest in the
  51. subject, be they experienced or just trying to get started in the hobby.
  52.  
  53. If you are just getting started, try to get hold of as much information
  54. on the subject as you can, and read it carefully. If it is explosives
  55. you are interested in, make sure you read up on the theory behind
  56. explosives. There is a lot of misinformation in movies etc. regarding
  57. explosives, so it is important you get a good background from a reliable
  58. source.
  59.  
  60. In the Pyrotechnic Literature section below are several books that are
  61. must-reads for anyone serious about pyrotechnics. Try all your local
  62. libraries - even if they don't have the books mentioned below, they are
  63. sure to have some information on the subject. Remember, you can never be
  64. too well-informed - it is *your* safety that is at stake, and not being
  65. aware of all the aspects involved is extremely dangerous.
  66.  
  67. Pyrotechnics and explosives are not safe - factories have been destroyed
  68. in the past, and they have access to the best materials and equipment,
  69. and take the most stringent safety precautions. Some people on the net
  70. have also been injured by accidents, and many of them had years of
  71. experience and took extremely comprehensive safety measures.
  72.  
  73. Some knowledge of chemistry and physics is essential - if you didn't do
  74. high-school chemistry, get yourself a chemistry textbook and read it.
  75. Make sure you understand the basic principles involved for any
  76. composition you might be making. It is a good idea to check a recipe out
  77. with someone who is experienced in chemistry, to make sure you haven't
  78. missed any safety aspect.
  79.  
  80. If you take the time to find out all the information, and put safety of
  81. yourself and others as your highest priority, you will find pyrotechnics
  82. an extremely fun and rewarding hobby.
  83.  
  84. 2. Reading rec.pyrotechnics
  85. ===========================
  86.  
  87. Often you will see an interesting composition or method posted to
  88. rec.pyrotechnics and the temptation is to run out and try it immediately.
  89. However, sometimes information posted will contain errors, or omit
  90. important safety aspects. Sometimes people will post methods that they
  91. heard from some vague source, or that they think should work but haven't
  92. tried.
  93.  
  94. Leave it for a couple of days to see if anyone on the net responds to it.
  95. If not, get a printout of it and read it several times to make sure you
  96. are completely familiar with it. If you have any questions or corrections
  97. for an article, please don't hesitate to post. People on the net would
  98. much rather answer a question that may seem "silly" to you, than to have
  99. you get hurt.
  100.  
  101. Also, a complete archive of rec.pyrotechnics is available on the server
  102. news.armory.com in its original message format.  You can therefore do a
  103. search on past articles there and quite probably find the information
  104. you are looking for without needing to ask again.  To read the archives,
  105. first set your news host by setting the NNTPSERVER environment variable
  106. to news.armory.com - this is achieved on Unix machines by typing:
  107.  
  108. setenv NNTPSERVER news.armory.com
  109.  
  110. You may then start your newsreader in the usual way.  Note however that
  111. to resume reading news from your local server you must quit the newsreader
  112. and reset the NNTPSERVER variable.
  113.  
  114. 3. Posting to rec.pyrotechnics
  115. ==============================
  116.  
  117. If you have a composition or a method that has served you well, please
  118. share it with the net. Also if you have a question, people will be happy
  119. to help you out with it.
  120.  
  121. However, please remember that you message is going to be read by a lot of
  122. people around the world, many of whom may not be as familiar with aspects
  123. of your posting as you are. Include all relevant safety information, for
  124. example possible mixing and storage hazards, toxicity, expected behaviour
  125. of the composition once ignited etc.  Also, it is worth keeping in mind
  126. that the relevant legal authorities do read rec.pyrotechnics and other
  127. newsgroups.
  128.  
  129. If you post something you haven't tried, be sure to make that clear in
  130. your article. This is a good idea when asking questions as well - make
  131. sure it is obvious that you are asking a question, rather than posting
  132. something you don't know about and hoping someone will correct it.
  133.  
  134. Read through your article before posting it to make sure that you have
  135. covered every aspect, and that there are no errors or ambiguities that
  136. could cause people to interpret part of it the wrong way.
  137.  
  138. 4. Legal Aspects of Pyrotechnics
  139. ================================
  140.  
  141. Chances are that many of the procedures involved in pyrotechnics are
  142. illegal without a permit where you live. There are generally separate
  143. laws regarding storage of chemicals, manufacture of fireworks,
  144. manufacture of explosives, storage of fireworks, storage of explosives,
  145. use of fireworks and use of explosives.
  146.  
  147. The laws regarding fireworks may also be split up in terms of the "Class"
  148. of fireworks concerned - commonly available fireworks are Class C, while
  149. the fireworks typically seen at displays will be mainly Class B, with
  150. some Class C. Make sure you know where you stand in terms of the law in
  151. your area, and get a permit if necessary.
  152.  
  153. Make sure that what you are doing will not cause any damage to other
  154. people's property, and that there are no innocent bystanders that can get
  155. hurt. There are plenty of laws relating to injury or damage to third
  156. parties and their property, not to mention lawsuits. We don't want anyone
  157. to get in trouble with the law because of anything here.
  158.  
  159. 5. PGI - Pyrotechnics Guild International
  160. =========================================
  161.  
  162. Pyrotechnics Guild International, Inc is a non-profit organization of
  163. professional and amateur fireworks enthusiasts: builders, shooters &
  164. watchers.
  165.  
  166. Membership includes a quarterly journal and an annual convention.
  167.  
  168. (New Castle, Pennsylvania, '94)
  169. (Stevens Point, Wisconsin, '95)
  170.  
  171. For membership information, contact:
  172.  
  173.         PGI
  174.         Ed Vanasek
  175.         18021 Baseline Ave
  176.         Jordan, MN
  177.         55352
  178.  
  179.         You need either three recommendations from random people or one
  180.         recommendation from a PGI member.  Dues are $25/yr., US.
  181.  
  182.  
  183. Another newsletter is American Fireworks News, monthly, miscellaneous news,
  184. technical articles, ads, $19.95/yr.
  185.  
  186.         AFN
  187.         Star Rt Box 30
  188.         Dingmans Ferry, PA
  189.         18328
  190.  
  191.  
  192. 6. Pyrotechnic Literature
  193. =========================
  194.  
  195. 6a. Fireworks Literature
  196. ------------------------
  197.  
  198. These are extremely good books on the subject of pyrotechnics, and are
  199. really a must-read for the serious pyrotechnics enthusiast. Many others
  200. that are not listed here are also worth reading - check out your local
  201. library, Books In Print, Pyrotechnica Publications etc. for more
  202. references.
  203.  
  204. Conkling, John A.: "Chemistry of Pyrotechnics: Basic Principles & Theory"
  205. (Marcel Dekker, New York, NY 1986. (ISBN 0-8247-7443-4).)
  206.  
  207. See also Conkling's articles in Scientific American (July 1990, pp96-102)
  208. and Chemical & Engineering News (June 29, 1981, pp24-32).
  209.  
  210.  
  211. Shimizu, Takeo: "Fireworks - The Art, Science and Technique", 2nd ed.
  212. (Pyrotechnica Publications, 1988. (ISBN 0-929388-04-6).)
  213.  
  214.  
  215. Lancaster, Ronald: "Fireworks, Principles and Practice" (Illus.) 2nd ed.
  216. (Chemical Publishing Company Incorporated, 1992. (ISBN 0-8206-0339-2).)
  217. The 1st edition is also available, and is much cheaper. The 2nd edition
  218. only has about 20 new pages and some minor corrections, but is about
  219. $50 more expensive.
  220. Shimizu often directs people to Lancaster rather than giving the detailed
  221. information himself.
  222.  
  223.  
  224. Weingart, George W.: "Pyrotechnics" (Illus.)
  225. (Chemical Publishing Company Incorporated, 1968. (ISBN 0-8206-0112-8).)
  226.  
  227.  
