【摘要】：分析煤礦化學氧自救器起動器的著火原因,認為改進氧燭引發(fā)藥和氧燭性能是提高氧燭安全可靠性主要改進方向。利用熱分析手段篩選出氯酸鈉高效催化劑。新研制的氧燭配方采用自制高效催化劑、復合氧化劑和復合金屬粉、添加穩(wěn)定劑物料和濕壓成型工藝,改善了氧燭產(chǎn)氧燃燒性能,提高了氧燭強度,進而提高了氧燭的安全可靠性。
【圖文】：

產(chǎn)氧。催化劑可降低氯酸鈉的分解溫度、加快氯酸鈉產(chǎn)氧速度。氯酸鈉氧燭產(chǎn)氧過程中發(fā)生了如下主要化學反應(yīng):NaClO3→NaCl+3/2O2+熱量M+O2→MxOy+熱量氧燭由位于頭部的引發(fā)藥和氧燭主體構(gòu)成，，引發(fā)藥與氧燭壓成一體的型式結(jié)構(gòu)如圖1。1－引發(fā)藥;2－氧燭主體圖1引發(fā)藥與氧燭壓成一體的型式氧燭引發(fā)的火災(zāi)可發(fā)生在氧燭起動器的氧氣出口部位［7］和中間位置、氧燭頭部［11］，導致氧燭著火的根源在于氧燭引發(fā)藥和氧燭主體。1)氧燭引發(fā)藥必須能夠釋放出大量的熱量，實現(xiàn)順利引燃氧燭主體，要求引發(fā)藥中的金屬粉含量要高。金屬粉含量越高，燃燒越劇烈，這樣可能導致部分引發(fā)藥顆粒飛濺到氧燭殼體，燒穿殼體，造成起動器著火。2)氧燭主體發(fā)生著火過程。氧燭燃燒過程中形成熔融層，熔融層中產(chǎn)生的氧氣要沖破熔融層，氧氣中容易夾帶正在進行燃燒分解的產(chǎn)氧藥劑和高溫殘渣，飛濺到氧燭殼體的高溫顆粒物使氧燭殼體金屬材料溫度升高、變軟，在氧氣壓力的作用下鼓出、破損，流出的高溫產(chǎn)氧藥劑和殘渣遇到有機物注定引發(fā)起火事故。同時，氯酸鈉和金屬粉的燃燒反應(yīng)屬振蕩燃燒，金屬粉的顆粒大或混料不均勻造成金屬粉聚集都會加劇局部的振蕩燃燒，導致燃燒顆粒飛濺到起動器殼壁［11］，導致起動器著火。3)氧燭起動器出氣口著火原因是氧氣中夾帶的火星。在自救器攜帶過程中，氧燭起動器一直處于振動沖擊狀態(tài)，如果氧燭強度不夠，會因反復磨損產(chǎn)生粉末。當氧燭起動器啟動后，高溫的氧氣非常容易引燃藥粉，藥粉在氧氣流的推動作用下穿過過濾層，藥粉燃燒產(chǎn)生的火星非常容易引燃自救器的橡膠導氣管等有機可燃材料，導致自救器發(fā)生火災(zāi)［7］。起動器氧燭燃后的殘渣呈疏松塊狀［12］，氧氣從燭體中逸出

圖2純氯酸鈉的DSC－TG曲線為了研究不同催化劑對氯酸鈉的催化分解作用，選用了常用MnO2、NiO、Fe2O3、CoO、Co3O4［10，13］和自制催化劑進行氯酸鈉催化熱分析試驗，催化劑重量百分比均為2%，升溫速率10℃/min，試驗氛圍為氬氣，試驗結(jié)果見表3。為了表征催化劑對氯酸鈉的催化活性，采用起始分解溫度T0的變化△T0和末分解溫度Tf變化△Tf來表征金屬氧化物的催化活性。其中T0和Tf分別為TG曲線起始基線和末基線與TG曲線斜率最大處切線相交點處的溫度，△T0和△Tf為氯酸鈉的催化分解溫度與純氯酸鈉的熱分解溫度之差。一般△T0和△Tf的負值越小，即分解溫度提前越多，添加劑的催化活性越強。表3純氯酸鈉和各種混合物TG曲線的T0和Tf以及△T0和△Tf℃種類T0△T0Tf△TfNaClO3461．720557．250MnO2/NaClO3467．695．97544．25－13NiO/NaClO3400．47－61．25528．11－29．14Fe2O3/NaClO3382．97－78．75513．14－44．11Co3O4/NaClO3330．27－131．45408．82－148．43CoO/NaClO3267．36－194．36307．95－249．3自制催化劑GH/NaClO3248．68－213．04292．03－265．22從表3可以看出，加自制催化劑GH的氯酸鈉起始分解溫度提前到248．68℃，低于純氯酸鈉262．92℃的熔點，說明氯酸鈉在熔融之前已開始被催化分解，氯酸鈉完全分解溫度提前了265．22℃，表明自制催化劑GH同文獻報道氧化鈷類催化劑［13］相比具有更好的催化活性。為此，氧燭引火藥和氧燭主體中均采用自制催化劑GH，可以降低氧燭分解溫度、減少金屬粉用量，提高氧燭起動器的安全性。為了探索不同含量的催化劑對氯酸鈉的催化作
【作者單位】： 中國航天科技集團公司四院四十二所;湖北省應(yīng)急救生與安全防護技術(shù)重點實驗室;
【分類號】：TD774

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本文編號：2535303