ОГНЕТУШАЩИЙ ПОРОШКОВЫЙ СОСТАВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к области противопожарной техники и, в частности, касается огнетушащих порошковых составов, используемых для тушения пожаров классов А, В и С и электроустановок, находящихся под напряжением до 1000 В, в химической, нефтехимической, угольной, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности, а также в бытовых условиях, и способов их получения.

Большинство известных в настоящее время огнетушащих порошковых составов объединяет использование в качестве высокодисперсной антислеживающей добавки одного общего компонента - модифицированного аэросила (патенты РФ 2143297, 2096054, 2110306, 2086279, 2027455 и др.). В то же время уже давно отмечались дороговизна и дефицит аэросила (см., например, патент РФ 2027455) и к настоящему моменту это обстоятельство существенно усугубилось, так как этот компонент не производится в России и его цена многократно возросла.

В некоторых технических решениях имеются попытки использования в качестве высокодисперсной антислеживающей добавки других веществ. Так, например, известен порошковый состав по авторскому свидетельству СССР 1797923, в котором в этом качестве используется белая сажа в количестве от 1,0 до 4,0 мас. % и для придания гидрофобности и текучести вводится кремнийорганическая жидкость от 0,2 до 1,0 мас.%. Приготовление указанного состава, в котором в качестве целевой добавки применяется алюмосиликат (нефелин) в количестве от 4,0 до 16,0 мас.%, а в качестве основного компонента до 100 мас.% применяются сильвинит и аммофос, заключается в термообработке белой сажи при 100-400^oС до массовой доли влаги 0,1-0,5, смешивании ее с нефелиновым концентратом в ленточном смесителе, измельчении смеси в вибрационной мельнице до размера частиц 10-125 мкм, последующем смешении указанных веществ с кремнийорганической жидкостью и с основным компонентом (сильвинитом и аммофосом) в лопастном смесителе с дальнейшим измельчением в шаровой мельнице.

При достаточно высокой огнетушащей эффективности вышеописанному веществу и способу присущи многостадийность, длительность во времени, и для их реализации требуется относительно большой расход гидрофобизирующей жидкости, что удорожает как сам процесс, так и конечный продукт и ограничивает его использование. В то же время использование белой сажи вместо аэросила в указанном выше виде приводит к тому, что требуется усовершенствование рецептур этих составов в направлении понижения показателей влагопоглощения и слеживаемости.

Наиболее близким к заявляемому, принятым за прототип, является универсальный огнетушащий порошковый состав и способ его получения по патенту РФ 2143297, который включает следующие компоненты, мас.%:
Высокодисперсная добавка - 0,8-3,5
Целевая добавка для текучести - 8,0-35,0
Гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость (ГКЖ) - 0,08-0,28
Основной компонент - Остальное
По преимущественно используемым компонентам состав выглядит следующим образом: высокодисперсная добавка - аэросил, целевая добавка для текучести - нефелиновый концентрат, гидрофобизирующая жидкость - полиметилгидросилоксановая жидкость ГКЖ-94, основной компонент - ряд соединений, среди которых аммофос и сульфат аммония. В одном из конкретных примеров запатентованного состава в качестве высокодисперсной добавки используют белую сажу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Белая сажа - 1,0
Нефелиновый концентрат - 35,0
ГКЖ-10 - 0,28 (0,8 мас.% от нефелин.)
Аммофос - 35,0
Хлорид калия - До 100
Способ получения огнетушащего порошкового состава включает: раздельные сушку, измельчение целевой добавки и основного компонента и их последующее совместное смешивание с высокодисперсной добавкой, при этом при измельчении целевой добавки проводят ее гидрофобизацию путем введения гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости в количестве не более 1% от массы целевой добавки. Сушку проводят до содержания влаги не более 0,5 мас.% для высокодисперсной добавки и основного компонента и не более 0,2 мас.% - для целевой добавки. В процессе измельчения производят отбор основного компонента и целевой добавки по величине удельной поверхности. Подготовленные вышеуказанным образом компоненты затем смешивают с высокодисперсной антислеживающей добавкой, преимущественно с аэросилом AM-1-300, затем порошок выгружают из смесителя и фасуют.

Из приведенного описания прототипа видно, что в порошке используются по преимуществу аэросил и гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость, являющиеся остродефицитными и дорогостоящими компонентами, причем ГКЖ вводится путем механического смешения с компонентами состава и это приводит к необходимости использования аэросила для придания нужных параметров конечной композиции. Поэтому попытка использования белой сажи в качестве заменителя аэросила в прототипе не приводит к существенному изменению параметров состава при том способе ее применения, который описан в вышеупомянутом патенте. Из приведенного в описании примера применения в качестве высокодисперсной добавки белой сажи не следует, что при использовании указанных компонентов и указанного способа белая сажа является равноценным заменителем аэросила. Способ приготовления по прототипу существенно не отличается от известных, поэтому нельзя сказать, что благодаря ему можно получить новое качество состава, в частности при использовании белой сажи.

Задачей настоящего изобретения является разработка универсального огнетушащего порошкового состава, в котором вместо аэросила используется высокодисперсная добавка, приготовленная на основе отечественной сырьевой базы, и промышленного способа получения такого порошка.

Поставленная задача решается тем, что предложен порошковый состав, включающий высокодисперсную добавку, целевую добавку для текучести, гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость и основной компонент при следующем соотношении. мас.%:
Высокодисперсная добавка - 2-4
Целевая добавка для текучести - 3-11
Основной компонент - Остальное
причем в качестве высокодисперсной добавки он содержит белую сажу, гидрофобизированную кремнийорганической жидкостью, полимеризованной на поверхности ее частиц, а компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:
Белая сажа - 95-97
Гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость - Остальное
В качестве целевой добавки для текучести состав содержит корундовый порошок или алюмосиликат, а в качестве основного компонента он содержит аммофос и сульфат аммония при следующем соотношении, мас.%:
Аммофос - 55-100
Сульфат аммония - Остальное
Способ получения огнетушащего порошкового состава состоит в раздельной сушке, измельчении, гидрофобизации кремнийорганической жидкостью и совместном смешивании компонентов состава. При этом гидрофобизации подвергают белую сажу, которую предварительно сушат до содержания влаги не более 0,25 мас.%, затем проводят ее измельчение, смешивают с кремнийорганической жидкостью при соотношении, мас.%
Белая сажа - 95-97
Гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость - Остальное
и выдерживают при температуре 150-200^oС до достижения полимеризации кремнийорга-нической жидкости на поверхности частиц белой сажи.

Заявляемый огнетушащий порошок указанного компонентного и количественного состава с использованием в качестве высокодисперсной добавки белой сажи, гидрофобизированной кремнийорганической жидкостью, полимеризованной на поверхности частиц белой сажи, в качестве целевой добавки для текучести - корундового порошка или алюмосиликата, в качестве основного компонента - аммофоса и сульфата аммония, а также предлагаемый способ его получения отличается от состава и способа, взятых в качестве прототипа. Заявляемый состав отличается как качественно, так и количественно, а заявляемый способ отличается тем, что проводят гидрофобизацию не целевой добавки, а высокодисперсной добавки и проводят ее до достижения полимеризации кремнийорганической жидкости на поверхности частиц этой добавки. На основании вышесказанного можно сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна".

Заявляемое техническое решение явно не вытекает из существующего уровня техники. Сравнение предложения с аналогами показало следующее.

Применение белой сажи в качестве высокодисперсной добавки, заменяющей дефицитный и дорогой аэросил, известно (см., например, авт. св. 1797923, патент 2143297). Однако во всех известных случаях использования белой сажи в аналогичных составах гидрофобизируется либо вся порошковая смесь, либо гидрофобизирующую жидкость вводят на промежуточном этапе, т.е. белая сажа применяется без предварительной обработки.

При таком подходе, кроме того, что по своим свойствам сама по себе белая сажа не способна равноценно заменить модифицированный аэросил, становится реальной возможность "перемасливания" порошковой смеси с ухудшением "текучести и огнетушащей способности по классам В и С - слишком плотное покрытие порошковых частиц пленкой ГКЖ (к тому же не до конца отвержденной) приводит как к усилению их когезии, так и к понижению ингибирующей эффективности их кристаллической поверхности" (см. М. Е. Краснянский. Огнетушащие и взрывоподавляющие порошки, "Донбасс", Донецк, 1990).

В предлагаемом техническом решении белую сажу предварительно сушат до влажности не более 0,25 мас.%, затем измельчают, смешивают с гидрофобизирующей кремнийорганической жидкостью и выдерживают при температуре 150-200^oС до достижения полимеризации кремнийорганической жидкости на поверхности частиц белой сажи. В результате такой обработки получается продукт, который по своим свойствам приближается к модифицированному аэросилу. Так, например, по степени гидрофобности реализуются значения на уровне 75-99%, что близко к показателям гидрофобности модифицированного аэросила. Универсальный огнетушащий порошок вышеприведенного состава обеспечивает определенные НПБ 170-98 показатели по текучести на уровне 0,35-0,38 (при требовании не менее 0,28), склонность к влагопоглощению на уровне 0,9-2,1% (при требовании не более 3%) и склонность к слеживанию, близкую к нулю (при требовании не более 2%).

