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1、10申请公布号CN102874761A43申请公布日20130116CN102874761ACN102874761A21申请号201210335809022申请日20120911C01B13/02200601E21F11/0020060171申请人中国中煤能源集团有限公司地址100120北京市朝阳区黄寺大街一号72发明人王云泉郭中立管增伦刘昕74专利代理机构北京正理专利代理有限公司11257代理人张文祎54发明名称煤矿井下紧急避险空气再生装置的超氧化钾药板及方法57摘要煤矿井下紧急避险空气再生装置的超氧化钾药板，包括如下重量份数的原料生氧吸碳药粉9496份；增强剂46份；所述生氧吸碳药粉中包括。
2、如下重量百分比的原料KO27585；K2O2813；K2O712。本发明的超氧化钾药板各种有效组分的含量适中，实现降低放氧速率，产氧平稳可靠，且其吸收二氧化碳放出氧气的比值与人体呼吸熵匹配；通过增加辅助添加剂，在不改变结构强度的情况下，增加药板的孔隙率，促进二氧化碳的穿透能力的提高，从而促进药板对二氧化碳的吸收；药板将湿度适用范围扩大至90以上，而现有超氧化钾药板适用于湿度不超过60；本发明药板适用于密闭大空间、高温、高湿环境，以及人员密集场所。51INTCL权利要求书1页说明书16页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书16页附图5页1/1页21煤矿井下。
3、紧急避险空气再生装置的超氧化钾药板，其特征在于，包括如下重量份数的原料生氧吸碳药粉9496份；增强剂46份；所述生氧吸碳药粉中包括如下重量百分比的原料KO27585；K2O2813；K2O712。2根据权利要求1所述的超氧化钾药板，其特征在于所述增强剂是510MM长的硅酸盐纤维。3根据权利要求1所述的超氧化钾药板，其特征在于优选地，所述生氧吸碳药粉中还包括其它辅料13份COSO4、13份珍珠岩粉和13份CUOCL。4根据权利要求13中任一所述的超氧化钾药板，其特征在于所述专用超氧化钾药板的外形尺寸长305320MM宽210230MM厚46MM，重量380390G。5如权利要求4所述的超氧化钾药。
4、板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤1）原料准备先将增强剂经200250温度的干燥处理，按重量比生氧吸碳药粉增强剂949646的比例将生氧吸碳药粉与增强剂放入混料器中混合0515H，加入其它辅料，获得均匀疏松的混料；2）药板压制秤取39515克混料，装入板模内，铺平之后，用液压机进行压制，压力控制为910MPA），压制成形的药板厚度46MM，环境温度控制在1020之间，湿度控制在3040范围内；3）药板成形压制后的药板经热处理、修理等工序，最后制成矩形药板，外形尺寸长305320宽210230厚46MM，重量380390G。理论产氧量7681升。权利要求书CN102874761A1/16页3。
5、煤矿井下紧急避险空气再生装置的超氧化钾药板及方法技术领域0001本发明涉及一种空气再生装置，尤其是涉及一种煤矿井下紧急避险空气再生装置的专用超氧化钾药板及其制备方法。背景技术0002煤矿井下安全避险“六大系统”包括检测监控系统、井下人员定位系统、井下紧急避险系统、矿井压风自救系统、矿井供水施救系统和矿井通信联络系统。其中，煤矿井下紧急避险系统是安全避险“六大系统”建设中的重点工作。煤矿井下紧急避险系统是指煤矿井下发生紧急情况下，为遇险人员避险提供生命保障的设施、设备、措施组成的有机整体。近两年来，全国煤矿企业根据国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023号）的要求，大力推进井。
