ОГНЕТУШАЩИЙ ПОРОШОК Российский патент 1995 года по МПК A62D1/00 

Изобретение относится к огнетушащим порошковым составам и может быть использовано для тушения пожаров в угольных шахтах, на предприятиях химической, нефтегазовой и других отраслях промышленности, на транспорте и в быту.

Известен огнетушащий порошок, состоящий из 99,0-99,5 мас. аммофоса и 0,5-1,0 мас. аэросила [1]
Известен порошковый огнетушащий состав, содержащий, мас. модифицированную двуокись кремния 0,5-1,0; кремнийорганическую полиорганилгидроксилоксановую жидкость 0,1-2,0; аммофос остальное [2]
Известен порошок для тушения пожаров, включающий аэросил, пирофиллит при следующем соотношении компонентов, мас. аэросил 2-5; пирофиллит 10-15; аммофос остальное [3]
Наиболее близким к изобретению является состав для тушения пожаров, включающий аэросил, шамотно-каолиновый порошок с электрофильтров вращающихся печей отходы производства огнеупорных изделий и аммониевые соли, в качестве которых используют аммофос, при следующем соотношении компонентов, мас. аэросил 0,5-3,0; шамотно-каолиновый порошок 5,0-15,0; аммофос остальное [4]
Все известные составы содержат основные компоненты аммониевые соли неорганических кислот и аэросил, а также целевые добавки, которые совместно с основными компонентами способствуют достижению цели.

Недостатком известных огнетушащих порошков, содержащих аэросил, целевые добавки и аммониевые соли неорганических кислот, является их недостаточная огнетушащая эффективность и высокая слеживаемость при хранении. Кроме того, входящие в состав известных порошков аэросил и аммониевые соли неорганических кислот являются дефицитными и дорогостоящими материалами, что обусловливает высокую стоимость огнетушащего порошка.

Цель изобретения создание огнетушащего порошка с более высокой огнетушащей эффективностью и низкой слеживаемостью.

Цель достигается тем, что огнетушащий порошок, включающий аэросил, целевую добавку и аммониевую соль неорганической кислоты, содержит в качестве целевой добавки высушенный отработанный травильный раствор сернокислотного травления катанки, а в качестве аммониевой соли неорганической кислоты отходы производства хлористого аммония при следующем соотношении компонентов, мас. Аэросил 0,5-2,0 Высушенный отра- ботанный травиль- ный раствор серно- кислотного травле- ния катанки 25-55 Отходы производ- ства хлористого аммония Остальное.

В настоящее время на Харцызском сталепроволочно-канатном заводе (Донбасс) в шламонакопителе, находящемся в районе жилой зоны, содержится 1 млн. 980 тыс.м³ отработанного травильного раствора сернокислотного травления катанки. Кроме того, ежесуточно, после пресс-фильтров, в отвалы поступает 50-70 т указанного отхода с влажностью 60 ±5% Отходы практически не находят применения, накапливаются и загрязняют окружающую среду.

Химический состав высушенного отработанного травильного раствора сернокислотного травления катанки следующий, мас. Оксид кальция CaO 30-40 Оксид железа Fe₂O₃ 10-20 Сульфаты SO₄^2- 8-18 Оксид магния MgO 1-2 Хлориды Cl^- 1 Диоксид кремния SiO₂ 1-2 Zn,Ni,Cu 0,001-0,01
На Лисичанском содовом заводе при производстве хлористого аммония ежегодно отправляют в отвал 15-16 тыс.т отходов, химический состав которых следующий, мас. NH₄Cl 3-5 NaCl 85-87 Вода Остальное.

Полученный огнетушащий порошок обладает лучшими показателями огнетушащей эффективности и слеживаемости по сравнению с прототипом.

Более высокая огнетушащая эффективность связана с большим содержанием в порошке хлоридов натрия. Хлористый натрий, содержащийся в большом количестве (80-85% ) в отходах Лисичанского содового завода, является одним из наиболее эффективных ингибиторов пламени.

Установлено, что для различных комбинаций порошковых ингибиторов имеют место как взаимоусиление, так и взаимоослабление огнетушащей эффективности смеси. Причем, для одних аддитивно, для других имеет место синергический эффект. Так, например, в смеси KCl-(NH₄)₂SO₄ огнетушащий эффект суммируется аддитивно, для KCl-NH₄H₂PO₄ имеет место антагонизм компонентов по этому параметру. Значит, очевидно, наличие в составе предложенного порошка значительного количества NaCl и ионов SO₄^2- создает условия для образования гетерогенных ингибиторов с аддитивным огнетушащим эффектом, что и обусловливает более высокую огнетушащую эффективность предложенного состава.

