磷酸銨鹽干粉滅火劑

發布日期:2017-04-20 作者: 點擊:

摘要:本文概述了磷酸銨鹽干粉滅火劑的滅火原理、原料組分、配方設計、生產工藝及過程要點,并探討了相關質量問題產生的原因及相應解決方法。


關鍵詞:磷酸銨鹽;干粉滅火劑;斥水性;吸濕性;滅火性能;結塊;粒徑


前言


    磷酸銨鹽干粉滅火劑簡稱ABC干粉滅火劑,其中磷酸二氫銨(NH4H2PO4)起主要滅火作用,其余輔料起防結塊、添加劑等功能。磷酸銨鹽干粉滅火劑主要分三類:1)以磷酸銨鹽或焦磷酸銨鹽為基料的干粉;2)以磷酸銨鹽或硫酸銨鹽為基料的混合干粉;3)以聚磷酸銨鹽為基料的干粉。磷酸銨鹽干粉滅火劑較之BC類干粉滅火劑用途更廣泛,除具有BC滅火劑滅火功能外,還可滅A類固體火災;不但能撲滅平面火災,還能滅三維立體空間火災。此外,磷酸銨鹽干粉滅火劑因滅火效率高,速度快,原料來源廣泛,對環境、人畜無毒害,不需要特殊動力及使用溫度寬廣等特點,已經獲得很廣泛應用。因磷酸銨鹽滅火劑的多功能用途,為使用單一滅火劑替換各種各樣高度專門化滅火劑提供了更大方便。另外,目前世界范圍內掀起了淘汰"哈龍"滅火劑的環保運動,我國計劃在2005年全面淘汰"哈龍"121l,2010年淘汰"哈龍"1301。因此,尋找開發新型環保滅火劑替代"哈龍"滅火劑勢在必行,磷酸銨鹽干粉滅火劑有望成為替代"哈龍"滅火劑的一類理想產品(1)。


2  滅火原理


    窒息、冷卻、輻射及對有焰燃燒的化學抑制作用是磷酸銨鹽干粉滅火效能的集中體現。其中化學抑制作用是滅火的基本原理,起主要滅火作用。磷酸二氫銨在燃燒火焰中吸熱分解出氨和磷酸,隨后生成P205。每一步反應均是吸熱反應,故有較好的冷卻作用;分解產生的游離氨能與火焰燃燒反應中產生的OH自由基反應,減少并終止燃燒反應產生的自由基,降低了燃燒反應速率(2)當火焰中游離氨濃度足夠高,與火焰接觸面積足夠大,自由基中止速率大于燃燒反應生成的速率,鏈式燃燒反應被終止,導致火焰熄滅。此外,高溫下磷酸二氫銨分解,在固體物質表面生成一層玻璃狀薄膜殘留覆蓋物覆蓋于燃燒物表面,冷卻后形成脆性覆蓋物使燃燒表面與空氣隔絕,當覆蓋物達到一定厚度時能夠阻止復燃,阻止燃燒進行。


3  磷酸銨鹽干粉滅火劑組分及配方設計


    磷酸銨鹽干粉滅火劑主要由活性滅火組分、疏水成分、惰性填料及其它成分組成。疏水成分主要有硅油和疏水白炭黑;惰性填料種類繁多,主要起防振實、塊,改善于粉運動性能、電性能,催化線型硅油聚合以及改善與泡沫滅火劑的共容等作用。


3.1  滅火組分


    磷酸銨鹽干粉滅火劑中主要滅火組分是磷酸銨鹽,硫酸銨與氯化鈉經常作為輔助滅火組分加入,它們主要彌補、增強磷酸二氫銨撲滅B、C類火災的滅火效能。


3.1.1  磷酸二氫銨


    磷酸銨鹽是磷酸銨鹽干粉滅火劑的核心,配方設計總是圍繞磷酸銨鹽來進行的。磷酸二氫銨鹽的物理和化學性質對磷酸銨鹽干粉滅火劑性能有重要影響。因此,首先要了解磷酸銨鹽的物理和化學性能,清楚磷酸銨鹽干粉滅火劑性能與磷酸二氫銨鹽密切關系對于干粉滅火劑配方設計和生產工藝過程控制是很關鍵的。