6、下安全避险“六大系统”建设工作。0003“十一五”期间，我国首次提出以应急避难空间为基础的煤矿新型安全防护体系，通过在井下布置救生舱、避难所与矿井各系统结合形成救援网络，在煤矿事故中为被困作业人员提供应急避难空间，降低煤矿事故死亡率。0004国家安全监管总局、国家煤矿安监局分别于2011年1月25日和3月21日，联合下发了煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定和煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范（试行）的规定，要求“煤与瓦斯突出矿井建设采取避难硐室，突出煤层的掘金巷道长度及采煤工作面走向长度超过500米时，必须在距离工作面500米范围内建设避难硐室或设置救生舱。煤与瓦斯突出以外的其它矿。
7、井，从采掘工作面步行，凡在自救器所能提供的额定防护时间内不能安全撤到地面的，必须在采掘工作面1000米范围内建设避难硐室或设置救生舱”。2012年6月底前，所有煤与瓦斯突出矿井，中央企业和国有重点煤矿中的高瓦斯、开采容易自燃煤层的矿井，要完成紧急避险系统的建设完善工作；2013年6月底前，其他所有煤矿完成紧急避险系统的建设完善工作。0005根据世界各国对矿井事故的调查，在火灾、爆炸等事故发生现场瞬间受到伤害死亡的矿工只占事故伤亡总人数的很少一部分，绝大多数矿工都是因为在火灾、爆炸后不能及时升井或逃离高浓度有毒有害气体现场，导致窒息或中毒死亡。如何在矿难发生后为井下被困的幸存人员提供躲避有毒气体。
8、环境及其它伤害的密闭空间，为其提供必须的生存条件，延长其生存时间，直至救援人员到达，成为矿井救援的一个重要课题。0006这种当井下发生灾难事故时，为无法及时撤离的遇险人员提供生命保障的密闭空间被称为井下紧急避险设施。该设施对外能够抵御高温烟气，隔离有毒有害气体，对内提供氧气、食物、水，去除有毒有害气体，创造生存基本条件，为应急救援创造条件、赢得时间。00071、国内外紧急避险系统建设的现状000811产煤发达国家紧急避险系统建设现状0009国外一般规定，煤矿井下避险系统的类型由煤矿企业根据自身的特点自主选择，以满足煤矿井下人员避险需要为原则。0010加拿大自1928年HOLLINGER矿发生死。
9、亡39人的火灾后，就出现通过面罩供氧的说明书CN102874761A2/16页4初级避难硐室（密封起来的废弃巷道，采用矿井压风系统提供呼吸空气），最初没有二氧化碳吸收系统，在密闭硐室内不到10小时二氧化碳浓度达到25，造成人员死亡。后来出现一氧化碳和二氧化碳等有害气体处理系统，紧急避险体系扩展到救生舱、自救器、直通地面的通讯系统、避难硐室（救生舱）内的食物、饮水及供氧系统，加拿大通过立法形式强制矿山执行。这一套理论已取得效果，2006年1月29日加拿大萨斯喀彻温省钾盐矿发生火灾事故，井下72名矿工逃进井下“避难站”，被困36小时后全部被救，避难所发挥重要作用。目前，加拿大煤矿井下避难硐室与可移。
10、动式救生舱配备比例约为15，使用的可移动式救生舱以硬体为主。0011南非20世纪70年代出现把压风管引入盲巷形式的简易避难所。紧急避险研究主要针对矿井爆炸、火灾等事故，在距离工作面一定距离内建设庇护所，配有通风设备、救援电话、备用自救器和饮用水，矿工在逃生指示装置的指引下，在便携式自救器有效工作的时问内撤离到最近的安全庇护所，等候救援。南非通过立法要求矿山企业建设安全避难所并纳入应急救援体系，井下避难所己是南非矿山应急救援中一项成熟而有效的安全设施。2003年和2005年南非两个特大金矿先后发生停电和火灾事故，当时一个矿井井下有3400多人，只死亡9人，救护队从井下各个避难所内救出280人；另。
11、一个矿井在2600人返回地面后，发现52人失踪，两天后在井下避难所找到，全部安然无恙。澳大利亚自2000年一直使用可移动式救生舱，还采用“自救器中继站”避险设施。0012美国早期避险理论始于避难硐室研究，在井下利用水泥砌块建造避难隔离墙，或在巷道顶板和两帮上悬挂隔离屏障形成隔离空问，供遇灾矿工避险等待救援。这一原始避险理论持续到2006年1月西弗吉尼亚州SAGO煤矿爆炸事故，此次事故造成12名（L人当场死亡、11人因窒息死亡）矿工遇难，西弗吉尼亚州政府率先对井下紧急避险设施做出规定，并对救生舱产品实施州政府批准。2006年矿山改善和新应急反应法突出了避难硐室（移动救生舱）和应急通讯系统在避险救。
12、援中的作用，要求矿山经营者将井下避难所纳入“应急反应方案”。目前，美国煤矿以可移动式救生舱为主，共配备避难所1193台（个），其中软体式救生舱1000台，硬体式救生舱123台，避难硐室只有70个。避难硐室与救生舱结合使用，在矿井巷道两侧地层中直接挖掘或利用已有巷道建造而成，布置在主巷或逃生路线上，配备维持人员生存所必需的清新空气、跟踪定位、应急通讯和食物，具备防止火灾及爆破等灾害能力，逃生路线要用反光材料制成。0013澳大利亚则使用“空气呼吸器加气站”的避险设施，灾害事故发生后，遇险人员佩戴随身携带的自救器，迅速跑到空气呼吸器存放点换戴后逃生，对维持时间不足的空气呼救器，通过快速加气站加气，或。
13、者换配后逃生。0014国外紧急避险研究最初针对金属矿，研究内容集中在井下避难硐室（救生舱）功能、布置原则、救援效果评价及通过何种方式加以实施，为灾害事故发生不可避免情况下井下矿工无法及时撤离时，提供一个安全的避难场所，从而延长救援时间，提高应急救援的效果。目前澳大利亚、美国均能独立生产避险设施，其中MINEARC、STRATASAFETYPRODUCTS、KENNEDY已走到行业的前列。001512我国紧急避险系统建设现状0016从国内来看，国内煤矿在采、掘工作面等易发生突出区域布置简易硐室，采用压风送气，硐室密封，也没有食品、通讯等生命维持系统，容纳人数较少，属于紧急避险体系建设说明书CN1。
14、02874761A3/16页5初级阶段。发生事故后，这些初级避难硐室作用有限，煤矿企业对紧急避险体系建设也不重视。2010年智利33名矿工被困井下69天后成功获救，井下应急避难所发挥了重要作用，受此案例启发，国家推出了国内煤矿井下安全避险“六大系统”建设，要求加强紧急避险系统研究与开发。0017目前，国内现有几十家企业参与避难硐室（救生舱）及配套设施的研发及生产，对紧急避险系统体系结构、布置原则、产品标准及系统实施提出有益建议和方法。同时，国内煤矿企业正在大力开展避险系统建设工作。据煤炭工业协会统计，截止2010年底，我国共有年产120万吨以上的煤矿837处，120万吨以下煤矿11000处。2。
