СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЭРОЗОЛЯ СЕРЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК C01B17/02 C06D3/00 A01N59/02 A01N25/06 B01D53/64 

Изобретение относится к пиротехнике, к способам и устройствам для получения аэрозоля серы и используется в сельском хозяйстве для защиты растений от вредных организмов и многих возбудителей грибной, бактериальной и вирусной природы, чувствительных к сере, а также в промышленности для проведения экстренной демеркуризации объектов, содержащих как пары ртути, так и вторичные источники загрязнения - капли металлической ртути, осевшие на различные поверхности.

Сера является природным биологически активным веществом и широко используется как в лечебных целях, так и для санитарно-гигиенической обработки различных объектов промышленного и сельскохозяйственного назначения. В сельском хозяйстве сера находит применение в качестве инсектофунгицида и дезинфицирующих средств (Менковский М.А., Арене В.Ж., Жаворонок В.И. и др. Природная сера. М.: Химия, 1972. 240 с. (С.7). Наиболее эффективным является применение серы в виде аэрозоля, так как в этом случае достигается высокий эффект при минимальном расходе препарата (Мельников Н.И. Пестициды. Химия, технология и применение. М: Химия, 1987.712 с. (С.39).

Традиционные способы получения аэрозолей сложны, дорогостоящи и требуют непосредственного контроля со стороны человека.

Наиболее оперативным, экономичным и универсальным является термоконденсационное диспергирование целевого продукта (ЦП) с помощью специальных термических смесей, при горении которых осуществляется два последовательных процесса:

1) перевод ЦП в парообразное состояние и

2) образование аэрозольных частиц в результате конденсации при последующем охлаждении пара (Гражданская пиротехника: учебное пособие / И.А. Абдуллин [и др.]; М-во образ, и науки России, Казан, нац. исслед. технол. ун-т.- Казань: Изд-во КНИТУ, 2013. - 340 с. (С. 195).

В основном аэрозолеобразующие вещества, обладающие биологически активными свойствами (вещества для дезинсекции и дезинфекции, пестициды, инсектициды и органические красители) имеют органическое происхождение и, как следствие, низкую температуру кипения. Поэтому далеко не всякая пиротехническая основа может быть использована для получения этих аэрозолей (Генерация аэрозоля серы пиротехническими составами. А.В. Стрелкова, A.M. Пыжов, В.А. Рекшинский, И.К. Кукушкин, П.П. Пурыгин Бутлеровские сообщения. 2015. Т.41. №1. С.106-111).

В настоящее время в России и за рубежом считается, что для получения аэрозолей биологически активных веществ наиболее целесообразно использовать достаточно низкотемпературные пиротехнические составы на основе нитратов целлюлозы и мелкозерненых порохов (патент RU №2042658, патент RU №2124839, патент СРР №90560) (Мадякин Ф.М. Пестицидные составы на основе серы: Материалы Всероссийской научно-технической конференции. / Ф.М. Мадякин, Н.А. Тихонова и др. - Казань, 2003. - с. 184-192). Но, к сожалению, практика применения таких генераторов показала, что, наряду с высокой эффективностью их действия, они обладают и рядом существенных недостатков, снижающих их потребительские качества и повышающих опасность их изготовления и применения.

Недостатком составов, содержащих нитроцеллюлозу или продукт ее переработки - пироксилиновый порох в количествах более 40 масс. %, является их высокая чувствительность к механическим, тепловым и электрическим воздействиям, обусловленная наличием в них этих взрывчатых веществ, что требует повышенных мер безопасности при их изготовлении, транспортировке и применении.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения аэрозоля серы в процессе горения пиротехнического состава, включающего элементную серу, пламегасящие и стабилизирующие горение добавки, а также пиротехническую основу, в качестве которой используется смесь аммиачной селитры и угля, содержание которых в составе составляет 30-70% и 7-30% соответственно, а используемый уголь имеет определенную адсорбционную способность, выражаемую его динамической активностью по бензолу, которая составляет от 40 до 100 мин (патент РФ №2425019. Бюл. №21 от 27.07.2011 г.).