  228. Davis, Tenney L.: "Chemistry of Powder and Explosives"
  229.  
  230.  
  231. More references are available from Books In Print.
  232.  
  233. By far the best sources for all books on fireworks are:
  234.  
  235. Quantum Tech Publications
  236. 208 Franklin Blvd
  237. Mahomet, IL 61853
  238. (217) 586-5999
  239.  
  240.  
  241. Pyrotechnica Publications
  242. 2302 Tower Drive
  243. Austin, TX 78703 USA
  244.  
  245.  
  246. 6b. Fringe Literature
  247. ---------------------
  248.  
  249. These books usually deal with home-made explosives etc. more than
  250. fireworks, and are usually dubious at best. Most are not worth buying,
  251. especially if you are more interested in the pyrotechnics field.
  252.  
  253. Much of the information in them is inherently unsafe - many of the books
  254. deal with field-expedient methods, and assume that some casualties are
  255. acceptable along the way. If you want to try anything out of one of
  256. these, it is a good idea to ask about it on the net or to someone
  257. experienced in pyrotechnics or explosives.
  258.  
  259.  
  260. "The Anarchist's Cookbook": this is in "Books in Print" so your local
  261. bookstore should be able to get you a copy.  Alternatively, you can send
  262. $22 (includes postage) to Barricade Books, PO Box 1401, Secaucus NJ 07096.
  263. The Anarchist's Cookbook gets a big thumbs down because it is full of
  264. inaccurate information.
  265.  
  266. "Ragnar's Guide to Home and Recreational Use of High Explosives": thumbs
  267. down as it is even more inaccurate than The Anarchist's Cookbook.
  268.  
  269. US Army Technical Manual 31-210 1969 "Improvised Munitions Handbook":
  270. The Improvised Munitions Handbook generally gets okay reviews; it
  271. contains a whole bunch of recipes for making explosives etc. out of handy
  272. chemicals. You can get it from several sources, gun shows, or for $5 from
  273. Sierra Supply.
  274.  
  275. "Poor Man's James Bond Vol. 2": mostly a set of reprints of various
  276. books, in small type.  It does have Davis' Chem. of Powder and Explosives
  277. and what appears to be Vol. 1 and 2 of the Improvised Munitions Handbook
  278. series. Vol. 1 of PMJB has a reprint of Weingart's book Pyrotechnics (?)
  279.  
  280. Here are some sources for the books.  Most of these places will send you
  281. a catalog with related material.
  282.  
  283. Loompanics, P.O. Box 1197 Port Townsend, WA 98368.
  284. This company sells a wide selection of fringe books on drugs, explosives,
  285. war, survival, etc.
  286. Catalog $5.
  287.  
  288. Sierra Supply, PO Box 1390 Durango, CO 81302 (303)-259-1822.
  289. Sierra sells a bunch of army surplus stuff, including technical
  290. manuals such as the Improvised Munitions Handbook.
  291. Sierra has a $10 minimum order + $4 postage.  Catalog $1.
  292.  
  293. Paladin Press, P.O. Box 1307 Boulder, CO 80306
  294.  
  295. Delta Press Ltd, P.O. Box 1625 Dept. 893 El Dorado, AR 71731
  296.  
  297. Phoenix Systems, P.O. Box 3339, Evergreen CO 80439
  298. Phoenix carries fuse (50 ft/$9), smoke grenades, tracer ammo, dummy
  299. grenades. Catalog $3.
  300.  
  301. U.S. Cavalry, 2855 Centennial Ave. Radcliff, KY 40160-9000 (502)351-1164
  302. Sells all kinds of military and adventure equipment.
  303.  
  304. Thanks to Ken Shirriff, Phil Ngai, Keith Wheeler, Charles Marshall, Gary
  305. Hughes, and others.
  306.  
  307. 6c. Net-Available Information
  308. -----------------------------
  309.  
  310. Articles from rec.pyrotechnics and other miscellaneous
  311. pyrotechnic text files are available by anonymous FTP from
  312. paradox1.denver.colorado.edu in the directory
  313. Anonymous:Text-files:Pyrotechnics: .
  314.  
  315.  
  316. The so-called "gopher files", a collection of 4 introductory files on
  317. pyrotechnics, are available using a file transfer client called gopher.
  318. The sources for gopher are available via anonymous FTP from
  319. boombox.micro.umn.edu in the directory /pub/gopher/ .
  320.  
  321. You can see what it looks like by telneting to consultant.micro.umn.edu
  322. and logging in as "gopher". The pyroguide is in the Gopher system under:
  323.  
  324. Other Gopher and Information Servers/Fun & Games/Recipes/Misc/Pyrotechnics
  325.  
  326. These files are quite a good introduction to pyrotechnics, including
  327. information on the manufacture of fuses and casings.
  328.  
  329.  
  330. "The Big Book Of Mischief", commonly abbreviated TBBOM, is available
  331. via anonymous FTP from ftp.std.com, and has the file path:
  332.  
  333. obi/Mischief/tbbom13.txt (version 1.3, 1991)
  334. obi/Mischief/tbbom15.txt (version 1.5, 1994)
  335.  
  336. It can also be obtained through e-mail from dr@ripco.com
  337.  
  338. This is generally a compilation of articles from many sources such as
  339. 'The Poor Man's James Bond' and from here in rec.pyrotechnics. This also
  340. comes under the heading of 'Fringe Literature', as many of the items and
  341. methods contained in it are of dubious safety and reliability.
  342.  
  343. 7. Frequently Asked Questions
  344. =============================
  345.  
  346. Below are descriptions of several things that are frequently asked about
  347. on rec.pyrotechnics - they are not generally of much use in fireworks,
  348. but they are here to cut down message traffic on these subjects which
  349. have been covered many times before.
  350.  
  351. First though, here are some safety rules. Read these and memorize them.
  352.  
  353. 1. Mix only small batches, especially when trying something out for the
  354.    first time. Some mixtures, particularly flash powder, will detonate
  355.    rather than deflagrate (just burn) if enough is present to be self-
  356.    confining. It doesn't take much to do this. Small amounts of
  357.    unconfined pyrotechnic mixtures may damage your hands, eyes or face.
  358.    Larger amounts can threaten arms, legs and life. The hazards are
  359.    greatly reduced by using smaller amounts. Also be aware that a mixture
  360.    using finer powders will generally behave MUCH more vigorously than
  361.    the same mixture made with coarser ingredients. Many of these mixtures
  362.    are MUCH more powerful than comparable amounts of black powder. Black
  363.    powder is among the tamest of the pyrotechnician's mixtures.
  364.  
  365. 2. Many of these mixtures are corrosive, many are very toxic, some will
  366.    react strongly with nearly any metal to form much more unstable
  367.    compounds.  Of the toxics, nearly all organic nitrates have *very*
  368.    potent vasodilator (heart and circulatory system) effects.  Doses for
  369.    heart patients are typically in the small milligram range.  Some can
  370.    be absorbed through the skin.
  371.  
  372. 3. Keep your work area clean and tidy. Dispose of any spilled chemicals
  373.    immediately. Don't leave open containers of chemicals on your table,
  374.    since accidental spillage or mixing may occur. Use only clean equipment.
  375.  
  376. 4. If chemicals need to be ground, grind them separately, never together.
  377.    Thoroughly wash and clean equipment before grinding another chemical.
  378.  
  379. 5. Mixing should be done outdoors, away from flammable structures, and
  380.    where ventilation is good. Chemicals should not be mixed in metal or
  381.    glass containers to prevent a shrapnel hazard. Wooden containers are
  382.    best, to avoid static. Always use a wooden implement for stirring.
  383.    Powdered mixtures may be mixed by placing them on a sheet of paper and
  384.    rolling them across the sheet by lifting the sides and corners one at
  385.    a time.
  386.  
