【摘要】：分析煤礦化學(xué)氧自救器起動(dòng)器的著火原因,認(rèn)為改進(jìn)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(jìn)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(fù)合氧化劑和復(fù)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(qiáng)度,進(jìn)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(xué)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(dòng)器的氧氣出口部位［7］和中間位置、氧燭頭部［11］，導(dǎo)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(shí)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(dǎo)致部分引發(fā)藥顆粒飛濺到氧燭殼體，燒穿殼體，造成起動(dòng)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(jìn)行燃燒分解的產(chǎn)氧藥劑和高溫殘?jiān)�，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?jiān)龅接袡C(jī)物注定引發(fā)起火事故。同時(shí)，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(huì)加劇局部的振蕩燃燒，導(dǎo)致燃燒顆粒飛濺到起動(dòng)器殼壁［11］，導(dǎo)致起動(dòng)器著火。3)氧燭起動(dòng)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(dòng)器一直處于振動(dòng)沖擊狀態(tài)，如果氧燭強(qiáng)度不夠，會(huì)因反復(fù)磨損產(chǎn)生粉末。當(dāng)氧燭起動(dòng)器啟動(dòng)后，高溫的氧氣非常容易引燃藥粉，藥粉在氧氣流的推動(dòng)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(dǎo)氣管等有機(jī)可燃材料，導(dǎo)致自救器發(fā)生火災(zāi)［7］。起動(dòng)器氧燭燃后的殘?jiān)适杷蓧K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(duì)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(jìn)行氯酸鈉催化熱分析試驗(yàn)，催化劑重量百分比均為2%，升溫速率10℃/min，試驗(yàn)氛圍為氬氣，試驗(yàn)結(jié)果見表3。為了表征催化劑對(duì)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(diǎn)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(fù)值越小，即分解溫度提前越多，添加劑的催化活性越強(qiáng)。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(diǎn)，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(xiàn)報(bào)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(dòng)器的安全性。為了探索不同含量的催化劑對(duì)氯酸鈉的催化作
【作者單位】： 中國(guó)航天科技集團(tuán)公司四院四十二所;湖北省應(yīng)急救生與安全防護(hù)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【分類號(hào)】：TD774

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本文編號(hào)：2535303