Огнетушащий порошковый состав

 

Изобретение относится к порошковым составам для тушения пожаров в химической, нефтехимической, угольной, деревообрабатывающей и других отраслях. Огнетушащий порошковый состав в качестве высокодисперсной добавки содержит диоксид кремния гидрат с удельной поверхностью не менее 100 м/г в количестве 0,5-3,0 мас.%, в качестве целевой добавки для текучести - ионно-решетчатый минерал с комплексными анионными группами с плотностью не менее 2,8 г/см³ брутто-формулы (1):

[Al₂O₃]_(0,5-7,5)·[SiO₂]_(40-50)·[Na₂O·K₂O]_(4,5-11,4)·

·[P₂O₅]_(0,5-1,5)·[СаО]_(5-9,1)·[Fe₂O₃]_(12-20)·

·[FeO]_(8-12)·[TiO₂]_(7-11) (1)

или фосфоритную муку с плотностью не менее 2,8 г/см³ в количестве 6,0-23,0 мас.%, в качестве гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости-модификатора - метилгидридсилоксан с содержанием активного водорода 1,6-1,7 мас.% или смесь метилгидридсилоксана, как основу модификатора, с катализатором отверждения - аминоэтиламинопропилтриметоксисиланом в соотношении основа:катализатор отверждения (5-70):1, при этом модификатор взят в виде десяти-семидесятипроцентного раствора в хлорорганическом растворителе 0,2-0,6% от массы порошковой смеси в пересчете на сухой остаток, в качестве основного компонента - комплексное удобрение типа NP, и/или РК, и/или NPK - остальное. В результате этого упрощается и интенсифицируется процесс изготовления порошка при снижении трудозатрат, материальных ресурсов, а также повышается гидрофобность и текучесть огнетушащего порошка. 1 табл.

Изобретение относится к области противопожарной техники, а именно к огнетушащим порошковым составам, которые могут быть использованы для тушения всех пожаров в химической, нефтехимической, угольной, деревообрабатывающей и других отраслях народного хозяйства.

Известен огнетушащий состав по патенту РФ №2180254 от 24.01.2000 г., содержащий азотнофосфорное и/или азотнофосфорнокалийное удобрение (в % по массе) 15-50; азотнокислый аммоний или аммиачная селитра 15-50, пластифицированная нитроцеллюлоза и/или поливинилацетат 15-45, гидрофобизированный кремнезем, и/или кремнийорганическая жидкость, и/или пластификатор 1-9.

Недостатком данного состава является невозможность использовать его в порошковых огнетушителях ввиду отсутствия текучести.

Известен огнетушащий порошковый состав по патенту РФ №2134604 от 15.10.98 г., включающий ретурный аммофос 57-98.5 мас.%, метафосфат калия и/или азотнофосфорнокалийное удобрение 0.5-9.5 мас.%, целевую добавку (корундовый и/или шамотно-каолиновый порошок, и/или модифицированный аэросил, и/или сульфат аммония, и/или флогопит, и/или оксид металла) 1.5-33.4 мас.%.

Недостатком этого состава является его высокая стоимость и дефицитность из-за входящих в него компонентов: аэросила АМ-300 стоимостью ≈ $6500 за тонну и метафосфата калия стоимостью ≈ $2340 за тонну. При этом использование этого состава в огнетушителях, где относительно малое содержание диоксида углерода (0.03-0.05 кг CO₂ на пятикиллограммовый огнетушитель), весьма затруднительно из-за низкой текучести (0.25-0.28 кг/с).

Известен огнетушащий порошковый состав по патенту РФ №2194555, А 62 D 1/00 от 13.07.2001 г., включающий высокодисперсную добавку - 2-4 мас.%, целевую добавку для текучести 3-11 мас.%, основной компонент - остальное. В качестве высокодисперсной добавки он содержит белую сажу, гидрофобизированную кремнийорганической жидкостью ГКЖ-94 в соотношении: белая сажа - 95-97 мас.%, ГКЖ - 94-3-5 мас.%. В качестве целевой добавки для текучести он содержит корундовый порошок или алюмосиликат, а в качестве основного компонента он содержит аммофос и сульфат аммония при следующем соотношении (мас.%): аммофос 55-100, сульфат аммония - остальное. Данный состав выбран нами за прототип.

При достаточно высокой огнетушащей эффективности вышеописанному веществу и способу его приготовления присущи многостадийность, длительность процесса во времени (только белая сажа готовится при температуре 150-200°С не менее 14 часов, сушка компонентов в шкафах проводится не менее 10 часов), низкая степень гидрофобности как белой сажи, так и самого огнетушащего порошка, а также низкая текучесть порошка.

Задачей изобретения является упрощение и интенсификация процесса изготовления порошка при снижении трудозатрат, материальных ресурсов, повышение гидрофобности и текучести огнетушащего порошка.

Поставленная задача решается тем, что огнетушащий порошковый состав, включающий высокодисперсную добавку, целевую добавку для текучести, гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость-модификатор, в качестве основного компонента содержит нижеследующие вещества при следующих соотношениях: в качестве высокодисперсной добавки он содержит диоксид кремния гидрат с удельной поверхностью не менее 100 м²/г в количестве 0.5-3.0 мас.%, в качестве целевой добавки для текучести - ионно-решетчатый минерал с комплексными анионными группами с плотностью не менее 2.8 г/см³ брутто-формулы (1):

[Al₂O₃]_(0,5-7,5)·[SiO₂]_(40-50)·[Na₂O·K₂O]_(4,5-11,4)·

·[P₂O₅]_(0,5-1,5)·[СаО]_(5-9,1)·[Fе₂O₃]_(12-20)·

·[FeO]_(8-12)·[TiO₂]_(7-11) (1)

или фосфоритную муку с плотностью не менее 2.8 г/см³ в количестве 6.0-23.0 мас.%, в качестве гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости-модификатора метилгидридсилоксан с содержанием активного водорода 1.6-1.7 мас.% или смесь метилгидридсилоксана как основы модификатора с катализатором отверждения - аминоэтиламинопропилтриметоксисиланом в соотношении основа:катализатор отверждения (5-70):1, при этом модификатор взят в виде десяти-семидесятипроцентного раствора в хлорорганическом растворителе 0.2-0.6% от массы порошковой смеси в пересчете на сухой остаток, в качестве основного компонента - комплексное удобрение типа NP, и/или РК, и/или NPK - остальное.

В качестве диоксида кремния используют кварцевый песок, и/или белую сажу, и/или перлит, и/или аэросил, и/или осажденный кремнеземный наполнитель с удельной поверхностью не ниже 100 м²/г.

В качестве ионно-решетчатого минерала с комплексными анионными группами с плотностью не менее 2.8 г/см³ брутто-формулы (1):

[Al₂O₃]_(0,5-7,5)·[SiO₂]_(40-50)·[Na₂O·K₂O]_(4,5-11,4)·

·[P₂O₅]_(0,5-1,5)·[СаО]_(5-9,1)·[Fе₂O₃]_(12-20)·

·[FeO]_(8-12)·[TiO₂]_(7-11) (1)

используют концентрат апатит-нефелиновых руд (см. Обогащение апатито-нефелиновых руд Хибинского массива, под ред. к.т.н. Г.А.Голованова, Мурманское книжное издательство, 1967, с.32-37).

В качестве гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости используют метилгидридсилоксан с содержанием активного водорода 1.6-1.7 мас.% или смесь метилгидридсилоксана как основы модификатора с катализатором отверждения - аминоэтиламинопропилтриметоксисиланом (Продукт Z6020).

В качестве комплексных удобрений типа NP могут быть использованы аммофос ГОСТ 18918-85, диаммонийфосфат ТУ 113-08-554-84, нитроаммофос ТУ 6-08-433-79, нитродиаммофос ТУ 113-08-623-87, в качестве удобрений типа РК могут быть использованы: метафосфат калия (КРОЗ) или двойные смеси фосфата аммония с сульфатом, хлоридом, фторидом или нитратом калия; в качестве удобрений типа NPK могут быть использованы: нитроаммофоска ГОСТ 19691-84, удобрение азотнофосфорнокалийное ТУ 6-08-508-82, удобрение сложносмешанное ТУ 113-08-522-82, азофоска ТУ 6-03-466-82, а также любые смеси удобрений, содержащие в своем составе фосфор, азот и калий, например аммофоскамид, содержащий аммофос, хлорид калия и карбамид (мочевина).

