KR102366892B1 - 소화를 위한 질소-발생 조성물 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포화 소화(saturation fire-extinguishing)를 위한 질소-발생 조성물 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이러한 조성물은 25.0 내지 45.0 질량%의 중금속 옥사이드, 12.0 내지 18.0 질량%의 코발트(II) 니트레이트(Co(NO3)2)로 개질된 알루미늄 옥사이드 형태의 연소 조절제, 니켈 옥사이드 및 구리 옥사이드의 촉진 첨가제, 100%까지 잔부를 구성하는 알칼리 금속 아지드, 및 100%를 초과하여 0.07 내지 2.0 질량%의 습윤제(건조후 잔류물)로서의 카르복실산 에스테르를 포함한다. 이러한 조성물은 알루미늄 옥사이드를 코발트 니트레이트 및 습윤제와 혼합하고, 혼합물을 정치시키고 건조시켜 제1 혼합물을 제조하고, 별도로 제1 혼합물을 중금속 옥사이드 및 습윤제와, 제2 혼합물이 제조될 때까지 혼합하고, 별도로 알칼리 금속 아지드 분말과 습윤제의 혼합물을, 제3 혼합물이 제조될 때까지 제조하고, 이후에 제2 혼합물 및 제3 혼합물을 동시에 구리 옥사이드 및 니켈 옥사이드와 혼합하고, 제조된 물질을 건조시키고, 과립을 형성시킴으로서 제조된다.

Description

소화를 위한 질소-발생 조성물 및 이를 제조하는 방법
본 발명의 분야
본 발명은 포화 소화를 위한 고체 추진제 가스 발생 조성물에 관한 것이고, 밀폐된 또는 부분적으로 밀폐된 공간에서 좌석의 화재를 진압하고 증기 및 공기 중에 떠 있는 고인화성 액체, 가연성 물질 및 재료의 연소 및 폭발을 방지하기 위한 디바이스에서 사용될 수 있다.
질소 함유 화합물과 같은 가스상 조성물은 물질 및 문화 자산, 컴퓨터 센터, 통신 설비, 박물관, 기록실, 및 통상적인 소화 매질(물, 포움 또는 분말)의 사용이 회복 불가능한 손실을 초래할 수 있는 다른 설비의 보호를 위해 의도된 소화 시스템에서 널리 사용되고 있다. 불꽃 질소-발생 조성물(pyrotechnic nitrogen-generating composition)을 사용하는 디바이스는 이동성이 뛰어나고, 지속적으로 이용 가능하고, 오랫동안 이의 성질을 유지한다.
당해 분야에는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 아지드를 기반으로 한 질소-발생(질소 형성) 조성물뿐만 아니라 예를 들어, 특허 US5035757호(1991년 7월 30일에 공개됨)에 기술된 것과 같은, 유기 아지드, 고함량 질소 환형 화합물, 테트라졸, 바이테트라졸 및 트리아졸의 비-아지드 금속 유도체를 기반으로 한 조성물이 공지되어 있다. 그러나, 연소 시, 대부분은 허용되지 않게 높은 수준의 독성 가스, 즉, 탄소 산화물, 질소 산화물, 암모니아를 생성한다. 또한, 이러한 것은 매우 폭발성이고 기폭제 물질(ES)이다[Bagal, L.I., Khimiya i tekhnologiya initsiiruyushchikh vzryvchatykh veshchestv. Moscow, Mashinostroyeniye, 1975 (Chemistry and Technology of Initiating Explosive Substances, Moscow, Mashinostroyeniye, 1975)].
폭발성 전환이 불가능하기 때문에, 소듐 아지드는 질소-발생 조성물에서 주로 사용된다. 소화 매질용 조성물은 제조된 가스 독성에 대한 엄격한 규제 요건을 충족해야 한다. 임의의 질소-발생 조성물에 대한 다른 중요한 요건은 예를 들어, 충격 하중 및 마찰에 대한 낮은 초기 민감도, 수분 및 열 저항, 충전 강도(charge strength), 등과 같은 이러한 성능 특성이 제공되어야 한다는 것이다.
순수한 질소 발생을 위한 종래 기술의 소듐 아지드-기반 불꽃 조성물은 통상적으로, 비히클에서 수동 구속 시스템(passive restraint system)을 위해 의도된다. 이러한 것은 짧은 발생 시간, 높은 압력, 및 높은 연소율을 특징으로 하여, 독성 가스 및 소듐 에어로졸 형성을 야기시킨다.
예를 들어, 특허 US3741585호(1973년 6월 26일에 공개됨)에는 비상 수송 안전 시스템에서 사용하기 위한 질소 가스 발생 조성물이 개시되어 있다. 이러한 조성물은 60 내지 70%의 소듐 아지드, 30 내지 40%의 몰리브덴 디설파이드, 1 내지 20%의 황을 포함한다. 다른 가능한 금속 아지드 및 반응물이 금속성 옥사이드, 금속성 설파이드, 금속성 요오다이드, 유기 요오다이드, 유기 클로라이드, 및 황이라는 것이 명시되어 있다. 약 40 ms 동안 실험 조성물의 연소. 연소 챔버 압력은 9 내지 14 MPa(88 내지 140 atm.)이다. 제너레이터 유출구 가스 온도는 111 내지 463℃이다.
특허 US4203787호(1980년 5월 20일에 공개됨)에는 60 내지 80 중량%의 알칼리 금속 아지드, 2 내지 35 중량%의 철 옥사이드, 코발트 옥사이드, 니켈 옥사이드, 팔라듐 옥사이드, 실리콘 옥사이드 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 옥사이드, 2 내지 26 중량%의 몰리브덴 디설파이드 및 최대 6 중량%의 황으로 이루어진 조성물이 개시된다. 연소될 때, 조성물 압력은 14 MPa이며, 발생 시간은 100 밀리초 미만이다.
상기 조성물과 관련된 주요 결함은 발생된 질소의 비교적 낮은 순도(98 부피% 이하의 질소 함량), 자유 소듐을 함유한 연소 생성물 축합상 슬러지 및 실질적인 양의 불순물(0.3 내지 1.5 g/㎥), 즉 독성 암모니아 및 이산화황(황이 사용되는 경우)을 함유한 가스상, 실질적인 양의 잔류물 및 필터/냉각제 물질 미립자이다. 이의 다공성 구조로 인해, 종래 기술의 조성물은 수송 및 작동 동안 발생하는 진동 및 충격의 작용 하에서의 불안정성이 특징되고, 이와 같이, 이의 주요 특징이 재현되지 않을 수 있다. 상기 특허 자료는 특히, 영하 온도에서 작동 온도 조건과 같은 중요한 정보를 제공하지 않는다. 노즐 개구로부터의 수소 방출은 공기와 혼합될 때 연소 생성물의 화재 및 폭발 위험성으로 인해 허용되지 않는다.
