|
|
В останні роки як засоби гасіння пожеж застосовують порошкові склади на основі неорганічних солей лужних металів. Незважаючи на високу вартість, складність в експлуатації і зберіганні, ці сполуки, завдяки своїм властивостям, знаходять усе більш широке застосування. Порошкові сполуки є, зокрема, єдиним засобом гасіння пожеж лужних металів, алюмінійорганічних та інших металоорганічних з'єднань. Вогнегасні порошки у комбінації з іншими засобами гасіння (наприклад, з повітряно-механічною піною) стали застосовувати і для ліквідації великих пожеж нафтопродуктів. Застосування порошкової технології пожежогасіння має певні переваги: порошки і продукти їхнього розкладання не є небезпечними для здоров'я людини; як правило, вони не впливають корозійно на метали; вони захищають пожежних від теплової радіації, яка надходить від вогнища.
Разом з тим вогнегасні порошки не позбавлені недоліків. Відомо, що для досягнення найбільшого вогнегасного ефекту частки порошку повинні бути дуже дрібними, однак це збільшує їхнє зчеплення і схильність до “злежуваності” (комкування), що ускладнює їх збереження й особливо подачу порошку у вогнище.
Тобто головною є умова - вогнегасні порошки не тільки повинні ефективно гасити полум'я, але і тривалий час зберігати свої властивості. Разом з тим, як і багато інших високодисперсних матеріалів, при тривалому збереженні вогнегасні порошки піддаються різним змінам, що погіршують їхню якість. Найбільш неприємним є злежування порошків, що викликає міцне зчеплення часток, комкування і, як наслідок, неможливість їх транспортувати.
Основна причина, що викликає злежування, це вплив на порошки вологи і температури навколишнього середовища. У процесі поглинання порошком вологи з повітря і наступного розчинення у воді часток порошку відбувається утворення насичених розчинів твердої фази. При подальшому збільшенні вологи розчин стає перенасиченим і з нього в зоні контакту часток випадають кристали вихідної твердої фази. Потім відбувається зрощення кристалів у результаті утворення фазових контактів. Для кристалічних порошків невеликої твердості, до яких відносяться вогнегасні, важливу роль може відігравати також пластична деформація часток. У тому випадку утворення фазових контактів із точкових протікає під дією підвищених температур і стискальних зусиль, наприклад, під дією власної ваги.
Формування кристалізаційних контактів починається з виникнення контактів у зазорі між частками, що зростаються, і зв'язано з міграцією молекулярних агрегатів, утворених молекулами розчиненої речовини. Мігрують ці агрегати дифузією, тобто досить повільно. Тому після зближення кристалики повинні утримуватися на цій відстані хоча б протягом часу, необхідного для виникнення перших молекулярних зв'язків між молекулярними агрегатами. У залежності від відстані, на якій відбувається фіксація часток, тобто утворення коагуляційної структури, розрізняють два види коагуляції - далеку і ближню. Утворення фазових контактів можливо лише в стані ближньої коагуляції, що відповідає більшій кількості роботи, витраченої на зближення часток.
Середня міцність елементарного контакту (Fc) між окремими частками пов'язана з загальною міцністю порошкової структури, вираженої через граничну напругу зрушення:
Pm = Fc / (d 2 r VS), (3.1)
де d — середній діаметр частки;
r — щільність часток порошку;
VS - питомий (який займає один грам дисперсної фази) об’єм структури.
Вираз (3.1) характеризує залежність міцності структури, чи злежуваності порошку що утворилася від дисперсності й об’єму твердої фази, тобто ступеня ущільнення. При даному об’ємі твердої фази міцність структури (Рт) пропорційна квадрату дисперсності (1 / d2), тобто схильність до злежуваності збільшується зі зменшенням розміру часток.
На злежуваність порошку впливає не тільки розмір часток, але також їхня однорідність і характер поверхні. При ущільненні порошку з різнорідними частками дрібні частки, займаючи пори між великими, збільшують число одиничних контактів і обумовлюють більш високу здатність до злежування. Таким чином, вогнегасна ефективність порошків залежить не тільки від їхньої інгібіруючої здатності і дисперсності, але й від умов збереження і транспортування.
