RU2184587C1

RU2184587C1 - Aerosol-forming fire-extinguishing composition

Info

Publication number: RU2184587C1
Application number: RU2000132796A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Аликин; А.П. Каменских; Г.Э. Кузьмицкий; И.А. Левковец; А.В. Сальцин; Н.Н. Федченко
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Пермский завод им. С.М.Кирова"
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-10

Abstract

FIELD: fire extinguishing. SUBSTANCE: composition contains, wt %: potassium nitrate and/or perchlorate 55- 80, hydrogen-free combustible (carbon black) 7- 15, and air-type binding agent (magnesia cement) 10-37. EFFECT: reduced flame formation accompanied by improved inflammation and possibility of controlling burning rate of composition within wide range. 1 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к области разработки аэрозольных огнетушащих составов для объемного тушения пожаров в шахтах, электроустановках, гаражах и в других замкнутых или полузамкнутых объемах. The present invention relates to the field of development of aerosol fire extinguishing compositions for volumetric extinguishing of fires in mines, electrical installations, garages and in other closed or semi-closed volumes.

Генераторы огнетушащего аэрозоля (ГОА) должны работать при атмосферном давлении. Для обеспечения безопасности генераторам предъявляются также требования по минимальной длине пламенной зоны и минимальной температуре вокруг ГОА. Продукты сгорания аэрозолеобразующего состава должны быть экологически и биологически безвредны. Кроме того, ГОА должны обеспечивать различный секундный расход аэрозоля за счет изменения скорости горения состава. Fire extinguishing aerosol generators (GOA) should operate at atmospheric pressure. To ensure safety, the generators are also required to have a minimum flame zone and a minimum temperature around the GOA. The combustion products of the aerosol forming composition must be environmentally and biologically harmless. In addition, GOA should provide a different second consumption of aerosol due to changes in the burning rate of the composition.

Известен аэрозолеобразующий огнетушащий состав по патенту RU 2157271 А 62 D 1/00. Состав содержит: окислитель - нитрат и/или перхлорат калия, горючее - сажу или идитол и связующее - неорганические вяжущие вещества: гипс и/или жидкое стекло, и/или цемент при следующем содержании компонентов, мас. %:
Окислитель - 45-80
Горючее: сажа - 4,5-18,5
Идитол - 0,5-1,5
Неорганические вяжущие вещества - 5-50
При хороших огнетушащих свойствах, пониженном пламяобразовании, хорошей воспламеняемости недостатком этого состава является недостаточно эффективная регулировка скорости горения.Known aerosol forming fire extinguishing composition according to patent RU 2157271 A 62 D 1/00. The composition contains: an oxidizing agent - potassium nitrate and / or perchlorate, fuel - soot or iditol and a binder - inorganic binders: gypsum and / or water glass, and / or cement with the following components, wt. %:
Oxidant - 45-80
Fuel: soot - 4.5-18.5
Iditol - 0.5-1.5
Inorganic binders - 5-50
With good fire extinguishing properties, low flame formation, good flammability, the disadvantage of this composition is the insufficiently effective control of the burning rate.

Известен также аэрозолеобразующий огнетушащий состав по патенту RU 2107524 А 62 D 1/00, принятый авторами за прототип. Состав содержит окислитель - нитрат и/или перхлорат калия, горючее - сажу и связующее - неорганические вяжущие вещества: гипс и/или жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Окислитель - 58,5-77
Горючее - 9,0-11,0
Неорганические вяжущие вещества - 5-50
В качестве связующего используются неорганические вяжущие вещества - гипс и/или жидкое стекло.Also known aerosol forming fire extinguishing composition according to patent RU 2107524 A 62 D 1/00, adopted by the authors for the prototype. The composition contains an oxidizing agent - potassium nitrate and / or perchlorate, fuel - soot and a binder - inorganic binders: gypsum and / or liquid glass in the following ratio, wt.%:
Oxidizer - 58.5-77
Fuel - 9.0-11.0
Inorganic binders - 5-50
Inorganic binders such as gypsum and / or water glass are used as a binder.

При хороших огнетушащих свойствах и пониженном пламяобразовании недостатком этого состава является также недостаточность эффективной регулировки скорости горения путем изменения количества связующего. With good extinguishing properties and reduced flame formation, a drawback of this composition is also the lack of effective control of the burning rate by changing the amount of binder.

Задачей изобретения является создание аэрозолеобразующего состава с пониженным пламяобразованием, улучшенной воспламеняемостью и возможной регулировкой скорости горения состава в больших диапазонах. The objective of the invention is the creation of an aerosol-forming composition with reduced flame formation, improved flammability and possible adjustment of the burning rate of the composition in large ranges.