  387. 6. Don't store powdered mixtures, in general. If a mixture is to be
  388.    stored, keep it away from heat sources, in cardboard or plastic
  389.    containers. Keep all chemicals away from children or pets.
  390.  
  391. 7. Be sure all stoppers or caps, especially screw tops, are thoroughly
  392.    clean. Traces of mixture caught between the cap and the container can
  393.    be ignited by friction from opening or closing the container.
  394.  
  395. 8. Always wear a face shield, or at least shatterproof safety glasses.
  396.    Also wear a dust mask when handling powdered chemicals. Particulate
  397.    matter in the lungs can cause severe respiratory problems later in
  398.    life. Wear gloves and a lab apron when handling chemicals. This rule
  399.    is very important.
  400.  
  401. 9. Make sure there are no ignition sources near where you are working.
  402.    This includes heaters, motors and stove pilot lights. Above all,
  403.    DON'T SMOKE!
  404.  
  405. 10. Have a source of water READILY available. A fire extinguisher is
  406.     best, a bucket of water is the bare minimum.
  407.  
  408. 11. Never, under any circumstances, use metal or glass casings for
  409.     fireworks. Metal and glass shrapnel can travel a long way, through
  410.     body parts that you'd rather they didn't.
  411.  
  412. 12. Always be thoroughly familiar with the chemicals you are using. Don't
  413.     just rely on the information provided with the recipe. Look for extra
  414.     information - the Merck Index is very good for this, especially
  415.     regarding toxicity. It can also provide pointers to journal articles
  416.     about the chemical.
  417.  
  418. 13. Wash up carefully after handling chemicals. Don't forget to wash your
  419.     ears and your nose.
  420.  
  421. 14. If a device you build fails to work, leave it alone for half an hour,
  422.     then bury it. Commercial stuff can be soaked in water for 30 minutes
  423.     after being left for 30, then after 24 hours cautious disassembly can
  424.     be a valid learning experience. People have found "duds" from shoots
  425.     that took place over a year ago, having been exposed to rain etc,
  426.     which STILL functioned when fitted with fresh fuse or disposed of in
  427.     a bonfire. Even after a 30 minute waiting period (minimum), initial
  428.     pickup should be with a long- handled shovel.
  429.  
  430. 15. Treat all chemicals and mixtures with respect. Don't drop them or
  431.     handle them roughly. Treat everything as if it may be friction- or
  432.     shock-sensitive. Always expect an accident and prepare accordingly,
  433.     even if all these safety precautions are observed. Several people on
  434.     the net have gotten stitches, lost fingers, or been severely burned.
  435.     Some of them were very scrupulous in their safety precautions and had
  436.     many years' safe experience with pyrotechnics.
  437.  
  438. 7a. Nitrogen Tri-Iodide, NI3.NH3
  439. --------------------------------
  440.  
  441. Nitrogen Tri-Iodide is a very unstable compound that decomposes
  442. explosively with the slightest provocation. It is too unstable to have
  443. any practical uses, but is often made for its novelty value.  Some books
  444. describe uses for it in practical jokes etc. but in my experience it has
  445. been far too unstable for this to be a feasible idea. Despite its common
  446. name, the explosive compound is actually a complex between nitrogen
  447. tri-iodide and ammonia, NI3.NH3 (nitrogen tri-iodide monoammine).
  448.  
  449. Reagents:
  450.  
  451. Solid Iodine (I2)
  452. Ammonia solution (NH4OH) - Use only pure, clear ammonia. Other solutions,
  453.                            such as supermarket 'cloudy' ammonia, will not
  454.                            give the desired product.
  455.  
  456.  
  457. Place a few fine crystals of iodine in a filter paper. The best way to
  458. make fine iodine crystals is to dissolve the iodine in a small quantity
  459. of hot methanol (care: methanol is toxic and flammable. Heat on a steam
  460. bath away from open flame. Use in a well-ventilated area.), and then pour
  461. the solution into a container of ice-cold water. This will cause
  462. extremely fine iodine crystals to precipitate out. Drain off the liquid
  463. and wash the crystals with cold water. If this method is not possible,
  464. crush the iodine as finely as possible.
  465.  
  466. Then filter ammonia through the iodine crystals. Use a small amount of
  467. ammonia and refilter it, to reduce wastage. The smaller the pieces of
  468. iodine the better the result, as more iodine will react if it has a
  469. greater surface area. You will be able to recognise the NI3.NH3 by its
  470. black colour, as opposed to the metallic purple of the iodine.
  471.  
  472. Reaction:       3I     +  5NH OH     --->  3NH I     +  NI .NH    +  5H O
  473.                   2(s)       4  (aq)          4 (aq)      3   3(s)     2 (l)
  474.  
  475. When the NI3.NH3 decomposes it will leave brown or purple iodine stains.
  476. These are difficult to remove normally, but can be removed with sodium
  477. thiosulphate solution (photographic hypo). They will fade with time as
  478. the iodine sublimes.
  479.  
  480.  
  481. Safety aspects:
  482.  
  483. NI3.NH3: Despite the common misconception presented in many articles
  484.          on NI3.NH3, it is NOT safe when wet. I have personally witnessed
  485.          NI3.NH3 exploding while at the bottom of a 1000Ml plastic beaker
  486.          full of water. NI3.NH3 can not be relied on not to decompose at
  487.          any time. Even the action of air wafting past it can set it off.
  488.  
  489.          If you want to dispose of some NI3.NH3 once you have made it, it
  490.          can be reacted safely with sodium hydroxide solution. NI3.NH3 is
  491.          a potent high explosive, and should be treated with respect. Its
  492.          power, instability and unpredictability require that only small
  493.          batches be made. Do not make more than you can immediately use.
  494.          Never attempt to store NI3.NH3.
  495.  
  496.          The detonation of NI3.NH3 releases iodine as a purple mist or
  497.          vapour. This is toxic, so avoid breathing it. Toxicity data on
  498.          NI3.NH3 is unknown, but I think it is safe to assume that eating
  499.          or touching it would be a bad idea anyway.
  500.  
  501. Iodine:  Iodine sublimes easily at room temperature and is toxic -
  502.          ingestion of 2-4g of iodine can be fatal. Make sure you are in a
  503.          well-ventilated area, and avoid touching the iodine directly.
  504.  
  505. Ammonia: Again, use in a well-ventilated area as ammonia is not
  506.          particularly pleasant to inhale. Ammonia is corrosive, so avoid
  507.          skin contact, especially if using relatively concentrated
  508.          solution. If skin contact occurs, wash off with water. Don't
  509.          drink it.
  510.  
  511.  
  512. 7b. Thermite
  513. ------------
  514.  
  515. The thermite reaction is a redox reaction that produces a lot of heat and
  516. light. In its usual configuration, temperatures can exceed 3000 degrees C,
  517. and molten iron is produced. It is therefore mainly used for welding, and
  518. by the Army in incendiary grenades.
  519.  
  520. There are many possible configurations - basically it is the reaction
  521. between a reactive metal and the oxide of a less reactive metal. The most
  522. common is as follows:
  523.  
  524. Aluminium powder, Al (coarse)   1 volume part or 3 weight parts
  525. Iron (III) Oxide, Fe203         1 volume part or 1 weight part
  526.  
  527. A stoichiometric mixture will provide best results.
  528.  
  529.  
  530. The powders are mixed together and ignited with a suitable fuse. Many
  531. people use magnesium ribbon - I don't recommend this, as magnesium ribbon
  532. is not all that easy to light, and quite prone to going out due to oxygen
  533. starvation. A much better fuse for thermite is a common sparkler. The
  534. mixture should be shielded with aluminium foil or similar to prevent
  535. sparks from the sparkler igniting the thermite prematurely.
  536.  
  537. Reaction:       2Al    +  Fe O     --->  Al O     +  2Fe    +  lots of heat
  538.                    (s)      2 3(s)         2 3(s)       (l)
  539.  
