Вогнегасний порошок багатоцільового призначення та спосіб його отримання

Група винаходів, зв'язаних єдиним задумом, відноситься до протипожежних засобів, а саме до составів вогнегасних порошків, що застосовуються для гасіння твердих, рідких і газоподібних речовин, електроустановок, що знаходяться під напругою, як у закритих просторах, так і на відкритому повітрі, а також до способів готування порошкових композицій на основі модифікованого добавками амофосу. Рівень техніки даної області характеризує композиція з високодисперсних (25-50, 50-100, 100-150 мкм) порошків амофосу, гідрофобізатору і цільового антифрикційного наповнювача, описана у винаході [а. с. СРСР №652946, МПК A62D1/00, опубл. 1979 р.]. Недоліком відомого вогнегасного порошку є незбалансоване співвідношення компонентів составу, зміст яких не оптимізовано для одержання стабільних основних технічних характеристик призначення: плинності, ефективності пожежогасіння, схильності до злежування та бгавання. Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, за технічною сутністю та результатові, що досягається, є вогнегасний порошок багатоцільового призначення (д. п. України №19458 МПК7 A62D1/00, опубл. 25.12.97), що має у своєму складі амофос, сульфат амонію, аеросил, і дисперсну добавку. Сульфа т амонію має розмір часток не більший 150 мкм, амофос має розмір часток менший 50 мкм, дисперсні частки добавки мають розмір часток 50-150 мкм. За масовою часткою компонентів порошок за прототипом містить, мас. %: амофос 35-45%; сульфат амонію 35-45%; аеросил 0,5-6,0%; дисперсна добавка решта. У якості дисперсної добавки використовуються алюмосилікати. Недоліком відомих вогнегасних порошкових составів є низька ефективність гасіння пожеж, виникаючих на вертикальних площинах. Так як частина порошку під дією гравітаційних сил прагне до опадання з вертикальної поверхні, що перешкоджає досягненню оптимальної концентрації вогнегасної речовини у зоні горіння і не дає можливості створення стабільної оксидної плівки на поверхні тліючих матеріалів, що сприяє гасінню пожежі, а також його повторному загорянню. Недоліком составу є низька питома щільність, що негативно впливає на його плинність (висока плинність порошку необхідна для створення оптимальної концентрації вогнегасного засобу за одиницю часу в зоні горіння). Чим нижче питома щільність порошку, тім більша його кількість відноситься з зони горіння висхідними потоками гарячого повітря, так і не прийнявши участі в процесі гасіння. Крім того, чим вище питома щільність порошку, тім далі викид його з вогнегасника, що дає можливість операторові знаходитися на більш далекій відстані від вогнища горіння, чим при застосуванні порошку з більш низькою питомою щільністю. До недоліків відомого порошку відноситься його висока ціна, що обумовлюється застосуванням у складі вогнегасного порошку дорогого модифікованого аеросилу марки AM-1-3 00 або AM-1-175 у кількості 1,5-1,8% або 2,2-2,5% відповідно. А також недоліком відомого порошку є те, що до його складу не передбачено введення речовин, що здатні були б забезпечити захист цього порошку від низькосортних підробок. Відсутність таких речовин не дає можливості фахівцям експериментальних пожежних лабораторій при проведенні експертизи погашених осередок вогнищ однозначно ідентифікувати застосовуваний при гасінні даної пожежі порошковий засіб. В основу першого з групи винаходів поставлена задача створення вогнегасного порошку для гасіння пожеж, у якому шляхом застосування додаткових компонентів та їх оптимальної кількості і вибору визначеного співвідношення компонентів забезпечується підвищення його вогнегасної здатності при гасінні вогнищ на вертикальних площинах, а також зменшення його вартості. Поставлена задачу вирішується завдяки тому, що вогнегасний порошок багатоцільового призначення, що має у своєму