Поставленная задача решается за счет того, что известный аэрозолеобразующий огнетушащий состав, содержащий окислитель - нитрат и/или перхлорат калия, горючее - сажу и связующее, в качестве связующего содержит воздушное вяжущее вещество - магнезиальный цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нитрат и/или перхлорат калия - 55-80
Сажа - 7-15
Магнезиальный цемент - 10-37
Отличительным признаком данного состава является включение в качестве связующего воздушного вяжущего вещества - магнезиального вяжущего из каустического магнезита и/или каустического доломита, затворяемого растворами хлористого магния или сернокислого магния и в таком виде называемого магнезиальным цементом или цементом Сореля (см. Справочник по строительным материалам и изделиям. / Под редакцией М.С. Хуторяеского. - Киев, 1966 г., с. 41). В отличие от состава по аналогу (пат. 2157271), в котором в качестве связующего может быть использован цемент (портлацемент), являющийся гидравлическим вяжущим веществом, в предлагаемом составе в качестве связующего использовано воздушное вяжущее средство - магнезиальный цемент. Содержание окиси магния в магнезиальном цементе не ниже 83%. Окись магния увеличивает скорость горения, а также улучшает механические характеристики топлива (см. Мадякин Ф.П., Силин И.А. Компоненты гетерогенных горючих систем. - М., 1984 г. , с. 160), поэтому окись магния, содержащаяся в связующем, играет роль катализатора скорости горения. Присадка 1% карбоната магния или окиси магния к топливам дает рост скорости горения на 10%. Изменяя количество связующего, можно получать скорость горения в широких диапазонах.The problem is solved due to the fact that the known aerosol-forming fire extinguishing composition containing an oxidizing agent - potassium nitrate and / or perchlorate, fuel - soot and a binder, contains an air binder - magnesia cement as a binder in the following ratio of components, wt.%:
Potassium Nitrate and / or Potassium Perchlorate - 55-80
Soot - 7-15
Magnesia cement - 10-37
A distinctive feature of this composition is the inclusion as an adhesive binder of air - a magnesia binder from caustic magnesite and / or caustic dolomite, sealed with solutions of magnesium chloride or magnesium sulfate and in this form called Sorel magnesia cement or cement (see the Handbook of building materials and products / Edited by M.S. Khutoriae. - Kiev, 1966, p. 41). In contrast to the composition according to the analogue (Pat. 2157271), in which cement (portlacement), which is a hydraulic binder, can be used as a binder, in the proposed composition, an air binder - magnesia cement is used as a binder. The content of magnesium oxide in magnesia cement is not lower than 83%. Magnesium oxide increases the burning rate, and also improves the mechanical characteristics of the fuel (see Madyakin F.P., Silin I.A. Components of heterogeneous combustible systems. - M., 1984, p. 160), therefore, magnesium oxide contained in binder, plays the role of a combustion rate catalyst. The addition of 1% magnesium carbonate or magnesium oxide to fuels gives a 10% increase in the rate of combustion. By varying the amount of binder, it is possible to obtain a burning rate in wide ranges.

Предлагаемый состав содержит в качестве окислителя нитрат калия ГОСТ 19790-74 и/или перхлорат калия ТУ 6-02-672-78. В качестве горючего содержит сажу ТУ 71-80-82. В качестве связующего состав содержит магнезит каустический и/или доломит каустический ГОСТ 1216-87, затворенный растворами солей хлористого магния ГОСТ 7759-73 или сернокислого магния ГОСТ 4523-77, называемого магнезиальный цемент. The proposed composition contains as an oxidizing agent potassium nitrate GOST 19790-74 and / or potassium perchlorate TU 6-02-672-78. It contains soot TU 71-80-82 as a fuel. As a binder, the composition contains caustic magnesite and / or caustic dolomite GOST 1216-87, sealed with solutions of magnesium chloride salts GOST 7759-73 or magnesium sulfate GOST 4523-77, called magnesia cement.

Каустический магнезит ГОСТ 1216-87 - порошок, состоящий из окиси магния и примесей, например СаСО₃ и FеСО₃, и получаемый помолом магнезита, обоженного при температуре 700-800^oС.Caustic magnesite GOST 1216-87 - a powder consisting of magnesium oxide and impurities, such as CaCO ₃ and FeCO ₃ , and obtained by grinding magnesite, calcined at a temperature of 700-800 ^o C.

Доломит каустический ГОСТ 1216-87 - порошок, состоящий из окиси магния и углекислого кальция и получаемый помолом доломита, обоженного при 600-700^oС. Доломит - двойная углекислая соль магния и кальция (MgCO₃•СаСО₃).Caustic dolomite GOST 1216-87 is a powder consisting of magnesium oxide and calcium carbonate and obtained by grinding dolomite calcined at 600-700 ^o C. Dolomite is a double carbonic salt of magnesium and calcium (MgCO ₃ • CaCO ₃ ).

