矿山救护仪器中普遍使用的化学药剂

   1 CO2吸收剂

    压缩氧气呼吸器或压缩氧气自救器是一种闭路式呼吸保护装置，佩戴者呼气中的CO2气体经过清净罐后，被其中的CO2吸收剂吸收，其余的气体返回气囊，循环使用。在我国目前大部分使用的CO2吸收剂是Ca(OH)2。它的优点是反应放出的热量少，CO2吸收能力比较高，强度较大，颗粒没有融化结块的现象。其缺点是CO2的吸收率较低，所以呼吸器清净罐的体积和质量都较大。

    制备CO2吸收剂的方法很多，其中主要是选择良好的石灰石（CaCO3）矿石进行灼烧，制备活性CaO，再由CaO制备出化学性能活泼的Ca(OH)2。

    在CO2吸收剂中，Ca(OH)2的质量约占70％以上，水分占15％～21％，此外还含有1％～3％的NaOH。增加或降低吸收剂中水分的含量，都会降低吸收剂吸收CO2的能力，所以吸收剂中水分含量是衡量吸收剂质量的重要指标之一。在确定CO2吸收剂水分含量时，可以利用干燥和称量的方法来进行。在CO2吸收剂中加入NaOH，一方面是为了提高吸收剂吸收CO2的动态能力，另一方面是因为NaOH具有很强的吸湿性，可以保护吸收剂具有足够的湿度。如果CO2吸收剂的水分含量低于上述的标准时，就需要将它加湿。在进行这一步工作时，可以预先计算好固定数量的吸收剂不够的水量，然后用喷雾器进行喷洒。在进行喷洒时，应该将吸收剂均匀地翻动。为了使水分能够均匀地分布到全部的吸收剂中，在经过喷洒处理后，必须将它保存在密封的容器中至少3d。在经过密封保存之后，才可以将吸收剂取出进行分析，确定水分含量。如果吸收剂水分含量过高，则可以将它放置在铁盘上铺成20～30mm的高度，放入烘箱中在110～120℃的温度下烘干，直到吸收剂中的水分含量降低到20％为止。

    Ca(OH)2吸收剂一般被挤成直径为3～5mm的圆柱体，颗粒的长度3～10mm也有做成小的、半球型的。因为Ca(OH)2吸收剂很容易失去水分，所以必须将它保存在密闭的容器中，最好是放置在温度为5～15℃，湿度较高的地方。

    2 CO氧化催化剂

    煤矿井下工人使用的自救器中有一种称为过滤式的自救器，它具有体积小，质量轻，便于随自携带等优点，可以有效地防止CO中毒的发生。其缺点是受灾区环境的限制，不能用于O2浓度低于17％的环境中，所以它被广泛地应用在低瓦斯矿井中。在过滤式自救器中装有干燥剂和CO氧化催化剂。常用的CO氧化催化剂又称霍加拉特（Hopcalite）药剂，由MnO2和CuO组成，霍加拉特药剂的制备分为酸法和氨法。酸法是将一定量的MnSO4细粉加入到一定量的水中，迅速地在反应器中混合均匀，立刻加入一定量的93％的H2SO4，不断搅拌，冷却到50℃时，分批加入一定量颗粒状的KmnO4，溶液的温度不应超过75℃。加入完成后，溶液在60℃保持10min,然后加入大量的水进行水解，对沉淀物进行洗涤，至无SO 2- 4离子为止。将一定量的Na2CO3的沸水溶液加入制备好的MnO2悬浮液中，充分搅拌，然后将一定量的CuSO4热溶液加入到此混合物中，继续搅拌。稀释，用倾泻法洗涤至无SO 2- 4离子为止。过滤，对沉淀物进行混捏后，可以挤成条型或压成饼再破碎成8～14目颗粒，在275℃进行活化处理。

    氨法是将20％～25％KmnO4溶液加入到9％～10％的（NH4）2CO3溶液中，在50～90℃温度下搅拌2～2.5h，然后加H2SO4或HNO3酸化，使其pH＜7。将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℃温度下搅拌2.5～3h，然后过滤，洗涤除去SO 2- 4离子和未反应的Cu2+的铜离子。在150～180℃温度下，干燥3～4 h，加压成型，破碎。将适当粒度的颗粒在220～270℃温度下活化70～80 h。

