提高煤矿自救器氧烛起动器的安全可靠性研究

发布时间：2019-09-12 19:21

【摘要】：分析煤矿化学氧自救器起动器的着火原因,认为改进氧烛引发药和氧烛性能是提高氧烛安全可靠性主要改进方向。利用热分析手段筛选出氯酸钠高效催化剂。新研制的氧烛配方采用自制高效催化剂、复合氧化剂和复合金属粉、添加稳定剂物料和湿压成型工艺,改善了氧烛产氧燃烧性能,提高了氧烛强度,进而提高了氧烛的安全可靠性。
【图文】：

氧烛,起动器,氧气,火灾

产氧。催化剂可降低氯酸钠的分解温度、加快氯酸钠产氧速度。氯酸钠氧烛产氧过程中发生了如下主要化学反应:NaClO3→NaCl+3/2O2+热量M+O2→MxOy+热量氧烛由位于头部的引发药和氧烛主体构成，，引发药与氧烛压成一体的型式结构如图1。1－引发药;2－氧烛主体图1引发药与氧烛压成一体的型式氧烛引发的火灾可发生在氧烛起动器的氧气出口部位［7］和中间位置、氧烛头部［11］，导致氧烛着火的根源在于氧烛引发药和氧烛主体。1)氧烛引发药必须能够释放出大量的热量，实现顺利引燃氧烛主体，要求引发药中的金属粉含量要高。金属粉含量越高，燃烧越剧烈，这样可能导致部分引发药颗粒飞溅到氧烛壳体，烧穿壳体，造成起动器着火。2)氧烛主体发生着火过程。氧烛燃烧过程中形成熔融层，熔融层中产生的氧气要冲破熔融层，氧气中容易夹带正在进行燃烧分解的产氧药剂和高温残渣，飞溅到氧烛壳体的高温颗粒物使氧烛壳体金属材料温度升高、变软，在氧气压力的作用下鼓出、破损，流出的高温产氧药剂和残渣遇到有机物注定引发起火事故。同时，氯酸钠和金属粉的燃烧反应属振荡燃烧，金属粉的颗粒大或混料不均匀造成金属粉聚集都会加剧局部的振荡燃烧，导致燃烧颗粒飞溅到起动器壳壁［11］，导致起动器着火。3)氧烛起动器出气口着火原因是氧气中夹带的火星。在自救器携带过程中，氧烛起动器一直处于振动冲击状态，如果氧烛强度不够，会因反复磨损产生粉末。当氧烛起动器启动后，高温的氧气非常容易引燃药粉，药粉在氧气流的推动作用下穿过过滤层，药粉燃烧产生的火星非常容易引燃自救器的橡胶导气管等有机可燃材料，导致自救器发生火灾［7］。起动器氧烛燃后的残渣呈疏松块状［12］，氧气从烛体中逸出

TG曲线,氯酸钠,TG曲线

图2纯氯酸钠的DSC－TG曲线为了研究不同催化剂对氯酸钠的催化分解作用，选用了常用MnO2、NiO、Fe2O3、CoO、Co3O4［10，13］和自制催化剂进行氯酸钠催化热分析试验，催化剂重量百分比均为2%，升温速率10℃/min，试验氛围为氩气，试验结果见表3。为了表征催化剂对氯酸钠的催化活性，采用起始分解温度T0的变化△T0和末分解温度Tf变化△Tf来表征金属氧化物的催化活性。其中T0和Tf分别为TG曲线起始基线和末基线与TG曲线斜率最大处切线相交点处的温度，△T0和△Tf为氯酸钠的催化分解温度与纯氯酸钠的热分解温度之差。一般△T0和△Tf的负值越小，即分解温度提前越多，添加剂的催化活性越强。表3纯氯酸钠和各种混合物TG曲线的T0和Tf以及△T0和△Tf℃种类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自制催化剂GH/NaClO3248．68－213．04292．03－265．22从表3可以看出，加自制催化剂GH的氯酸钠起始分解温度提前到248．68℃，低于纯氯酸钠262．92℃的熔点，说明氯酸钠在熔融之前已开始被催化分解，氯酸钠完全分解温度提前了265．22℃，表明自制催化剂GH同文献报道氧化钴类催化剂［13］相比具有更好的催化活性。为此，氧烛引火药和氧烛主体中均采用自制催化剂GH，可以降低氧烛分解温度、减少金属粉用量，提高氧烛起动器的安全性。为了探索不同含量的催化剂对氯酸钠的催化作
【作者单位】：中国航天科技集团公司四院四十二所;湖北省应急救生与安全防护技术重点实验室;
【分类号】：TD774

【参考文献】