Экспериментально установлено, что для достижения требуемых характеристик состава (огнетушащей эффективности, баллистических, физико-механических характеристик и хорошей воспламеняемости) соотношение компонентов должно находиться в пределах, мас.%:
Нитрат и/или перхлорат калия - 55-80
Сажа - 7-15
Магнезиальный цемент - 10-37
При этом при массовой доле окислителя выше или ниже предельной состав не горит либо резко падают огнетушащие свойства. При массовой доле сажи выше или ниже предельной огнетушащая эффективность снижается (выше предельной - появление в продуктах сгорания большого количества окиси углерода СО, ниже предельной - кислорода). При массовой доле магнезиального связующего ниже предельной не обеспечиваются требуемые физико-механические характеристики состава, выше предельной - снижается эффективность состава из-за наличия избытка связующего в качестве балласта.It was experimentally established that in order to achieve the required characteristics of the composition (fire extinguishing efficiency, ballistic, physical and mechanical characteristics and good flammability), the ratio of the components should be in the range, wt.%:
Potassium Nitrate and / or Potassium Perchlorate - 55-80
Soot - 7-15
Magnesia cement - 10-37
Moreover, when the mass fraction of the oxidizing agent is higher or lower than the limit, the composition does not burn or the fire extinguishing properties drop sharply. When the mass fraction of soot is above or below the limit, fire extinguishing efficiency decreases (above the limit - the appearance of a large amount of carbon monoxide CO in the combustion products, below the limit - oxygen). When the mass fraction of the magnesian binder is below the limit, the required physicomechanical characteristics of the composition are not provided, above the limit, the composition's efficiency decreases due to the presence of an excess of the binder as ballast.

Готовят аэрозолеобразующий состав следующим образом. Окислитель измельчают до требуемой для обеспечения технологических характеристик дисперсности и просеивают в ситах. Для безопасности технологического процесса затворитель - растворы солей хлористого или сернокислого магния, удельным весом 1,2 (24^oБ), смешивают с окислителем - нитратом и/или перхлоратом калия, и всю массу загружают в шаровую мельницу. В смесь добавляют сажу и магнезиальные вяжущие вещества. Смешение массы идет в течение времени, необходимого для полного усреднения компонентов друг в друге. После усреднения готовый продукт перерабатывается путем прессования (глухим или проходным) для получения зарядов требуемых размеров. Данные заряды подвергаются естественной сушке или при повышенной температуре до 120^oС.An aerosol forming composition is prepared as follows. The oxidizing agent is ground to the required dispersion to ensure technological characteristics and sieved in sieves. For the safety of the process, the hardener - solutions of salts of magnesium chloride or sulfate, with a specific gravity of 1.2 (24 ^o B), is mixed with an oxidizing agent - nitrate and / or potassium perchlorate, and the whole mass is loaded into a ball mill. Soot and magnesia binders are added to the mixture. The mixing of the mass occurs during the time necessary for the complete averaging of the components in each other. After averaging, the finished product is processed by pressing (blank or through) to obtain charges of the required size. These charges are subjected to natural drying or at elevated temperatures up to 120 ^o C.

Примеры компоновки аэрозольного состава приведены в таблице. Из таблицы видно (п. 2 и 3), что, не изменяя соотношение горючее - окислитель, добавляя связующее, значительно измененяют скорость горения состава. Из вариантов состава изготовлены опытные образцы зарядов генераторов огнетушащего аэрозоля. Натурные испытания показали их работоспособность и эффективность. При этом время работы генератора путем изменения рецептуры можно варьировать в пределах от 60 с до 5 мин при общей массе генератора 10-15 кг. Examples of the layout of the aerosol composition are shown in the table. The table shows (paragraphs 2 and 3) that, without changing the ratio of fuel to oxidizer, adding a binder, significantly change the burning rate of the composition. From the compositional options, prototypes of the charges of the extinguishing aerosol generators were made. Field tests have shown their performance and effectiveness. At the same time, the operating time of the generator by changing the recipe can vary from 60 s to 5 min with a total generator weight of 10-15 kg.

Claims

Аэрозолеобразующий огнетушащий состав, содержащий окислитель - нитрат и/или перхлорат калия, горючее - сажу и связующее, отличающийся тем, что в качестве связующего содержит воздушное вяжущее вещество - магнезиальный цемент при следующем содержании компонентов, мас. %:
Нитрат и/или перхлорат калия - 55-80
Сажа - 7-15
Магнезиальный цемент - 10-37Aerosol-forming fire extinguishing composition containing an oxidizing agent - potassium nitrate and / or potassium perchlorate, fuel - soot and a binder, characterized in that it contains an air binder - magnesia cement as a binder with the following components, wt. %:
Potassium Nitrate and / or Potassium Perchlorate - 55-80
Soot - 7-15
Magnesia cement - 10-37