3.1.1.1  物化性能


    磷酸二氫銨:五色透明四方晶體,比重:1.803 g/cm3(19℃),熔點190C,在空氣中穩定,在100℃時小部分分解,溶于水,呈酸性。工業上將磷酸與氨按照一定比例進行中和反應生成。工業級NH4H2PO4含量≥98.o%,水不溶物≤o.1%,價格較高;化肥級NH4H~PO+國外含量約90%,國內精制級含量為88%,普通級70%左右。國內廠家由于生產規模小及受技術、設備等因素影響不同廠家生產的NH4H2P04質量參差不齊,所含雜質也不同,故磷酸二氫銨的吸濕率也各不相同(3)。


3.1.1.2  化肥級磷酸銨鹽(4)


    生產磷酸銨鹽干粉滅火劑的磷酸銨鹽有工業級和化肥級之分,化肥級中磷酸二氫銨含量較低,價格也較低。但需注意的是只有磷酸二氫銨化肥才能用來制造干粉滅火劑,別的磷酸銨鹽化肥均不能用來生產干粉滅火劑。工業上采用如下方式制備磷酸二氫銨:NH4H3PO4一NH4H2PO4。磷礦石中含有MgO、A1203、Fe20,等雜質,用濕法制磷酸時,它們與磷酸和氨反應。例如,與MgO反應生成磷酸鎂銨。這些雜質存在會增加磷酸銨鹽化肥粘結性與吸濕性,當然也影響到磷酸銨鹽干粉滅火劑的抗結塊性和吸濕性。因此,使用不同廠家化肥級磷酸銨鹽時應慎重考慮其雜質種類和含量。


3.1.1.3  生產中磷酸銨鹽用量計算(5)


    國標中對磷酸銨鹽干粉滅火劑中的磷酸二氫銨含量有規定,而實際上國內磷酸銨鹽純度是用P2O5N的百分含量來表示的。因此不能直接用P20?;騈的百分含量替代NH4H2PO4的含量來計算磷酸銨鹽的用量。因為首先需要將P205或N的百分含量轉化成磷酸二氫銨的含量,然后計算磷酸二氫銨鹽的用量。盡管磷酸銨鹽的純度可以分別用P205、N的百分含量表示,但實際上應用P2O5含量來計算所得結果更接近真實值。NH4H2PO4中P205理論含量為61.7%將某NH4H~PO+中P20。含量與理論含量61.7%相除,即得NH4H2PO4百分含量。這樣,磷酸銨鹽干粉滅火劑中NH4H2PO4百分含量可表示為:(磷酸銨鹽投入量XP20,%/61.7%)X100%/(磷酸銨鹽投入量+生產中不揮發輔助料)。這一點和碳酸氫鈉及氯化鈉干粉滅火劑有很大不同,實際生產中應該予以重視。


3.1.2  硫酸銨與氯化鈉


    硫酸銨鹽作為輔助滅火組分,主要彌補、增強磷酸二氫銨干粉滅火劑撲滅B、C類火災的效能。在磷酸銨鹽干粉滅火劑中加入25%一30%硫酸銨鹽,可明顯提高滅火效能。


    物化性能:純品為無色正交結晶,商品為白色或微帶顏色結晶,比重1.769 g/cm3,235°C分解,易溶于水,水溶液呈酸性反應,不溶于乙醇、丙酮。在潮濕環境中吸收水分而結塊,與堿類物質作用放出氨氣。


    硫酸銨與磷酸銨鹽之間并非簡單的惰性混合,實驗表明二者之間存在化學接觸反應(6)。磷酸銨鹽吸濕率很高,而硫酸銨吸濕率很低,將二者按照一定比例混合進行吸濕實驗,結果發現混合物吸濕率高于混合物加權平均值,說明二者部分發生反應,生成了硫、磷酸銨。硫、磷酸銨吸濕率較高,且吸濕率隨吸濕率時間和磷酸銨鹽混合比例增加而明顯升高。