15、011年底之前，在建的100人规模峒室有近百座，2012年待建的峒室有近千座。我国避险系统建设主要包括永久避难峒室、临时避难硐室、救生舱、避灾路线、应急预案等，形成了比较完善的紧急避险系统，每个峒室基础投入资金约500600万元，有的投入甚至更多。001813空气再生技术研究现状0019煤矿井下密闭空间（避难硐室和救生舱）内空气再生包括提供氧气和气体净化两个方面。煤矿井下紧急避险设施中最重要的是空气再生系统，既要保证内部避难人员生存，就必须持续稳定地为其提供可呼吸的O2，又要对人呼出的气体及时进行处理，吸收CO2等废气。O2是煤矿井下紧急避险设施空气中一种重要的组成部分，它是维持避难人员呼吸，。
16、保持生命力的关键因素之一。一个成年人平均每小时需消耗氧气2225L，当空气中O2含量低于18时，人就会出现缺氧症状；降至10时，会使人昏迷；降至6时将引起死亡。正常人每小时呼出二氧化碳约21L，在密闭空间内，如不及时消除CO2，只需几小时浓度就升至1。人长时间暴露在高浓度的CO2环境中会导致生理心理病变，当CO2含量达5时，呼吸仅能维持30MIN。根据煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的要求在整个额定防护时间内（不低于96小时），紧急避险设施内部环境中O2含量应在18523之间，CO2浓度不大于1。0020煤矿井下避难硐室或救生舱作为一个密闭空间，不能与外界进行气体交换，必须采取有效的空气调。
17、节和再生技术装置来将其O2和CO2浓度控制在标准要求范围内，否则会导致井下紧急避险设施内人员最基本的正常生存与工作条件很快丧失，根本无法生存较长时间。0021目前，国内外密闭空间常用供氧技术及方式主要包括氧气瓶供氧法、液氧罐供氧法、压缩空气供氧法、氯酸盐氧烛供氧法、特种氧化物供氧法、碱性电解液电解水供氧法、固态电解质（SPE）电解水供氧法等。按其原理，可将这些方法归纳为四大类高压氧瓶法、氯酸盐氧烛法、电解水法、特种氧化物法。0022131高压氧瓶法0023高压氧瓶法的实用化技术主要有氧气瓶供氧法、压缩空气供氧法和液氧罐供氧法。0024氧气瓶供氧是直接用高压气瓶贮存纯氧气，减压后供呼吸使用。与空。
18、气相比，压缩O2钢瓶体积小、含氧量大，且能够在人的呼吸作用后转化为约同等体积的CO2，被处理后不影响密闭空间内空气各组分浓度及压力，其成为国内外井下紧急避险设施广泛使用的一种重要的供氧方式。0025压缩空气可以通过矿井压风管路和钢瓶储存来提供。使用压缩空气可以直接满足说明书CN102874761A4/16页6煤矿井下紧急避险设施内人员的呼吸，但矿井压风管路在发生事故时可能受到破坏，导致管路中断或者破裂而将有毒气体引入井下紧急避险设施中。使用压缩空气钢瓶时需要大量的钢瓶，不利于在矿井或井下紧急避险设施内大量布置；其中含有的大量N2等不可呼吸气体也会影响井下紧急避险设施内空气的各组分含量，增加泄压。
19、次数。矿井压风管路对于井下紧急避险设施属于外界输入，可作为一级供氧措施，而压缩空气瓶一般用作井下紧急避险设施的备用气源，在正常O2供应中断时备用或同时与高压O2混合使用，也用于井下紧急避险设施入口处换气室的加压排气。0026针对气态氧的携带量更易受限制的缺点，发展了液氧携带技术。氧气在183以下时呈液态，其密度大约是常温常压下气氧密度的1000倍，所以同体积的贮罐可携带的液氧远大于气氧。目前，携带液氧的方法在潜艇、航天器等密闭空间大量采用，其携带液氧的主要用途是给动力装置提供氧源，同时部分液氧从液氧罐中出来经气化、减压、混合后供人员呼吸使用。但是，液氧罐供氧法的更广泛地推广使用必须要有可靠的保。