특허 RU 2243959C1호(2005년 1월 10일에 공개됨)에는 소듐 아지드, 철(III) 옥사이드 및 티탄(IV) 옥사이드를 포함하는, 질소 생성을 위한 조성물이 기술되어 있다. 높은 압력 및 온도에서 압력계 봄(manometric bomb)에서 시험이 수행되었기 때문에, 제너레이터에서 사용될 때 조성물의 실제 성능에 관한 판단은 제시된 시험 결과를 기초로 하여 이루어질 수 없다. 조성물과 관련된 주요 문제, 예를 들어, 낮은 가스 발생 용량(최대 0.25 L/g), 슬러지의 높은 다공성 및 낮은 강도, 및 높은 연소율은 연소 생성물로의 가스 흐름 오염을 초래한다.
특허 US 3895098호(1975년 7월 15일에 공개됨)에는 질소 가스를 발생시키기 위한 이원 조성물이 기술되어 있다. 이는 리튬 아지드, 소듐 아지드, 및 포타슘 아지드를 포함하는 알칼리 금속 아지드, 및 금속 옥사이드, 즉, 구리 옥사이드, 철 옥사이드, 주석 옥사이드, 티탄 디옥사이드, 납 옥사이드, 크롬 옥사이드, 및 아연 옥사이드를 포함한다. 일 예로서, 조성물은 중량% 기준으로, 71% 소듐 아지드 NaN3 및 29% 철(III) 옥사이드 Fe2O3을 포함하며, 이는 성분들의 화학양론적 비율이다. 이러한 종래 기술의 조성물은 다소 높은 가스 산출량(1 g의 혼합물로부터 360 ㎤)을 제공한다. 그러나, 실제로, 금속 옥사이드의 존재 하에서 소듐 아지드 연소는 특허에서 계산된 소듐 열 환원 반응과 완전히 상이하며, 이에 따라, 조성물 연소 온도는 주요 축합 생성물의 융점보다 더 높아서, 발생된 가스 중에 증기상 또는 액체 자유 금속성 소듐이 존재하게 한다. 또한, 특허 US 3895098호의 조성물은 소화를 위한 것보다 차량용 에어백을 팽창시키기 위해 의도된 것이다.
특허 RU 2542306호(2015년 2월 20일에 공개됨)에는 또한 소화 목적을 위해 사용될 수 있는 조성물이 기술된다. 질소-발생 불꽃 조성물은 중량% 기준으로, 85 내지 91의 소듐 아지드, 1 내지 3의, 산화제로서 테트라플루오르에틸렌 및 비닐리덴 플루오라이드의 코폴리머, 프레임워크 형성제로서 탄소를 포함한다. RU 2542306호의 발명자에 따르면, 기술적인 결과는 금속성 소듐의 완전한 결합을 통해 순수 냉각 질소 산출량을 증가시키고 비율이 연료 풍부 비율쪽으로 변경되는 산화제/연료 열 기반 성분들의 비율을 최적화한다는 것이다. 그러나, 조성물에 유기 성분 및 탄소가 존재하는 경우에, 연소 생성물 중 독성 가스 함량은 허용 가능하지 않다. 이러한 특허 자료는 잔류물 또는 가스상에서 자유 소듐이 없다는 설득력 있는 증거를 제공하지 못한다. 특허 RU 2542306호에 따르면, 질소-발생 조성물은 산업에서 통상적인 공정을 이용하여, 즉, 산업용 믹서에서 성분들을 혼합함으로써 제조된다.
특허 ЕP 2240403B1호(2013년 2월 13일에 공개됨)에 기술된 포뮬레이션은 소화 제너레이터에서 사용하기 위해 의도된다. 질소 가스는 20 내지 75 부피%의 다공도를 갖는 고체 물질, 및 60 내지 90 중량%의 소듐 아지드, 0.1 내지 20 중량%의, 적어도 하나의 무기 염을 기반으로 한 불활성 화학 냉각제, 3 내지 15 중량%의 조절제, 예를 들어, 페릭 옥사이드 또는 소듐 카르보네이트, 및 결합제, 바람직하게, 섬유유리 또는 폴리(테트라졸)을 포함하는 조성물로부터 발생된다. 또한, 제너레이터는 LiF, NaF, KF, Li2O, Li2C2, Li3N3, LiCl, NaCl, CaF2, Li2SO4, Li2B2O4, Li2B4O7 및 Li2SiO3으로부터 선택된 냉각제를 함유하며, LiF가 바람직하다. 폴리(테트라졸)은 소듐 폴리(5-비닐테트라졸) 또는 알칼리 금속의 임의의 테트라졸 염, 예를 들어, 포타슘 폴리(5-비닐테트라졸) 또는 유사한 폴리(테트라졸)일 수 있다. 이러한 특허는 하기 부피% 기준의 연소 생성물 분석 데이터를 제공한다: 질소 > 98; 수소 0.7(7000 ppm); 메탄 0.017(170 ppm); 일산화탄소 0.0001(1 ppm); 암모니아 0.0113(113 ppm); 물 0.22(2200 ppm).
그러나, 다공성 충전물은 높은 연소율, 및 이에 따라, 하우징 내에서의 높은 압력을 나타낸다. 조성물에 존재하는 유기 성분들과 관련하여, 연소 생성물 중 독성 가스 함량은 높을 것이다. 소듐 아지드를 함유한 조성물 중 물, 수소 및 암모니아는 안전성 요건으로 인해 조성물의 잠재적인 사용을 실질적으로 제한한다[Bagal, L.I., Khimiya i tekhnologiya initsiiruyushchikh vzryvchatykh veshchestv. Moscow, Mashinostroenie, 1975 (Chemistry and Technology of Initiating Explosive Substances, Moscow, Mashinostroenie, 1975).] 높은 연소율 및 압력에서 여과에 의한 연소 생성물 처리는 슬래그 잔류물에 금속성 소듐의 존재를 배제하지 않는데, 이는 제너레이터 작동 및 폐기와 관련된 다른 위험이다.
상기 단점은 규정된 사용 중 안전성 요건을 준수하지 않기 때문에 소화 매질로서 사용하기 위해 청구된 조성물을 고려하지 못할 수 있다.
본 발명에 가장 가까운 질소-발생 조성물, 및 이를 제조하는 방법은 특허 RU 2484075호(2013년 6월 10일에 공개됨)에 개시되어 있으며, 여기서, 조성물은 알칼리 금속 아지드, 바람직하게는, 소듐 아지드, 산화제 및 연료로서 금속 옥사이드, 바람직하게는, 철(III) 옥사이드의 이원 혼합물, 및 0.3 중량% 이하 양의 건조 성분을 위한 습윤제로서 수분(물)을 포함한다. 또한, 소듐 아지드 및 철 옥사이드 분말을 단계적으로 혼합하고, 이후에, 물로 습윤화된 공정 혼합물을 제조하고, 과립을 형성하고, 진공 챔버에서 0.3 중량% 이하의 수분 함량까지 과립을 건조시킴으로써 불꽃(질소-발생) 충전물을 제조하는 방법으로서, 패들-타입 믹서에서 분말 성분 혼합은 습윤화된 공정 혼합물로부터의 과립 형성과 동시에 수행되는 방법이 기술되어 있다. 특허 RU 2484075호의 방법을 위해 적합한 불꽃 이원 조성물에서 성분들의 양은 충전물의 파일롯 로트의 인-시튜 시험에 의해 최적성이 입증된 실험의 디자인을 위한 수학적 모델을 기초로 하여 계산되었다.
