干粉灭火剂生产技术
2007年第7期消防技术与产品信息5
干粉灭火剂生产技术
吴颐伦
(公安部天津消防研究所,天津 300381)
摘要:阐述了干粉灭火剂生产技术中存在的一系列问题,并提出了解决的方法。关键词:干粉灭火剂生产;白炭黑;过筛效率;犁刀式混合机
1 如何选择白炭黑
白炭黑是国内外制备干粉灭火剂必不可少的添加
剂,目的是防止干粉灭火剂在使用的有效期内发生结块现象。
目前,国内有关白炭黑的技术标准中,尚没有与用来制备干粉灭火剂相适用的技术指标。;有的则制备不出斥水性合格的干粉灭火剂。其原因是对白炭黑缺乏明确的技术要求。总结国内多年的生产实践,以下提出白炭黑的选用方法。
(1)国内有关干粉灭火剂生产厂普遍应用的是相同工艺生产的白炭黑,即液相法生产的白炭黑。从表观来看,它们只是松密度互不相同。普遍应用的理由
样品序号松密度(gΠml)干粉灭火剂斥水性
10.25
20.23
30.20
40.20
50.17
60.15
是它们比较便宜,国内生产厂家分布广。
(2)各个白炭黑作为添加剂,在相同的配方和生产工艺条件下,分别制备成磷酸铵盐干粉灭火剂,然后检测它们的斥水性,重要,,。
),发现白炭黑的松密度与干粉灭火剂斥水性之间有一定的联系。见表1。生产中应用过的多种白炭黑按松密度大小排列起来,白炭黑松密度与干粉灭火剂斥水性之间关系在0113~0114gΠml处发生了突然变化。凡是松密度≤0113gΠml的白炭黑都能用来制备出斥水性合格的干粉灭火剂,相反地,凡是松密度≥0114gΠml的白炭黑都不能用来制备出斥水性合格的产品。
表1 白炭黑松密度与干粉灭火剂斥水性之间关系
70.14
80.13
90.13
100.12
110.11
120.08~0.09
130.08
×××××××
注:
表1中白炭黑松密度与干粉灭火剂斥水性之间的
关系,显然具有一定的普遍性,因为白炭黑样品来自全国各地,属于随机取样。表1中结论是在指定的配方和生产工艺条件下得出的,如果配方和生产工艺不同,可能令其发生变化,但对指导生产而言,它仍有着重要的指导意义。
白炭黑的松密度大小与它的粒度分布密切相关,正是因为白炭黑的粒度分布不同,导致用来制备出的干粉灭火剂的斥水性出现了两种结果。
(4)选取五个松密度不同的白炭黑,分别进行激光粒度分布测试,见表2。表2中样品1、4和5分别是表1中样品13、
6和7。样品2和3是疏水型的白炭黑,它们的松密度分别是0113gΠml和0114gΠml,其中含有
硅油5%~10%(重量)。这样换算下来,它们的非疏
水型松密度应是0112~0113gΠml。表2中样品1、2和3松密度≤0113gΠml,它们浮置水面,都能形成很好的半透明膜层,都能制备出斥水性合格的磷酸铵盐干粉灭火剂。样品4和5正好相反,即使能在水面形成完整的膜层,也不能制备出斥水性合格的产品,它们的松密度分别是0115gΠml和0114gΠml。样品1、2、3与4、5的差别在于小粒子含量,样品1和2含粒径≤71778μm的粒子比例在10%以上,样品3稍少些,但也接近10%;而样品4和5分别含有≤71778μm粒子比例是0160%和1109%。两者相差远甚。
小粒子在水面形成膜层,在干粉灭火剂中也得到证明,表2列出三个磷酸铵盐干粉灭火剂,样品6是我
6吴颐伦:干粉灭火剂生产技术2007年第7期
国产品,样品7和8系国外样品。它们分别浮置水面,发现样品6和7能在水面形成很好的膜层,而样品8形成的膜层稀疏不连续,一触即散开。样品6、7与8的差别仍是小粒子含量不同。6和7含粒径≤11100μm的粒子比例分别是7192%和6171%。而样品8仅含0145%。
表2 白炭黑和磷酸铵盐干粉灭火剂的粒度分布
累积分布(%)
粒径(μm)
1
3.8894.6255.5006.5416.9907.7788.4969.25011.0013.0813.7915.5618.5022.0022.9526.16
90
77.68
92.70
34.09
48.03
26.36
22.24
11.32
50
41.8453.4366.08
52.3370.6284.73
13.4520.1726.94
16.6725.6636.18
13.6917.5521.80
11.6014.7818.28
2.514.