  540. The mixture can be varied easily, as long as the metal oxide you are
  541. using is of a less reactive metal than the elemental one you are using,
  542. e.g. copper oxide and zinc. Adjust the ratios accordingly.
  543.  
  544. Safety aspects:
  545.  
  546. Reaction: Make sure you no longer need whatever you are igniting the
  547.           thermite on - the reaction will melt and/or ignite just about
  548.           anything. If you ignite the thermite on the ground, make sure
  549.           the ground is DRY and free of flammable material. If the ground
  550.           is wet a burst of steam may occur, scattering 3000 degree metal
  551.           everywhere.
  552.  
  553.           Be careful when igniting the thermite - use adequate shielding
  554.           to prevent premature ignition. Don't get close to the mixture
  555.           once ignited - it has been known to spark and splatter. Don't
  556.           look at the reaction directly. It produces large amounts of
  557.           ultraviolet light that can damage the eyes. Use welder's
  558.           goggles, 100% UV filter sunglasses or do not look at all.
  559.  
  560. Aluminium: Chemical dust in the lungs is to be avoided. As always, wear a
  561.            dust mask. Make sure the environment you are working in is
  562.            dry - aluminium powder can be dangerous when wet. Fine
  563.            aluminium dust is pyrophoric - this means it can spontaneously
  564.            ignite in air. For this reason aluminium powder with a large
  565.            particle size is recommended.
  566.  
  567. Iron Oxide: This is not directly toxic, but any particulate matter in the
  568.             lungs is not good. Again, the dust mask is important.
  569.  
  570.  
  571. 7c. Dry Ice Bombs
  572. -----------------
  573.  
  574. Dry ice bombs are devices that use pressure to burst a container,
  575. producing a loud report and limited shock effects. No chemical reaction
  576. is involved - the container, usually a plastic 2-litre soft drink bottle,
  577. is burst by the physical reaction of solid carbon dioxide, CO2, subliming
  578. into gas. As the CO2 sublimes, the pressure builds up and eventually the
  579. container ruptures.
  580.  
  581. The method is very simple - some dry ice is added to the container, some
  582. water is added (about 1/3-1/4 full) and the cap is screwed on tight.
  583. Within a short time the container will burst, usually extremely loudly.
  584. The water can be omitted if a longer delay time is required. It is
  585. reported that these devices can be manufactured using liquid nitrogen
  586. instead of dry ice, and no water. This is not recommended as the delay
  587. time will be substantially shorter.
  588.  
  589. Safety aspects:
  590.  
  591. Device: NEVER use glass or metal containers! I cannot stress this enough.
  592.         Dry ice bombs are extremely unpredictable as to when they will go
  593.         off, and a glass or metal container is very very dangerous to
  594.         both the constructor and anyone else in the vicinity. Plastic
  595.         bottles are much safer because the fragments slow down quicker,
  596.         and thus have a smaller danger radius around the device. Plastic
  597.         fragments are still very nasty though - don't treat the device
  598.         with any less caution just because it is made of plastic.
  599.  
  600.         There is no way to tell how long you have until the dry ice bomb
  601.         explodes - it can be anywhere from a few seconds to half an hour.
  602.         Never add the water or screw the cap on the container until you
  603.         are at the site you want to use it and you are ready to get away.
  604.  
  605.         Never go near a dry ice bomb after it has been capped. If a dry
  606.         ice bomb fails to go off, puncture it from long range with a
  607.         slingshot, BB gun, by throwing stones at it or similar. Some
  608.         indication of timing can be achieved by semi-crushing the
  609.         container before capping - once the container has expanded back
  610.         to its original shape it is no longer safe to be anywhere near.
  611.  
  612.         Don't forget that the temperature of the day and the size of the
  613.         dry ice pieces will affect the delay length - don't assume that
  614.         delay times will be similar between bombs. A hotter day or
  615.         smaller pieces of dry ice (i.e. greater surface area) will create
  616.         a shorter delay. Remember, even though no chemical reaction
  617.         occurs you can still be legally charged with constructing a bomb.
  618.  
  619. Dry Ice: Humans will suffocate in an atmosphere with a carbon dioxide
  620.          concentration of 10% or more. Use in a well-ventilated area. Dry ice
  621.          typically has a temperature of about -75 degrees C, so do not
  622.          allow it to come into contact with the skin, as freezer burns
  623.          and frostbite will occur. Always use gloves or tongs when
  624.          handling dry ice.
  625.  
  626. 7d. Smoke Bombs
  627. ---------------
  628.  
  629. A relatively cheap and simple smoke mixture is potassium nitrate
  630. (saltpetre) and sugar. The mixture can be used in powder form, but much
  631. better results are achieved by melting the components together. The
  632. mixture should be heated slowly until it just melts - beware of excessive
  633. heating as the mixture will ignite. Keep a bucket of water next to you in
  634. case the mixture does ignite, and peform the entire operation outdoors if
  635. possible.
  636.  
  637. The mixture does not have to be completely liquid, the point at which it
  638. has about the viscosity of tar or cold honey is about right. While it is
  639. semi-liquid it can be poured into cardboard or clay molds, and a fuse
  640. inserted. Once it cools and hardens it will be similar to a stick of hard
  641. candy, hence its common name of "caramel candy".
  642.  
  643.  
  644. Safety aspects:
  645.  
  646. Mixture: The mixture burns very hot. Don't go near it once ignited, and
  647.          don't assume that whatever the mixture is contained in or
  648.          standing on will survive. Try not to breathe the smoke as fine
  649.          particles in the lungs are not good for them.
  650.  
  651. 7e. Basic Pyrotechnic Devices
  652. -----------------------------
  653.  
  654. Stars
  655. -----
  656.  
  657. A star is an amount of pyrotechnic composition that has by some means
  658. been fashioned into a solid object. These are the bright burning objects
  659. you see ejected from Roman candles, shells, mines etc.
  660.  
  661. Usually the pyrotechnic composition is mixed with a binder and a small
  662. amount of solvent to make a doughy mass which is then fashioned into
  663. stars, although some use has been made of so-called pressed stars, which
  664. involve the composition being pressed extremely hard into a mold with a
  665. hydraulic press or similar, thus doing without the solvent.
  666.  
  667. The usual methods are to make the composition into a flat pancake or
  668. sausage and cut it up into stars ("cut stars"), pushing it through a tube
  669. with a dowel, cutting it off at regular intervals ("pumped stars") or
  670. rolling cores of lead shot coated in fire clay in a bowl of the
  671. composition ("rolled stars").
  672.  
  673. Cutting and pumping produce cubic or cylindrical stars, while rolling
  674. produces spherical stars. Pumped stars are the most suitable for Roman
  675. candles, because it is easy to get the correct width. The stars are often
  676. dusted with a primer, usually meal black powder, to ensure ignition.
  677.  
  678.  
  679. Shell
  680. -----
  681.  
  682. The shell is a sphere or cylinder of papier mache or plastic which
  683. contains stars and a bursting charge, together with a fuse. It is fired
  684. into the air from a tube using a lift charge, usually black powder. The
  685. time the fuse takes determines the height above the ground at which the
  686. shell will burst, igniting and spreading the stars.
  687.  
  688.  
  689. Rocket
  690. ------
  691.  
  692. A rocket consists of a tube of rocket fuel, sealed at one end, with a
  693. constriction, or nozzle, at the other end. The burning fuel produces
  694. exhaust gases, which, when forced out the nozzle, produce thrust, moving
  695. the rocket in the other direction.
  696.  
  697. Solid fuel rockets can be one of two types - end-burning, where the fuel
  698. is solidly packed into the tube, so the fuel can only burn at one end -
  699. and core-burning, where there is a central core longitudinally through
  700. the fuel, so the fuel can burn down its full length. At the top of the
  701. rocket can be a smoke composition, so it is possible to determine the
  702. maximum height ("apogee") of the rocket, or a burst charge and stars.