Традиционно активные угли весьма эффективно применяются в различных технологиях, где невозможно обойтись без процессов физической адсорбции. Это очистка воздуха, газов, жидкостей, их разделение, рекуперация растворителей и многое другое. В процессах физической адсорбции адсорбированное соединение не подвергается химическому изменению. Кроме того, физическая адсорбция более эффективна при нормальных температурах (Кинле X., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение/Пер. с нем. -Л.: Химия, 1984. -216 с.). Поэтому повышение температуры отрицательно сказывается на процессах физической адсорбции. Известен также процесс, который называется хемосорбцией. Хемосорбция, как и другие химические процессы, весьма зависит от температуры - с увеличение температуры скорость таких процессов возрастает. С точки зрения традиционного применения активных углей они обладают такой отрицательной особенностью как повышенная горючесть. Но с точки зрения термической хемосорбции эта особенность активных углей является уникальной, позволяющей применять подобные материалы в нетрадиционных для них областях. Примерами подобных нетрадиционных областей применений активных углей являются процесс термического дожигания газообразных выбросов, содержащих оксиды азота на углеродсодержащих материалах, в результате чего образуются оксиды углерода и азот (Обезвреживание газовых выбросов промышленных производств. Матрос Ю.Ш., Носков А.С. Успехи химии. Т. 59, вып. 1. 1990 г. С. 1700-1727; патент РФ №2495708) или применение активных углей в качестве активных горючих в низкотемпературных пиротехнических основах пиротехнических составов (патент РФ №2425019).

Однако при массовом изготовлении опытных генераторов аэрозоля серы, снаряженных пиротехническим составом на основе активных углей, предложенная оценка пригодности активных углей по величине динамической активности по бензолу значительно сужала круг углей, которые могли быть использованы в пиротехнических составах для генерации аэрозоля серы. Это было вызвано тем, что в промышленности, как правило, адсорбционную активность углей выражают по их способности к поглощению различных веществ, что в большей степени характеризует область их применения и не всегда выражается величиной динамической активности по бензолу. Поэтому использование различных марок или даже различных партий углей известных марок зачастую сопровождалось довольно длительной корректировкой состава, особенно в последнее время, когда появился большой выбор углей. Все это приводит к усложнению и удорожанию процесса изготовления генераторов аэрозоля серы.

В связи с этим авторами была поставлена задача разработки универсального критерия отбора углей для их использования в пиротехнической основе в качестве активного горючего в смеси с аммиачной селитрой для получения аэрозоля серы в процессе горения аэрозолеобразующих пиротехнических составах.

Технический результат, на решение которого направлено изобретение, заключается в увеличении стабильности горения аэрозолеобразующего состава, повышении безопасности, упрощению и удешевлению процесса его изготовления.

Технический результат достигается тем, что в способе получения аэрозоля серы, включающем процесс локального инициирования горения и его последующего распространения в аэрозолеобразующем пиротехническом составе, находящемся в частично замкнутом объеме и состоящем из элементной серы, пламегасящих и стабилизирующих горение добавок и пиротехнической основы из смеси аммиачной селитры и угля, соотношение которых в составе составляет 30-70 мас. % и 7-30 мас. % соответственно, а применяемый активный уголь имеет определенную величину адсорбционной активности, в результате чего выделяется тепловая энергия, обеспечивающая нагрев, плавление и испарение элементной серы, пары которой затем выносятся в атмосферу газообразными продуктами горения, где конденсируются в аэрозоль, используют активный уголь, адсорбционную активность которого оценивают величиной суммарной удельной поверхности, которая должна находиться в интервале от 500 м²/г до 600 м²/г.

Как правило, сорбенты, к которым относятся и активные угли, характеризуются пористостью, структурой пор, суммарной удельной поверхностью и адсорбционной активностью (Фенелонов В.Б. Пористый углерод. Монография, Новосибирск, Ин-т катализа. 1995. - 513 с.).

