СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕТУШАЩЕГО ПОРОШКА Российский патент 1997 года по МПК A62D1/00 

Изобретение касается получения эффективных огнетушащих порошков или огнетушащих порошковых смесей.

Огнетушащие порошки получают в результате взаимодействия веществ, препятствующих воспламенению и обладающих хорошей огнетушащей способностью (фосфаты, сульфаты, хлориды, бораты и др.), их смесей и других веществ или их смесей. Взаимодействие осуществляется в твердой фазе или в жидкой фазе при повышенной температуре (например, посредством сушки распылением).

Средства порошкового тушения играют важную роль в борьбе с пожарами, поэтому средства порошкового пожаротушения, огнетушащие порошки постоянно усовершенствуются в соответствии с вновь возникающими потребностями.

Принцип действия огнетушащих порошков заключается в гомогенном и гетерогенном ингибировании пламен, изолировании горящего материала от доступа окислителя, уменьшении концентрации окислителя в зоне горения. Одновременно могут происходит и другие процессы.

В качестве активного компонента применяют щелочные или щелочноземельные карбонаты и бикарбонаты, фосфаты и полифосфаты аммония, сульфаты аммония, карбонат или бикарбонат аммония, фосфат натрия или кальция, галогениды щелочных металлов и другие вещества.

Выбор вещества зависит от цели применения для тушения пожаров классов В (горючие жидкости), С (горючие газы) применяют порошок, в качестве активного компонента, в котором используют бикарбонат щелочных металлов (например, бикарбонат натрия), для тушения пожаров класса А (твердые горючие материалы с образованием пламени или сопровождающиеся тлением древесина, резина и т.д.) применяют порошок на основе фосфатов или полифосфатов аммония и сульфата аммония. Для тушения пожаров класса Д (легкие металлы) используют порошок на основе хлоридов щелочных металлов. Огнетушащие порошки могут содержатьразличные добавки для улучшения эксплуатационных характеристик, а также красящие вещества.

Огнетушащий порошок должен обладать хорошей огнетушащей способностью (расход порошка для тушения одного квадратного или кубического метра горящего вещества), текучестью (массовый расход порошка), не комковаться, не спекаться, быть гидрофобным, нейтральным по отношению к рабочему газу, нетоксичным.

Известен способ получения огнетушащего порошка многоцелевого назначения (для тушения пожаров классов А, В, С и электрооборудования под напряжением до 1000 В), заключающийся в нейтрализации фосфорной кислоты аммиачной водой, добавлении раствора сульфата аммония кремниорганики, диспергировании и сушке солевого раствора в токе нагретого теплоносителя с последующим измельчением полученного порошка, смешивании его с дисперсными добавками [1]
К недостаткам указанного способа можно отнести то, что использование в качестве реагентов растворов сульфата аммония и аммиака приводит к ухудшению экономических показателей производства.

Известен способ получения универсального огнетушащего порошка с использованием в качестве основы продукта аммонизации экстракционной фосфорной кислоты, получаемой растворением природного фосфата в серной кислоте, с добавлением антислеживающей и улучшающей текучесть добавки с последующим измельчением в штифтовой мельнице до размера частиц менее 100 мкм и высушиванием до содержания влаги менее 0,1 мас. [2]
Известен способ получения огнетушающего порошка и порошковых смесей, содержащих фосфаты и сульфаты аммония, фосфат и/или сульфат щелочных металлов и/или соответственно гидрофосфат и гидросульфат. Компоненты, за исключением фосфорной кислоты, перемешивают в твердой фазе и подвергают термообработке или из раствора или суспензии перед выпариванием получают дискретные капельки сушкой распылением [3]
Известно применение распылительной сушилки как реактора для синтеза активного компонента огнетушащего порошка на основе продукта взаимодействия мочевины с натриевой или калиевой солью угольной кислоты при температуре испарения жидкой среды [4]
Наиболее близким к изобретению является способ получения огнетушащего порошка, заключающийся в нейтрализации смеси фосфорной и серной (моногидрат) кислот аммиаком, смешивании полученного солевого раствора с кремнийорганикой, последующим диспергированием и сушкой солевого раствора в токе нагретого теплоносителя, измельчении полученного порошка и смешивании с дисперсными добавками [5]
Недостатком указанного способа является получение полидисперсного порошка с преобладающим содержанием частиц размером более 100 мкм, что требует увеличения энергетических затрат для достижения требуемой дисперсности.

Согласно изобретению способ предполагает применение веществ ранее известных.

Повышение огнетушащей эффективности и улучшение эксплуатационных свойств достигается за счет взаимодействия веществ, обладающих огнетушащими свойствами, при определенных условиях с другими, пригодными для достижении цели, веществами.