Применение высокодисперсной добавки в указанных в предлагаемом решении пределах обусловлено тем обстоятельством, что при более низком ее содержании в порошке не выполняется требование по склонности к влагопоглощению и слеживанию, а при превышении верхнего предела становится проблематичным получение требуемой насыпной плотности конечного продукта. При заявленном уровне вводимой в состав высокодисперсной добавки гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости и при условии обработки белой сажи заявленным способом обеспечиваются как требуемая склонность к водопоглощению и слеживанию, так и способность к водоотталкиванию и, в то же время, не наблюдается "перемасливания" компонентов и передозировки балластных веществ в огнетушащем порошке, что доказано положительными результатами испытаний на текучесть и способность к тушению модельных очагов пожаров классов А, В. Кроме того, введение высокодисперсной добавки в огнетушащий порошок в предлагаемых количествах более выгодно экономически, так как белая сажа - это отечественное сырье и ее стоимость значительно ниже стоимости аэросила, а количество гидрофобизирующей жидкости находится в тех же пределах, что и в аналогах. По трудоемкости же процессов технология изготовления заявляемого огнетушащего порошкового состава не отличается по оборудованию, приемам и режимам от известных в отрасли способов изготовления аналогичной продукции. То есть при прочих равных условиях производство заявляемого состава выгоднее благодаря использованию более дешевого отечественного сырья.

Выбор количественных границ вводимой целевой добавки для текучести обусловлен необходимостью обеспечения требуемой насыпной плотности огнетушащего порошка при условии использования ее в минимально возможных количествах, так как с точки зрения процессов пожаротушения она представляет собой балластный компонент. Исходя из этих соображений, в предлагаемом составе в качестве целевой добавки для текучести предлагается использовать шлифпорошок из электрокорунда, так как у него достаточно высокая собственная плотность или же отвечающий этим требованиям недорогой алюмосиликат, например алюмосиликатный шамотный заполнитель ЗШБУ, просеянный через сито.

Дисперсность целевой добавки выбиралась с учетом трудоемкости ее обеспечения при безусловном исключении возможности ухудшения текучести порошкового состава и составила 80-100 мкм для порошка корунда и не более 500 мкм для алюмосиликата.

Выбор основного компонента обусловлен задачей разработки универсального огнетушащего порошка, пригодного для тушения пожаров классов А, В, С. Границы соотношения аммофоса и сульфата аммония установлены эмпирически и подтверждены опытными тушениями модельных очагов пожаров классов А и В.

Изобретение осуществляют следующим образом.

Готовят высокодисперсную добавку: белую сажу сушат в сушильном шкафу до содержания влаги не более 0,25 мас.%, затем разрушают в дезинтеграторе образовавшиеся в процессе сушки комочки и полученный таким образом порошок белой сажи тщательно перемешивают в смесителе с кремнийорганической жидкостью, преимущественно с полиэтилгидросилоксановой жидкостью ГКЖ-94 в течение не менее 6 часов, добиваясь равномерного и полного покрытия мелкодисперсных частиц белой сажи вводимой жидкостью. После перемешивания полученную смесь полимеризуют в печи при температуре 150-200^oС в течение не менее 8 часов. В результате образуется продукт, представляющий собой мелкодисперсные частицы, покрытые неразрушающейся пленкой отвержденной гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости со степенью гидрофобности, близкой к степени гидрофобности модифицированного аэросила. Основные компоненты состава аммофос и сульфат аммония раздельно сушат в сушильном шкафу и затем измельчают. Полимеризованную высокодисперсную добавку, приготовленные основные компоненты и целевую добавку для текучести, например шлифпорошок корунда, который покупают в готовом виде, перемешивают в аппарате для смешения. Полученный порошковый состав содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:
Высокодисперсная добавка - 2-4
Целевая добавка для текучести - 3-11
Основной компонент - Остальное
причем в качестве высокодисперсной добавки он содержит белую сажу, гидрофобизированную кремнийорганической жидкостью, полимеризованной на поверхности ее частиц, а в качестве целевой добавки для текучести - корундовый порошок или алюмосиликат.

В таблице представлены примеры огнетушащего состава по изобретению с характеристиками и в сравнении с прототипом.

Заявленная рецептура огнетушащего порошкового состава не вызывает затруднений при ее изготовлении. Используемые в составе компоненты изготавливаются отечественной промышленностью, способ прошел опытную отработку и внедрен в производство.