CN112972973A - 一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂及其制备方法，属于抑爆剂技术领域。该抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂由多种粉体材料组成，包括琥珀酸二钠、18水合硫酸铝、焦磷酸铵、偏硼酸钡、锑酸钠、辉沸石和元明粉。本发明所述抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂各组分之间通过特殊比例配比，从而具有很好的协同抑爆作用，抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂还具有抑爆性能好，并且具有用量少的优点，本发明所述抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂尤其适用于亚麻粉易爆区域，降低爆炸危险性。

Description

一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及抑爆剂技术领域，尤其涉及一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂及其制备方法。

背景技术

亚麻含可燃有机质，亚麻粉具有爆炸危险性，亚麻粉爆炸严重威胁着亚麻的生产及使用。亚麻粉抑爆技术是防治亚麻粉爆炸的重要手段，抑爆技术核心是研究开发具有较好抑爆性能的抑爆剂。

当前，普遍使用的抑制亚麻粉爆炸的粉体类抑爆剂为岩粉，亚麻粉爆炸时通过撒播岩粉来降低氧浓度，从而达到抑制亚麻粉爆炸火焰传播的目的，然而岩粉在抑制亚麻粉爆炸时所发挥的作用单一，并且用量较大，在抑爆方面的性能有限，传统粉体抑爆剂抑爆效率低、抑爆性能不够好。

因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

针对现有技术的不足，为提供具有抑爆性能好、用量少、效率高、制备简单的抑爆剂，本发明提出了一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂及其制备方法，具体技术方案如下。

一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂，抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂包括重量份百分比的原料：琥珀酸二钠：12.4％～25.8％，18水合硫酸铝16.9％～27.4％，焦磷酸铵：12.4％～24.3％，偏硼酸钡：9.5％～21.2％，锑酸钠：13.2％～23.1％，辉沸石：10.2％～22.2％，元明粉：3.2％～8.6％。

优选的是，抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂重量份百分比的原料组分为：琥珀酸二钠：14.6％～20.3％，18水合硫酸铝18.9％～24.4％，焦磷酸铵：16.2％～20.7％，偏硼酸钡：11.5％～16.5％，锑酸钠：15.2％～20.1％，辉沸石：13.2％～19.2％，元明粉：4.2％～6.8％。

还优选的是，琥珀酸二钠、18水合硫酸铝、焦磷酸铵、偏硼酸钡、锑酸钠、辉沸石和元明粉的粉体粒径均小于75μm。

一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂制备方法，制备上述的抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂，步骤包括：

步骤一.分别取琥珀酸二钠、18水合硫酸铝、焦磷酸铵、偏硼酸钡、锑酸钠、辉沸石和元明粉，将所取原料组份分别用磨粉机器磨成粉体；

步骤二.将磨成粉体后的原料分别过200目筛，收集过筛后通过筛网的粉体材料以备用；

步骤三.按照比例称取过筛后的粉体原料，加入干粉搅拌机中充分混合均匀；

步骤四.将混合均匀后的原料放入真空干燥箱中进行干燥，真空干燥箱按照15℃/h的升温速率从室温升温至40℃，然后在40℃下恒温干燥24h后，得到所述抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂。

进一步优选的是，步骤二还包括分别收集过筛后未通过筛网并且粒径大于75μm的原料，分别再次加入到磨粉机器进行粉磨。

本发明提供的一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂具有用量少、抑爆效果好等优点。尤其适用于抑制亚麻粉的爆炸。组成所述抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂的各种材料分别从不同的抑爆机理发挥作用，各种材料协同作用，在多种综合作用下最终达到抑爆目的。

在制备复合粉体时，琥珀酸二钠可以稳定粉体的pH值，使复合粉体保持其酸碱度，在爆炸过程中可以消耗亚麻粉爆炸反应中的·OH自由基；在亚麻粉爆炸发生时，爆炸燃烧火焰与相遇后，琥珀酸二钠、辉沸石和18水合硫酸铝所含的结晶水瞬间吸收爆炸产生的热量分解出结晶水，由于分解出的结晶水的比热容高，能够吸收大量的热量蒸发形成水蒸气，使得爆炸产生的热量被大量吸收，爆炸产生的前端火焰温度低于亚麻粉的燃点；爆炸波扬起的亚麻粉微粒遇水蒸气聚集，一方面回减小比表面积，降低在空气中的暴露面积；另一方面聚集的亚麻粉重量增加，在重力作用下沉降，减少在火焰中的暴露时间。同时琥珀酸二钠在高温高压状态下比较稳定，附着在亚麻粉微粒表面，隔断亚麻粉微粒与氧气的接触，亚麻粉爆炸自由基传播过程被切段，从而达到窒息的效果。