3.1.3  氯化鈉


    氯化鈉:白色立方晶系結晶體,呈細小結晶分,粉末狀,無臭、味咸、中性。密度:2.165 g/cm3,熔點810C,沸點1413°C,有雜質存在時易潮解,溶于水、甘油。NaCl百分含量≥98.0%,是食鹽的主要成分。


    在磷酸銨鹽干粉滅火劑中加入氯化鈉15%一35%,同樣可明顯提高其滅BC類火災的能力,還可滅輕金屬火,是真正的ABCD干粉滅火劑。


3.2  疏水組分


    硅油和疏水白炭黑構成千粉滅火劑疏水組分,共同圍繞在滅火劑粒子周圍形成疊加斥水場,協同保持干粉的斥水防潮性。


3.2.1  硅油


    硅油:線型聚硅氧烷,根據主鏈硅原子側基所連接的基團劃分,用于干粉滅火劑的硅油分甲基硅油、乙基硅油、甲基含氫硅油、乙基含氫硅油等,其中甲基含氫硅油(202)最常用。含氫硅油中,側鏈乙基、甲基與硅原子個數之比小于2,R/Si=2時,由于側基無氫原子,線型聚硅氧烷分子間作用力很弱,水解交聯反應慢,硅油固化需要很長時間,導致干粉雖經長時間聚合,仍有粘手感覺。當2/3<R/Si<2,其中H/R=0.9/1.0一1.1時,由于活性氫原子,存在分子間氫鍵作用,分子相互易接近,利于交聯,聚合物固化后機械性能好。若H含量過高,交聯密集,聚合物性脆,易受機械攪拌力破壞;若H含量過低,聚合物固化不好,發軟,影響干粉運動性能和斥水性能。


    線型硅油交聯聚合后形成三維立體網狀結構,交聯反應需要以下條件:有水和催化劑存在。催化劑常用路易斯質子酸,如活性白土,它是膨潤土經硫酸處理而成的多孔高比表面粉料。在催化劑存在下,線型硅油經稀釋后,在高速攪拌下,分散到滅火劑粒子表面水解、交聯,催化反應為均相催化。固化完成后,在于粉粒子表面形成了硅油膜,其中疏水基一CH:朝外,因甲基電子云成柱狀分布立體空間較大,故分子間距大,甲基內聚能密度小,斥水性強。硅油膜覆蓋在粒子表面,由于它的疏水基一CH3有極強的斥水性,使液膜在形成過程中無法形成膜狀,水膜無法很好地潤濕粒子表面,而是縮成球形,減少了粒子與粒子表面間的接觸面積,析出的晶體連接脆弱,結塊趨勢顯著減弱,從而賦予干粉斥水性能(7)。  


    硅油聚合時最好使用稀釋劑稀釋,這樣可使硅油螺旋型結構變成無規則蜷曲狀,顯示出分子極性,有利于在滅火粒子表面展開,進行下一步交聯反應。


3.2.2  疏水白炭黑


    疏水白炭黑由白炭黑經硅油疏水化處理而成,白炭黑表面存在醇羥基,與含氫硅油發生脫氫反應而鍵合起來。此外,白炭黑毛細孔中的吸附水也與含氫硅油發生脫氫反應,硅油聚合物在白炭黑表面的物理吸附作用是主要的。


    疏水白炭黑加入后,由于粒徑極細(1000目以上),充分分散到粒子間,進一步補充硅油未能覆蓋的地方。粒子間疏水白炭黑不但起到物理分隔作用,更主要的是對相臨粒子液膜產生排斥作用,使它們不易連接起來,降低了結塊趨勢。疏水白炭黑和硅油在斥水性上相互彌補,共同形成疊加斥水場。


3.3  惰性填加組分


    隋性添加劑多為非水溶性的天然礦物,價格便宜,來源廣泛,是干粉滅火劑必不可少的,大致有以下二類:


3.3.1  防振實結塊類


    具有鱗片狀結構,富有彈性的填料,如云母、石墨、蛭石等。云母在于粉中最為常用,細度為250目左右最好,云母具有優異的電絕緣性能,加入云母后賦予滅火劑良好的電絕緣性能,還能明顯提高干粉抗振實性能。


3.3.2  改善干粉運動性能、催化硅油聚合類


    這類填料有助于提高于粉運動性能,防止干粉自滅火器中噴出時"氣阻"現象發生,如多孔類礦物有沸石、珍珠巖、菱鎂礦等,非孑L類礦物有滑石、硅酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽等,以及硅油聚合催化劑如酸性活性白土(Alz03.4SiO3·nHzO),活性白土還具有防止干粉生物霉變,利于貯存等特點。堿土金屬碳酸鹽也是良好的催化劑。此外,像氧化鈣、氫氧化鈣、二硫化鉬、氮化硼以及某些工業廢渣均是干粉的很好填料。


    干粉滅火劑的松密度在國標上有嚴格下限限制,松密度過小或過大均影響干粉其它性能,為了使松密度合乎要求,可通過惰性填料的合理搭配來調節。多孔、非多孔結構填料比表面積大于滅火組分,兩者松密度相差很大,合理搭配可起到抗結塊和有效調節干粉松密度作用。


3.4  磷酸銨鹽干粉滅火劑的配方設計


    磷酸銨鹽干粉滅火劑外觀由很細微的粉末組成,使用時,先與氮氣迅速混合,然后依靠氣壓自噴嘴噴向火源。滅火組分如磷酸銨鹽因吸濕性很強,易于發生結塊而無法長期保持松散粉末狀態。同時因粉體運動性能不好,很難做到氣、粉迅速均勻混合。因此,配方設計中,首先考慮必須對滅火組分粒子進行疏水化表面處理,使易溶于水的粒水變為難溶于水,這樣可以有效降低吸濕率,提高抗結塊性能,在儲存期內保持松散粉末狀態。其次,添加改善粉體運動性能的某些惰性填料(7)。


    根據國標規定,我國干粉中NH4H2PO4百分含量有50%和70%之分,因此,磷酸銨鹽干粉滅火劑中磷酸二氫銨用量范圍基本固定。此外,還可添加15%一25%的硫酸銨或氯化鈉進行輔助滅火。含氫硅油一般用量4%。左右,疏水白炭黑4%左右,其余皆為惰性填料。如果干粉需要顏色,加入0.15%氧化鐵黃或0.12%一0.15%氧化鐵紅,可將干粉染至淡黃或粉紅顏色。此外,可加入0.0l%的熒光紅或熒光黃也能達到所需的近似顏色效果。


4  磷酸銨鹽干粉滅火劑的生產工藝


    磷酸銨鹽干粉滅火劑生產工藝簡述:首先烘烤含水率較高的磷酸銨鹽、硫酸銨等原材料,然后送人超細粉碎機粉碎,在混合器中按照配方加入輔助原材料如碳酸鈣、活性白土、云母粉等攪拌、升溫,加人稱量過的磷酸銨鹽、硫酸銨粉碎料,快速攪拌混合均勻。加入稀釋好的硅油,10-15分鐘后加人疏水白炭黑,恒定溫度下繼續烘烤至出料,檢驗、稱量、包裝、入庫。工藝簡圖如圖1。


    磷酰銨鹽干粉滅火劑生產過程要點

    現將磷酸銨鹽干粉滅火劑生產過程中各個生產要點簡述如下。

5.1  磷酸銨鹽粉碎


    磷酸銨鹽滅火組分顆粒較粗,使用前必須經過超細粉碎機粉碎到國標所要求的粒徑及分布范圍內。國內大多采用機械式氣流粉碎機及球磨機等。從微觀機械化學理論講,粉碎是個可逆過程,一方面物料顆粒變細,比表面積增大;另一方面,表面自由能促使物料顆粒重新團聚,粒徑變大,比表面積減小。正反可逆過程速度相等時,粉碎達到平衡,物料粒子尺寸達到該平衡狀態條件下的最小值。要想追求更細小粒子,必須打破粉碎平衡,使平衡向超細粉末方向移動。因此,簡單有效的方法是加入<5%用量粉碎助劑,可以明顯提高粉碎細度,增大底盤粒子比例。粉碎助劑有無機和有機助劑之分,后者效果優于前者。


   磷酸銨鹽因吸濕率高,粉碎前需烘烤,將含水率降低才有利于粉碎過程的進行。通常和硫酸銨一起粉碎,兩者粉碎性能不同,硫酸銨硬度大,在混合粉碎時起著相當磨介作用。如兩者混合很均勻,則會使磷酸銨鹽產生更多超細粉,影響斥水性。硫酸銨鹽的磨介作用與其用量有關,適量硫酸銨存在時,能改善磷酸銨鹽粉碎性能,增大粉碎能力而不影響干粉斥水性。硫酸銨所占比例的大小與其含水率有關,含水率高時,在混合粉碎過程中,水份會傳遞到磷酸銨鹽表面抑制超細粉產生,故硫酸銨所占比例可以適當高些(4.8)引。


    磷酸銨鹽粒子細度及分布對滅火劑滅火能力有著極其重要作用,國標中能檢測的最小粒徑為40um,實際滅火臨界粒徑約為20um。臨界粒徑下粒子比例高,滅火效果好。


5.2  物料混合


    將各類原料組分加入混合器后,采用高速、高效混合設備迅速混合均勻。因為各類粉體粒子密度、粒徑相差非常懸殊,混合過程既要求短時間內將各類粒子攪拌均勻,又要求將用量0.4%左右的硅油能分散到粒子表面?;旌蠒r粒子運動速率和方向不斷變化,粒子間的相互接觸摩擦利于硅油在粒子間傳遞、分散。因此,最佳混合過程是要求粒子運動速率既快,粒子間又緊密接觸。


    混合器帶有加熱系統,加熱目的為:烘出原料中加入的水、溶劑,提供促進硅油聚合、交聯固化。干粉中的水分排除很重要,也較為困難。水分的降低與加熱時間有關系,水分含量超標會嚴重影響干粉的電性能,水分的排除與抽風除濕設備的設計、工作狀態有很大關系。


5.3  硅油分散及聚合固化


    硅油最好用有機溶劑如汽油、三氯乙烯、全氯乙烯、氯仿等稀釋,可使硅油分子顯示出極性來。稀釋液最好采用霧化設備將硅油以霧狀分散到高速運動的粒子中去,這樣可均勻地將硅油分散到滅火劑上。生產實踐證明:硅油分散方式及效果對批量干粉滅火劑斥水性能的均一性有一定影響。


    在酸性多孔催化劑如活性白土存在下,硅油在室溫下可以發生聚合。加入的水量應根據使用的硅油類型來決定。如果使用甲基含氫硅油,最小理論用水量為硅油量15%、通常用水量等同于硅油用量,非含氫硅油用水量相應要大些。具體用水量應根據實際情況來決定,不能盲目隨意加大用水量,以免導致混合粉體中含水率過高,有時即使延長生產時間,含水率也超標,一則影響電絕緣性能,二則干粉放置后在袋內會出現微小結塊現象。


    待硅油分散完畢后,最好降低攪拌器轉速,在較低轉速下使硅油進一步聚合交聯。固化完成后,加入疏水白炭黑,在恒溫下繼續烘干,進一步除掉干粉中的殘余水分,使干粉含水率降至o.3%以下。烘干時間根據加入水量和設備烘干除濕能力等因素決定。加入疏水白炭黑后,應注意控制抽風除濕口的風速,盡可能避免抽走過多疏水白炭黑。


5.4  篩分


    力求避免篩網被利器或重物戳穿破壞,造成大顆粒粒子進入成品,應做到定期檢查震動篩。篩分過程中,若在篩下的細料里發現明顯雜物或粗顆粒,應及時檢查并更換篩網,避免影響產品滅火性能。篩分過程中細粉下料速度不要過快,否則會造成料渣中含有不少本應篩下的細料,減少成品重量,生產效率下降。


5.5  檢驗


    在包裝入庫前必須按照國標進行檢驗,常規檢驗項目包括:松密度、含水率、粒徑及其分布、斥水性、NH4H4PO4以及噴射性能、滅火性能、針人度、稀釋率等。目前國內不少小干粉廠家五條件配齊上述檢測設備,僅測試前面幾項指標,故無法準確判定其干粉的真實狀態。建議定期送樣檢測后面幾項指標,并在生產過程中及時檢測前面幾項易測試指標,因為干粉的諸多指標之間是有密切聯系的。


5.6  包裝、搬運、入庫


    流態化干粉從出料口進入包裝袋,稱量完畢后,放置待濕熱空氣進一步釋放,干粉粒子進一步沉降后即可扎封內外袋口。扎內袋口時注意排除完袋內空氣,以防內部空氣受壓擠破內袋,濕氣進人,影響干粉質量。搬運過程中應做到輕搬輕放,防止搬運過程中人為或別的原因損壞包裝內袋,影響干粉質量。庫房儲存時應注意通風,避免潮濕、雨淋等不利因素。


6  常見質量問題原因分析與相應措施


    下面將磷酸銨鹽干粉滅火劑實際生產中常見的一些質量問題的原因分析及相應解決方法簡述如下。


6.1 斥水性


    斥水性是一項重要指標,磷酸銨鹽干粉滅火劑的斥水性經常很容易出問題,影響因素較多。磷酸銨鹽粉碎過細,雖然滅火效能顯著提高,但斥水性卻明顯下降。隨著粒子粒徑減小,比表面積急劇增加,需要更多硅油才能滿足超細粒子的表面硅化處理,而定量硅油自然無法滿足超細粒子的表面硅化處理,于是斥水性下降。此外,當粒子粒徑過細,小于或接近疏水白炭黑粒徑時,會導致磷酸銨鹽吸附圍繞在疏水白炭黑粒子周圍,起不到疏水功能(4).作為起主要斥水性功能的疏水白炭黑,使用時要注意驗證其疏水效果,檢驗其質量,同時加入量要適當,粒子粒徑要細,否則難以吸附在粉體周圍;但粒徑不能過細,否則自身疏水性能欠佳。硅油要有足夠加入量,水和催化劑用量和分散情況及溫度都會對硅油的聚合、固化有影響,繼而影響斥水性。加入白炭黑后抽濕口風速不能太大,否則會損失部分疏水白炭黑而影響斥水性。此外,混合攪拌器出粉口一定要密閉,防止滅火劑在硅化完成前滲露出去,最終進入成品中,局部影響成品斥水性。


6.2  吸濕率


    磷酸銨鹽干粉滅火劑吸濕率是一項非常重要的指標,吸濕是干粉結塊的直接原因。吸濕率超標則導致干粉在貯藏期內發生結塊影響使用。磷酸銨鹽干粉滅火劑吸濕特性主要由磷酸二氫銨的吸濕性決定。有關實驗表明,磷酸二氫銨在室溫下能自發分解成磷酸和氨:NH4H2PO4一NH3+H3PO4。磷酸是吸濕性很強的化合物,因磷酸覆蓋于磷酸二氫銨表面且不斷從大氣環境中強烈吸濕,導致磷酸二氫銨吸濕率升高,所以,倘若能及時使磷酸與別的物質反應以減少、除掉磷酸,則磷酸二氫銨吸濕率會明顯得到抑制。例如,用磷酸鈣與磷酸反應。此外,磷酸二氫銨吸濕率還明顯受到粒徑大小及放置時間的影響,粒徑愈細,放置時間愈長,分解出的磷酸愈多,則吸濕率愈高。同時外界環境濕度對磷酸二氫銨吸濕率有非常明顯影響,隨著濕度增加,吸濕率增加極快(5)。從以上分析可看出,應力求使磷酸銨鹽干粉滅火劑盡量少暴露在相對濕度高的環境中,尤其是相對濕度高于60%的環境中,這樣有利于降低滅火劑吸濕率。此外,磷酸二氫銨中少量磷酸二銨因為吸濕率高,容易造成滅火劑吸濕性大。硅油硅化過程中硅油種類、質量、用量和聚合時溫度及干粉細度均會影響吸濕率?;旌掀?、管路以及別的系統中殘留的某些雜質如碳酸氫鈉塊進入系統內,和磷酸二氫銨發生接觸起化學反應,生成吸濕率高的物質,影響產品吸濕率.