이에 따라, 본 발명자에 따르면, 특허 RU 2484075호의 발명은 조성물 중에 최적화된 소듐 아지드(59 내지 65 중량%) 및 철 옥사이드(35 내지 41 중량%) 함량을 제공하며, 이에 따라, 질소 가스의 효율적인 발생을 보장하고, 충전물 연소 동안에, 강력한 다공성 슬래그 잔류물 구조의 형성을 보장하여, 충전물 연소 동안 발생된 가스가 진입하는 것을 방지하기 위해 축합된 상을 포집하고 이의 본래 형상을 유지시킨다. 이러한 특허는, 질소 발생 반응이 금속성 소듐 형성 없이 반응식 4NaN3+Fe2O3 → 2Na2O·FeO+Fe + 6N2를 따르도록, 실험 연구의 결과를 기초로 하여 최적화된 철 옥사이드에 대한 소듐 아지드의 비율을 이용함으로써 기술적인 결과가 달성된다는 것이 또한 기술되어 있다.
그러나, 특허 RU 2484075호 발명의 명세서에는 실험이 고압 조건에서 압력계 봄에서 더미 시편으로 수행되기 때문에, 연소 생성물 가스상 중 자유 소듐 부재 또는 연소 생성물 가스상의 낮은 독성의 신뢰성 있는 증거가 제공되어 있지 않다. 그러나, 이러한 연구에서는, 철 옥사이드와 함께 소듐 아지드 연소 공정이 실제로 복잡하고, 단계적으로 수행되었으며, 전이 생성물로서 착물 옥사이드는 소듐 철 디옥사이드 및 자유 소듐을 제조하기 위해 분해 가능하다: 2Na2O·FeO → NaFeO2 + Na2O + 2Na (J. Chem.Soc (A), 1970, p.1913-1916).
본원의 실시예 4 및 실시예 5에 그 결과가 제공된 전체-스케일 제너레이터를 사용하여 수행된 본 출원인의 연구에 따르면, 특허 RU2484075호의 조성물의 슬래그 잔류물은 금속성 소듐을 함유하는 것으로 확인되었으며, 잔류물은 제너레이터의 내부 윤곽에 따르지 않는 다공성 구조를 가지며, 이에 따라, 가스상이 침투할 수 있게 할 수 있다. 슬래그의 낮은 강도는 그 안에 화학적으로 결합된 옥사이드의 부재를 지시한다.
특허 RU2484075호의 조성물을 제조하는 공정과 관련된 특정 문제점은 또한 소듐 아지드를 포함하는 단단하지 않은 성분(loose component)을 습윤화시키기 위한 물의 사용으로 인한 것인데, 소듐 아지드가 물 매질에 노출될 때, 위험한 독성 성질을 갖는 하이드로질산을 형성하기 위해 부분 가수분해되고, 이는 용액으로부터 환경으로 빠르게 증발하기 때문이다. 이러한 물질을 중화하기 위해, 특수-목적 장비 및 특정 안전 예방 조치가 필요하다[Vrednye veshchestva v promyshlennosti . Spravochnik dlya khimikov , inzhenerov i vrachey. Izd.7, t.III, L., Khimiya, 1977 (Noxious Substances in Industry. A Reference Book for Chemists, Engineers and Physicians. 7-th Edition, V. III, L., Khimiya, 1977)].
종래 기술의 질소-발생 조성물의 연소로부터 형성된 연소 생성물 가스상 및 소결된 물질(슬러지)에 존재하는 금속성 소듐은 주로 자유 소듐 결합을 위한 차선 열화학 시스템뿐만 아니라 축합 상의 비교적 낮은 융점과 함께, 연소 챔버 내에서의 고온 및 고압의 포화된 소듐 증기, 높은 조성물 연소율 및 이러한 것이 완전 산화될 때까지 연소 구역에 반응물이 존재하는 불충분한 시간으로 인한 것이다. 금속성 소듐 형성에 기여하는 다른 인자는 연료-풍부 불꽃 조성물이다. 이러한 것들 모두는 발생된 가스 및 잔류물 중에 증기상 또는 액체 자유 금속성 소듐의 존재를 야기시킨다.
연소 생성물에서 일산화탄소 및 암모니아 함량의 주요 원인은 질소-발생 성분(소듐 아지드)의 불완전 연소 및 이의 화학적 순도뿐만 아니라, 열화학적 반응의 거동과 관련이 있으며, 이는 특히, 조성물 성분들의 두 특성 모두, 특히, 유기물 기원의 것, 및 연소 조건, 예를 들어, 반응 구역에서 산화제 부족, 연료가 구역에 존재하기에 짧은 시간, 조성물 표면 상에 경질-버닝 탄화된 층의 형성, 환경으로의 열 누출에 의존적이다.
본 발명의 개요
본 발명의 목적은 질소 제너레이터 노즐 출구(유출구)의 다운스트림의 NGC 연소 구역뿐만 아니라 조성물 연소 후 잔류하는 다공성 골격에서 소화를 위한 질소-발생 조성물(NGC)의 연소 생성물 중 자유 소듐 및 독성 물질 함량을 감소시키기 위한 것으로서, 잔류물(소결된 물질)은 축합 상의 연료 산화 반응 구역 및 소화를 위한 질소 제너레이터의 부부인 냉각제 유닛에서 가스상 반응 및 촉매 공정이 일어나는 영역 둘 모두에서 화학 성분들의 계면 상호작용에 대한 직접 작용을 통해 연소 공정을 변형시킴으로써 허용 가능한 농도를 최대화하기 위해, 소화 조성물 연소 생성물을 위한 추가 필터로서 작용하는 것이다.
상기 목적은 알칼리 금속 아지드, 산화제 및 연료로서 중금속 옥사이드, 및 건조 성분을 위한 습윤제를 포함하는 소화를 위한 질소-발생 조성물을 제공함으로써 달성되며, 여기서, 본 발명에 따른 조성물은 촉진 첨가제로서 코발트(II) 니트레이트(Co(NO3)2)로 개질된 알루미늄 옥사이드, 니켈 옥사이드 및 구리 옥사이드 형태의 연소 조절제, 및 습윤제로서 카르복실산 에스테르를 추가로 포함하며, 혼합 비율은 중량% 단위로 하기와 같다:
중금속 옥사이드 25.0 내지 45.0
연소 조절제 12.0 내지 18.0
알칼리 금속 아지드 100까지 잔부
습윤제(건조후 잔류물) 100%를 초과하여 0.07 내지 2.0
더욱 구체적으로, 본 발명의 조성물은 중량% 기준으로 하기 혼합 비율의 성분들을 포함한다:
중금속 옥사이드 25.0 내지 45.0
코발트 니트레이트 1.0 내지 2.0
알루미늄 옥사이드 10.0 내지 16.0
구리 옥사이드 0.1 내지 0.2
니켈 옥사이드 0.2 내지 0.3
알칼리 금속 아지드 100까지 잔부
습윤제(건조후 잔류물) 100%를 초과하여 0.07 내지 2.0.
