RU2056341C1 - Пиротехнический состав для получения кислорода - Google Patents

Пиротехнический состав для получения кислорода Download PDF

Info

Publication number
RU2056341C1
RU2056341C1 RU93003751A RU93003751A RU2056341C1 RU 2056341 C1 RU2056341 C1 RU 2056341C1 RU 93003751 A RU93003751 A RU 93003751A RU 93003751 A RU93003751 A RU 93003751A RU 2056341 C1 RU2056341 C1 RU 2056341C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxygen
composition
catalyst
pyrotechnic composition
cao
Prior art date
Application number
RU93003751A
Other languages
English (en)
Other versions
RU93003751A (ru
Inventor
С.М. Синельников
А.П. Разумова
В.Д. Сасновская
В.В. Ключарев
Original Assignee
Институт новых химических проблем РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт новых химических проблем РАН filed Critical Институт новых химических проблем РАН
Priority to RU93003751A priority Critical patent/RU2056341C1/ru
Publication of RU93003751A publication Critical patent/RU93003751A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2056341C1 publication Critical patent/RU2056341C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

Использование: для получения кислорода в системах жизнеобеспечения на летательных и подводных аппаратах, в спасательных средствах защиты органов дыхания. Сущность изобретения: пиротехнический состав содержит, мас.%: хлорат натрия 75 - 90; магний 2 - 5; катализатор - кислородное соединение кальция из ряда, включающего пероксид, оксид или гидроксид или их смесь в любом соотношении 5 - 23. Выход кислорода - 230 - 265 л/кг, температура горения - 610 - 700oС. Состав не содержит токсичных соединений. 1 табл.

Description

Изобретение относится к области получения газообразного кислорода из твердых составов, генерирующих кислород за счет самоподдерживающейся термокаталитической реакции, протекающей между компонентами состава в узкой области горения. Такие составы называют кислородными свечами. Они отличаются малой скоростью распространения зоны реакции тем, что в газообразных продуктах горения преобладает один газ кислород. Генерируемый кислород может использоваться в системах жизнеобеспечения на летательных и подводных аппаратах, в аварийных ситуациях диспетчерских служб, в спасательных средствах защиты органов дыхания.
Пиротехнические составы для получения кислорода содержат три основных компонента: кислородоноситель, горючее и катализатор. В качестве кислородоносителя в большинстве известных решений используется хлорат натрия. В качестве горючего применяют порошок металла. В качестве катализатора обычно берут пероксид бария или оксид переходного металла. Кроме трех основных компонентов составы иногда содержат до 7% наполнителя для улучшения механических свойств свечи.
Известен состав хлоратного источника кислорода [1] включающий в качестве катализатора ферраты (IV) щелочно-земельного металла с порядковым номером от 12 до 56 или марганца, кобальта, никеля, цинка. Выход кислорода не превышает 220 л/кг. Твердый остаток после генерации кислорода содержит до 15% железа и немного оксидов переходных металлов.
Наиболее близким к изобретению является состав [2] содержащий, мас. хлоpат натрия 86-93; магний 1,2-8; диоксид марганца 4-6. Выход кислорода с этого состава составляет 235±5л/кг. Остаток после генерации кислорода имеет 7-10% марганца.
Недостаток известных составов состоит в том, что в твердом остатке после генерации кислорода содержатся соединения тяжелых металлов, представляющие опасность при попадании в воду и далее в почву. Попадая с водой в почву, тяжелые металлы переходят в растения и включаются в трофические цепи животных и человека. Соединения бария относятся к сильно токсичным веществам. К ядовитым веществам относятся оксиды марганца, кобальта и никеля. Общим токсическим действием обладают оксидные соединения меди и железа.
Цель изобретения обеспечение экологической безопасности состава, генерирующего кислород в пиротехническом режиме.
Это достигается путем использования хлората натрия в качестве кислородоносителя, магния в качестве горючего, а катализатором служит один из ряда кислородных соединений кальция пероксид, оксид, гидроксид или их смесь в любом соотношении. Компоненты состава берут в следующим отношении, мас. хлорат натрия 75-90; магний 2-5; катализатор 5-23. Состав не содержит экологически опасных соединений тяжелых переходных металлов и бария, что обеспечивает экологическую чистоту твердого остатка после генерации кислорода.
Возможность использования в качестве катализатора любой из трех форм кислородных соединений кальция основана на особом механизме их каталитического действия. В отличие от оксидов переходных и тяжелых металлов механизм каталитического действия оксидных производных кальция состоит в переносе кислорода от аниона СlO - 3 в газовую фазу за счет быстро протекающего превращения
СаO + [О] _→ ←_ CaO2 (1) При протекании реакции слева направо СаO отрывает атом кислорода от аниона СlО - 3 и превращается в СаO2. Температура в зоне горения 600-700оС. Образующийся пероксид кальция тотчас распадается, а реакция (1) идет справа налево. Выделяющийся атомарный кислород рекомбинирует в молекулярный и покидает зону горения, а активный СаO вновь вступает в реакцию (1). Поэтому для поддержания необходимой скорости процесса безразлично, в каком виде вводить оксид кальция: сразу после начала процесса в системе появляются оба действующих соединения и из СаO, и из СаO2, и из Са(OH)2 за счет термического распада последних.
При использовании пероксида кальция (технический продукт обычно содержит 5-20% СаO и Са(OH)2 выход кислорода лежит в пределах 260-270 л/кг, но состав оказывается более дорогим. При использовании СаO или Са(OH)2) или их смеси цена состава ниже, но выход кислорода несколько уменьшается. Дополнительный эффект использования системы СаO2-CaO-Ca(OH)2 в качестве катализатора состоит в том, что благодаря довольно высокому содержанию в составе предлагаемый катализатор помимо основной функции обеспечивают механическую прочность блока, особенно в ходе горения, поскольку частицы тугоплавкого оксида кальция служат каркасом и предотвращают растекание жидкой фазы в зоне горения и деформацию блока.
Составы готовят смешением компонентов в шаровой мельнице в течение часа. Испытания прессованных образцов блоков проводят в модельной камере сжигания, снабженной воспламенительным устройством с электрической спиралью и выходным отверстием для кислорода. Измеряют объем выделившегося газа с помощью газосчетчика ГСБ-400, температуру во фронте горения термопарой, вставленной в блок прессованного образца на глубину 5 мм. Состав остатка определяют методами химического анализа.
П р и м е р 1. Спрессованный цилиндрический блок диаметром 14 мм и высотой 150 мм, содержащий, мас. хлорат натрия 81; магний 3; пероксид кальция 16, после инициирования равномерно горит с температурой 630оС и выделяет чистый кислород без примеси пыли в количестве 265 л/кг.
Результаты испытаний с изменением содержания компонентов состава представлены в таблице.
Из представленных в таблице данных следует, что при уменьшенном количестве магния состав не горит. При увеличенном количестве магния относительно заявленных границ состав горит с высокой температурой в зоне горения, превышающей 1000оС. Это приводит к нестабильному и неравномерному горению в результате образования большого количества жидкой фазы (температура плавления образующегося хлорида натрия 801оС) и выделению кислорода с большим содержанием пыли (выше 50 мг/л ). При завышенном или заниженном содержании хлората или катализатора состав теряет работоспособность.
Таким образом, изобретение позволяет получить экологически безопасный состав, генерирующий кислород. Твердый остаток не содержит токсичных соединений тяжелых металлов. Состав по изобретению обеспечивает достаточно высокий выход кислорода 230-265 л/кг и сравнительно невысокая температура его горения 610-700оС.