Для выбора одной из этих характеристик в качестве единого показателя оценки пригодности углей для составов, генерирующих аэрозоль серы были проведены экспериментальные исследования. Были отобраны активные углеродсодержащие материалы и для сравнения малоактивные материалы, традиционно используемые в качестве горючих компонентов в пиротехнических составах - сажа и древесный уголь.

Суммарный объем пор активных углей оценивался по воде по ГОСТ 17219-71, удельная поверхность определялась на автоматизированном приборе Sorpty 1750 по методике БЭТ, а адсорбционная активность - по данным, приведенным в паспортах и соответствующих ГОСТах на угли. Для оценки влияния адсорбционной активности углей на параметры горения использовался один из вариантов пиротехнического состава для генерации аэрозоля серы, содержащий, масс. %: сера 41,0; нитрат аммония 40,0; углеродсодержащий материал 16,0 и сульфат аммония 3,0, который помещался в лабораторный вариант устройства и затем локально воспламенялся. При горении фиксировались линейная скорость и режим горения составов.

Полученные результаты исследований приведены в таблице 1. Аппроксимация экспериментальных данных с помощью онлайн калькулятора (https://planetcalc.ru/5992/) показала, что только величина суммарной удельной поверхности углей имеет устойчивую пропорциональную связь со значениями величин линейной скорости горения составов с высокими коэффициентом корреляции 0,9985 и средней ошибкой аппроксимации 3,32%.

Поэтому в качестве единого показателя оценки пригодности углей для генерации аэрозоля серы была выбрана величина их суммарной удельной поверхности. Именно от этого параметра зависит адсорбционная и реакционная способность всех углеродсодержащих материалов. Это объясняется тем, что именно благодаря сильному развитию поверхности (а значит и ее активности) активный уголь может поглощать большое количество газов (В.А. Киреев, П.Р. Таубе, М.Ю. Финогенов. Курс химии. Ч. II Специальная для строительных институтов и факультетов. М.: Высшая школа. 1975. 236 с. (С.85), что приводит к увеличению их концентрации в объеме пор и, как следствие этого, к ускорению скорости реакции взаимодействия, например, оксидов азота с углеродом (как в предлагаемом изобретении) и снижению температуры горения.

В дальнейших экспериментах были определены границы устойчивого процесса горения, который находится между слабо пульсирующим и пламенным режимами горения составов. Изменение скорости горения составов достигалось заменой части малоактивного угля более активным углем. Расчетная суммарная удельная поверхность использованных углей, приводящая к устойчивому горению составов, составила 500-600 м²/г.

Таким образом, было обнаружено, что формирование устойчивого и беспламенного режима горения аэролеобразующего пиротехнического состава на основе смеси нитрата аммония и активных углей с достаточно низкой температурой 440-460°С (температура кипения серы) в условиях частично замкнутого объема генератора возможно в том случае, если величина суммарной удельной поверхности, используемых углей находится в пределах от 500 м²/г до 600 м²/г или в достаточно близких к этому интервалу пределах. Значительное повышение активности используемого угля может привести к пламенному горению состава, в результате чего вместо аэрозоля серы будет образовываться токсичный газ - диоксид серы, а значительное снижение активности используемого угля может привести к неустойчивому пульсирующему горению или к его прекращению. Для снижения вероятности пламенного горения получаемого аэрозоля серы дополнительно применяются различные стабилизирующие и пламегасящие добавки, например, сульфат аммония.