667.44
20
18.2625.32.70
10
3.7.79
695.9.93
7.10.47
926.718.89
0.451.21
10
11.07
9.38
0.60
1.09
4.11
3.39
0.331.564.98
1.104.10
0.30
2
它们浮置水面,水面都会对它们产生自动吸附,从而降低水面的表面能。
疏水白炭黑浮置水面,粒径不一,有大有小。小粒子在水面排布密度大,有利于降低水面表面能,水面优先吸附小粒子。如果小粒子数量不足以填满水面,水面吸附稍大的粒子,如此下去,直至填满水面。小粒子的粒度分布不同,在水面形成的膜层也不相同。小粒子的粒径小,所占的比例高,形成的膜层致密完整。相反,会形成稀疏的膜层。
干粉灭火剂浮置水面,同样是小粒子优先吸附。这里小粒子可分两类:一是疏水白炭黑,它的斥水性强;二是其它粒子,它们的斥水性较差。显然,斥水性,优先吸附。几,,,,。
白炭黑
3
4
5
磷酸铵盐干粉灭火剂
60.300.781.54
0.421.097
8
粉碎机内工况的稳定性与产品的松密度和粒度分布密切相关,显然,要求粉碎机工况稳定运转,应关注产品的这两个参数。
从某厂试产磷酸铵盐干粉灭火剂过程中,发现有关粉碎机内工况稳定性的数据比较典型。
(1)单独粉碎工况
磷酸铵盐单独粉碎后制备出干粉灭火剂,发现它们的松密度与底盘粒子比例有一定的对应关系,相互之间波动不大,见表4。说明粉碎机内工况是稳定的。至于它们的松密度偏低,属于一般技术问题,这里不讨论。
表4 磷酸铵盐单独粉碎工况
序号松密度(gΠml)底盘(%)
10.7483.0
20.7482.0
30.7184.2
40.7682.9
50.7184.4
(5)对磷酸铵盐干粉灭火剂及其在水面的膜层分别进行激光测试粒度分布,见表3。测试中,膜层取样误差较大,将干粉灭火剂样品浮置水面,形成膜层,然后轻轻刮取膜层上面干粉灭火剂,尽量刮取干净,露出膜层,再收集膜层检测。膜层样品中不可避免地会夹带较多的非成膜粒子。使分析结果中的成膜粒子比例变小。即使这样,表3中数据仍可说明成膜粒子是干粉灭火剂中的小粒子。
表3 磷酸铵盐干粉灭火剂及其膜层的粒度分布
分布粒径
μm)
D10
D20
D50
D90
(2)混合粉碎工况
磷酸铵盐和硫酸铵盐混合粉碎时,它们的松密度和底盘粒子比例之间关系表现得错乱。表5中1、5和9的松密度相同,底盘粒子比例却相差很大,高者是低
者的1155倍。表5中2和7的松密度相同,底盘粒子比例相差很大,高者是低者的116倍。另一方面,5和9的松密度相同,底盘粒子比例又相近。这些数据似
名称
干粉灭火剂膜层
9.9694.264
14.885.551
30.929.994
80.9833.41
无规律可寻,也正是这种错乱关系说明了粉碎机内工况的不稳定性。
(3)不稳定性分析
导致粉碎机内工况不稳定的原因很隐蔽,不易觉
水面膜层实际是一吸附层。水面存在着自动减少表面能的趋向。无论是疏水白炭黑,还是干粉灭火剂,
2007年第7期消防技术与产品信息7
磷酸铵盐和硫酸铵盐混合粉碎工况 表5
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
松密度(gΠml)0.770.810.800.760.770.760.810.820.77底盘(%)
79.467.469.468.052.848.042.038.2
51.2
料冲高高度和冲高物料量,低装料系数可以增大物料
冲高的允许高度,从而达到减少抽出物料的目的。
