礦山救護儀器中普遍使用的化學藥劑

1 CO₂吸收劑

壓縮氧氣呼吸器或壓縮氧氣自救器是一種閉路式呼吸保護裝置，佩戴者呼氣中的CO₂氣體經(jīng)過清凈罐后，被其中的CO₂吸收劑吸收，其余的氣體返回氣囊，循環(huán)使用。在我國目前大部分使用的CO₂吸收劑是Ca(OH)₂。它的優(yōu)點是反應(yīng)放出的熱量少，CO₂吸收能力比較高，強度較大，顆粒沒有融化結(jié)塊的現(xiàn)象。其缺點是CO₂的吸收率較低，所以呼吸器清凈罐的體積和質(zhì)量都較大。

制備CO₂吸收劑的方法很多，其中主要是選擇良好的石灰石（CaCO₃）礦石進行灼燒，制備活性CaO，再由CaO制備出化學性能活潑的Ca(OH)₂。

在CO₂吸收劑中，Ca(OH)₂的質(zhì)量約占70％以上，水分占15％～21％，此外還含有1％～3％的NaOH。增加或降低吸收劑中水分的含量，都會降低吸收劑吸收CO₂的能力，所以吸收劑中水分含量是衡量吸收劑質(zhì)量的重要指標之一。在確定CO₂吸收劑水分含量時，可以利用干燥和稱量的方法來進行。在CO₂吸收劑中加入NaOH，一方面是為了提高吸收劑吸收CO₂的動態(tài)能力，另一方面是因為NaOH具有很強的吸濕性，可以保護吸收劑具有足夠的濕度。如果CO₂吸收劑的水分含量低于上述的標準時，就需要將它加濕。在進行這一步工作時，可以預先計算好固定數(shù)量的吸收劑不夠的水量，然后用噴霧器進行噴灑。在進行噴灑時，應(yīng)該將吸收劑均勻地翻動。為了使水分能夠均勻地分布到全部的吸收劑中，在經(jīng)過噴灑處理后，必須將它保存在密封的容器中至少3d。在經(jīng)過密封保存之后，才可以將吸收劑取出進行分析，確定水分含量。如果吸收劑水分含量過高，則可以將它放置在鐵盤上鋪成20～30mm的高度，放入烘箱中在110～120℃的溫度下烘干，直到吸收劑中的水分含量降低到20％為止。

Ca(OH)₂吸收劑一般被擠成直徑為3～5mm的圓柱體，顆粒的長度3～10mm也有做成小的、半球型的。因為Ca(OH)₂吸收劑很容易失去水分，所以必須將它保存在密閉的容器中，最好是放置在溫度為5～15℃，濕度較高的地方。

2 CO氧化催化劑

煤礦井下工人使用的自救器中有一種稱為過濾式的自救器，它具有體積小，質(zhì)量輕，便于隨自攜帶等優(yōu)點，可以有效地防止CO中毒的發(fā)生。其缺點是受災(zāi)區(qū)環(huán)境的限制，不能用于O₂濃度低于17％的環(huán)境中，所以它被廣泛地應(yīng)用在低瓦斯礦井中。在過濾式自救器中裝有干燥劑和CO氧化催化劑。常用的CO氧化催化劑又稱霍加拉特（Hopcalite）藥劑，由MnO₂和CuO組成，霍加拉特藥劑的制備分為酸法和氨法。酸法是將一定量的MnSO₄細粉加入到一定量的水中，迅速地在反應(yīng)器中混合均勻，立刻加入一定量的93％的H₂SO₄，不斷攪拌，冷卻到50℃時，分批加入一定量顆粒狀的KmnO₄，溶液的溫度不應(yīng)超過75℃。加入完成后，溶液在60℃保持10min,然后加入大量的水進行水解，對沉淀物進行洗滌，至無SO 2- 4離子為止。將一定量的Na₂CO₃的沸水溶液加入制備好的MnO₂懸浮液中，充分攪拌，然后將一定量的CuSO₄熱溶液加入到此混合物中，繼續(xù)攪拌。稀釋，用傾瀉法洗滌至無SO 2- 4離子為止。過濾，對沉淀物進行混捏后，可以擠成條型或壓成餅再破碎成8～14目顆粒，在275℃進行活化處理。

氨法是將20％～25％KmnO₄溶液加入到9％～10％的（NH₄）₂CO₃溶液中，在50～90℃溫度下攪拌2～2.5h，然后加H₂SO₄或HNO₃酸化，使其pH＜7。將16％～20％的CuSO₄•5H₂O和12％～14%的Na₂CO₃溶液加入到酸化后的溶液中，在50～90℃溫度下攪拌2.5～3h，然后過濾，洗滌除去SO 2- 4離子和未反應(yīng)的Cu²⁺的銅離子。在150～180℃溫度下，干燥3～4 h，加壓成型，破碎。將適當粒度的顆粒在220～270℃溫度下活化70～80 h。

