ITTN20130005A1 - SHUTDOWN OF FIRE USED BY THE USE OF ALKALINE SILICATES IN WATER SOLUTION. - Google Patents
SHUTDOWN OF FIRE USED BY THE USE OF ALKALINE SILICATES IN WATER SOLUTION.Info
- Publication number
- ITTN20130005A1 ITTN20130005A1 IT000005A ITTN20130005A ITTN20130005A1 IT TN20130005 A1 ITTN20130005 A1 IT TN20130005A1 IT 000005 A IT000005 A IT 000005A IT TN20130005 A ITTN20130005 A IT TN20130005A IT TN20130005 A1 ITTN20130005 A1 IT TN20130005A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- extinguishing
- water
- alkaline
- fire
- silicate
- Prior art date
Links
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 title claims description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 46
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- -1 Sodium Fluorosilicate Chemical compound 0.000 claims description 7
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 7
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 claims description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PAZHGORSDKKUPI-UHFFFAOYSA-N lithium metasilicate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Si]([O-])=O PAZHGORSDKKUPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052912 lithium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 46
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 38
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 239000000047 product Substances 0.000 description 30
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 28
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 25
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 24
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 22
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 18
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 17
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 16
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 16
- 230000009471 action Effects 0.000 description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 11
- 206010003497 Asphyxia Diseases 0.000 description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 10
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 10
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 9
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 7
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 6
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 6
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 6
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 6
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 5
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 4
- 229940104869 fluorosilicate Drugs 0.000 description 4
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 3
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 3
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 3
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical group [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical group FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920004449 Halon® Polymers 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Chemical group BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 2
- MEXUFEQDCXZEON-UHFFFAOYSA-N bromochlorodifluoromethane Chemical compound FC(F)(Cl)Br MEXUFEQDCXZEON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RJCQBQGAPKAMLL-UHFFFAOYSA-N bromotrifluoromethane Chemical compound FC(F)(F)Br RJCQBQGAPKAMLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000034994 death Effects 0.000 description 2
- 231100000517 death Toxicity 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000004079 fireproofing Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Chemical group 0.000 description 2
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 159000000011 group IA salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 2
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 description 2
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011181 potassium carbonates Nutrition 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- BMYNFMYTOJXKLE-UHFFFAOYSA-N 3-azaniumyl-2-hydroxypropanoate Chemical compound NCC(O)C(O)=O BMYNFMYTOJXKLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical group [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 1
- 101100243025 Arabidopsis thaliana PCO2 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000700198 Cavia Species 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241001311547 Patina Species 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004074 SiF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 201000010001 Silicosis Diseases 0.000 description 1
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 1
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000003443 Unconsciousness Diseases 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001166 ammonium sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KVBKAPANDHPRDG-UHFFFAOYSA-N dibromotetrafluoroethane Chemical compound FC(F)(Br)C(F)(F)Br KVBKAPANDHPRDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDJOAYSYCXTQGG-UHFFFAOYSA-N disilicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O KDJOAYSYCXTQGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000037406 food intake Effects 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 150000008040 ionic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000002663 nebulization Methods 0.000 description 1
- 229910052605 nesosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 150000004762 orthosilicates Chemical class 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 235000015497 potassium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000028 potassium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011736 potassium bicarbonate Substances 0.000 description 1
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 125000005624 silicic acid group Chemical class 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019351 sodium silicates Nutrition 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000004347 surface barrier Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000271 synthetic detergent Substances 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- WCTAGTRAWPDFQO-UHFFFAOYSA-K trisodium;hydrogen carbonate;carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].OC([O-])=O.[O-]C([O-])=O WCTAGTRAWPDFQO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
- A62D1/0028—Liquid extinguishing substances
- A62D1/0035—Aqueous solutions
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
- A62D1/0028—Liquid extinguishing substances
- A62D1/005—Dispersions; Emulsions
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
- A62D1/0064—Gels; Film-forming compositions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Fireproofing Substances (AREA)
- Fire-Extinguishing Compositions (AREA)
Description
DESCRIZIONE DI INVENZIONE INDUSTRIALE DESCRIPTION OF INDUSTRIAL INVENTION
Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo “SPEGNIMENTO DI INCENDI OPERATO MEDIANTE L’UTILIZZO DI SILICATI ALCALINI IN SOLUZIONE ACQUOSA†Description of the industrial invention entitled â € œ EXTINGUISHING FIRE BY USING THE USE OF ALKALINE SILICATES IN WATER SOLUTIONâ €
TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION
L'invenzione tratta un prodotto che viene utilizzato nello spegnimento di incendi. E' un prodotto all'acqua e à ̈ formato da soluzioni di silicati alcalini o fluorosilicati eventualmente additivate con altri composti. Attraverso effetti sinergici dovuti all'acqua, all'alcalinità e alle condizioni chimico fisiche dell'incendio, il prodotto disperso forma una barriera di gel di silice sul materiale in fiamme, la quale contiene oltre al silicato e all'acqua carbonati alcalini che si formano nella reazione con l'anidride carbonica sviluppata dalla combustione. La presenza di fluorosilicati produce anche acido fluoridrico che ha un effetto di catalisi negativa per azione dello ione fluoruro. L'azione del prodotto à ̈ frutto di vari effetti combinati quali: l'effetto estinguente dell'acqua (evaporazione, soffocamento e riduzione di temperatura), la gelificazione del silicato (formazione in loco di una barriera permanente tra combustibile e comburente) e la presenza di anidride carbonica, concentrata nei carbonati alcalini, formati nella reazione di gelificazione, che forniscono una riserva di CO2localizzata, che, come à ̈ noto, à ̈ un estinguente. L'effetto di spegnimento à ̈ immediato, efficace ed inoltre la presenza nella barriera di anidride carbonica (carbonati) ed acqua ostacola in modo effettivo la ripartenza della combustione. The invention deals with a product which is used in extinguishing fires. It is a water-based product and is made up of solutions of alkaline silicates or fluorosilicates possibly added with other compounds. Through synergistic effects due to water, alkalinity and the chemical-physical conditions of the fire, the dispersed product forms a silica gel barrier on the burning material, which contains in addition to the silicate and water alkaline carbonates that are formed in the reaction with carbon dioxide developed by combustion. The presence of fluorosilicates also produces hydrofluoric acid which has a negative catalysis effect due to the action of the fluoride ion. The action of the product is the result of various combined effects such as: the extinguishing effect of water (evaporation, suffocation and temperature reduction), the gelling of the silicate (formation on site of a permanent barrier between fuel and comburent) and the presence of carbon dioxide, concentrated in the alkaline carbonates, formed in the gelation reaction, which provide a reserve of localized CO2, which, as is known, is an extinguishing agent. The extinguishing effect is immediate, effective and furthermore the presence in the barrier of carbon dioxide (carbonates) and water effectively hinders the restart of combustion.
Eventuali fluoruri ostacolano le reazioni di propagazione della combustione. Il fuoco à ̈ da sempre presente nell'evoluzione dell'umanità . Nella storia sono documentati incendi che hanno distrutto intere aree urbane. L'era industriale, per via della forte richiesta di materiali (vetro, metalli) ed energia (vapore) ha portato ad un utilizzo più intenso del fuoco e la necessità di un suo controllo à ̈.· diventata essenziale. Le notevoli energie sprigionate nelle caldaie industriali e negli altoforni, unite all'utilizzo di nuovi prodotti che non potevano essere spenti con l'acqua, ha portato alla nascita delle moderne tecniche di estinzione degli incendi. L'estintore nasce già nel 1816. Con il progredire della tecnologia e l'utilizzo di prodotti chimici incompatibili con l'acqua (p.e. Magnesio) e i liquidi organici come il petrolio (che essendo più leggeri dell'acqua stanno in superficie e dal vapore di questa vengono ulteriormente alimentati anziché spenti) ha portato alla nascita di nuovi agenti estinguenti diversi dall'acqua. Il primo agente estinguente usato in un estintore fu il carbonato di potassio in soluzione acquosa seguirono le soluzioni acido/alcaline di carbonato di sodio e acido tartarico che formavano schiuma. L'anidride carbonica arrivò poi e venne inizialmente prodotta da reazioni tra acido solforico e bicarbonato. Agente soffocante ancora più efficace fu il Tetra (CCl4) tetracloruro di carbonio (Halon 104). Fu proprio su questo prodotto che comparirono grossi problemi di tossicità , che portò al ritiro dal mercato. I bromurati furono inventati in Germania negli anni 40. Negli anni 50 fu sviluppata la polvere ABC e sempre negli stessi anni fu sviluppato l'Halon 1211 (BCF), mentre l'Halon 1301 (BTM) veniva sintetizzato da Du Pont de Nemorus per l'esercito USA. La Montecatini italiana brevettò il fluobrene. E' importante per la comprensione dei meccanismi di funzionamento del prodotto fare alcuni cenni sulla combustione e sull'estinzione. Inoltre per confronto e valutazione dei vantaggi del nuovo trovato vengono descritti i vari prodotti in commercio e le loro caratteristiche. Any fluorides hinder the propagation reactions of combustion. Fire has always been present in the evolution of humanity. In history, fires have been documented that destroyed entire urban areas. The industrial era, due to the strong demand for materials (glass, metals) and energy (steam), has led to a more intense use of fire and the need for its control has become essential. The considerable energies released in industrial boilers and blast furnaces, combined with the use of new products that could not be extinguished with water, led to the birth of modern fire extinguishing techniques. The fire extinguisher was born already in 1816. With the progress of technology and the use of chemical products incompatible with water (eg Magnesium) and organic liquids such as petroleum (which being lighter than water are on the surface and by the vapor of this are further fed rather than extinguished) has led to the birth of new extinguishing agents other than water. The first extinguishing agent used in a fire extinguisher was potassium carbonate in aqueous solution followed by the acid / alkaline solutions of sodium carbonate and tartaric acid which formed foam. Carbon dioxide then arrived and was initially produced by reactions between sulfuric acid and bicarbonate. An even more effective suffocating agent was Tetra (CCl4) carbon tetrachloride (Halon 104). It was precisely on this product that major toxicity problems appeared, which led to its withdrawal from the market. Brominated were invented in Germany in the 1940s. In the 1950s ABC powder was developed and Halon 1211 (BCF) was also developed in the same years, while Halon 1301 (BTM) was synthesized by Du Pont de Nemorus for the US Army. The Italian Montecatini patented the fluobrene. It is important for the understanding of the functioning mechanisms of the product to make some notes on combustion and extinction. Furthermore, for comparison and evaluation of the advantages of the new invention, the various products on the market and their characteristics are described.
