CN103480115A - 一种湿法磷渣森林干粉灭火剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种湿法磷渣森林干粉灭火剂及其制备方法，具体地说是湿法磷渣干粉灭火剂及其制取方法和湿法磷渣的开发利用，属森林消防灭火技术领域。本发明采用湿法磷石膏渣为基料，原料重量分配比为：湿法磷石膏渣（干基）750－850KG，磷酸二氢铵100-200KG，白土10-15KG，云母粉10－15KG，蔬水白炭黑15-25KG，硅油8-12KG，并于100-130度衡温混合搅拌，降水份至0.3%后出料筛分而成。本发明磷渣森林消防干粉灭火剂含碳酸钙、硫酸钙80％，含磷（H3PO4）10－15％，含硅、铁、镁、铝等3－5％，含硫酸25％。提供一种使用安全，灭火效果好,不损坏环境,创新成本低和灾后酝生特点的湿法磷渣森林消防干粉灭火剂及其制取方法。使用安全；本发明无毒无害,无放射,无燃烧，无爆炸,无腐蚀的惰性粉剂物质。
Description
技术领域
本发明涉及一种湿法磷渣森林干粉灭火剂及其制备方法，具体地说是湿法磷渣干粉灭火剂及其制取方法和湿法磷渣的开发利用。属森林消防灭火技术领域。
背景技术
很多年前，磷化工行业发明了湿法从磷矿石中萃取磷酸的工艺技术为磷化工产业代来了日新月异的发展，为磷矿石萃取作出了革命性的贡献。但是在磷矿石萃取磷酸后所产生的磷石膏渣怎么处置，各国政府都号召开发利用，专家们有试图开发再生能源，试图开发为建筑材料，几十年过去了,没有一项研究被有效地广泛运用，专家们至今仍是不断地命题研究。磷渣只有建设渣库、渣场堆放起来。
由于磷石膏渣开发利用一直是世界难题，为了发展磷化工，必须解决每年因湿法萃取磷酸产生大约为2亿吨左右磷渣，且磷渣每年以15-20%递增。各国政府均采取了许多鼓励开发利用磷石膏渣变废为宝的措施，可时至今日，全球范围内尚无有效利用湿法萃取磷石膏渣的报导。磷石膏渣长期堆积和逐年递增，已经严重影响到磷化工产业的发展和日逾发展的生活环境。
森林在国民经济中占有极其重要的位置，森林资源的增长和利用,直接影响到国民经济的兴衰。森林火灾是在森林开放系统内发生,自由燃烧、蔓延和扩展，森林火灾会对森林资源、生态系统和人类生活造成巨大损失和严重危害。为保护环境、维持森林生态平衡,确保国民经济可持续发展，研发新型森林消防用灭火剂。
现有森林灭火主要是水和森林灭火弹。森林灭火弹为机载空投式灭火装置、灭火威力大、覆盖面广，启动方式分别在装置的两头，一头为超导启动，另一头为撞击启动，其启动方式安全可靠、灭火效率高、速度快等优点式森林大面积灭火的尖端武器。 但价格贵，不适用常规使用。
现在，也有学者提出用泥浆作为森林消防灭火剂，直接将含水份的泥浆从直升机上散下，但这样方法灭火成本高，不利推广。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，发明一种采用湿法磷石膏渣生产的森林消防用干粉灭火剂及其制备方法，本发明是采用磷矿石湿法萃取磷酸后所产生的磷石膏渣为主要基料。其价格低，使用安全，灭火效果好,不损坏环境,创新成本低和灾后酝生特点的用湿法磷渣石膏渣生产森林消防干粉灭火剂及其制取方法。
本发明是这样实现的；本发明用湿法磷石膏渣生产湿法磷渣干粉灭火剂。
