專利名稱：含酸堿雙組分的自發(fā)熱劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含酸堿雙組分的自發(fā)熱劑。該自發(fā)熱劑發(fā)熱啟動(dòng)快，發(fā)熱持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，自發(fā)熱溫度高達(dá)105～175℃，可用于無(wú)火快速加熱、脫水加熱、環(huán)保熱源、污泥連續(xù)干燥裝置等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在野外，無(wú)煤、氣、電等加熱源，或不能用明火加熱，或需簡(jiǎn)便快速加熱等場(chǎng)合時(shí)，無(wú)火自熱劑可滿足此需要?，F(xiàn)在盡管已有若干種無(wú)火自熱劑，例如CN1148076A公開了一種使氧化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，進(jìn)一步與鹽酸反應(yīng)來(lái)加熱的方法；CN1176988A公開了一種高效發(fā)熱袋及其制備方法，其發(fā)熱材料由鐵粉，氫氧化鈣，連二硫酸鈉，活性炭，硫酸鈉，沸石，硅砂，纖維素，過(guò)氧化鈣，氯化鈉，富馬酸組成；CN1172143A公開了一種自發(fā)熱劑，主要由鐵粉、食鹽、水、催化劑等組成，并且以木肖作為水的載體。但這些自發(fā)熱劑或方法在快速、高溫、高效、安全、無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、價(jià)廉等性能方面還不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供一種快速、高溫、高效、安全、價(jià)廉的無(wú)火自發(fā)熱劑，主要用于物料的脫水或直接加熱。也可以用作需無(wú)明火加熱的其它場(chǎng)合，例如在環(huán)保領(lǐng)域加熱廢棄物用于殺菌、脫水和降解。
眾所周知，多數(shù)脫水無(wú)機(jī)鹽都有不同程度的水化反應(yīng)熱，部分脫水鹽還具有水化后的固化熱。石灰石經(jīng)煅燒后制得的活性氧化鈣是一種價(jià)廉易得的干燥劑和發(fā)熱劑。經(jīng)過(guò)篩選和優(yōu)化組合，構(gòu)成了本發(fā)明的技術(shù)方案中以脫水鋁強(qiáng)酸鹽和非鋁強(qiáng)酸鹽為酸性組分，以活性氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀等為堿性組分的啟動(dòng)快速、高溫高效、安全價(jià)廉的化學(xué)自發(fā)熱劑配方及其配置方法。其發(fā)熱量至少由物料的水化放熱，酸堿中和放熱和固化放熱三部分構(gòu)成。
本發(fā)明的自發(fā)熱劑包括40-120重量份脫水鋁強(qiáng)酸鹽，10-50重量份脫水非鋁強(qiáng)酸鹽，20-200重量份堿性成分，0.5-15重量份疏松劑，并可視需要加入適量香料(一般為發(fā)熱劑的0.01-0.5wt％)，以及置于另一容器中的20-300重量份啟動(dòng)液。
優(yōu)選的自發(fā)熱劑包括60-80重量份脫水鋁強(qiáng)酸鹽，20-40重量份脫水非鋁強(qiáng)酸鹽，20-180重量份堿性成分，1-10重量份疏松劑，以及置于另一容器中的20-300重量份啟動(dòng)液，并可視需要加入適量香料(一般為發(fā)熱劑的0.01-0.5wt％)。
其中所述脫水鋁強(qiáng)酸鹽選自脫水硫酸鋁、脫水三氯化鋁和脫水硝酸鋁等中的一種或多種的混合物。
其中脫水非鋁強(qiáng)酸鹽選自脫水硫酸鎂，脫水硫酸錳，脫水硫酸鐵，脫水硫酸銅，脫水硫酸鋅，脫水氯化鋅，脫水氯化鎂，脫水氯化銅，脫水氯化鋅，脫水氯化錳等中一種或多種的混合物。可采用工業(yè)廢棄物。
可以將上述鹽的工業(yè)水合鹽經(jīng)烘干脫水、破碎過(guò)篩得所述脫水鹽。
堿性成分選自活性氧化鈣，無(wú)水氫氧化鈉、無(wú)水氫氧化鉀等，或它們?nèi)我獗壤幕旌衔?。活性氧化鈣是更優(yōu)選的?；钚匝趸}是通過(guò)將石灰石經(jīng)900-1200℃煅燒，破碎過(guò)篩制得，最佳燒成溫度根據(jù)石灰石來(lái)源的不同要由實(shí)驗(yàn)確定。簡(jiǎn)單的確定方法是取煅燒破碎塊粒置于水中，立即反應(yīng)呈現(xiàn)暴裂現(xiàn)象視為活性優(yōu)良?；钚匝趸}組分也可以由熟石灰，即氫氧化鈣為原料，經(jīng)500-600℃分解活化焙燒后，再經(jīng)無(wú)粘合劑造粒機(jī)造粒制得。在使用無(wú)水氫氧化鈉、氫氧化鉀等的情況下，用量應(yīng)比活性氧化鈣小，例如一般為10-60重量份。并且需現(xiàn)配現(xiàn)用。