Nella combustione à ̈ necessaria la presenza di 3 fattori: un combustibile; un comburente ed un'opportuna sorgente di energia per l’innesco (attivazione). Se manca uno solo di questi fattori (o viene minimizzato) la combustione non avviene. Buona parte degli agenti estinguenti intervengono nel processo di combustione con azione di tipo fisico: soffocamento o raffreddamento. Di recente sono stati sviluppati prodotti che intervengono con azione di tipo chimico: inibizione chimica o anticatalisi. Gli agenti estinguenti possono anche dare luogo contemporaneamente a più effetti, aumentando di conseguenza l’efficacia estinguente. Entrambi i tipi di azione operano sulla velocità di reazione della combustione (cinetica): quelli ad azione di tipo fisico diminuiscono la temperatura (raffreddamento) e/o la concentrazione dei reagenti sottraendo ossigeno o diluendo i vapori della sostanza combustibile (soffocamento); quelli ad azione di tipo chimico operano intercettando e neutralizzando i radicali liberi che sono i propagatori della catena di combustione. Le varie sostanze loro impiego possono mettere in atto quattro tipi di effetti: In combustion it is necessary to have 3 factors: a fuel; a comburent and an appropriate energy source for priming (activation). If only one of these factors is missing (or it is minimized) combustion does not occur. Most of the extinguishing agents intervene in the combustion process with physical action: suffocation or cooling. Recently, products have been developed that intervene with a chemical action: chemical inhibition or anti-catalysis. Extinguishing agents can also give rise to several effects at the same time, consequently increasing the extinguishing effectiveness. Both types of action operate on the reaction speed of combustion (kinetics): those with physical action decrease the temperature (cooling) and / or the concentration of the reactants by subtracting oxygen or diluting the vapors of the combustible substance (suffocation); those with a chemical action work by intercepting and neutralizing the free radicals which are the propagators of the combustion chain. The various substances their use can have four types of effects:
• Effetto di diluizione si ha quando la concentrazione del combustibile nella zona di reazione viene diminuita. Si ottiene mescolando acqua ad un liquido infiammabile incendiato (che à ̈ miscibile in acqua), oppure diluendo un gas incendiato con un gas inerte. â € ¢ Dilution effect occurs when the fuel concentration in the reaction zone is decreased. It is obtained by mixing water with a burning flammable liquid (which is miscible in water), or by diluting a burning gas with an inert gas.
• Effetto di raffreddamento si ha operando sul bilancio di calore dell’incendio; l’efficacia di questo effetto à ̈ data dal rapporto fra la quantità di calore prodotta dall’incendio e la quantità di calore che l’estinguente riesce a sottrarre. â € ¢ Cooling effect is obtained by operating on the heat balance of the fire; the effectiveness of this effect is given by the relationship between the quantity of heat produced by the fire and the quantity of heat that the extinguishing agent manages to subtract.
• Effetto di soffocamento si ha per sottrazione di aria e quindi di comburente che provoca l’arresto della combustione; se con una sostanza adatta ricopriamo il focolaio ed impediamo l’afflusso di aria, la combustione si arresta. â € ¢ Choking effect is obtained by the removal of air and therefore of comburent which causes the combustion to stop; if we cover the firebox with a suitable substance and prevent the influx of air, the combustion stops.
• Effetto anticatalitico si ha per rallentamento della reazione di combustione. Si ottiene tramite prodotti che neutralizzano gli intermedi attivi della reazione di combustione (radicali liberi). â € ¢ Anti-catalytic effect is obtained by slowing down the combustion reaction. It is obtained through products that neutralize the active intermediates of the combustion reaction (free radicals).
Spesso nello spegnimento operano più effetti in sinergia, con esiti più efficaci. Premessi questi principi, si deve considerare che non tutte le sostanze estinguenti sono impiegabili indistintamente su tutti i tipi di incendio generati dalla combustione. Pertanto sono state definite diverse classi d'incendio, a cui si deve fare riferimento per l'impiego dei prodotti estinguenti (dalla norma europea recepita UNI EN 2). Often several effects work in synergy in extinguishing, with more effective results. Given these principles, it must be considered that not all extinguishing substances can be used indiscriminately on all types of fire generated by combustion. Therefore, different fire classes have been defined, to which reference must be made for the use of extinguishing products (from the European standard implemented UNI EN 2).
• Classe A: incendi di materiali solidi â € ¢ Class A: fires of solid materials
• Classe B: incendi di liquidi o solidi liquefacibili â € ¢ Class B: fires of liquids or liquefiable solids
• Classe C: incendi di gas infiammabili â € ¢ Class C: flammable gas fires
• Classe D: incendi di metalli e sostanze chimiche â € ¢ Class D: metal and chemical fires
• Classe E: incendi di apparecchiature elettriche in tensione. â € ¢ Class E: fires of live electrical equipment.
Si descrivono ora i vari tipi di estinguenti e il loro ambito di impiego, che à ̈ valutato sulla base della natura dei prodotti che hanno preso fuoco e l’entità dell'incendio. Si descrivono ora i principali prodotti estinguenti. We now describe the various types of extinguishing agents and their field of use, which is evaluated on the basis of the nature of the products that have caught fire and the extent of the fire. The main extinguishing products are now described.
Acqua: à ̈ l’estinguente più usato per via della facile reperibilità , del basso costo, della semplicità di impiego e della non tossicità . E' insostituibile per il controllo dell'incendio e la protezione esterna di fabbricati, serbatoi o impianti adiacenti ad un incendio in atto. Water: it is the most widely used extinguishing agent due to its easy availability, low cost, ease of use and non-toxicity. It is irreplaceable for fire control and external protection of buildings, tanks or systems adjacent to a fire in progress.
La caratteristica che determina la capacità estinguente dell’acqua à ̈ il suo elevato calore specifico e il grande calore latente di vaporizzazione. Entrambi i fattori comportano una elevata capacità di assorbimento del calore. Effetto collaterale dell'utilizzo di acqua durante le operazione di estinzione à ̈ la produzione di enormi quantità di vapore che tendono a spostare il comburente creando un'atmosfera inerte. L’azione estinguente dell’acqua avviene quindi per raffreddamento del materiale che brucia, a causa dell'assorbimento del calore; per soffocamento, dovuto alla separazione di combustibile e comburente originato dal vapore, che allontana l'ossigeno dell’aria; per diluizione delle sostanze infiammabili solubili in acqua, che le rende non adatte alla combustione e per rottura del contatto tra combustibile e comburente dovuta all'azione meccanica del getto d’acqua. L'acqua non va impiegata in presenza di apparecchiature elettriche sotto tensione, di apparecchiature che possono essere danneggiate dall'acqua stessa, di sostanze che reagiscono in modo pericoloso con l'acqua o sostanze tossiche che possono essere disperse nell'acqua (ad esempio cianuri alcalini). The characteristic that determines the extinguishing capacity of water is its high specific heat and the great latent heat of vaporization. Both factors result in a high heat absorption capacity. Side effect of the use of water during extinguishing operations is the production of enormous quantities of steam which tend to displace the combustion agent, creating an inert atmosphere. The extinguishing action of water therefore takes place by cooling the burning material, due to the absorption of heat; by suffocation, due to the separation of fuel and comburent originating from the steam, which removes oxygen from the air; by dilution of flammable substances soluble in water, which makes them unsuitable for combustion and by breaking the contact between fuel and comburent due to the mechanical action of the water jet. Water should not be used in the presence of live electrical equipment, equipment that can be damaged by the water itself, substances that react dangerously with water or toxic substances that can be dispersed in the water (for example cyanides alkaline).