在爆炸产生高温高压过程中，上述过程产生的硫酸铝以及焦磷酸铵、辉沸石和元明粉的化学键被破坏，生成大量的铵根离子、铝离子、钠离子、硫酸根、焦磷酸根。辉沸石分解生成大量二氧化硅、氧化铝和氧化钙。铝离子结合爆炸反应生成的·OH自由基，生成Al(OH)₃固体，不仅减少了链反应过程中的自由基传播，同时生成的Al(OH)₃固体部分附着在亚麻粉微粒表面，部分在高温条件下失去水生成Al₂O₃，以及辉沸石分解生成的大量SiO₂、Al₂O₃和CaO附着在油页微粒表面，切断自由基在亚麻粉中的传播；钠离子与爆炸产生的·OH自由基结合形成新化学键吸收部分热量，并阻止一部分自由基与亚麻粉颗粒结合。

焦磷酸根可以与爆炸火焰燃烧反应中产生的·H自由基反应生成焦磷酸，焦磷酸继续脱水生成偏磷酸，偏磷酸吸热分解生成五氧化二磷，这不仅消耗了亚麻粉爆炸反应中·H自由基还吸收了爆炸中产生的热量降低了火焰温度。

锑酸钠受热分解生成五氧化二锑和水蒸气，部分五氧化二锑与氧气反应生成三氧化二锑，生成的三氧化二锑、五氧化二锑和偏硼酸钡等抑爆剂，可以在亚麻粉颗粒表面生成一层玻璃状薄膜残留覆盖物，覆盖在亚麻粉颗粒表面，使得亚麻粉颗粒与空气中的氧气隔绝，达到窒息的作用，阻断了亚麻粉颗粒的燃烧反应。

元明粉具有耐火等作用，并且易溶于水，元明粉的添加能够极大提高抑爆剂喷撒时的分散性。通过各种粉体材料的综合抑制作用，使得亚麻粉爆炸不能够继续进行，最终达到抑制亚麻粉爆炸的目的。

C₄H₆O₄Na₂·6H₂O＝C₄H₆O₄Na₂+6H₂O↑

Al₂(SO₄)₃·18H₂O＝Al₂(SO₄)₃+18H₂O↑

Na₂Ca₄[Al₁₀Si₂₆O₇₂]·28H₂O＝Na₂Ca₄[Al₁₀Si₂₆O₇₂]+28H₂O↑

Na₂Ca₄[Al₁₀Si₂₆O₇₂]＝4CaO+26SiO₂+2Al₂O₃+4Na2O

NaSbO₃·3H₂O＝NaSbO₃+3H₂O↑

NaSbO₃＝Na⁺+SbO₃ ^-

2SbO₃ ^-+2H⁺＝Sb₂O₅+H₂O↑

Sb₂O₅+4H⁺→Sb₂O₃+2H₂O↑

Al₂(SO₄)₃＝2Al³⁺+3SO₄ ^2-

NH₄ ⁺+OH^－→NH₃↑+H₂O↑

Al³⁺+3OH^－→Al(OH)₃↓

2Al(OH)₃→Al₂O₃+3H₂O

(NH₄)₄P₂O₇·10H₂O→(NH₄)₄P₂O₇+10H₂O↑

(NH₄)₄P₂O₇→4NH₄ ⁺+P₂O₇ ^4－

NH⁴⁺+PO₄ ^3-+OH^-＝NH₃↑+P₂O₅+H₂O↑

NH⁴⁺+PO₄ ^3-＝NH₃↑+HPO₃+H₂O↑

P₂O₇ ^4－+H⁺→H₄P₂O₇

H₄P₂O₇→2HPO₃+H₂O↑

HPO₃→P₂O₅+H₂O↑

具体实施方式

本发明提供了一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。

一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂，其包括按照重量份百分比的原料：琥珀酸二钠：12.4％～25.8％，18水合硫酸铝16.9％～27.4％，焦磷酸铵：12.4％～24.3％，偏硼酸钡：9.5％～21.2％，锑酸钠：13.2％～23.1％，辉沸石：10.2％～22.2％，元明粉：3.2％～8.6％。

另外还可以选用不同的原料配比，例如包括重量百分比的原料：琥珀酸二钠：14.6％～20.3％，18水合硫酸铝18.9％～24.4％，焦磷酸铵：16.2％～20.7％，偏硼酸钡：11.5％～16.5％，锑酸钠：15.2％～20.1％，辉沸石：13.2％～19.2％，元明粉：4.2％～6.8％。

抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂的跟组分的粉体材料粒径均小于75μm，从而达到更好的抑爆效果，也能方便使用。

一种制备上述抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂的方法，其包括以下步骤：

步骤1：分别取结晶琥珀酸二钠、18水合硫酸铝、焦磷酸铵、偏硼酸钡、锑酸钠、辉沸石和元明粉，将所取原料组份分别用磨粉机器磨成粉体。

步骤2：将磨成粉体后的所有材料分别过200目筛，收集过筛后通过筛网的粉体材料，备用；还可以分别收集过筛后未通过筛网的＞75μm的各种粉体材料，再次加入到磨粉机进行粉磨。