조성물은 중금속으로서, 예를 들어, 철(III) 옥사이드, 또는 티탄(IV) 옥사이드, 또는 몰리브덴(VI) 옥사이드, 또는 임의의 조합의 이들의 혼합물, 바람직하게는, 철(III) 옥사이드; 알칼리 금속 아지드로서, 소듐 아지드, 또는 포타슘 아지드, 또는 임의의 조합의 이들의 혼합물, 바람직하게는, 소듐 아지드; 및 습윤제로서, 카르복실산 에스테르, 특히, 에틸 아세테이트 또는 부틸 아세테이트를 포함한다.
또한, 상기 목적은 소화를 위한 질소-발생 조성물을 제조하는 방법으로서, 알칼리 금속 아지드, 산화제 및 연료로서 중금속 옥사이드, 및 건조 성분을 위한 습윤제를 단계적으로 혼합하고 이후에 과립을 형성시키는 것을 포함하는 방법을 제공함으로써 달성되며, 여기서, 본 발명에 따르면, 코발트(II) 니트레이트(Co(NO3)2)로 개질된 알루미늄 옥사이드 형태의 연소 조절제가 촉진 첨가제로서 니켈 옥사이드 및 구리 옥사이드와 함께 추가로 첨가되며, 습윤제로서 카르복실산 에스테르가 사용되며, 이를 위해, 단계 1은 코발트 니트레이트 및 습윤제와 알루미늄 옥사이드를 혼합하여, 코발트(II) 니트레이트(Co(NO3)2)로 개질된 알루미늄 옥사이드를 제조하고, 정치시키고, 건조시켜 균일한 칼라의 제1 혼합물을 제조하는 것을 포함하며; 단계 2는 제1 혼합물을 중금속 옥사이드 및 상기 습윤제와, 제2 혼합물이 제조될 때까지 혼합하는 것을 포함하며; 단계 3은 분말 형태의 알칼리 금속 아지드를 상기 습윤제와, 조성물의 다른 성분들과의 후속 혼합을 위해 충분한 점도를 갖는 제3 혼합물이 제조될 때까지 혼합하는 것을 포함하며; 단계 4는 단계 2 및 단계 3에서 제조된 혼합물을, 동시에 구리 옥사이드와 혼합하고, 이에 의해 제조된 물질을 건조시켜 습윤제의 임의의 잔류물을 가능한 한 많이, 통상적으로 0.07 내지 2%의 수분 함량까지 제거하고, 과립을 형성하는 것을 포함한다.
이후에 과립은 소화 제너레이터(fire-extinguishing generator) 디자인 및 내부 탄도학 파라미터와 함께, 활동 구역 및 가스 발생을 위한 시간에 있을 때 반응물의 완전 연소를 제공하는 조성물 연소 역학에 영향을 미치게 하기 위한 형상, 밀도 및 크기의 펠렛 또는 정제로 형성된다.
하나의 특정 구현예에서, 펠렛 또는 정제는 통로 및 5 내지 7의 내부 직경에 대한 외부 직경의 비율을 갖는 실린더의 형상을 갖도록 형성된다.
본 방법은 알칼리 금속 아지드로서, 예를 들어, 소듐 아지드 또는 포타슘 아지드 또는 임의의 조합의 이들의 혼합물, 바람직하게는, 소듐 아지드를 사용하고; 중금속 옥사이드로서, 예를 들어, 철(III) 옥사이드, 또는 티탄(IV) 옥사이드, 또는 몰리브덴(VI) 옥사이드, 또는 임의의 조합의 이들의 혼합물, 바람직하게는, 철(III) 옥사이드를 사용하고, 및 카르복실산 에스테르로서, 특히, 에틸 아세테이트 또는 부틸 아세테이트를 사용함으로써 구현된다.
하나의 특별한 특정 구현예에서, 알루미늄 옥사이드를 코발트 니트레이트 및 습윤제와 혼합하는 것은 균일한 칼라의 물질이 제조될 때까지 적어도 20분 동안 수행되었으며, 이는 3시간 동안 정치되고, 약 80℃의 온도에서 건조되어 균일한 칼라의 제1 혼합물을 제조하며, 단계 2에서 성분들의 혼합은 또한 균일한 칼라의 혼합물을 제조하기 위해 적어도 15분 동안 수행되며, 단계 4에서 제조된 물질의 건조는 건조 성분의 중량의 최대 2%의 조성물 중 잔류 수분 함량을 달성하기 위해 약 80℃의 온도에서 적어도 2시간 동안 수행되었다.
본 발명의 본질은, 자유 소듐 및 소듐 옥사이드 함량이 촉진 첨가제로서 니켈 옥사이드 및 구리 옥사이드와 함께, 코발트(II) 니트레이트(Co(NO3)2)로 개질된 알루미늄 옥사이드 형태의 보조 반응물, 즉, 연소 조절제를 포함함으로써 연소 생성물 및 소결된 물질(잔류물) 둘 모두에서 배제되며, 이에 따라, 본 발명자의 견해에서, 연소 공정 열역학 및 동력학을 변경시키고 소듐 철(III) 옥사이드 및 소듐 알루미네이트 형성으로 인해 연소 구역에서 금속성 소듐 함량을 감소시킬 수 있으며, 이는 소듐을 화학적으로 결합시키고, 특히 이의 성질의 동형에 의해 서로 상호작용함으로써 연속적인 일련의 고용체, 즉, 소듐 알루미나페라이트를 제조하여, 결과적으로, 1350℃ 이상의 융점을 갖는 경질-용융 고체 생성물을 제공하며, 독성 가스 농도의 효율적인 감소는 반응 구역 및 소화 에어로졸 제너레이터 냉각제가 위치된 영역 둘 모두에서 직접적으로, 촉진 첨가제, 즉, 알루미늄, 구리 및 니켈 옥사이드와 코발트(II) 니트레이트의 조합을 통해 이의 직접 산화 공정을 강화시킴으로써 달성된다는 것이다. 이의 본 발명자는 습윤제, 즉, 카르복실산 에스테르가 습윤 작용을 제공하면서, 또한 알칼리 금속 아지드에 비해 금속 옥사이드의 표면 흡수를 향상시킬 것으로 여긴다.