  703.  
  704.  
  705. Lance
  706. -----
  707.  
  708. A lance is a thin paper tube containing a pyrotechnic composition. These
  709. are most commonly used in large numbers to make writing and pictures at
  710. fireworks shows - this is referred to as lancework. The tube is thin so
  711. burns completely away as the lance burns, so as not to restrict light
  712. emission from the burning section.
  713.  
  714.  
  715. Gerb
  716. ----
  717.  
  718. These are pyrotechnic sprays, often referred to as fountains or flower-
  719. pots. They consist of a tube full of composition, sealed at one end and
  720. with a nozzle at the other, similar to a rocket. Unlike a rocket, they
  721. are not designed to move anywhere, so all the emphasis is on making the
  722. nozzle exhaust as long as pretty as possible, with large amounts of
  723. sparks, nice colours etc.
  724.  
  725. The sparks are produced by metal powders or coarse charcoal in the gerb
  726. composition, with coarse titanium powder being the chemical of choice.
  727. Gerb compositions in a thin tube set up in a spiral arrangement are used
  728. as wheel drivers, for spinning fireworks e.g. Catherine wheels.
  729.  
  730.  
  731. Waterfall
  732. ---------
  733.  
  734. These are similar to gerbs, but usually do not spray as far. They are
  735. usually mounted horizontally in banks of several tubes, placed some
  736. distance above the ground. When ignited, the effect is like a brilliant
  737. waterfall of sparks.
  738.  
  739.  
  740. Mine
  741. ----
  742.  
  743. These have a mortar arrangement similar to that for a shell, but are not
  744. designed to send out a shell. The lift charge sends up a bag full of
  745. stars and a bursting charge, with a short fuse set to spread the stars
  746. relatively close to the ground. Because the bag has much less strength
  747. than a shell, the stars are not spread as far, and the final effect is
  748. that of a shower of stars moving upward in an inverted cone formation.
  749.  
  750.  
  751. 7f. Terminator Bombs, MacGyver, etc.
  752. ------------------------------------
  753.  
  754. The first thing to remember when watching pyrotechnics in movies, TV
  755. shows etc. is that it is exactly that, not real life. There is almost
  756. always no point in trying to extrapolate what MacGyver, for example,
  757. does back to reality, with respect to pyrotechnics at least. Reese
  758. making those bombs from supermarket supplies in Terminator was bogus,
  759. as are pretty much any information on explosives you receive from
  760. movies. Sorry.
  761.  
  762.  
  763. 7g. Match Rockets
  764. -----------------
  765.  
  766.                         How To Build A Match Rocket
  767.  
  768.                                 Version 1.5
  769.                                   7/14/95  [Slightly edited for FAQ 28JUL95]
  770.  
  771.                               Brett K. Carver
  772.                               brett@sr.hp.com
  773.  
  774. Disclaimer:  Please notice that the title is not "How To Build THE Match
  775.         Rocket".  This describes how I built match rockets and represents
  776.         only one method of construction.  Others will have different/better
  777.         ideas.  This should be enough to get one started.
  778.  
  779. Warning:  Improper construction of match rockets can cause them to explode
  780.         KILLING YOU INSTANTLY; Improper firing of match rockets can cause
  781.         them to penetrate your body KILLING YOU INSTANTLY. (well, probably
  782.         not, but be careful anyway).
  783.  
  784. Definition:  Basically, a match rocket is a paper match with something
  785.         wrapped over the match-head to form a combustion chamber and
  786.         focus the flow of escaping gas.  The match is then heated until
  787.         it ignites and the escaping gases cause it to take off.
  788.  
  789. Parts:  You'll need the following:
  790.  
  791.         a book of paper matches
  792.         aluminum foil
  793.         cellophane tape (i.e. Scotch tape)
  794.         two sewing needles
  795.         scissors
  796.  
  797. Constructions:  This roughly how I built them...
  798.  
  799.         1.  Remove a match from the book.  Trim off the end to remove the
  800.             frayed edges from where it was ripped out.
  801.  
  802.         2.  Use about 1 square inch of foil and 'wrap' it around the head
  803.             of the match extending between 1/4 and 1/2 inch past the head.
  804.             I left 'wrap' vague since there a many ways to do it.  The
  805.             goals are to:  a) keep weight down, b) get several layers of
  806.             foil around the match head, and c) keep things neat and clean.
  807.  
  808.         3.  [optional]  I had a lot of trouble with blow-out (the force of
  809.             combustion tearing a hole in the foil), so I started wrapping
  810.             the foil with a few layers of cellophane tape.  It seemed to
  811.             solve my blow-out problems without adding as much weight as
  812.             additional foil did.
  813.  
  814.         4.  Add two exhaust ports, one down each side of the match.  This
  815.             can be done two ways:  a) after step #3, push a sewing needle
  816.             along the match-stick, under the foil, up to the match-head, or
  817.             b) do steps #2 and #3 with the needles already in place.  In
  818.             either case the important thing is to get a small well-formed
  819.             port.  I used the smallest sewing needles I could find (the
  820.             head of a regular pin caused it not to lay flat creating poor
  821.             ports).  In addition, I'd run my finger-nail along the side of
  822.             the needle to force the foil down so that I'd have a nice clean
  823.             tube rather than just a crude gap between the match-stick and
  824.             the foil.  I use two needles because with only one I'd always
  825.             end up damaging one port while creating the other.  Obviously,
  826.             remove the needles when done.
  827.  
  828. Example:  What follows is ONE way to wrap the foil around the match head
  829.         (step #2 above).  This is the basic method I used, but I'm sure it
  830.         can be improved:
  831.  
  832.         1.  Start with a one inch square piece of foil:
  833.  
  834.                                 ##########
  835.                                 ##########
  836.                         foil -> ##########
  837.                                 ##########
  838.                                 ##########
  839.  
  840.         2.  Fold in half (it's now 1" x 1/2"):
  841.  
  842.                                 ##########
  843.                         foil -> ##########
  844.                                 ##########
  845.  
  846.         3.  Fold in half again over the match head (it's now 1/2" x 1/2"
  847.             with the match head in the middle (the head is now covered
  848.             with a double layer of foil):
  849.  
  850.                                 #####
  851.                         foil -> #####======= <- match stick
  852.                                 #####
  853.  
  854.         4.  Sort of fold/wrap the excess foil around the match as neatly as
  855.             possible:
  856.  
  857.                 After wrapping one side:
  858.  
  859.                         foil -> #####======= <- match stick
  860.                                 #####
  861.  
  862.                 After wrapping the other side:
  863.  
  864.                         foil -> #####======= <- match stick
  865.  
  866.         5.  Move on to step #3 above (optional tape).
  867.  
  868. Firing:  Put the completed rocket in a launcher.  It is often suggested
  869.         that one use a bent paper-clip as a launcher.  Don't waste your
  870.         time.  I used a short piece of 1/4 inch copper tube mounted to a
  871.         hinge.  The launch angle was adjustable by turning a screw.  The
  872.         tube was short enought that the match-head just extended enough to
  873.         apply heat.  The back of the tube was blocked off.  Besides the
  874.         obvious ease of launch-angle adjustment, the smooth tube reduced
  875.         friction or hang-ups when firing, and the blocked off tube produced
  876.         some back-pressure that I think helped produce higher launch
  877.         velocities.  Anyway, once in the launcher, aim it, and heat the
  878.         match-head until it ignites.  A lighter works better than a match
  879.         for this as it takes a while for ignition and sometime the match
  880.         would burn out first.
  881.  
  882. Distances:  I saved my record-breaking matches writing the distances on them.
  883.         Launches inside the house became limited by the ceiling and the far
  884.         wall.  The longest inside launch I got (hitting the far wall) was:
  885.  
  886.                 29' 6"
  887.  
  888.         Outside shots were not so limited.  The longest outside launch was:
  889.  