一种湿法磷渣森林干粉灭火剂，其特征在于：以湿法磷石膏渣为主要基料配制，其中森林干粉灭火剂原料重量分配比为：
干基湿法磷石膏渣750－850KG，
磷酸二氢铵100-200KG，
白土10-15KG，
云母粉10－15KG，
蔬水白炭黑15-25KG，
硅油8-12KG，
并在100℃-130℃衡温条件下，将上述全部原料搅拌干燥，让全部混合原料的含水量降到0.3%，出料筛分获得干粉灭火剂。
所述湿法磷石膏渣是磷矿石湿法萃取磷酸后所产生的磷石膏渣。
所述干基湿法磷石膏渣是将水份含量在2%以下的湿法磷石膏渣。
所述干粉灭火剂产品中含碳酸钙和硫酸钙70-80％，含磷（H3PO4）10－15％，含硅、铁、镁、铝等3－5％，含硫酸5-25％。
一种湿法磷渣森林干粉灭火剂的制备方法，其特征在于：用湿法磷石膏渣为主要基料生产森林消防用干粉灭火剂，工艺步骤如下：
1） 按以下原料重量分配比：取湿法磷石膏渣(干基)750－850KG，磷酸二氢铵100-200KG，白土10-15KG，云母粉10－15KG，蔬水白炭黑15-25KG，硅油8-12KG；
2）将上述配料混合搅拌,热气流100℃－130 0C恒温降水分至0.3％以下；
3）筛分至规定的粒度20、40、60、80目。
所述湿法磷石膏渣用于生产森林消防干粉灭火剂。
所述湿法磷石膏渣是磷矿石湿法萃取磷酸后所产生的尾渣，则磷石膏渣。
所述干基湿法磷石膏渣是将水份含量在2%以下的湿法磷石膏渣。
本发明由于新产品是为湿法磷渣开辟路径和解决森林火灾过火面大，灭火成本高和灾后酝生而开发,因此、本发明新产品具解决了湿法磷渣的有效利用，又解决了森林、草原灭火成本高和灾后酝生的问题。
经测算，新产品的成本是普通干粉灭火剂成本的四分之一。新产品实现了使用安全，灭火效果好,不损坏环境,废利创新成本低和灭火后磷渣有肥沃土壤作用使植被催化复苏的特点。废利创新成本低和灭火后磷渣有沃土作用，有催化复苏关键元素NPK和降低土壤PH的特点。
本发明为湿法磷石膏渣开辟路径和解决森林火灾过火面大，灭火成本高和灾后酝生而开发,因此、本发明新产品具解决了湿法磷石膏渣的有效利用，又解决了森林、草原灭火成本高和灾后土壤pH失恒的问题。
具体实施方式
本发明将已经干燥的、水份含量为2%以下的湿法磷石膏渣化工废料，则干基湿法磷石膏渣为主要原料，在100℃-130℃的温度下，与其它配料混合后再进行干燥，让混合物的降水分下降到0.3％以下，生产森林用干粉灭火剂。
具体方法是按以下原料重量份配比和步骤制取：
用湿法磷石膏渣为主要基料，原料重量分配比为：干基湿法磷石膏渣750－850KG，磷酸二氢铵100-200KG，白土10-15KG，云母粉10－15KG，蔬水白炭黑15-25KG，硅油8-12KG，并于100-130度衡温混合搅拌，降水份至0.3%后出料筛分而成。
所述湿法磷石膏渣是磷矿石采用湿法萃取磷酸后，所产生的磷石膏渣。
所述干粉灭火剂产品中含碳酸钙和硫酸钙60-80％，含磷（H3PO4）10－15％，含硅、铁、镁、铝等3－5％，含硫酸5-25％。
用湿法磷石膏渣为基料生产湿法磷渣干粉灭火剂，工艺步骤如下：
1） 按以下原料重量分配比：取湿法磷石膏渣(干基)750－850KG，磷酸二氢铵100-200KG，白土10-15KG，云母粉10－15KG，蔬水白炭黑15-25KG，硅油8-12KG；