본 발명에 의해 달성된 기술적 결과는 가스상에서 자유 소듐 함량 및 연소 생성물 소결된 물질(슬러지)에서의 금속성 소듐 함량을 배제하고; 소화 제너레이터 노즐 배출구의 다운스트림에서 독성 가스 농도를 감소시키고; 연속 챔버 압력 및 가스 제트 압력을 감소시키고; 제너레이터의 가스 발생 용량을 증가시키고, 이에 의해 작동 안전성 및 소화 효율을 개선시킨다는 것이다.
본 발명은 첨부된 도면 및 본 발명에 따른 소화를 위한 질소-발생(질소 발생제) 조성물을 제조하는 특정 예를 참조로 하여 더 잘 이해될 수 있다.
도면의 리스트는 하기와 같다:
도 1은 본원의 실시예 1에서 제조된 청구된 조성물의 연소 생성물의 축합된 잔류물의 사진을 도시한 것이다.
도 2는 종래 기술(특허 RU2484075호), ref. 내지 본원의 실시예 4에 따라 제조된 조성물의 연소 생성물의 축합된 잔류물의 사진을 도시한 것이다.
예시적 구현예의 상세한 설명
본 발명의 조성물은
질소 함유 물질로서 소듐 아지드(CAS 26628-22-8), 포타슘 아지드(CAS 20762-60-1);
산화제 및 연료로서 철(III) 옥사이드(CAS1309-37-1), 또는 티탄(IV) 디옥사이드(CAS13463-67-7), 또는 몰리브덴(VI) 옥사이드(CAS1313-27-5);
조절제로서 코발트(II) 니트레이트(Co(NO3)2)(CAS 10026-22-9);
또한 조절제로서 알루미늄 옥사이드(Al2O3)(CAS 1344-28-1);
촉진 첨가제로서 구리 옥사이드(CuO)(CAS 1317-38-0);
연소 촉매로서 니켈 옥사이드 NiO(CAS 1313-99-1);
공정 첨가제, 즉, 건조 성분을 혼합하기 위한 습윤제로서 에틸 아세테이트 또는 부틸 아세테이트를 사용하여 제조된다.
소화를 위한 본 발명의 질소-발생(질소 발생제) 조성물은 하기와 같이 제조된다:
단계 1: 코발트(II) 니트레이트(Co(NO)3)2)로 개질된 알루미늄 옥사이드가 제조되고, 이를 위해 코발트 니트레이트 Co(NO3)2 및 알루미늄 옥사이드 Al2O3이 혼합되며, 에틸 아세테이트가 첨가되고, 이후에, 정치되고, 건조되어 균일한 칼라의 혼합물(제1 혼합물)을 제조하고, 이에 따라, 코발트 니트레이트에 의해 알루미늄 옥사이드 흡수를 제공한다. 특정 구현예에서, 혼합물은 약 20분 동안 교반되었고, 이후에 약 3시간 동안 정치되고, 약 80℃의 온도에서 건조되어 습윤제를 제거하였다.
단계 2: 개질된 알루미늄 옥사이드를 철 옥사이드, 또는 티탄 옥사이드, 또는 몰리브덴 옥사이드와 혼합하고, 에틸 아세테이트를 첨가하고, 이러한 혼합물은 균일한 칼라가 달성될 때까지 교반된다(제2 혼합물). 특정 구현예에서, 혼합물은 약 15분 동안 교반되었다.
단계 3: 소듐 아지드는 이러한 혼합물(제3 혼합물)을 조성물의 다른 성분들과의 후속 혼합을 위해 충분한 점도가 달성될 때까지 습윤제, 즉, 부틸 아세테이트 또는 에틸 아세테이트와 혼합된다. 특정 구현예에서, 소듐 아지드는 분말 형태로 사용되었고, 조성물의 다른 성분들과 이의 후속 혼합을 위해 충분한 점도를 갖는 제3 혼합물이 제조될 때까지, 약 15분 동안 약 30℃의 온도에서 소듐 아지드 중량의 약 10% 양으로 사용되는 습윤제와 혼합되었다.
단계 4: 혼합기에서, 단계 2에서 제조된 물질은 단계 3에서 제조된 소듐 아지드 물질 및 동시에 구리 옥사이드와 혼합되며, 혼합 시간은 30 내지 40분이다.
단계 5: 단계 4에서 제조된 물질은 청구된 조성물을 제조하기 위해 잔류 용매를 제거할 수 있는 온도에서 건조된다.
질소 제너레이터(소화 제너레이터)에서 본 발명의 조성물을 사용하기 위해, 조성물은 소화 제너레이터의 열역학, 내부 탄도학 및 가스 역학 파라미터 및 이의 작동 요건을 충족시키기 위해 형상화되고, 조밀화되고, 사이징된다.
이를 위해, 단계 6에서, 단계 5에서 제조된 물질은 예를 들어, 특정 메시 크기, 예를 들어, 1.5 내지 3.0 mm를 갖는 시브를 통해 물질을 진행시킴으로써 과립으로 형성된다.
단계 7: 물품은 예를 들어, 과립을, 필요로 하는 작동 특징을 제공하는 데 기여하고 개개 소화 제너레이터 연소 챔버에서 열역학 및 가스 역학 파라미터에 영향을 미치는 특정 형상, 밀도 및 강도의 펠렛으로 압축시킴으로써 형성된다.
시험은 1000 g 이하의 양의 질소-발생 펠렛을 이용하기 위해 설계되고 냉각제가 로딩된 냉각제 유닛, 예를 들어, 특히, CB-6 등급 알루미늄 옥사이드(ZiboZhengsenChemicalCo., Ltd에 의해 제작됨), 석영 샌드(메시 부분 10-12(1 내지 2 mm)), 또는 대안적으로, 약 900 g의 양의 직경이 2.5 mm인 둥근 스틸 과립으로 제조된 직경이 5 내지 7 mm인 구형 구성요소가 제공된 제너레이터에서 수행되었다.
시험 과정에서, 온도 및 압력은 제너레이터 하우징 및 도가니에서 측정되었으며, 도가니 대기 중에서 질소, 산소, 이산화탄소 및 암모니아 농도가 기록되었으며, 제너레이터 작동 공정의 비디오 기록이 수행되었다. 펠렛 밀도가 측정되었으며, 시험 전 및 후 둘 모두에 이의 형태가 기록되었다.
연소 생성물 잔류물(소결된 물질) 중 자유 소듐 함량은 시험의 완료 시에 제너레이터 하우징 내에 물을 주입함으로써 및 방출된 수소의 양을 평가함으로써 결정되었다.
실시예 1. 본 발명의 질소-발생(질소 발생제) 조성물은 450 g의 소듐 아지드, 315 g의 철 옥사이드, 117 g의 알루미늄 옥사이드, 14 g의 코발트 니트레이트, 1.8 g의 구리 옥사이드, 1.8 g의 니켈 옥사이드, 90 g의 에틸 아세테이트(조성물 중량의 잔부에 포함되지 않음)를 사용함으로써 제조되었다. 조성물의 건조 성분의 총 중량은 899.6 g이었다. 상기 양의 상기 성분들이 하기와 같이 혼합되었다:
먼저(단계 1), 코발트 니트레이트 Co(NO3)2는 20분 동안 알루미늄 옥사이드 Al2O3와 혼합되고, 균일한 칼라의 혼합물(제1 혼합물)이 제조될 때까지 에틸 아세테이트가 첨가되고, 이후에, 3시간 동안 정치되고, 80℃의 온도에서 건조되었다.