  890.                 44' 8"
  891.  
  892.         So, there are some target numbers to shoot for...       :-)
  893.  
  894. Fine-tuning:  The point of building match-rockets is not to simply 'learn
  895.         how to do it', but to get started and fine-tune the rockets to
  896.         improve distance.  Construction materials, construction techniques,
  897.         launcher design, launch angle, and many other things all come into
  898.         play at getting a long-distance flight.  Experiment.  Have fun!
  899.  
  900. Things that didn't work:  The following are things I tried that didn't
  901.         improve my flight distance.
  902.  
  903.         1. Wooden matches - they were too heavy.
  904.  
  905.         2. Using two or more matches - too heavy and I couldn't get a good
  906.            seal on the combustion chamber.
  907.  
  908.         3. Adding extra match-heads - adding extra 'fuel' presented two
  909.            problems:  a) I had trouble getting a nice tight wrap of the foil
  910.            with the extra material in there, b) if I did get a good one built,
  911.            it would 'blow-out' at launch (adding more foil just seemed to make
  912.            it too heavy).  I had my best results with simple one-head rockets
  913.            so I stopped trying for more fuel.
  914.  
  915. Final caution:  Don't play with matches.                        :-)
  916.  
  917.  
  918. 8. Commonly Used Chemicals in Pyrotechnics
  919. ==========================================
  920.  
  921. Ignitibility and Reactivity
  922. ---------------------------
  923.  
  924. The secret of making a good pyrotechnic mixture is _homogeneity_. The
  925. better the contact with the oxidiser and the fuel is, the fiercer the
  926. composition. Finely ground fuels and oxidisers are essential for good
  927. stars and propellants. The required intimacy also implies that mixing
  928. can never be thorough enough.
  929.  
  930. For consistent results, use the same sieves and same mixing methods. Wet
  931. mixing is sometimes more efficient than stirring the dry composition;
  932. moreover, it is almost always safer. Star compositions and granulated
  933. powders can almost always be mixed with water or some other solvent.
  934.  
  935. Good, homogenous compositions also ignite more easily. Large amounts of
  936. loose, fine powder of almost any pyrotechnic composition represent a
  937. large fire and explosion hazard. But when such a powder is kneaded and
  938. cut into stars or carefully pressed in a tube, it will take fire easily
  939. and burn smoothly.
  940.  
  941. This is the pyrotechnist's dilemma: the best compositions are often the
  942. most dangerous ones, too. But not always. There are chemicals and
  943. compositions with much worse safety records than today's compositions
  944. have. In the list of pyrotechnic chemicals below, the most notorious ones
  945. have been indicated.
  946.  
  947.  
  948. Aluminium, Al                   -- Fuel
  949.  
  950. This is used in many compositions to produce bright white sparks or a
  951. a bright white flame.  There are many grades of aluminium available
  952. for different spark effects. Most pyrotechnic compositions that involve
  953. sparks use aluminium, e.g. sparklers, waterfalls etc.
  954.  
  955.  
  956. Ammonium Nitrate, NH4NO3        -- Oxidiser
  957.  
  958. This is used very infrequently in pyrotechnics due to its hygroscopic
  959. nature and the fact that it decomposes even at relatively low
  960. temperatures. Even when dry, it reacts with Al, Zn, Pb, Sb, Bi, Ni, Cu,
  961. Ag and Cd. In the presence of moisture it reacts with Fe. It reacts with
  962. Cu to form a brissant and sensitive compound. It is best not to use any
  963. bronze or brass tools when working with ammonium nitrate.
  964.  
  965.  
  966. Ammonium perchlorate, NH4ClO4   -- Oxidiser
  967.  
  968. Used as an oxidiser in solid rocket fuels, most notably the solid booster
  969. rockets for the Space Shuttle.  Using it in a composition improves the
  970. production of rich blues and reds in the flames. As with any ammonium
  971. salt, it should not be mixed with chlorates due to the possible formation
  972. of ammonium chlorate, a powerful and unstable explosive.
  973.  
  974.  
  975. Anthracene, C14H10              -- Smoke Ingredient
  976.  
  977. Used in combination with potassium perchlorate to produce black smokes.
  978.  
  979.  
  980. Antimony, Sb                    -- Fuel
  981.  
  982. The metal is commonly used in the trade as 200-300 mesh powder. It is
  983. mainly used with potassium nitrate and sulphur, to produce white fires.
  984. It is also responsible in part for the glitter effect seen in some
  985. fireworks.
  986.  
  987.  
  988. Antimony trisulphide, SbS3      -- Fuel
  989.  
  990. This is used to sharpen the reports of pyrotechnic noisemakers, e.g.
  991. salutes. It is toxic and quite messy.
  992.  
  993.  
  994. Barium salts                    -- Colouring Agents
  995.  
  996. Used to colour fires green. several are used:
  997.  
  998.  
  999. Barium carbonate, BaCO3         -- Colouring Agent, Stabilizer
  1000.  
  1001. As well as being a green flame-colourer, barium carbonate acts as a
  1002. neutralizer to keep potentially dangerous acid levels down in pyrotechnic
  1003. compositions.
  1004.  
  1005.  
  1006. Barium chlorate, Ba(ClO3)2.H2O  -- Colouring Agent, Oxidiser
  1007.  
  1008. Used when deep green colours are needed.  It is one of the more sensitive
  1009. chemicals which are still used, best to avoid if possible, but if used it
  1010. should be in combination with chemicals which will reduce its sensitivity.
  1011.  
  1012.  
  1013. Barium nitrate, Ba(NO3)2        -- Colouring Agent/Enhancer, Oxidiser
  1014.  
  1015. Not very strong green effect.  Used with aluminium powder to produce
  1016. silver effects. Below 1000C aluminium burns silvery-gold, characteristic
  1017. of aluminium-gunpowder compositions. Above 1000C it burns silver, and may
  1018. be achieved using barium nitrate. Boric acid should always be used in
  1019. compositions containing barium nitrate and aluminium.
  1020.  
  1021.  
  1022. Barium oxalate, BaC2O4          -- Colouring Agent
  1023.  
  1024. Sometimes used, generally in specialised items with magnesium.
  1025.  
  1026.  
  1027. Boric acid, H3BO3               -- Stabilizer
  1028.  
  1029. This is a weak acid, often included in mixtures that are sensitive to
  1030. basic conditions, notably those containing aluminium.
  1031.  
  1032.  
  1033. Calcium carbonate, CaCO3        -- Stabilizer
  1034.  
  1035. Used as a neutralizer in mixtures that are sensitive to both acids and
  1036. bases, for example chlorate/aluminium flashpowder.
  1037.  
  1038.  
  1039. Calcium oxalate, CaC2O4         -- Colour Enhancer
  1040.  
  1041. Used to add depth to colours produced by other metal salts.
  1042.  
  1043.  
  1044. Carbon black/Lampblack, C       -- Fuel
  1045.  
  1046. A very fine form of carbon made by incompletely burning hydrocarbon fuels.
  1047. Commonly used in gerbs to produce bright orange sparks.
  1048.  
  1049.  
  1050. Charcoal, C                     -- Fuel
  1051.  
  1052. Probably the most common fuel in firework manufacture, it is not pure
  1053. carbon and may contain in excess of 10% hydrocarbons. Indeed, the purer
  1054. carbon charcoals (e.g. activated charcoal) do not necessarily give better
  1055. results, and are very often worse than less pure grades. It is included
  1056. in the vast majority of pyrotechnic compositions in various mesh sizes
  1057. and grades, or as a component of black gunpowder.
  1058.  
  1059.  
  1060. Clay
  1061.  
  1062. This is an important material for making fireworks, not as a reagent but
  1063. to perform various practical applications such as blocking or constricting
  1064. the ends of tubes for crackers or rocket nozzles, or coating lead shot
  1065. prior to the application of star composition when making rolled stars.
