RU2149665C1

RU2149665C1 - Fire-extinguishing powder composition

Info

Publication number: RU2149665C1
Application number: RU99101784A
Authority: RU
Inventors: А.О. Гречман
Original assignee: Гречман Анатолий Оттович
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2000-05-27

Abstract

FIELD: fire extinguishing. SUBSTANCE: composition designed for extinguishing fires, including those on powered electric equipment, consists of mechanical mixture of 25-50-mcm powders containing preliminarily dried ammophos (97-94%), hydrophobic silica (Aerosil or silochrome, 3-8%), and aluminosilicate filler (phlogopite or pyrophyllite, 3-5%). EFFECT: optimized contents of components, increased fire-extinguishing capacity of composition and prolonged its lifetime. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к противопожарным средствам, а более конкретно, к составам огнетушащих порошков, применяющихся для тушения твердых, жидких и газообразных веществ, а также электроустановок, как в закрытых пространствах, так и на открытом воздухе. The invention relates to fire fighting means, and more specifically, to the compositions of fire extinguishing powders used to extinguish solid, liquid and gaseous substances, as well as electrical installations, both in closed spaces and in the open air.

Огнетушащие порошки являются, как правило, механическими смесями различных компонентов, основу которых составляют активные огнегасящие средства с целевыми технологическими и эксплуатационными добавками. Fire extinguishing powders are, as a rule, mechanical mixtures of various components, the basis of which are active fire extinguishing agents with targeted technological and operational additives.

Так, уровень техники характеризуют составы на основе аммофоса, содержащие высокодисперсные (50-150 мкм) гидрофобный диоксид кремния (аэросил) и каолино-шамотный порошок (алюмосиликат -

), обеспечивающие необходимые показатели текучести смеси из технических средств (огнетушителей, автоматических установок и пожарных автомобилей порошкового и комбинированного действия) и кажущейся плотности за счет оптимизации гранулометрического соотношения их частиц (см., например, патент РФ N 2086279, А 62 D 1/00, опубл. в бюл. N 22-97; а.с. N 1181672, А 62 D 1/00, 1985 г.; ТУ 113-08-597-86 "Порошки огнетушащие марки П-2АП и П-4АП", введены в действие с 01.01.93, Госстандарт СССР, N 086/001264/02).So, the prior art is characterized by compositions based on ammophos, containing highly dispersed (50-150 microns) hydrophobic silicon dioxide (aerosil) and kaolin-chamotte powder (aluminosilicate -

), providing the necessary indicators of the fluidity of the mixture from technical means (fire extinguishers, automatic installations and fire engines of powder and combined action) and the apparent density due to the optimization of particle size distribution of particles (see, for example, RF patent N 2086279, A 62 D 1/00 , published in Bulletin N 22-97; a.s. N 1181672, A 62 D 1/00, 1985; TU 113-08-597-86 "Fire extinguishing powders of the P-2AP and P-4AP brands", entered into force on 01.01.93, Gosstandart of the USSR, N 086/001264/02).

Однако указанные составы имеют неудовлетворительные технологические и служебные характеристики, а именно, из-за большого массового содержания балластного антифрикционного наполнителя (каолино-шамотного порошка) при неудовлетворительной текучести смеси со временем снижается огнетушащая способность состава. However, these compositions have unsatisfactory technological and service characteristics, namely, due to the high mass content of ballast antifriction filler (kaolin-chamotte powder), with unsatisfactory fluidity of the mixture, the fire extinguishing ability of the composition decreases over time.

Кроме того, каждый из аналогов имеет функциональные и технологические недостатки, ограничивающие практическое использование этих составов, соответственно: слеживаемость порошка, сложный состав активной основы и содержание серы в продуктах термораспада; плохая текучесть, низкая насыпная плотность; анизотропия физических свойств при минусовых температурах от кристаллизации воды, содержащейся в тонкозернистом коалино-шамотном порошке. In addition, each of the analogues has functional and technological drawbacks that limit the practical use of these compositions, respectively: powder caking, the complex composition of the active base and the sulfur content in the thermal decomposition products; poor fluidity, low bulk density; anisotropy of physical properties at subzero temperatures from crystallization of water contained in a fine-grained koalino-chamotte powder.