складі амофос, сульфа т амонію, аеросил і дисперсну добавку, відповідно до винаходу, додатково містить стеарат кальцію, кульмінал, флюоресцеїн, в якості дисперсної добавки кварцовий пил і має розміри часток менш 100 мкм, з яких не менш 80% мас. часток мають розмір менший 50 мкм, за масовою часткою компонентів мають наступне співвідношення, % мас.: амофос 35,0-45,0; сульфат амонію 35,0-45,0; аеросил 1,0-1,5; стеарат кальцію 1,0-1,2; кульмінал 1,0-1,2; флюоресцеїн 0,005;-0,01 кварцовий пил решта. Додаткове уведення до составу амофосу і сульфа ту амонію, стеарата кальцію, що володіють різними хімікофізичними властивостями, дозволяє отримати гомогенну суміш даних речовин. Стеарат кальцію, що вводитися в цю суміш, являє собою поверхово-активну речовину і сприяє одержанню більш тонкого і рівномірного помелу з розмірами часток менш 100 мкм, з яких не менш 80% мас. часток мають розмір менший 50 мкм. Крім того, стеарат кальцію має властивості хімічно прищеплюватися до компонентів і в результаті його високих гідрофобних властивостей сприяє одержанню суміші з високою плинністю і гідрофобними якостями. Уведення стеарата кальцію дозволяє зменшити зміст у складі порошку аеросилу, а так як вартість стеарата кальцію більш ніж у чотири рази менше, ніж вартість аеросилу, дозволяє істотно знизити собівартість готового продукту. На підставі цього, шляхом скорочення процентного змісту в складі порошку дорогого модифікованого аеросилу до 1,0-1,2% і уведенням до складу 1,0-1,2% більш дешевого стеарата кальцію, що здатний виконати в даній суміші аналогічні аеросилу хіміко-фізичні функції, досягається зменшення вартості вогнегасного порошку. Крім того, уведення до складу суміші стеарата кальцію дає можливість застосувати при одержанні вогнегасного порошку нові принципи переробки вхідних компонентів. Поліпшення вогнегасної здатності порошку при гасінні вогнищ на вертикальних площинах досягається шляхом уведення до складу суміші приблизно 0,5% кульміналу С8564, що являє собою дрібнодисперсну суміш похідних метилцелюлози і органічних та неорганічних добавок. Уведення до вогнегасного порошку тонко здрібненого кварцового пилу частками помелу менш 50 мкм із набагато більш високою щільністю в решті, дозволяє істотно поліпшити гранулометричний склад вогнегасного порошку, збільшивши при цьому його питому щільність. Забезпечення захисту вогнегасного порошку від підробок і можливість ідентифікації його після гасіння осередку горіння при проведенні експертизи, досягається шляхом уведення до складу порошку хімічної речовини флуоресцеїн у кількості 0,005-0,01%, що здатний у променях ультрафіолетового світла випромінювати характерне світіння, що дає можливість ідентифікувати його наявність, як у свіже-виготовленому порошку, так і в залишках порошку на місці гасіння осередку горіння. Кількісний склад компонентів суміші оптимізований відповідно до теорії планування експерименту з умови досягнення найкращих показників призначення. Зміст амофосу в складі составу на нижній межі діапазону 35 мас. % гарантовано забезпечує гасіння пожеж усі х класів. При змісті амофосу в складі составу ви ще 45 мас. % приводить до зменшення його питомої щільності і подорожчання составу. При зменшенні заявленої межі змісту сульфату амонію в складі составу відбувається зменшення питомої щільності готового продукту. При збільшенні заявленої межі змісту сульфа ту амонію в складі составу відбувається погіршення вогнегасної здатності готового продукту. Найбільш близьким за технічною сутністю та результату, який досягається до винаходу, що заявляється, є спосіб виготовлення вогнегасного порошку багатоцільового призначення [д. п. України №39736 МПК7 A62D1/00, опубл. 