專利名稱：含酸堿雙組分的自發熱劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種含酸堿雙組分的自發熱劑。該自發熱劑發熱啟動快，發熱持續時間長，自發熱溫度高達105～175℃，可用于無火快速加熱、脫水加熱、環保熱源、污泥連續干燥裝置等領域。
背景技術：
在野外，無煤、氣、電等加熱源，或不能用明火加熱，或需簡便快速加熱等場合時，無火自熱劑可滿足此需要。現在盡管已有若干種無火自熱劑，例如CN1148076A公開了一種使氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，進一步與鹽酸反應來加熱的方法；CN1176988A公開了一種高效發熱袋及其制備方法，其發熱材料由鐵粉，氫氧化鈣，連二硫酸鈉，活性炭，硫酸鈉，沸石，硅砂，纖維素，過氧化鈣，氯化鈉，富馬酸組成；CN1172143A公開了一種自發熱劑，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。但這些自發熱劑或方法在快速、高溫、高效、安全、無毒、無腐蝕性、價廉等性能方面還不理想。
發明內容
本發明的目的是在于提供一種快速、高溫、高效、安全、價廉的無火自發熱劑，主要用于物料的脫水或直接加熱。也可以用作需無明火加熱的其它場合，例如在環保領域加熱廢棄物用于殺菌、脫水和降解。
眾所周知，多數脫水無機鹽都有不同程度的水化反應熱，部分脫水鹽還具有水化后的固化熱。石灰石經煅燒后制得的活性氧化鈣是一種價廉易得的干燥劑和發熱劑。經過篩選和優化組合，構成了本發明的技術方案中以脫水鋁強酸鹽和非鋁強酸鹽為酸性組分，以活性氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀等為堿性組分的啟動快速、高溫高效、安全價廉的化學自發熱劑配方及其配置方法。其發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成。
本發明的自發熱劑包括40-120重量份脫水鋁強酸鹽，10-50重量份脫水非鋁強酸鹽，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(一般為發熱劑的0.01-0.5wt％)，以及置于另一容器中的20-300重量份啟動液。
優選的自發熱劑包括60-80重量份脫水鋁強酸鹽，20-40重量份脫水非鋁強酸鹽，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重量份啟動液，并可視需要加入適量香料(一般為發熱劑的0.01-0.5wt％)。
其中所述脫水鋁強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。可采用工業廢棄物。
可以將上述鹽的工業水合鹽經烘干脫水、破碎過篩得所述脫水鹽。
堿性成分選自活性氧化鈣，無水氫氧化鈉、無水氫氧化鉀等，或它們任意比例的混合物。活性氧化鈣是更優選的。活性氧化鈣是通過將石灰石經900-1200℃煅燒，破碎過篩制得，最佳燒成溫度根據石灰石來源的不同要由實驗確定。簡單的確定方法是取煅燒破碎塊粒置于水中，立即反應呈現暴裂現象視為活性優良。活性氧化鈣組分也可以由熟石灰，即氫氧化鈣為原料，經500-600℃分解活化焙燒后，再經無粘合劑造粒機造粒制得。在使用無水氫氧化鈉、氫氧化鉀等的情況下，用量應比活性氧化鈣小，例如一般為10-60重量份。并且需現配現用。
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、同時兼有放熱作用的疏松劑是最優選的。
鹽化陶粒是普通建筑陶粒碎粒，其主要成分是硅鋁酸鹽，經飽和碳酸鈉液浸透，再經烘干制得，它與水也產生放熱反應。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，是由于無機脫水鹽在水化反應時多少帶有一點異味，配入后以去除、調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熱劑與啟動液(水或尿)混合后，都具有相同或相近的發熱性能。
本發明技術的材料特性與發熱主要原理是各組分單獨遇水都產生放熱反應。將上述各自準備好的組分都破碎過篩大于20目，直徑小于5毫米的顆粒相混合構成視比容為0.60-0.95克/毫升的固體物料。遇水后在幾秒至幾十秒鐘內快速啟動放熱反應。酸性組分隨脫水非鋁強酸鹽，如硫酸鎂量的增加啟動發熱時間縮短，總物料隨堿性成分，例如活性氧化鈣的活性增大、配量增多啟動發熱時間縮短。物料遇水自身發熱溫度為105-175℃，隨加入水量的減少自發熱溫度升高，隨之反應的充分程度降低。自發熱時間可以持續幾分鐘。在水量較多時，隨固體顆粒的增大或者大顆粒比例增多，自發熱反應時間延長。發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。