close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6460

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6460
(13) C1
(19)
7
(51) A 62D 1/00,
(12)
A 62C 3/02
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ОГНЕТУШАЩИЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДЛЯ БОРЬБЫ С
ТОРФЯНЫМИ ПОЖАРАМИ
BY 6460 C1
(21) Номер заявки: a 20001029
(22) 2000.11.20
(46) 2004.09.30
(71) Заявители: Учреждение Белорусского
государственного университета "Научно-исследовательский институт
физико-химических проблем" (НИИ
ФХП БГУ); Государственное научное учреждение "Институт леса Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Богданова Валентина Владимировна; Кобец Ольга Игоревна; Усеня Владимир Владимирович; Ласута
Геннадий Федорович (BY)
(73) Патентообладатели: Учреждение Белорусского государственного университета "Научно-исследовательский институт физико-химических проблем" (НИИ
ФХП БГУ); Государственное научное
учреждение "Институт леса Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(57)
1. Состав для тушения торфяных пожаров, содержащий аморфные фосфаты алюминия
и цинка, соединение аммония, силикат натрия и воду, отличающийся тем, что в качестве
аморфных фосфатов алюминия и цинка и соединения аммония содержит аморфные аммонийные фосфаты алюминия и цинка и дополнительно содержит поверхностно-активное
вещество анионной природы при следующем соотношении компонентов, мас. %:
аморфные аммонийные фосфаты алюминия и цинка в пересчете на оксиды:
оксид алюминия
0,71-0,75
оксид цинка
1,70-1,79
оксид фосфора
21,5-22,5
гидроксид аммония
13,2-13,3
силикат натрия
0,91-0,96
ПАВ
0,71-0,76
вода
остальное.
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит 0,50-0,62 мас. %
борной кислоты.
3. Состав по пп. 1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит 1,0-1,5 мас. %
карбоксиметилцеллюлозы, карбамидоформальдегидной смолы или солярки.
(56)
BY 2149 C1, 1998.
BY 1885 C1, 1997.
SU 1544451 A1, 1990.
RU 2098158 C1, 1997.
EP 0277932 A1, 1988.
US 4950410, 1990.
EP 0467855 A3, 1992.
BY 6460 C1
EP 0376963 A1, 1990.
WO 99/24120 A1.
Изобретение относится к противопожарным огнетушащим составам, пригодным для
тушения торфяных пожаров.
Известно, что для тушения и локализации торфяных пожаров используют воду, доводя влажность торфа до 200-400 % [1, 2]. Для увеличения смачивающей способности воды
используют неорганические соли щелочных металлов [3], щелочи [4] или поверхностноактивные вещества различной природы в концентрациях от 0,1 до 5 % [5, 6].
Для получения высоковязких растворов, имеющих более высокую адгезию к лесному
горючему материалу и древесине и увеличивающих атмосферостойкость огнезащитной
обработки, в воду или к огнезащитным составам добавляют полимерные коллоидные стабилизаторы (загустители), такие, например, как сополимеры акриловой кислоты, полиакрилоамиды в количестве 0,1-0,4 %, крахмал, другие полисахариды (0,1-3 %), метилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу (5-20 %) [7, 8]. Применение загустителей при тушении
торфа не известно.
Недостатком вышеупомянутых растворов для тушения торфа является их большой
расход, тление и повторное воспламенение торфа после его подсушки. Применение огнетушащих химических составов для торфа не известно.
Наиболее близким к предлагаемому составу для тушения торфяных пожаров является
состав для профилактики, локализации лесных пожаров и/или борьбы с ними [9].
Известный состав получают химическим путем. Он содержит аморфные фосфаты
алюминия и цинка, гидроксид аммония, силикат натрия и воду при следующем содержании компонентов, мас. %:
Аморфные фосфаты алюминия и цинка в пересчете на оксиды:
оксид алюминия
1,7-1,9
оксид цинка
3,5-4,5
оксид фосфора
30,5-35,0
гидроксид аммония
7,0-8,0
вода
остальное.
Для повышения стабильности заявляемого состава при хранении он дополнительно
содержит 2,2-4,0 мас. % силиката натрия.
