Огнетушащий состав для подавления торфяных пожаров

ОГНЕТУШАЩИЙ СОСТАВ для ПОДАВЛЕНИЯ ТОРФЯНЬ 1 Х ПОЖАРОВ(71) Заявитель Учреждение Белорусского государственного университета Научно-исследовательский институт физико-химических проблем(72) Авторы Богданова Валентина Владимировна Кобец Ольга Игоревна Тищенко Виктор Геннадьевич (ВУ)(73) Патентообладатель Учреждение Белорусского государственного университета Научно-исследовательский инсти тут физико-химических проблем (ВУ)Огнетущащий состав для подавления торфяных пожаров, включающий алюминийкремниевый и азот-фосфорсодержащий компоненты, поверхностно-активное вещество,загуститель и воду, отличающийся тем, что в качестве алюминий-кремниевого компонента содержит природный алюмосиликат трепел, а в качестве азот-фосфорсодержащего компонента - одно- или двузамещенный фосфат аммония или их смесь при следующем соотнощении компонентов, мас.трепел 18,0-42,0 одно- или двузамещенный фосфат аммония или их смесь 18,0-42,0 поверхностно-активное вещество 0,3-0,5 загуститель 0,2-0,9 вода остальное.Изобретение относится к огнетущащим составам, применяемым для подавления торфяных пожаров.Известно, что для тущения и локализации торфяных пожаров используют воду 1, 2,растворы солей щелочных металлов 3, щелочей 4, растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ) различной природы 5, 6. Недостатком этих средств для тущения торфа является их больщой расход, тление и повторное воспламенение торфа после его подсушки.Известен огнезащитный состав для борьбы с лесными пожарами, рекомендованный также для тущения лесных низовых, подстилочно-гумусовых и торфяных пожаров 7. Состав представляет собой механическую смесь хорощо растворимых в воде соединений,таких как карбамид, хлорид аммония и диаммонийфосфат. В состав входит также повехностно-активное вещество (ПАВ) и краситель. Основной недостаток этого состава - он содержит дорогостоящие компоненты, являющиеся химическими реактивами. Также необ ВУ 8729 С 12006.12.30ходимо отметить, что из-за хорошей растворимости компоненты состава вымываются атмосфернь 1 ми осадками из торфа в грунтовые воды, вследствие чего возможно повторное воспламенение торфяника.Наиболее близким по составу и свойствам к предлагаемому огнетушащему составу для подавления торфяных пожаров является состав для борьбы с торфяными пожарами 8. Известный состав получают химическим путем. Он содержит аморфные аммонийные фосфаты алюминия и цинка, фосфаты аммония, силикат натрия, ПАВ анионной природы и воду при следующем содержании компонентов, мас.аморфные фосфаты алюминия и цинка в пересчете на оксидыДля увеличения огнетушащей способности состава он дополнительно содержит 0,500,62 мас. борной кислоты, а для увеличения устойчивости при хранении он дополнительно содержит загустители 1,0-1,5 мас. карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), карбамидформальдегидной смолы (КФС) или смесь жидких углеводородов С 9-С 15 (солярки).Основным недостатком известного состава является трудоемкая двустадийная технология его приготовления, связанная на первой стадии с получением алюмофосфатного золя растворением оксидов или гидроксидов алюминия и цинка при повышенной температуре (100-105 С) в фосфорной кислоте, с последующей нейтрализацией золя на второй стадии синтеза растворами жидкого стекла и аммиака до рН 5 и добавлением ПАВ. Использование сложной технологии удорожает состав.Задачей заявляемого технического решения является создание огнетушащего состава,обладающего такими же высокими огнегасящими и эксплуатационными свойствами, как прототип, при снижении его стоимости.