이후(단계 2), 개질된 알루미늄 옥사이드(제1 혼합물)는 15분 동안 철 옥사이드와 혼합되고, 균일한 칼라의 혼합물(제2 혼합물)이 제조될 때까지 에틸 아세테이트가 첨가되었다.
별도로(단계 3), 소듐 아지드가 믹서에서 제조되었으며, 이를 위해서, 소듐 아지드 분말이 30℃의 온도에서 15분 동안 이러한 혼합물(제3 혼합물)과 다른 성분들의 혼합을 위해 충분한 점도가 달성될 때까지 10 g의 에틸 아세테이트와 혼합되었다.
그러한 후(단계 4에서), 단계 2에서 제조된 물질은 믹서에서 20분 동안 단계 3에서 제조된 소듐 아지드 물질 및 동시에 구리 및 니켈 옥사이드와 혼합되었다.
이후에(단계 5), 습윤제 잔류물을 제거하기 위해 단계 4에서 제조된 물질은 80℃에서 2.5시간 동안, 최대 2 중량%의 조성물 중 잔류 수분 함량이 달성될 때까지 건조되어, 청구된 조성물을 제조하였다. 추가로(단계 6), 물질을 메시 크기 8(2.4 mm) 시브로 통과시킴으로써 단계 5에서 제조된 물질은 과립으로 형성되었다. 마지막으로, 902 g의 중량을 갖는 물질이 제조되었다. 이에 따라, 조성물 중 잔류 습윤제 함량은 2.4 g이었으며, 이는 주요 조성물을 제외하고 약 0.27%에 해당하는 것이다.
추가로(단계 7), 700 kg/㎠의 비압축 압력(specific compressing pressure)에서 직경이 80 mm이고 10-mm 통로 및 225 g의 중량을 갖는 물품을 제조하기 위해 과립을 압축함으로써 펠렛이 형성되었다.
본 발명의 질소-발생 조성물의 연소 생성물은 FP-500S 타입 소화 제너레이터(http://www.firepro.hu/en/products/small-to-medium-units/fp-500s)에서 산화탄소(CO) 및 암모니아(NH3)와 같은 독성 가스 함유물에 대해 분석되었다. 제너레이터 냉각제 유닛은 750 g의 알루미늄 옥사이드 과립을 함유하였다.
이러한 시험은 시험 벤치 상에 있는 약 1 ㎥의 부피를 갖는 도가니에서 수행되었다. 독성 가스 농도는 Drager Tubes 측정 시스템 가스 검출기, Accuro 펌프, 및 이산화탄소용 검출 튜브 0.2%B(CH 29901) 및 암모니아용 5/a(CH 20501)로 측정되었다. 산소, 이산화탄소 및 암모니아 농도는 하기 센서를 이용하는 Drager X-am 7000 기기로 분석되었다: CATEX(촉매적) 및 EC(전기화학적). 질소 농도는 R-33N 센서를 기초로 한 Teledyne 3000 기기로 측정되었다. 연소 생성물 잔류물 중 자유 소듐 함량은 시험의 완료 시에 제너레이터 하우징 내에 물을 주입함으로써 및 방출된 수소의 양을 평가함으로써 결정되었다. 2.55 g/㎤의 펠렛 밀도 및 대기 조건에서의 1.4 mm/s의 이의 연소율이 결정되었다.
이러한 시험으로부터 얻어진 데이터는 질소-발생 조성물의 연소 생성물에서 측정된 독성 가스 및 자유 소듐 농도를 나타낸 표 1에서 항목 1 아래에 제공된다.
이러한 분석에서는, 어떠한 변형도 없이, 제너레이터 하우징 내부 공동의 형상을 완전히 유지한 연소 생성물 잔류물(소결된 물질) 중에 자유 금속성 소듐이 존재하지 않았음을 나타내었다(도 1). 독성 가스 농도는 실질적으로 최대 허용치 미만이었다.
실시예 2. 본 발명의 질소-발생 조성물은 504 g의 소듐 아지드, 270 g의 티탄 옥사이드, 108 g의 알루미늄 옥사이드, 13,5 g의 코발트 니트레이트, 1,8 g의 구리 옥사이드, 2,7 g의 니켈 옥사이드를 사용함으로써 제조되었다. 90 g 양의 부틸 아세테이트가 습윤제로서 사용되었다. 상기 성분들은, 개질된 알루미늄 옥사이드가 티탄 옥사이드와 혼합되는 단계 2를 제외하고 실시예 1에 기술된 것과 동일한 순서에 따라 혼합되었다. 마지막으로, 주요 조성물 중량을 제외하고 약 0.56%인 5 g의 조성물 중 잔류 습윤제 함량과 함께, 905 g의 중량을 갖는 물질이 제조되었다. 청구된 조성물의 연소로부터 얻어진 독성 가스 함유물은 실시예 1에 기술된 바와 같이 분석되었다. 얻어진 데이터는 표 1의 항목 2 아래에 제공된다. 제너레이터 하우징에서 자유 소듐이 검출되지 않았으며, 연소 생성물 잔류물은 제너레이터 하우징의 내부 형상을 유지한다. 가스 독성은 실질적으로 표준 허용치 미만이다.
실시예 3. 본 발명의 질소-발생 조성물은 520 g의 소듐 아지드, 260 g의 몰리브덴 옥사이드, 103 g의 알루미늄 옥사이드, 11 g의 코발트 니트레이트, 1 g의 구리 옥사이드, 2 g의 니켈 옥사이드를 사용함으로써 제조되었으며, 상기 양의 상기 성분들은 단계적으로 혼합되었고, 개질된 알루미늄 옥사이드가 몰리브덴 옥사이드와 혼합되는 단계 2를 제외하고, 실시예 1에 기술된 것과 동일한 순서로 제조되었다. 마지막으로, 주요 조성물 중량을 제외하고 약 1.45%인 13 g의 조성물 중 잔류 습윤제 함량을 갖는 910 g의 중량을 갖는 물질이 제조되었다. 청구된 조성물의 연소로부터 얻어진 자유 소듐 및 독성 가스 함유물은 실시예 1에 기술된 바와 같이 분석되었다. 얻어진 데이터는 표 1의 항목 3 아래에 제공된다. 자유 소듐이 존재하지 않았으며, 연소 생성물 잔류물은 제너레이터 하우징의 내부 형상을 유지한다.
하기는 종래 기술 및 실험적 질소-발생 조성물의 연소로부터 얻어진 자유 소듐 및 독성 가스 함유물의 추가 연구의 실시예이다. 이러한 연구는 실시예 1에 기술된 바와 동일한 조건에서 수행되었다.