20、温技术，使用的液氧罐须采用双层真空设计并设置相应的安全保障措施，因此，要将液氧罐供氧法应用于煤矿井下紧急避险设施，目前实现起来难度较大。0027由于高压氧瓶法供氧具有操作简单、使用方便、技术成熟、易维护等优点，目前已经成为国内外煤矿井下紧急避险设施中一种重要的供氧方式。但是，高浓度的O2不适宜直接呼吸，一般需要经过与救生舱内气体或压缩空气混合后使用；同时，高压O2在矿井中属于危险源，安装、使用及维护均需要严格管理。因此，高压氧瓶法供氧在煤矿井下应用也具有一定的局限性。0028132氯酸盐氧烛法0029氯酸盐氧烛制氧是在氯酸钠或氯酸钾中加入燃料、抑氯剂、粘结剂等添加剂，铸成圆柱形，使用时将其引燃。
21、，释放出氧气，故称氧烛。0030氧烛工作原理是在有催化剂存在的条件下，氯酸盐热分解释放出氧气。氯酸盐分解所需要热量由金属（FE、AL、MN和MG等）粉末燃烧提供，化学反应如方程式（1）（3）所示，式中M为碱金属。氯酸盐热反应在适中的温度按式（1）和式（2）进行高温时候按式（3）进行。氯酸盐热分解反应中若有水存在，则会产生氯气，如化学反应如方程式（4）所示，而且有的催化剂反应过程中也会产生CO、有机物和烟尘。00314MCLO3（加热）3MCLO44MCL（1）00324MCLO4（加热）MCL2O2（2）00332MCLO32MCL3O2（3）00342MCLO3（加热）M2O25O2CL2（。
22、4）0035氯酸盐氧烛制氧的主要特点是使用方便，氧烛一经启动，就能放出全部氧气；氧烛储氧量大；产氧速率快，产氧量和产氧速率等性能不受外环境的温、湿度影响使用前后体积无变化，无需后处理。但是，氧烛在使用过程中产热量比较集中，容易给使用环境带来一定的热负荷，除产生氧气外，还会产生CL2、CO等对人体有害的气体或其它杂质，造成严重的二次污染，导致密闭空间的环境更加恶化。另外，氧烛一经启动，就会释放出全部的氧气，中途不能自动停止，反应速度难以控制，难以实现连续稳定供氧。例如，英国某公司生产的氧烛能在25MIN时间内释放总量为720L的O2，这足以使体积为24M3的空间内O2的浓度从18上升至21，同时。
23、是舱内压力升高约3000PA，让人感觉不适。因此，煤矿井下紧急避险说明书CN102874761A5/16页7设施不宜采用氯酸盐氧烛供氧。0036133电解水法0037电解水供氧法主要包括碱性电解液电解水供氧和固态电解质电解水供氧。0038电解水制氧装置就是利用电流将水分解成它的组成元素氢和氧的装置。将充满电解液的电解槽接通电源以后，就有氢气和氧气产生，由电解槽逸出的氢气和氧气分别进入氢气分离器和氧气分离洗涤器，进行气液分离。经分离后的氢气和氧气再分别引入水洗涤器，进一步分离和冷却，然后送出氢气和氧气。分离器内回流的碱液经碱液分离器去除杂质和污物，再送回电解槽循环使用，而产生的氧气即可供人员呼吸。
24、使用。其反应的原理方程式为0039阳极4OH4EO2H2O0040阴极2H2O2EH22OH0041总反应2H2O2H2O20042固态电解质电解水供氧法的主要特点是以固体聚合物电解质SPE代替了传统采用的苛性碱液体电解质。氢气和氧气分别在电解质两侧的阴极和阳极上产生出来，该电解质既作导电的介质，又可作为隔离氢、氧气体的隔膜。所谓固体聚合物电解质SPE实际上是一种全氟磺酸聚合物薄片，这种材料浸水后成为离子的良导体,其导电性通过电场下水合氢离子在膜上的迁移达到。在这种电解质两侧结合上一层阴极或阳极材料,就构成了电解槽小室的阴极和阳极。当水供给阳极时，水被电解生成氧气、氢离子和电子，氢离子在阴极一。