Более совершенным является выбранный по числу совпадающих признаков в качестве ближайшего аналога состав, описанный в изобретении по а.с. N 652945, A 62 D 1/00, 1979 г., который имеет повышенную огнетушащую способность при снижении температуры в очаге пожара. Известный состав выполнен на активной основе аммофоса, содержит гидрофобный диоксид кремния - аэросил и наполнитель алюмосиликатный - пирофиллит, что обеспечивает меньшую слеживаемость, обеспечивающую повышение срока службы огнетушителей, снаряженных этим составом. More perfect is the composition selected by the number of matching features as the closest analogue described in the invention by A. with. N 652945, A 62 D 1/00, 1979, which has an increased fire extinguishing ability with decreasing temperature in the fire. The known composition is made on the active basis of ammophos, contains hydrophobic silicon dioxide - aerosil and an aluminosilicate filler - pyrophyllite, which provides less caking, which increases the service life of fire extinguishers equipped with this composition.

Недостатком известного огнетушащего порошкового состава является несбалансированное соотношение компонентов, содержание которых не оптимизировано для получения более лучших основных технических характеристик, как технологических: выше текучесть, меньше склонность к комкованию и слеживаемости, так и назначения: повышенной эффективности тушения пожаров. A disadvantage of the known extinguishing powder composition is an unbalanced ratio of components whose contents are not optimized to obtain better basic technical characteristics, both technological: higher fluidity, less tendency to clumping and caking, and purpose: increased fire fighting efficiency.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является оптимизация количественного состава композиции для повышения функциональной надежности универсального огнетушащего порошка с адекватным основным действием при увеличении срока службы. The problem to which the present invention is directed, is to optimize the quantitative composition of the composition to increase the functional reliability of a universal fire extinguishing powder with an adequate main effect while increasing the service life.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном огнетушащем порошковом составе на основе аммофоса, содержащем гидрофобный диоксид кремния и наполнитель алюмосиликатный, компоненты введены в состав в следующем соотношении (мас.%):
аммофос - 87...94
диоксид кремния гидрофобный - 3...8
наполнитель алюмосиликатный - 3...5,
причем используют предварительно осушенные гидрофобный диоксид кремния и наполнитель алюмосиликатный, модифицированные силаном, в качестве гидрофобного диоксида кремния используют аэросил или силохром, а в качестве алюмосиликатного наполнителя используют флогопит или пирофиллит.The required technical result is achieved by the fact that in the known fire extinguishing powder composition based on ammophos containing hydrophobic silicon dioxide and aluminosilicate filler, the components are introduced into the composition in the following ratio (wt.%):
ammophos - 87 ... 94
hydrophobic silicon dioxide - 3 ... 8
aluminosilicate filler - 3 ... 5,
moreover, pre-dried hydrophobic silica and silica-modified aluminosilicate filler are used, aerosil or silochrome are used as hydrophobic silica, and phlogopite or pyrophyllite is used as aluminosilicate filler.

Отличительные признаки позволили улучшить технологические и эксплуатационные свойства состава путем оптимизации количественного содержания компонентов и их массового соотношения в композиции с максимальной эффективностью пожаротушащей способности при необходимой гидрофобности и достаточной текучести порошка. Distinctive features made it possible to improve the technological and operational properties of the composition by optimizing the quantitative content of the components and their mass ratio in the composition with maximum fire extinguishing ability with the necessary hydrophobicity and sufficient powder fluidity.

Выбор границ диапазона содержания аммофоса определен следующим:
при содержании менее 87 мас.% снижается эффективность пожаротушения в объеме;
при содержании больше 94 мас.% снижается функциональная надежность при длительном сроке эксплуатации огнетушителей, так как порошок слеживается, уплотняется и практически не распыляется.The choice of the boundaries of the range of ammophos content is determined by the following:
when the content is less than 87 wt.% the efficiency of fire fighting in the volume decreases;
when the content is more than 94 wt.%, the functional reliability decreases during the long life of the fire extinguishers, since the powder is caked, compacted and practically not sprayed.

Выбор адсорбента кремнеземного определен его природным происхождением и большим содержанием (до 12%) в земной коре кремнезема, SiO₂.The choice of silica adsorbent is determined by its natural origin and high content (up to 12%) in the earth's crust of silica, SiO ₂ .

