CN112439153B - 超音速气流粉碎法制备稀土元素复合的粉体灭火剂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超音速气流粉碎法制备稀土元素复合的粉体灭火剂方法。该该当利用超音速气流粉碎法将稀土元素化合物与粉体灭火剂基料进行混合细化，再利用乳化硅油进行表面改性，从而获得高效超细粉体灭火剂。该方法利用稀土元素的高效灭火性能进一步提高复合灭火剂的灭火性能，并且利用超音速气流粉碎法将稀土元素化合物与粉体灭火剂基料同时进行细化，不仅可以减小原料的颗粒尺寸，还可以使灭火剂原料混合更均匀；另外，由于灭火剂有效成分和稀土成分在高速气流的作用下，表面会产生具有高活性的新鲜表面，通过高湍流作用和力‑化学效应，灭火剂有效成分和稀土成分产生化学键合或物理吸附，从而使灭火剂有效成分和稀土成分的复合效果更好。
Description
技术领域
本发明属于超细粉体灭火剂制备技术领域，特别是涉及一种超音速气流粉碎法制备稀土元素复合的粉体灭火剂方法。
背景技术
粉体灭火剂因其具有灭火效率高、ODP和GWP值低的优良特性，被认为是“哈龙”灭火剂的潜在替代品之一。目前粉体灭火剂的有效成分主要是磷酸盐和碳酸盐，虽然通过细化灭火剂颗粒尺寸可以一定程度上提高该类灭火剂的灭火性能，但是对于超细粉体灭火剂(特别是粒径尺寸小于灭火剂的极限粒径)，其灭火性能已经基本达到极限。因此，需要开发新的方法进一步提高超细粉体灭火剂的灭火性能。
稀土元素化合物是一类较好的阻燃隔热材料，同时，我国稀土(特别是镧、铈、钇、镨、钕等)储量多、产量大且价格便宜。如果将稀土元素化合物与传统粉体灭火剂进行复合，通过协同灭火作用可以进一步提高粉体灭火剂的灭火性能，并且能够不明显增加粉体灭火剂的生产成本，便于工业化生产和市场推广。因此，如何将稀土元素化合物与传统粉体灭火剂进行复合，制备出稀土元素复合的超细粉体灭火剂是进一步提高现有粉体灭火剂灭火性能的关键。
超音速气流粉碎技术是一种伴随现代高技术和新材料产业而发展起来的新型粉碎工程技术，现已成为最重要的化工矿物及其它原料深加工技术之一，但是在粉体灭火剂领域应用较少，特别是用于含有多种复合材料的粉体灭火剂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种超音速气流粉碎法制备稀土元素复合的粉体灭火剂方法。
为了达到上述目的，本发明提供的超音速气流粉碎法制备稀土元素复合的粉体灭火剂方法包括按顺序进行的下列步骤：
(1)将粉体灭火剂基料和稀土元素化合物按比例混合均匀，然后采用超音速气流粉碎机进行粉碎细化而制成超细粉料；
(2)将上述超细粉料与灭火剂辅料按比例混合均匀而制成混合物，然后添加占混合物总量0.1～2％的乳化硅油并混合均匀，之后在40～70℃温度下进行表面疏水处理5～10小时，最后在80～100℃下干燥1～2小时，得到高效超细粉体灭火剂。
在步骤(1)中，所述的粉体灭火剂基料选自磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的至少一种。
在步骤(1)中，所述的稀土元素化合物选自碳酸镧、磷酸镧、硝酸镧、氧化镧、碳酸铈、磷酸铈、硝酸铈、氧化铈、碳酸钇、磷酸钇、硝酸钇、氧化钇、碳酸镨、磷酸镨、硝酸镨、氧化镨、碳酸钕、磷酸钕、硝酸钕和氧化钕中的至少一种。
在步骤(1)中，所述的粉体灭火剂基料和稀土元素化合物的质量比为80～99:1～20；超音速气流粉碎机的气压为0.5～1MPa。