Ці умови характеризуються експлуатаційними властивостями вогнегасних порошків, найважливішими з яких, крім злежуваності, є здатність поглинати вологу повітря, плинність (здатність транспортуватися по трубопроводах і шлангах), ущільненість (здатність ущільнюватися під навантаженням), стійкість до вібрації (здатність зберігати властивості після впливу регламентованої усадки), насипна маса.
До експлуатаційних властивостей вогнегасних порошків відносяться також їхня сумісність з пінами, електропровідність, корозійна активність, токсичність. Порошки протягом тривалого часу не повинні зволожуватися і піддаватися злежуванню як при вільному статичному збереженні, так і в умовах вібрації і під масовим навантаженням; повинні мати добру плинність, бути малотоксичними, неелектропровідними, не викликати корозії устаткування.
Існує кілька методів боротьби зі злежуванням, але усі вони в принципі зводяться або до зниження вмісту вологи в порошку, або до зменшення числа і площі контактів часток. До цих методів відносяться змільчення часток та видалення вологи за допомогою сушіння, упакування порошків у водонепроникну тару, застосування водовідштовхувальних (гідрофобізуючих) і водовбирних засобів, а також добавок, що поліпшують плинність. Відповідно до технічних умов, вміст вологи в порошках не повинен перевищувати 0,5%. Для упакування порошкових сполук використовують поліетиленові мішки, вкладені в ламіновані мішки.
Для гідрофобізації мінеральних солей, що складають основу вогнегасних порошків, раніш використовували стеарати металів. Однак ефект гідрофобізації за допомогою цих добавок недостатній, особливо для порошків з підвищеною дисперсністю. Крім того, стеарати металів руйнують піну, що перешкоджає застосуванню їх у комбінації з пінами.
Бурхливий розвиток хімії кремнійорганічних з'єднань значно розширив номенклатуру гідрофобізуючих добавок, у якості яких стали використовувати силіконові і фторсиліконові олії, сілани, сілоксани й ін. Завдяки застосуванню кремнійорганічних добавок, значно поліпшується плинність вогнегасних порошків, що дає можливість подавати їх на значні відстані по шлангах. Найкращі результати були досягнуті при використанні високодисперсного двоокису кремнію (питома площа поверхні 300 м2/г), модифікованої діметилдіхлорсиланом. Подібні продукти одержали назву “аеросил”. Для порошків найбільш прийнятний аеросил марки АМ-1-300, виготовлений по ТУ 6-18-185-79. Дія аеросилу полягає в тім, що його субмікронні частки, розташовуючись між більш великими частками порошку, створюють перешкоди для їхнього зближення на критичну відстань для ближньої коагуляції і запобігають утворенню фазових кристалічних контактів.
Аеросил , як і інші сепаративні засоби, що опудрюють, забезпечуючи рухливість і плинність порошків і перешкоджаючи їхньому злежуванню і комкуванню, тільки частково протидіє поглинанню вологи, тому що не утворює на поверхні часток захисної плівки. Тому застосування аеросилу найбільш дієве для порошків на малогігроскопічний основі, наприклад, для порошків на основі бікарбонату натрію.
Схильність порошків до злежуваності залежить також від форми часток, структури кристалів і т.п. Порошок, що складається з правильно утворених кристалів, є кращим вогнегасником, ніж порошок з неправильними (асиметричними) за формою кристалами. Перші характеризуються здатністю легко розсипатися й утворювати хмару рівномірної щільності. Порошки, що складаються з кристалів неправильної чи форми з порушеними кристалічними ґратами, мають більш високу схильність до злежуваності. При цьому утворюються конгломерати часток, що приводять до комкування порошку, і погіршується його плинність. Тому технологія готування вогнегасних порошків досить складна й обумовлює порівняно високу їхню вартість.
Поліпшити експлуатаційні і, як наслідок, вогнегасні властивості порошків можна не тільки введенням спеціальних добавок, але й удосконаленням технології їхнього виготовлення. Значно кращі умови для рівномірного здрібнювання порошків до необхідного ступеня дисперсності і розподілу гідрофобізуючих добавок досягаються при заміні використовуваних у даний час обертових кульових млинів більш прогресивними помольними апаратами: вібромлинами, струминними млинами, дезінтеграторами й апаратами з вихровим шаром.
Далі розглянемо одну з прогресивних технологій здрібнення вогнегасного порошку за допомогою спеціального прес-екструдера.
|