分析犁刀式混合机的优缺点,优点在于硅油分散均匀较快,缺点是抽出物料多。与有关厂家合作,扬长避短,将犁刀固定转数改成可调节转数,依据生产工艺要求调节犁刀转数。在硅油分散时,仍沿用已有的犁刀运转参数,使硅油迅速分散均匀。干燥阶段主要目的是除去物料中多余的水分,不要求像硅油分散阶段那样,物料作剧烈运动,使大小粒子之间产生相互剧烈的接触摩擦作用。干燥阶段要求的是暴露出的物料面周期性的更新,蒸发水分,使物料干燥均匀,因此,犁刀转数可下降一半左右。这样的工艺设备显然更具有合理性。国内有的厂已成功地这么做了,效果很好。
察。其一,磷酸铵盐和硫酸铵盐固有的粉碎特性不同。磷酸铵盐性脆,易破碎,而硫酸铵盐差些,两者在粉碎机腔内会发生相互作用,后者起到了磨介的作用,提高了前者的破碎程度。其次,也是最主要的原因,两者在进入粉碎机之前并未混合均匀,只是人工随意混合,进入粉碎机的混合物两者比例多变,时大时小。磷酸铵盐和硫酸铵盐在粉碎机内的相互作用也时大时小,粉碎后的粒度分布错乱不定,松密度也表现为错乱不定,两者关系错乱。
3 如何减少抽湿时的物料损失
干粉灭火剂生产中,在物料混合干燥时避免地抽走部分物料,排放掉。
(1),投料800kg,收集到抽出物24kg,占总量的3%,实际抽出量还会高些。
对抽出物进行理化检测,发现它的斥水性已达到国家有关技术标准的要求。它的粒度分布见表6。
表6 抽出物的粒度分布
μ筛孔径(m)百分组成(%)
>2507.06
250~1256.42
126~6325.68
63~4029.32
4,。筛分是生产中的最后。半成品含有渣和产品,筛分并不能使两者完全分开,仍会有一部分产品与渣一起截留在筛面,随渣出去。这部分产品与筛分下来的产品之和是可过筛物
,筛下来的产品是筛过物,后者与前者之比是过筛效率。不可过筛物是这样测定,将渣再经化验室震动筛
m筛孔的是不可过筛物。分,认为不能通过250μ
A厂和B厂生产磷酸铵盐干粉灭火剂,测定数据
底盘
30.82
见表7。
表7 过筛效率
名称
投料量
(kg)400800
渣渣量
(kg)3796
抽出物的斥水性表明它们是在生产后期干燥阶段
抽出的。抽出物的粒度分布表明,它们属于产品,而不是物料中的细粉部分。
(2)如何减少损失
物料处于干燥阶段时,硅油已聚合,粒子表面干燥滑爽,流动性似水一样。在犁刀式混合机中,可以直接观察到混合器内物料运动情况,犁刀沿壁进入料面,冲击物料,部分物料飞扬起来,但它们的初速度较小,物料多是冲高回落。余下部分粉尘随混合器上部空间空气流动。犁刀沿壁出料面,带起较多物料。远离抽湿口的犁刀带起的物料经顶部反射回来。抽湿口附近的犁刀带起物料直冲抽湿口,在抽湿口壁处散开来,部分物料被抽湿口内流速较高的空气带出混合器,形成抽出物的主要来源。要减少抽出物量,主要是应设法减少冲向抽湿口的物料量。
美国F.R.C公司的混合设备与犁刀式混合机相似,它是采用低转数和低装料系数,低转数可以降低物
渣中含产品(%)
5856
可过筛物
(kg)384.5757.8
筛过物
(kg)363704
过筛效率
(%)94.492.9
A厂B厂
应当指出,两厂测定是在试产阶段,出渣量较高,这样的测试结果会降低应有的过筛效率,另一方面,却又可以充分说明干粉灭火剂生产中的过筛效率是很高的。
从表7中可以看出,两厂的过筛效率都是很高的,且相近,这是由干粉灭火剂的物化特性决定的。生产中如果过筛效率突然下降,出渣量骤增。渣中夹带大量粉状物料,说明筛孔发生了堵塞,应及时清理。筛网破损有两种情况,一是严重破损,表现为出渣量明显减少;二是破损不那么严重,不能从出渣情况反映出来,这种情况是最难及时发现。监测方法为取筛出样品不计量,放在250μm筛面筛分,观察筛面有无截留物。如发现截留物,应及时检查筛面。
(下转第4页)
4吴建勋:对超声波灭火技术的探索
(上接第7页)
2007年第7期
照在空气中,用声压迫使物体表面和缝隙深处的活性基团起还原反应。向有机化合物分子中加氢或用氢取代有机化合物中的基团,完成灭火的化学抑制作用。