    霍加拉特药剂是常温下CO氧化良好的催化剂，具有成本低、催化活性高等特点，所以它被广泛地应用在过滤式自救器中。它的缺点是遇水气易“中毒”。

    3 干燥剂

    前面提到了矿用过滤式自救器中使用的常温CO氧化催化剂是霍加拉特药剂，它遇水气“中毒”，所以在过滤式自救器的催化剂药层前，装有一层干燥剂来吸收吸气中的水气、防止催化剂“中毒”。通常使用的干燥剂是在活性炭上浸水气分压低的物质，主要有LiBr、LiCl、CaCl2和ZnCl2等物质，其中以浸LiBr、LiCl的干燥剂性能为最好。用做干燥剂的活性炭应具有大的水容量，高的空隙率和足够高的强度。在生产干燥剂时，首先把被浸药剂配成一定浓度的溶液，然后把活性炭加到溶液中，使溶液完全浸没活性炭，这样浸泡1 d，进行翻炒直到活性炭表面发干为止，装入铁盘中，在170℃左右的烘箱中干燥数小时即可，为了使被浸物质能够更好地浸到活性炭的微孔内，在浸渍时可加入少量的表面活性剂。评价干燥剂的性能可从下面3个方面来进行。①干燥剂的强度。因为矿用过滤式自救器是随身携带型的仪器，经常会遇到磕碰、振动等情况，所以要求干燥剂要具有足够的强度，否则在自救器随身携带过程中会产生粉尘，一方面引起自救器呼吸阻力增加，另一方面干燥剂的粉末吸附在催化剂表面引起催化剂“中毒。” ②干燥剂的吸湿能力。通过干燥剂的气体应具有很低的水气分压。③干燥剂的水容量。干燥剂不仅应该具有很强的吸湿能力，而且还应具有足够的水容量，水容量越大，被吸收的水气就越多，过滤式自救器的防护时间也就越长。一般吸湿能力降低的干燥剂可以通过重新干燥或再重新浸少量吸水物质后，重新干燥来恢复其吸湿能力。

    4 生氧剂

    在煤矿中另一种普遍使用的个人逃生救护装备是化学氧自救器，又称隔离式自救器。它是一种循环式闭路呼吸保护仪器，内装有化学生氧剂。生氧剂与人呼气中的水汽和CO2反应，吸收呼气中的CO2气体，同时生成O2。生成的O2供给佩戴者呼吸使用，满足佩戴者对O2的需求。常用的化学生氧剂为KO2。它是一种淡黄色粉末状物质，理论有效氧含量为33.80％。KO2生氧剂药粉具有较好的粘结性，成型性能良好，可以与添加剂混合在一起。压制成Ф6～Ф9乍状生氧剂，强度大，粉尘小。由于KO2具有很强的吸湿能力，所以在生产和使用KO2生氧剂时，要求环境绝对湿度在5g/m3水以下。因为KO2药粉吸湿后一方面会分解放氧，使得生氧剂有效氧含量降低，另一方面药粉会结块，影响药粉在压制成型过程中的下料，会出现“搭桥”现在，造成压制出来的生氧剂药片强度不均。如果化学氧自救器生氧药罐的装药环境中湿度大，那么片状KO2生氧剂会吸收空气中的水分，使其强度大大降低。装备出来的自救器在滚动之后会产生大量的粉尘，造成产品质量不合格。

    KO2是一种强氧化剂，与还原性物质、有机物、可燃物（如铝粉、纸屑、棉线、毛发等）接触，会引发火灾和爆炸事故的发生，所以在使用和存放过程中一定要远离可燃物，存放在干燥的库房内。

    上面介绍了矿用救护装备中普遍使用的化学药剂，要使这些救护装备在灾害事故中起到应有的救护救生作用，除了保证所使用的化学药剂的质量外，佩戴者应了解自己随身携带救护仪器及仪器中所使用的化学药剂的种类、性能特点等，并能熟练地佩戴好仪器。