RU2583365C1 - Thermally activated chemical powder - Google Patents
Thermally activated chemical powder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2583365C1 RU2583365C1 RU2015107307/12A RU2015107307A RU2583365C1 RU 2583365 C1 RU2583365 C1 RU 2583365C1 RU 2015107307/12 A RU2015107307/12 A RU 2015107307/12A RU 2015107307 A RU2015107307 A RU 2015107307A RU 2583365 C1 RU2583365 C1 RU 2583365C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fire extinguishing
- powder
- potassium
- extinguishing powder
- fire
- Prior art date
Links
Landscapes
- Fireproofing Substances (AREA)
- Fire-Extinguishing Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области создания огнетушащих порошков, которые используются для тушения пожаров классов А, В, С, Е.The invention relates to the field of creating fire extinguishing powders that are used to extinguish fires of classes A, B, C, E.
Для классификации пожаров используют следующие обозначения.The following notation is used to classify fires.
Пожары класса А - горение твердых веществ (подкласс А1 - горение твердых веществ, сопровождаемое тлением (например, дерева, бумаги, соломы, угля, текстильных изделий); подкласс А2 - горение твердых веществ, не сопровождаемое тлением (например, пластмассы)).Class A fires - burning of solids (subclass A1 - burning of solids, accompanied by smoldering (e.g. wood, paper, straw, coal, textiles); subclass A2 - burning of solids, not accompanied by smoldering (e.g. plastic)).
Пожары класса В - горение жидких веществ (подкласс В1 - горение жидких веществ, нерастворимых в воде (например, бензина, эфира, нефтяного топлива), а также сжижаемых твердых веществ (например, парафина); подкласс В2 - горение жидких веществ, растворимых в воде (например, спиртов, метанола, глицерина)).Class B fires - combustion of liquid substances (subclass B1 - combustion of liquid substances insoluble in water (e.g. gasoline, ether, petroleum fuels), as well as liquefied solids (e.g. paraffin); subclass B2 - combustion of liquid substances soluble in water (e.g. alcohols, methanol, glycerol)).
Пожары класса С - горение газообразных веществ.Class C fires - combustion of gaseous substances.
Пожары класса Е - горение объектов, находящихся под напряжением.Class E fires - the burning of live objects.
Огнетушащие порошки представляют собой мелко измельченные минеральные соли с различными добавками, препятствующими слеживаемости и комкованию. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с другими средствами пожаротушения:Extinguishing powders are finely divided mineral salts with various additives that prevent caking and clumping. They have several advantages compared to other fire extinguishing means:
- исключительно высокой огнетушащей способностью, превышающей способность таких сильных ингибиторов горения, как галоидоуглеводороды;- exceptionally high fire extinguishing ability, exceeding the ability of such strong combustion inhibitors as halocarbons;
- универсальностью применения, так как подавляют горение материалов, которые невозможно потушить водой и другими средствами (например, металлы и некоторые металлсодержащие соединения);- universality of application, since they suppress the combustion of materials that cannot be extinguished with water and other means (for example, metals and some metal-containing compounds);
- возможностью создания универсального средства по всем очагам пожара, включая А2 (волокнистые и пористые материалы) - в отличие от газовых и аэрозольных составов;- the ability to create a universal tool for all fires, including A2 (fibrous and porous materials) - in contrast to gas and aerosol formulations;
- разнообразием способов пожаротушения, в том числе возможностью применения для предупреждения (флегматизации) и подавления взрыва.- a variety of fire extinguishing methods, including the possibility of application for the prevention (phlegmatization) and suppression of the explosion.
Огнетушащие порошки обеспечивают тушение пожара за счет охлаждения, объемного тушения, экранирования теплоты излучения и прерывания цепной реакции горения.Extinguishing powders extinguish a fire by cooling, volumetric extinguishing, shielding the heat of radiation and interrupting the combustion chain reaction.
Охлаждение. Большинство огнетушащих порошков не обладает выраженным охлаждающим эффектом, но некоторое охлаждение порошки обеспечивают благодаря тому, что имеют более низкую температуру, чем горящий материал, и теплота передается от более горячего вещества к более холодному порошку.Cooling. Most extinguishing powders do not have a pronounced cooling effect, but the powders provide some cooling due to the fact that they have a lower temperature than the burning material, and heat is transferred from the hotter substance to the colder powder.
Объемное тушение. Когда огнетушащий порошок вступает в химическую реакцию с продуктами горения материалов, при воздействии теплоты образуется двуокись углерода и пары воды, которые разбавляют пары горючего топлива и воздух, окружающий пожар. В результате создается определенный эффект объемного тушения.Volumetric quenching. When a fire extinguishing powder enters into a chemical reaction with the products of combustion of materials, when exposed to heat, carbon dioxide and water vapor are formed, which dilute the vapor of combustible fuel and the air surrounding the fire. As a result, a certain volume quenching effect is created.
Экранирование теплоты излучения. При подаче огнетушащего порошка в зону горения образуется непрозрачное облако. Оно уменьшает количество теплоты, излучаемой в направлении очага пожара, т.е. поглощает часть той теплоты, которая необходима для поддержания горения. Уменьшается количество образующихся паров горючего вещества, и интенсивность горения снижается.Shielding the heat of radiation. When the extinguishing powder is supplied to the combustion zone, an opaque cloud is formed. It reduces the amount of heat emitted in the direction of the fire, i.e. absorbs part of the heat necessary to maintain combustion. The amount of fuel vapor generated is reduced, and the burning rate is reduced.