6.3  電絕緣性能(9.10)


    電絕緣性能是指干粉在一定容器中振實情況下的擊穿電壓。磷酸銨鹽干粉滅火劑經常用來滅電氣類火災,其耐擊穿電壓性能必須滿足要求,否則無法保證滅火人員的安全。含水率和云母粉是影響電絕緣性能的兩個主要因素。含水率大小直接影響電絕緣性能的高低,含水率越高,擊穿電壓越低,電絕緣性能越差。因此,降低含水率可以有效提高擊穿電壓,顯著改善電絕緣性能。大量實驗數據表明,含水率低于0.2%時,電絕緣性在5 kV以上,達到標準要求;當含水率降至l%以下時,電絕緣性不再隨含水率降低而升高。云母由于自身絕緣性常被用在電力行業絕緣部件上,云母粉本身絕緣性能好壞、用量、粒徑及分布對磷酸銨鹽干粉滅火劑電絕緣性影響很大。


6.4  含水率


    新版干粉滅火劑檢驗標準中沒有含水率檢測一項,雖然其它檢測項目間接限制了干粉含水率,但由于不少生產廠家受檢測設備及時間限制,在檢驗干粉時僅僅測試斥水性等幾個易測試的指標。雖然斥水性指標鑒定合格,但干粉經過放置后在包裝袋內發生微小結塊現象,究其原因是干粉含水率超標所致,故應及時測定干粉含水率,在生產過程中控制干粉含水率。


6.5  粒徑及分布與滅火效能   

    每種滅火粒子都存在上限臨界粒徑,小于臨界粒徑的粒子全部起滅火作用。大于臨界粒徑的粒子其動量大,通過空氣對小粒子產生空氣動力學拉力,迫使小粒子緊隨其后,撲向火焰中心,而不是未到火焰就被熱氣流吹走,降低滅火效率。故當大小粒子存在最佳比例時,所有大粒子帶著全部小粒子沖向火焰,滅火效能最佳,滅火劑用量最少。干粉粒徑分布廣,臨界粒徑下粒子比例高,滅火效果好;滅火組分臨界粒徑大,滅火效果好。在磷酸銨鹽干粉滅火劑中起主要滅火作用的是磷酸二氫銨,因此,磷酸二氫銨含量升高有利于提高滅火效能。然而,滅火效能還決定于滅火粒子,只有粒徑≤20um的磷酸二氫銨粒子全部起滅火作用,>20um的粒子滅火效能銳減。所以,磷酸銨鹽干粉滅火劑滅火效能同時決定于磷酸二氫銨純度與底盤粒子的比例,二者的乘積是一個重要表征滅火效能的參數。


    干粉滅火劑滅火效能是小粒子與大粒子滅火效能之和。按滅火效能定義,有如下關系式:


    如果知道sa就可求出,在實際生產中根據Xk控制干粉大、小粒子的級配,可獲得具有最佳滅火效果的干粉。


    國內有的廠家生產的磷酸銨鹽干粉滅火劑滅火能力差甚至無法滅火,究其原因是其滅火組分粒徑粗以及底盤中細粉含量、尤其是粒徑≤20 pm的磷酸銨鹽粒子過少造成的。


6.6  松密度

    磷酸銨鹽類干粉滅火劑松密度有下限規定,若松密度太小,則無法保證鋼瓶干粉充裝量。因此,應該檢查粉碎系統并調整粉碎機,調整配方中不同物料,配比來達到松密度要求。


6.7  抗振實性


    有的干粉在充裝鋼瓶靜置一段時間后,插入吸管很費力??赏ㄟ^如下方法解決:提高云母粉、活性白土及其它防振實填料的用量比例,調節相互間搭配。滅火原料應一次性全部粉碎且注意粉碎工藝的穩定性。