Введение в состав порошка высушенного отработанного травильного раствора сернокислотного травления катанки (содержащего оксиды металлов Fe, Ca, Mg, Al, Mn) способствует снижению слеживаемости, т.е. тормозит объемную диффузию водно-солевых комплексов. С позиции диффузионной теории механизм торможения объемно-диффузионных потоков следующий. Оксиды металлов образуют в матрице кристалла порошка точечные дефекты и тем самым создают в поверхностном слое гранул упрочненную структуру, препятствующую движению водно-солевых комплексов. Возникает энергетический барьер, допускающий только поверхностную диффузию водно-солевых комплексов, в результате чего снижается слеживаемость порошка.

Введение в огнетушащий порошок диспергированной окиси кремния (аэросила), поверхность которой модифицирована различными кремнийорганическими соединениями, также способствует снижению слеживаемости порошка. Благодаря малому размеру частиц аэросил хорошо распределяется в порошке, "опудривает" кристаллы и защищает порошок от слеживаемости.

Перечень продуктов, используемых для получения огнетушащего порошка, следующий: аэросил марки АМ-175 (ТУ 6-18-185-79); высушенный отработанный травильный раствор серно-кислотного травления катанки (шлам нейтрализованный очистных сооружений) (ТУ 14-УССР-284-86); отходы производства хлористого аммония.

Технология получения огнетушащего порошка заключается в следующем.

Вначале сушат исходные компоненты (травильный раствор и отходы производства хлористого аммония), затем смешивают высушенные материалы с аэросилом.

Отработанный травильный раствор сернокислотного травления катанки сушат при 105^оС, затем комкообразный продукт измельчают в шаровой мельнице в течение 30-40 мин, просеивают через сито 005 и используют для получения композиции огнетушащего порошка.

Отходы производства хлористого аммония сушат при 80^оС в течение 2-3 ч, измельчают в шаровой мельнице и просеивают через сито 005.

Аэросил товарный продукт, выпускаемый Калушским химико-металлургическим комбинатом, применяют без дополнительной обработки.

После получения огнетушащего порошка проводят исследования его огнетушащей эффективности и слеживаемости. Определение огнетушащей эффективности порошка проводят по методу НИИГД на установке по определению сравнительной огнетушащей способности порошка на спиртовом очаге горения площадью 36 см².

Слеживаемость огнетушащего порошка определяют по методике, разработанной Научно-исследовательским институтом удобрений, инсектицидов и фунгицидов.

В таблице приведены примеры составов огнетушащего порошка и его свойства в зависимости от различного содержания компонентов и свойства известного порошка (прототипа).

Из таблицы видно, что предложенный огнетушащий порошок обладает высокой огнетушащей эффективностью 0,10-0,17 г и практически не слеживается в процессе его хранения.

Лучшими составами являются 2-6.

Уменьшение содержания высушенного отработанного травильного раствора сернокислотного травления катанки приводит к увеличению слеживаемости порошка, а снижение содержания отходов производства хлористого аммония до 43,7% ведет к ухудшению огнетушащих свойств порошка. Огнетушащая эффективность предложенного огнетушащего порошка в 1,3-2 раза больше по сравнению с прототипом и предложенный огнетушащий порошок практически не слеживается.

Использование в композиции огнетушащего порошка отходов производства позволит утилизировать многотоннажные промышленные отходы, что способствует улучшению экологической обстановки в промышленно развитых районах страны.

Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения составит более 2000 руб. на 1 т огнетушащего порошка (по ценам 1992 г.).

Техническая готовность изобретения наработана и испытана на полигоне экспериментальная партия огнетушащего порошка.

Использование изобретения планируется на угольных шахтах Украины и на других предприятиях народного хозяйства при тушении пожаров.

Использование: для тушения пожаров в угольных шахтах, на предприятиях химической, нефтегазовой и других отраслях промышленности, на транспорте и в быту. Сущность изобретения: огнетушащий порошок содержит, мас. аэросил 0,5-2,0; высушенный отработанный травильный раствор сернокислотного травления катанки 25-55; отходы производства хлористого аммония остальное. 1 табл.

ОГНЕТУШАЩИЙ ПОРОШОК, содержащий аэросил, целевую добавку и аммониевые соли неорганической кислоты, отличающийся тем, что в качестве целевой добавки он содержит высушенный отработанный травильный раствор сернокислотного травления катанки, а в качестве аммониевой соли неорганической кислоты - отходы производства хлористого аммония при следующем соотношении компонентов, мас.

Аэросил 0,5 2,0
Высушенный отработанный травильный раствор сернокислотного травления катанки 25 55
Отходы производства хлористого аммония Остальное