CN102614617A

CN102614617A - 一种超细磷酸铵盐干粉灭火剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102614617A
Application number: CN2012100592715A
Authority: CN
Inventors: 王顺喜; 韩培
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2032-03-08
Also published as: CN102614617B

Abstract

本发明公开了一种超细磷酸铵盐干粉灭火剂及其制备方法。该所述灭火剂的组成与配方如下，均按重量计：磷酸二氢铵50.6～73；白炭黑1.5～2.2；活性白土2.9～4.5；云母粉3.6～4.5；碳酸钙1.5～5.6；滑石粉2.2～5.1；ND1 8.5～15.7；ND2 6.1～12.5。本发明提供的上述灭火剂的制备方法包括如下步骤：(1)将磷酸二氢铵和白炭黑进行混合后经超微粉碎得到混合物a；(2)将所述混合物a与所述活性白土、云母粉、碳酸钙、滑石粉、ND1和ND2混合再经所述超微粉碎即得。由于磷酸铵盐超细干粉灭火剂粒径变小、比表面比普通型灭火剂颗粒成倍提高，灭火时的化学反应速度急剧升高，灭火效率特别高。

Description

一种超细磷酸铵盐干粉灭火剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种超细磷酸铵盐干粉灭火剂及其制备方法，属于干粉灭火剂及其制备技术领域。

背景技术

中国是一个草原火灾比较严重的国家，根据农业部草原防火指挥部办公室统计，在我国的4亿hm²草原中火灾易发区占1/3，频繁发生火灾区占1/6；目前扑救草原火灾的主要方法有强风灭火、喷(洒)水灭火、开设隔离带等物理灭火方法，以及喷洒化学灭火剂的方法。草原用化学灭火剂一般可分为短效和长效两大类。短效灭火剂主要是依靠水起灭火作用，在水中加入少量化学物质，喷洒在可燃物上，发挥相当于数倍水的灭火作用，化学药剂的水溶液当水分完全蒸发掉后它的阻火和灭火能力随之消失。短效灭火剂包括：纯水，湿润水，增稠水，泡沫灭火剂等。长效：是在水中加入抑制火焰的化学药剂，依靠化学药剂起灭火作用，灭火效果比水灭火效果高5-10倍。化学药剂的水溶液，当水分完全蒸发掉后，它仍具有阻火和灭火能力，称长效灭火剂。它是通过化学药剂和可燃物或它的燃烧产物间发生化学反应而抑制火焰蔓延。草原防火剂中含有大量的N和P元素，而含磷化合物和含氮化合物可以组成磷氮(P-N)阻燃增效体系。其阻燃机理主要有覆盖作用、成炭、磷氮协同效应、气体稀释作用等机理。目前干粉灭火剂也开始应用于草原灭火中。

磷酸铵盐灭火剂因其灭火效能高，对环境友好成为哈龙灭火剂的最理想替代品之一。国内外为了进一步提高灭火效能进行了大量研究，其方向是优化磷酸铵盐干粉灭火剂的配方和磷酸铵盐干粉超细化，而超细化对提高灭火效能贡献相对较大。超细化磷酸铵盐干粉和普通干粉相比，粒径变小、比表面成倍提高，所以其灭火消能比普通磷酸盐灭火剂高出数倍。因此，有必要研究一种低成本、高灭火消能的磷酸铵盐超细干粉灭火剂。

发明内容

本发明的目的是超细磷酸铵盐干粉灭火剂及其制备方法。

本发明提供了一种超细磷酸铵盐干粉灭火剂，其组成与配方如下，均按重量份计：

磷酸二氢铵 50.6～73；白炭黑 1.5～2.2；

活性白土 2.9～4.5；云母粉 3.6～4.5；

碳酸钙 1.5～5.6；滑石粉 2.2～5.1；

ND1 8.5～15.7；ND2 6.1～12.5；

ND1为主要含碳酸盐的复配混合物，ND2为主要含硅酸盐的复配混合物。

上述干粉灭火剂中，磷酸二氢铵、白炭黑、活性白土、云母粉、碳酸钙、滑石粉、ND1和ND2的质量份数比具体可为50.6∶1.5∶2.9∶3.6∶1.5∶2.2∶8.5∶6.1或73∶1.5∶4.5∶4.5∶5.6∶5.1∶15.7∶12.5。

上述干粉灭火剂的粒径范围可为1～5μm，如2.51μm或2.68μm。

上述干粉灭火剂中，所述ND1可为含碳酸钙、碳酸铝和碳酸钾中的一种或多种的复配混合物；所述ND2可为硅酸钙与三氧化二铝、氧化镁、三氧化二铁和氧化钙中的一种或多种的复配混合物。

