Способ получения многофункционального огнетушащего порошка класса ABCE и многофункциональный огнетушащий порошок класса ABCE Российский патент 2024 года по МПК A62D1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Группа изобретений относится к области химической промышленности и может быть использована для получения огнетушащих порошков для тушения пожаров класса А, В, С и электроустановок, находящихся под напряжением до 1000 В, а именно к способу получения многофункционального огнетушащего порошка, класса АВСЕ и многофункциональному огнетушащему порошку (или композиции или веществу) класса ABCE.

Уровень техники

Известен способ получения огнетушащего порошкового состава (RU 2456045 C2, опубликовано 20.07.2012 г.), где фосфат и сульфат аммония измельчают раздельно в присутствии диоксида кремния и полиорганогидридсилоксана, затем подвергают просеиванию продукт на основе фосфата аммония с выделением фракции требуемых размеров, после чего просеянные продукты смешивают.

Недостатками данного способа являются сложность многостадийного процесса гидрофобизации с использованием диоксида кремния, низкая насыпная плотность полученного порошка и высокие затраты энергоносителей для процессов нагрева, который требуется в момент раздельного смешения компонентов с диоксидом кремния.

Известен способ получения огнетушащего порошкового состава (RU 2719680 C1, опубликовано 21.04.2020 г.), где состав получают путем механического смешения порошков двух различных фракций, один из которых известняк, предварительно измельченный до частиц, дисперсность которых составляет от 0,05 до 0,3 мм и затем гидрофобизированный олеиновой кислотой; другой желтая или красная кровяная соль, предварительно высушенная и механически измельченная до частиц, дисперсность которых составляет от 0,001 до 0,030 мм.

Недостатками данного способа являются применения олеиновой кислоты, обработка которой требует больших затрат энергии, т.к. необходима высокая температура, а также сложность в получении крайне мелких фракций соли и известняка, без соответствия которым обработка олеиновой кислотой также практически невозможна.

Раскрытие изобретения

Технический результат заключается в повышении насыпной плотности огнетушащего состава при сохранении равномерности свойств порошковой смеси, сохранении эффективности тушения электрооборудования под нагрузкой. Повышение насыпной плотности необходимо для того, чтобы, сохраняя нормативную массу огнетушащего состава, его можно было разместить в баллонах меньшего объема. Готовый продукт должен соответствовать требованиям ГОСТ Р 53280.4–2009, и требовать минимальное количество энергоносителей для производства и исключать необходимость в применении дорогостоящего оборудования для гидрофобизации отдельных компонентов.

Результат достигается заявленным способом получения многофункционального огнетушащего порошка, класса АВСЕ, который включает измельчение компонентов с отходом металлообрабатывающих производств, а именно смеси формовочной отработанной, которую вносят на следующих стадиях изготовления состава порошка, а именно на стадии помола основных компонентов аммофоса и сульфата аммония в шаровых мельницах, на стадии помола целевых добавок в шаровых мельницах, на стадии смешения смесей, полученных на первых двух этапах друг с другом, при следующем соотношении компонентов, мас. %: сульфат аммония 20-25; аммофос высший сорт 10-15; тальк ТМН 4-14; микрокремнезём 3-8; жидкость гидрофобизирующая 0,2-0,5; смесь формовочная отработанная остальное.

Результат достигается заявленным многофункциональным огнетушащим порошком (или композицией или веществом) класса ABCE, включающим сульфат аммония, аммофос высший сорт, тальк ТМН, микрокремнезём, жидкость гидрофобизирующую, причем содержит дополнительно смесь формовочную отработанную, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Сульфат аммония 20-25 Аммофос высший сорт 10-15 Тальк ТМН 4-14 Микрокремнезём 3-8 Жидкость гидрофобизирующая 0,2-0,5 Смесь формовочная отработанная остальное

Осуществление изобретения

Способ включает смешение, сушку и измельчение гидрофобизирующих и целевых добавок, а также основного компонента. Измельчение и смешение проводиться в два этапа с добавлением на каждом этапе смеси формовочной отработанной (далее СФО), являющейся побочным продуктом. СФО при данном процессе частично замещает стандартные целевые добавки, позволяя добиться повышенной насыпной плотности готового продукта и повышения гидрофобизирующих свойств огнетушащего порошка.

Также предложена компоновка и рецептура многоцелевого огнетушащего порошка.

Результатом двухстадийного процесса помола с использованием СФО является ряд улучшений: улучшение тушащей способности огнетушащего порошка благодаря увеличенной теплоемкости СФО в сравнении с повсеместно используемыми целевыми наполнителями; повышение эффективности тушения электрооборудования под нагрузкой за счет увеличения периода сохранения диэлектрических свойств добавки; повышается нacыпная плoтнocть oгнeтyшaщeгo пopoшкa, чтo пpивoдит к yвeличeнию eгo тeкyчecти и к yвeличению тyшaщей cпocoбнocти пpи тyшeнии пoжapoв клacca A и B; повышение кажущейся насыпной плотности огнетушащего порошка позволяет использовать баллоны пониженного объема для производства огнетушителей, соответствующих требованиям законодательства по количеству тушащего вещества; снижение энергозатрат, т.к. практически исчезает необходимость в дополнительных затратах энергии на отдельную гидрофобизацию белой сажи при помощи смешения под нагревом с кремнийорганичесокй жидкостью.