Прерывание цепной реакции. Огнетушащий порошок и некоторые другие огнетушащие вещества (например, хладоны) влияют на цепные реакции горения. Предполагается, на поверхности частиц порошка образуются активные акцепторы свободных радикалов - участников процесса горения. При взаимодействии частиц порошка с радикальными частицами в зоне горения происходит их инактивация, в результате чего цепная радикальная реакция оказывается прерванной, что приводит к прекращению горения.Interruption of the chain reaction. Fire extinguishing powder and some other fire extinguishing agents (e.g. freon) affect the combustion chain reactions. It is assumed that active acceptors of free radicals, which are participants in the combustion process, are formed on the surface of powder particles. When powder particles interact with radical particles in the combustion zone, they are inactivated, as a result of which the radical chain reaction is interrupted, which leads to the cessation of combustion.
Из уровня техники известны различные составы огнетушащих порошков, обладающие теми или иными преимуществами.The prior art various compositions of fire extinguishing powders with these or those advantages.
Так, например, из патента РФ №2437696 известен состав огнетушащего порошка для тушения пожаров классов А, В, С, а также электроустановок, находящихся под напряжением до 1000 В. Огнетушащий порошок многоцелевого назначения содержит следующие компоненты при оптимальном соотношении, мас. %: высокодисперсный гидрофобный диоксид кремния в виде осажденного кремнезема, обработанного кремнийорганическими соединениями, - 0,3-3,0, аммофос - 0,5-35, сульфат аммония - 0,1-25, производные азодикарбоновой кислоты - 10-35, нерастворимый в воде минерал или смесь минералов до 100. В качестве нерастворимых в воде минералов или смеси минералов используют любое соединение из ряда: карбонатов, силикатов, алюмосиликатов или их смеси.So, for example, from the RF patent No. 2437696, the composition of the fire extinguishing powder for extinguishing fires of classes A, B, C, as well as electrical installations under voltage up to 1000 V is known. The multi-purpose fire extinguishing powder contains the following components at the optimum ratio, wt. %: highly dispersed hydrophobic silicon dioxide in the form of precipitated silica treated with organosilicon compounds - 0.3-3.0, ammophos - 0.5-35, ammonium sulfate - 0.1-25, derivatives of azodicarboxylic acid - 10-35, insoluble in water, a mineral or mixture of minerals up to 100. As a water-insoluble mineral or mixture of minerals, any compound from the range of carbonates, silicates, aluminosilicates, or mixtures thereof is used.
Известный огнетушащий порошок имеет улучшенные эксплуатационные характеристики - способность к водоотталкиванию, текучесть порошка, огнетушащая способность при тушении пожара классов А и В, но, тем не менее, обладает рядом недостатков: недостаточной огнетушащей способностью при тушении пожара классов В, дороговизной и недоступностью компонентов в промышленном объеме. Кроме того, гидразодиазокарбонамид, используемый в качестве производного азодикарбоновой кислоты, известен как нестабильное и потенциально взрывоопасное соединение.The known fire extinguishing powder has improved performance characteristics - water repellency, powder fluidity, fire extinguishing ability when fighting a fire of classes A and B, but, nevertheless, has a number of disadvantages: insufficient fire extinguishing ability when fighting a fire of classes B, high cost and inaccessibility of components in industrial volume. In addition, hydrazodiazocarbonamide used as a derivative of azodicarboxylic acid is known as an unstable and potentially explosive compound.
Также известен огнетушащий порошковый состав для очагов класса АВСЕ, включающий: белую сажу, гидрофобизованную кремнийорганической жидкостью (2-4 мас. %), корундовый порошок или алюмосиликат (3-11 мас. %), аммофос и сульфат аммония - остальное. Белая сажа и гиброфобизирующая кремнийорганическая жидкость взяты в соотношении, мас. %: белая сажа 95-97; гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость остальное. Аммофос и сульфат аммония взяты в соотношении, мас. %: аммофос 55-100; сульфат аммония остальное. Способ получения состава включает раздельную сушку и измельчение компонентов. Гидрофобизации белой сажи, которую предварительно сушат до содержания влаги не более 0,25 мас. %, измельчают, смешивают с кремнийорганической жидкостью и выдерживают при температуре 150-200°С до полимеризации кремнийорганической жидкости на поверхности частиц белой сажи (патент РФ №2194555).Also known is a fire extinguishing powder composition for foci of the ABCE class, including: white soot, hydrophobized with an organosilicon liquid (2-4 wt.%), Corundum powder or aluminosilicate (3-11 wt.%), Ammophos and ammonium sulfate - the rest. White carbon black and hybridizing organosilicon liquid are taken in the ratio, wt. %: white carbon 95-97; gidrofobiziruyushchy organosilicon liquid the rest. Ammophos and ammonium sulfate are taken in the ratio, wt. %: ammophos 55-100; ammonium sulfate the rest. The method of obtaining the composition includes separate drying and grinding of the components. Hydrophobization of white soot, which is pre-dried to a moisture content of not more than 0.25 wt. %, crushed, mixed with organosilicon liquid and kept at a temperature of 150-200 ° C until polymerization of organosilicon liquid on the surface of particles of white soot (RF patent No. 2194555).
