CN108640119B - 一种抑制淀粉爆燃的惰化粉体制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种抑制淀粉爆燃的惰化粉体制备方法，采用化学改性硅藻土作为以下抑制淀粉爆燃的惰化粉体，其制备工艺过程为，以建筑材料用一级硅藻土为原料，采用NaOH溶液为化学改性剂，分别经溶解、搅拌、超声、浸渍、水洗、过滤、干燥、粉磨等过程制备可抑制淀粉爆燃的惰化粉体。本发明的创新性在于首次采用NaOH改性硅藻土作为惰化剂，除去有机可燃杂质，强化其大比表面积、高孔隙率和吸附率、低热导率和低密度等特性，制备无机硅酸盐类抑燃惰化剂，其具有成本低廉、工艺简易、惰化性能强等特点，开辟了无机硅质粉体在可燃粉尘惰化设计中的研究。
Description
技术领域
本发明属于化工建材和消防安全技术领域，特别涉及一种抑制淀粉爆燃的惰化粉体制备方法。
背景技术
工业制造过程中的粉尘爆炸已对人类社会产生灾难性的财产损失和人身伤害，由于工业制造过程中易产生大量可燃性粉尘，对于最低点火能较低的有机粉尘，当其浓度达到爆炸下限以上时，微小的火花极易产生爆炸现象，尤其处于受限空间时，更易发生二次爆炸，产生严重的经济损失和社会问题。因此，可燃粉尘的惰化抑爆，排除其爆炸隐患已成为工贸行业重要的安全防控措施和发展趋势。常见的有机粉尘如淀粉、木粉、面粉等均存在爆炸隐患，但当前粉尘爆炸研究主要聚焦于煤粉、铝粉、镁粉和钛粉等密度较大粉尘的惰化处理和抑爆技术，且所采用的惰化剂主要为磷酸二氢铵、氢氧化铝、碳酸钙，碳酸氢铵等及其复配，由于其与可燃粉尘难于均匀混合，导致其抑爆效应较低；另外，在工贸行业中，尤其是食品生产及加工企业，易产生易燃易爆的轻质有机粉尘，如淀粉、面粉等，对其进行惰化抑爆研究较少，未见采用无机硅质粉体惰化抑爆的研究报道。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种抑制淀粉爆燃的惰化粉体制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种抑制淀粉爆燃的惰化粉体制备方法，首先预制化学改性剂溶液；然后在磁力搅拌器中将硅藻土缓慢加入化学改性剂溶液，搅拌后超声并隔绝空气浸渍，最后经水洗、过滤、烘干、粉磨得到惰化粉体。
所述化学改性剂为NaOH，其溶于水后恒温水浴得到化学改性剂溶液，NaOH物质的量浓度为8mol*L-1。
所述恒温水浴的温度为60℃。
所述硅藻土堆积密度小于0.45g/cm3，化学组成中氧化硅含量达85％以上，满足建筑材料用硅藻土工业要求一等品的要求。
所述搅拌的时间为15min，搅拌速度为60r/min，超声时间5min，浸渍过程大于24h。
所述水洗过程至混合液的酸碱性为中性。
所述烘干过程中温度控制在40～45℃，风速2～3m/s。
所述粉磨过程至粉体平均粒径小于45μm。
所述硅藻土与化学改性剂溶液的质量比为1:2.5～3。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的创新性在于开辟了将无机硅质矿物如硅藻土用于爆炸性粉尘惰化抑爆设计的研究，拓宽了硅藻土的资源化和高附加值利用的途径。
(2)本发明制备的惰化粉体不仅抑爆性能优异，且其与淀粉易于混合均匀。
(3)本发明所使用的原材料成本低廉、环保，制备条件温和，工艺简易。
附图说明
图1是本发明实施例的热释放速率。
图2是本发明对比例的热释放速率。