실시예 4. 조성물은 특허 RU 2484075호에 기술된 공정에 따라 제조되었다.
질소-발생 조성물은 540 g의 소듐 아지드, 360 g의 철 옥사이드를 사용하고, 이러한 것들을 유성형 믹서 내에 로딩하고, 조성물을 물로 습윤화시킴으로써 제조되었다. 이러한 성분들은, 조성물이 1.5×1.5 mm의 스크린 천공 크기를 갖는 14 메시 기계적 시브 상에 로딩되고 스크린을 통해 용기로 진행되어 과립을 생성시키는 과립 형성 단계를 제외하고, 특허 RU 2484075호에 기술된 순서에 따라 혼합되었다. 페라이트를 위한 철(III) 옥사이드 분말이 상기 양으로 사용되었으며, 이는 혼합 전에, 028(25) 스크린을 통해 시브처리되었으며, 소듐 아지드 분말은 전달시 조건으로 사용되었다.
조성물 성분들은 최대 하중이 13 kg인 35CB 믹서에서 10분 동안 혼합되었다.
이후에, 물은 100%의 건조 성분 혼합물에 추가하여 8 중량% 양으로 첨가되었으며, 혼합은 15분 동안 수행되었으며, 이후에, 믹서 내로 50℃까지 가열된 공기가 0.3 MPa(3 kgf/㎠)의 압력으로 불어 넣어지고, 25분 동안 습윤화된 조성물이 추가로 혼합되었다. 습윤화된 조성물은 1.5×1.5 mm의 스크린 천공 크기를 갖는 14 메시 시브 상으로 로딩되고, 스크린을 통해 용기 내로 진행되어 과립을 제조하였다. 제조된 과립은 3-cm 층의 팔레트 상에 배치되었다. 팔레트는 40℃의 온도에서 40분 동안 받침대 상에 배치되고, 이후에 자동으로 교반하면서 60℃의 온도에서 추가 5시간 동안 정치되었다. 마지막으로, 901r의 중량을 갖는 물질이 제조되었다. 물 함량은 0.11 중량%이었다.
이후에, 직경이 80 mm이고 30-mm 통로 및 225 g의 중량을 갖는 물품을 제조하기 위해 실시예 1의 단계 7에 기술된 바와 같이 700 kg/㎠의 비압축 압력에서 압축이 수행되었다. 제너레이터 냉각제 유닛은 1300 g의 알루미늄 옥사이드를 함유하였다.
청구된 조성물의 연소로부터 형성된 독성 가스 함량은 실시예 1에 기술된 바와 같이 분석되었다. 펠렛 밀도는 1.67 g/㎤이었으며; 대기 조건에서 연소율은 1.75 mm/s이었다.
얻어진 데이터는 표 1의 항목 4 아래에 제공된다.
제너레이터 하우징 및 잔류물 둘 모두에서, 실질적인 양의 자유 금속성 소듐이 검출되었으며, 슬래그 잔류물 구조는 느슨하고 비정질이고, 이의 크기는 하우징 내부 직경에 비해 실질적으로 변경되었다(도 2).
실시예 5. 질소-발생(질소 발생제) 조성물은 540 g의 소듐 아지드, 360 g의 철 옥사이드를 사용하여 제조되었으며, 건조 성분은 물로 습윤화되었다. 상기 성분들은 실시예 4에 기술된 바와 같은 순서로 단계적으로 혼합되었다. 마지막으로, 901 g의 중량을 갖는 물질이 제조되었다. 물 함량은 0.11 중량%이었다. 이후에, 직경이 80 mm이고, 30-mm 통로 및 225 g의 중량을 갖는 물품을 제조하기 위해 실시예 1의 단계 7에 기술된 바와 같이 700 kg/㎠의 비압축 압력으로 압축이 수행되었다. 청구된 조성물의 연소로부터 형성된 독성 가스 함량은, 제너레이터 냉각제 유닛이 900 g의 스틸 과립 및 400 g의 석영 샌드를 함유한 것을 제외하고, 실시예 1에 기술된 바와 같이 분석되었다.
얻어진 데이터는 표 1의 항목 5 아래에 제공된다.
제너레이터 하우징 및 잔류물 둘 모두에서, 상당한 양의 자유 금속성 소듐이 검출되었으며, 슬래그 잔류물 구조는 느슨하고 비정질이며, 이의 크기는 하우징 내부 직경에 대해 실질적으로 변경되었다.
실시예 6. 본 발명의 질소-발생 조성물은 440 g의 포타슘 아지드, 325 g의 철(III) 옥사이드, 120 g의 알루미늄 옥사이드, 15,0 g의 코발트 니트레이트, 1,8 g의 구리 옥사이드, 1,9 g의 니켈 옥사이드를 사용하여 제조되었다. 90 g 양의 부틸 아세테이트가 습윤제로서 사용되었다. 상기 성분들은, 단계 3을 제외하고 실시예 1에 기술된 것과 동일한 순서로 혼합되었으며, 여기서, 포타슘 아지드는 믹서에서 제조되었으며, 이를 위해 포타슘 아지드 분말은 15분 동안 20℃의 온도에서 10 g의 부틸 아세테이트와 다른 성분들과 이의 후속 혼합을 위한 충분한 점도가 달성될 때까지 혼합되었다(제3 혼합물). 단계 4에서, 단계 2에서 제조된 물질은 믹서에서, 단계 3에서 제조된 포타슘 아지드 물질, 및 구리 및 니켈 옥사이드와 20분 동안 동시에 혼합되었다. 마지막으로, 0.14 중량%의 잔류 부틸 아세테이트 함량을 갖는 905 g 중량을 갖는 물질이 제조되었다. 다음 단계에서의 작업은 실시예 1에 기술된 것과 동일하였다. 청구된 조성물의 연소로부터 형성된 독성 가스 함량은 실시예 1에 기술된 바와 같이 분석되었다. 얻어진 데이터는 표 1의 항목 6 아래에 제공된다. 제너레이터 하우징에서 자유 소듐이 검출되지 않았다. 연소 생성물 잔류물은 제너레이터 하우징의 내부 형상을 유지시킨다. 가스 독성은 실질적으로 표준 허용치 미만이다.
표 1에서 항목 7 내지 항목 14 아래의 질소-발생 조성물의 연소 생성물은 독성 가스 및 자유 소듐 함량에 대해 분석되었다. 조성물은 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조되었으며, 표 1에 나타낸 바와 같이 습윤제로서 에틸 아세테이트 또는 부틸 아세테이트가 사용되었다. 주요 조성물 중량 이외에 잔류 습윤제 함량은 하기와 같다: 조성물 번호 7 - 0.2 중량%; 조성물 번호 8 - 0.18 중량%; 조성물 번호 9 - 0.17 중량%; 조성물 번호 10 - 0.21 중량%; 조성물 번호 11 - 0.14 중량%; 조성물 번호 12 - 0.14 중량%; 조성물 번호 13 - 0.3 중량%; 조성물 번호 14 - 0.26 중량%. 이러한 조성물의 연소로부터 형성된 독성 가스 함량은 실시예 1에 기술된 바와 같이 분석되었다. 결과는 표 1의 항목 7 내지 항목 14 아래에 나타나 있다. 이러한 조성물과 관련하여, 하기와 같은 것이 또한 발견되었다: 제너레이터 하우징에 자유 소듐이 검출되지 않았다. 연소 생성물 잔류물은 제너레이터 하우징의 내부 형상을 유지한다. 가스 독성은 실질적으로 표준 허용치 미만이다.