Модификация поверхности частиц порошков гидрофобного диоксида кремния и алюмосиликатного наполнителя силаном позволила в пределах их массового содержания в составе перераспределить соотношение, которое обеспечило в предложенной порошковой композиции известного качественного состава выбор количественного содержания компонентов в доверительном технологическом диапазоне гарантированного обеспечения адекватных основных служебных и эксплуатационных характеристик пожаротушения. Modification of the surface of the particles of hydrophobic silicon dioxide powder and silica-alumina filler with silane made it possible to redistribute the ratio within the mass content of the composition, which ensured the choice of the quantitative content of components in the confidence technological range of the proposed powder composition of known qualitative composition to ensure adequate basic firefighting and operational characteristics.

Содержание в составе гидрофобного диоксида кремния выше 8 мас.% снижает основное действие по количеству генерирования ингибиторов горения без видимого улучшения технологических свойств. The content of hydrophobic silicon dioxide above 8 wt.% Reduces the main effect on the amount of generation of combustion inhibitors without a visible improvement in technological properties.

Содержание в составе гидрофобного диоксида кремния менее 3 мас.% приводит к комкованию композиции из-за неудовлетворительной гидрофобности и набухания от впитывания влаги, слипания частиц порошка, при этом теряется необходимая фракционность для текучести псевдоожиженного слоя порошка. A content of hydrophobic silicon dioxide of less than 3 wt.% Leads to clumping of the composition due to unsatisfactory hydrophobicity and swelling from moisture absorption, powder particles stick together, and the necessary fractionality for fluidity of the fluidized powder layer is lost.

При увеличении содержания алюмосиликатного наполнителя более чем 5 мас.% снижаются адсорбирующие возможности состава или основное действие огнетушащего порошка из-за сокращения доли других компонентов без улучшения текучести. With an increase in the content of aluminosilicate filler of more than 5 wt.%, The adsorption capabilities of the composition or the main effect of the extinguishing powder are reduced due to a reduction in the proportion of other components without improving fluidity.

При снижении содержания алюмосиликатного наполнителя менее 3 мас.% появляется недостаточная текучесть состава, что замедляет процесс подачи порошка в зону пожара, снижая эффективность его подавления, при этом сокращается срок эксплуатации состава из-за его гравитационного со временем и вибрационного при транспортировке уплотнения. With a decrease in the content of aluminosilicate filler of less than 3 wt.%, Insufficient fluidity of the composition appears, which slows down the process of supplying the powder to the fire zone, reducing the efficiency of its suppression, while reducing the life of the composition due to its gravity over time and vibration during transportation of the seal.

Каждый существенный признак необходим, а их оптимизированная количественная совокупность является достаточной для достижения новизны качества, то есть нового сверхэффекта, не присущего признакам в разобщенности. Each essential attribute is necessary, and their optimized quantitative combination is sufficient to achieve the novelty of quality, that is, a new super-effect that is not inherent in the signs of disunity.

Предложенное техническое решение не известно по доступным источникам информации уровня техники, из которого явным образом не следует для специалиста-пожарного, и может быть реализовано промышленным образом в автоматическом производстве, то есть соответствует критериям патентоспособности. The proposed technical solution is not known from the available sources of information of the prior art, from which it does not explicitly follow for a fireman, and can be implemented industrially in automatic production, that is, meets the criteria of patentability.

Предложенный порошковый состав изготавливается механическим перемешиванием входящих компонентов, активную основу которого (87-94 мас.%) представляет собой аммофос, ГОСТ 18918-85, как смесь кристаллических веществ NH₄H₂PO₄ и (NH₄)₂HPO₄ в соотношении 1:2, термически разлагающийся в очаге пожара с образованием ингибиторов горения:
(NH₄)₂HPO₄ --->

+ H₃PO₄
(NH₄)₂HPO₄ --->

+ NH₄H₂PO₄
NH₄H₂PO₄ --->

+ H₃PO₄
Следует заметить, что при тушении пожара в закрытых помещениях необходимо принудительно откачивать генерируемый аммиак притоком атмосферного воздуха.The proposed powder composition is made by mechanical mixing of the incoming components, the active basis of which (87-94 wt.%) Is ammophos, GOST 18918-85, as a mixture of crystalline substances NH ₄ H ₂ PO ₄ and (NH ₄ ) ₂ HPO ₄ in the ratio of 1 : 2, thermally decomposed in the fire with the formation of combustion inhibitors:
(NH ₄ ) ₂ HPO ₄ --->

+ H ₃ PO ₄
(NH ₄ ) ₂ HPO ₄ --->

+ NH ₄ H ₂ PO ₄
NH ₄ H ₂ PO ₄ --->

+ H ₃ PO ₄
It should be noted that when extinguishing a fire in enclosed spaces, it is necessary to forcibly pump out the generated ammonia by the influx of atmospheric air.