步骤3：按照比例称取过筛后的粉体材料加入搅拌机中进行充分混合均匀。

步骤4：将混合均匀后的物料放入真空干燥箱中进行干燥，真空干燥箱按照15℃/h的升温速率从室温升温至40℃，然后在40℃下恒温干燥24h后，得到上述抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂。

为了更进一步的描述本发明提供的一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂的效果，通过实验对其进行说明，抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂具有用量少、抑爆效果好、制备简单等优点。利用上述抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂进行抑爆实验，为此选择了3种不同的亚麻粉样品进行实验。

实验1

抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂的原料配方为：按重量份百分比，琥珀酸二钠：13％，18水合硫酸铝19％，焦磷酸铵：16％，偏硼酸钡：15％，锑酸钠：17％，辉沸石：16％，元明粉：4％。

采用标准AQ1045-2007测定抑制亚麻粉爆炸所需的最低所述抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂的用量，实验结果见表1。

实验2

抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂的原料配方为：按重量份百分比，琥珀酸二钠：15％，18水合硫酸铝17％，焦磷酸铵：20％，偏硼酸钡：11％，锑酸钠：14％，辉沸石：18％，元明粉：5％。

采用标准AQ1045-2007测定抑制亚麻粉爆炸所需的最低所述抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂的用量，实验结果见表1。

实验3

抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂的原料配方为：按重量份百分比，琥珀酸二钠：19％，18水合硫酸铝25％，焦磷酸铵：13％，偏硼酸钡：10％，锑酸钠：14％，辉沸石：15％，元明粉：4％。

采用标准AQ1045-2007测定抑制亚麻粉爆炸所需的最低所述抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂的用量，实验结果见表1。

实验4

抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂的原料配方为：按重量份百分比，琥珀酸二钠：21％，18水合硫酸铝15％，焦磷酸铵：16％，偏硼酸钡：12％，锑酸钠：15％，辉沸石：14％，元明粉：7％。

采用标准AQ1045-2007测定抑制亚麻粉爆炸所需的最低所述抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂的用量，实验结果见表1。

对比实验

抑爆剂为石灰岩岩粉(主要成分为碳酸钙)。

采用标准AQ1045-2007测定抑制亚麻粉爆炸所需的最低所述抑制亚麻粉爆炸的石灰岩岩粉的用量。实验结果见表1。

表1为实验1至实验4以及对比实验进行抑爆对比试验的结果对照表。

表1

从上表1可以看出，实验1至实验4，抑制3种亚麻粉爆炸所需的复合型粉体抑爆剂最低用量都在30％-40％左右，要低于常规的石灰岩岩粉抑制亚麻粉爆炸所需的最低用量。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂，其特征在于，抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂包括重量份百分比的原料：琥珀酸二钠：12.4%～25.8%，18水合硫酸铝16.9%～27.4%，焦磷酸铵：12.4%～24.3%，偏硼酸钡：9.5%～21.2%，锑酸钠：13.2%～23.1%，辉沸石：10.2%～22.2%，元明粉：3.2%～8.6%。

2.根据权利要求1所述的一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂，其特征在于，所述抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂重量份百分比的原料组分为：琥珀酸二钠：14.6%～20.3%，18水合硫酸铝18.9%～24.4%，焦磷酸铵：16.2%～20.7%，偏硼酸钡：11.5%～16.5%，锑酸钠：15.2%～20.1%，辉沸石：13.2%～19.2%，元明粉：4.2%～6.8%。

3.根据权利要求1所述的一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂，其特征在于，所述琥珀酸二钠、18水合硫酸铝、焦磷酸铵、偏硼酸钡、锑酸钠、辉沸石和元明粉的粉体粒径均小于75μm。

4.一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂制备方法，其特征在于，制备权利要求1~3任一项所述的抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂，步骤包括：

步骤一.分别取琥珀酸二钠、18水合硫酸铝、焦磷酸铵、偏硼酸钡、锑酸钠、辉沸石和元明粉，将所取原料组份分别用磨粉机器磨成粉体；

步骤二.将磨成粉体后的原料分别过200目筛，收集过筛后通过筛网的粉体材料以备用；

步骤三.按照比例称取过筛后的粉体原料，加入干粉搅拌机中充分混合均匀；

步骤四.将混合均匀后的原料放入真空干燥箱中进行干燥，真空干燥箱按照15℃/h的升温速率从室温升温至40℃，然后在40℃下恒温干燥24h后，得到所述抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂。

5.根据权利要4所述的一种抑制亚麻粉爆炸的复合型抑爆剂制备方法，其特征在于，所述步骤二还包括分别收集过筛后未通过筛网并且粒径大于75μm的原料，分别再次加入到磨粉机器进行粉磨。