一种金属锆火灾用灭火剂及其制备和使用方法
技术领域
本发明属于灭火剂技术领域，尤其涉及一种金属锆火灾用灭火剂及其制备方法。
背景技术
锆因其具有优异的抗腐蚀性而广泛应用于化工设备制造，尤其是醋酸、农药、塑料等行业反应器、热交换器、泵、阀、管道等。近几年，民用锆材市场受益于我国化工业的飞速发展呈现出了需求逐年上升的趋势,随着金属锆的需求量日益增加，导致了金属锆火灾的频发。金属锆火灾具有燃烧温度高，热辐射强；扑救难度大，与氧、氮等产生反应，与普通的干粉灭火剂、泡沫灭火剂、气体灭火剂都能够发生反应，不仅起不到灭火作用，还可能造成火势的蔓延及爆炸；扑救难度大，极容易产生粉尘爆炸，爆炸产生的冲击波及高温气体很容易造成人员伤亡。
针对金属类火灾的灭火剂都是根据金属火灾的性质进行研发的，扑救不同金属火灾的灭火剂的配方都不相同，灭金属钠的灭火剂扑救三乙基铝、金属镁、金属锆的火灾效果不好；灭三乙基铝的灭火剂扑救灭金属钠、金属镁、金属锆的火灾效果也不好，目前市面上的D类干粉灭火剂对灭金属镁、金属钠、三乙基铝火灾有很好的效果，但没有针对金属锆而研发的，均无法快速有效地扑救金属锆火灾。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种金属锆火灾用灭火剂，其特征在于，其成分质量百分比为：改性石英砂30％～32％，改性氯化钠32％～35％，聚磷酸铵20％～23％，硬脂酸镁2％～3％，疏水性二氧化硅3％～4％，蛭石粉1％～2％，云母粉1％。
优选的，其成分质量百分比为：改性石英砂32％，改性氯化钠35％，聚磷酸铵23％，硬脂酸镁3％，疏水性二氧化硅4％，蛭石粉2％，云母粉1％。
本发明还提供了一种金属锆火灾用灭火剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)石英砂改性：取粒径25μm～38μm的石英砂，加入0.1％的改性剂聚甲基硅氧烷，在≥0.3MPa气流中混合30min；
(2)氯化钠改性：取粒径18μm～23μm的氯化钠,加入0.1％的改性剂聚甲基硅氧烷，在≥0.3MPa气流中混合30min；
(3)取D90≤18μm，平均粒径≤8μm的聚磷酸铵；平均粒径≤3μm的疏水性二氧化硅；平均粒径≤10μm的硬脂酸镁；平均粒径≤20μm蛭石粉、云母粉；
(4)将以上准备好的改性后的石英砂、改性好的氯化钠和聚磷酸铵以及辅料、蛭石粉、云母粉按比例加入二维运动混合机中，密封后再以30转/min的速度搅拌60分钟；
(5)将上述混合均匀的粉体用电热干燥炉在(105±5)℃条件下干燥30min～60min,取样检测含水率小于0.25％得成品，包装即可。
作为上述方案的进一步说明，所述步骤(4)中，混合前各成分质量百分配比如权利要求2所述。
本发明还提供了一种金属锆火灾用灭火剂的使用方法，包含以下步骤：
(1)取权利要求1或2所述的灭火剂，检测指标符合要求；
(2)在手提式灭火装置中充装干粉8㎏，充装氩气至1.5MPa；
(3)使用手提式灭火装置进行灭火。
本发明的有益效果：
本发明的灭火剂，采用改性石英砂、改性氯化钠、聚磷酸铵为复合灭火剂组分，硬脂酸镁、疏水性二氧化硅、蛭石粉、云母粉作为辅料，其可以改善灭火剂的斥水性、流动性及抗结块性等性能；灭火过程中灭火剂能通过化学灭火与物理灭火相结合，切断金属锆燃烧的反应链，具有良好的降温、抗复燃、抑制粉尘爆炸的效果，并且在灭火后，灭火剂宜清理，对保护物无污染，剩余的金属锆可以回收利用；另外，此种灭火剂制备方法简单，成本低廉，易于保存。
具体实施方式
下面将结合实施方式对本发明作进一步说明。
本实施例提供了一种金属锆火灾用灭火剂，其成分质量百分比为：改性石英砂30％～32％，改性氯化钠32％～35％，聚磷酸铵20％～23％，硬脂酸镁2％～3％，疏水性二氧化硅3％～4％，蛭石粉1％～2％，云母粉1％；本实施例中成分质量百分比具体为：改性石英砂32％，改性氯化钠35％，聚磷酸铵23％，硬脂酸镁3％，疏水性二氧化硅4％，蛭石粉2％，云母粉1％。
本实施例提供了制备100kg这种灭火剂的制备方法：
先对石英砂进行改性：取粒径25μm～38μm的石英砂，加入0.1％的改性剂聚甲基硅氧烷，在≥0.3MPa气流中混合30min后称取32kg；石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO2；石英砂具有独特的物理、化学特性，具有耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀等特性，熔点1750℃，密度为2.65，选取的粒度堆积密度大于1，在扑灭锆金属火灾时，起到覆盖、抗烧、隔热的作用，且石英砂在自然界中分布广泛，原料易得，价格低廉，可以降低产品成本；
