CN103157214A - 一种负载型干粉灭火剂及其制备方法 - Google Patents

一种负载型干粉灭火剂及其制备方法 Download PDF

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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。

Description

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Halon1211、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10μm～75μm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5μm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γ-Al2O3。
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渍，搅拌均匀，40-100℃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，所述的饱和浸渍，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℃马福炉中焙烧制得。
本发明的有益效果是：
1)本发明利用了γ-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γ-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，γ-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。
具体实施方式
实施例1
将100g拟薄水铝石于500℃马福炉中焙烧4h，升温速率为100℃/h，焙烧后可得γ-Al2O3。配置300ml的50％酒精溶液，溶解13.5g KHCO3，将γ-Al2O3粉末加入到碳酸氢钾溶液中，饱和浸渍，于40℃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100g拟薄水铝石于500℃马福炉中焙烧4h，升温速率为100℃/h，焙烧后可得γ-Al2O3。配置300ml的30％酒精溶液，溶解28.8g KHCO3，将γ-Al2O3粉末加入到碳酸氢钾溶液中，饱和浸渍，于40℃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100g拟薄水铝石于500℃马福炉中焙烧4h，升温速率为100℃/h，焙烧后可得γ-Al2O3。配置300ml的30％酒精溶液，溶解30g KCl，将γ-Al2O3粉末加入到氯化钾溶液中，饱和浸渍，于80℃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100g拟薄水铝石于500℃马福炉中焙烧4h，升温速率为100℃/h，焙烧后可得γ-Al2O3。配置300ml的水溶液，溶解38.2g KCl，将γ-Al2O3粉末加入到氯化钾溶液中，饱和浸渍，于80℃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。

Claims (10)

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％，
轻质碳酸钙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γ-Al2O3。
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渍，搅拌均匀，40-100℃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，所述的饱和浸渍，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℃马福炉中焙烧制得。
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