  1066.  
  1067.  
  1068. Copper and copper compounds     -- Colouring Agents
  1069.  
  1070. Used to add both green and blue colours to flames:
  1071.  
  1072.  
  1073. Copper metal, Cu                -- Colouring Agent
  1074.  
  1075. Both the bronze and electrolytic forms are occasionally used, but easier
  1076. methods are available for the same effect.
  1077.  
  1078.  
  1079. Copper acetoarsenate, C4H6As6Cu4O16     -- Colouring Agent
  1080.  
  1081. Commonly called Paris Green, this chemical is toxic but used to produce
  1082. some of the best blue colours in combination with potassium perchlorate.
  1083.  
  1084.  
  1085. Copper carbonate, CuCO3         -- Colouring Agent
  1086.  
  1087. This is the best copper compound for use with ammonium perchlorate for
  1088. production of blue colours. Also used in other blue compositions.
  1089.  
  1090.  
  1091. Copper (I) chloride, CuCl       -- Colouring Agent
  1092.  
  1093. Cuprous chloride is probably the best copper compound for creating blue
  1094. and turquoise flames, and it can be used with a variety of oxidizers.
  1095. It is non-hygroscopic and insoluble in water, but it is oxidised slowly
  1096. in air.
  1097.  
  1098.  
  1099. Copper oxides, CuO/Cu2O         -- Colouring Agent
  1100.  
  1101. Used for many years for blues, but needed mercury chloride to intensify
  1102. colours. Seldom used.
  1103.  
  1104.  
  1105. Copper oxychloride              -- Colouring Agent
  1106.  
  1107. Occasionally used in cheap blue compositions.
  1108.  
  1109.  
  1110. Cryolite, Na3AlF6               -- Colouring Agent
  1111.  
  1112. Also known as Greenland spar, this is an insoluble sodium salt.  Sodium
  1113. salts are used to produce yellow colours, but as sodium salts generally
  1114. absorb water this tends to be a problem. By using cryolite this problem
  1115. is surmounted.
  1116.  
  1117.  
  1118. Dextrin                         -- Binder
  1119.  
  1120. Dextrin is a type of starch that is added to many firework mixtures to
  1121. hold the composition together. It is the most commonly used binder in
  1122. pyrotechnics.
  1123.  
  1124.  
  1125. Gallic acid (3,4,5-trihydroxybenzoic acid)
  1126.  
  1127. This is used in some formulas for whistling fireworks. Whistle mixes
  1128. containing gallic acid are generally the most sensitive of the whistling
  1129. fireworks, with high sensitivity to both friction and impact when used
  1130. with chlorates, but cannot be used with perchlorates either.  There are
  1131. safer alternatives for whistle compositions.
  1132.  
  1133.  
  1134. Gum arabic (Gum Acacia)         -- Binder
  1135.  
  1136. An example of the various wood-resin-based adhesives used to bind firework
  1137. compositions. Others used include Red Gum and Gum Copal.
  1138.  
  1139.  
  1140. Gunpowder
  1141.  
  1142. Black powder is the mainstay of pyrotechnics. At a basic level it is
  1143. a mixture of potassium nitrate, charcoal and sulphur. However, simply
  1144. mixing these ingredients together will not produce proper black powder.
  1145. It merely produces a much milder version, which itself is used
  1146. extensively in pyrotechnics, and is commonly called meal powder.
  1147.  
  1148. True black powder takes advantage of the extreme solubility of potassium
  1149. nitrate by mixing the very fine milled ingredients into a dough with
  1150. water, then using strong compression to force the water out of the
  1151. mixture, so that tiny crystals of potassium nitrate form in and around
  1152. the particles of the other ingredients. This produces a product that
  1153. is far fiercer than the simple meal powder.
  1154.  
  1155.  
  1156. Hexachlorobenzene, C6Cl6        -- Colour Enhancer
  1157.  
  1158. Used as a chlorine donor in coloured compositions that require one.
  1159. Rarely used, with PVC, Saran and Parlon being preferred.
  1160.  
  1161.  
  1162. Hexachloroethane, C2Cl6         -- Smoke Ingredient
  1163.  
  1164. The basic ingredient in many military smoke formulas. Not often used
  1165. with inorganic smoke mixtures, except those containing zinc.
  1166.  
  1167.  
  1168. Iron, Fe                        -- Fuel
  1169.  
  1170. The metal filings are used mainly in gerbs to produce sparks. Iron will
  1171. not keep well in firework compositions, and so it is generally pre-coated
  1172. with an oil/grease. One simple method is to add 1 gram of linseed oil to
  1173. 16 grams of iron filings, mix, and boil off the excess oil.
  1174.  
  1175.  
  1176. Linseed oil                     -- Stabilizer
  1177.  
  1178. Used to coat metal powders in order to prevent them from oxidation, both
  1179. prior to use and in the firework composition. Polyesters are used in
  1180. commercial fireworks, but linseed oil remains an accessible option to the
  1181. amateur.
  1182.  
  1183.  
  1184. Lithium carbonate, Li2CO3       -- Colouring Agent
  1185.  
  1186. Used to colour fires red.  It has no advantage over strontium salts for
  1187. the same purpose.
  1188.  
  1189.  
  1190. Magnesium, Mg                   -- Fuel
  1191.  
  1192. Used to produce brilliant white fires. Should be coated with linseed oil/
  1193. polyester resin if contained in a composition which is not to be used
  1194. immediately, as it may react with other components of the mixture. The
  1195. coarser magnesium turnings are sometimes used in fountains to produce
  1196. crackling sparks. Magnesium-aluminium alloys give similar effects, and
  1197. are rather more stable in compositions.
  1198.  
  1199.  
  1200. Parlon                          -- Colour Enhancer, Binder
  1201.  
  1202. Parlon is a chlorine donor, and a key ingredient in many coloured stars.
  1203. It is a chlorinated isoprene rubber, chlorine content 66%. It interferes
  1204. with burning less than PVC or saran, and can be used as a binder. It
  1205. is soluble in methyl ethyl ketone (MEK) and partially in acetone.
  1206. Compositions made with parlon and acetone or MEK are nearly waterproof.
  1207.  
  1208.  
  1209. Phosphorus, P                   -- Fuel
  1210.  
  1211. Phosphorus is rarely used in pyrotechnics today, except for a few
  1212. specialized applications. It was used commonly many years ago, but as the
  1213. hazards associated with its use became known it dropped out of use.
  1214.  
  1215. Phosphorus comes in several forms, of which the red and the white/yellow
  1216. varieties were used. Red phosphorus (used in the strikers on the side of
  1217. matchboxes) is the more stable form, while white phosphorus (used by the
  1218. military in incendiary devices) ignites spontaneously in air, and must
  1219. therefore be stored under water or otherwise protected from the
  1220. atmosphere. Both forms are toxic.
  1221.  
  1222.  
  1223. Polyvinylchloride (PVC)         -- Colour Enhancer, Binder
  1224.  
  1225. PVC is a commonly used chlorine donor. It is not as good as Parlon for
  1226. this purpose, but is cheaper and more readily available. PVC is soluble
  1227. in tetrahydrofuran (THF) but almost all other solvents are useless.
  1228. Methyl ethyl ketone (MEK) will plasticise PVC to some extent, however.
  1229.  
  1230.  
  1231. Potassium benzoate, C6H5CO2K    -- Fuel
  1232.  
  1233. Used in whistling fireworks, in combination with potassium perchlorate.
  1234. It must be very dry for this purpose, and should be less than 120 mesh.
  1235.  
  1236.  
  1237. Potassium chlorate, KClO3       -- Oxidiser
  1238.  