疏松劑為常用疏松劑，例如鹽化陶粒，活性炭等，其中具有疏松作用、同時(shí)兼有放熱作用的疏松劑是最優(yōu)選的。
鹽化陶粒是普通建筑陶粒碎粒，其主要成分是硅鋁酸鹽，經(jīng)飽和碳酸鈉液浸透，再經(jīng)烘干制得，它與水也產(chǎn)生放熱反應(yīng)。配入后提高了物料的疏水性，改善了物料的放熱性能。
視需要加入微量或少量香料，是由于無(wú)機(jī)脫水鹽在水化反應(yīng)時(shí)多少帶有一點(diǎn)異味，配入后以去除、調(diào)正其氣味為人們可以接受直至舒適好聞的程度。
采用上述組分任一配方配制的發(fā)熱劑與啟動(dòng)液(水或尿)混合后，都具有相同或相近的發(fā)熱性能。
本發(fā)明技術(shù)的材料特性與發(fā)熱主要原理是各組分單獨(dú)遇水都產(chǎn)生放熱反應(yīng)。將上述各自準(zhǔn)備好的組分都破碎過(guò)篩大于20目，直徑小于5毫米的顆粒相混合構(gòu)成視比容為0.60-0.95克/毫升的固體物料。遇水后在幾秒至幾十秒鐘內(nèi)快速啟動(dòng)放熱反應(yīng)。酸性組分隨脫水非鋁強(qiáng)酸鹽，如硫酸鎂量的增加啟動(dòng)發(fā)熱時(shí)間縮短，總物料隨堿性成分，例如活性氧化鈣的活性增大、配量增多啟動(dòng)發(fā)熱時(shí)間縮短。物料遇水自身發(fā)熱溫度為105-175℃，隨加入水量的減少自發(fā)熱溫度升高，隨之反應(yīng)的充分程度降低。自發(fā)熱時(shí)間可以持續(xù)幾分鐘。在水量較多時(shí)，隨固體顆粒的增大或者大顆粒比例增多，自發(fā)熱反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)。發(fā)熱量至少由物料的水化放熱、酸堿中和放熱和固化放熱三部分組成。反應(yīng)冒出水蒸汽時(shí)固體料熔化呈糊狀物，最后隨冷卻凝固成固體塊粒，其組成是氫氧化物和復(fù)合硫酸鹽的混合物。一次性使用后的丟棄物溶于水，水溶液呈弱酸性或弱堿性。當(dāng)活性和配比都合適時(shí)反應(yīng)畢物料的pH值都接近于中性，對(duì)環(huán)境不造成污染。其中選擇硫酸鋁組分，是以無(wú)害、廉價(jià)為前提的，在可供選擇的金屬硫酸鹽范圍內(nèi)，它不僅水化放熱值為最大，總釋酸量大、而且水化釋酸反應(yīng)溫和，呈現(xiàn)逐階釋酸的特點(diǎn)。這樣即可獲得最多的酸堿中和熱，而且反應(yīng)液酸度不高，還延長(zhǎng)了放熱時(shí)間。它的水化釋酸過(guò)程可以以下簡(jiǎn)要描述一級(jí)二級(jí)三級(jí)這種反應(yīng)后的丟棄物的成分，是其所組成的鋁、鈣、鈉、鉀、鎂、錳、鐵、銅、鋅等原來(lái)組分的氫氧化物、或者是復(fù)合硫酸鹽、或者是它們的混合物，丟棄后對(duì)周圍的水質(zhì)和土壤無(wú)害。在使用過(guò)程中萬(wàn)一濺射在身體或衣物上，經(jīng)水洗或浸泡便自溶。發(fā)熱劑在配制過(guò)程中只需烘干脫水和煅燒石灰石以及破碎過(guò)篩混合等工序，都為無(wú)毒氣氛不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。在保存和運(yùn)輸過(guò)程中不會(huì)因振動(dòng)、碰撞、陽(yáng)光照射等而發(fā)生爆炸等事故。只要密封不吸潮就可以較長(zhǎng)時(shí)間的保存有效。所以這是一種使用安全、環(huán)保型自發(fā)熱劑。
本發(fā)明所提供的自發(fā)熱劑，所用原料來(lái)源廣泛豐富、價(jià)格低廉、配制方便、生產(chǎn)和使用過(guò)程和丟棄物對(duì)環(huán)境無(wú)污染、放熱迅速、發(fā)熱量大、發(fā)熱溫度高、放熱性能好。采用適當(dāng)?shù)陌b也可用來(lái)直接加熱飲料、食品和用于其它不能有明火加熱的場(chǎng)合。
為了便于了解該發(fā)熱劑的物料性能，現(xiàn)提供以下實(shí)施例來(lái)說(shuō)明，但應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明的目的，而不限制本發(fā)明的范圍。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1測(cè)試都在一只直徑3.6厘米，高13厘米的聚四氟乙烯塑料瓶中進(jìn)行，此瓶兼作容器，以量筒量取水一次性倒入。表中A、M分別代表硫酸鋁和硫酸鎂的脫水物，B為三氯化鋁，P為硫酸錳，下標(biāo)為該二元組分的含量比。Ca為活性氧化鈣，取自北京門頭溝石灰石經(jīng)1150℃燒成。Ca*為該CaO經(jīng)充分水化得Ca(OH)2粉末，再經(jīng)550℃焙燒制得的活性氧化鈣粉末，N代表NaOH.。終了pH測(cè)試，對(duì)于粉末，團(tuán)塊和塊粒都經(jīng)水煮測(cè)其液的pH值。