Взаимодействие происходит в жидкой фазе при повышенной температуре посредством сушки распылением. Удаление растворителя производится посредством подачи раствора в зону действия горячего газового потока. Температура входящего потока 500-550^oC и отходящего 120-140^oC. Время нахождения вещества в реакционной зоне от 5 до 30 с.

Пример 1. Смесь фосфорной и серной (моногидрат) кислот в отношении 5,9:1 нейтрализуют аммиаком до получения солевого раствора концентрацией30% Затем вводят смесь кремнийорганики (алкилсиликонат и/или алюмометилсилоксанолят натрия) и силиката натрия в отношении 1:1,85. Полученную смесь диспергируют в токе нагретого теплоносителя при температуре отходящих газов 130^oC. Получили тонкодисперсный сыпучий порошок активного компонента с содержанием частиц размером менее 100 мкм порядка 89% Полученный порошок подвергали сепарации, частицы размером более 100 мкм измельчались в вибромельнице и смешивались с отсепарированной фракцией. Полученный порошок смешивался с дисперсными добавками (модифицированная двуокись кремния, порошок слюды или их аналог) в количестве 0,52% от массы активного компонента. Полученный огнетушащий порошок обладает отличными эксплуатационными характеристиками.

Пример 2. Смесь фосфорной и серной (моногидрат) кислот в отношении 1,6:1 нейтрализуют аммиаком до получения солевого раствора концентрацией 30% Затем вводят смесь кремнийорганики (алкилсиликонат и/или алюмометилсилоксанолят натрия) и силиката натрия в отношении 1:1,85. Полученную смесь диспергируют в токе нагретого теплоносителя при температуре отходящих газов 135^oC. Получили тонкодисперсный сыпучий порошок активного компонента с содержанием частиц размером менее 100 мкм порядка 75% Полученный порошок подвергали сепарации, частицы размером более 100 мкм измельчались в вибромельнице и смешивались с отсепарированной фракцией. Полученный порошок смешивался с дисперсными добавками (модифицированная двуокись кремни, порошок слюды или их аналог) в количестве 0,5-2% от массы активного компонента. Полученный огнетушащий порошок обладает хорошими эксплуатационными характеристиками.

Пример 3. Смесь фосфорной и серной (моногидрат) кислот в отношении5,9:1 нейтрализуют аммиаком до получения солевого раствора концентрацией 50% Затем вводят смесь кремнийорганики (алкилсиликонат и/или алюмометилсилоксанолят натрия) и силиката натрия в отношении 1:1,85. Полученную смесь диспергируют в токе нагретого теплоносителя при температуре отходящих газов 135^oC. Получили тонкодисперсный сыпучий порошок активного компонента с содержанием частиц размером менее 100 мкм порядка 63% Полученный порошок подвергали сепарации, частицы размером более 100 мкм измельчались в вибромельнице и смешивались с отсепарированной фракцией. Полученный порошок смешивался с дисперсными добавками (модифицированная двуокись кремния, порошок слюды или их аналог) в количестве 0,5-2% от массы активного компонента. Полученный огнетушащий порошок обладает хорошими эксплуатационными характеристиками.

Пример 4. Смесь фосфорной и серной (моногидрат) кислот в отношении 5,9:1 нейтрализуют аммиаком для получения солевого раствора концентрацией 30% Затем вводят смесь кремнийорганики (алкилсиликонат и/или алюмометилсилоксанолят натрия) и силиката натрия в отношении 1:1,00. Полученную смесь диспергируют в токе нагретого теплоносителя при температуре отходящих газов 135^oC. Получили тонкодисперсный сыпучий порошок активного компонента с содержанием частиц размером менее 100 мкм порядка 65% Полученный порошок подвергали сепарации, частицы размером более 100 мкм измельчались в вибромельнице и смешивались с отсепарированной фракцией. Полученный порошок смешивался с дисперсными добавками (модифицированная двуокись кремния, порошок слюды или их аналог) в количестве 0,5-2% от массы активного компонента. Полученный огнетушащий порошок обладает хорошими эксплуатационными характеристиками.

Пример 5. Смесь фосфорной и серной (моногидрат) кислот в отношении 5,9:1 нейтрализуют аммиаком до получения солевого раствора концентрацией 50% Затем вводят смесь кремнийорганики (алкилсиликонат и/или алюмометилсилоксанолят натрия) и силиката натрия в отношении 1:1,00. Полученную смесь диспергируют в токе нагретого теплоносителя при температуре отходящих газов 140^oC. Получили тонкодисперсный сыпучий порошок активного компонента с содержанием частиц размером менее 100 мкм порядка 40% Полученный порошок подвергали сепарации, частицы размером более 100 мкм измельчались в вибромельнице и смешивались с отсепарированной фракцией. Полученный порошок смешивался с дисперсными добавками (модифицированная двуокись кремния, порошок слюды или их аналог) в количестве 0,5-2% от массы активного компонента. Полученный огнетушащий порошок обладает удовлетворительными эксплуатационными характеристиками.