Все продукты термораспада являются ингибиторами процесса горения. All thermal decomposition products are combustion inhibitors.

В случае комбинированного тушения с применением воды она свяжет аммиак:
NH₃ + H₂O ---> NH₄OH
При этом частично растворяется ортофосфорная кислота, пленка которой закрывает очаг пожара от кислорода окружающего воздуха, проникая в горящие трещины твердого материала.In the case of combined quenching using water, it will bind ammonia:
NH ₃ + H ₂ O ---> NH ₄ OH
In this case, phosphoric acid is partially dissolved, the film of which closes the fire from oxygen in the surrounding air, penetrating into burning cracks of solid material.

Аммофос используется размолотым до частиц размером 25-50 мкм и 50-100 мкм, включая 2 мас.% частиц до 200 мкм, что улучшает текучесть состава. Ammophos is used ground to a particle size of 25-50 microns and 50-100 microns, including 2 wt.% Particles to 200 microns, which improves the fluidity of the composition.

Для повышения текучести состава вводится в количестве 3-5 мас.% порошок алюмосиликата (пирофиллит или флогопит, ТУ 21-25-229-86) фракцией частиц до 50 мкм. To increase the fluidity of the composition, aluminosilicate powder (pyrophyllite or phlogopite, TU 21-25-229-86) is introduced in an amount of 3-5 wt.% With a fraction of particles up to 50 microns.

Для стабилизации текучести вводится порошок гидрофобного диоксида кремния (силохром, аэросил, ГОСТ 14922-77) той же фракции, который является адсорбентом. To stabilize the fluidity, a hydrophobic silicon dioxide powder (silochrome, aerosil, GOST 14922-77) of the same fraction, which is an adsorbent, is introduced.

Обе добавки модифицированы триметилхлорсиланом в газовой фазе в динамических условиях следующим образом. Компоненты измельчаются последовательно на молотковой мельнице, а затем на струйно-вихревой, после чего их просеивают через сита с сетками N 02К, 005К по ГОСТ 6613. Both additives are modified with trimethylchlorosilane in the gas phase under dynamic conditions as follows. The components are crushed sequentially in a hammer mill, and then in a jet-vortex, after which they are sieved through sieves with nets N 02K, 005K according to GOST 6613.

Аммофос сушат в фильтре-сушилке при температуре 80-90^oC.Ammophos is dried in a filter dryer at a temperature of 80-90 ^o C.

Порошки добавок осушают от молекулярно-адсорбированной воды на поверхности частиц в наклонной (15-20^o к горизонту), вращаемой со скоростью 1-2 оборота в минуту колонной печи, нагреваемой до температуры 180-200^oC в течение 2 часов, продувкой сухого инертного газа (азота), пропускаемого через ловушку с концентрированной серной кислотой.Additive powders are drained from molecularly adsorbed water on the surface of the particles in an inclined (15-20 ^o to the horizon), rotated at a speed of 1-2 revolutions per minute column furnace, heated to a temperature of 180-200 ^o C for 2 hours, blowing dry inert gas (nitrogen) passed through a trap with concentrated sulfuric acid.

Затем в линию продувки вводится модифицирующий агент-триметилхлорсилан, через который пропускают газ-носитель, насыщаемый парами нагретого до температуры 200-220^oC модификатора. Продувка парами триметилхлорсилана порошков-добавок во вращающейся печи осуществляется в течение 2 часов с линейной скоростью 1-2 м/мин. По окончании процесса модификации порошок гигроскопичен.Then, a trimethylchlorosilane modifying agent is introduced into the purge line, through which a carrier gas is passed, saturated with vapors of a modifier heated to a temperature of 200-220 ^° C. The trimethylchlorosilane vapor blowing of additive powders in a rotary kiln is carried out for 2 hours at a linear speed of 1-2 m / min. At the end of the modification process, the powder is hygroscopic.