Поставленная задача достигается тем, что высокодисперсный состав для тушения торфяных пожаров, включающий алюминий-кремниевый и азот-фосфорсодержащий компоненты, поверхностно-активное вещество, загуститель и воду, в качестве алюминий-кремниевого компонента содержит природный алюмосиликат - трепел, а в качестве азот-фосфорсодержащего компонента - одно- или двузамещенный фосфат аммония или их смесь при следующем содержании компонентов, мас.трепел 18,0-42,0 одно- или двузамещенный фосфат аммония или их смесь 18,0-42,0 поверхностно-активное вещество 0,3-0,5 загуститель 0,3-0,9 вода остальное.В качестве природного алюмосиликатного сырья использован трепел, представляющий собой сложное полиминеральное образование, состоящее в основном из нескольких тонкодисперсных перемешанных фаз (опал-кристобалит, рентгеноаморфный опал, цеолиты, кальцит, глинистые минералы), в которых среднее содержание оксида алюминия составляет 6-14 , оксида кремния - 50-55 . Азот-фосфорсодержащая составляющая содержит одно- и/или двузамещенный фосфат аммония или их смесь (аммофос). По сравнению с прототипом, основные компоненты состава в пересчете на оксиды содержатся в водном концентрате в количестве оксид алюминия - 1,08-5,88 , оксид кремния - 9,022,9 , оксид фосфора - 11,2-26,2 . Соотношение алюмосиликатного и азот-фосфорсодержащего компонентов в сухом веществе состава колеблется от 30 70 до 70 30 мас. ,но более предпочтительным является соотношение 50 50. В качестве ПАВ и загустителя, 2вводимых в состав для увеличения его устойчивости при хранении, усиления смачивающей, проникающей и обволакивающей способности по отношению К торфу, он содержит соответственно 0,3-0,5 мас. ПАВ анионной природы - лаурилсульфата или алкилэтоксисульфата и 0,2-0,9 мас. загустителя - карбоксиметилцеллюлозы, метилцеллюлозь 1 или полиакрилонитрила.Совокупность указанных алюминий-силикатного и азот-фосфорсодержащего компонентов при их количественном соотношении позволяет разработать эффективный состав для тушения торфяных пожаров при использовании доступного более дешевого природного сырья и упростить технологию его получения, заменив синтез при температуре 100105 С в фосфорной кислоте механическим смешением исходных компонентов при комнатной температуре.Состав для борьбы с торфяными пожарами представляет собой тонкодисперсную суспензию 60-65 -ной концентрации, содержащую до 80 частиц размером до 5 мкм, приготавливаемую механохимическим способом из исходных компонентов при нормальных условиях. Получение состава с различным соотношением компонентов продемонстрировано примерами.Состав готовят в виде тонкодисперсной суспензии 60,5 -ной концентрации с соотношением алюминий-силикатного и азот-фосфорсодержащего компонентов в сухом веществе 30 70 следующим образом. Для приготовления 8,3 л (10 кг) состава в 3,2 л (3,8 кг) воды при постоянном механическом перемешивании добавляют 1,8 кг трепела, 4,2 кг аммофоса или одно- и/или двузамещенного фосфата аммония, ПАВ - 0,03 кг лаурилсульфата(или алкилэтоксисульфата), загуститель - 0,15 кг 20 -ного раствора карбоксиметилцеллюлозы (или метилцеллюлозы, или полиакрилонитрила). Массовые соотношения компонентов в получаемом составе следующие, мас. трепел - 18,0 одно- или двузамещенный фосфат аммония или их смесь - 42,0 ПАВ - 0,3 загуститель - 0,3 вода - 39,4.