专利名称:一种负载型干粉灭火剂及其制备方法
技术领域:
本发明属于粉基灭火剂技术领域,特别涉及负载型干粉灭火剂及其制备方法。
背景技术:
自Halonl211、1301和2402三种气体灭火剂问世以来,因其灭火浓度低、灭火效率高、不导电等优异的性能,在世界各地得到了广泛的应用,我国在上世纪八十年代初期至九十年代中叶,哈龙灭火系统的应用达到了最高峰。但是其对臭氧层破坏严重,被联合国环境署规定限期淘汰,中国政府规定2005年12月31日起禁止生产、使用和销售哈龙系列灭火剂。现有的哈龙替代产品主要有卤代烃灭火剂、惰性气体灭火剂、细水雾灭火剂、气溶胶类灭火剂、粉体灭火剂等。与其它灭火介质相比,粉体灭火剂具有灭火时间短,环境毒性低,适合缺水地区和易于长期存储等优点,因此粉体灭火剂的研究得到了各国研究者的重视。但目前使用的干粉灭火剂粉末颗粒通常在ΙΟμπι 75μπι之间,这种粒子弥散性相对较差、比表面积也相对较低,因而定量的粉体所具有的总比表面积较小,单个粒子的质量较大,沉淀速度较快,且粒子受热分解的速率较慢,导致其捕获自由基或活性基团的能力有限,其灭火能力也就十分有限,进而限制了干粉灭火剂的使用范围。由于干粉经超微细化后,粒径变小,比表面积显著增加,表面活性增高,灭火效率会大大提高。所以,国内外干粉灭火剂的发展趋势是向着超微细化方向发展。对于传统的气流粉碎、球磨等方法存在能耗大,粉尘污染严重,且受固有能力限制,很难将干粉粉碎至5μπι以下。而新型的一些制备方法,如水相合成法、喷雾干燥、冷冻干燥法等虽然可以较好地降低粒度,但设备要求高,工艺条件复杂,技术难度大,生产成本高,不利于工业化生产。干粉灭火剂灭火时,只有临界粒径以下的小粒子起灭火作用,大粒子仅表面层起灭火作用,灭火效果与粒子比表面积密切相关。因此,将灭火组分负载到廉价、多孔、大比表面积载体上,不但使灭火粒子比表面积大大增加,还相应地减少了灭火剂使用量,既有利于灭火效能充分发挥,还降低了生产成本,如同化学工程中的负载型金属催化剂一样。据英国《消防安全杂志》(Fire Safety Journal,2000年第44卷第968-975页)报道,将NaHCO3纳米粒子加载到13X分子筛上,制备了具有核壳结构的纳米复合粉体灭火剂,增大了与火焰的接触面积,凭借多孔沸石和NaHCO3纳米粒子的协作作用提高了固体粉末的灭火性能。但其制备过程中采用的13X分子筛制备过程较为复杂,商品的成本较高,且其采用了真空冷冻干燥,此干燥方法设备要求较高,能量消耗较大,继而增加了粉体灭火剂制备成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的问题,提供一种具有良好灭火效果、弥散性好且成本较低的负载型干粉灭火剂及其制备方法。本发明的负载型干粉灭火剂,组分和质量百分比为:多孔载体65%-80%,
钾盐10.5%-30%,轻质碳酸钙1.5% -3.0%,滑石粉2.0%-6.5%。优选的是,所述的多孔载体为Y-A1203。优选的是,所述的钾盐为KHCO3和KCl的至少一种。本发明还提供了负载型粉基灭火剂的制备方法,其特征在于:按照各组分的质量配比称量钾盐,配成钾盐溶液,然后与多孔载体饱和浸溃,搅拌均匀,40-100°C真空干燥8-12小时,再按照配比将轻质碳酸钙和滑石粉加入真空干燥后的粉体中,混合均匀,即得本发明的负载型干粉灭火剂。优选的是,所述的钾盐溶液为用浓度为30%的酒精溶解的KHCO3溶液,浓度为4.3% -9.7%。优选的是,所述的钾盐溶液为用浓度为50%的酒精溶解的KHCO3溶液,浓度为4.5%。优选的是,所述的钾盐溶液为用浓度为30%的酒精溶解的KCl溶液,浓度为