反應冒出水蒸汽時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。當活性和配比都合適時反應畢物料的pH值都接近于中性，對環境不造成污染。其中選擇硫酸鋁組分，是以無害、廉價為前提的，在可供選擇的金屬硫酸鹽范圍內，它不僅水化放熱值為最大，總釋酸量大、而且水化釋酸反應溫和，呈現逐階釋酸的特點。這樣即可獲得最多的酸堿中和熱，而且反應液酸度不高，還延長了放熱時間。它的水化釋酸過程可以以下簡要描述一級二級三級這種反應后的丟棄物的成分，是其所組成的鋁、鈣、鈉、鉀、鎂、錳、鐵、銅、鋅等原來組分的氫氧化物、或者是復合硫酸鹽、或者是它們的混合物，丟棄后對周圍的水質和土壤無害。在使用過程中萬一濺射在身體或衣物上，經水洗或浸泡便自溶。發熱劑在配制過程中只需烘干脫水和煅燒石灰石以及破碎過篩混合等工序，都為無毒氣氛不會對環境造成污染。在保存和運輸過程中不會因振動、碰撞、陽光照射等而發生爆炸等事故。只要密封不吸潮就可以較長時間的保存有效。所以這是一種使用安全、環保型自發熱劑。
本發明所提供的自發熱劑，所用原料來源廣泛豐富、價格低廉、配制方便、生產和使用過程和丟棄物對環境無污染、放熱迅速、發熱量大、發熱溫度高、放熱性能好。采用適當的包裝也可用來直接加熱飲料、食品和用于其它不能有明火加熱的場合。
為了便于了解該發熱劑的物料性能，現提供以下實施例來說明，但應該理解的是，這些實施例僅用于說明的目的，而不限制本發明的范圍。
具體實施例方式
實施例1測試都在一只直徑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1150℃燒成。Ca*為該CaO經充分水化得Ca(OH)2粉末，再經550℃焙燒制得的活性氧化鈣粉末，N代表NaOH.。終了pH測試，對于粉末，團塊和塊粒都經水煮測其液的pH值。
實施例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，筒內裝(A0.7M0.380克+Ca120克)，該混合料置于罐底部及邊緣，測水溫11℃。
一次性倒入啟動水140毫升，4秒鐘開始發熱，沸騰，冒出水蒸汽，15分鐘水溫升至82℃，測物料液pH為6-7。
權利要求
1.一種含酸堿雙組分的自發熱劑，其特征在于包括40-120重量份脫水鋁強酸鹽，10-50重量份脫水非鋁強酸鹽，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重量份啟動液。
2.根據權利要求1所述的含酸堿雙組分的自發熱劑，其特征在于所述的各組分的重量份數分別為脫水鋁強酸鹽60-80，脫水非鋁強酸鹽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液20-300。
3.根據權利要求1或2所述的含酸堿雙組分的自發熱劑，其特征在于還包括占總重量0.01-0.5％的香料。
4.根據權利要求1、2或3所述的含酸堿雙組分的自發熱劑，其特征在于所述的脫水非鋁強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.根據權利要求1、2或3所述的含酸堿雙組分的自發熱劑，其特征在于所述的堿性成分選自活性氧化鈣、無水氫氧化鈉、無水氫氧化鉀的一種或它們任意比例的混合物。
6.根據權利要求5所述的含酸堿雙組分的自發熱劑，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將石灰石經900～1200℃煅燒、破碎和過篩制得。
7.根據權利要求6所述的含酸堿雙組分的自發熱劑，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500～600℃分解活化焙燒后，再經無粘合劑造粒機造粒制得。
8.根據權利要求1、2或3所述的含酸堿雙組分的自發熱劑，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、同時兼有放熱作用的疏松劑是最優選的。
9.根據權利要求8所述的含酸堿雙組分的自發熱劑，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，經飽和碳酸鈉液浸透，再經烘干制得，它與水也產生放熱反應。
全文摘要
一種含酸堿雙組分的自發熱劑，包括40－120重量份脫水鋁強酸鹽，10－50重量份脫水非鋁強酸鹽，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重量份啟動液。本發明所提供的自發熱劑，所用原料來源廣泛豐富、價格低廉、配制方便、生產和使用過程和丟棄物對環境無污染、放熱迅速、發熱量大、發熱溫度高、放熱性能好。采用適當的包裝也可用來直接加熱飲料、食品和用于其它不能有明火加熱的場合。
文檔編號C09K5/00GK1715362SQ200410083668
公開日2006年1月4日 申請日期2004年10月15日 優先權日2004年6月30日
發明者陳子庭, 沈興, 孫佳生 申請人:北京山推奧利得環保科技發展有限公司