一种磷酸铵盐干粉灭火剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种磷酸铵盐干粉灭火剂及其制备方法 (Ammonium phosphate dry powder extinguishing agent and preparation method thereof ) 是由 俞力 张琦 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明属于干粉灭火剂领域,涉及一种磷酸铵盐干粉灭火剂及其制备方法。所述磷酸铵盐干粉灭火剂由包括以下重量份的原料制成：磷酸二氢铵：70～75份；硫酸铵：15～20份；白炭黑：1～5份；硅油：1～3份；水：1～3份；填充物：1～20份；其中,50～60％的磷酸二氢铵粒度D90为10～15μm,剩余磷酸二氢铵粒度D90为80～100μm,硫酸铵的粒度D90为80～100μm。本发明的干粉灭火剂具有优异的灭火性能,且有利于灭火剂整体松密度的增大,能有效避免灭火器、消防系统灌装困难的情况。(The invention belongs to the field of dry powder extinguishing agents, and relates to an ammonium phosphate dry powder extinguishing agent and a preparation method thereof. The ammonium phosphate dry powder extinguishing agent is prepared from the following raw materials in parts by weight: ammonium dihydrogen phosphate: 70-75 parts of a solvent; ammonium sulfate: 15-20 parts of a solvent; white carbon black: 1-5 parts; silicone oil: 1-3 parts; water: 1-3 parts; filling materials: 1-20 parts; wherein the granularity D90 of 50-60% ammonium dihydrogen phosphate is 10-15 μm, the granularity D90 of the rest ammonium dihydrogen phosphate is 80-100 μm, and the granularity D90 of ammonium sulfate is 80-100 μm. The dry powder fire extinguishing agent has excellent fire extinguishing performance, is beneficial to increase of the overall bulk density of the fire extinguishing agent, and can effectively avoid the situation of difficult filling of fire extinguishers and fire-fighting systems.)
技术领域
本发明属于干粉灭火剂领域，涉及一种磷酸铵盐干粉灭火剂及其制备方法。
背景技术
干粉灭火剂，因其特有的性质，在当今的灭火剂领域，有着相当重要的地位，而现在主流的干粉灭火剂为磷酸铵盐干粉灭火剂，该灭火剂有较大的适用性，可以扑救除可燃金属外的绝大多数的火灾。在实际使用过程中，干粉灭火剂因其独特的物理性质，很难像水一样直接使用，都是配合手提式灭火器及消防系统对火源进行扑灭。可为了配合灭火器及消防系统，干粉灭火剂很难完全按照理论的最佳灭火效果参数进行生产。如研究发现直径小于30微米的磷酸铵盐颗粒能完成参与灭火，具有最佳的灭火效果。但实际应用时，会存在因为磷酸铵盐颗粒太细，动能太小，喷射距离不够。因磷酸二氢铵粒度太细，干粉灭火剂松密度太小，单位灭火器内灭火剂数量不足。因磷酸二氢铵粒度太细，造成灭火器、消防系统灌装困难。多种因素下来反而导致干粉灭火剂灭火效果下降。