再对氯化钠进行改性，取粒径18μm～23μm的氯化钠,加入0.1％的改性剂聚甲基硅氧烷，在≥0.3MPa气流中混合30min后称取35kg，氯化钠(NaCl)，价格低廉，来源广，其灭火机理是在高温火源下，迅速分解为氢氧化钠，通过化学作用，吸收燃烧环节中的自由基，破坏燃烧条件，抑制燃烧的进行；氯化钠在高温下吸热快，破坏火苗的形态，同时发生吸热反应，降低燃烧物温度，同时能稀释燃烧区的氧气浓度，所以能快速扑灭火灾；
接着取D90≤18μm，平均粒径≤8μm的聚磷酸铵23kg，聚磷酸铵无毒无味，不产生腐蚀气体，吸湿性小，热稳定性高，是一种性能优良的非卤阻燃剂，既有化学灭火作用，也有物理灭火作用；灭火阻燃机理为：聚磷酸铵受热分解释放出氮气及氨气等气体，这些气体不易燃烧，稀释空气中的氧气，从而阻断了氧气的供应；聚磷酸铵遇热膨胀，热分解后生成聚/多磷酸，促使有机物表面脱水碳化，非挥发性磷的氧化物及聚磷酸对燃烧物质表面进行覆盖，隔绝空气、降低着火点从而达到灭火阻燃的目的；
取平均粒径≤3μm的疏水性二氧化硅4kg，其作为添加剂，无毒、无味、无腐蚀性、不燃烧，无氧化性，高温不分解，其良好的疏水性能使灭火剂斥水性指标合格，并能改善灭火剂的流动性；
取平均粒径≤10μm的硬脂酸镁3kg，其为白色轻松无砂性的细粉，有滑腻感，无毒无害，在食品、药品、化妆品中多有添加；在灭火剂中起疏松润滑作用，可使灭火剂流动性好，改善灭火剂的斥水性，抗结块性；
取平均粒径≤20μm蛭石粉2kg、云母粉1kg，两者作为无机添加剂，具有抗振实、抗结块的作用，可以改善灭火剂的针入度和流动性指标。
将以上准备好的改性后的石英砂、改性好的氯化钠和聚磷酸铵以及辅料、蛭石粉、云母粉等按加入二维运动混合机中，密封后再以30转/min的速度搅拌60分钟，将混合均匀后的粉体用电热干燥炉在(105±5)1℃条件下干燥30min～60min,本实施例选择在100℃的条件下干燥了60min，然后取样检测含水率小于0.25％即得成品，最后将检验合格的粉剂包装备用。
为了验证本灭火剂的有益效果，本实施例提供了其使用方法，做了以下几组对比实验：
本发明金属锆火灾用灭火剂的灭火实验：
取上述制备好的金属锆火灾用灭火剂，检测指标符合GA979-2012要求后，在手提式灭火装置中充装干粉8㎏，充装氩气至1.5MPa，准备一个金属锆的灭火模型，实验中，可以取一个直径(600±10)mm，高(300±5)mm，盘壁厚度2.5mm～3.0mm的正方形钢盘(本实验中取直径600mm，高300mm，盘壁厚度2.5mm)置于水平地面上，在正方形钢盘中加入3kg金属锆屑做燃料，并使其均匀分布，然后使用点火棒点燃金属锆屑，当燃烧进展到整个燃料表面时，开启手提式灭火器进行灭火，得到以下结果：灭火成功，灭火剂用量为5.6㎏，灭火时间42s，灭火后表面温度降至57℃，30min后搅拌不复燃。
对比实验1:
采用超细干粉灭火剂灭火，在手提式灭火装置中充装干粉8㎏，充装氩气至1.5MPa，准备一个金属锆的灭火模型，取一个直径600mm，高300mm，盘壁厚度2.5mm的正方形钢盘置于水平地面上，在正方形钢盘中加入3kg金属锆屑做燃料，并使其均匀分布，然后使用点火棒点燃金属锆屑，当燃烧进展到整个燃料表面时，开启手提式灭火器进行灭火，得到以下结果：表面灭火成功，灭火剂用量13kg，灭火后表面温度170℃，灭火后17min时，复燃。
对比实验2：
采用其它D类干粉灭火剂灭火，在手提式灭火装置中充装干粉8㎏，充装氩气至1.5MPa，准备一个金属锆的灭火模型，取一个直径600mm，高300mm，盘壁厚度2.5mm的正方形钢盘置于水平地面上，在正方形钢盘中加入3kg金属锆屑做燃料，并使其均匀分布，然后使用点火棒点燃金属锆屑，当燃烧进展到整个燃料表面时，开启手提式灭火器进行灭火，得到以下结果：表面灭火成功，灭火剂用量15kg，灭火时间为187s，灭火后表面温度155℃，30min后搅拌底部有残火。
对三组实验进行对比，本发明的金属锆火灾用灭火剂在相同火灾规模和条件下，比超细干粉灭火剂以及其它D类干粉灭火剂灭火时间短，灭火时间小于1min，灭火剂用量小，灭火效能小于18kg/m3；且灭火效果好，经过多次实验，灭火成功率100％，不复燃。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书的内容所作的等效成分配比或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