Далее порошок продувают газом для освобождения от хлоридов при температуре реакции в течение 2 часов:

Полнота прохождения реакции контролируется смоченной в воде лакмусовой бумагой (на кислоту): если бумага не синеет, то порошок чист и готов к применению.Next, the powder is purged with gas to liberate from chlorides at the reaction temperature for 2 hours:

The completeness of the reaction is controlled by litmus paper soaked in water (for acid): if the paper does not turn blue, then the powder is clean and ready for use.

Измельченный и высушенный аммофос засыпают в барабан смешивания, куда к нему добавляют модифицированные порошки, в частности, аэросила марки А-380, аморфной двуокиси кремния (99,9% SiO₂) и флогопита - минерала химического состава K (Mg, Fe)₃ [AlSi₃O₁₀](F₁OH)₂ из группы слюд, равной фракционности частиц 25-50 мкм, в количествах оптимизированного диапазона содержания. Смешивание проводят в течение 2 часов, после чего готовую механическую смесь выгружают и затаривают.The crushed and dried ammophos is poured into a mixing drum, where modified powders are added to it, in particular, aerosil grade A-380, amorphous silicon dioxide (99.9% SiO ₂ ) and phlogopite, a mineral of chemical composition K (Mg, Fe) ₃ [ AlSi ₃ O ₁₀ ] (F ₁ OH) ₂ from the group of mica, equal to the particle fractionation of 25-50 microns, in amounts of the optimized content range. Mixing is carried out for 2 hours, after which the finished mechanical mixture is unloaded and packaged.

При этом обеспечиваются (см. таблицы приложения) показатели огнетушащей способности (0,42 кг/м²) и кажущейся плотности (760 кг/м³) на уровне аналогов, а показатель текучести 0,28 кг/с сохраняется в течение 5 лет, что в 2,5 раза выше, чем у известных составов.At the same time, fire extinguishing ability (0.42 kg / m ² ) and apparent density (760 kg / m ³ ) at the level of analogues are provided (see tables of the appendix), and the yield index of 0.28 kg / s is maintained for 5 years, which is 2.5 times higher than that of known compounds.

Огнетушащий порошок по изобретению изготавливается на обычном стандартном оборудовании промышленного предприятия с использованием известных технологических приемов из отечественного сырья. The extinguishing powder according to the invention is manufactured on conventional standard equipment of an industrial enterprise using well-known technological methods from domestic raw materials.

Предложенный порошковый состав предназначен для эффективного тушения пожаров класса А (твердых веществ), В (жидких веществ) и С (газообразных веществ), а также электроустановок под напряжением до 1000 В при относительной влажности до 90% и температуре окружающей среды от минус 50^oC до 60^oC.The proposed powder composition is intended for effective extinguishing of fires of class A (solid substances), B (liquid substances) and C (gaseous substances), as well as electrical installations under voltage up to 1000 V with relative humidity up to 90% and ambient temperature from minus 50 ^o C up to 60 ^o C.

Огнетушащий порошок по своим основным показателям назначения (текучесть и тушащая способность) удовлетворяет требованиям норм пожарной безопасности НПБ 170-98 "Порошки огнетушащие общего назначения. Общие технические требования. Методы испытаний", а по эксплуатационным свойствам (склонность к водопоглощению и слеживаемости - не более 3 и 2% соответственно способность к водоотталкиванию) превышает известный уровень. Fire extinguishing powder in its main indicators of purpose (fluidity and extinguishing ability) meets the requirements of fire safety standards NPB 170-98 "Fire extinguishing powders for general purposes. General technical requirements. Test methods", and operational properties (tendency to water absorption and caking - no more than 3 and 2%, respectively, the ability to repel water) exceeds a known level.

Claims

1. Fire extinguishing powder composition on an active basis of ammophos, containing hydrophobic silicon dioxide and aluminosilicate filler, characterized in that the components of the composition are introduced in the following ratio, wt.%:
Ammophos - 87 - 94
Hydrophobic Silica - 3 - 8
Filler, aluminosilicate - 3 - 5
moreover, pre-dried silica and an aluminosilicate filler modified with silane are used.

2. Fire extinguishing composition according to claim 1, characterized in that aerosil or silochrome are used as hydrophobic silicon dioxide, and phlogopite or pyrophyllite is used as an aluminosilicate filler.