(2)在推进碱金属化合物干粉灭火剂灭火时,超声波会清除干粉表面的氧化膜,使颗粒细化,加大碱金属化合物的表面积,提高灭火剂灭火的效率。
(3)超声波可使干粉在烟气里有效地分散并与热分解产物中的自由基充分混合。作为清除剂的干粉微粒与物体燃烧产物中的自由基结合,超声波将会加速它们之间的化学反应的速度。
(4)超声波在促进清除剂与自由基的化学反应的同时,也在加紧促进系统内的自由基直接再结合。2.2 扑救石油及有机溶剂的火灾
(1)自由基再结合,是指自由基之间的结合或灭火
5 为什么不好灌装干粉灭火器
某厂试产的磷酸铵盐干粉灭火剂,灌装8kg贮压式手提灭火器时,出现了奇怪的现象。干粉灭火剂从
灌装漏斗向下流动不能连续进行,不时停止下料,堵塞漏斗,需敲击一下才能继续下降。灌装时不时从漏斗和灌装口之间间隙涌出干粉灭火剂。灌装好的干粉灭火器中插入喷粉管极其困难,勉强插入喷粉管总长的一半,再不能向下深入了。一般干粉灭火剂灌装时很顺畅,喷粉管插入顺利,漏斗和灌装口之间间隙并不向外涌粉。
为便于观察喷粉管插入情况,将该产品装入250ml,125ml处,
剂和自由基之间的结合。自由基再结合的过程大多数是在气相中进行的,或至少是在气2液界面上进行的(2)发性的有机溶剂,如醇、乙醇、22甲基(MNP)、、二苯苦基氢(DPPH)等。在自由基反应中加清除剂的目的:是通过它们对自由基反应的作用,使反应体系中自由基的生成率降低或生成的自由基团减少。易燃、可燃液体在超声辐照下,加清除剂后可能会出现两种情况:①加快体系内的自由基H・和HO・直接的再结合;②在加清除剂甲酸的情况下,甲酸抢先与体系内的自由基结合,部分取代自由基之间的再结合。
甲酸的挥发性很强,它的蒸气能很快地进入空化泡。在空化泡内,它与自由基迅速反应,从而对空化泡的集聚起了缓冲作用,减少了自由基的形成,提高了清除自由基的效果。
~125ml段粉~0ml。显然,下段,将该产品补加215%云母粉,令其疏松开来,松密度从0185gΠml降至0177gΠml,结果喷粉管顺利地插入粉体中。
为什么容易压实呢?深入检测产品的理化性能,发现产品含水率高达118%,是国家有关技术标准规定指标的9倍。接着在生产中加强烘干能力,降低产品的含水率,这样生产出的产品不再发生上述现象。
灌装时物料在漏斗出料口附近压实,于是产生断流。物料从漏斗出料口出来不能及时散开,像柱塞一样进入干粉灭火器,顿时增大了内部压强,部分空气夹带粉体从漏斗和灌装口之间涌出。灌装后,干粉灭火剂在器材内发生压实现象,喷粉管插入困难,不能插入到底。喷粉管下端进粉口以下的粉体压实尤甚,以致倾倒不出来。
粉体含水率高,容易压实,主要是因为粒子间液桥力的作用,该力较分子间作用力约大1~2个数量级。
收稿日期:2007202211;修回日期:2007205228作者通讯地址:天津市津南区辛庄碧水世纪园2221邮编:300350电话:(022)88530745
[2] 李廷盛.超声化学.北京科学出版社,1995.
3 结束语
(1)用超声波灭火器,加气态化学灭火剂或少量干粉,扑救气体火灾比较有利。
(2)石油、有机溶剂起火,宜选用适当的化学灭火剂(气体灭火剂、干粉灭火剂或挥发性的自由基清除剂),使用超声波灭火器往气2液界面上喷射。
(3)固定安装的灭火装置和手提移动式消防器材适于采用机械式超声波换能器。较大型的消防装备宜采用电动式换能器。参考文献:
[1] 冯若.声化学及其应用.安徽科学技术出版社,1992.
收稿日期:2007201216;修回日期:2007205228
作者通讯地址:辽宁省大连市中山区中南路亿成园10号楼1222
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