Schiume: al pari dell’acqua à ̈ l’estinguente più largamente usato in installazioni industriali per l’estinzione di combustibili liquidi. E' costituita da una massa di bolle formate da una soluzione di acqua e un liquido schiumogeno espansa con aria. E' più leggera della soluzione acquosa da cui deriva e di tutti i liquidi combustibili e pertanto galleggia sulla loro superficie formando una strato continuo, impermeabile ai vapori, che separa il combustibile dal comburente. Le schiume si dividono in due categorie principali: schiume chimiche e schiume meccaniche. Nel caso delle chimiche il gas, generalmente anidride carbonica, à ̈ prodotto da una reazione chimica, nel caso di quelle meccaniche il gas, generalmente aria, viene emulsionata meccanicamente con la soluzione schiumogena. A queste due principali categorie recentemente si sono aggiunte le schiume bagnanti, ottenute per addizione di sostanze tensioattive analoghe a quelle costituenti i ben noti detergenti sintetici. Comunque, per via del loro basso costo e della maggiore facilità di preparazione, le schiume meccaniche sono oggi quelle più usate. Foams: like water it is the extinguishing agent most widely used in industrial installations for extinguishing liquid fuels. It consists of a mass of bubbles formed by a solution of water and a foaming liquid expanded with air. It is lighter than the aqueous solution from which it derives and than all combustible liquids and therefore floats on their surface forming a continuous layer, impermeable to vapors, which separates the fuel from the comburent. Foams fall into two main categories: chemical foams and mechanical foams. In the case of chemicals, the gas, generally carbon dioxide, is produced by a chemical reaction, in the case of the mechanical ones, the gas, generally air, is mechanically emulsified with the foaming solution. Wetting foams have recently been added to these two main categories, obtained by adding surfactant substances similar to those constituting the well-known synthetic detergents. However, due to their low cost and greater ease of preparation, mechanical foams are the most widely used today.
Polveri: sono uno degli estinguenti con maggior versatilità di impiego. Le schiume possono essere utilizzate in incendi che coinvolgono combustibili di varia natura come il legno, la carta, fino ai metalli alcalini quali il magnesio. Ogni combustibile necessita comunque del tipo di polvere specifico in grado di espletare meglio la funzione estinguente. In genere le polveri sono realizzate c una di particelle solide finemente suddivise, costituite da bicarbonato di sodio, o bicarbonato di potassio, o solfato di ammonio, o fosfato di ammonio e additivi vari, che ne migliorano l'attitudine all'immagazzinamento, la fluidità , l'idrorepellenza ed in alcuni casi la compatibilità con le schiume. Le polveri chimiche sono stabili sia alle alte che alle basse temperature. Grazie al loro potere riflettente proteggono gli operatori dall’ irraggiamento termico. I componenti delle polveri vengono indicati come “non tossici†. Il meccanismo che determina l’estinzione da parte delle polveri à ̈ una combinazione di diversi effetti contemporanei che sono: il soffocamento, dovuto all’azione di copertura o stratificazione della polvere che si deposita sul materiale e lo isola dall'aria; il raffreddamento, dovuto all’abbassamento della temperatura del combustibile al di sotto della temperatura di accensione e per assorbimento di calore da parte dell'agente estinguente (decomposizione endotermica della polvere); la catalisi negativa, dovuta all'effetto che si ottiene nel momento in cui le sostanze contenute nelle polveri interagiscono con i radicali liberi H<+>e OH<->formando strutture molecolari stabili, con conseguente rottura della catena di reazione e blocco definitivo dell'incendio. Powders: they are one of the most versatile extinguishing agents. Foams can be used in fires involving various types of fuels such as wood, paper, up to alkaline metals such as magnesium. However, each fuel requires the specific type of powder that is able to perform the extinguishing function better. Generally, the powders are made of finely divided solid particles, consisting of sodium bicarbonate, or potassium bicarbonate, or ammonium sulphate, or ammonium phosphate and various additives, which improve their aptitude for storage, fluidity , water repellency and in some cases compatibility with foams. Chemical powders are stable at both high and low temperatures. Thanks to their reflective power, they protect operators from thermal radiation. The components of the powders are indicated as â € œnon toxicâ €. The mechanism that determines the extinction of the powders is a combination of several contemporary effects which are: suffocation, due to the action of covering or stratification of the dust that is deposited on the material and isolates it from the air; cooling, due to the lowering of the fuel temperature below the ignition temperature and due to the absorption of heat by the extinguishing agent (endothermic decomposition of the powder); negative catalysis, due to the effect obtained when the substances contained in the powders interact with the free radicals H <+> and OH <-> forming stable molecular structures, with consequent breakdown of the reaction chain and definitive block of the 'fire.
Anidride carbonica: à ̈ un gas inerte ed un prodotto di combustione. E' capace di ridurre con la sua presenza la concentrazione dell'ossigeno dell'aria al di sotto dei limite oltre il quale non avviene più la combustione. Inoltre come prodotto della reazione di combustione sposta l'equilibrio verso i reagenti ostacolando lo svolgimento regolare della reazione. L'anidride carbonica a temperatura e pressione ambiente à ̈ un gas più pesante dell'aria che non lascia residui. Non à ̈ tossica ma riduce il contenuto dell'ossigeno dell'aria e quando quest'ultimo scende sotto il 15 % V/V provoca disturbi, perdita di conoscenza ed, infine, morte per asfissia. Pertanto l'accesso ad ambienti chiusi, dove sia stata scaricata CO2richiede l'impiego di autorespiratori, se non si à ̈ provveduto ad effettuare una preventiva ventilazione. L’anidride carbonica espleta l’azione di estinzione per raffreddamento, in quanto assorbe calore dall’esterno e abbassa la temperatura del combustibile al di sotto della temperatura di accensione e per soffocamento in quanto si sostituisce al comburente e riduce la percentuale di ossigeno nell’aria al di sotto dei valori necessari alla combustione (circa il 18%). La CO2à ̈ utilizzata principalmente per focolai di classe B e C e per l'estinzione di apparecchiature elettriche sotto tensione. Non può essere usata come estinguente su sostanze chimiche contenenti potassio, magnesio, titanio, zirconio, in quanto reagisce chimicamente liberando vapori nocivi. Carbon dioxide: it is an inert gas and a product of combustion. With its presence it is able to reduce the concentration of oxygen in the air below the limit beyond which combustion no longer occurs. Furthermore, as a product of the combustion reaction, it shifts the equilibrium towards the reactants, hindering the regular development of the reaction. Carbon dioxide at ambient temperature and pressure is a gas that is heavier than air and leaves no residue. It is not toxic but reduces the oxygen content of the air and when the latter falls below 15% V / V it causes disturbances, loss of consciousness and, finally, death by asphyxiation. Therefore, access to closed environments, where CO2 has been discharged, requires the use of self-contained breathing apparatus, if preventive ventilation has not been carried out. Carbon dioxide carries out the extinguishing action by cooling, as it absorbs heat from the outside and lowers the temperature of the fuel below the ignition temperature and by suffocation as it replaces the comburent and reduces the percentage of oxygen in the air below the values necessary for combustion (about 18%). CO2 is mainly used for class B and C fires and for extinguishing live electrical equipment. It cannot be used as an extinguishing agent on chemicals containing potassium, magnesium, titanium, zirconium, as it chemically reacts releasing harmful vapors.