Claims (1)

  1. ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОРОДА, включающий хлорат натрия в качестве кислородоносителя, металлический магний в качестве горючего и катализатора, отличающийся тем, что катализатор содержит кислородное соединение кальция из ряда, включающего пероксид, оксид или гидроксид либо их смесь в любом соотношении, при следующем содержании компонентов, мас.%:
    Хлорат натрия - 75 - 90
    Металлический магний - 2 - 5
    Катализатор - 5 - 23
RU93003751A 1993-01-25 1993-01-25 Пиротехнический состав для получения кислорода RU2056341C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93003751A RU2056341C1 (ru) 1993-01-25 1993-01-25 Пиротехнический состав для получения кислорода

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93003751A RU2056341C1 (ru) 1993-01-25 1993-01-25 Пиротехнический состав для получения кислорода

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93003751A RU93003751A (ru) 1995-03-27
RU2056341C1 true RU2056341C1 (ru) 1996-03-20

Family

ID=20136186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93003751A RU2056341C1 (ru) 1993-01-25 1993-01-25 Пиротехнический состав для получения кислорода

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2056341C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113860261A (zh) * 2021-10-31 2021-12-31 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 一种无粘结剂的氯酸盐产氧药芯及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Заявка ФРГ N 4030088, кл. C 01B 13/02, 1991. 2. Заявка Великобритании N 1018751, кл. C 01B//C 01D, 1966. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113860261A (zh) * 2021-10-31 2021-12-31 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 一种无粘结剂的氯酸盐产氧药芯及其制备方法
CN113860261B (zh) * 2021-10-31 2023-08-11 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 一种无粘结剂的氯酸盐产氧药芯及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2063374C (en) Composition for controlling oxides of nitrogen
JP3419773B2 (ja) 化学的酸素発生器
RU2127715C1 (ru) Неазидные газообразующие композиции с включенным катализатором
EP0482852B1 (en) Azide-free gas generant composition with easily filterable combustion products
US4386979A (en) Gas generating compositions
RU2146546C1 (ru) Огнетушащее аэрозолеобразующее средство
US3702305A (en) Chemical oxygen generator
US3806323A (en) Apparatus for generating oxygen
EP0630351A1 (en) NON-TOXIC CHEMICAL OXYGEN COMPOSITIONS.
CA2633609C (en) Primer composition
US4182748A (en) Material and method for obtaining hydrogen and oxygen by dissociation of water
WO1981002005A1 (en) Improved material and method to dissociate water
EP1663407A2 (en) Composition for cooling and simultaneous filtration of the gas-aerosol fire-extinguishing mixture
US5049306A (en) Oxygen generating candles
RU2056341C1 (ru) Пиротехнический состав для получения кислорода
US3755182A (en) Nitrogen generating compositions
US6073962A (en) Gas generant
EP3604213B1 (en) Modified phyllosilicates for use in solid chemical oxygen generating compositions
US2885277A (en) Hydrogen gas generating propellent compositions
US4287169A (en) Water dissociation method and material
RU2057707C1 (ru) Пиротехнический состав для генерации кислорода
EP0018974B1 (en) Material and method for dissociation of water
RU2152350C1 (ru) Твердый источник кислорода
RU2056342C1 (ru) Пиротехнический состав для получения кислорода
US3046728A (en) Hydrogen gas generating propellant compositions