发明内容
本发明针对现有技术中干粉灭火剂的不足，提供一种磷酸铵盐干粉灭火剂，在保证产品的灭火性能的前提下，能更好与手提式灭火器及消防系统配合。
本发明一方面提供一种磷酸铵盐干粉灭火剂，由包括以下重量份的原料制成：
磷酸二氢铵：70～75份；
硫酸铵：15～20份；
白炭黑：1～5份；
硅油：1～3份；
水：1～3份；
填充物：1～20份。
作为优选，50～60％的磷酸二氢铵粒度D90为10～15μm，剩余磷酸二氢铵粒度D90为80～100μm。作为优选，硫酸铵的粒度D90为80～100μm。
D90的定义为：一个样品的累计粒度分布数达到90％时所对应的粒径。
50～60％的磷酸二氢铵粒度D90为10～15μm，剩余磷酸二氢铵粒度D90为80～100μm，以及硫酸铵的粒度D90为80～100μm，这样的粒度设置使得灭火剂的整体粒度结构更加合理。小粒径的磷酸二氢铵在火焰中发生汽化分解，起到灭火作用，确保了产品的灭火性能；大颗粒的硫酸铵作为辅助灭火组分，能显著提高灭火效能。在喷射时，大粒子的磷酸二氢铵和硫酸铵带动小粒子，解决了磷酸铵盐颗粒太细，动能太小，喷射距离不够问题；并且该粒度设置有利于灭火剂整体松密度的增大，能有效避免了灭火器、消防系统灌装困难的情况。
作为优选，剩余磷酸二氢铵与硫酸铵的质量比为(1～3)：1。
作为优选，填充物为云母粉、活性白土、滑石粉、石英砂、萤石粉中的一种或多种。
作为优选，填充物为云母粉、活性白土和滑石粉。云母粉具有单斜结晶的鳞片结构，能使干粉颗粒分层；滑石粉具有表面的滑松性能，可以有效防止灭火剂结块；活性白土具有极强的吸附性能，能有效脱除火灾现场中产生的有毒气体，且活性白土和硅油的配合使用时，形成叠加斥水场，协同保持干粉的斥水防潮性，使灭火剂含水率稳定，具有更高的防潮防结块性能。
云母粉在磷酸铵盐干粉灭火剂中的重量份数优选为1～5份，活性白土在磷酸铵盐干粉灭火剂中的重量份数优选为1～5份，滑石粉在磷酸铵盐干粉灭火剂中的重量份数优选为1～5份。本发明对云母粉、活性白土和滑石粉的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
本发明另一方面提供一种所述磷酸铵盐干粉灭火剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将部分硅油、部分白炭黑与部分磷酸二氢铵混合均匀，为原料粉碎料1；将部分硅油、部分白炭黑与剩余磷酸二氢铵和全部硫酸铵混合均匀，为原料粉碎料2；
(2)将原料粉碎料1粉碎至粒度D90在10～15μm，将原料粉碎料2粉碎至粒度D90在80～100μm；
(3)将步骤(2)粉碎后的原料粉碎料1和原料粉碎料2，以及剩余白炭黑、填充物混合均匀，在混合过程中同时加入剩余硅油、水；
(4)低温硅化、抽湿干燥，然后对干燥后产品进行筛分，获得粒径＜250μm的颗粒。
将白炭黑与磷酸二氢铵和硫酸铵粉碎，可以进一步合理分布白炭黑的粒径，改善干粉灭火剂的松密度。
作为优选，步骤(1)中，部分磷酸二氢铵为全部磷酸二氢铵的50～60％。小粒径的磷酸二氢铵和大粒径的磷酸二氢铵比例要严格控制，以实现更好的灭火性能。
作为优选，原料粉碎料1中使用的部分硅油、原料粉碎料2中使用的部分硅油与剩余硅油的质量比为1：(0.8～1)：(1～2)。
作为优选，原料粉碎料1中使用的部分白炭黑、原料粉碎料2中使用的部分白炭黑与剩余白炭黑的质量比为1：(0.8～1)：(1.5～2.2)。
作为优选，低温硅化为在30～40℃下硅化100～150min。