Idrocarburi alogenati: derivano da idrocarburi saturi in cui gli atomi di idrogeno sono stati parzialmente o totalmente sostituiti con atomi di cloro, bromo fluoro o iodio. Queste hanno eccellenti proprietà estinguenti e vengono conservati allo stato liquido. Sono facilmente vaporizzabili, non lasciano residui, sono dielettrici, non corrosivi, inalterabili e presentano punti di congelamento molto bassi e allo stato di vapore sono più pesanti deH'aria. La loro azione estinguente si esplica per catalisi negativa, dato che gli alogeni interagiscono con i radicali liberi e li sottraggono al processo di reazione di combustione provocando il blocco della catena di reazione; per soffocamento dato che i vapori di idrocarburi alogenati inerti si sostituiscono all'aria e impediscono il contatto con il combustibile e per raffreddamento, in quanto gli idrocarburi alogenati assorbono calore nel passaggio dallo stato liquido allo stato di vapore ed abbassano la temperatura del combustibile sotto il limite di accensione. L’estinzione efficace à ̈ dovuta alla loro caratteristica di diffondersi rapidamente nell'atmosfera e quindi di penetrare all'interno di eventuali ostacoli; sono più pesanti dell'aria e presentano un'elevata dielettricità che ne consente l'utilizzo su apparecchiature elettriche sotto tensione. Alcuni di tali prodotti posseggono una tossicità propria e tutti sono soggetti a tossicità derivante dai prodotti di decomposizione (ad es. acido fluoridrico o acido bromidrico gassosi) che si formano nella fase di estinzione. E’ stato dimostrato che gli Halon ed in particolare i composti a base di bromo quali i 1211, 1301, 2402, sono i principali responsabili della riduzione della fascia di ozono stratosferico e quindi sono in fase di completa dismissione. Per far fronte al divieto di uso di tali prodotti, l’industria del settore ha realizzato dei nuovi estinguenti sostitutivi degli halon definiti “clean-agent†che sono sostanze impoverite dei componenti alogeni più pericolosi per l’ozono stratosferico. Halogenated hydrocarbons: derive from saturated hydrocarbons in which the hydrogen atoms have been partially or totally replaced with chlorine, bromine, fluorine or iodine atoms. These have excellent extinguishing properties and are stored in a liquid state. They are easily vaporized, leave no residues, are dielectric, non-corrosive, unalterable and have very low freezing points and in the vapor state they are heavier than air. Their extinguishing action is carried out by negative catalysis, since the halogens interact with free radicals and subtract them from the combustion reaction process causing the blocking of the reaction chain; by suffocation since the vapors of inert halogenated hydrocarbons replace the air and prevent contact with the fuel and by cooling, as the halogenated hydrocarbons absorb heat in the transition from the liquid state to the vapor state and lower the temperature of the fuel below the ignition limit. The effective extinction is due to their characteristic of spreading rapidly in the atmosphere and therefore of penetrating inside any obstacles; they are heavier than air and have a high dielectricity which allows them to be used on live electrical equipment. Some of these products have their own toxicity and all are subject to toxicity resulting from decomposition products (eg hydrofluoric acid or gaseous hydrobromic acid) which are formed in the extinction phase. It has been shown that Halons and in particular bromine-based compounds such as 1211, 1301, 2402, are mainly responsible for the reduction of the stratospheric ozone layer and are therefore in a phase of complete decommissioning. To cope with the ban on the use of these products, the industry of the sector has created new extinguishing agents to replace halons defined as â € œclean-agentâ € which are substances depleted of the halogen components most dangerous for stratospheric ozone.
Ulteriori estinguenti sono stati pensati come risposta ai pericoli derivanti per la salute e quelli per l'ozono atmosferico (rischio ambientale). Le ricerche si sono indirizzate soprattutto anche verso sistemi di ottimizzazione dell’applicazione di sostanze estinguenti note quali: Acqua nebulizzata, prodotta sia con mezzi fissi che con attrezzature mobili tramite erogazione ad alta pressione e con additivi che ne potenziano l’efficienza; Water mists, sono le nebbie di acqua additivata ad alta pressione con finalità primaria di aumentare l’efficienza di estinzione e ridurre l'acqua di dilavamento e le risorse idriche necessarie; tale tecnologia à ̈ applicata agli impianti fissi di estinzione; Twin agents, si tratta di una tecnica già in uso che tende a garantire l’efficacia propria della schiuma mediante l’azione simultanea della polvere chimica sulle fiamme sia durante la fase di “attacco†che durante quella di mantenimento. La ricerca di alternative si à ̈ poi spinta fino alla valutazione di sostanze diverse dalle tradizionali quali gli Aerosol che sono estinguenti di natura pirotecnica; derivano da una nota tecnologia sovietica collegata ai propellenti dei vettori aerospaziali. Il prodotto per generare aerosol estinguente à ̈ il nitrato di potassio che à ̈ combinato con altri prodotti ausiliari. L'azione estinguente avviene principalmente per anticatalisi dei sali di potassio e carbonati, ma può anche derivare da un’azione di soffocamento a seconda delle modalità di produzione dell’aerosol. Gli effettivi aspetti tossici sono ancora allo studio. Additional extinguishing agents have been designed as a response to the dangers arising for health and those for atmospheric ozone (environmental risk). Research has also focused mainly on systems for optimizing the application of known extinguishing substances such as: Nebulized water, produced both with fixed means and with mobile equipment by means of high pressure dispensing and with additives that enhance its efficiency; Water mists, are high pressure water mists with the primary purpose of increasing extinguishing efficiency and reducing runoff water and necessary water resources; this technology is applied to fixed extinguishing systems; Twin agents, it is a technique already in use that tends to guarantee the effectiveness of the foam through the simultaneous action of the chemical powder on the flames both during the â € œattackâ € and during the maintenance phase. The search for alternatives then went as far as the evaluation of substances other than traditional ones such as Aerosols which are pyrotechnic extinguishers; derive from a known Soviet technology linked to the propellants of aerospace carriers. The product to generate extinguishing aerosol is potassium nitrate which is combined with other auxiliary products. The extinguishing action occurs mainly due to the anticatalysis of potassium salts and carbonates, but it can also derive from a suffocation action depending on the aerosol production methods. The actual toxic aspects are still being studied.
Descrizione dell'invenzione Description of the invention
Dalla precedente descrizione si può comprende come gli effetti che caratterizzano l'estinzione del fuoco siano diversi tra di loro e talvolta possano cooperare in modo sinergico. L'estinguente ideale sarebbe quello in grado di produrre tutti gli effetti contemporaneamente, che non danneggi i materiali, che sia a basso costo e che possa essere utilizzato in modo universale. La presente domanda di brevetto intende descrivere e brevettare l'uso di una famiglia di composti, che realizza un sistema di estinzione con effetti multipli, a basso costo, e che può essere applicato sia allo spegnimento di grandi incendi che ad incendi di modeste dimensioni. From the previous description we can understand how the effects that characterize the extinction of the fire are different from each other and can sometimes cooperate synergistically. The ideal extinguishing agent would be the one capable of producing all the effects at the same time, which does not damage the materials, which is low cost and which can be used universally. The present patent application intends to describe and patent the use of a family of compounds, which realizes an extinguishing system with multiple effects, at low cost, and which can be applied to both extinguishing large fires and small fires.
E' noto dalle scienze naturali che il silicio à ̈ il secondo elemento per abbondanza sulla Terra, secondo solamente all'ossigeno col quale si combina facilmente a dare il diossido di silicio SiO2, da cui derivano una miriade di composti noti generalmente come silicati e alluminosilicati (i costituenti della maggior parte dei minerali conosciuti). Le varietà strutturali dei silicati sono molteplici e danno origine a strutture e proprietà del tutto diverse tra loro anche se costituiti dalle stesse unità base. E' noto che quando i silicati interagiscono con l'acqua possono idrolizzare e formare delle soluzioni di silice colloidale a carattere acido, note comunemente come acido silicico. L'acido silicico, nello stesso modo in cui deriva da strutture polimeriche, può anche, reversibilmente, formarne di nuove. E' infatti noto dalla chimica inorganica che l’acido silicico ha forte tendenza a polimerizzare ed a formare strutture solide e gels. L'acido isolato à ̈ instabile e di difficile preparazione; sono stabili invece solo le sue soluzioni diluite. A differenza dell'acido, i suoi sali alcalini possono rimanere in soluzione acquosa e formare prodotti anche molto concentrati e stabili nel tempo. Sono noti e di uso comune il silicato di sodio, il silicato di potassio, ed il silicato di litio. Insieme ai silicati alcalini sono noti e commercializzati fluorosilicati alcalini e acido fluorosilicico nei auaii l'ossigeno, legato al silicio, à ̈ sostituito da atomi di fluoro. Questi silicati sono disponibili in soluzione acquosa fortemente alcalina con un secco di circa il 40% e trovano varie e molteplici applicazioni, dall’ industria di processo alla vita