Поставленная задача решается введением в процесс измельчения основных компонентов отходов металлообрабатывающих производств – смеси формовочной отработанной (СФО), являющейся побочным продуктом, возникающем при литье металлов и при производстве литых заготовок из чугуна и стали рядом отечественных предприятий. СФО вносится на стадии помола аммофоса и сульфата аммония в шаровые мельницы, одновременно смешиваясь с ними и придавая данным компонентам требуемые гидрофобные свойства. Благодаря тому, что СФО сразу является высокодисперсным материалом, процесс помола ускоряется, а процесс гидрофобизации проходит без затрат на нагрев смеси.

Смесь формовочная отработанная представляет из себя сыпучий материал, содержащий с составе кремнийсодержащую пыль (SiO2) и набор тяжелых металлов. Являясь отходом, данная смесь является крайне дешевой, сохраняя все требуемые химико-технологические параметры, требуемые для производства огнетушащего порошка, удовлетворяющего требованиям Российского законодательства.

СФО является неорганическим материалом. Основным компонентом является диоксид кремния (SiO2). Благодаря плавлению, химический и структурный состав является равномерным. Кроме того, в результате такой обработки повышается теплоемкость материала в сравнении с природными компонентами и аналогами, высокая теплоемкость приводит к увеличенному периоду времени перехода в электропроводное фазовое состояние при контакте с пламенем.

Новое назначение СФО стало возможным наряду с высокой теплоемкостью обнаруженной способности этого материала к диссипации энергии.

Равномерное течение порошковой смеси и гарантированное сохранение диэлектрических свойств в течение 15-20 мин, в частном варианте осуществления, обеспечивается при использовании СФО фракцией 50-500 мкм.

СФО является гидрофобной и обладает водопоглащением на уровне 0,03-0,07%, данный материал является полным диэлектриком до фазового перехода при температуре 1300°С. В отличие от галогенидных добавок, синтетические минеральные сплавы стабильны химически и не образуют новых соединений при хранении в смеси с другими активными веществами в течение срока свыше 10 лет.

Помимо вышеизложенного, СФО являются максимально безопасными для человека и окружающей среды.

Были проведены исследования и сравнение заявленного состава многофункционального огнетушащего порошка класса ABCE с аналогом в котором не используется как компонент СФО.

В качестве основного компонента огнетушащего порошка аналога использовали аммофос, сульфат аммония. В качестве целевых добавок использовали кварц пылевидный, тальк, талькомагнезит, песок кварцевый, микрокремнезем.

Заявленный способ получения многофункционального огнетушащего порошка класса ABCE включает три этапа. На первом происходит первичный помол основных компонентов с СФО (а именно на стадии помола основных компонентов аммофоса и сульфата аммония в шаровых мельницах), в процентном соотношении 70 / 30 (в частном предпочтительном варианте осуществления). На втором этапе происходит помол целевых добавок с СФО в процентном соотношении 80 / 20 (в частном предпочтительном варианте осуществления). На третьем этапе происходит смешение в шаровой мельнице полученных на первых двух этапах составов в течение 20 мин (в частном предпочтительном варианте осуществления).

Приготовленные составы прошли лабораторные испытания. Эксплуатационные и огнетушащие свойства порошков определяли в соответствии с требованиями НПБ 170-98.

Для экспериментальной проверки были изготовлены два варианта компоновки огнетушащих составов

1. Многофункциональный огнетушащий порошок без СФО

2. Многофункциональный огнетушащий порошок с СФО в соответствии с заявленной группой изобретений.

Характеристики порошков и их эксплуатационные свойства определяли в соответствии с ГОСТ Р 53280.4-2009 «Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 4. Порошки огнетушащие общего назначения. Общие технические требования. Методы испытаний», в соответствии с которым в России проводятся приемочные испытания огнетушащих порошков.

Также проведены сравнений по ключевым параметрам плотности и текучести с порошками, изготовленным по наиболее распространенным рецептурам, где в качестве целевых наполнителей используется кварцевый песок без применения СФО.