15.06.01], що включає підготовку і подрібнення структурних компонентів у вигляді осушених порошків амофосу і сульфату амонію, які мають заданий гранулометричний розмір, завантаження їх у змішувач та механічне змішування. Недоліком відомого способу виготовлення порошку є розподільне сушіння компонентів та їх змішування і здрібнювання, на що потрібен додатковий час та застосування додаткового обладнання, за рахунок чого підвищується трудомісткість процесу його виготовлення, а також підвищуються матеріальні витрати. В основу др угого з гр упи винаходів поставлена задача способу виготовлення вогнегасного порошку для гасіння пожеж, у якому шляхом удосконалення процесу сушіння і здрібнювання застосованих компонентів забезпечується підвищення якості порошку, зниження трудомісткості процесу його виготовлення та зменшення матеріальних витрат. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб виготовлення вогнегасного порошку багатоцільового призначення, який включає підготовку подрібнених стр уктурних компонентів у вигляді осушених порошків амофосу, сульфату амонію та дисперсних добавок, які мають заданий гранулометричний розмір, завантаження їх у змішувач та механічне змішування, відповідно до винаходу, спочатку проводять спільне осушення амофосу та сульфату амонію з додаванням стеарата кальцію, після чого отриману суміш подрібнюють, а потім перемішують з додаванням аеросилу, кульміналу, флюоресцеїну і кварцового пилу. Одночасне сушіння вихідних гранул амофосу, порошку сульфату амонію з додаванням стеарата кальцію, де одночасно із сушінням відбувається їхнє перемішування, дозволить одержати комплексну суміш, яка потім добре подрібнюється до розмірів часток не більш 100 мкм, з яких 80% часток мають розмір не менш 50 мкм. Присутність під час здрібнювання в помольній камері разом з амофосом і сульфатом амонію, стеарата кальцію, що є поверхово-активною речовиною, істотно полегшує і прискорює процес здрібнювання (наприклад, час здрібнювання вихідних компонентів разом зі стеаратом кальцію в помольних агрегатах періодичної дії до заданого гранулометричного розміру скорочується в півтора разу). Крім того, у процесі помелу речовини, присутні в помольній камері, за рахунок додавання до них зовнішньої додаткової енергії, стають хімічно більш активними (відповідно до принципів механохімії), у результаті чого до суміші амофосу і сульфату амонію хімічно прищеплюється стеарат кальцію, що володіє високими гідрофобними властивостями, що сприяє одержанню суміші з високою плинністю і гідрофобними властивостями. Уведення в суміш, описаним вище способом, 1,0-1,2% стеарата кальцію дозволяє зменшити на 1,0-1,2% зміст аеросилу у складі порошку, що дає можливість істотно знизити вартість одержання готового продукту, так як вартість стеарата кальцію більш ніж у п'ять разів менше, ніж аеросилу AM-1-300. Далі методом пудрення в суміш амофосу, сульфату амонію і стеарата кальцію, що складають приблизно 90,0% масових частин, вводитися 1,0-1,2% масових частин аеросилу, 0,005-0,01% флюоресцеїну і решта кварцового пилу. Перевага способу, що заявляється, у порівнянні з відомим полягає також в тім, що для сушіння і здрібнювання двох різних компонентів вогнегасного порошку (амофосу і сульфату амонію) потрібно дві окремі виробничі лінії, що складаються із сушильного і помольного агрегату, або необхідно періодично здійснювати сушіння і помел вихідних компонентів, що займає забагато часу і становить визначені виробничі труднощі, крім того, для збереження, особливо амофосу, просушеного і помеленого, але не гідрофобізованого, потрібні герметичні ємності, або в приміщеннях необхідно мати системи підсушування повітря, так як після здрібнювання амофосу збільшується його загальна площа поверхні і руйнується нанесена на його гранули заводомвиготовлювачем влагозахистна плівка і він починає активно приєднувати молекули води з навколишнього повітря, що в свою чергу погіршує якість готового продукту. Спільне осушення, а потім