DE4030088A1

DE4030088A1 - Sauerstofferzeugende kerzen

Info

Publication number: DE4030088A1
Application number: DE4030088A
Authority: DE
Inventors: John S Greer
Original assignee: Mine Safety Appliances Co
Current assignee: MSA Safety Inc
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-09-22
Publication date: 1991-04-11
Also published as: GB9019568D0; GB2236310A; US5049306A; GB2236310B

Description

Die Erfindung betrifft Zusammensetzungen oder Mischungen zur Sauerstofferzeugung, insbesondere solche, die bei den bekannten Chloratkerzen Verwendung finden.

Herkömmliche Chloratkerzen brennen und setzen Sauerstoff nach dem Anzünden frei und umfassen eine primäre Sauerstoffquelle in Form von Chloraten oder Perchloraten und ein metallisches Pul ver oder Fasern, üblicherweise aus Eisen, welche eine Wärmequelle für die thermische Zersetzung der Chlorate oder Perchlorate bilden. Die Kerzen enthalten üblicherweise BaO₂, das sowohl als Katalysator für das Aufrechterhalten einer bestimmten Abbrandgeschwindigkeit, als auch als Fänger für Chlor dient, das während des Brennens entsteht. Die Kerzen- Zusammensetzung enthält ein faserförmiges Bindemittel, zum Beispiel Glasfasern, Keramikfasern oder Stahlwolle. Wirksame BaO₂-Gehalte reichen von ungefähr 2 bis 6 Prozent, wobei meistens 4 Prozent verwendet wird. Beispiele hierfür geben die US-Patente 30 89 855 und 32 07 695.

Unter den Bestimmungen des Umweltschutz-Amtes (der USA) gilt die Gegenwart von Barium über die zugelassenen Mengen in den Auszugs- oder Perkulatstests hinaus als eine typische soge nannte EP-Toxizität oder als umweltgefährdend. Dementsprechend ist es wünschenswert den Bariumgehalt der Chloratkerzen zu ver ringern um die Notwendigkeit gesonderter Vorkehrungen für die Abfallbeseitigung abgebrannter Kerzen zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird das BaO₂ in den Chloratkerzen durch ein Erdalkalimetall- oder Übergangsmetallferrat ersetzt. Die Fer ratanionen katalysieren das Brennen und die Erdalkali- oder Übergangsmetallkationen agieren als Chlorfänger.

Ferrate sind Verbindungen, die Eisen und Sauerstoff in einem Anion enthalten. Ferratanionen können verschiedene Proportionen von Eisen und Sauerstoff enthalten und können eine Mischung aus Anionen, feste Lösungen oder komplexe Kristallstrukturen sein. Ferrate, die sich gemäß der vorliegenden Erfindung eignen, wei sen einen ausreichenden Sauerstoffgehalt auf, durch den sich eine Wertigkeit des Eisens von mehr als +3 ergibt. Die zuge hörigen Metallkationen können aus der Gruppe der 2 A-Metalle mit einer Atomzahl zwischen 12 und 56 (zum Beispiel Magnesium, Calcium, Strontium oder Barium), Mangan, Kobalt, Nickel oder Zink, ausgewählt sein. Magnesium wird bevorzugt.

Die Sauerstoffkerzen enthalten vorzugsweise ungefähr 7 und 10 Prozent Eisenpulver, 6 bis 8 Prozent fasriges Bindemittel, 2 bis 6 Prozent Metallferrat, wobei der Rest Alkalimetall- Chlorat, insbesondere Natrium-Chlorat NaClO₃, ist. Es bleibt zu betonen, daß die Ferrate auch in abgeänderten Kerzen- Zusammensetzungen wirksam sind, mit anderen Additiven wie zum Beispiel Perchloraten, oder wenn Eisen im ganzen oder teilweise als Eisenfasern mit oder ohne einem anderen faserartigen Binde mittel verwendet wird.

Magnesium-Ferrate wurden entsprechend dem Verfahren von Bashkirov, L. A., Palkin A. P. und Sirota N. N. gemäß der Ver öffentlichung "Formation of Ferrites During Decomposition of Salts" Ferrity, Fiz. i Fiz.-Khim. Svoistva, Doklady 3-go A, Sesoyuz. Soveschaniya (1960), 111-116, entspricht C.A.55:8141e, erhalten. Äquimolare Mengen von Mg(NO₃)₂ werden in destilliertem Wasser gelöst und mit einem Überschuß an (NH₄)₂CO₃ ausgefällt. Der Niederschlag wird filtriert, zweimal mit destilliertem Wasser gewaschen und zum Trocknen bei 100°C entfernt. Die Mischung wird auf 300 bis 320°C erhitzt um MgFeO₄ zu bilden, das zu einer Korngröße kleiner 200 mesh gemahlen wird.

Eine Mischung aus 80 Gew.-% NaClO₃, 8 Gew.-% Eisenpulver, 7 Gew.-% Glasfasern und 4 Gew.-% MgFeO₄ wird vermischt und und in einer Form zu einem zusammenhängenden Kerzenkörper verpreßt. Nachdem die Kerze angezündet ist, ist die Verbrennung der Kerze selbsterhaltend und das Abbrennen geschieht mit einer gleich mäßigen Geschwindigkeit. Die Abbrandgeschwindigkeit, die Sauer stoffentwicklung und die Chlorfreisetzung sind im wesentlichen dieselben wie bei einer Kerze, die 4 Gew.-% BaO₂ anstelle von MgFeO₄ enthält. Ähnliche Ergebnisse werden mit MnFeO₄ erhalten. Wenn (Mg-Co)Fe₃O₄ verwendet wird, zeigen die Kerzen etwas Bla senbildung und Expansion beim Brennen.

Andere Verfahren zur Herstellung von Erdalkali- und Übergangs metallferraten sind in der Literaturstelle von Scholder, R.,Bunsen, H.V. und Zeiss W. in "Orthoferrate", Zeit. für Anorg. und Allgem. Chem. 283, 330-7 (1956), entspricht C.A.50: 111 541b, und Scholder, R., Kindervater, F. und Zeiss, W., "Metaferrate" Zeit. für Anorg. und Allgem. Chem. 283, 338-45 (1956), entspricht C.A.50: 111 51d, beschrieben. Selbstverständ lich läßt sich die gegenwärtige Erfindung in Abwandlungen dessen verwirklichen, wie dies zuvor im einzelnen beschrieben wurde.

Claims

1. Sauerstoffkerze, umfassend
ein Alkalimetallclorat, Eisen, ein fasriges Bindemittel und ungefähr 2 bis 6 Gew.-% eines Metallferrates, in dem das Eisen eine Wertigkeit größer als +3 aufweist und in dem das Metall ein Erdalkalimetall mit einer Atomzahl von 12 bis 56, Mangan, Kobalt, Nickel oder Zink ist.

2. Sauerstoffkerze nach Anspruch 1, bei der das Chlorat Natrium-Chlorat ist.

3. Sauerstoffkerze nach Anspruch 1 bei der das Metall Magnesium ist.

4. Sauerstoffkerze nach Anspruch 2, bei der das Metall Magnesium ist.

5. Sauerstoffkerze nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt von etwa 7 bis 10 Gew.-% Eisenpulver, 6 bis 8 Gew.-% fasriges Bindemittel, 2 bis 6 Gew.-% Metallferrate, Rest Natrium-Chlorat.

6. Sauerstoffkerze nach Anspruch 5, bei der das Metall Magnesium ist.