4.3% -11.4%。优选的是,所述的钾盐溶液为KCl的水溶液,浓度为8.3% -15.4%。优选的是,所述的饱和浸溃,以载体总重为100 %计,钾盐的负载量为13.0% -46.2%。优选的是,所述的多孔载体制备方法为:将拟薄水铝石于500°C马福炉中焙烧制得。本发明的有益效果是:I)本发明利用了 Y-Al2O3粉末载体的多孔结构、较好的流动性及吸附烟雾性能,将高效灭火粉基介质KHCO3及KCl负载在较为廉价的载体中,这样既可以增加灭火组分的比表面积,又可以降低成本,形成负载型复合型灭火介质。负载型灭火剂的内核为Y-Al2O3,外表面覆盖着起灭火作用的KHCO3及KCl,复合粉体在遇到火焰受热后,所负载的KHCO3及KCl粒子由于粒径小,比表面积大,与火焰有较大的接触面积,分解更加迅速,更好的发挥灭火性能;同时,Y-Al2O3粉末载体具有低密度及高流动性,从而赋予了复合粉体的低密度及较好流动性,这样可以保证微粒较容易喷射到火焰区,且可以保证微粒在火焰区域停留更长的时间,发挥其高灭火性能,且拟薄水铝石商品的成本较低,从而降低了干粉灭火剂的制备成本。少量轻质碳酸钙和滑石粉的加入,也可以改善粉体的流动性能。2)本发明制备方法简单易操作、设备要求低,能量消耗小。
具体实施例方式实施例1将IOOg拟薄水铝石于500°C马福炉中焙烧4h,升温速率为100°C /h,焙烧后可得Y-Al2O30配置300ml的50%酒精溶液,溶解13.5g KHCO3,将Y-Al2O3粉末加入到碳酸氢钾溶液中,饱和浸溃,于40°C真空干燥10h,再将1.5g轻质碳酸钙和3.5g滑石粉加入真空干燥后的粉体中,混合均匀,即得本发明的负载型干粉灭火剂。
将该复合粉体90g装在0.8L的储粉罐中,加压到0.5MPa,喷射到油盘直径为15cm的双油盘无水酒精火焰上(中心火与角落火),灭火时间为4.5s (中心火)和15.8s (角落火),灭火剂用量为51.4g (全部熄灭)。在同样的实验条件下,以普通BC干粉作为灭火剂时,灭火时间为5.0s (中心火)和18.0s (角落火),灭火剂用量为57.6g。由于负载量较低,其灭火效率(中心火熄灭时间)较成品BC干粉灭火剂并未有明显提高。但从中心火与角落火的灭火时间差可以看出,其弥散性能比普通干粉好,说明了在扑救B类油火时,该复合灭火剂具有更好的全淹没灭火能力。实施例2将IOOg拟薄水铝石于500°C马福炉中焙烧4h,升温速率为100°C /h,焙烧后可得Y-Al2O30配置300ml的30%酒精溶液,溶解28.Sg KHCO3,将Y-Al2O3粉末加入到碳酸氢钾溶液中,饱和浸溃,于40°C真空干燥10h,再将2.5g轻质碳酸钙和3g滑石粉加入真空干燥后的粉体中,混合均匀,即得本发明的负载型干粉灭火剂。将该复合粉体90g装在0.8L的储粉罐中,加压到0.5MPa,喷射到油盘直径为15cm的双油盘无水酒精火焰上(中心火与角落火),灭火时间为2.2s (中心火)和11.5s (角落火),灭火剂用量为37.0g (全部熄灭)。在同样的实验条件下,以普通BC干粉作为灭火剂时,灭火时间为5.0s (中心火)和18.0s (角落火),灭火剂用量为57.6g。说明了该复合灭火剂在扑救B类油火时,具有比普通BC干粉更高的灭火效率及弥散性能,从而具有更好的全淹没灭火能力。实施例3将IOOg拟薄水铝石于500°C马福炉中焙烧4h,升温速率为100°C /h,焙烧后可得Y-A1203。配置300ml的30%酒精溶液,溶解30g KC1,将Y-Al2O3粉末加入到氯化钾溶液中,饱和浸溃,于80°C真空干燥8h,再将2g轻质碳酸钙和2.5g滑石粉加入真空干燥后的粉体中,混合均匀,即得本发明的负载型干粉灭火剂。将该复合粉体90g装在0.8L的储粉罐中,加压到0.5MPa,喷射到油盘直径为15cm的双油盘无水酒精火焰上(中心火与角落火),灭火时间为2.0s (中心火)和10.0s (角落火),灭火剂用量为31.9g (全部熄灭)。在同样的实验条件下,以普通BC干粉作为灭火剂时,灭火时间为5.0s (中心火)和18.0s (角落火),灭火剂用量为57.6g。说明了该复合灭火剂在扑救B类油火时,具有比普通BC干粉更高的灭火效率及弥散性能,从而具有更好的全淹没灭火能力。实施例4将IOOg拟薄水铝石于500°C马福炉中焙烧4h,升温速率为100°C /h,焙烧后可得Y-A1203。配置300ml的水溶液,溶解38.2g KC1,将Y-Al2O3粉末加入到氯化钾溶液中,饱和浸溃,于80°C真空干燥8h,再将3g轻质碳酸钙和5.5g滑石粉加入真空干燥后的粉体中,混合均匀,即得本发明的负载型干粉灭火剂。将该复合粉体90g装在0.8L的储粉罐中,加压到0.5MPa,喷射到油盘直径为15cm的双油盘无水酒精火焰上(中心火与角落火),灭火时间为3.0s (中心火)和13.0s (角落火),灭火剂用量为41.2g (全部熄灭)。在同样的实验条件下,以普通BC干粉作为灭火剂时,灭火时间为5.0s (中心火)和18.0s (角落火),灭火剂用量为57.6g。说明了该复合灭火剂在扑救B类油火时,具有比普通BC干粉更高的灭火效率及弥散性能,从而具有更好的全淹没灭火能力。
权利要求
1.一种负载型干粉灭火剂,其特征在于,组分和质量百分比为: 多孔载体65% -80%, 钾盐 10.5% -30%, 轻质碳酸1.5% -3.0%, 滑石粉 2.0% -6.5%。
2.如权利要求1所述的负载型干粉灭火剂,其特征在于,所述的多孔载体为Y-Al2O315
3.如权利要求1所述的负载型干粉灭火剂,其特征在于,所述的钾盐为KHCO3和KCl的至少一种。
4.如权利要求1所述的负载型干粉灭火剂的制备方法,其步骤为: 按照各组分的质量配比称量钾盐,配成钾盐溶液,然后与多孔载体饱和浸溃,搅拌均匀,40-100°C真空干燥8-12小时,再按照配比将轻质碳酸钙和滑石粉加入真空干燥后的粉体中,混合均匀,即得本发明的负载型粉体灭火剂。
5.如权利要求4所述的负载型干粉灭火剂的制备方法,其特征在于,所述的钾盐溶液为用浓度为30%的酒精溶解的KHCO3溶液,浓度为4.3% -9.7%。
6.如权利要求4所述的负载型干粉灭火剂的制备方法,其特征在于,所述的钾盐溶液为用浓度为50%的酒精溶解的KHCO3溶液,浓度为4.5%。
7.如权利要求4所述的负载型干粉灭火剂的制备方法,其特征在于,所述的钾盐溶液为用浓度为30%的酒精溶解的KCl溶液,浓度为4.3% -11.4%。
8.如权利要求4所述的负载型干粉灭火剂的制备方法,其特征在于,所述的钾盐溶液为KCl的水溶液,浓度为8.3% -15.4%。
9.如权利要求4所述的负载型干粉灭火剂的制备方法,其特征在于,所述的饱和浸溃,以载体总重为100%计,钾盐的负载量为13.0% -46.2%。
10.如权利要求4所述的负载型干粉灭火剂的制备方法,其特征在于,所述的多孔载体制备方法为:将拟薄水铝石于500°C马福炉中焙烧制得。
全文摘要
本发明属于粉基灭火剂技术领域,特别涉及负载型干粉灭火剂及其制备方法。本发明的技术方案为负载型干粉灭火剂,组分和质量百分比为多孔载体65%-80%,钾盐10.5%-30%,轻质碳酸钙1.5%-3.0%,滑石粉2.0%-6.5%。本发明的有益效果是将高效灭火粉基介质钾盐负载在较为廉价的多孔载体中,所负载的钾盐粒子由于粒径小,比表面积大,与火焰有较大的接触面积,分解更加迅速,更好的发挥灭火性能;同时多孔载体具有低密度及高流动性,赋予了复合粉体的低密度及较好流动性,可以保证微粒较容易喷射到火焰区,且保证微粒在火焰区域停留更长的时间,发挥其高灭火性能。本发明制备方法简单易操作、设备要求低,能量消耗小。
文档编号A62D1/00GK103157214SQ20111041226
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者刘义, 李菲, 赵东风 申请人:中国石油大学(华东)