覃世想

(广西国杰斯消防科技有限公司 广西 南宁 530012)



一种新型湿法制备气溶胶灭火剂的配方及生产工艺研究

覃世想

(广西国杰斯消防科技有限公司 广西 南宁 530012)

气溶胶灭火剂的主要成分均是可溶解的无机化合物，用水作为溶剂可使主辅氧化剂达到分子级的均匀分散，再加入具有多孔吸附能力的还原剂，实现不需粉碎而达到纳米级均匀混合的目的。笔者研究的新型工艺不再对各组分进行研磨加工，提高了生产效率，避免了生产过程中可能的粉尘污染，实现生产过程的安全和环保化，并较大程度降低了生产能耗和生产成本，具有可观的经济效益。

气溶胶灭火剂；湿法制备；消防灭火

一、前言

气溶胶灭火剂是由80年代初由军工技术发展起来的一种新型灭火技术。其主要特点是本身由氧化剂和还原剂组成，在收到火灾报警信号后，启动器点燃药剂，通过药剂自身的氧化还原反应后生成颗粒十分细小的固体气溶胶，利用这些固体颗粒对火焰中的自由基进行猝灭，达到灭火的目的。该灭火剂产品最近几年在众多灭火技术中脱颖而出，因为其具有良好的环保性能、灭火效率高、无温室效应、系统安装维护简单、综合成本低廉等优点。

目前的气溶胶类灭火剂，普遍采用干法研磨混合制备技术，其存在如下问题：

制备气溶胶灭火剂，需将氧化剂和还原剂均匀地混合在一起，这是普通气溶胶灭火剂生产过程中关键而又具有危险性的工序。灭火剂各个组分的混合均匀度，对灭火剂的灭火效率及使用性能有很大影响。当作为灭火剂主要成分的氧化剂和还原剂经研磨后混合，在干燥的环境下即构成了易燃、易爆的混合物，对整个生产流程而言是比较危险的过程。目前的工艺为保证灭火剂燃烧的稳定性，要求物料的粒径必须足够小，否则会导致其燃烧速率不一，从而无法控制其燃烧时间。将各个组分研磨至较小的粒度需要较高的生产工艺以及能量消耗，以硝酸钾为例，研磨至100微米的平均粒径，需要半小时，研磨至50微米的平均粒径，需要3个小时，研磨至10微米，几乎需要10小时。因此对工业生产来说，小于50微米的粒径都是不经济的，更不需要说是纳米级的粒径了。混合的不均匀性，阻碍了灭火剂品质的进一步提升。某些物料在小粒径状态下比较容易吸潮团聚，对生产环境的湿度等条件提出了较高的要求，无形中也制约了物料粒径的进一步减小；另外，随着研磨的进行，越小的颗粒其反应活性将越高，其发生意外的几率也会相应提高。在已有技术方案中，也有采用湿法混合制备气溶胶灭火剂的技术。但是，采用的都是有毒有害的有机溶剂，除成本较高及对环境影响较大外，由于药剂各组分并不溶解于溶剂，只能制得悬浮液，其混合均匀程度仍依赖于各组分的平均粒径。就行业而言，如何提高气溶胶灭火剂制备过程中药剂组分的混合均匀度已经是制约气溶胶灭火剂产品品质提高的一个重要因素。

二、研究内容

笔者的研究内容，是针对上述工艺技术中存在的问题，旨在提供一种更加先进，不需粉碎，环境友好无污染，混合均匀度高，生产成本较低的一种气溶胶灭火剂配方及其制备方法。

笔者通过反复研究论证，在业内首次提出采用以水作为溶剂的湿法制备方法。气溶胶灭火剂的主要药剂成分均是可溶解的无机化合物，用水作为溶剂可使主辅氧化剂达到分子级的均匀分散，再加入具有多孔吸附能力的还原剂，实现不需粉碎而达到纳米级均匀混合的目的。配方中引入的少量自由基猝灭剂，虽然难溶于水，但其作用原理是利用灭火剂燃烧产生的高温气化后随烟雾进入火焰内部进行灭火，因此不会影响其灭火效能的发挥。笔者研究的新型工艺对药剂组分的粒度及含水率等都不再硬性要求，不再对各组分进行研磨加工，提高了生产效率，避免了生产过程中可能的粉尘污染，实现生产过程的安全和环保化，并较大程度降低了生产能耗和生产成本，具有可观的经济效益。

(一)产品的配方组成

笔者研究的气溶胶灭火剂，包括以下质量分数的原料：

主氧化剂50；辅氧化剂30；还原剂20；猝灭剂0.05；水50。

主氧化剂为Sr(NO3)2。

辅氧化剂为KNO3、NH4NO3或两者的混合物。

还原剂包括高分子多孔性材料、活性炭或其混合物。

猝灭剂包括Sb2O3、Sb2O5或者其混合物。

(二)产品的生产工艺流程

笔者所研究的以水作为溶剂的新型湿法制备方法，具体流程如下：

1.溶解氧化剂：先将水50份加入反应锅中加热至80℃，随后加入主氧化剂50份和辅氧化剂30份，继续加热并充分搅拌使其完全溶解；

2.氧化剂析出吸附：在上述水溶液中加入还原剂20份，在快速搅拌的情况下混合30分钟，持续加热蒸发掉一部分水，让氧化剂析出吸附在还原剂的分子空腔内；

3.搅拌混合猝灭剂：在产品基本干燥后加入猝灭剂0.05份，搅拌混合均匀；

4.产品烘干：使用真空干燥机在60～80℃干燥，将混合物干燥至所含水量小于1%.

5.产品成型组装：在制得气溶胶灭火剂中放入启动器，加压成型并密封包装后装入灭火装置柜中，即得热气溶胶灭火装置成品。

三、本研究产品的效果分析

(1)本法制备的气溶胶灭火剂，利用化学能将氧化剂实现了分子级分散。解决了球磨机对原料进行混合粉碎时颗粒大小不一，无法实现真正均匀的混合的问题。通过逐步减少溶剂的量，将分子级分散的氧化剂均匀固化在还原剂的分子空腔中，显著地提高灭火剂燃烧的稳定性和完全性。其混合比物理研磨更均匀，产生的灭火气溶胶微粒更小，灭火后对环境残留更低，药剂残渣量也减少。

(2)笔者所选用的锑系化合物作为自由基猝灭剂，其高效的自由基猝灭效果对产品的灭火效能的提高起到了积极的作用，其作为溴系阻燃剂的优良替代品，已被广泛应用于阻燃纺织纤维以及阻燃塑料等领域。

(3)采用以水作为溶剂的新型湿法制备工艺，避免了工作场所的可能的粉尘污染，可实现生产过程的环境保护和安全生产。

笔者已将上述技术向国家知识产权局申请发明专利并已获得发明专利授权。

[1]中国专利200710018217，适用于精密电器设备的气溶胶灭火组合物

[2]中国专利200710018219，适用于普通电器设备的气溶胶灭火组合物

[3]中国专利200510105449.5，一种新型气溶胶灭火剂

[4]美国专利01820626，烟火形成气溶胶的灭火组合物及其制备方法

[5]赵宇,陈斌,黄寅生等.气溶胶灭火剂的配方及优化设计的研究

[6]高永亮.新型气溶胶灭火剂的研究

覃世想(1987-)，男，壮，广西柳州融安县，助理工程师，本科，广西国杰斯消防科技有限公司，研究方向：消防科技产品，消防工程。