Многофункциональный огнетушащий порошок без СФО

Стандартная рецептура с применением кварцевого песка

Компонент Процентное содержание, % Сульфат аммония 35 - 45 Аммофос высший сорт 15 -25 Песок кварцевый 20 -35 Тальк ТМН 5 – 15 Микрокремнезём 3 - 8 Жидкость гидрофобизирующая 0,2 -0,5

Многофункциональный огнетушащий порошок с СФО

Компонент Процентное содержание, % Сульфат аммония 20 – 25 Аммофос высший сорт 10 -15 Смесь формовочная отработанная остальное Тальк ТМН 4 – 14 Микрокремнезём 3 - 8 Жидкость гидрофобизирующая 0,2 -0,5

Наименование показателей При использовании кварцевого песка При использовании формовочной смеси Кажущаяся плотность неуплотненного порошка, не менее кг/м³ 850 909 Кажущаяся плотность уплотненного порошка, не менее кг/м³ 1063 1233 Гранулометрический состав, %
- остаток на сите 1000 мкм;
- остаток на сите 100 мкм, не более;
- проход через сито 50 мкм, не менее. Отсутствие
32
45 Отсутствие
34
43 Массовая доля влаги, %, не более 0,17 0,14 Способность к водоотталкиванию, мин, не менее 120
три капли скатились 120
три капли скатились

В соответствие с вышеизложенными сведениями, установлено, что применение обозначенного в данной заявке способа изготовления огнетушащих порошков с применением СФО в процессе двухстадийного помола позволяет: добиться улучшения тушащей способности огнетушащего порошка благодаря увеличенной теплоемкости СФО в сравнении с повсеместно используемыми целевыми наполнителями; повысить кажущуюся насыпную плотность огнетушащего порошка, что позволяет использовать баллоны пониженного объема для производства огнетушителей, соответствующих требованиям законодательства по количеству тушащего вещества; снизить энергозатраты, т.к. практически исчезает необходимость в дополнительных затратах энергии на отдельную гидрофобизацию белой сажи при помощи смешения под нагревом с кремнийорганичесокй жидкостью; повысить кaжyщуюся нacыпную плoтнocть oгнeтyшaщeгo пopoшкa, чтo пpивoдит к yвeличeнию eгo тeкyчecти и к yвeличению тyшaщей cпocoбнocти пpи тyшeнии пoжapoв клacca A и B.

Современные технологии и оборудование позволяют осуществить настоящую группу изобретения. На заводе или предприятии имеется все необходимое оборудование для производства как многофункционального огнетушащего порошка заявленным способом, так и многофункционального огнетушащего порошка класса ABCE.

Группа изобретений относится к способу получения многофункционального огнетушащего порошка класса АВСЕ и многофункциональному огнетушащему порошку класса ABCE. Технический результат заключается в повышении насыпной плотности огнетушащего состава при сохранении равномерности свойств порошковой смеси, сохранении эффективности тушения электрооборудования под нагрузкой. Результат достигается заявленным способом получения многофункционального огнетушащего порошка класса АВСЕ, который включает измельчение компонентов с отходом металлообрабатывающих производств, а именно смеси формовочной отработанной, которую вносят на следующих стадиях изготовления состава порошка, а именно на стадии помола основных компонентов аммофоса и сульфата аммония в шаровых мельницах, на стадии помола целевых добавок в шаровых мельницах, на стадии смешения смесей, полученных на первых двух этапах друг с другом, при следующем соотношении компонентов, мас.%: сульфат аммония 20-25; аммофос высший сорт 10-15; тальк ТМН 4-14; микрокремнезём 3-8; жидкость гидрофобизирующая 0,2-0,5; смесь формовочная отработанная - остальное. Результат достигается заявленным многофункциональным огнетушащим порошком класса ABCE, включающим сульфат аммония, аммофос высший сорт, тальк ТМН, микрокремнезём, жидкость гидрофобизирующую, причем содержит дополнительно смесь формовочную отработанную, при следующем соотношении компонентов, мас.%: сульфат аммония 20-25; аммофос высший сорт 10-15; тальк ТМН 4-14; микрокремнезём 3-8; жидкость гидрофобизирующая 0,2-0,5; смесь формовочная отработанная - остальное. 2 н.п. ф-лы.

1. Способ получения многофункционального огнетушащего порошка класса АВСЕ, включающий измельчение компонентов с отходом металлообрабатывающих производств, а именно смеси формовочной отработанной, которую вносят на следующих стадиях изготовления состава порошка, а именно на стадии помола основных компонентов аммофоса и сульфата аммония в шаровых мельницах, на стадии помола целевых добавок в шаровых мельницах, на стадии смешения смесей, полученных на первых двух этапах друг с другом, при следующем соотношении компонентов, мас.%: сульфат аммония 20-25; аммофос высший сорт 10-15; тальк ТМН 4-14; микрокремнезём 3-8; жидкость гидрофобизирующая 0,2-0,5; смесь формовочная отработанная - остальное.

2. Многофункциональный огнетушащий порошок класса ABCE, включающий сульфат аммония, аммофос высший сорт, тальк ТМН, микрокремнезём, жидкость гидрофобизирующую, отличающийся тем, что содержит дополнительно смесь формовочную отработанную при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сульфат аммония 20-25 Аммофос высший сорт 10-15 Тальк ТМН 4-14 Микрокремнезём 3-8 Жидкость гидрофобизирующая 0,2-0,5 Смесь формовочная отработанная остальное