При этом известный огнетушащий порошок обладает рядом недостатков: недостаточной огнетушащей способностью при тушении пожара классов В, дороговизной и недоступностью компонентов в промышленном объеме.Moreover, the known fire extinguishing powder has several disadvantages: insufficient fire extinguishing ability when extinguishing a fire of classes B, high cost and inaccessibility of components in an industrial volume.
Также известен ряд порошков для тушения очагов класса В и С.A number of extinguishing powders are also known for class B and C.
Например, известно огнетушащее средство для тушения нефти и нефтепродуктов по патенту РФ №2263525, содержащее следующий тушащий состав на основе солей угольной и кремниевых кислот:For example, a fire extinguishing agent for extinguishing oil and oil products according to the patent of the Russian Federation No. 2263525 is known, containing the following extinguishing composition based on salts of carbonic and silicic acids:
Из порошков общего назначения наиболее эффективен и известен «Моннекс» (MONNEX) (http://www.britannia-fire.co.uk/extinguisher-types/monnex). Состав порошка приведен в описании к патенту US 3536620 А. Повышенная эффективность этого порошка обусловлена его способностью растрескиваться в пламени с образованием очень мелких частиц. Однако этот порошок работает только при тушении очагов пожара класса В (ЛВЖ).Of the general purpose powders, Monnex (http://www.britannia-fire.co.uk/extinguisher-types/monnex) is the most effective and well-known. The composition of the powder is given in the description of US Pat. No. 3,536,620 A. The increased effectiveness of this powder is due to its ability to crack in a flame to form very fine particles. However, this powder only works when extinguishing fires of a Class B fire (LVH).
Таким образом, существуют многочисленные рецептуры универсальных АВСЕ-порошков с умеренной огнетушащей способностью по очагам В и ряд порошков для очагов класса В с высокими огнетушащими свойствами по этому очагу, но при этом не работающие по твердым и, особенно, тлеющим очагам.Thus, there are numerous formulations of universal ABCE-powders with moderate fire extinguishing ability at foci B and a number of powders for class B foci with high fire extinguishing properties at this source, but not working on solid and, especially, smoldering foci.
Имеющиеся огнетушащие средства не отвечают в полной мере современному уровню развития промышленности, для которого характерны большие площади производственных зданий, широкое использование веществ и материалов с высокой пожароопасностью, скопление на малой площади огромных количеств ЛВЖ (легковоспламеняющихся жидкостей) и других пожароопасных веществ и материалов.Existing fire extinguishing agents do not fully meet the current level of industry development, which is characterized by large areas of industrial buildings, the widespread use of substances and materials with high fire hazard, the accumulation on a small area of huge amounts of flammable liquids (flammable liquids) and other fire hazardous substances and materials.
Помимо этого, огнетушащий порошок должен тушить экранированные (затененные) очаги пожара - расположенные вне прямого воздействия установки порошкового пожаротушения.In addition, fire extinguishing powder must extinguish shielded (shaded) fires - located outside the direct impact of the powder fire extinguishing installation.
Это особенно важно для защиты автоматическими установками пожаротушения помещений с высокой пожарной нагрузкой, в которых степень затенения может достигать 50% по площади и более.This is especially important for the protection by automatic fire extinguishing installations of rooms with a high fire load, in which the degree of shading can reach 50% by area or more.
Поэтому довольно остро стоит вопрос об изыскании таких средств пожаротушения, эффективность которых была бы во много раз выше существующей.Therefore, the question of finding such fire extinguishing means, the effectiveness of which would be many times higher than the existing one, is rather acute.
Наиболее перспективным путем решения проблемы является разработка комбинированных огнетушащих составов, т.е. таких средств, которые соединяют в себе свойства различных классов огнетушащих составов.The most promising way to solve the problem is to develop combined fire extinguishing compositions, i.e. such agents that combine the properties of various classes of fire extinguishing compositions.
Задачей заявляемого изобретения является создание универсального огнетушащего порошка для классов АВСЕ с огнетушащей способностью по очагам В на уровне специализированных порошков, обладающего при этом высокой эффективностью при тушении экранированных очагов возгорания.The objective of the invention is the creation of a universal fire extinguishing powder for classes of ABCE with fire extinguishing ability at foci B at the level of specialized powders, which is highly effective in extinguishing screened fires.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого состава, заключается в повышении огнетушащей и газогенерирующей способности огнетушащего порошка, улучшении его эксплуатационных характеристик, а также в снижении вероятности повторного самовоспламенения после применения заявляемого огнетушащего порошка.The technical result achieved by using the inventive composition is to increase the fire extinguishing and gas generating ability of the fire extinguishing powder, improving its performance, as well as reducing the likelihood of re-ignition after application of the inventive fire extinguishing powder.
Поставленная задача решается тем, что, в соответствии с техническим решением, заявляемый огнетушащий порошок включает следующие компоненты: соли аммония - 10-70%, соли калия - 10-50%, производные карбамида или гуанидина - 5-30%, при этом порошок обладает газогенерирующей способностью не менее 200 л/кг при нагреве до температур 250°С, а частицы порошка покрыты полимерной газо- и влагонепроницаемой оболочкой.The problem is solved in that, in accordance with the technical solution, the inventive fire extinguishing powder includes the following components: ammonium salts - 10-70%, potassium salts - 10-50%, urea or guanidine derivatives - 5-30%, while the powder has a gas generating capacity of at least 200 l / kg when heated to temperatures of 250 ° C, and the powder particles are coated with a polymer gas and moisture impervious shell.