上述干粉灭火剂中，所述ND1具体可为由碳酸钙、碳酸铝和碳酸钾中的一种或多种组成的复配混合物；所述ND2具体可为由硅酸钙与三氧化二铝、氧化镁、三氧化二铁和氧化钙中的一种或多种组成的复配混合物。

本发明还提供了上述灭火剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将磷酸二氢铵和白炭黑混合后经超微粉碎得到混合物a；

(2)将所述混合物a与所述活性白土、云母粉、碳酸钙、滑石粉、ND1和ND2混合再经所述超微粉碎即得。

上述的制备方法中，所述混合物a的粒径可为2～10μm，如4.34μm或4.45μm。

上述的制备方法中，所述超微粉碎可以采用球磨粉碎、气流粉碎或者辊碾粉碎；所述球磨粉碎可在球磨机中进行。

本发明提供的超细磷酸铵盐干粉灭火剂投入火场时，其极细微颗粒在一定时间内悬浮在火场空间区域，遇到燃烧火焰后产生吸热分解化学反应，可以瞬间分解出氨和磷酸，随后生成聚磷酸，每一步反应均是吸热反应，它对火场有较好的冷却作用；遇热分解产生的PO自由基能与火焰燃烧反应中产生的OH自由基反应，瞬间可以降低OH自由基浓度或终止燃烧反应产生新的自由基，直接降低了草原火场的燃烧反应速率；当火焰中PO自由基浓度较高，与火焰接触面积足够大，燃烧赖以维持的自由基终止速率大于燃烧反应的生成速率时，产生燃烧自由基的链式燃烧反应被逐步终止，导致火焰熄灭；稍大一点的灭火剂微小颗粒在火场高温下也发生分解反应，在草原可燃物固体物质表面生成一层玻璃状薄膜残留覆盖于燃烧物表面，这种残留薄膜覆盖层可以使可燃物的燃烧表面与空气隔绝，断绝氧气供应，迫使燃烧逐步熄灭；当覆盖物达到一定厚度时，它还能够阻止燃烧进行，发挥阻燃作用，大大降低火场燃烧强度，为控制火势和扑灭火焰创造了良好条件，同时也显著减少了火场复燃概率。

本发明具有以下有益效果：

1)灭火效果好：由于磷酸铵盐超细干粉灭火剂粒径变小、比表面比普通型灭火剂颗粒成倍提高，灭火时的化学反应速度急剧升高，灭火效率特别高。

2)流动扩散性能好：超细干粉灭火剂微粒经过表面改性之后，微粒之间不会聚团，流动性好，大大提高了其喷射和空间扩散性能，灭火效能比普通干粉灭火剂高数十倍。

3)灭火范围广：通过试验表明，本灭火剂不但可以用于扑灭A类火灾，也可以用来扑灭B类液体物质火灾，对于多种火灾的适应性比较好，经过草原A类火灾模拟灭火试验，在模拟试验条件下普通草原可燃物着火扑灭时间不大于2秒；在B类液体物质火灾模拟试验条件下柴油等液态可燃物着火扑灭时间不大于3秒，整体灭火效果比较理想。

4)具有绿色环保特性：该灭火剂属于环境友好、绿色环保型灭火剂，它对消耗臭氧潜能值(Ozone depleting potential，ODP)为零，温室效应潜能值(Global warmingpotential，GWP)为零，对人畜和草原生态无毒无害，对火灾需要保护的目标对象无腐蚀无污染。

5)成本低廉：草原火灾灭火剂用量大，成本要求比较苛刻，本发明灭火剂成本比市场上超细干粉灭火剂要求低60～80％，比较适合草原火灾或防灾经费紧张有需要廉价灭火剂的使用场合。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、磷酸铵盐超细干粉灭火剂的制备

(1)取磷酸二氢铵，并干燥至含水率0.15％以下，与白炭黑混合后经QM行星式球磨机以0∶0∶200的球磨比，在350r/min下，经20min粉碎后得到混合物a，其粒径为4.45μm；其中，磷酸二氢铵与白炭黑的质量份数比为50.6∶1.5；

(2)将得到的混合物a与活性白土、云母粉、碳酸钙、滑石粉、ND1(为由碳酸钙和碳酸铝组成的复配混合物)和ND2(为硅酸钙与三氧化二铝的复配混合物)混合，经QM行星式球磨机以0∶280∶220的球磨比，在450r/min下，经40min粉碎后即得磷酸铵盐灭火剂，其粒径为2.68μm；其中，混合物a、活性白土、云母粉、碳酸钙、滑石粉、ND1和ND2的质量份数比为52.1∶2.9∶3.6∶1.5∶2.2∶8.5∶6.1。