Суспензию 61,2 -ной концентрации с соотношением алюмосиликатного и азот-фосфорсодержащего компонентов в сухом веществе 50 50 приготавливают смешением 3,0 кг трепела и 3,0 кг аммофоса или одно- и/или двузамещенного фосфата аммония, ПАВ - 0,03 кг лаурилсульфата (или алкилэтоксисульфата), загустителя - 0,45 кг 20 -ного раствора карбоксиметилцеллюлозы (или метилцеллюлозы, или полиакрилонитрила) с 2,9 л (3,52 кг) воды. Количество приготовленного состава - 8,3 л ( 10 кг). Массовые соотношения компонентов в получаемом составе следующие, мас. трепел - 30,0 одно- или двузамещенный фосфат аммония или их смесь - 30,0 ПАВ - 0,3 загуститель - 0,9 вода - 38,8.Суспензию 61,4 -ной концентрации с соотношением алюмосиликатного и азот-фосфорсодержащего компонентов в сухом веществе 70 30 готовят смешением 2,9 л (3,5 кг) воды с 4,2 кг трепела, 1,8 кг аммофоса или одно- и/или двузамещенного фосфата аммония,ПАВ - 0,05 кг лаурилсульфата (или алкилэтоксисульфата), загустителя - 0,45 кг 20 -ного раствора карбоксиметилцеллюлозы (или метилцеллюлозы, или полиакрилонитрила). Количество приготовленного состава - 8,3 л ( 10 кг). Массовые соотношения компонентов в получаемом составе следующие, мас. трепел - 42,0 одно- или двузамещенный фосфат аммония или их смесь -18,0 ПАВ - 0,5 загуститель - 0,9 вода - 38,6.Лабораторные испытания огнетушащей эффективности заявляемого состава проводили на образцах торфа, обработанных 15 -ным раствором состава. Для подготовки образцов состав разбавляли водой в четыре раза, затем полученный 15 -ный раствор огнетушащего состава пропускали через торф. Далее торф подсушивали при температуре 80 С. Аналитическую пробу (2-3 г) обработанного составом торфа помещали в фарфоровую чашку, пропитывали 5 мл ацетона и поджигали. После затухания пламени засекали время тления и определяли относительную потерю массы торфа при горении.Одновременно определяли смачиваюЩую способность состава, выражаемую в процентах поглощенного состава 1 граммом сухого торфа.Результаты сопоставительных лабораторных испытаний огнетуШаЩей эффективности заявляемого состава с различным соотношением компонентов, состава прототипа, воды и водного раствора ПАВ с загустителем представлены в таблице.ОгнетуШаЩую способность состава характеризуют такие параметры, как смачиваюЩая способность, потеря массы образцами модифицированного торфа при горении, время тления торфа. Из таблицы видно, что огнетуШаЩие характеристики для рабочих концентраций растворов заявляемого состава и прототипа имеют сопоставимые значения, в то время как применение для тушения торфа водного раствора ПАВ с КМЦ не позволяет получить соответствующих результатов. Важное значение имеет тот факт, что при использовании заявляемого состава, как и у прототипа, отсутствует тление торфа.Данные лабораторных испытаний огнетушащей эффективности составов для борьбы с торфяными пожарамиСмачиваюЩая способСостав Концентра- Несть состава На 1 Г Потеря массы при Тление, ция, сух. Торфа горении торфа, с Трепел аммофос 3 8Результаты испытаний ОГНЕГаСЯЩЕЙ ЭффЕКТИВНОСТИ ЗЗЯВЛЯЕМОГО ОГНЕТУШаЩЕГО состава ДЛЯ бОрЬбЫ С ТОрфЯНЫМИ пожарами показывают, ЧТО ОН ИМЕЕТ ВЫСОКИЕ ОГНЕТУ 1 ПаЩИЕ свойства, бЛИЗКИЕ С ПрОТОТИПОМ, В ТО ЖЕ ВрЕМЯ, В ОТЛИЧИЕ ОТ прототипа, предлагаемый СОстав ИМЕЕТ МЕНЬШУЪО СТОИМОСТЬ за СЧЕТ использования бОЛЕЕ ДЕШЕВОГО ПрИрОДНОГО СЫрЬЯ ВМЕСТО ХИМИЧЕСКИХ реактивных ВЕЩЕСТВ И УПрОЩЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ, В КОТОрОЙ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ механохимическое СМЕШЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ПрИ ОбЫЧНЫХ УСЛОВИЯХ ВМЕСТО двухстадийного ХИМИЧЕСКОГО синтеза С ПрИМЕНЕНИЕМ ПОВЫШЕННЫХ температур.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.