В качестве солей аммония используют сульфат аммония, или фосфат аммония, или их смеси. В качестве солей калия используют хлорид калия, или бромид калия, или иодид калия, или карбонат калия, или сульфат калия, или фосфат калия, или их смеси. В качестве производных карбамида используют метилкарбамид, или нитрокарбамид, или нитрозокарбамид, или биурет, или диазакарбамид, или цианамид, или дициандиамид, или незамещенный карбамид, или их смеси. В качестве производных гуанидина используют незамещенный гуанидин, нитрогуанидин, диметилгуанидин или нитрат гуанидина. Частицы порошка покрыты полимерной газо- и влагонепроницаемой оболочкой. В качестве материала этой оболочки используют полимочевину, или полиуретан, или полисилоксан, или поликарбонат. Также огнетушащий порошок может включать в себя каталитическую добавку в количестве 2-3 мас. %, в качестве которой используют соединения железа, меди, никеля, хрома, такие как фталлоцианин меди, оксид хрома III, оксид железа III, хлорид никеля.As ammonium salts, ammonium sulfate or ammonium phosphate or mixtures thereof are used. As potassium salts, potassium chloride, or potassium bromide, or potassium iodide, or potassium carbonate, or potassium sulfate, or potassium phosphate, or mixtures thereof are used. As carbamide derivatives, methyl carbamide, or nitrocarbamide, or nitrosocarbamide, or biuret, or diazacarbamide, or cyanamide, or dicyandiamide, or unsubstituted carbamide, or mixtures thereof, are used. As derivatives of guanidine use unsubstituted guanidine, nitroguanidine, dimethylguanidine or guanidine nitrate. The powder particles are coated with a polymer gas and moisture impermeable shell. Polyurea, or polyurethane, or polysiloxane, or polycarbonate is used as the material of this shell. Also, the extinguishing powder may include a catalytic additive in an amount of 2-3 wt. %, which is used as a compound of iron, copper, nickel, chromium, such as copper phthalocyanine, chromium oxide III, iron oxide III, nickel chloride.
Использование в составе огнетушащего порошка солей сульфата аммония, или фосфата аммония, или их смеси обусловлено их высокими огнетушащими свойствами при тушении очагов пожара класса А (твердые вещества). При попадании на горящую поверхность эти соли разлагаются с образованием устойчивых полимерных пленок полисульфатов и полифосфатов соответственно, что изолирует горящее вещество от кислорода воздуха и тем самым тушит его.The use of salts of ammonium sulfate, or ammonium phosphate, or a mixture thereof in the fire extinguishing powder is due to their high fire extinguishing properties when extinguishing fires of a class A fire (solid substances). Upon contact with a burning surface, these salts decompose to form stable polymer films of polysulfates and polyphosphates, respectively, which isolates the burning substance from atmospheric oxygen and thereby extinguishes it.
По результатам проведенных исследований, оптимальное содержание солей аммония составляет 10-70 мас. %. При меньшем содержании солей аммония критично снижается огнетушащая способность по очагам пожара А. При большем содержании солей аммония ухудшаются эксплуатационные характеристики: слеживаемость и водоотталкивание порошка.According to the results of the studies, the optimal content of ammonium salts is 10-70 wt. % At a lower content of ammonium salts, the fire-extinguishing ability at the hot spots of fire A is critically reduced. At a higher content of ammonium salts, operational characteristics are deteriorated: caking and water repulsion of the powder.
Для обеспечения эффективности тушения очагов пожара класса В и С используют соли калия: хлорид калия, или бромид калия, или иодид калия, или карбонат калия, или сульфат калия, или фосфат калия, или их смеси. При попадании в высокотемпературную область горения происходит частичный распад этих солей, а образующиеся при этом ион-радикалы калия работают эффективными акцепторами радикалов (Н·, ОН· и СНх·), что разрывает радикальную цепочку и приводит к прекращению горения. По результатам проведенных исследований, оптимальное содержание солей калия составляет 10-50 мас. %. При меньшем содержании солей калия критично снижается огнетушащая способность по очагам пожара В. При большем содержании солей калия ухудшаются огнетушащая способность по твердым очагам пожара.To ensure the efficiency of extinguishing fires of class B and C fires, potassium salts are used: potassium chloride, or potassium bromide, or potassium iodide, or potassium carbonate, or potassium sulfate, or potassium phosphate, or mixtures thereof. When these salts get into the high-temperature combustion region, these salts partially decompose, and the potassium ion radicals formed in this case work as effective radical acceptors (Н ·, ОН · and СНх ·), which breaks the radical chain and leads to cessation of combustion. According to the results of studies, the optimal content of potassium salts is 10-50 wt. % With a lower content of potassium salts, the fire-extinguishing ability at the hot spots of fire is critically reduced. With a higher content of potassium salts, the fire-extinguishing ability at hard fires is worsened.
Для улучшения огнетушащей способности заявляемого порошка по экранированным очагам в его составе использованы производные карбамида - метилкарбамид, или нитрокарбамид, или нитрозокарбамид, или биурет, или диазакарбамид, или цианамид, или дициандиамид, или незамещенный карбамид, или их смеси, или гуанидина - незамещенный гуанидин, нитрогуанидин, диметилгуанидин или нитрат гуанидина. Их действие обусловлено двумя механизмами:To improve the fire extinguishing ability of the inventive powder over shielded foci, urea derivatives are used in its composition - methyl carbamide, or nitrocarbamide, or nitrosocarbamide, or biuret, or diazacarbamide, or cyanamide, or dicyandiamide, or unsubstituted carbamide, or their mixture, or guanidine - nitroguanidine, dimethylguanidine or guanidine nitrate. Their action is due to two mechanisms:
1. Термоактивация порошка. Заключается в дроблении частицы порошка на более мелкие фрагменты (самодиспергацию), что увеличивает площадь активной поверхности частиц и, соответственно, эффективность тушения.1. Thermal activation of the powder. It consists in crushing the powder particles into smaller fragments (self-dispersion), which increases the area of the active surface of the particles and, accordingly, the quenching efficiency.
2. Газовыделение. При контакте порошка с пламенем происходит выделение большого количества негорючих газов (СО2, N2, Н2О, NH3), что дает дополнительное, «газовое» тушение очага возгорания.2. Gas evolution. Upon contact of the powder with the flame, a large amount of non-combustible gases (СО 2 , N 2 , Н 2 О, NH 3 ) is released, which gives an additional, “gas” quenching of the source of ignition.
Оба перечисленных фактора существенно увеличивают работу порошка по экранированным очагам пожара: за их счет порошок распределяется по объему больше как газ, нежели как твердое тело.Both of these factors significantly increase the work of the powder on the screened fires: due to them, the powder is distributed in volume more as a gas than as a solid.
По результатам проведенных исследований, оптимальное содержание производных карбамида или гуанидина составляет 5-30 мас. %. При меньшем содержании производных карбамида или гуанидина критично снижается огнетушащая способность по экранированным очагам пожара класса В. При большем содержании солей аммония ухудшаются эксплуатационные характеристики: плотность и водоотталкивание порошка.According to the results of the studies, the optimal content of urea or guanidine derivatives is 5-30 wt. % With a lower content of urea or guanidine derivatives, the fire extinguishing ability of shielded fires of class B is critically reduced. With a higher content of ammonium salts, the performance characteristics: density and water repellency of the powder deteriorate.
Газогенерирующую способность порошка определяют следующим образом.The gas generating ability of the powder is determined as follows.
Образец огнетушащего порошка в количестве 20-30 г помещают в жаростойкий керамический тигель. Тигель с образцом выдерживают в термостате при температуре 60±2°С в течение 30 мин, после охлаждения фиксируют массу образца. Далее тигель выдерживают при температуре 250±2°С в течение 60 мин, охлаждают и фиксируют массу образца. Потерю массы образца огнетушащего порошка вычисляют по формуле:A sample of fire extinguishing powder in an amount of 20-30 g is placed in a heat-resistant ceramic crucible. The crucible with the sample is kept in a thermostat at a temperature of 60 ± 2 ° C for 30 minutes, after cooling, the mass of the sample is fixed. Next, the crucible is kept at a temperature of 250 ± 2 ° C for 60 minutes, cooled and the mass of the sample is fixed. The mass loss of the extinguishing powder sample is calculated by the formula:
η=((m60-m250)/mн)*100,η = ((m 60 -m 250 ) / m n ) * 100,
где m60 - масса образца после выдержки при 60°С, г;where m 60 is the mass of the sample after exposure at 60 ° C, g;
m250 - масса образца после выдержки при 250°С, г;m 250 - the mass of the sample after exposure at 250 ° C, g;
mн - начальная масса образца, г;m n - the initial mass of the sample, g;
η - величина потери массы огнетушащего порошка, %.η is the mass loss of the extinguishing powder,%.
Газообразующую (газогенерирующую) способность огнетушащего порошка вычисляют по формуле:The gas-forming (gas-generating) ability of the extinguishing powder is calculated by the formula:
λ=224*η/µ,λ = 224 * η / μ,
где µ - средний молекулярный вес образующейся газовой смеси (для смеси Н2О, N2, NH3, СО2 в равных долях µ равно 26);where µ is the average molecular weight of the resulting gas mixture (for a mixture of H 2 O, N 2 , NH 3 , CO 2 in equal proportions of µ is 26);
λ - газообразующая способность, л/кг.λ is the gas-forming ability, l / kg.
В соответствии с проведенными огневыми экспериментами, эффект газовыделения огнетушащего порошка улучшает его огнетушащую способность, если его газообразующая способность λ не ниже 200 л/кг.In accordance with the conducted fire experiments, the gas evolution effect of the extinguishing powder improves its fire extinguishing ability if its gas generating ability λ is not lower than 200 l / kg.
Поскольку в состав огнетушащего порошка могут входить взаимореакционноспособные компоненты (например, сульфат аммония и бромид калия), частицы порошка покрывают непроницаемой полимерной оболочкой, обеспечивая химическую стабильность смеси. В качестве материала такой оболочки могут быть использованы полимеры - полимочевина, или полиуретан, или полисилоксан, или поликарбонат.Since extinguishing powder may contain mutually reactive components (for example, ammonium sulfate and potassium bromide), the powder particles are coated with an impermeable polymer coating, ensuring chemical stability of the mixture. The material of such a shell can be used polymers - polyurea, or polyurethane, or polysiloxane, or polycarbonate.
В то же время, простое смешение компонентов огнетушащего порошка может привести к химической реакции между его компонентами, что в свою очередь может привести к утрате огнетушащим порошком своих свойств (порошок слеживается в монолитную массу и теряет огнетушащие свойства). Таким образом, именно комбинация указанных компонентов с их инактивацией непроницаемой полимерной оболочкой приводит к указанному техническому результату изобретения. При этом эффективность тушения разработанного порошка превышает огнетушащую эффективность каждой из компонент в отдельности, т.е. имеет место синергетический эффект.At the same time, a simple mixing of the components of the extinguishing powder can lead to a chemical reaction between its components, which in turn can lead to the loss of its properties by the extinguishing powder (the powder coalesces into a monolithic mass and loses its extinguishing properties). Thus, it is a combination of these components with their inactivation of an impermeable polymer shell that leads to the specified technical result of the invention. In this case, the extinguishing efficiency of the developed powder exceeds the extinguishing efficiency of each of the components separately, i.e. there is a synergistic effect.
Также в состав огнетушащего порошка могут входить активные каталитические добавки - различные соединения таких металлов, как железо, медь, никель, хром и т.д. (например, фталлоцианин меди, оксид хрома III, оксид железа III, хлорид никеля), добавление которых также повышает огнетушащую эффективность порошка.Also, the composition of the extinguishing powder may include active catalytic additives - various compounds of metals such as iron, copper, nickel, chromium, etc. (e.g. copper phthallocyanine, chromium oxide III, iron oxide III, nickel chloride), the addition of which also increases the fire extinguishing efficiency of the powder.
Заявляемый огнетушащий порошок изготавливают следующим образом.The inventive fire extinguishing powder is made as follows.
Для изготовления огнетушащего порошка в качестве исходных компонентов использовали аммоний сернокислый по ГОСТ 3769-78, аммофос марки А по ГОСТ 18918-85, аэросил А-380 по ГОСТ 14922-77, калий углекислый технический по ГОСТ 10690-73 (поташ) или калий углекислый кислый технический по ГОСТ 4143-78 (поташ), карбамид 1-го сорта по ГОСТ 2081-2010 (мочевина) или дициандиамид технический по ГОСТ 6988-73.For the manufacture of fire extinguishing powder, ammonium sulfate in accordance with GOST 3769-78, grade A ammophos in accordance with GOST 18918-85, aerosil A-380 in accordance with GOST 14922-77, technical carbonic acid in accordance with GOST 10690-73 (potash) or carbonic acid were used as initial components. acidic technical according to GOST 4143-78 (potash), carbamide of the 1st grade according to GOST 2081-2010 (urea) or technical dicyandiamide according to GOST 6988-73.
Перед использованием сырья каждый компонент отдельно просушивают в сушильном шкафу при температурах, указанных в нормативных документах (например, 40-60°С). Если после сушки в реактивах попадаются крупные куски, то их измельчают в ступке или дробилке до размера не более 18 меш.Before using raw materials, each component is separately dried in an oven at temperatures specified in regulatory documents (for example, 40-60 ° C). If large pieces are found in the reagents after drying, they are crushed in a mortar or grinder to a size of no more than 18 mesh.
Смесь компонентов измельчают до размеров частиц 100-200 мкм, используя шаровые мельницы, контролируя размер, например, лазерным анализатором размеров частиц Микросайзер 201. При меньшем размере частиц порошок получается слишком легким и выносится из области горения конвективными потоками. При большем размере частицы порошка не держатся в воздухе и не создают порошковое облако.The mixture of components is ground to a particle size of 100-200 μm using ball mills, controlling the size, for example, with a Microsizer 201 laser particle size analyzer. With a smaller particle size, the powder is too light and is removed from the combustion area by convective flows. With a larger size, the powder particles do not stay in the air and do not create a powder cloud.
Полученный порошок покрывают полимерной оболочкой. Для этого порошок обрабатывают раствором полиизоцианатов, или поликарбонатов, или хлорсиланов и алкоксисиланов в инертном растворителе, например петролейном эфире с добавлением высокодисперсного гидрофобного диоксида кремния (аэросила или белой сажи).The resulting powder is coated with a polymer shell. To do this, the powder is treated with a solution of polyisocyanates, or polycarbonates, or chlorosilanes and alkoxysilanes in an inert solvent, for example petroleum ether with the addition of highly dispersed hydrophobic silicon dioxide (aerosil or white soot).
Полученную массу сушат на поддонах или в трубчатой вращающейся печи при температуре 30-50°С и просеивают.The resulting mass is dried on pallets or in a tubular rotary kiln at a temperature of 30-50 ° C and sieved.
В полученный порошок добавляют каталитические добавки - различные соединения таких металлов, как железо, медь, никель, хром и т.д. (например, фталлоцианин меди, оксид хрома III, оксид железа III, хлорид никеля). Количественные характеристики каталитических добавок описаны ниже по тексту.Catalytic additives are added to the obtained powder - various compounds of metals such as iron, copper, nickel, chromium, etc. (e.g. copper phthallocyanine, chromium oxide III, iron oxide III, nickel chloride). Quantitative characteristics of the catalytic additives are described below.
Полученный состав хранят в закрытой таре при температуре -40…+40°С при влажности не более 50%.The resulting composition is stored in a closed container at a temperature of -40 ... + 40 ° C at a moisture content of not more than 50%.
Результаты проведенных испытаний различных составов огнетушащего порошка приведены в Таблице 1.The results of tests of various compositions of fire extinguishing powder are shown in Table 1.
Испытания полученного состава проводились на открытом воздухе при отсутствии осадков и при скорости ветра не более 3 м/с. В качестве очага класса В использовали очаг 55 В по ГОСТ Р 51057. Для тушения использовался огнетушитель ОП-3, заряженный по ГОСТ 53280.4-2009. Время свободного горения очага составило 1 минуту, после этого начинали тушение. В процессе испытания фиксировалось количество порошка, необходимое для тушения очага.Tests of the obtained composition were carried out in the open air in the absence of precipitation and at a wind speed of not more than 3 m / s. As a center of class B, a center of 55 V was used according to GOST R 51057. For extinguishing, an OP-3 fire extinguisher charged according to GOST 53280.4-2009 was used. The free burning time of the source was 1 minute, after which the quenching began. During the test, the amount of powder required to extinguish the focus was recorded.
В качестве очага класса А использовали очаг 1А по ГОСТ Р 51057. Для тушения использовался огнетушитель ОП-3, заряженный по ГОСТ 53280.4-2009. Время свободного горения очага составило 7 минут без учета времени горения бензина, после этого начинали тушение. После тушения не должно быть повторного самовоспламенения очага в течение 10 минут два раза подряд. В процессе испытания фиксировалось количество порошка, необходимое для тушения очага.As a source of class A, source 1A was used according to GOST R 51057. For extinguishing, an OP-3 fire extinguisher charged according to GOST 53280.4-2009 was used. The free burning time of the outbreak was 7 minutes without taking into account the burning time of gasoline, after which the quenching began. After extinguishing, there should be no re-ignition of the source for 10 minutes twice in a row. During the test, the amount of powder required to extinguish the focus was recorded.
В целях увеличения огнетушащей способности полученного состава возможно введение в него ингибиторов горения (каталитическая добавка). В качестве ингибиторов горения использовались различные соединения таких металлов, как железо, медь, никель, хром и т.д. (фталлоцианин меди, оксид хрома III, оксид железа III, хлорид никеля). Чтобы определить оптимальное содержание добавки, различные количества ингибиторов горения вводились в заявляемый порошок. В результате проведенных испытаний получены сведения об огнетушащей способности состава при введении ингибитора горения.In order to increase the fire extinguishing ability of the obtained composition, it is possible to introduce combustion inhibitors into it (catalytic additive). Various metal compounds such as iron, copper, nickel, chromium, etc., were used as combustion inhibitors. (copper phthallocyanine, chromium oxide III, iron oxide III, nickel chloride). To determine the optimal content of the additive, various amounts of combustion inhibitors were introduced into the inventive powder. As a result of the tests, information was obtained on the fire extinguishing ability of the composition with the introduction of a combustion inhibitor.
Испытания проводились на открытом воздухе в отсутствие осадков и при скорости ветра менее 3 м/с. В качестве очага класса В был использован очаг 21 В по ГОСТ Р 51057. Для тушения был использован огнетушитель ОП-2, заряженный по ГОСТ 53280.4-2009. Время свободного горения очага составило 1 минуту. После тушений повторное самовоспламенение не наблюдалось в течение 10 минут два раза подряд. Из данных таблицы видно, что зависимость огнетушащей способности от содержания каталитической добавки носит нелинейный характер. При этом наименьшее значение огнетушащей способности наблюдается при содержании каталитической добавки в пределах 1,7-2%. Очевидно, что при низкой концентрации добавки количество порошка, необходимое для тушения, увеличивается. При увеличении количества добавки в определенный момент ее эффективность начинает снижаться. Это можно объяснить протеканием различных побочных реакций во время подачи порошка в зону горения (антисинергетический эффект). На основании полученных данных наиболее оптимальной является рабочая концентрация каталитической добавки 2%.The tests were carried out outdoors in the absence of precipitation and at a wind speed of less than 3 m / s. As a source of class B, a source of 21 V was used according to GOST R 51057. For extinguishing, an OP-2 fire extinguisher charged according to GOST 53280.4-2009 was used. The time of free burning of the source was 1 minute. After the quenching, repeated self-ignition was not observed for 10 minutes twice in a row. The table shows that the dependence of the fire extinguishing ability on the content of the catalytic additive is non-linear. In this case, the lowest value of fire extinguishing ability is observed when the content of the catalytic additive is in the range of 1.7-2%. Obviously, at a low concentration of the additive, the amount of powder needed for the quenching increases. With an increase in the amount of the additive at a certain point, its effectiveness begins to decline. This can be explained by the occurrence of various adverse reactions during the supply of the powder to the combustion zone (antisynergic effect). Based on the data obtained, the most optimal is the working concentration of the catalytic additive 2%.
В соответствии с заявляемым изобретением возможно изготовление огнетушащего порошка с различными количественными значениями компонентов рецептуры. Пример одной из реализаций состава в соответствии с формулой приведен в Таблице 3.In accordance with the claimed invention, it is possible to manufacture a fire extinguishing powder with various quantitative values of the components of the formulation. An example of one of the implementations of the composition in accordance with the formula is shown in Table 3.
Состав огнетушащего порошка:Extinguishing powder composition:
фосфат аммония - 5%ammonium phosphate - 5%
сульфат аммония - 64%ammonium sulfate - 64%
хлорид калия - 10%potassium chloride - 10%
диметилгуанидин - 17%dimethylguanidine - 17%
аэросил - 2%Aerosil - 2%
оксид хрома (III) - 2%chromium oxide (III) - 2%
Для подтверждения химической стабильности огнетушащего порошка проводят климатические испытания: выдерживание в заправленном огнетушителе ОП-2 при повышенной температуре (+60°С) в течение 60 суток, температурное циклирование -40-+40°С, 20 циклов с выдержкой при каждой температуре в течение 12 часов. Проведенные испытания показали отсутствие каких-либо изменений контролируемых параметров порошка, что свидетельствует о его химической стабильности.To confirm the chemical stability of the extinguishing powder, climatic tests are carried out: keeping in the filled OP-2 fire extinguisher at elevated temperature (+ 60 ° С) for 60 days, temperature cycling -40- + 40 ° С, 20 cycles with holding at each temperature for 12 hours. The tests showed the absence of any changes in the controlled parameters of the powder, which indicates its chemical stability.
Изготовленный огнетушащий порошок может применяться как в ручных порошковых огнетушителях, так и в автоматических модулях порошкового пожаротушения.The manufactured fire extinguishing powder can be used both in manual powder fire extinguishers and in automatic powder fire extinguishing modules.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015107307/12A RU2583365C1 (en) | 2015-03-03 | 2015-03-03 | Thermally activated chemical powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015107307/12A RU2583365C1 (en) | 2015-03-03 | 2015-03-03 | Thermally activated chemical powder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2583365C1 true RU2583365C1 (en) | 2016-05-10 |
Family
ID=55959912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015107307/12A RU2583365C1 (en) | 2015-03-03 | 2015-03-03 | Thermally activated chemical powder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2583365C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043335C1 (en) * | 1992-05-14 | 1995-09-10 | Малое научно-производственное предприятие "Каштул" | Potassium salt of azidoacetic as component of fire-extinguishing compositions |
| RU2095103C1 (en) * | 1995-02-28 | 1997-11-10 | Институт катализа имени Г.К.Борескова СО РАН | Powder for extinguishing fires |
| US20060217460A1 (en) * | 2005-03-28 | 2006-09-28 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Sheath composition and cable using the same |
| US8080186B1 (en) * | 2010-11-16 | 2011-12-20 | Pennartz Edmund R J | Fire mitigation and moderating agents |
-
2015
- 2015-03-03 RU RU2015107307/12A patent/RU2583365C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043335C1 (en) * | 1992-05-14 | 1995-09-10 | Малое научно-производственное предприятие "Каштул" | Potassium salt of azidoacetic as component of fire-extinguishing compositions |
| RU2095103C1 (en) * | 1995-02-28 | 1997-11-10 | Институт катализа имени Г.К.Борескова СО РАН | Powder for extinguishing fires |
| US20060217460A1 (en) * | 2005-03-28 | 2006-09-28 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Sheath composition and cable using the same |
| US8080186B1 (en) * | 2010-11-16 | 2011-12-20 | Pennartz Edmund R J | Fire mitigation and moderating agents |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6042664A (en) | Aerosol-forming composition for the purpose of extinguishing fires and method for the preparation of this composition | |
| Jiang et al. | Suppression of pulverized biomass dust explosion by NaHCO3 and NH4H2PO4 | |
| RU2414273C2 (en) | Extinguishant, method for making thereof and method of fire extinguishing | |
| KR101505848B1 (en) | Fire extinguishing composition producing fire extinguising substance by high temperature sublimation | |
| ES2206698T3 (en) | FIRE EXTINGUISHING PROCEDURE AND FIRE FIGHTING SYSTEM. | |
| EP1109601B1 (en) | Fire extinguishing aerosol forming means | |
| Kuai et al. | Experimental investigations of coal dust-inertant mixture explosion behaviors | |
| BR112013006241B1 (en) | FIRE EXTINGUISHING COMPOSITION, GENERATING FIRE EXTINGUISHING SUBSTANCE BY HIGH TEMPERATURE DECOMPOSITION | |
| Wang et al. | Synergistic suppression effects of flame retardant, porous minerals and nitrogen on premixed methane/air explosion | |
| US20200406081A1 (en) | Fire Extinguishing Powder for A, B, C, D, F and K Class Fires And Its Application In Suppression of Catastrophic Fires, The Absorption of Oil and Its Derivatives and Revitalization of Land Degradation Caused By Fire | |
| RU2610120C2 (en) | Flame-extinguishing composition based on copper salts | |
| Yan et al. | New type pyrotechnically generated aerosol extinguishing agents containing phosphorus | |
| Du et al. | Experimental investigation on inerting mechanism of dust explosion | |
| Zhao et al. | Effect of N2 inerting on the inhibition of methane explosions by a multicomponent powder | |
| Lu et al. | Investigation on the suppression characteristic of deoxidization gel foam on coal spontaneous combustion | |
| Kibert et al. | Solid particulate aerosol fire suppressants | |
| Liu et al. | Experimental investigation of spontaneous combustion of anthracite controlled by the chemical deposition of two-phase (hydroxide and CO2) aerosols | |
| Wang et al. | A review on the suppression mechanism of typical flame retardants on the explosion of mine dust | |
| RU2583365C1 (en) | Thermally activated chemical powder | |
| CN103736240B (en) | Fire extinguishing composition containing saturated hydrocarbon compound and derivatives thereof | |
| US3090749A (en) | Fire extinguisher compositions for metal fires | |
| RU2670297C2 (en) | Composition for producing combined gas-powder of fire-extinguishing composition | |
| CN114768164A (en) | Safe and efficient aerosol fire extinguishing agent and preparation method thereof | |
| Pathak et al. | Bio‐modified pyrotechnic composite materials for firefighting application | |
| Pathak et al. | Evaluation of small scale n‐heptane fire extinguishing efficacy by natural antioxidants based pyrotechnic compositions: An experimental study |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170304 |