在步骤(2)中，所述的灭火剂辅料选自沸石、珍珠岩、菱镁矿、云母粉、滑石粉、膨润白土与疏水白炭黑中的至少一种。
在步骤(2)中，所述的超细粉料与灭火剂辅料的质量比为80～90:10～20。
本发明提供的超音速气流粉碎法制备稀土元素复合的粉体灭火剂方法的主要技术原理：利用超音速气流粉碎法将稀土元素化合物与粉体灭火剂基料进行混合细化，再利用乳化硅油进行表面改性，从而获得高效超细粉体灭火剂。该方法利用稀土元素的高效灭火性能进一步提高复合灭火剂的灭火性能，并且利用超音速气流粉碎法将稀土元素化合物与粉体灭火剂基料同时进行细化，不仅可以减小原料的颗粒尺寸，还可以使灭火剂原料混合更均匀；另外，由于灭火剂有效成分和稀土成分在高速气流的作用下，表面会产生具有高活性的新鲜表面，通过高湍流作用和力-化学效应，灭火剂有效成分和稀土成分产生化学键合或物理吸附，从而使灭火剂有效成分和稀土成分的复合效果更好。
与现有技术相比，本发明提供的超音速气流粉碎法制备稀土元素复合的粉体灭火剂方法具有如下效果：(1)本发明制备的高效超细粉体灭火剂含有稀土元素，通过协同灭火作用可以有效提高灭火剂的灭火效能；(2)本发明通过超音速气流粉碎法可以实现灭火剂有效成分和稀土元素化合物的高效、快速且均匀的复合，并实现微纳米级复合粉体颗粒的制备；(3)本方法操作简单，原料成本低，可实现大批量工业化生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
实施例1
本实施例提供的超音速气流粉碎法制备稀土元素复合的粉体灭火剂方法包括按顺序进行的下列步骤：
(1)将磷酸二氢铵和碳酸镧按照96:4的质量比混合均匀，然后采用超音速气流粉碎机进行粉碎细化而制成超细粉料；其中超音速气流粉碎机的气压为0.75MPa；
(2)将上述超细粉料与膨润白土按照85:15的质量比混合均匀而制成混合物，然后添加占混合物总量1％的乳化硅油并混合均匀，之后在60℃温度下进行表面疏水处理8小时，最后在100℃下干燥2小时，得到高效超细粉体灭火剂。
通过杯式燃烧器(Cup-burner)测试，本实施例提供的高效超细粉体灭火剂对标准甲烷火的灭火浓度为59g/m-3。在同样的实验条件下，未添加稀土元素化合物的超细干粉灭火剂对标准甲烷火的灭火浓度为146g/m-3。
实施例2
本实施例提供的超音速气流粉碎法制备稀土元素复合的粉体灭火剂方法包括按顺序进行的下列步骤：
(1)将磷酸一氢铵和氧化铈按照93:7的质量比混合均匀，然后采用超音速气流粉碎机进行粉碎细化而制成超细粉料；其中超音速气流粉碎机的气压为0.75MPa；
(2)将上述超细粉料与沸石按照85:15的质量比混合均匀而制成混合物，然后添加占混合物总量1％的乳化硅油并混合均匀，之后在60℃温度下进行表面疏水处理8小时，最后在100℃下干燥2小时，得到高效超细粉体灭火剂。
通过杯式燃烧器(Cup-burner)测试，本实施例提供的高效超细粉体灭火剂对标准甲烷火的灭火浓度为68g/m-3。在同样的实验条件下，未添加稀土元素化合物的超细干粉灭火剂对标准甲烷火的灭火浓度为146g/m-3。
实施例3
本实施例提供的超音速气流粉碎法制备稀土元素复合的粉体灭火剂方法包括按顺序进行的下列步骤：
(1)将碳酸氢钾和磷酸钇按照95:5的质量比混合均匀，然后采用超音速气流粉碎机进行粉碎细化而制成超细粉料；其中超音速气流粉碎机的气压为0.75MPa；
(2)将上述超细粉料与珍珠岩按照85:15的质量比混合均匀而制成混合物，然后添加占混合物总量1％的乳化硅油并混合均匀，之后在60℃温度下进行表面疏水处理8小时，最后在100℃下干燥2小时，得到高效超细粉体灭火剂。