  1239. Originally used very commonly in pyrotechnics, potassium chlorate has
  1240. gradually been phased out due to its sensitivity, in favor of potassium
  1241. perchlorate. Mixtures containing potassium chlorate and ammonium salts,
  1242. phosphorus or anything acidic are particularly dangerous. For this reason
  1243. mixtures containing potassium chlorate and sulphur are to be avoided,
  1244. as sulphur (especially the common "flowers" of sulphur) may contain
  1245. residual amounts of acid that can sensitize the mixture. In general,
  1246. potassium chlorate should be avoided unless absolutely necessary.
  1247.  
  1248. Chlorates have probably caused more accidents in the industry than all
  1249. other classes of oxidisers together. The reason lies in their sensitivity
  1250. to acids and their low decomposition temperature. When mixed with an
  1251. easily ignitable fuel, such as sugar or sulfur, chlorates will ignite
  1252. from a fingernail striking a wire screen. Moreover, sulfur is often
  1253. acidic, a fact that has lead to spontaneous ignition of sulfur-chlorate
  1254. compositions. If you intend to use chlorates, pay extra attention to
  1255. safety.
  1256.  
  1257.  
  1258. Potassium nitrate, KNO3         -- Oxidiser
  1259.  
  1260. A very common oxidising agent in pyrotechnics, potassium nitrate is one
  1261. of the chemicals you should never be without. From its essential use
  1262. in gunpowder to general applications in most fireworks, you will find
  1263. potassium nitrate used wherever a relatively mild oxidiser is required.
  1264. In fireworks it should pass 120 mesh, but can be used at 60 mesh. The
  1265. fine powder should be used as soon as possible after grinding or
  1266. milling as it will soon cake and have to be re-ground.
  1267.  
  1268.  
  1269. Potassium perchlorate, KClO4    -- Oxidiser
  1270.  
  1271. More expensive than potassium chlorate, but a better oxidising agent
  1272. and far safer. In almost all mixtures that previously required the
  1273. chlorate, safety factors have led to its replacement with potassium
  1274. perchlorate. It should be used in place of the chlorate wherever possible.
  1275.  
  1276.  
  1277. Potassium picrate
  1278.  
  1279. This is a shock sensitive compound that is used in some whistle formulas.
  1280. While safer than gallic acid formulas in this respect, care should be
  1281. taken to keep it away from other metals such as lead, because some
  1282. other metallic picrates are extremely sensitive.
  1283.  
  1284.  
  1285. Saran                           -- Colour Enhancer, Binder
  1286.  
  1287. Saran is another plastic chlorine donor. It is most commonly encountered
  1288. in the form of the cling wrap used to protect foodstuffs. It is slightly
  1289. soluble in tetrahydrofuran (THF) and will be plasticised by methyl ethyl
  1290. ketone (MEK).
  1291.  
  1292.  
  1293. Shellac                         -- Binder
  1294.  
  1295. Shellac is an organic rosin commonly used as a binder where a water-
  1296. soluble binder would be inappropriate. It can be bought at hardware
  1297. stores in the form of lustrous orange flakes, which can be dissolved
  1298. in boiling ethanol.
  1299.  
  1300.  
  1301. Sodium salts                    -- Colouring Agents
  1302.  
  1303. Sodium salts are sometimes used in place of the corresponding potassium
  1304. salts, but this is uncommon due to their hygroscopic nature. They rapidly
  1305. absorb water from the air, which can ruin a pyrotechnic composition.
  1306. In particularly dry environments they can be used without too much
  1307. trouble, and are therefore used in places like Egypt due to the relative
  1308. cheapness of some of the salts with respect to the potassium ones. Sodium
  1309. salts are also used as colourising agents, producing a characteristic
  1310. orange flame.
  1311.  
  1312.  
  1313. Strontium salts                 -- Colouring Agents
  1314.  
  1315. Used to colour flames a brilliant red:
  1316.  
  1317.  
  1318. Strontium carbonate, SrCO3      -- Colouring Agent, Retardant
  1319.  
  1320. Used often for producing red colours, and as a fire retardant in
  1321. gunpowder mixtures.
  1322.  
  1323.  
  1324. Strontium oxalate, SrC2O4       -- Colouring Agent, Retardant, Stabilizer
  1325.  
  1326. As for strontium carbonate, generally, but suffers from greater water
  1327. content.
  1328.  
  1329.  
  1330. Strontium nitrate, Sr(NO3)2     -- Colouring Agent, Oxidiser
  1331.  
  1332. This is the most commonly used strontium salt, because it provides the
  1333. most superb red colour available. Best results will be acheived if the
  1334. strontium nitrate is anhydrous.
  1335.  
  1336.  
  1337. Sulphur, S                      -- Fuel
  1338.  
  1339. Another basic fuel in pyrotechnics, sulphur is used in many pyrotechnic
  1340. formulas across the range of fireworks, most obviously in black powder.
  1341. It is recommended to avoid the common "flowers" of sulphur, as they
  1342. contain residual acid. If they cannot be avoided, a small amount of a
  1343. neutralizer such as calcium carbonate should be added if acid is likely
  1344. to present a problem.
  1345.  
  1346.  
  1347. Titanium, Ti                    -- Fuel
  1348.  
  1349. The coarse powder is safer than aluminium or magnesium for producing
  1350. sparks, and gives rise to beautiful, long, forked blue/white sparks.
  1351. Fantastic for use in any spark composition, especially gerbs.
  1352.  
  1353.  
  1354. Petroleum jelly (Vaseline)      -- Stabilizer
  1355.  
  1356. Very occasionally used to protect metal powders e.g. iron by coating them
  1357. with a thin film of petroleum jelly.
  1358.  
  1359.  
  1360. Zinc, Zn                        -- Fuel, Smoke Ingredient
  1361.  
  1362. Zinc metal is used in what are known as zinc spreader stars, which
  1363. produce a very nice effect that looks like a green glowing cloud. Also
  1364. used in several smoke formulas, due to the thick clouds of zinc oxide
  1365. that can be produced.
  1366.  
  1367.  
  1368. SPECIAL CAVEATS
  1369. ---------------
  1370.  
  1371. AVOID:
  1372.  
  1373. Mixing chlorates with:  acidic ingredients
  1374.                         sulphur or sulphides
  1375.                         ammonium salts
  1376.                         phosphorus
  1377.                         pitch or asphalt
  1378.                         gum arabic solution.
  1379.  
  1380. Mixing picric acid with:  lead or lead compounds
  1381.                           almost any other metal.
  1382.  
  1383. Mixing ammonium nitrate with metals especially copper.
  1384.  
  1385. Mixing nitrates with aluminium WITHOUT boric acid.
  1386.  
  1387.  
  1388. Further Information
  1389. -------------------
  1390.  
  1391. Further information about these chemicals, for example chemical, physical
  1392. and toxicity data, can be obtained from the following books:
  1393.  
  1394. The Merck Index
  1395. The CRC Handbook of Physics and Chemistry
  1396. Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry
  1397. Kirk-Othmer's Encyclopaedia of Chemical Technology
  1398.  
  1399. The information may be found elsewhere, but these are the most
  1400. comprehensive and readily available.
  1401.  
  1402.  
  1403. --*** Many thanks to Dave Pierson, Christian Brechbuehler, Ken Shirriff,
  1404. --*** Petri Pihko, Bill Nelson, Robert Herndon, Mike Moroney, Geoffrey Davis
  1405. --*** and others for their helpful comments, corrections, additions and advice.
  1406. --
  1407.      ______        _____________    ______________________          ______
  1408.     /\####/\      /            /   /                     /         /\####/\
  1409.    /  \##/  \    /_______     /   /    _     ______     /         /  \##/  \
  1410.   /____\/____\          /    /   /    / \    \    /    /         /____\/____\
  1411.   \####/\####/         /    /____\    \_/    /   /    /_______   \####/\####/
  1412.    \##/  \##/         /                     /   /            /    \##/  \##/
  1413.     \/____\/         /_____________________/   /____________/      \/____\/
  1414.  
  1415.                             zoz@cs.adelaide.edu.au
  1416.