2）将上述配料混合搅拌,热气流100－130 0C恒温降水分至0.3％以下；
3）筛分至规定的粒度。
所述湿法磷石膏渣是干基的。
所述湿法磷石膏渣是磷矿石湿法萃取磷酸后所产生的磷石膏渣。
常规生产获得湿法磷石膏渣水份含量为30-40%。
本发明将水份含量在2%以下的湿法磷石膏渣，统称为干基湿法磷石膏渣。
本发明之所以要选用湿法生产过程中磷矿石湿法萃取磷酸后所产生的废物——磷石膏渣为主要基材，是因为采用磷矿石湿法生产工艺萃取磷酸过程中，磷矿石与加入有大量硫酸发生反应，磷矿石中的杂质（碳酸钙等）会与加入的硫酸发生反应，生成硫酸钙，硫酸钙就混杂于所产生的废物磷渣（又称磷石膏渣）中。
在森林火灾，森林中的土壤受火后，土壤中的酸性物质受热后会蒸发，土壤中的碱性成分随之增加，该森林土壤原始生态平衡系统会被破坏。
使用本发明以湿法磷石膏渣为主要原料生产的森林消防干粉灭火剂，因为本发明森林消防干粉灭火剂本身就含有酸性物质——硫酸钙，所以使用本发明森林消防干粉灭火剂之后，既能扑灭森林山火，而且抛掷的干粉灭火剂中酸性物质——硫酸钙又能对过火森林土壤进行酸碱中和，让过火森林土壤保持或恢复原有酸碱pH平衡生态状态。
同时，本发明干粉灭火剂原料中的废物磷渣（又称磷石膏渣）硫酸钙，在灭火时，抛掷干粉灭火剂含有硫酸根的硫酸钙瞬间会与局部环境氧气发生反应，产热，让抛掷）干粉灭火剂部位一定范围内（半径5米内）局部环境瞬间出现缺氧，从而灭火作用，这也是我们选用湿法磷石膏渣为主要原料生产的森林消防干粉灭火剂原因之二。
常规生产获得湿法磷石膏渣废料中水份含量为30%-40%。
本发明将水份含量在2%以下的湿法磷石膏渣，统称为干基湿法磷石膏渣。
实施例1
按以下原料重量份配比和步骤制取湿法磷渣干粉灭火剂；
1）取湿法磷石膏渣（干基）800KG，磷酸二氢铵150KG，白土10KG，云母粉10KG，蔬水白炭黑20KG，硅油10KG：
2） 将上述全部配料混合搅拌,在热气流1000C－130 0C恒温条件下，将水分降至0.3％以下；
3） 筛分至规定的20目粒度，获得干粉灭火剂；
其中所生产的干粉灭火剂含有硫酸根20％。
实施例2
按以下原料重量份配比和步骤制取湿法磷渣干粉灭火剂；
1）取湿法磷石膏渣(干基)850KG，磷酸二氢铵100KG，白土15KG，云母粉15KG，蔬水白炭黑25KG，硅油8KG：
2） 将上述全部配料混合搅拌,在热气流1000C－130 0C恒温降水分至0.3％以下；
3） 筛分至规定的80目粒度，获得干粉灭火剂。
本发明采用湿法磷石膏渣为主要原料生产森林消防干粉灭火剂国内外尚无报道，本发明湿法磷渣干粉灭火剂具有废利创新成本低，其成本是普通干粉灭火剂成本的四分之一；灭火效果好，其灭火后不复燃的效果是风和水雾等森林灭火器材灭火不可比拟的；本发明湿法磷渣干粉灭火剂使用安全，灭火不损坏环境,和灾后酝生的特点是其它森林灭火器材难以做到的；本发明具有新颖性和创造性。
实施例3
按以下原料重量份配比和步骤制取湿法磷渣干粉灭火剂；
1）取干基的湿法磷石膏渣（干基）750KG，磷酸二氢铵200KG，白土13KG，云母粉13KG，蔬水白炭黑23KG，硅油18KG：
2）将上述全部配料混合搅拌,在热气流1000C－130 0C恒温条件下，将水分降至0.3％以下；
3）筛分至规定的60目粒度；，获得干粉灭火剂，
进行A类火灭火试验（ A类火： 固体物质火灾，如棉、木材、纸张、纤维等。）
要求
三次灭火试验至少二次灭火成功，连续两次灭火成功或失败则第三次可免试。
试验方法
材料、仪器、设备
a) 燃料：90号车用无铅汽油；
b) 风速仪；
c) 5kg专用干粉灭火器：按QBTK2013.001的规定；
d) 木材湿度仪：量程（0～40）%；
e) 秒表：分度值0.1s；
f) 松木：36根(6层，每层6根)。含水率（9～13）%，无节子；
规格 
，
g) 钢质油盘：686mm×686mm×102mm，盘壁厚度2.5mm；
试验步骤
a) 试验温度为（0～30）℃，风速大于3m/s。
b）在油盘内倒入3.8L燃料点燃，引燃木垛。当油盘内的燃料烧尽后，撤出油盘。
c) 在点燃燃料的同时开始计时，当木垛燃烧到失重35%左右时(预燃时间约为3.5min～5.0 min)开始灭火。
d) 用灭火器灭火：开始时，从距离木垛不小于1.2m处喷射，以后操作者可以随意向木垛的前面、顶面和两侧面喷射，但不允许从木垛的背面喷射。
e) 灭火后计时，到12min时观察木垛有无复燃、阴燃现象。
结果
灭火后15min木垛不复燃、阴燃即为灭A类火试验成功。灭火试验进行三次，连续三次灭火成功。
实施例4
按以下原料重量份配比和步骤制取湿法磷渣干粉灭火剂；
1）取干基的湿法磷石膏渣（干基）780KG，磷酸二氢铵180KG，白土12KG，云母粉12KG，蔬水白炭黑21KG，硅油16KG：
2）将上述全部配料混合搅拌,在热气流1000C－130 0C恒温条件下，将水分降至0.3％以下；
3）筛分至规定的40目粒度；，获得干粉灭火剂，
B类、C类火灭火试验方法
B类火:石油类。
C类火：液化气，煤气类。
要求
三次灭火试验至少二次灭火成功，连续两次灭火成功或失败则第三次可免试。
试验方法
材料、仪器、设备
a) 燃料：工业用正庚烷，馏程范围：84℃～105℃，芳香烃的质量含量≤1%，15℃时的密度为（700±20）kg/m3；
b) 风速仪；
c) 5kg专用贮压式湿法磷渣干粉灭火剂灭火装置：初始压力(1.4±0.1)MPa，喷嘴直径约φ7mm，筒体容积12L。
d) 秒表：分度值0.1s；
e) 钢质油盘：直径（1884±20）mm，高（200±15）mm，盘壁厚度2.5mm。
试验步骤
试验温度为（0～30）℃，风速不大于3m/s。
将油盘置于水平地面下，使油盘上沿与地面在同一水平面上，加29L水后倒入30L燃料，并使油盘中各点的燃料深度不小于10mm，但液体深度不大于50mm。
点火，预燃时间30s。启动灭火装置,记录喷射时间、灭火时间。
结果
火焰全部熄灭即为灭B类火试验成功。灭火试验进行三次，连续三次灭火成功。
注：湿法磷渣干粉灭火剂若具有灭B类火灾的灭火效能，即认为其具有灭C类火灾的灭火效能。
本发明干粉灭火剂最终产品主要技术指标为：吸湿率<3%，斥水性无明显吸水，不结块，流动性<6.0s，电绝缘性>4KV，抗结块性>12m，松密度>9.0g/ml，粒度分布0.25-0.9nm>60%,0.125nm>35%。
本发明干粉灭火剂最终产品中含碳酸钙和硫酸钙60-80％，含磷（H3PO4）10－15％，含硅、铁、镁、铝等3－5％，其中含的硫酸（或者硫酸根）25％。
本发明产品灭火适用范围是：A类、 B类、 C类、和E类火灾。