作为优选，抽湿干燥为在100～120℃下干燥120～160min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明控制50～60％的磷酸二氢铵粒度D90为10～15μm，剩余磷酸二氢铵粒度D90为80～100μm，以及硫酸铵的粒度D90为80～100μm，这样的粒度设置使得灭火剂的整体粒度结构更加合理；
2、本发明的磷酸二氢铵和硫酸铵的粒度设定可以提高灭火剂的灭火性能：小粒径的磷酸二氢铵在火焰中发生汽化分解，起到灭火作用，确保了产品的灭火性能；大粒子的磷酸二氢铵和硫酸铵带动小粒子，解决了磷酸铵盐颗粒太细，动能太小，喷射距离不够问题；
3、本发明的磷酸二氢铵和硫酸铵的粒度设定有利于灭火剂整体松密度的增大，能有效避免灭火器、消防系统灌装困难的情况；
4、本发明控制硫酸铵的粒度D90为80～100μm，大颗粒的硫酸铵作为辅助灭火组分，相对于小粒径的硫酸铵在本发明的配方中能显著提高灭火效能；
5、本发明灭火剂的制备过程中，将白炭黑与磷酸二氢铵和硫酸铵一起粉碎，可以进一步合理分布白炭黑的粒径，改善干粉灭火剂的松密度。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步描述说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于帮助理解本发明，不用于本发明的具体限制。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1
称取磷酸二氢铵750kg，硫酸铵150kg，云母粉30kg，活性白土30kg，疏水白炭黑20kg，硅油15kg，水20kg，滑石粉20kg。
(1)将5kg硅油、5kg疏水白炭黑与380kg磷酸二氢铵混合均匀，为主原料粉碎料1；将5kg硅油、5kg疏水白炭黑与370kg磷酸二氢铵和150kg硫酸铵混合均匀，为主原料粉碎料2；
(2)用超微粉碎机对预硅化后的主原料粉碎料1进行粉碎，使粉碎后的粒度满足D90在10-15微米之间；用高压悬辊磨粉机对预硅化后的主原料粉碎料2进行粉碎，满足粒度D90在80-100微米之间；
(3)将粉碎后的主原料粉碎料1、主原料粉碎料2，以及市场购买的30kg云母粉、30kg活性白土、10kg疏水白炭黑、20kg滑石粉一起投入到混合搅拌机进行混合，混合时间15min，在原料混合同时缓慢加入5kg硅油、20kg水。
(4)完成步骤(3)后，在40℃下进行硅化；硅化时间110min；然后在120℃下进行抽湿干燥，干燥时间为140min，通过振筛机对干燥后的产品进行筛分，筛除粒径≥250微米的大颗粒，获得粒径＜250μm的颗粒。
实施例2
称取磷酸二氢铵700kg，硫酸铵200kg，云母粉40kg，活性白土20kg，疏水白炭黑25kg，硅油20kg，水25kg，滑石粉15kg。
(1)将6kg硅油、7kg疏水白炭黑与390kg磷酸二氢铵混合均匀，为主原料粉碎料1；将6kg硅油、7kg疏水白炭黑与310kg磷酸二氢铵和200kg硫酸铵混合均匀，为主原料粉碎料2；
(2)用超微粉碎机对预硅化后的主原料粉碎料1进行粉碎，使粉碎后的粒度满足D90在10-15微米之间；用高压悬辊磨粉机对预硅化后的主原料粉碎料2进行粉碎，满足粒度D90在80-100微米之间；
(3)将粉碎后的主原料粉碎料1、主原料粉碎料2，以及市场购买的40kg云母粉、20kg活性白土、11kg疏水白炭黑、15kg滑石粉一起投入到混合搅拌机进行混合，混合时间13min，在原料混合同时缓慢加入8kg硅油、25kg水。
(4)完成步骤(3)后，在35℃下进行硅化；硅化时间120min；然后在110℃下进行抽湿干燥，干燥时间为155min，通过振筛机对干燥后的产品进行筛分，筛除粒径≥250微米的大颗粒，获得粒径＜250μm的颗粒。
实施例3
称取磷酸二氢铵700kg，硫酸铵150kg，云母粉30kg，活性白土40kg，疏水白炭黑30kg，硅油25kg，水30kg，滑石粉50kg。