通过杯式燃烧器(Cup-burner)测试，本实施例提供的高效超细粉体灭火剂对标准甲烷火的灭火浓度为61g/m-3。在同样的实验条件下，未添加稀土元素化合物的超细干粉灭火剂对标准甲烷火的灭火浓度为146g/m-3。
实施例4
本实施例提供的超音速气流粉碎法制备稀土元素复合的粉体灭火剂方法包括按顺序进行的下列步骤：
(1)将磷酸二氢钾和磷酸镨按照95:5的质量比混合均匀，然后采用超音速气流粉碎机进行粉碎细化而制成超细粉料；其中超音速气流粉碎机的气压为0.75MPa；
(2)将上述超细粉料与云母粉按照85:15的质量比混合均匀而制成混合物，然后添加占混合物总量1％的乳化硅油并混合均匀，之后在60℃温度下进行表面疏水处理8小时，最后在100℃下干燥2小时，得到高效超细粉体灭火剂。
通过杯式燃烧器(Cup-burner)测试，本实施例提供的高效超细粉体灭火剂对标准甲烷火的灭火浓度为67g/m-3。在同样的实验条件下，未添加稀土元素化合物的超细干粉灭火剂对标准甲烷火的灭火浓度为146g/m-3。
实施例5
本实施例提供的超音速气流粉碎法制备稀土元素复合的粉体灭火剂方法包括按顺序进行的下列步骤：
(1)将碳酸氢钠和氧化钕按照95:5的质量比混合均匀，然后采用超音速气流粉碎机进行粉碎细化而制成超细粉料；其中超音速气流粉碎机的气压为0.75MPa；
(2)将上述超细粉料与滑石粉按照85:15的质量比混合均匀而制成混合物，然后添加占混合物总量1％的乳化硅油并混合均匀，之后在60℃温度下进行表面疏水处理8小时，最后在100℃下干燥2小时，得到高效超细粉体灭火剂。
通过杯式燃烧器(Cup-burner)测试，本实施例提供的高效超细粉体灭火剂对标准甲烷火的灭火浓度为60g/m-3。在同样的实验条件下，未添加稀土元素化合物的超细干粉灭火剂对标准甲烷火的灭火浓度为146g/m-3。
Claims (1)
1.一种超音速气流粉碎法制备稀土元素复合的粉体灭火剂方法，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：
(1)将粉体灭火剂基料和稀土元素化合物按比例混合均匀，然后采用超音速气流粉碎机进行粉碎细化而制成超细粉料；
(2)将上述超细粉料与灭火剂辅料按比例混合均匀而制成混合物，然后添加占混合物总量0.1～2％的乳化硅油并混合均匀，之后在40～70℃温度下进行表面疏水处理5～10小时，最后在80～100℃下干燥1～2小时，得到高效超细粉体灭火剂；
在步骤(1)中，所述的粉体灭火剂基料选自磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的至少一种；
在步骤(1)中，所述的稀土元素化合物选自碳酸镧、磷酸镧、硝酸镧、氧化镧、碳酸铈、磷酸铈、硝酸铈、氧化铈、碳酸钇、磷酸钇、硝酸钇、氧化钇、碳酸镨、磷酸镨、硝酸镨、氧化镨、碳酸钕、磷酸钕、硝酸钕和氧化钕中的至少一种；
在步骤(1)中，所述的粉体灭火剂基料和稀土元素化合物的质量比为80～99:1～20；超音速气流粉碎机的气压为0.5～1MPa；
在步骤(2)中，所述的灭火剂辅料选自沸石、珍珠岩、菱镁矿、云母粉、滑石粉、膨润白土与疏水白炭黑中的至少一种；
在步骤(2)中，所述的超细粉料与灭火剂辅料的质量比为80～90:10～20。
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