Основным недостатком известного состава является его низкая проникающая и смачивающая способность, а также неудовлетворительные параметры, характеризующие огнетушащую эффективность в применении к торфу (зольность, потеря массы при горении),
что обусловлено недостаточной изолирующей и пропитывающей способностью частиц
торфа огнетушащим составом.
Задачей заявляемого технического решения является создание высокодисперсного,
однородного по химическим свойствам огнетушащего состава, обладающего высокой
проникающей и изолирующей способностью при тушении торфяных пожаров, простого в
эксплуатации, устойчивого при хранении.
Поставленная задача достигается тем, что высокодисперсный состав для тушения торфяных пожаров, полученный химическим путем, содержащий аморфные фосфаты алюминия и цинка, соединение аммония, силикат натрия и воду, в качестве аморфных фосфатов
алюминия и цинка и соединения аммония содержит аморфные аммонийные фосфаты
алюминия и цинка и дополнительно поверхностно-активное вещество анионной природы
при следующем содержании компонентов, мас. %:
Аморфные аммонийные фосфаты алюминия и цинка в пересчете на оксиды:
оксид алюминия
0,71-0,75
оксид цинка
1,70-1,79
2
BY 6460 C1
оксид фосфора
21,5-22,5
гидроксид аммония
13,2-13,3
силикат натрия
0,91-0,96
ПАВ
0,71-0,76
вода
остальное.
Для увеличения огнетушащей способности заявляемого состава он дополнительно содержит 0,50-0,62 мас. % борной кислоты. Для увеличения устойчивости состава при хранении
он дополнительно содержит 1,0-1,5 мас. % загустителя: карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ),
карбамидформальдегидной смолы (КФС) или смеси жидких углеводородов С9-C15 (солярки).
Огнетушащий химический состав (ОХС) для борьбы с торфяными пожарами с отличным от прототипа содержанием основных компонентов получают следующим образом.
Смесь оксидов и/или гидроксидов алюминия и цинка растворяют в нагретой до 100-105 °С
64 % фосфорной кислоте. Массовое отношение основных компонентов раствора в пересчете на оксиды: Аl2О3 : ZnO : Р2О5 = 1 : 2,39 : 26,6. Затем вносят расчетное количество
одно-, двузамещенного фосфата аммония или их смесь, в качестве которой может быть
использован аммофос. Дополнительно этот раствор может содержать борную кислоту. В
охлажденный металлофосфатный раствор вводят необходимое количество жидкого силиката натрия, в качестве которого может быть использовано жидкое стекло, до массового
соотношения Аl2О3 : SiO2 = 1:1. Полученный раствор обрабатывают при перемешивании
аммиачной водой до рН = 5. Затем в этот раствор можно добавлять расчетное количество
загустителя: КМЦ, КФС или солярки. В конце синтеза добавляют анионный ПАВ "Прогресс", представляющий собой вторичный алкилсульфат натрия, в количестве 2 % по отношению к содержанию сухого вещества. Образующийся огнетушащий состав представляет собой белую однородную пастообразную массу, которая в плотной упаковке может
храниться в течение длительного времени.
При использовании ОХС как средства для тушения торфяных пожаров его разбавляют
водой и размешивают до полной однородности. Рабочая концентрация водной суспензии состава в пересчете на сухое вещество составляет 5-15 %. Заявляемый состав по сравнению с
прототипом обладает лучшим тушащим эффектом на торфе. Получение состава продемонстрировано примерами. Данные по лабораторному испытанию его огнегасящей эффективности
помещены в таблицу 1. Состав испытывался также в натурных (полевых) условиях.
Пример 1.
К 1,5 г Аl2О3 и 3,58 г ZnO приливали 58,4 мл 64 % фосфорной кислоты. Реакцию проводили при 100-105 °С. Затем добавляли 7,6 г аммофоса. В охлажденный и разбавленный
1:1 водой раствор приливали 6,8 мл разбавленного водой жидкого стекла (ТУ 6-15-433-75)
с модулем ∼2,9. К полученному золю добавляли 50,6 мл 25 % аммиачной воды, 1,52 мл
ПАВ "Прогресс". Выход состава 200 г (164 мл). Содержание компонентов (мас. %): Аl2О3
- 0,75, ZnO - 1,79, P2O5 - 22,5, силикат натрия - 0,96, гидроксид аммония - 13,3, ПАВ "Прогресс" - 0,76, вода - остальное. Концентрация состава - 40,1 %.