산업상 이용 가능성
특정 구현예의 상기 예에서는, 소화를 위한 본 발명의 질소-발생 조성물을 제조하는 방법이 본 명세서에 따라 실행될 수 있다는 것을 입증한 것이다. 상기 예는 청구된 결과의 타당성을 나타내는데, 즉, 에어로졸 형태 또는 연소 생성물의 축합 상(잔류물) 형태의 금속성 소듐의 함량을 배제하고, 소화 제너레이터 노즐 출구(유출구 개구)의 다운스트림의 순수한 질소 제트에서 암모니아 및 CO 함량을 감소시킨다는 것을 나타낸다. 본원의 발명자들은 자유 소듐 함량을 배제하고 보조 반응물, 즉, 코발트(II) 니트레이트로 개질된 알루미늄 옥사이드를 사용하여 독성 가스 농도의 효율적인 감소의 결과를 달성하며, 이에 따라, 소듐 철(III) 옥사이드 및 소듐 알루미네이트 형성으로 인해 연소 구역에서 연소 공정 동력학을 변화시키고 금속성 소듐 함량을 감소시키며, 이는 소듐을 화학적으로 결합시키고, 서로 상호작용함으로써, 결과적으로, 자유 금속성 소듐이 결여되어 있고 1350℃ 이상의 융점을 경질-용융 고체 생성물을 제조하며, 독성 가스 농도의 효율적인 감소는 소화 제너레이터 냉각제가 위치된 영역 및 질소-발생 조성물 연소 반응 구역에서 직접적으로 촉진 첨가제, 즉, 알루미늄, 구리 및 니켈 옥사이드와 함께 코발트(II) 니트레이트의 연소를 통한 이의 직접 산화 공정을 강화함으로써 달성된다.
기술적 결과의 달성은 습윤제로서 물이 사용된 종래 기술(RU2484075) 조성물의 연소 생성물의 축합 잔류물을 도시한 사진(도 2), 및 본원의 실시예 1에 따라 제조된 청구된 조성물의 사진(도 1)에 의해 입증된다. 차이는 명백하다. 도 1의 사진은 실제 클링커와 유사한 고체 구조물을 도시한 것이며, 도 2의 사진은 잔류물의 분해된 구조를 도시한 것이다.
표 1. 질소-발생 조성물 연소 생성물 중 독성 가스 및 자유 소듐 함량에 대한 측정된 데이터
Figure 112020107705635-pct00001

Claims (13)

  1. 알칼리 금속 아지드, 산화제 및 연료로서 중금속 옥사이드, 및 건조 성분을 위한 습윤제를 포함하는, 소화를 위한 질소-발생 조성물로서, 상기 조성물은 촉진 첨가제로서 니켈 옥사이드 및 구리 옥사이드, 코발트(II) 니트레이트(Co(NO3)2)로 개질된 알루미늄 옥사이드 형태의 연소 조절제를 추가로 포함하고, 상기 습윤제로서 카르복실산 에스테르를 포함하며, 상기 중금속 옥사이드가 철(III) 옥사이드 또는 티탄(IV) 옥사이드, 또는 몰리브덴(VI) 옥사이드 또는 임의의 조합의 이들의 혼합물이고, 중량%의 혼합 비율은 하기와 같은 것을 특징으로 하는, 질소-발생 조성물:
    중금속 옥사이드 25.0 내지 45.0
    코발트 니트레이트 1.0 내지 2.0
    알루미늄 옥사이드 10.0 내지 16.0
    구리 옥사이드 0.1 내지 0.2
    니켈 옥사이드 0.2 내지 0.3
    알칼리 금속 아지드 100까지 잔부(balance)
    카르복실산 에스테르(건조후 잔류물) 100% 초과하여 0.07 내지 2.0.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 조성물이 카르복실산 에스테르로서, 에틸 아세테이트 또는 부틸 아세테이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 질소-발생 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 알칼리 금속 아지드가 소듐 아지드 또는 포타슘 아지드, 또는 임의의 조합의 이들의 혼합물를 포함하는 것을 특징으로 하는, 질소-발생 조성물.
  6. 알칼리 금속 아지드, 산화제 및 연료로서 중금속 옥사이드, 및 건조 성분을 위한 습윤제를 단계별로 혼합하고, 이후에 제조된 물질(mass)로부터 과립을 형성하는 것을 포함하는 소화를 위한 제1항의 질소-발생 조성물을 제조하는 방법으로서,
    촉진 첨가제로서 니켈 옥사이드 및 구리 옥사이드와 함께 코발트(II) 니트레이트(Co(NO3)2)로 개질된 알루미늄 옥사이드 형태의 연소 조절제가 추가로 첨가되며, 상기 중금속 옥사이드가 철(III) 옥사이드 또는 티탄(IV) 옥사이드, 또는 몰리브덴(VI) 옥사이드 또는 임의의 조합의 이들의 혼합물이고, 상기 습윤제로서 카르복실산 에스테르가 사용되며,
    이러한 목적을 위해, 단계 1에서 알루미늄 옥사이드를 코발트 니트레이트 및 습윤제와 혼합하여, 코발트(II) 니트레이트(Co(NO3)2)로 개질된 알루미늄 옥사이드를 제조하고, 이를 정치시키고, 건조시켜 균일한 칼라의 제1 혼합물을 제조하고;
    단계 2는 상기 제1 혼합물을 중금속 옥사이드 및 습윤제와, 균일한 칼라의 제2 혼합물이 제조될 때까지 혼합하는 것을 포함하며;
    단계 3은 알칼리 금속 아지드 분말을 습윤제와 제3 혼합물이 제조될 때까지 혼합하는 것을 포함하며;
    단계 4는 단계 2 및 단계 3에서 제조된 혼합물들을 동시에 구리 옥사이드 및 니켈 옥사이드와 혼합하고, 과립을 형성시키기 전에, 이에 의해 제조된 물질을 건조시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 과립이 정제로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제7항에 있어서, 정제가 통로(passage) 및 5 내지 7의 내부 직경에 대한 외부 직경의 비율을 갖는 실린더 형상을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제6항에 있어서, 카르복실산 에스테르로서 에틸 아세테이트 또는 부틸 아세테이트가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제6항에 있어서, 알칼리 금속 아지드로서 소듐 아지드, 또는 포타슘 아지드, 또는 임의의 조합의 이들의 혼합물이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
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