Пример 6. Смесь фосфорной и серной (моногидрат) кислот в отношении 1,6:1 нейтрализуют аммиаком до получения солевого раствора концентрацией 30% Затем вводят смесь кремнийорганики (алкилсиликонат и/или алюмометилсилоксанолят натрия) и силиката натрия в отношении 1:1,00. полученную смесь диспергируют в токе нагретого теплоносителя при температуре отходящих газов 130>^oC. Получили тонкодисперсный сыпучий порошок активного компонента с содержанием частиц размером менее 100 мкм порядка 50% Полученный порошок подвергали сепарации, частицы размером более 100 мкм измельчались в вибромельнице и смешивались с отсепарированной фракцией. Полученный порошок смешивался с дисперсными добавками (модифицированная двуокись кремния, порошок слюды или их аналог) в количестве 0,5-2% от массы активного компонента. Полученный огнетушащий порошок обладает удовлетворительным эксплуатационными характеристиками.

П р и м е р 7. Смесь фосфорной и серной (моногидрат) кислот в отношении 1,6:1 нейтрализуют аммиаком до получения солевого раствора концентрацией 50% Затем вводят смесь кремнийорганики (алкилсиликонат и/или алюмометилсилоксанолят натрия) и силиката натрия в отношении 1:1,85. Полученную смесь диспергируют в токе нагретого теплоносителя при температуре отходящих газов 145^oC. Получили тонкодисперный сыпучий порошок активного компонента с содержанием частиц размером менее 100 мкм порядка 50% Полученный порошок подвергали сепарации, частицы размером более 100 мкм измельчались в вибромельнице и смешивались с отсепарированной фракцией. Полученный порошок смешивался с дисперсными добавками (модифицированная двуокись кремния, порошок слюды или их аналог) в количестве 0,5-2% от массы активного компонента. Полученный огнетушащий порошок обладает удовлетворительными эксплуатационными характеристиками.

Пример 8. Смесь фосфорной и серной (моногидрат) кислот в отношении 1,6:1 нейтрализуют аммиаком до получения солевого раствора концентрацией 50% Затем вводят смесь кремнийорганики (алкилсиликонат и/или алюмометилсилоксаналят натрия) и силиката натрия в отношении 1:1,00. Полученную смесь диспергируют в токе нагретого теплоносителя при температуре отходящих газов 150^oC. Получили тонкодисперсный сыпучий порошок активного компонента с содержанием частиц размером менее 100 мкм порядка 63% Полученный порошок подвергали сепарации, частицы размером более 100 мкм измельчались в вибромельнице и смешивались с отсепарированной фракцией. Полученный порошок смешивался с дисперсными добавками (модифицированная двуокись кремния, порошок слюды или их аналог) в количестве 0,5-2% от массы активного компонента. Полученный огнетушащий порошок обладает плохими эксплуатационными характеристиками.

Параметры процесса в соответствии с предлагаемым способом ограничены следующим.

Концентрация солевого раствора ниже 30% экономически невыгодна, так как снижается производительность установки и возрастают энергетические затраты. При концентрации солевого раствора выше 50% происходит выпадение осадка и возрастает опасность забивания коммуникаций. Соотношение количественного содержания кислот в смеси определяется огнетушащей способностью порошка. Содержание силиката натрия ниже 4% не оказывает существенного влияния на качественные показатели получаемого порошка. Введение в солевой раствор силиката натрия более 12% резко ухудшает огнетушащую способность порошка по классу А. Температура сушки в пределах 135-150^oC обеспечивает оптимальные условия процесса, так как при температуре ниже 135^oC происходит увеличение влагосодержания порошка, что нежелательно, а при температуре выше 150^oC происходит разложение фосфата аммония.

В таблице приводятся сравнительные данные огнетушащих порошков, полученных по известному и предлагаемому способам (примеры 1-8).

Использование: получение огнетушащего порошка. Сущность способа: смесь экстракционной формовой кислоты и серной кислоты в соотношении (1,6-5,9):1 нейтрализуют аммиаком. Добавляют в солевой раствор смесь кремнийорганической жидкости и силиката натрия в соотношении 1:(1-1,85) в количестве вводимого силиката натрия в пределах 4 - 12% от массы сухих веществ солевого раствора. Осадок сушат в токе нагретого теплоносителя, измельчают порошок и смешивают с дисперсными добавками. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения огнетушащего порошка, включающий нейтрализацию смеси фосфорной и серной кислот аммиаком, добавку кремнийорганики, диспергирование и сушку солевого раствора в токе нагретого теплоносителя, измельчение полученного порошка и смешивание его с дисперсными добавками, отличающийся тем, что в солевой раствор добавляют смесь кремнийорганики и силиката натрия в соотношении 1 1 1,85 по массе сухого продукта. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что силикат натрия вводят в количестве 4 12 от массы сухих веществ солевого раствора.