quotidiana, sia singolarmente che combinati con altri prodotti. Dal punto di vista chimico si osserva che il Silicio nei silicati si trova al suo stato di massima ossidazione sia con l'ossigeno che con il fluoro e quindi, non ha tendenza a ossidare ulteriormente e risulta pertanto non infiammabile. Questa sua caratteristica di non infiammabilità à ̈ già utilizzata con successo nella inertizzazione al fuoco di materiali quali il legno e la carta (ignifughi) ed à ̈ oggetto di diversi brevetti in materia, citati in seguito. In queste applicazioni il silicato viene utilizzato come coating sui manufatti da proteggere per creare una barriera di silice permanente tra substrato e aria, che agisce da ostacolo alla combustione. Ad oggi non esistono applicazioni del silicato e del fluorosilicato in soluzione come estinguente per lo spegnimento degli incendi e ciò costituisce l'oggetto del presente brevetto. E’ noto dalla pratica quotidiana che un modo efficace per spegnere un incendio à ̈ quello di coprire il materiale infiammato con una coperta, per separare il combustibile dal comburente (aria). Il principio à ̈ lo stesso che viene utilizzato dagli estinguenti a base di schiumogeni o polvere. Oggetto della presente domanda di brevetto à ̈ quello di utilizzare in qualità di estinguente soluzioni a base di silicati alcalini, che sono in grado di generare direttamente sui materiali infiammati barriere formate da gel di silice ed acqua, che hanno effetto estinguente sulla combustione. Questa soluzione consente di estinguere immediatamente le fiamme grazie al contributo di molteplici effetti estinguenti tra cui quello di soffocamento da barriera, sfruttando le singolari proprietà dei silicati e del loro meccanismo di gelificazione. Particolarità della formazione del gel di silice à ̈ che viene utilizzata l'acidità dell'anidride carbonica prodotta dalla combustione stessa per la formazione del gel e la temperatura dell'incendio per accelerare questa reazione. Si descrive ora il chimismo di formazione del gel di silice e gli effetti vantaggiosi ottenibili col suo utilizzo; si descrivono infine i vantaggi derivanti dall'uso di detto nuovo estinguente. Dalla chimica inorganica à ̈ noto che i silicati alcalini sono stabili ad pH > 9 ed in particolare superiore a 10; le loro soluzioni acquose vengono rese stabili grazie a un eccesso di alcalinità che le mantiene nel tempo. Essi possono essere in soluzione in forma di ortosilicati ( SiO4)<4->, (SiO3)<2->e loro combinazioni a vario grado di idratazione. Un discorso analogo vale anche per i fluorosilicati dove à ̈ sempre presente l'equilibrio SiF6<2->+ 3H2O <=> (SiO3<2->+ 6HF. It is known from the natural sciences that silicon is the second most abundant element on Earth, second only to oxygen with which it easily combines to give silicon dioxide SiO2, from which a myriad of compounds generally known as silicates and aluminosilicates derive (the constituents of most known minerals). The structural varieties of silicates are manifold and give rise to completely different structures and properties even if they are made up of the same basic units. It is known that when silicates interact with water they can hydrolyze and form solutions of colloidal silica with an acidic character, commonly known as silicic acid. Silicic acid, in the same way it derives from polymeric structures, can also, reversibly, form new ones. It is in fact known from inorganic chemistry that silicic acid has a strong tendency to polymerize and form solid structures and gels. The isolated acid is unstable and difficult to prepare; on the other hand, only its diluted solutions are stable. Unlike acid, its alkaline salts can remain in aqueous solution and form products that are also very concentrated and stable over time. Sodium silicate, potassium silicate, and lithium silicate are known and in common use. Together with the alkaline silicates, alkaline fluorosilicates and fluorosilicic acid are known and marketed, in which the oxygen, bound to the silicon, is replaced by fluorine atoms. These silicates are available in a strongly alkaline aqueous solution with a dryness of about 40% and find various and multiple applications, from the process industry to daily life, both individually and combined with other products. From the chemical point of view it is observed that the silicon in silicates is in its state of maximum oxidation with both oxygen and fluorine and therefore has no tendency to further oxidize and is therefore non-flammable. This non-flammability feature is already successfully used in the fire inertization of materials such as wood and paper (fireproof) and is the subject of various patents on the subject, cited below. In these applications, the silicate is used as a coating on the artifacts to be protected to create a permanent silica barrier between the substrate and the air, which acts as an obstacle to combustion. To date, there are no applications of silicate and fluorosilicate in solution as an extinguishing agent for extinguishing fires and this is the subject of this patent. It is known from daily practice that an effective way to extinguish a fire is to cover the ignited material with a blanket, to separate the fuel from the comburent (air). The principle is the same as used by foam or powder based extinguishers. The object of this patent application is to use, as extinguishing agent, solutions based on alkaline silicates, which are capable of directly generating barriers formed by silica gel and water on the inflamed materials, which have an extinguishing effect on combustion. This solution allows the flames to be extinguished immediately thanks to the contribution of multiple extinguishing effects including that of suffocation by a barrier, exploiting the unique properties of silicates and their gelling mechanism. The peculiarity of the formation of silica gel is that the acidity of the carbon dioxide produced by the combustion itself is used to form the gel and the temperature of the fire to accelerate this reaction. The chemistry of formation of the silica gel and the advantageous effects obtainable with its use are now described; finally, the advantages deriving from the use of this new extinguishing agent are described. From inorganic chemistry it is known that alkaline silicates are stable at pH> 9 and in particular above 10; their aqueous solutions are made stable thanks to an excess of alkalinity which maintains them over time. They can be in solution in the form of orthosilicates (SiO4) <4->, (SiO3) <2-> and their combinations with varying degrees of hydration. A similar argument also applies to fluorosilicates where the balance SiF6 <2-> + 3H2O <=> (SiO3 <2-> + 6HF is always present.
Se il pH di queste soluzioni viene fatto scendere, ed in particolare sotto 9, le soluzioni tendono a liberare l’acido ortosilicico secondo l’equazione semplificata: If the pH of these solutions is brought down, and in particular below 9, the solutions tend to release the orthosilicic acid according to the simplified equation:
Na2SiO3+ H2O 2H<+>-> Si(OH)4+ 2 Na<+>Na2SiO3 + H2O 2H <+> -> Si (OH) 4+ 2 Na <+>
Le molecole di acido ortosilicico liberate iniziano a condensare rapidamente con eliminazione di acqua secondo la reazione: The released orthosilicic acid molecules begin to condense rapidly with elimination of water according to the reaction:
Si(OH)4+ Si(OH)4= H6Si2O7+ H2O Si (OH) 4+ Si (OH) 4 = H6Si2O7 + H2O
e successive condensazioni con altre molecole come rappresentato dalle seguenti formule: and subsequent condensations with other molecules as represented by the following formulas:
H a H H to H
I H I H
0 I o I 0 I or I
Si<κ>- « — o — — o — K 1 Si <κ> - «â €” or â € ”â €” or â € ”K 1
l<'>I<“>I l <'> I <â € œ> I
I ? P I? P.
for κ M R for κ M R
H K M K H K M K
ma 0 I but 0 I
01 0 I 01 0 I
1 1 1 1 1 1
no 01 T no 01 T
ini K I ini K I
K f f K f f
zialmente acidi silicici oligomerici e poi polimerici. Questi ultimi continuano nella crescita generando prima strutture sferoidali del diametro di pochi Angstrom (dette particelle di silice primarie), le quali poi crescendo raggiungono una dimensione tale per cui i gruppi silanolo (trattasi dei gruppi OH legati agli atomi di silicio) presenti sulla superficie delle sfere iniziano a condensare con quelli presenti su altre sfere e portano alla coesione dei vari aggregati sferoidali. Per via di questa coesione la soluzione comincia a addensare rapidamente formando un gel che trattiene con forza le molecole di acqua della soluzione. I tre fattori che controllano il fenomeno di gelificazione sono: concentrazione, temperatura e pH. Questo fenomeno si presenta anche quando una soluzione di silicato alcalino viene lasciato a contatto con un'atmosfera dove à ̈ presente anidride carbonica. Infatti l'anidride carbonica avendo un carattere acido neutralizza molto lentamente l'alcalinità del silicato, abbassandone il suo pH fino-a portarlo in zona di gelificazione. Se la reazione avviene molto lentamente, /piccoli/strati di silicato riescono a formare strati a carattere vetroso molto resistenti. Ora, se una soluzione di silicato ad opportuna concentrazione viene a contatto con un'atmosfera molto concentrata di anidride carbonica (quale potrebbe essere quella generata da un incendio), l'anidride carbonica si dissolve inizialmente nel liquido secondo la legge di Henry dove: mainly oligomeric and then polymeric silicic acids. The latter continue to grow by first generating spheroidal structures with a diameter of a few Angstroms (called primary silica particles), which then grow to such a size that the silanol groups (these are the OH groups linked to the silicon atoms) present on the surface of the spheres begin to condense with those present on other spheres and lead to the cohesion of the various spheroidal aggregates. Due to this cohesion, the solution begins to thicken rapidly forming a gel that strongly holds the water molecules of the solution. The three factors that control the gelation phenomenon are: concentration, temperature and pH. This phenomenon also occurs when an alkaline silicate solution is left in contact with an atmosphere where carbon dioxide is present. In fact, carbon dioxide, having an acid character, very slowly neutralizes the alkalinity of the silicate, lowering its pH until it reaches the gelation area. If the reaction takes place very slowly, / small / silicate layers manage to form very resistant glassy layers. Now, if a silicate solution at a suitable concentration comes into contact with a very concentrated atmosphere of carbon dioxide (which could be that generated by a fire), carbon dioxide initially dissolves in the liquid according to Henry's law where:
PCO2= kC PCO2 = kC
con P co, à ̈ la pressione parziale dell'anidride carbonica nell'atmosfera sovrastante la soluzione liquida, C à ̈ la concentrazione dell'anidride carbonica nella soluzione liquida. Dato che la CO2nella soluzione acquosa forma Acido carbonico (H2CO3), questo, essendo acido, reagisce immediatamente con l'alcalinità della soluzione di silicato, e forma molto velocemente carbonati e bicarbonati alcalini nella soluzione (KHCO3K2CO3, NaHCO3Na2CO3, LiHCO3Li2CO3). La rapida formazione di questi composti causa una diminuzione della concentrazione di anidride disciolta in soluzione, che richiama a sua volta altra anidride dall'atmosfera gassosa sovrastante per cercare di mantenere l'equilibrio del sistema. Effetto complessivo à ̈ che la reazione tra alcalinità e anidride carbonica rimuove alcalinità dalla soluzione e provoca un abbassamento del pH, inoltre le alte temperature presenti in un incendio favoriscono le cinetiche delle reazioni realizzandole in modo praticamente istantaneo. Si comprende quindi che disperdendo sopra dei materiali incendiati delle soluzioni di silicato, si determinerà la formazione di strati di gel di silice amorfi (dati i brevissimi tempi di reazione), che contengono al loro interno carbonati e bicarbonati alcalini. Si addiviene pertanto alla formazione di barriere di gel che contengono carbonati alcalini ed acqua, tutti fattori che ostacolano la combustione. I carbonati sono in primo luogo delle riserve di anidride carbonica ed essendo la CO2un prodotto di reazione delle reazioni di combustione, per la legge dell'equilibrio mobile, la sua presenza spinge le reazioni all'indietro, ovvero verso la formazione dei reagenti anziché dei prodotti, secondo la reazione generale: with P co, is the partial pressure of carbon dioxide in the atmosphere above the liquid solution, C is the concentration of carbon dioxide in the liquid solution. Since the CO2 in the aqueous solution forms Carbonic Acid (H2CO3), this, being acid, reacts immediately with the alkalinity of the silicate solution, and very quickly forms alkaline carbonates and bicarbonates in the solution (KHCO3K2CO3, NaHCO3Na2CO3, LiHCO3Li2CO3). The rapid formation of these compounds causes a decrease in the concentration of dissolved anhydride in solution, which in turn draws more anhydride from the overlying gaseous atmosphere to try to maintain the equilibrium of the system. Overall effect is that the reaction between alkalinity and carbon dioxide removes alkalinity from the solution and causes a lowering of the pH, moreover the high temperatures present in a fire favor the kinetics of the reactions, realizing them practically instantaneously. It is therefore understood that by dispersing silicate solutions over the burning materials, the formation of amorphous silica gel layers will be determined (given the very short reaction times), which contain alkaline carbonates and bicarbonates inside them. This leads to the formation of gel barriers that contain alkaline carbonates and water, all factors that hinder combustion. Carbonates are primarily reserves of carbon dioxide and since CO2 is a reaction product of combustion reactions, due to the law of mobile equilibrium, its presence pushes the reactions backwards, i.e. towards the formation of reactants instead of products, according to the general reaction:
comburente combustibile = CO2+ H2O (in misura minore SOx, NOx, ed incombusti) comburent fuel = CO2 + H2O (to a lesser extent SOx, NOx, and unburned)
Come si evince dall'equazione generale sopra descritta, anche l'acqua à ̈ uno dei maggiori prodotti della reazione di combustione e quindi la sua contemporanea presenza nel gel costituisce un ulteriore ostacolo allo della reazione. Inoltre l'acqua tende ad assorbire calore, raffreddando il sistema e abbattendo le cinetiche di reazione. Risulta quindi evidente che la formazione di un gel di silice al di sopra di materiali in fiamme può costituire un sistema realmente efficace per lo spegnimento degli incendi, che si avvale di molteplici effetti quali quello dell'acqua (estinguente principale), quello dei carbonati (che sono stati i primi composti usati negli estintori (inventati nel 1818 da G. Willam Manby e che si avvalevano di soluzioni acquose di carbonato di potassio), quello di barriera ossia interruzione del contatto aria/combustibile generato dal gel di silice. Va detto poi che nelle soluzioni di silicati sono presenti anche composti a carattere ionico colloidali, che interagiscono con gli ioni ed i radicali che si formano nella reazione di combustione, e che possono agire da catalizzatore negativo di combustione operando anch'essi nel senso dello spegnimento delle fiamme. In particolare la presenza di fluorosilicati consente la formazione di radicali fluoruro che hanno un forte potere anticatalitico. As can be seen from the general equation described above, water is also one of the major products of the combustion reaction and therefore its simultaneous presence in the gel constitutes a further obstacle to the reaction. Furthermore, water tends to absorb heat, cooling the system and breaking down the reaction kinetics. It is therefore evident that the formation of a silica gel over burning materials can constitute a really effective system for extinguishing fires, which makes use of multiple effects such as that of water (main extinguishing agent), that of carbonates ( which were the first compounds used in fire extinguishers (invented in 1818 by G. Willam Manby and which made use of aqueous solutions of potassium carbonate), that of barrier or interruption of the air / fuel contact generated by the silica gel. that in the silicate solutions there are also colloidal ionic compounds which interact with the ions and radicals that are formed in the combustion reaction, and which can act as a negative combustion catalyst, also operating in the direction of extinguishing the flames. In particular, the presence of fluorosilicates allows the formation of fluoride radicals which have a strong anticatalytic power.
Caratteristiche dei silicati di sodio potassio e litio Characteristics of sodium, potassium and lithium silicates
Col termine Silicati alcalini si intende una famiglia di sali alcalini dell’acido silicico più o meno polimerizzato. La loro più importante caratteristica à ̈ la idrosolubilità e la maggior parte di essi à ̈ commercializzata allo stato di soluzione acquosa. I più diffusi sono quelli di sodio e potassio. Essi sono composti da una parte basica (K2O o Na2O: ossido di potassio o ossido di sodio), da una parte acida (SiO2: biossido di silicio) e da acqua (H2O). Per semplicità consideriamo solo quelli di sodio; per quelli di potassio si possono fare analoghe considerazioni quando il potassio sostituisce il sodio. Quindi la loro formula generale, nel caso del sodio à ̈: The term Alkaline silicates refers to a family of alkaline salts of more or less polymerized silicic acid. Their most important feature is water solubility and most of them are marketed as an aqueous solution. The most common are those of sodium and potassium. They are composed of a basic part (K2O or Na2O: potassium oxide or sodium oxide), an acid part (SiO2: silicon dioxide) and water (H2O). For simplicity we consider only those of sodium; for those of potassium similar considerations can be made when potassium replaces sodium. So their general formula, in the case of sodium is:
Na2O · m SiO2· n H2O Na2O · m SiO2 · n H2O
dove i numeri m ed n possono assumere tutti i valori compresi fra zero e infinito (∞). Casi limite sono m = 0 ed n = 1 per la soda caustica (Na2O · H2O ); ed m = ∞ ed n = 0 per la silice anidra (SiO2). Il numero m rappresenta il rapporto molare (Rm) tra SiO2ed Na2O. Per i sali (composti da ossido e anidride) Rm= moli anidride/moli ossido basico à ̈ un numero intero. I silicati a differenza dei sali possono presentare tutti i valori possibili. In particolare per le soluzioni commerciali, Rm assume tutti i valori, anche frazionari, compresi fra zero (soda caustica) e 4 (tetrasilicato). Al variare del Rm variano considerevolmente tutte le caratteristiche chimico-fisiche delle soluzioni e per ogni applicazione occorre una scelta oculata di detto valore. Commercialmente, per motivi pratici, si indica il rapporto ponderale (R), anziché Rm, dato che i pesi molecolari di SiO2(60) ed Na2O (62) sono quasi uguali. where the numbers m and n can assume all values between zero and infinity (∞). Limit cases are m = 0 and n = 1 for caustic soda (Na2O · H2O); and m = ∞ and n = 0 for anhydrous silica (SiO2). The number m represents the molar ratio (Rm) between SiO2 and Na2O. For salts (composed of oxide and anhydride) Rm = moles anhydride / moles basic oxide is an integer. Unlike salts, silicates can have all possible values. In particular for commercial solutions, Rm assumes all values, even fractional ones, between zero (caustic soda) and 4 (tetrasilicate). As the Rm varies, all the chemical-physical characteristics of the solutions vary considerably and for each application a careful choice of this value is required. Commercially, for practical reasons, the weight ratio (R) is indicated, instead of Rm, since the molecular weights of SiO2 (60) and Na2O (62) are almost equal.
