Огнетушащий порошковый состав
FIRE EXTINGUISHING POWDER COMPOUND

Изобретение относится к пожарной и промышленной безопасности, в частности к составам огнетушащих порошков, применяющихся для тушения твердых горючих веществ и материалов, а также жидких и газообразных веществ как в закрытых пространствах, так и на открытом воздухе и обеспечивающим эффективное тушение пожаров классов А, В, С, D.
Изобретение обеспечивает повышение тушащей эффективности и расширяет ассортимент материалов, используемых в качестве активных компонентов огнетушащих порошков.
Известен огнетушащий суспензионный состав на основе карбоната кальция (патент RU 2414273 C2, A62D 1/00, опубл. 20.03.2011).
Известен огнетушащий раствор (патент RU 2510754 C2, A62D 1/00, опубл. 10.04.2014) который готовится в виде водного раствора с предпочтительным pH=9,0-9,5 на основе буферного раствора, содержащего соли борной и/или фосфорной кислоты, а также карбонат кальция и/или магния.
Известны также огнетушащий порошковый состав на основе хлорида калия с добавками оксида цинка, алюмокалиевых квасцов, глинозема (патент RU 2615715 C1, A62D 1/00, опубл. 07.04.2017). Оксид цинка выполняет бифункциональное действие: опудривание состава, что приводит к снижению слеживания порошка, а также обеспечение текучести за счет высвобождения цинка в результате химических превращений между компонентами композитного состава.
Наиболее близким техническим решением является состав для тушения пожаров (см. патент RU 2236880 C1, A62D 1/00, опубл. 27.09.2004), огнетушащий порошок в качестве тушащего агента содержит хлориды щелочных и/или щелочноземельных металлов, в качестве добавки для текучести карбонаты щелочноземельных металлов, и/или их смесь с графитом и/или нефелиновым концентратом, или смесь графита с нефелиновым концентратом, в качестве антислеживающей добавки содержит гидрофобный диоксид кремния при соотношении, мас. %: антислеживающая добавка 1,5-4,5; добавка для текучести 5,0-15,0; тушащий агент до 100.
Недостатком является:
- трудоемкость технологического процесса измельчения компонентов;
- недостаточное количество в составе порошка карбонатов, необходимых для оказания флегматизирующего эффекта при термическом их разложении, снижающего концентрации кислорода в горючей среде.
Задача предлагаемого изобретения - повысить огнетушащую способность порошка, универсальность применения.
Сущность изобретения заключается в том, что огнетушащий порошковый состав, включающий кальция карбонат, диоксид кремния, дополнительно содержит цинка карбонат, алюминия оксид, углерод, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
кальция карбонат
30-45
цинка карбонат
40-45
алюминия оксид
8-10
диоксид кремния (аэросил)
6-10
углерод в виде высокодисперсного коллоидного графита
1-5.
Технический результат:
- высокая огнетушащая способность;
- обеспечение разрыва реакционных цепей в зоне пламени, а также низкий уровень слеживания;
- в зоне горения проявляется эффект коалесценции (образование сплошной пленки на поверхности горящего материала) в отсутствии водных растворов;
- универсальность применения, так как порошки подавляют горение материалов, которые невозможно тушить водой и другими веществами (например, металлы и некоторые металлосодержащие соединения);
- высокая флегматизирующая способность и подавление взрыва.
- способствует упрощению технологии производства, так как не требуется дополнительного измельчения материалов, соответствующих приведенным ГОСТам.
Принцип действия предлагаемого огнетушащего порошка заключается в том, что кальция карбонат при высокой температуре в присутствии графита в результате окислительно-восстановительной реакции с оксидом кремния образует нерастворимый силикат кальция, изолирующий от доступа кислорода поверхность горючего материала. При избыточном количестве карбоната кальция также высвобождается свободный оксид углерода (IV), оказывающий флегматизирующий эффект. Образовавшийся оксида кальция также взаимодействует с кислотным оксидом кремния (IV) с образованием трудно растворимого силиката кальция, растекающегося по горящей поверхности твердых материалов, образуя сплошную защитную пленку, надежно изолируя поверхность от доступа воздуха.