Пример 2.
Навеску Аl2О3 - 1,42 г растворяли в 55,2 мл 64 % фосфорной кислоты, добавляли 3,4 г
ZnO и 7,2 г аммофоса. В охлажденный разбавленный раствор при перемешивании приливали 6,4 мл разбавленного жидкого стекла, 51,4 мл 25 % аммиачной воды и 1,42 мл ПАВ
"Прогресс". Выход состава 189,4 г (155,2 мл). Содержание компонентов (мас. %): Al2O3 0,71, ZnO - 1,70, P2O5 - 21,5, силикат натрия - 0,91, гидроксид аммония - 13,2, ПАВ "Прогресс" - 0,71, вода - остальное. Концентрация состава - 38,7 %.
Пример 3.
Навески 2,17 г Аl(ОН)3 и 4,15 г Zn(OH)2 растворяли в 55,2 мл 64 % фосфорной кислоты, добавляли 1 г Н3ВО3 и 7,2 г аммофоса, нейтрализовывали 6,4 мл жидкого стекла и 51,4 мл
25 % аммичной воды. В конце синтеза приливали 1,54 мл ПАВ "Прогресс". Выход состава
202,4 г (170 мл). Содержание компонентов (мас. %): Аl2О3 - 0,71, ZnO - 1,7, Р2О5 - 21,5,
3
BY 6460 C1
Н3ВО3 - 0,50, силикат натрия - 0,91, NH4OH - 13,3, ПАВ "Прогресс" - 0,71, вода - остальное. Концентрация состава 39,3 %.
Пример 4.
Навески 1,42 г Аl2О3, 3,4 г ZnO растворяли в 55,2 мл 64 % Н3РО4, вносили 1,2 г Н3ВО3, 7,8 г
моноаммонийфосфата. Нейтрализацию раствора проводили 6,4 мл жидкого стекла и 51,4 мл
25 % аммиачной воды. В конце синтеза добавляли 1,44 мл ПАВ "Прогресс". Выход состава
200 г (163,4 мл). Содержание компонентов (мас. %): Аl2О3 - 0,71, ZnO - 1,7, Р2О5 - 21,5, Н3ВО3
- 0,62, силикат натрия - 0,91, NH4OH - 13,3, ПАВ - 0,71. Концентрация состава 39,5 %.
Пример 5.
Навески 1,5 г Аl2О3 и 3,58 г ZnO нагревали с 58,4 мл Н3РО4 (64 %). Добавляли 7,62 г
аммофоса. После охлаждения и разбавления приливали 6,76 мл жидкого стекла и 25 %
аммиачной воды (50,6 мл). Затем добавляли 4,1 г 20 % раствора КМЦ и 1,52 мл ПАВ
"Прогресс". Выход состава 102,08 г (83,94 мл). Содержание компонентов (мас. %): А12О3 0,73, ZnO - 1,75, Р2О5 - 22,0, силикат натрия - 0,94, NH4OH - 13,2, КМЦ - 1, ПАВ - 0,74, вода - остальное. Концентрация состава 40,36 %. Аналогичные свойства состав проявляет с
добавкой 1 % КФС или 1 % солярки вместо КМЦ.
Пример 6.
Навески 1,5 г Аl2О3 и 3,58 г ZnO обрабатывали 58,4 мл 64 % Н3РО4, добавляли 6,4 г
диаммонийфосфата и 1 г Н3ВО3. Затем нейтрализовывали 6,76 мл жидкого стекла и 52,8 мл
25 % аммиачной воды. К полученной дисперсии добавляли 6,3 г 20 % раствора КМЦ и
1,52 мл ПАВ "Прогресс". Выход состава 207,5 г (169,8 мл). Содержание компонентов
(мас. %): Аl2О3 - 0,72, ZnO - 1,72, Р2О5 - 21,6, силикат натрия - 0,92, Н3ВО3 - 0,50, NH4OH 13,2, КМЦ - 1,5, ПАВ - 0,73, вода - остальное. Концентрация состава 40,6 %.