图3是淀粉原料的热释放速率。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明硅藻土可在市面直接购买得到，其主要化学质量百分数组成为：SiO2：90.93％，Al2O3：5.21％，Fe2O3：0.73％，K2O：0.43％，CaO：0.85％，TiO2：0.34％，其它：1.51％。其密度为0.42g/cm3，将其烘干粉磨后其细度达到300目。
实施例1：
本实施例提供一种抑制淀粉爆燃的惰化粉体制备方法，将NaOH溶入定量水，NaOH物质的量浓度为8mol*L-1，并将其置于60℃的恒温水浴中，得到化学改性剂溶液。
然后在磁力搅拌器中将100g的硅藻土缓慢加入200mL的NaOH溶液中，搅拌15min后超声5min并隔绝空气浸渍，最后经水洗至pH＝7、过滤、烘干、粉磨得到惰化粉体，将其与淀粉在研钵中充分混匀(惰化粉：淀粉＝1:10，wt％)后，参照GB/T 16425—1996《粉尘云爆炸下限浓度测定方法》采用1.2L哈特曼管测试其爆炸、爆炸压力上升速率、最大爆炸压力等。为了进一步证实其燃烧特性，参照GB/T 16172—2007《建筑材料热释放速率试验方法》标准采用锥形量热仪(约550℃)测试其热释放性能，结果见表1、图1、图2和图3。
对比例：
本对比例提供提供一种抑制淀粉爆燃的惰化粉体制备方法，原料组成同实施例，不同的在于，未对硅藻土进行化学改性。制备步骤同实施例，检测结果见表1。
从表1中可见采用掺入改性硅藻土可有效抑爆淀粉，相比于硅藻土，其可使淀粉的最大爆炸压力P从0.76降至0.52MPa，且其爆炸压力上升速率随之减小，总放热量和最大热释放速率也随之降低，但点燃时间和热释放速率峰值时刻随改性硅藻土的掺入而增加，表明NaOH改性硅藻土确实可抑爆淀粉，达到一定的惰化设计效果。
表1实施例与对比例的爆炸性能及热释放性能
综上，本发明采用NaOH改性硅藻土作为惰化剂，除去有机可燃杂质，强化其大比表面积、高孔隙率和吸附率、低热导率和低密度等特性，制备无机硅酸盐类抑燃惰化剂，其具有成本低廉、工艺简易、惰化性能强等特点，开辟了无机硅质粉体在可燃粉尘惰化设计中的研究。
Claims (7)
1.一种抑制淀粉爆燃的惰化粉体制备方法，其特征在于，首先预制化学改性剂溶液，然后在磁力搅拌器中将硅藻土缓慢加入化学改性剂溶液，搅拌后超声并隔绝空气浸渍，浸渍过程大于24h，最后经水洗、过滤、烘干、粉磨得到惰化粉体，所述化学改性剂为NaOH，其溶于水后60℃恒温水浴得到化学改性剂溶液，NaOH物质的量浓度为8mol*L-1。
2.根据权利要求1所述抑制淀粉爆燃的惰化粉体制备方法，其特征在于，所述硅藻土堆积密度小于0.45g/cm3，化学组成中氧化硅含量达85％以上，满足建筑材料用硅藻土工业要求一等品的要求。
3.根据权利要求1或2所述抑制淀粉爆燃的惰化粉体制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为15min，搅拌速度为60r/min，超声时间5min。
4.根据权利要求1所述抑制淀粉爆燃的惰化粉体制备方法，其特征在于，所述水洗过程至混合液的酸碱性为中性。
5.根据权利要求1所述抑制淀粉爆燃的惰化粉体制备方法，其特征在于，所述烘干过程中温度控制在40～45℃，风速2～3m/s。
6.根据权利要求1所述抑制淀粉爆燃的惰化粉体制备方法，其特征在于，所述粉磨过程至粉体平均粒径小于45μm。
7.根据权利要求1所述抑制淀粉爆燃的惰化粉体制备方法，其特征在于，所述硅藻土与化学改性剂溶液的质量比为1:2.5～3。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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