Пример конкретного изготовления предлагаемого состава

В роторный горизонтальный обогреваемый смеситель объемом 0.3 м³ загружают 150 кг мелющих тел (шаров диаметром 10-20 мм), 67.5 кг аммофоса, 67.5 кг сульфата калия, 4.5 кг осажденного кремнеземного наполнителя (ОКН), 10.5 кг алюмосиликата (нефелина) и смешивают, измельчают и сушат компоненты при температуре корпуса смесителя 130° и остаточном давлении 60 кПа до влажности смеси не более 0.35 мас.% и удельной поверхности не менее 3000 см²/г.

Предварительно в реакторе готовят смесь метилгидридсилоксана с содержанием - активного водорода (Н) 1.6-1.7% с катализатором отверждения аминоэтиламинопропилтриметоксисиланом в соотношении 10:1. Из полученной смеси готовят 20% раствор модификатора в метиленхлориде. Таким образом, раствор модификатора имеет следующую рецептуру:

Метилгидридсилоксан ("Н"=1.6-1.7%) 20%

Катализатор отверждения 2%

Метиленхлорид 78%

При достижении порошковой смеси в смесителе выше указанных параметров (Syд=3000 cм²/г) в работающий смеситель распыляют 3.75 кг раствора модификатора с расходом 50 г/с и вращают ротор смесителя в течение времени, необходимого для достижения в порошковой смеси содержания влаги и летучих не более 0.35% по массе. Общее время приготовления состава не более 30 минут. В зависимости от соотношения исходных компонентов, температуры, режимов смешивания, разряжения в смесителе было проведено с использованием методов математического планирования многофакторного эксперимента 40 опытов. Данные по результатам гидрофобизации дисперсного материала различной рецептуры и при различных параметрах предлагаемого способа приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что полученный согласно данному изобретению огнетушащий состав выгодно отличается от состава прототипа по следующим параметрам:

- по времени изготовления в 30-48 раз;

- по уменьшению количества в составе негидрофобизованного продукта в 2.2-150 раз;

по текучести состава в 1.06-1.5 раза.

Формула изобретения

1. Огнетушащий порошковый состав, включающий высокодисперсную добавку, целевую добавку для текучести, гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость-модификатор и основной компонент, отличающийся тем, что в качестве высокодисперсной добавки он содержит диоксид кремния гидрат с удельной поверхностью не менее 100 м²/г в количестве 0,5-3,0 мас.%, в качестве целевой добавки для текучести - ионно-решетчатый минерал с комплексными анионными группами с плотностью не менее 2,8 г/см³ брутто-формулы (1):

[Al₂O₃]_(0,5-7,5)·[SiO₂]_(40-50)·[Na₂O·K₂O]_(4,5-11,4)·

·[P₂O₅]_(0,5-1,5)·[СаО]_(5-9,1)·[Fе₂O₃]_(12-20)·

·[FeO]_(8-12)·[TiO₂]_(7-11) (1)

или фосфоритную муку с плотностью не менее 2,8 г/см³ в количестве 6,0-23,0 мас.%, в качестве гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости-модификатора - метилгидридсилоксан с содержанием активного водорода 1,6-1,7 мас.% или смесь метилгидридсилоксана, как основы модификатора, с катализатором отверждения - аминоэтиламинопропилтриметоксисиланом - в соотношении основа:катализатор отверждения, как (5-70):1, при этом модификатор взят в виде десяти - семидесятипроцентного раствора в хлорорганическом растворителе 0,2-0,6% от массы порошковой смеси в пересчете на сухой остаток, в качестве основного компонента - комплексное удобрение типа NP и/или РК и/или NPK - остальное.