Для лабораторных испытаний огнегасящей эффективности составов готовили растворы (1, 5, 10 и 15 %) и пропускали их через торф. Затем торф подсушивали при Т = 80100 °С и определяли зольность модифицированного торфа по ГОСТ 11306-83 и потерю
массы при горении. Потерю массы при горении определяли следующим образом: аналитическую пробу (2-3 г) обработанного составами торфа помещали в фарфоровую чашку,
пропитывали 5 мл ацетона и поджигали. После затухания пламени засекали время тления,
взвешивали чашку, определяли относительную потерю веса.
Результаты лабораторных испытаний огнегасящей эффективности составов представлены в таблице 1.
Таблица 1
Данные лабораторных испытаний огнегасящей эффективности составов
Состав
Вода
или вода + ПАВ
Прототип
Прототип + ПАВ
Пример 1,2,5
Пример 3, 4, 6
Концентрация
состава
15
9
9
15
10
5
1
15
10
5
1
Зольность, %
Потеря массы, %
15,7
46,4
Время тления,
сек
510 (8,5 мин)
29,6
26,9
26,8
34,1
30,5
20,7
17,4
33,1
29,1
19,1
16,2
18
20
14,5
2,7
3,7
7,6
13,0
2,4
3,8
7,5
12,8
30
80
80
3
4
5
15
не тлеет
4
5
16
4
BY 6460 C1
Из таблицы 1 видно, что величины таких параметров, как потеря массы и время тления торфа, наиболее полно характеризующих огнегасительную способность огнетушащих
агентов, для заявляемого состава в десятки раз меньше по сравнению с водой и в 10-20 раз
меньше по сравнению с раствором состава прототипа той же концентрации. Важно, что
заявляемый состав при разбавлении до 1 % концентрации имеет более высокую огнетушащую эффективность по сравнению с 9 % раствором состава-прототипа, что позволяет
существенно сократить расход заявляемого состава на тушение торфа. Дополнительное
введение ПАВ в состав прототипа не позволяет достичь того же уровня огнетушащей способности, как у заявляемого состава.
Наряду с лабораторными проводились натурные испытания огнегасящей эффективности 15 % водных рабочих растворов заявляемого ОХС в очаге горения торфяного пожара в
зоне отселения в деревне Липа Буда-Кошелевского района Гомельской области. Натурные
испытания показали, что заявляемый ОХС (15 % водный рабочий раствор) имеет в 9-10 раз
большую огнетушащую эффективность, чем обычно применяемая при тушении торфяных
пожаров вода, при этом тления и повторного воспламенения торфа не наблюдалось.
Результаты испытаний огнегасящей эффективности заявляемого ОХС показывают,
что по сравнению с прототипом предлагаемый состав для торфа обладает: более высокой
проникающей, смачивающей и изолирующей способностью при тушении торфа; более
высокой дисперсностью; меньшей потерей массы модифицированного им торфа после горения; отсутствием тления торфа, что препятствует повторному его воспламенению.
Источники информации:
1. Софронов М.А, Волокитина А.В. // Лесное хозяйство. - 1986. - № 5. - С. 56-58.
2. Красавина Н.Н., Лорбербаум В.Г. // Лесное хозяйство. - 1961. - № 5. - С. 45-48.
3. Фридман Г.Е. // Химия твердого топлива. № 1. 1975. С. 104-108.
4. Лорбербаум В.Г. // Лесное хозяйство. - 1967. - № 4. - С. 45-46.
5. Красавина Н.Н., Лорбербаум В.Г. // Лесное хозяйство. - 1965. - № 3. - С. 45-47.
6. А.с. СССР № 489513, МКИ А 62 3/02, 1975.
7. Борьба с лесными пожарами: Труды СПб НИИЛХ. / Под науч. ред. Е.С. Арцыбашева. - СПб, 1998. - С. 60-79.
8. Арцыбашев Е.С., Лорбербаум В.Г., Пирогова Т.Г., Потемкин М.А. // Лесное хозяйство. - 1991. - № 12. - С. 43-44.
9. Патент BY № 2149, МКИ А 62D 1/00, С 09К 21/02, 1998.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
193 Кб
Теги
by6460, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа