[發明專利]乙炔瓶用無石棉硅酸鈣填料及其制備方法

有效

• 申請號: 200910099987.6
• 申請日: 2009-06-22
• 公開（公告）號: CN101592287A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 王競雄;鄭堅;陳虎
• 申請（專利權）人: 寧波美恪乙炔瓶有限公司
• 主分類號: F17C11/00
• 分類號: F17C11/00;C04B26/28;C04B14/06;C04B14/08;C04B14/42;F17C13/12
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司
• 代理人: 袁忠衛

技術領域

本發明涉及到一種多孔硅酸鈣填料及其制備方法，特別指一種乙炔瓶用無石棉硅酸鈣填料及其制備方法。

背景技術

由于乙炔和氧氣充分燃燒得到的氧炔焰炬最高溫度可以達到3150℃，乙炔氣已被廣泛應用于金屬的焊接、切割過程中；然而乙炔氣是不穩定的，如果未做適當的穩定化處理，通常在很低的壓力下，也極易發生分解和聚合作用，具有易爆性。因此，為安全貯存乙炔氣體，根據乙炔的溶解特性，必須將其壓縮充入溶劑中，并被儲存于多孔填料的鋼瓶內。丙酮作為一種極好的溶劑，在鋼瓶內被填料吸附用于溶解和釋放乙炔，它的作用是增大鋼瓶的有效容積和降低乙炔氣的爆炸性能。整體硅酸鈣多孔填料的作用是利用填料中相互貫通的毛細孔來均勻地吸附丙酮和阻止乙炔分解爆炸的傳播。這樣，乙炔就可在高壓狀態下安全地貯存和運輸，既方便使用和提高工效，又改善環境，降低在現場進行乙炔發生操作的危險性，因此，溶解乙炔氣瓶在工業生產中已得到了迅速的推廣，國家專門為此出臺GB?11638-2003《溶解乙炔氣瓶》強制技術標準，以規范溶解乙炔氣瓶的制造、運輸與使用。

溶解乙炔的氣瓶，是先用多孔填料塊充滿氣瓶，再將溶劑注入氣瓶，然后將乙炔加壓充入氣瓶，使乙炔在溶劑中溶解分布于多孔材料的所有毛細管系統中。這樣，能確保安全地貯存溶解的乙炔量，通常乙炔的充填量按體積最高可達乙炔瓶容量的8倍。

硅酸鈣填料是目前應用最廣泛的乙炔瓶用多孔填料。該硅酸鈣填料通常是由石灰、硅藻土、石英粉、增強劑等材料，混入一定量的水制成漿體，后經固化、結晶干燥制備形成高孔隙率填料塊。填料塊含有互相連通的微孔毛細管系統。通常情況下，硬化硅酸鈣填料孔隙率約為88wt％～91wt％，而體積密度僅為260～310g/L，為溶劑和乙炔之間達到最大程度的接觸提供了足夠的表面積，其吸收乙炔的比例接近每千克溶劑0.58千克乙炔。但從另一方面，硅酸鈣填料的高孔隙率特性使得整個固化填料塊結構強度不高，這往往會造成氣瓶在長期的運輸、反復充裝使用過程中，由于填料潰散、下沉而影響乙炔瓶的安全運行。傳統的硅酸鈣填料制備工藝在制造過程中需要向料漿中添加一些石棉纖維，其作用之一在于吸收游離水并起促進懸浮作用，而另一個重要作用就在于起填料結構增強的作用，有助于保持填料塊結構的整體性。

然而，眾所周知，石棉纖維是一種高抗張強度、高撓性、高耐火性、耐化學以及電絕緣的天然礦物纖維材料，在自然環境中具有長期穩定性。但會對人體健康產生一定危害，因此限制甚至全面禁止這種有害物質在民用、工業上的應用是未來的發展趨勢，以降低其對衛生和污染的潛在不利影響。目前，世界部分發達國家已經全面禁止使用這種危險性物質，包括含有石棉的硅酸鈣填料乙炔瓶。我國在1980年開始推廣硅酸鈣填料乙炔瓶的應用，所有乙炔瓶全部為含石棉的硅酸鈣填料，目前每年僅40L規格乙炔瓶仍有近40萬只的產量。2003年在修訂GB?11638《溶解乙炔氣瓶》標準時，對石棉的使用進行了限制，即強制推廣應用無石棉填料乙炔瓶。因此，需要開發研制出工藝簡單、成本低且技術水平高的無石棉硅酸鈣填料。

目前國內已有廠家在開發生產以耐堿玻璃纖維取代石棉纖維的整體式多孔硅酸鈣填料，其填料的技術指標和基本性能與含有石棉的填料相當，應該說，這是國內開發新型硅酸鈣填料料塊的重要方向。

申請號為200710119792.4(公告號為CN101125967A)的中國發明專利申請公開了《一種用消石灰制備的乙炔瓶無石棉硅酸鈣填料及制備方法》，其在硅酸鈣填料的制造過程中使用鋁的可溶鹽為凝膠劑、玻璃纖維或硅酸鋁纖維為懸浮劑、硅酸鈉或水玻璃為無機增稠劑，通過添加專用無機鹽(纖維)達到控制料漿穩定、均勻與一定稠度的目的；添加劑的種類較多，尤其是無機鹽的添加，額外增加了與制造多孔硅酸鈣填料無關的成分，這不僅增加了填料的制造成本，使制造工藝相對復雜化，而且料漿中加入的無機鹽中的鋁離子(凝膠劑、懸浮劑)與鈉離子(增稠劑)共存時，會分別發生如下反應：

Al³⁺+OH^-→Al(OH)₃

Na⁺+OH^-→NaOH