本发明使用安全；本发明无毒无害, 无放射,无燃烧，无爆炸,无腐蚀的惰性粉剂物质。
本发明磷渣干粉灭火剂含碳酸钙、硫酸钙80％，含磷（H3PO4）10－15％，含硅、铁、镁、铝等3－5％，含硫酸25％，其灭火效果最好。
本发明应用了碳酸钙、硫酸钙高温分解和磷酸溶点与钙、硅等物质的差异及惰性，在高温中钙、磷分解溶合粘连降温，阻断燃烧的链式反应，能附着在物体表面，使物体与氧气隔绝。同时，本发明干粉灭火剂原料中废物磷渣（又称磷石膏渣）含有硫酸钙，在灭火时，抛掷干粉灭火剂中含有硫酸根的硫酸钙瞬间会与局部环境中（抛掷处10米范围内）的氧气发生反应产生热，同时让抛掷干粉灭火剂的局部环境瞬间出现缺氧状态，从而间硫酸钙中的硫酸（或者硫酸根）辅助灭火作用。
本发明变废为宝，将大量湿法磷石膏渣进行充分利用，所生产的干粉灭火剂价格低（单位面积内，与传统干粉灭火剂相比），能满足过火面积较大的森林火灾抛掷量实际需要。
经测算，本发明新产品的成本是现有普通干粉灭火剂成本的四分之一。本发明新产品实现了使用安全，灭火效果好,对环境具有一定的修复作用。
Claims (8)
1.一种湿法磷渣森林干粉灭火剂，其特征在于：以湿法磷石膏渣为主要基料配制，其中森林干粉灭火剂原料重量分配比为：
干基湿法磷石膏渣750－850KG，
磷酸二氢铵100-200KG，
白土10-15KG，
云母粉10－15KG，
蔬水白炭黑15-25KG，
硅油8-12KG，
并在100℃-130℃衡温条件下，将上述全部原料搅拌干燥，让全部混合原料的含水量降到0.3%，出料筛分，最终获得干粉灭火剂。
2.根据权利要求1所述的湿法磷渣森林消防干粉灭火剂，其特征在于：所述湿法磷石膏渣是磷矿石湿法萃取磷酸后所产生的磷石膏渣。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述干基湿法磷石膏渣是将水份含量在2%以下的湿法磷石膏渣。
4.根据权利要求1或2所述的湿法磷渣森林消防干粉灭火剂，其特征在于所述干粉灭火剂产品中含碳酸钙和硫酸钙60-80％，含磷（H3PO4）10－15％，含硅、铁、镁、铝3－5％，含硫酸5-25％。
5.一种湿法磷渣森林干粉灭火剂的制备方法，其特征在于：用湿法磷石膏渣为主要基料生产森林消防用干粉灭火剂，工艺步骤如下：
1） 按以下原料重量分配比：取湿法磷石膏渣(干基)750－850KG，磷酸二氢铵100-200KG，白土10-15KG，云母粉10－15KG，蔬水白炭黑15-25KG，硅油8-12KG；
2）将上述配料混合搅拌,热气流100℃－130 0C恒温降水分至0.3％以下；
3）筛分至规定的粒度20、40、60、80目。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述湿法磷石膏渣用于生产森林消防干粉灭火剂。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述湿法磷石膏渣是磷矿石湿法萃取磷酸后所产生的尾渣，则磷石膏渣。
8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于：所述干基湿法磷石膏渣是将水份含量在2%以下的湿法磷石膏渣。
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