RU2068831C1

RU2068831C1 - Gas-generating pyrotechnic composition

Info

Publication number: RU2068831C1
Application number: RU93047456A
Authority: RU
Inventors: В.А. Голубев; А.А. Усков; М.В. Харламов
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1996-11-10

Abstract

FIELD: pyrotechnics. SUBSTANCE: composition has, wt.-%: tungsten trioxide 78-93; aluminium 14-17, and carbon as graphite 3-5. Composition is prepared by component mixing. Gas evolution is 92-98 vol.%, ignition point is above 900 C, combustion rate is 74-117 mm/s. Composition is used for carbon oxide producing. EFFECT: enhanced effectiveness of composition. 1 tbl

Description

Изобретение относится к пиротехнике и может быть использовано для получения оксида углерода, например, в газогенераторах и источниках давления. The invention relates to pyrotechnics and can be used to produce carbon monoxide, for example, in gas generators and pressure sources.

Известны технические решения получения оксида углерода посредством газификации твердых топлив, при взаимодействии метана с водой, при взаимодействии муравьиной и серной кислот [1]
Оксид углерода может быть получен при разложении карбонилов металлов (железа, никеля, хрома, вольфрама) [1] Оксид углерода может быть получен также при сгорании углерода в смеси с окислителем, т.е. при горении пиротехнического состава (ПТС). При этом углерод может быть представлен в виде органического горючего (идитол, шеллак, крахмал и т.д.) [2] или в виде индивидуального вещества (печная или канальная сажа) [3]
В качестве окислителя в данном случае используются такие неорганические окислители, как нитрат калия, нитрат бария, хлорат калия [2] а также перхлораты натрия и калия [3] Следует отметить, что газообразные продукты горения при этом кроме окислов углерода (CO, CO₂) содержат такие примеси как азот и пары воды. Наиболее близким к заявляемому составу по технической сущности является пиротехнический состав [3] по заявке Великобритании N 1477357 кл. С 06 В 29/00, 31/00, который и выбран заявителем в качестве прототипа. Вышеупомянутый состав имеет ряд недостатков. В генерируемом газе присутствуют пары воды, при этом окисление углерода в основном происходит до двуокиси. Шлаки, образующиеся при горении этого состава, имеют относительно низкую температуру плавления ≈ 800 ^o С, что отрицательно сказывается на работоспособности фильтрующих систем газовывода и приводит к их забитию. Наличие хлората калия в составе делает его чувствительным и опасным как в производстве, так и в обращении с ним.Known technical solutions for the production of carbon monoxide through the gasification of solid fuels, in the interaction of methane with water, in the interaction of formic and sulfuric acids [1]
Carbon monoxide can be obtained by decomposition of metal carbonyls (iron, nickel, chromium, tungsten) [1] Carbon monoxide can also be obtained by combustion of carbon in a mixture with an oxidizing agent, ie when burning a pyrotechnic composition (PTS). In this case, carbon can be presented in the form of organic fuel (iditol, shellac, starch, etc.) [2] or as an individual substance (furnace or channel soot) [3]
In this case, inorganic oxidizers such as potassium nitrate, barium nitrate, potassium chlorate [2] as well as sodium and potassium perchlorates [3] are used as an oxidizing agent. It should be noted that gaseous products of combustion in addition to carbon oxides (CO, CO ₂ ) contain impurities such as nitrogen and water vapor. Closest to the claimed composition in technical essence is the pyrotechnic composition [3] according to the application of Great Britain N 1477357 class. C 06 B 29/00, 31/00, which is selected by the applicant as a prototype. The above composition has several disadvantages. Water vapor is present in the generated gas, with the oxidation of carbon mainly occurring to dioxide. Slag formed during combustion of this composition has a relatively low melting point ≈ 800 ^o C, which negatively affects the performance of the filter systems of the gas outlet and leads to their clogging. The presence of potassium chlorate in the composition makes it sensitive and dangerous both in production and in handling it.

Задачей, решаемой изобретением, является разработка газогенерирующего пиротехнического состава для получения оксида углерода и образующего при горении тугоплавкие пористые шлаки, обладающие фильтрующей способностью, а также повышение термостойкости и безопасности состава при его производстве и обращении с ним. The problem solved by the invention is the development of a gas-generating pyrotechnic composition for producing carbon monoxide and forming, during combustion, refractory porous slags with filtering ability, as well as increasing the heat resistance and safety of the composition during its production and handling.