上述得到的成品灭火剂的性能参数如表1所示：

表1实施例1制备的灭火剂的性能参数

由表1中数据可知，本实施例制备的磷酸铵盐超细干粉灭火剂的颗粒粒径比常规干粉灭火剂偏小，粒度均匀性好，灭火比表面积大，从而空气动力学性能更好，进入火场后分布形态较好，喷射距离较远，冲入火场能力强，灭火效能较高；它的斥水和防水性能突出，比常规的干粉灭火剂更易保存。

实施例2、磷酸铵盐超细干粉灭火剂的制备

(1)取磷酸二氢铵，并干燥至含水率0.15％以下，与白炭黑混合后经QM行星式球磨机以0∶0∶200的球磨比，在350r/min下，经20min粉碎后得到混合物a，其粒径为4.34μm；其中，磷酸二氢铵与白炭黑的质量份数比为73∶1.5；

(2)将得到的混合物a与活性白土、云母粉、碳酸钙、滑石粉、ND1(为含碳酸钙、碳酸铝和碳酸钾中的一种或多种的复配混合物)和ND2(为硅酸钙与三氧化二铝、氧化镁、三氧化二铁和氧化钙中的一种或多种的复配混合物)混合，经QM行星式球磨机以0∶280∶220的球磨比，在450r/min下，经40min粉碎后即得磷酸铵盐灭火剂，其粒径为2.51μm；其中，混合物a、活性白土、云母粉、碳酸钙、滑石粉、ND1和ND2的质量份数比为74.5∶4.5∶4.5∶5.6∶5.1∶15.7∶12.5。

上述得到的成品灭火剂的性能参数如表2所示：

表2实施例2制备的灭火剂的性能参数

由表2中数据可知，本实施例制备的磷酸铵盐超细干粉灭火剂的颗粒粒径比常规干粉灭火剂偏小，粒度均匀性好，灭火比表面积大，从而空气动力学性能更好，进入火场后分布形态较好，喷射距离较远，冲入火场能力强，灭火效能较高；它的斥水和防水性能突出，比常规的干粉灭火剂更易保存。

其余组分和配比不变，将ND1替换成碳酸钙、碳酸铝、碳酸钾、由碳酸钙和碳酸钾组成的复配混合物、由碳酸铝和碳酸钾组成的复配混合物或由碳酸钙、碳酸铝和碳酸钾组成的复配混合物，并使其与其余组分的配比不变，结果得到的灭火剂的性能与上述实施例得到的灭火剂的性能无显著差异。

其余组分和配比不变，将ND2替换成由硅酸钙与氧化镁、三氧化二铁和氧化钙中任一种组成的复配混合物、由硅酸钙与三氧化二铝、氧化镁、三氧化二铁和氧化钙中任两种组成的复配混合物、由硅酸钙与三氧化二铝、氧化镁、三氧化二铁和氧化钙中任三种组成的复配混合物或由硅酸钙与三氧化二铝、氧化镁、三氧化二铁和氧化钙组成的复配混合物，并使其与其余组分的配比不变，结果得到的灭火剂的性能与上述实施例得到的灭火剂的性能无显著差异。

Claims

1.一种超细磷酸铵盐干粉灭火剂，其特征在于：所述灭火剂的组成与配方如下，均按重量计：

磷酸二氢铵 50.6～73；白炭黑 1.5～2.2；

活性白土 2.9～4.5；云母粉 3.6～4.5；

碳酸钙 1.5～5.6；滑石粉 2.2～5.1；

ND1 8.5～15.7；ND2 6.1～12.5；

2.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于：所述ND1为含碳酸钙、碳酸铝和碳酸钾中的一种或多种的复配混合物；所述ND2为硅酸钙与三氧化二铝、氧化镁、三氧化二铁和氧化钙中的一种或多种的复配混合物。

3.根据权利要求2所述的灭火剂，其特征在于：所述ND1为由碳酸钙、碳酸铝和碳酸钾中的一种或多种组成的复配混合物；所述ND2为由硅酸钙与三氧化二铝、氧化镁、三氧化二铁和氧化钙中的一种或多种组成的复配混合物。

4.根据权利要求1-3中任一所述的灭火剂，其特征在于：所述灭火剂的粒径为1～5μm。

5.权利要求1-4中任一所述灭火剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将磷酸二氢铵和白炭黑进行混合后经超微粉碎得到混合物a；

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述混合物a的粒径为2～10μm。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述超微粉碎采用球磨粉碎、气流粉碎或辊碾粉碎。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述球磨粉碎在球磨机中进行。