R = %Na2O / % SiO2R =% Na2O /% SiO2
I silicati di sodio possono considerarsi ottenuti dalla neutralizzazione di acido silicico con l’idrossido di sodio (NaOH); essendo l'acido silicico molto debole, per evitare l'idrolisi e la precipitazione, le soluzioni di sodio silicato (o potassio silicato) devono essere mantenute fortemente basiche, con pH = 10.5 per quelle più ricche di SiO2, e pH ≥ 13 per quelle più ricche di Na2O. Pertanto i silicati a più alto R, presentano valori più bassi del pH a parità di concentrazione. L’unico solvente del Sodio Silicato à ̈ l’acqua. La solubilità del silicato di sodio in acqua à ̈ senza limiti, ossia non esiste per essi un limite di saturazione. Questo fenomeno à ̈ dovuto alla massiccia presenza di gruppi silanolo idrofili (≡Si-OH , molto affini alla composizione dell’H2O) nella loro molecola. Pertanto le soluzioni commerciali di Silicati, pompabili e stabili nel tempo, devono rispettare precisi limiti di concentrazione, R, concentrazioni di impurezze e temperatura. La prima condizione per poter stoccare una soluzione di sodio silicato à ̈ che essa sia stabile nel tempo e pompabile. La stabilità à ̈ condizionata dal valore del R che deve essere compreso fra 1,6 e 4. Occorre evitare la presenza di sostanze incompatibili col silicato, come ioni H<+>, NH4<+>e cationi polivalenti che formerebbero SiO2gel o silicati insolubili. 1 materiali consigliati per la costruzione dei serbatoi sono: ferro, acciaio, acciaio inox, poliolefine, neoprene. I materiali sconsigliati sono: alluminio, ferro zincato, leghe a base di zinco o piombo, poliestere, poliammide, vetroresina, polimeri fluorurati eccetto il PTFE. Il silicato presenta una tossicità per ingestione diretta molto bassa, come à ̈ evidenziato dall’elevato valore del LD50(dose per Kg di peso corporeo che causa il 50% di decessi per le cavie). Indicativamente per un silicato con R = 3,4 e Concentrazione pari al 35%, avrà una LD50pari a 3,5 g/Kg. Sodium silicates can be considered obtained from the neutralization of silicic acid with sodium hydroxide (NaOH); since the silicic acid is very weak, to avoid hydrolysis and precipitation, the sodium silicate solutions (or potassium silicate) must be kept strongly basic, with pH = 10.5 for those richer in SiO2, and pH â ¥ 13 for those richer in Na2O. Therefore, the silicates with the highest R, have lower pH values at the same concentration. The only solvent of Sodium Silicate is water. The solubility of sodium silicate in water is limitless, ie there is no saturation limit for them. This phenomenon is due to the massive presence of hydrophilic silanol groups (â ‰ ¡Si-OH, very similar to the composition of H2O) in their molecule. Therefore the commercial solutions of Silicates, pumpable and stable over time, must respect precise limits of concentration, R, concentrations of impurities and temperature. The first condition to be able to store a sodium silicate solution is that it is stable over time and pumpable. Stability is conditioned by the R value which must be between 1.6 and 4. It is necessary to avoid the presence of substances incompatible with the silicate, such as ions H <+>, NH4 <+> and polyvalent cations which would form SiO2gel or insoluble silicates . The materials recommended for the construction of the tanks are: iron, steel, stainless steel, polyolefins, neoprene. The materials not recommended are: aluminum, galvanized iron, zinc or lead based alloys, polyester, polyamide, fiberglass, fluorinated polymers except PTFE. Silicate has a very low toxicity for direct ingestion, as evidenced by the high LD50 value (dose per kg of body weight which causes 50% of deaths for guinea pigs). Indicatively for a silicate with R = 3.4 and a concentration equal to 35%, it will have an LD50 of 3.5 g / kg.
Le soluzioni di silicato trovano svariate applicazioni nel campo dell'edilizia, collaggi, trattamento delle acque, stampi di fonderia, ignifugazione di carta, legno e cartone, nobilitazione della carta. E' in particolare da segnalare che il silicato ha trovato applicazione nella ignifuga zione di materiale legnoso infiammabile sul quale si creano barriere superficiali, US 5.205.874, WO199400878A1 e EP0400162. E' altresì importante evidenziare che in tutti questi brevetti si parla di strati protettivi per il materiale realizzati per renderlo inattaccabile o proteggerlo da fiamme e aggressivi chimici, che à ̈ cosa ben diversa dal generare barriere sui materiali in fiamme in un incendio, attraverso la formazione on-site di barriere gelatinose sul materiale già infiammato. Non a caso il prodotto oggetto della presente domanda di brevetto à ̈ liquido e può essere utilizzato anche per lo spegnimento di incendi boschivi, a differenza di quanto descritto nei brevetti segnalati che sono già applicati a manufatti esistenti prima del loro incendio e non dopo o durante. Rispetto alle tecnologie esistenti le soluzioni di silicati presentano i seguenti vantaggi: hanno maggiore efficacia per via della sinergia di diversi effetti; trattandosi di soluzioni acquose alcaline non presentano corrosione dei contenitori in acciaio; sono facilmente disponibili sul mercato; sono economici; sono compatibili con l'ambiente (in particolare i silicati di potassio in quanto i silicati costituiscono in assoluto la maggior parte dei minerali e delle rocce ed inoltre il potassio fa parte del ciclo dei vegetali ed à ̈ assorbito dalle piante); non presentano pericolo essendo la LD50à ̈ molto alta; il prodotto à ̈ solo irritante e se disperso in fase aerea (dove comunque forma silice amorfa che non causa silicosi ma solo leggere irritazioni temporanee). 11 prodotto à ̈ facilmente solubile in acqua e quindi può essere impiegato con molto successo per gli spegnimenti di incendi boschivi, navali e su impianti fissi (le soluzioni possono essere preparate al momento ed in continuo). Va detto che se venissero utilizzati dei fluorosilicati puri si otterrebbero delle LD50 basse per via dell'alta tossicità dei fluorosilicati: à ̈ pertanto buona norma e costituisce anche oggetto del brevetto l’uso di soluzioni miste silicato/fluorosilicato. a basso contenuto di fluorosilicati. che permettono di sfruttare l'effetto anticatalitico dei fluoruri insieme ad altri effetti, mantenendo nel contempo una bassa tossicità e rendendo possibile l'utilizzo della miscela anche per applicazioni boschive e di spegnimento incendi di case e palazzi. The silicate solutions find various applications in the field of construction, gluing, water treatment, foundry molds, fireproofing of paper, wood and cardboard, paper finishing. It should be noted in particular that the silicate has found application in the fireproofing of flammable wood material on which surface barriers are created, US 5,205,874, WO199400878A1 and EP0400162. It is also important to highlight that in all these patents we speak of protective layers for the material made to make it unassailable or protect it from flames and aggressive chemicals, which is very different from generating barriers on burning materials in a fire, through the on-site formation of gelatinous barriers on the already inflamed material. It is no coincidence that the product object of this patent application is liquid and can also be used for extinguishing forest fires, unlike what is described in the patents that are already applied to existing artifacts before their fire and not after or during . Compared to existing technologies, silicate solutions have the following advantages: they are more effective due to the synergy of different effects; since they are alkaline aqueous solutions, they do not show corrosion of the steel containers; they are readily available on the market; they are cheap; they are compatible with the environment (in particular the potassium silicates as silicates constitute by far the majority of minerals and rocks and furthermore potassium is part of the plant cycle and is absorbed by plants); they are not dangerous as the LD50à is very high; the product is only irritating and if dispersed in the aerial phase (where it forms amorphous silica which does not cause silicosis but only slight temporary irritations). The product is easily soluble in water and therefore can be used very successfully for extinguishing forest fires, naval and fixed installations (the solutions can be prepared on the spot and continuously). It must be said that if pure fluorosilicates were used, low LD50s would be obtained due to the high toxicity of the fluorosilicates: it is therefore good practice and also the subject of the patent is the use of mixed silicate / fluorosilicate solutions. low in fluorosilicates. which allow to exploit the anticatalytic effect of fluorides together with other effects, while maintaining a low toxicity and making it possible to use the mixture also for woodland applications and fire extinguishing of houses and buildings.
Configurazione preferita Preferred configuration
Il prodotto silicato à ̈ efficace sia tal quale, come soluzione commerciale al 40%-50%, sia come diluizione delle soluzioni industriali, per ridurne la viscosità e facilitarne la gelificazione; il range preferibile, che si utilizza in genere per via della pompabilità e della efficacia, à ̈ quello di soluzioni dal 10% al 30% del prodotto commerciale tal quale. The silicate product is effective both as it is, as a commercial solution at 40% -50%, and as a dilution of industrial solutions, to reduce their viscosity and facilitate gelation; the preferable range, which is generally used due to pumpability and effectiveness, is that of solutions from 10% to 30% of the commercial product as it is.
Se combinato con fluorosilicati si opera in modo da avere nella soluzione diluita la presenza di circa lo 0.2 - 1% di fluorosilicato. If combined with fluorosilicates, one operates in such a way as to have the presence of about 0.2 - 1% of fluorosilicate in the diluted solution.