Аналогично карбонату кальция ведет себя карбонат цинка. При температуре 300°С разлагается с образованием флегматизатора - оксида углерода (IV).
Образовавшийся при этом оксид цинка взаимодействует с оксидом кремния (IV), превращаясь в трудно растворимый силикат цинка
Кроме того, разложение карбонатов кальция и цинка являются реакциями эндотермическими, т.е. сопровождается поглощением большого количества тепла, вызывая в зоне горения охлаждающий эффект.
Оксид алюминия также выполняет бифункциональные свойства. В присутствии оксида алюминия в исходной смеси компонентов огнетушащего порошка снижается слеживание за счет опудривания состава, - а при температуре пожара амфотерный оксид алюминия взаимодействует кислотным оксидом кремния с образованием силиката алюминия, обеспечивающего аналогично силикатам кальция и цинка необходимую текучесть в зоне пожара.
Характеристика исходных материалов:
Карбонат кальция и карбонат цинка являются основным тушащим веществом. Их характеристика приводится в таблицах 1 и 2.
Карбонат кальция представляет собой тонко измельченный мрамор (микрокальцит) с физико-химическими показателями по ГОСТ Р 567 7 5-2015.
Таблица 1
Физико-механические свойства и химический состав микрокальцита ГОСТ Р 56775-2015
№№ п/п
Наименование показателей
Значение для микрокальцита марки
КМ 200
КМ 160
КМ-100
1.
Наибольший размер частиц (d 98), мкм
250
185
120
2.
Средний размер частиц                (d 50), мкм
50
45
30
3.
Остаток после просева, %, на сите с сеткой номер 0,080 мкм, %
Св. 1,5 до 2,0 включительно
-
-
4.
Остаток после просева, %, на сите с сеткой номер 0,063 мкм, %
-
Св. 1,5 до 2,0 включительно
-
5.
Остаток после просева, %, на сите с сеткой номер 0,045 мкм, %
-
Св. 1,5 до 2,0 включительно
6.
Массовая доля карбоната кальция, CaCO<sub>3</sub>, не менее  %
98
7.
Концентрация водородных ионов в 10%-ной водной суспензии (pH), ед.
8-10
8.
Белизна, условные единицы, не менее
93
94
94
9.
Средняя плотность мрамора, г/см<sup>3</sup>
2,6±0,1
Микрокальцит является пожаро- и взрывобезопасным материалом. По степени воздействия на организм человека относится к малоопасным веществам и не образует в присутствии других веществ или факторов токсичных соединений в воздушной среде и сточных водах.
Таблица 2
Нормы показателей карбоната цинка
Характеристики
Показатели
CAS - номер
3486-35-9
Молекулярная формула
ZnCO<sub>3</sub>
Молярная масса, г/моль
125,38
Плотность, г/см<sup>3</sup>
4,44
Температура плавления, °С
300
Растворимость в воде. г/мл, (15°С)
0,001г/100 мл
Остаток на сите 75 мкм, менее, %
6,0
2
3
Физико-химические показатели алюминия оксида - глинозема (AlO), а также характеристика аэросила (диоксида кремния) приводятся, соответственно, в таблицах 3 и 4.
Таблица 4
Характеристика аэросила (диоксида кремния) по ГОСТ 14922-77
В качестве углерода используется графит ОСТ 6-08-431-75 Сухие коллоидно-графитовые препараты применяются в качестве компонентов для приготовления графитовых смесей и технологических смазок изготовления химически стойких и антикоррозионных покрытий, в качестве добавки - пластификатора при таблетировании, как компоненты клея для прорезиненных тканей, для изготовления контактов и резисторов в радиотехнике и для других целей. Графит используется в составе огнетушащего порошка в патенте РФ №2108125 в котором основным тушащим веществом заявлен хлорид калия. Однако, указанный состав эффективен при тушении пожаров классов В и D, но не может быть использован для тушения пожаров класса А.
Сопоставительные физико-химические показатели предлагаемого огнетушащего порошка и известных по Патенту 2236880 приводятся в таблице 5.
Способ приготовления огнетушащего порошкового состава прост, так как все компоненты уже имеют необходимые параметры для составления композита. Порошки смешиваются в массовых соотношениях.