霍加拉特藥劑是常溫下CO氧化良好的催化劑，具有成本低、催化活性高等特點，所以它被廣泛地應(yīng)用在過濾式自救器中。它的缺點是遇水氣易“中毒”。

3 干燥劑

前面提到了礦用過濾式自救器中使用的常溫CO氧化催化劑是霍加拉特藥劑，它遇水氣“中毒”，所以在過濾式自救器的催化劑藥層前，裝有一層干燥劑來吸收吸氣中的水氣、防止催化劑“中毒”。通常使用的干燥劑是在活性炭上浸水氣分壓低的物質(zhì)，主要有LiBr、LiCl、CaCl₂和ZnCl₂等物質(zhì)，其中以浸LiBr、LiCl的干燥劑性能為最好。用做干燥劑的活性炭應(yīng)具有大的水容量，高的空隙率和足夠高的強度。在生產(chǎn)干燥劑時，首先把被浸藥劑配成一定濃度的溶液，然后把活性炭加到溶液中，使溶液完全浸沒活性炭，這樣浸泡1 d，進行翻炒直到活性炭表面發(fā)干為止，裝入鐵盤中，在170℃左右的烘箱中干燥數(shù)小時即可，為了使被浸物質(zhì)能夠更好地浸到活性炭的微孔內(nèi)，在浸漬時可加入少量的表面活性劑。評價干燥劑的性能可從下面3個方面來進行。①干燥劑的強度。因為礦用過濾式自救器是隨身攜帶型的儀器，經(jīng)常會遇到磕碰、振動等情況，所以要求干燥劑要具有足夠的強度，否則在自救器隨身攜帶過程中會產(chǎn)生粉塵，一方面引起自救器呼吸阻力增加，另一方面干燥劑的粉末吸附在催化劑表面引起催化劑“中毒。” ②干燥劑的吸濕能力。通過干燥劑的氣體應(yīng)具有很低的水氣分壓。③干燥劑的水容量。干燥劑不僅應(yīng)該具有很強的吸濕能力，而且還應(yīng)具有足夠的水容量，水容量越大，被吸收的水氣就越多，過濾式自救器的防護時間也就越長。一般吸濕能力降低的干燥劑可以通過重新干燥或再重新浸少量吸水物質(zhì)后，重新干燥來恢復其吸濕能力。

4 生氧劑

在煤礦中另一種普遍使用的個人逃生救護裝備是化學氧自救器，又稱隔離式自救器。它是一種循環(huán)式閉路呼吸保護儀器，內(nèi)裝有化學生氧劑。生氧劑與人呼氣中的水汽和CO₂反應(yīng)，吸收呼氣中的CO₂氣體，同時生成O₂。生成的O₂供給佩戴者呼吸使用，滿足佩戴者對O₂的需求。常用的化學生氧劑為KO₂。它是一種淡黃色粉末狀物質(zhì)，理論有效氧含量為33.80％。KO₂生氧劑藥粉具有較好的粘結(jié)性，成型性能良好，可以與添加劑混合在一起。壓制成Ф6～Ф9乍狀生氧劑，強度大，粉塵小。由于KO₂具有很強的吸濕能力，所以在生產(chǎn)和使用KO₂生氧劑時，要求環(huán)境絕對濕度在5g/m³水以下。因為KO₂藥粉吸濕后一方面會分解放氧，使得生氧劑有效氧含量降低，另一方面藥粉會結(jié)塊，影響藥粉在壓制成型過程中的下料，會出現(xiàn)“搭橋”現(xiàn)在，造成壓制出來的生氧劑藥片強度不均。如果化學氧自救器生氧藥罐的裝藥環(huán)境中濕度大，那么片狀KO₂生氧劑會吸收空氣中的水分，使其強度大大降低。裝備出來的自救器在滾動之后會產(chǎn)生大量的粉塵，造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

KO₂是一種強氧化劑，與還原性物質(zhì)、有機物、可燃物（如鋁粉、紙屑、棉線、毛發(fā)等）接觸，會引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生，所以在使用和存放過程中一定要遠離可燃物，存放在干燥的庫房內(nèi)。

上面介紹了礦用救護裝備中普遍使用的化學藥劑，要使這些救護裝備在災(zāi)害事故中起到應(yīng)有的救護救生作用，除了保證所使用的化學藥劑的質(zhì)量外，佩戴者應(yīng)了解自己隨身攜帶救護儀器及儀器中所使用的化學藥劑的種類、性能特點等，并能熟練地佩戴好儀器。