Процесс изготовления пиротехнического аэрозолеобразующего состава, используемого в предлагаемом способе получения аэрозоля серы заключается в следующем. В зависимости от требуемых характеристик процесса горения состава (длительность горения, массовая концентрация аэрозоля серы, количество дополнительно введенного пестицида) подбирается и используется уголь с определенным значением величины суммарной удельной поверхности от 500 м²/г до 600 м²/г. Предварительный отбор марок углей проводится по величине их активности (по той или иной методике) близкой к оптимальному значению суммарной удельной поверхности согласно таблице 1. После отбора образцов углей проводится оценка их суммарной удельной поверхности на приборе Sorpty 1750 или на другом подобном приборе методом БЭТ. Следующим этапом выбора оптимальной марки угля является отбор углей, чья величина суммарной удельной поверхности наиболее близка к пределам, указанным в предлагаемом изобретении. Отобранные угли используют для изготовления аэрозолеобразующих составов, экспериментальную оценку режима горения которых проводят в корпусах генераторов. По результатам испытаний отбирают наиболее пригодные по активности марки углей. Выбранные угли или их комбинации в дальнейшем используются для серийного выпуска генераторов аэрозоля серы.

Таким образом, способ получения аэрозоля серы в процессе горения пиротехнического состава в частично замкнутом объеме пиротехнического устройства состоит в следующем: свободную поверхность состава, состоящего из элементной серы, пламегасящих и стабилизирующих горение добавок и пиротехнической основы из смеси аммиачной селитры и угля, соотношение которых в составе составляет 30-70 мас. % и 7-30 мас. % соответственно, локально нагревают до начала экзотермического процесса горения пиротехнической основы - смеси аммиачной селитры и угля, в результате чего, выделяется тепловая энергия, которая обеспечивает нагрев, плавление и испарение элементной серы, пары которой затем выносятся из пиротехнического устройства газообразными продуктами процесса горения состава. За пределами устройства пары серы, попадая в холодную воздушную атмосферу охлаждаются и конденсируются в аэрозоль с размером частиц около 1 мкм. Генерация паров серы должна проводится в частично замкнутом объеме пиротехнического устройства для того, чтобы исключить вылет аэрозоля серы с температурой более 220-250°С (температура самовоспламенения серы на воздухе) и ее последующее догорание на воздухе. Роль стабилизирующей температуру вылетающего аэрозоля и пламегасителя выполняет добавка сульфата аммония, который претерпевает разложение с затратами тепла при температуре 220°С и менее.

Для осуществления изобретения и получения заявляемого технического результата в лабораторных условиях были изготовлены аэрозолеобразующие составы в предложенных соотношениях компонентов (в % по массе) и оценена их способность генерации аэрозоля серы. Для изготовления составов использовались угли марок АГ-2, АГ-3 и СКТ-10.

Пример 1.

Пиротехнический состав: аммиачная селитра - 30,0; сера - 35,0; уголь-30,0; сульфат аммония-5,0. При сжигании 100 г этого состава выделяется 22-25 г мелкодисперсной серы размером частиц около 1,0-2,0 мкм.

Пример 2.

Пиротехнический состав: аммиачная селитра - 41,0; сера - 40,0; уголь-16,0; сульфат аммония-3,0. При сжигании 100 г этого состава выделяется 34-36 г мелкодисперсной серы размером частиц около 1 мкм.

Пример 3.

Пиротехнический состав: аммиачная селитра - 70,0; сера - 20,0; уголь-7,0; сульфат аммония-3,0. При сжигании 100 г этого состава выделяется 10-12 г мелкодисперсной серы с размером частиц около 1,0-2,0 мкм.

Успешный опыт применения в натурных условиях опытных генераторов, снаряженных пиротехническими составами, изготовленными на основе активных углей, оценка пригодности которых проводилась по величине суммарной удельной поверхности, подтверждает их большую стабильность работы, безопасность, эффективность и меньшую себестоимость по сравнению с прототипом.