(1)将7kg硅油、8kg疏水白炭黑与420kg磷酸二氢铵混合均匀，为主原料粉碎料1；将7kg硅油、8kg疏水白炭黑与280kg磷酸二氢铵和150kg硫酸铵混合均匀，为主原料粉碎料2；
(2)用超微粉碎机对预硅化后的主原料粉碎料1进行粉碎，使粉碎后的粒度满足D90在10-15微米之间；用高压悬辊磨粉机对预硅化后的主原料粉碎料2进行粉碎，满足粒度D90在80-100微米之间；
(3)将粉碎后的主原料粉碎料1、主原料粉碎料2，以及市场购买的30kg云母粉、40kg活性白土、14kg疏水白炭黑、50kg滑石粉一起投入到混合搅拌机进行混合，混合时间17min，在原料混合同时缓慢加入11kg硅油、30kg水。
(4)完成步骤(3)后，在40℃下进行硅化；硅化时间130min；然后在120℃下进行抽湿干燥，干燥时间为160min，通过振筛机对干燥后的产品进行筛分，筛除粒径≥250微米的大颗粒，获得粒径＜250μm的颗粒。
实施例4
实施例4与实施例2的区别在于，实施例4的疏水白炭黑没有进行粉碎，全部在步骤(3)加入。
实施例5
称取磷酸二氢铵700kg，硫酸铵200kg，云母粉40kg，活性白土20kg，疏水白炭黑25kg，硅油20kg，水25kg，滑石粉15kg。
(1)将6kg硅油、7kg疏水白炭黑与280kg磷酸二氢铵混合均匀，为主原料粉碎料1；将6kg硅油、7kg疏水白炭黑与420kg磷酸二氢铵和200kg硫酸铵混合均匀，为主原料粉碎料2；
后续步骤同实施例2的。
对比例1
称取磷酸二氢铵700kg，硫酸铵200kg，云母粉40kg，活性白土20kg，疏水白炭黑25kg，硅油20kg，水25kg，滑石粉15kg。
(1)将6kg硅油、7kg疏水白炭黑与700kg磷酸二氢铵混合均匀，为主原料粉碎料1；将6kg硅油、7kg疏水白炭黑与200kg硫酸铵混合均匀，为主原料粉碎料2；
后续步骤同实施例2的。
对比例2
称取磷酸二氢铵700kg，硫酸铵200kg，云母粉40kg，活性白土20kg，疏水白炭黑25kg，硅油20kg，水25kg，滑石粉15kg。
(1)将6kg硅油、7kg疏水白炭黑与390kg磷酸二氢铵和200kg硫酸铵混合均匀，为主原料粉碎料1；将6kg硅油、7kg疏水白炭黑与310kg磷酸二氢铵混合均匀，为主原料粉碎料2；
后续步骤同实施例2的。
将上述实施例1-5和对比例1-2制备得到的磷酸铵盐干粉灭火剂分别进行吸湿率、松密度、流动性、喷射性能、灭火性能等的检测，实验结果见表1，所述灭火性能按国标GB4066的检测方法进行检测。
表1实施例1-5和对比例1-2干粉灭火器性能
备注：B类火灾指液体或可熔化的固体物质火灾。如煤油、柴油、原油、甲醇、乙醇、沥青、石蜡等火灾。
从表1可以看出，实施例1-3制备的干粉灭火剂流动性好，喷射距离大、喷射后剩余量少，且松密度明细增大，更方便客户的灌装使用。实施例4的疏水炭黑没有一起粉碎，实施例5的磷酸二氢铵大粒径含量偏多，导致干粉灭火剂的性能弱于实施例2的。当全部磷酸二氢铵粒度D90为10～15μm时(对比例1)，缺少有效载体，干粉灭火剂的喷射性能大大降低，喷射后灭火剂剩余量增加。大颗粒的硫酸铵作为辅助灭火组分，能显著提高灭火效能，对比例2的硫酸铵为小粒径，对比例2的干粉灭火剂灭火性能降低。
总而言之，本发明提供的磷酸铵盐干粉灭火剂具有优异的灭火性能，具有更加广阔的市场前途。
最后应说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，而并非对本发明的实施方式的限定。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具有实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，这里无需也无法对所有的实施方式予以全例。而这些属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。