спільне подрібнення основних компонентів з додаванням всього 1,0-1,2% стеарата кальцію дозволяє уникнути вище перерахованих складностей, крім того, його застосування дозволяє скоротити витрати дорогого аеросилу AM-1-300, що істо тно скорочує витрати на виробництво готового продукт, при цьому підвищуючи його якість, так як це знижує вологість і підвищує плинність порошку, що поліпшує його вогнегасну здатність і термін гарантійного збереження. Готування заявленого составу порошку здійснюють таким способом. На початку дозують в рівних кількостях вихідні гранули амофосу (розміром 3-5 мм), порошку сульфа ту амонію (розміром часток 1,5-2,0 мм) і 1,0-1,2% стеарата кальцію спільно в сушарку барабанного типу, періодичної дії, де одночасно із сушінням відбувається їхнє перемішування, потім отримана комплексна суміш завантажується в камеру помольного агрегату і подрібнюється до розмірів часток не більш 100 мкм, з яких 80% часток менш 50 мкм. Далі методом пудрення в суміш амофосу, сульфату амонію і стеарата кальцію, що складають приблизно 90,0% масових частин, додають 1,0-1,2% масових частин аеросилу, 0,005-0,01% флюоресцеїну, приблизно 0,5% кульміналу С8564, виробництва німецької фірми «Hercules» і решту кварцового пилу. У таблиці 1 представлені склади составу порошку, що заявляється, а в таблиці 2 його характеристики. Таблиця 1 Зміст составу порошку Вихідні компоненти составу 1 35,0 55,0 1,0 0,5 0,8 0,005 7,7 Амофос за ДСТ 18918-85 Сульфат амонію за ДСТ9097-82 Стеарат кальцію Кульмінал 38564 Аеросил AM-1-300 Флюоресцеїн Кварцовий пил приблизно Кількісний зміст мас.% по прикладах 2 3 4 38,0 40,0 45,0 52,0 50,0 45,0 1,0 1,0 1,0 0,5 0,5 0,5 0,9 0,95 1,0 0.005 0,005 0,005 7,6 7,5 7,5 5 47,0 43,0 1,0 0,5 1,5 0,005 7,0 Таблиця 2 Властивості составу порошку Показник вогнегасної здатності при гасінні пожеж, кг /м 2: клас А клас В клас С Показник плинності, кг/сек Уявна щільність, кг/м 3: насипного порошку ущільненого порошку 1 0,60 1,1 1,6 0,29 1000 900 Кількісний зміст мас. % по прикладах 2 3 4 0,55 0,50 0,42 1,0 0,91 0,80 1,50 1,40 1,20 0,29 0,285 0,28 1100 900 1200 980 1200 1000 5 0,42 0,80 1,20 0,2 1100 920 Аналізуючи дані таблиці, слід зазначити, що використання заявленої сукупності ознак дозволяє одержати новий значно дешевший від відомих порошковий вогнегасний состав, що має насипну щільність 1000-1200 кг/м 3, щільністю утрясання не менш 900 кг/м 3, показниками плинності 0,2-0,29 кг/с, вогнегасною здатністю при гасінні пожеж, кг/м 2: для класу А - 0,42-0,6; для класу В - не менш 0,8; для класу С - не менш 1,2, який дозволяє гасити пожежі електроустановок, що знаходяться під напругою ви ще 1000В. Таким чином, кращим складом є рецептура порошку за прикладом 4, який містить по 45% мас. амофосу і сульфату амонію, 1% аеросилу, 1% стеарату кальцію. Состав вогнегасного порошку, що заявляється, має вогнегасні характеристики, які задовольняють поставленій вимозі, а також не злежується при тривалому збереженні, має високу вологостійкість, що гарантує необхідний час тривалості при збереженні своїх експлуатаційних характеристик і дозволяє істотно знизити вартість одержання готового продукту. Вогнегасний порошок призначений для застосування в переносних і пересувних вогнегасниках, автоматичних установках порошкового пожежогасіння, у всіх кліматичних зонах при температурі навколишнього середовища від - 50°С до + 50°С з відносною вологістю повітря до 90%. Крім того, відносно висока насипна густина цього порошку призводить до ірраціонального використовування технічних засобів пожежогасіння. Величина показника насипної густини відповідає вимогам норм пожежної безпеки. Вогнегасний состав порошку по запропонованому винаходу виго товляють на звичайному, стандартному устаткуванні підприємства з використанням відомих те хнологічних прийомів з вітчизняної сировини.