ГАЗОГЕНЕРИРУЮЩИЙ ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ Российский патент 1996 года по МПК C06B23/00 C06B33/00 C06D5/00 C06D5/06 

Изобретение относится к пиротехнике и может быть использовано для получения оксида углерода, например, в газогенераторах и источниках давления.

Известны технические решения получения оксида углерода посредством газификации твердых топлив, при взаимодействии метана с водой, при взаимодействии муравьиной и серной кислот [1]
Оксид углерода может быть получен при разложении карбонилов металлов (железа, никеля, хрома, вольфрама) [1] Оксид углерода может быть получен также при сгорании углерода в смеси с окислителем, т.е. при горении пиротехнического состава (ПТС). При этом углерод может быть представлен в виде органического горючего (идитол, шеллак, крахмал и т.д.) [2] или в виде индивидуального вещества (печная или канальная сажа) [3]
В качестве окислителя в данном случае используются такие неорганические окислители, как нитрат калия, нитрат бария, хлорат калия [2] а также перхлораты натрия и калия [3] Следует отметить, что газообразные продукты горения при этом кроме окислов углерода (CO, CO₂) содержат такие примеси как азот и пары воды. Наиболее близким к заявляемому составу по технической сущности является пиротехнический состав [3] по заявке Великобритании N 1477357 кл. С 06 В 29/00, 31/00, который и выбран заявителем в качестве прототипа. Вышеупомянутый состав имеет ряд недостатков. В генерируемом газе присутствуют пары воды, при этом окисление углерода в основном происходит до двуокиси. Шлаки, образующиеся при горении этого состава, имеют относительно низкую температуру плавления ≈ 800 ^o С, что отрицательно сказывается на работоспособности фильтрующих систем газовывода и приводит к их забитию. Наличие хлората калия в составе делает его чувствительным и опасным как в производстве, так и в обращении с ним.

Задачей, решаемой изобретением, является разработка газогенерирующего пиротехнического состава для получения оксида углерода и образующего при горении тугоплавкие пористые шлаки, обладающие фильтрующей способностью, а также повышение термостойкости и безопасности состава при его производстве и обращении с ним.

Технический результат, достигаемый при этом, обеспечивает составу необходимые свойства:
1. Газовыделение не менее 30 см³/г;
2. Содержание оксида углерода не менее 90 об.

3. Тугоплавкие пористые шлаки W, Al₂O₃.

4. Температура воспламенения не менее 900 ^o С.

Для решения поставленной задачи в известный пиротехнический состав, содержащий неорганический окислитель, горючее алюминий и углерод, согласно изобретению в качестве окислителя вводится триоксид вольфрама, а углерод используется в виде графита при следующем соотношении компонентов, мас.

триоксид вольфрама 78 83;
порошок алюминия 14 17;
углерод 3 5.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый состав соответствует критерию "новизна".

Анализ известных пиротехнических составов не выявил составов, дающих такой же технический результат, что и заявляемый состав. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Для экспериментальной отработки заявляемого состава были изготовлены образцы по следующей технологии.

1. Порошки окислителя и горючих компонентов после сушки и измельчения просеивали через сито с ячейкой 01.

2. Взятые в необходимом количестве все порошки одновременно загружались в механический смеситель и перемешивались в течение 0,5 1 часа.

Сжигание образцов производилось в установке, предварительно вакуумированной до остаточного давления ≈ 10^-2 мм рт.ст.

Поджиг осуществлялся спиралью накаливания. После сжигания образцов определялось количество выделившегося газа и производился его анализ методом газовой хроматографии. Температура воспламенения определялась методом ДТА.

Калорийность определялась по стандартной методике в среде аргона. Скорость горения определялась на прессованных образцах цилиндрической формы. Коэффициент уплотнения при этом был равен 0,7. Температура горения определялась с помощью вольфрам-рениевых термопар.

В таблице представлены результаты, подтвержденные актом испытаний, из анализа которых следует, что рецептуры N 2-4 наиболее полно удовлетворяют критериям качества заявляемого ПТС.

За счет оптимального соотношения компонентов в процессе горения состава выделяется 37 59 см³/г газообразных продуктов, из которых 92 98 об. составляет оксид углерода.

Температура воспламенения состава превышает 900 ^o С. Это свидетельствует о высокой термостойкости состава, что является позитивным моментом с точки зрения безопасности при его изготовлении и работе с ним. ТТТ1

Использование: получение окиси углерода. Сущность изобретения: состав содержит, мас. %: 78 - 93 триоксида вольфрама, 14 - 17 алюминия, 3 - 5 углерода в виде графита. Состав получали путем смешения компонентов. Газовыделение 92 - 98 об.%, температура воспламенения - более 900^oС, скорость горения 74 - 117 мм/с. 1 табл.

Газогенерирующий пиротехнический состав, включающий неорганический окислитель, алюминий, углерод, отличающийся тем, что в качестве окислителя он содержит триоксид вольфрама, а углерод в виде его аллотропной формы - графита при следующем соотношении компонентов, мас.

Триоксид вольфрама 78 83
Алюминий 14 17
Углерод в виде графита 3 5