6.4  磷酸銨鹽干粉滅火劑生產中的結快現象(5)


    磷酸銨鹽類干粉滅火劑生產廠家會遇到這樣情況:在生產過程中加完硅油/水后,遭遇一段時間停電,結果發現混合器中磷酸銨鹽已經結塊,有時結塊很大且很堅硬,很難從混合器里清理出來。結塊嚴重情況下,電機無法帶動攪拌器,甚至燒壞電機。有時即使不停電,也會發生結塊現象。究其原因,主要是由于磷酸二氫銨溶解度增大造成的。磷酸二氫銨溶解度大,且隨溫度升高明顯增大。實驗證明,溫度從60℃到100~C,磷酸二氫銨溶解度增大110%?;旌衔镌诨旌霞訜徇^程中,物料中水分不斷向外遷移,粒子表面氣相中水蒸汽分壓逐漸增大。當體系中水蒸氣不能及時排出時,飽和水蒸汽開始在粒子表面發生冷凝,溶解部分磷酸二氫銨粒子表層,形成磷酸二氫銨飽和溶液。隨著溫度升高,溶解度增大,溶解飽和液粘度增加,粉體變為粘滯液體,體系阻力增大,加重電機負荷,直至停止運轉。溶解持續進行,導致體系溫度下降,飽和磷酸二氫銨溶液開始析出結晶,隨溫度不斷降低,大量磷酸二氫銨晶體持續析出,析出后的相臨粒子連結在一起,逐步形成硬塊。


    因此,要防止磷酸銨鹽干粉滅火劑在混合器內結塊,首先要保持抽風除濕設備正常工作,及時抽走混合器內蒸發的水分,降低水蒸汽分壓;其次是控制混合料中的水分含量盡可能低。


7  磷酸銨鹽干粉滅火劑現狀與前景


    與水、泡沫、二氧化碳等滅火劑相比,干粉滅火劑在滅火速率、滅火面積、等效單位滅火成本效果三個方面遠遠優于前者。因其滅火速率快,制作工藝過程不復雜,使用溫度(一50-80℃)范圍寬廣,對環境無特殊要求,以及使用方便,不需外界動力、水源,無毒、無污染、安全等特點,目前在手提式滅火器和固定式滅火系統上得到了廣泛應用。


    隨著我國經濟飛速發展,城市化規模和城市現代化不斷發展,建筑日趨密集和高層化,人口急劇增加,財富高度集中,各種起火因素不斷增加,城市火災日趨嚴重?;馂念l繁發生,使人類積累的巨大物資財富瞬間毀于一旦,對人類生命、財產安全構成了極大威脅,因此,加強不同場合消防安全設施很重要。然而目前在許多公共場合配置的主要是BC干粉滅火器,當然這主要是考慮價格的原因??墒?,BC干粉滅火器難于撲滅A類固體火災,很多火源往往是A類火。如果僅僅因為節約錢財造成滅火器配置錯誤而釀成重大火災則得不償失。所以必須加強推廣和宣傳磷酸銨鹽類干粉滅火劑,在適當場所用ABC干粉滅火器替代BC干粉滅火器,這是一項刻不容緩的消防工作(1)。


    目前,我國磷酸銨鹽類干粉滅火劑質量普通還存在不少缺陷,有的廠家因技術工藝不過關,設備陳舊而無法制造出合格的滅火劑;有的廠家為了眼前利益,偷工減料甚至粗制濫造,根本無法保證產品質量。這些行為都嚴重危害了磷酸銨鹽類干粉滅火劑的推廣和使用,甚至為重大火災埋下了隱患,置人民生命和財產安全于不顧。所以,首先嚴格保證磷酸銨鹽干粉滅火劑質量顯得尤為重要。當前國內外磷酸銨鹽干粉滅火劑的使用愈來愈普及,市場需求量逐年不斷上升,磷酸銨鹽干粉滅火劑將獲得更大的發展空間和更廣泛的應用。


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關鍵詞:干粉滅火劑

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