實(shí)施例2用露露250ml飲料罐盛250ml水，置于底直徑60.5厘米，上口直徑9.5厘米的錐形厚紙板卷成的加熱筒內(nèi)，筒內(nèi)裝(A0.7M0.380克+Ca120克)，該混合料置于罐底部及邊緣，測(cè)水溫11℃。
一次性倒入啟動(dòng)水140毫升，4秒鐘開始發(fā)熱，沸騰，冒出水蒸汽，15分鐘水溫升至82℃，測(cè)物料液pH為6-7。
權(quán)利要求
1.一種含酸堿雙組分的自發(fā)熱劑，其特征在于包括40-120重量份脫水鋁強(qiáng)酸鹽，10-50重量份脫水非鋁強(qiáng)酸鹽，20-200重量份堿性成分，0.5-15重量份疏松劑，以及置于另一容器中的20-300重量份啟動(dòng)液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含酸堿雙組分的自發(fā)熱劑，其特征在于所述的各組分的重量份數(shù)分別為脫水鋁強(qiáng)酸鹽60-80，脫水非鋁強(qiáng)酸鹽20-40，堿性成分20-180，疏松劑1-10，以及置于另一容器中的啟動(dòng)液20-300。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含酸堿雙組分的自發(fā)熱劑，其特征在于還包括占總重量0.01-0.5％的香料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的含酸堿雙組分的自發(fā)熱劑，其特征在于所述的脫水非鋁強(qiáng)酸鹽選自脫水硫酸鎂，脫水硫酸錳，脫水硫酸鐵，脫水硫酸銅，脫水硫酸鋅，脫水氯化鋅，脫水氯化鎂，脫水氯化銅，脫水氯化錳中之一種或多種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的含酸堿雙組分的自發(fā)熱劑，其特征在于所述的堿性成分選自活性氧化鈣、無(wú)水氫氧化鈉、無(wú)水氫氧化鉀的一種或它們?nèi)我獗壤幕旌衔铩?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的含酸堿雙組分的自發(fā)熱劑，其特征在于所述堿性成分是活性氧化鈣，該活性氧化鈣是通過(guò)將石灰石經(jīng)900～1200℃煅燒、破碎和過(guò)篩制得。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含酸堿雙組分的自發(fā)熱劑，其特征在于所述的活性氧化鈣也可以由氫氧化鈣為原料，經(jīng)500～600℃分解活化焙燒后，再經(jīng)無(wú)粘合劑造粒機(jī)造粒制得。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的含酸堿雙組分的自發(fā)熱劑，其特征在于所述的疏松劑為鹽化陶粒、活性炭等常用疏松劑，其中具有疏松作用、同時(shí)兼有放熱作用的疏松劑是最優(yōu)選的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的含酸堿雙組分的自發(fā)熱劑，其特征在于所述的鹽化陶粒是普通建筑陶粒碎粒，其主要成分是硅鋁酸鹽，經(jīng)飽和碳酸鈉液浸透，再經(jīng)烘干制得，它與水也產(chǎn)生放熱反應(yīng)。
全文摘要
一種含酸堿雙組分的自發(fā)熱劑，包括40－120重量份脫水鋁強(qiáng)酸鹽，10－50重量份脫水非鋁強(qiáng)酸鹽，20－200重量份堿性成分，0.5－15重量份疏松劑，以及置于另一容器中的20－300重量份啟動(dòng)液。本發(fā)明所提供的自發(fā)熱劑，所用原料來(lái)源廣泛豐富、價(jià)格低廉、配制方便、生產(chǎn)和使用過(guò)程和丟棄物對(duì)環(huán)境無(wú)污染、放熱迅速、發(fā)熱量大、發(fā)熱溫度高、放熱性能好。采用適當(dāng)?shù)陌b也可用來(lái)直接加熱飲料、食品和用于其它不能有明火加熱的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)C09K5/00GK1715362SQ200410083668
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2004年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月30日
發(fā)明者陳子庭, 沈興, 孫佳生 申請(qǐng)人:北京山推奧利得環(huán)保科技發(fā)展有限公司