Test effettuati Tests carried out
Sono stati effettuati test di spegnimento operando in modalità diverse: Shutdown tests were carried out by operating in different modes:
Test a) Head)
Si à ̈ caricato un estintore ad acqua con una soluzione acquosa di silicato al 10% di prodotto commerciale per litri 6 come stabilito dalla norma UNI EN3/7:2004; il materiale incendiato era costituito da una catasta di legna secca da ardere, cosparsa e impregnata di benzina; il tempo di erogazione del prodotto estinguente à ̈ stato di circa 30 secondi. L'incendio à ̈ stato completamente spento in pochi secondi ed una patina biancastra che si à ̈ formata sulla legna arsa ha impedito la ripartenza delle fiamme. Dopo più di un'ora nessun fumo si levava dalla legna arsa. A water fire extinguisher has been loaded with an aqueous solution of silicate at 10% of commercial product for 6 liters as established by the UNI EN3 / 7: 2004 standard; the burning material consisted of a pile of dry firewood, sprinkled and impregnated with petrol; the extinguishing product delivery time was approximately 30 seconds. The fire was completely extinguished in a few seconds and a whitish patina that formed on the burnt wood prevented the re-start of the flames. After more than an hour, no smoke rose from the burnt wood.
Test b) Test b)
Si à ̈ preparata una soluzione come al test a) ma questa volta si à ̈ utilizzato un erogatore a pompa manuale da giardinaggio come estintore. Si à ̈ predisposta una catasta formata da legna da ardere mista a legna boschiva secca; si à ̈ riempito il mucchio con carta e si à ̈ cosparsa una piccola quantità di benzina sufficiente per avere l'accensione e la crescita del fuoco. Per lo spegnimento sono serviti dai 2 ai 3 minuti per via della minore efficacia dell'erogatore manuale ma, data la migliore nebulizzazione, sono stati usati solamente 3,5 litri di soluzione per il completo spegnimento dell'incendio. A solution was prepared as in test a) but this time a garden hand pump dispenser was used as a fire extinguisher. A pile made up of firewood mixed with dry wood has been prepared; he filled the heap with paper and sprinkled himself with a small amount of gasoline enough to ignite and grow the fire. It took 2 to 3 minutes to extinguish due to the lower effectiveness of the manual dispenser but, given the better nebulization, only 3.5 liters of solution were used to completely extinguish the fire.
Test c) Test c)
E' stata preparata una soluzione come quella del test a) ed à ̈ stata addizionata con un 1% di Sodio Fluorosilicato. E' stato utilizzato un irroratore da giardinaggio con pompa elettrica per alimentarlo. E' stata realizzata una pila di legna boschiva arricchita di carta e sono stati aggiunti 2 litri di gasolio distribuiti in modo tale da avere una partenza e una crescita rapida dell'incendio. Per lo spegnimento sono serviti circa 8 secondi: L'effetto e l'efficacia dell'addizione dei fluorosilicato sono risultati evidenti. Per l’estinzione à ̈ stata utilizzata una quantità di liquido pari a circa 3 litri di soluzione. A solution like that of test a) was prepared and added with 1% Sodium Fluorosilicate. A garden sprayer with an electric pump was used to power it. A pile of wood enriched with paper was made and 2 liters of diesel were added distributed in such a way as to have a rapid start and growth of the fire. It took about 8 seconds to switch off: The effect and effectiveness of the addition of the fluorosilicate were evident. For the extinction, a quantity of liquid equal to about 3 liters of solution was used.
Altre prove sono in corso con i vigili del fuoco per poter fissare meglio il campo di applicabilità della tecnologia. Other tests are underway with the fire brigade in order to better establish the field of applicability of the technology.
Claims (5)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000005A ITTN20130005A1 (en) | 2013-06-06 | 2013-06-06 | SHUTDOWN OF FIRE USED BY THE USE OF ALKALINE SILICATES IN WATER SOLUTION. |
| PCT/EP2014/061749 WO2014195427A1 (en) | 2013-06-06 | 2014-06-05 | System and method for fire extinguishing through the use of water solutions of alkaline silicates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000005A ITTN20130005A1 (en) | 2013-06-06 | 2013-06-06 | SHUTDOWN OF FIRE USED BY THE USE OF ALKALINE SILICATES IN WATER SOLUTION. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITTN20130005A1 true ITTN20130005A1 (en) | 2014-12-07 |
Family
ID=49226397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000005A ITTN20130005A1 (en) | 2013-06-06 | 2013-06-06 | SHUTDOWN OF FIRE USED BY THE USE OF ALKALINE SILICATES IN WATER SOLUTION. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITTN20130005A1 (en) |
| WO (1) | WO2014195427A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109364419A (en) * | 2018-11-22 | 2019-02-22 | 程潇 | A kind of extinguishing chemical and preparation method thereof for forest fire |
| CN112494878A (en) * | 2020-12-09 | 2021-03-16 | 安徽科技学院 | Water-soluble environment-friendly fire extinguishing agent and preparation method and application thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1349508A (en) * | 1970-02-05 | 1974-04-03 | Ici Ltd | Fire fighting and compositions for use therein |
| WO1997020600A1 (en) * | 1995-12-01 | 1997-06-12 | Ers Milieu Techniek V/Peter Kafton | Aqueous silicate compositions |
| US6436884B1 (en) * | 1999-03-25 | 2002-08-20 | William B. Spence | Pollution remedial composition and method |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4851044A (en) | 1985-02-27 | 1989-07-25 | Stawinski Henry P | Fire proofing composition |
| US5205874A (en) | 1990-11-13 | 1993-04-27 | Crews Iv Nathan C | Process of protecting metallic and wood surfaces using silicate compounds |
| US5266156A (en) | 1992-06-25 | 1993-11-30 | Digital Equipment Corporation | Methods of forming a local interconnect and a high resistor polysilicon load by reacting cobalt with polysilicon |
-
2013
- 2013-06-06 IT IT000005A patent/ITTN20130005A1/en unknown
-
2014
- 2014-06-05 WO PCT/EP2014/061749 patent/WO2014195427A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1349508A (en) * | 1970-02-05 | 1974-04-03 | Ici Ltd | Fire fighting and compositions for use therein |
| WO1997020600A1 (en) * | 1995-12-01 | 1997-06-12 | Ers Milieu Techniek V/Peter Kafton | Aqueous silicate compositions |
| US6436884B1 (en) * | 1999-03-25 | 2002-08-20 | William B. Spence | Pollution remedial composition and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2014195427A1 (en) | 2014-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO323306B1 (en) | Fire extinguishing agent, method of preparation and method of extinguishing fire | |
| RU2635613C2 (en) | Fire extinguisher and extender for fire extinguisher | |
| RU2668753C1 (en) | Solid foam fire extinguisher | |
| RU183035U1 (en) | Solid Extinguishing Extinguisher | |
| WO2017015585A1 (en) | Flame retardant and fire extinguishing product | |
| RU2668749C1 (en) | Fire extinguisher for explosion and fire fighting and solid foam extinguishment | |
| RU2672945C1 (en) | Method of explosion prevention and fire extinguishing by solid silica gel and device for its implementation | |
| ITTN20130005A1 (en) | SHUTDOWN OF FIRE USED BY THE USE OF ALKALINE SILICATES IN WATER SOLUTION. | |
| CN103111036B (en) | For the preparation method of the solution of fine mist fire-fighting | |
| RU2699083C1 (en) | Fire extinguisher for fire and explosion prevention and hard foam extinguishing with shut-off and launching device and barrel | |
| RU2699080C1 (en) | Fire extinguisher with u-shaped gas-generator housing for explosion-fire prevention and hard foam extinguishing | |
| RU2668747C1 (en) | Chemical foam fire extinguisher with ejector mixture-foam generator | |
| WO2020197427A1 (en) | Chemical foam fire extinguisher with an ejector mixer/foam generator | |
| RU2699078C1 (en) | Gas-generating fire extinguisher for fire and explosion prevention and hard foam extinguishing | |
| RU190598U1 (en) | Gas generator fire extinguisher for fire and explosion prevention and solid fire extinguishing | |
| RU183049U1 (en) | Fire extinguisher for fire prevention and solid extinguishing | |
| RU190539U1 (en) | Fire extinguisher for fire and explosion prevention and solid fire extinguishing with a starting-lock device and a barrel | |
| RU190553U1 (en) | Fire extinguisher with U-shaped gas generator for fire and explosion prevention and solid fire extinguishing | |
| RU2275951C1 (en) | Aqueous solution for fire quenching | |
| RU2614963C1 (en) | Method for fire fighting | |
| RU183793U1 (en) | Chemical fire extinguisher with an ejector mixer-foam generator | |
| CN103961834B (en) | There is extinguishing chemical of heat insulation, antistatic, lightning protection and explosion prevention function and application thereof | |
| RU2695388C1 (en) | Fire extinguisher with u-shaped housing for explosion and fire prevention and hard foam extinguishing | |
| US10905911B2 (en) | Composition for fire extinguishant | |
| RU2771530C1 (en) | Method for preparation of fire-fighting mixture |