Известны различные пиротехнические устройства для получения аэрозоля серы, различающиеся, как правило, только пиротехнической основой и дополнительно вводимыми в аэрозолеобразующий состав биологически активными веществами - пестицидами, инсектицидами и т.п. Пиротехнические устройства для получения аэрозоля серы состоят из корпуса, снаряженного аэрозолеобразующим пиротехническим составом, крышки с отверстиями для выхода аэрозоля, дна и какого-либо запального устройства. Как правило, в пиротехнических генераторах аэрозоля серы реализуется термоконденсационный способ получения аэрозолей - кипение и испарение серы за счет тепла процесса горения состава, вынесение паров серы газообразными продуктами горения состава за пределы корпуса и последующая конденсация газообразной серы в аэрозоль при контакте с воздухом.

Известен генератор аэрозоля серы (Патент РФ 2042658 от 22.06.1992. Опубл. 27.08.1995). В качестве термической основы пиротехнического состава генератора используется нитроцеллюлоза. Генератор предназначен для защиты всех культур (кроме крыжовника) от клещей, мучнистой росы и других грибковых заболеваний, чувствительных к сере; фумигации и дезинфекции помещений, хранилищ, теплиц и парников (борьба с плесенью, гнилью, грызунами). Пиротехнический генератор представляет собой пиротехническое устройство, при работе которого выделяется аэрозоль серы с размером частиц менее 1 мкм. Аэрозоль осаждается на всей поверхности растения и проникает в недоступные для других методов обработки участки растения. Генератор состоит из корпуса, металлического днища, диафрагмы, верхней крышки с отверстиями. Цилиндрический корпус генератора изготовлен из картонно-бумажной навивной тубы с применением картонажного оборудования. Генератор снаряжен пиротехническим составом, содержащим, масс. %: нитроцеллюлоза 40-45; дифениламин 1,5-2,5; сульфат калия 2,0-4,0; бисульфат калия 0,5-1,0; сера - остальное. Каждый генератор укомплектован запальным устройством - термоспичкой. Термоспички изготовлены методом экструзии из пастообразного состава на основе нитроцеллюлозы, пластифицированной растворителями.

Но, к сожалению, практика применения таких пиротехнических устройств показала, что, наряду с высокой эффективностью их действия, они обладают и рядом существенных недостатков, снижающих их потребительские качества и повышающих опасность их изготовления и применения. Это, в первую очередь, вызвано тем, что пестицидные составы, содержащие более 40% нитроцеллюлозы, обладают некоторой чувствительностью к механическим воздействиям и электрическому разряду. Другим недостатком этого состава является то, что он в условиях применения склонен к объемному горению. Кроме того, применение достаточно дефицитных компонентов состава - нитроцеллюлозы или пироксилиновых порохов (продуктов переработки нитроцеллюлозы) (Патент №2150831 от 09.06.1999) усложняет и удорожает процесс изготовления генератора. Наряду с этим применение при изготовлении термоспичек нитроцеллюлозы или пироксилиновых порохов и их растворителей - токсичных, легковоспламеняющихся жидкостей (спиртоэфирная смесь, ацетон) не способствует снижению опасности изготовления термоспичек.

Наиболее близким устройством для осуществления предлагаемого способа получения аэрозоля серы является пиротехническое устройство для генерации аэрозоля серы (прототип) генератор аэрозоля серы ГАС-200 (Патент РФ №164587 от 10.06.2015. Опубл. 10.09.2016. Бюл. №25), содержащий двухслойный картонный корпус прямоугольной формы с аэрозолеобразущим пиротехническим составом, включающим аммиачную селитру и уголь, элементную серу, пламегасящие и стабилизирующие горение добавки, крышку с отверстиями для выхода образующегося аэрозоля серы, запальное устройство - спичку-воспламенитель, изготовленную из отрезка пиротехнического шнура, снаряженного пиротехническим составом на водорастворимом связующем, и содержащую на одном из своих концов зажигательную головку, а на другом воспламенительную, также изготовленных из пиротехнических составов на основе водорастворимого связующего, полиэтиленовый мешок для размещения пиротехнического состава, а используемый активный уголь в пиротехническом составе обладает динамической активностью по бензолу от 40 до 100 мин.

Пиротехническое устройство ГАС-200 предназначено для санитарной обработки хранилищ сельскохозяйственной продукции - элеваторов, зернохранилищ, овощехранилищ и т.п. Генератор аэрозоля имеет массу пиротехнического состава 500 г и рассчитан на обработку помещений объемом 200 м³. Потребителями генератора являются организации, занимающиеся обеззараживанием и дезинфекцией хранилищ складов сельхозпродукции, а также проведением процессов демеркуризации промышленных объектов (патент РФ №2345154).

Масштабное применение пиротехнических генераторов аэрозоля серы выявило некоторые технологические недостатки этого устройства, такие как:

- длительный процесс корректировки аэрозолеобразующего состава, связанный со сложностью подбора угля по величине его динамической активности по бензолу;

- сложность процесса изготовления воспламенительного устройства - спички-воспламенителя, обусловленного использованием большого количества операций и необходимостью применения специально изготавливаемого оборудования - оплеточного станка для изготовления пиротехнического шнура. Применение в качестве воспламенительного устройства отрезка пиротехнического шнура на основе оболочки из переплетенных хлопчатобумажных нитей иногда приводило к объемному пламенному горению аэрозоля серы вследствие конденсации паров серы на обгоревшем конце спички (находящемся рядом с отверстием в крышке корпуса), ее воспламенению и, вследствие этого, зажиганию аэрозоля серы, выходящего из отверстия;

- большое количество ручных операций, применяемых при изготовлении картонного корпуса генератора, что снижает производительность изготовления пиротехнического устройства.

- возможность деформации картонного корпуса генератора при длительном хранении и транспортировке в штабелях.

Кроме того, появилась потребность в генераторах, имеющих значительно меньшую производительность по сере для использования в небольших частных фермерских и дачных хозяйствах для санитарной обработки помещений объемом меньше 100 м³ (небольшие хранилища, погреба, подвалы и т.п.).

В связи с этим авторами была поставлена задача разработки конструкций устройств для генерации аэрозоля серы - пиротехнических генераторов, предназначенных для санитарной обработки помещений сельхозназначения объемом 40 м³ и 200 м² соответственно, избавленных от вышеперечисленных недостатков.

Технический результат, на решение которого направлено изобретение, заключается в повышении производительности процесса изготовления устройства для получения аэрозоля серы, упрощении и удешевлении процесса его изготовления и повышении стабильности работы этого устройства.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для получения аэрозоля серы, содержащем картонный корпус с аэрозолеобразущим пиротехническим составом, включающим уголь с определенной адсорбционной активностью и аммиачную селитру в соотношении 7-30 мас. % и 30-70 мас. % соответственно, элементную серу, пламегасящие и стабилизирующие горение добавки, крышку с отверстиями для выхода образующегося аэрозоля серы, запальное устройство, полиэтиленовый мешок для размещения пиротехнического состава, используют однослойный цилиндрический картонный корпус с металлическими дном и крышкой с отверстием, запальное устройство в форме таблетки, изготовленной из воспламенительного состава, а используемый активный уголь подбирают по адсорбционной активности, выражаемой величиной суммарной удельной поверхности, которая должна составлять от 500 м²/г до 600 м²/г.

Были разработаны два варианта пиротехнических устройств для получения аэрозоля серы: генератор аэрозоля серы ГАС-«ДЫМ-200» - масса насыпного пиротехнического состава 500 г, объем обрабатываемого помещения до 200 м³ и генератор аэрозоля серы ГАС-«ДЫМ-40» - масса насыпного пиротехнического состава 100 г, объем обрабатываемого помещения до 40 м³. Оба устройства рассчитаны на создание в этих объемах концентрации мелкодисперсной серы от 0,5 до 1 г/м³.

Генераторы предназначены для защиты всех культур (исключая крыжовник) от клещей, мучнистой росы и различных грибковых заболеваний чувствительных к сере; для фумигации и дезинфекции помещений, хранилищ, теплиц и парников с целью борьбы с плесенью, гнилью и отпугивания грызунов.

Цилиндрические корпуса генераторов изготавливаются из картонно-бумажной навивной тубы с применением картонажного оборудования. Запальное устройство в виде таблетки изготавливается из увлажненного или пастообразного зажигательного состава путем их формования любым возможным способом и последующей сушки. Для изготовления таблетки используются традиционные доступные компоненты, при сгорании которых образуется большое количество разогретых до высокой температуры твердых шлаков. Габариты и масса таблеток подбираются экспериментально.

На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемых устройств (генераторов) для получения аэрозоля серы, где: 1 - мембрана защитная; 2 - отверстие для выхода паров серы; 3 - устройство запальное; 4 - крышка металлическая; 5 - мешок полиэтиленовый; 6 - корпус картонный; 7 - состав пиротехнический, генерирующий аэрозоль серы; 8 - дно металлическое.

Ниже приведены средние значения технических характеристик генераторов аэрозоля серы - ГАС-«ДЫМ-40» и ГАС - «ДЫМ-200», некоторые из которых могут изменяться в зависимости от величины активности применяемого угля.

Технические характеристики генератора аэрозоля серы ГАС-«ДЫМ-40»:

- масса пиротехнического состава - 100 г;

- температура вспышки состава при 5-ти секундной задержке - 209°С;

- масса серы в составе - 40 г;

- температура паров серы на срезе выходного отверстия, не более - 220°С;

- объем обрабатываемого помещения - 20-40 м³;

- время работы устройства - не более 3 мин;

- габариты устройства - ∅ 80×60 мм;

- область применения - в личных хозяйствах.

Технические характеристики генератора аэрозоля серы ГАС-«ДЫМ-200»:

- масса пиротехнического состава - 500 г;

- температура вспышки состава при 5-ти секундной задержке - 209°С;

- масса серы в составе - 200 г;

- температура паров серы на срезе выходного отверстия, не более - 220°С;

- объем обрабатываемого помещения - 100-200 м³;

- время работы устройства - не более 15 мин;

- габариты устройства - ∅ 105×100 мм;

- область применения - в промышленных хозяйствах.

Приведение в действие генератора аэрозоля серы происходит следующим образом: снимается мембрана 1, затем крышка генератора 4, после чего вскрывается полиэтиленовый мешок с пиротехническим составом и свободные концы мешка натягиваются на боковую поверхность корпуса генератора. Затем в центр свободной поверхности пиротехнического состава ребром вдавливается запальная таблетка до ее середины. После этого генератор закрывается крышкой и устанавливается на несгораемую подставку на середину обрабатываемого помещения. Испытатель через отверстие в крышке генератора зажженной спичкой поджигает запальную таблетку. После того как белесый дым аэрозоля начнет выходить из отверстия испытатель покидает помещение и закрывает за собой дверь. После выдержки (8-10 часов) и проветривания помещения остатки использованных генераторов удаляют вместе с бытовым мусором.

В течение нескольких лет опытные образцы генераторов аэрозоля серы, снаряженные пиротехническим составом на основе активных углей, чья пригодность оценивалась величиной удельной поверхности от 500 м²/г до 600 м²/г проходили испытания в натурных условиях. Нежелательных побочных эффектов при работе генераторов (нестабильность работы, пламенное горение, ненадежное воспламенение, преждевременное затухание и т.п.) не наблюдалось.

Кроме того, лабораторные испытания запальных устройств в виде таблеток подтвердили их высокую надежность при зажигании пиротехнических составов генераторов ГАС-«ДЫМ-40» и ГАС-«ДЫМ-200».

Таким образом, очевидные преимущества новых пестицидных генераторов аэрозоля серы - ГАС-«ДЫМ-40» и ГАС-«ДЫМ-200» перед отечественными и зарубежными, такого рода, устройствами, состоят в том, что в пиротехническом составе данных генераторов отсутствуют пироксилиновые пороха или другие продукты переработки нитроцеллюлозы. Пиротехнический состав генераторов состоит, в отличие от составов других подобных устройств, из широкодоступных и дешевых компонентов. Он малочувствителен к механическим и тепловым воздействиям, безопасен в изготовлении и применении, и отличается высокой стабильностью процесса генерации аэрозоля серы. Кроме того, в настоящее время существует широкая база предприятий по изготовлению картонных корпусов генераторов на автоматизированном картонажном оборудовании, что значительно повышает производительность процесса изготовления устройств и прочность их корпусов, а также их внешнюю привлекательность. Все это значительно повышает потребительские качества генератора. Конструкция генератора позволяет, по мере необходимости, вводить в его пиротехнический состав другие разрешенные к применению биологически активные вещества - инсектициды и пестициды, что значительно увеличивает защитные свойства устройства.

Изобретение относится к пиротехнике, к способам и устройствам для получения аэрозоля серы и используется в сельском хозяйстве для защиты растений от вредных организмов и многих возбудителей грибной, бактериальной и вирусной природы, чувствительных к сере, а также в промышленности для проведения экстренной демеркуризации объектов, содержащих как пары ртути, так и вторичные источники загрязнения - капли металлической ртути, осевшие на различные поверхности. Раскрывается способ получения аэрозоля серы, включающий процесс локального инициирования горения и его последующего распространения в аэрозолеобразующем пиротехническом составе. Пиротехнический состав находится в частично замкнутом объеме и состоит из элементной серы, пламегасящих и стабилизирующих горение добавок и пиротехнической основы из смеси аммиачной селитры и угля, соотношение которых в составе составляет 30-70 мас. % и 7-30 мас. % соответственно. Применяемый активный уголь имеет определенную величину адсорбционной активности, в результате чего выделяется тепловая энергия, обеспечивающая нагрев, плавление и испарение элементной серы, пары которой затем выносятся в атмосферу газообразными продуктами горения, где конденсируются в аэрозоль. При этом используют активный уголь, адсорбционную активность которого оценивают величиной суммарной удельной поверхности, которая должна составлять от 500 до 600 м²/г. Также описано устройство для осуществления способа получения аэрозоля серы. Технический результат, на решение которого направлено изобретение, заключается в увеличении стабильности горения аэрозолеобразующего состава, повышении безопасности, упрощению и удешевлению процесса его изготовления. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 3 пр.

1. Способ получения аэрозоля серы, включающий процесс локального инициирования горения и его последующего распространения в аэрозолеобразующем пиротехническом составе, находящемся в частично замкнутом объеме и состоящем из элементной серы, пламегасящих и стабилизирующих горение добавок и пиротехнической основы из смеси аммиачной селитры и угля, соотношение которых в составе составляет 30-70 мас. % и 7-30 мас. % соответственно, а применяемый активный уголь имеет определенную величину адсорбционной активности, в результате чего выделяется тепловая энергия, обеспечивающая нагрев, плавление и испарение элементной серы, пары которой затем выносятся в атмосферу газообразными продуктами горения, где конденсируются в аэрозоль, отличающийся тем, что используют активный уголь, адсорбционную активность которого оценивают величиной суммарной удельной поверхности, которая должна составлять от 500 до 600 м²/г.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее картонный корпус с аэрозолеобразущим пиротехническим составом, включающим уголь, обладающий определенной величиной динамической активности по бензолу и аммиачную селитру в соотношении 7-30 мас. % и 30-70 мас. % соответственно, элементную серу, пламегасящие и стабилизирующие горение добавки, крышку с отверстиями для выхода образующегося аэрозоля серы, запальное устройство, полиэтиленовый мешок для размещения пиротехнического состава, отличающееся тем, что используют однослойный цилиндрический картонный корпус с металлическими дном и крышкой с отверстием, запальное устройство в форме таблетки, изготовленной из воспламенительного состава, а используемый активный уголь подбирают по адсорбционной активности, выражаемой величиной суммарной удельной поверхности, которая должна составлять от 500 до 600 м²/г.