Технический результат, достигаемый при этом, обеспечивает составу необходимые свойства:
1. Газовыделение не менее 30 см³/г;
2. Содержание оксида углерода не менее 90 об.The technical result achieved in this case provides the composition with the necessary properties:
1. Gas evolution of at least 30 cm ³ / g;
2. The content of carbon monoxide is not less than 90 vol.

3. Тугоплавкие пористые шлаки W, Al₂O₃.3. Refractory porous slag W, Al ₂ O ₃ .

4. Температура воспламенения не менее 900 ^o С.4. The ignition temperature is not less than 900 ^o C.

Для решения поставленной задачи в известный пиротехнический состав, содержащий неорганический окислитель, горючее алюминий и углерод, согласно изобретению в качестве окислителя вводится триоксид вольфрама, а углерод используется в виде графита при следующем соотношении компонентов, мас. To solve this problem, in the known pyrotechnic composition containing an inorganic oxidizing agent, combustible aluminum and carbon, according to the invention, tungsten trioxide is introduced as an oxidizing agent, and carbon is used in the form of graphite in the following ratio of components, wt.

триоксид вольфрама 78 83;
порошок алюминия 14 17;
углерод 3 5.tungsten trioxide 78 83;
aluminum powder 14 17;
carbon 3 5.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый состав соответствует критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed composition meets the criterion of "novelty."

Анализ известных пиротехнических составов не выявил составов, дающих такой же технический результат, что и заявляемый состав. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень". Analysis of the known pyrotechnic compositions did not reveal compositions that give the same technical result as the claimed composition. This allows us to conclude that the criterion of "inventive step".

Для экспериментальной отработки заявляемого состава были изготовлены образцы по следующей технологии. For experimental testing of the inventive composition, samples were made using the following technology.

1. Порошки окислителя и горючих компонентов после сушки и измельчения просеивали через сито с ячейкой 01. 1. The powders of the oxidizing agent and combustible components after drying and grinding were sieved through a sieve with a cell 01.

2. Взятые в необходимом количестве все порошки одновременно загружались в механический смеситель и перемешивались в течение 0,5 1 часа. 2. Taken in the required amount, all powders were simultaneously loaded into a mechanical mixer and mixed for 0.5 to 1 hour.

Сжигание образцов производилось в установке, предварительно вакуумированной до остаточного давления ≈ 10^-2 мм рт.ст.The samples were burned in a setup previously evacuated to a residual pressure of ≈ 10 ^-2 mm Hg.

Поджиг осуществлялся спиралью накаливания. После сжигания образцов определялось количество выделившегося газа и производился его анализ методом газовой хроматографии. Температура воспламенения определялась методом ДТА. The ignition was carried out by an incandescent spiral. After burning the samples, the amount of gas released was determined and analyzed by gas chromatography. The ignition temperature was determined by DTA.

Калорийность определялась по стандартной методике в среде аргона. Скорость горения определялась на прессованных образцах цилиндрической формы. Коэффициент уплотнения при этом был равен 0,7. Температура горения определялась с помощью вольфрам-рениевых термопар. Calorie content was determined by standard methods in an argon medium. The burning rate was determined on pressed cylindrical samples. The compaction coefficient was 0.7. The combustion temperature was determined using tungsten-rhenium thermocouples.

В таблице представлены результаты, подтвержденные актом испытаний, из анализа которых следует, что рецептуры N 2-4 наиболее полно удовлетворяют критериям качества заявляемого ПТС. The table presents the results confirmed by the test report, from the analysis of which it follows that the formulation N 2-4 most fully satisfy the quality criteria of the claimed PTS.

За счет оптимального соотношения компонентов в процессе горения состава выделяется 37 59 см³/г газообразных продуктов, из которых 92 98 об. составляет оксид углерода.Due to the optimal ratio of components during the combustion of the composition, 37 59 cm ³ / g of gaseous products are released, of which 92 98 vol. makes up carbon monoxide.

Температура воспламенения состава превышает 900 ^o С. Это свидетельствует о высокой термостойкости состава, что является позитивным моментом с точки зрения безопасности при его изготовлении и работе с ним. ТТТ1The ignition temperature of the composition exceeds 900 ^o C. This indicates a high heat resistance of the composition, which is a positive point from the point of view of safety in its manufacture and work with him. TTT1

Claims

Gas generating pyrotechnic composition, including inorganic oxidizing agent, aluminum, carbon, characterized in that it contains tungsten trioxide as an oxidizing agent, and carbon in the form of its allotropic form is graphite in the following ratio of components, wt.

Tungsten Trioxide 78 83
Aluminum 14 17
Carbon in the form of graphite 3 5