25、侧得到电子生成氢气。电解水反应方程式与碱性电解液电解水相同。SPE电解水制装置主要由电解槽、分离器、换热器、循环泵及N2净化装置等元件组成。电解水制氧必然要消耗大量的电能，而且设备体积庞大，控制复杂；特别是其副产物H2的存在对密闭空间的安全是一个非常不利的危险因素。很显然，电解水制氧技术不符合无大功率电源、无安全隐患的要求，故其不宜在煤矿井下紧急避险设施中采用。0043134特种氧化物法0044特种氧化物主要是指过氧化钾、过氧化钠、超氧化钾、超氧化钠、超氧化钙等化学物质。它们能够与二氧化碳发生反应生成氧气，具有供氧和吸收二氧化碳双重功能，即可以高效去除密闭环境中的二氧化碳，同时生成所需的氧气。。
26、该技术在二战期间已用于军事目的，作为隔绝式防毒面具，用于核武器和化学战的个人防护。目前，国内外已在潜艇、水下深潜器、国防工事、宇宙飞船、登山吸氧、矿井事故急救中大量的应用该技术，执行供应氧气、清除二氧化碳的任务。但是，国内外文献中尚无该技术用于煤矿井下紧急避险设施的相关报道。0045上述的高压氧瓶法、氯酸盐氧烛法、电解水法等三种方法都因不能吸收二氧化碳而必须要有专门配套的二氧化碳吸收技术装备，大大增加了设备的复杂性和操作使用的难度，而特种氧化物供氧法具有吸收二氧化碳释放氧气双重功能的技术优势。0046超氧化钾（KO2）是一种重要的碱金属超氧化物，物理性状是一种浅黄色粉末，附着性较好，易加压粘结。
27、，常温下密闭储存稳定性好。由于其中含氧丰富，无需特殊反应条件即可二氧化碳或水发生反应，放出大量氧气，是一种理想的固态化学储氧剂。此外，在KO2与水反应后生成的KOH（氢氧化钾）是一种强碱，可与反应气体中酸性气体CO2反应生成K2CO3（碳酸钾）甚至进一步生成KHCO3（碳酸氢钾），从而达到吸收CO2的目的，因此，又可以同时兼说明书CN102874761A6/16页8做CO2的净化药剂。由于其本身的特性，自40年代起，就逐渐被用在诸如矿山、消防、登山等个人呼吸供氧装置，直到后来的航天、潜艇等的环境控制和生命保障系统中。0047但是，KO2的应用也有许多问题需要解决。其反应机理和最终产物将受到环境。
28、因素诸如温湿度、CO2浓度等因素的影响。如反应环境不可控，则反应过程难于控制，可能出现容易过量放氧，吸水过多体积膨胀导致系统堵塞失效，系统不能间断使用等问题。0048国际上对于KO2的研究高峰集中于60年代到80年代初期，这一时期发表的各种文献资料很多。在此期间，以俄罗斯为代表，世界主要国家根据各自的需要，对KO2H2OCO2反应系统进行了比较全面的研究，弄清楚了系统的反应机理，对于外界的物理、化学及反应条件的影响进行了定性研究并对反应热等作了定量测定，对设计实用的反应器也提供了许多有用的经验。同一时期，他们还设计了很多反应装置进行试验研究和用于不同的用途，积累了不少设计经验。但是，KO2反应。
29、过程十分复杂，反应过程和反应最终状态受到多种因素的影响。所以，在每一个新的应用领域，都必须根据使用条件重新进行实验研究和系统设计，并且一种系统能否成功应用在很大程度上取决于反应器的设计研制。0049早在二战期间，美国矿业安全设备公司（MINESAFETYAPPLIANCESCOMPANY，MSA）就已经开发出用KO2作为氧源的呼吸供氧装置CHEMOX。该装置后被美国海军和空军用作为个人防护装备，这是一种封闭式的个人防护装备，兼有供氧和消除CO2的功能，可用于有毒气的危险环境。此后，类似的装置被广泛应用于采矿、消防、登山探险等诸多行业至今。0050由于KO2反应系统的复杂性和使用条件（总反应时间。
30、、人员的个体差异、工作时的呼吸剧烈程度等）的差距，单人救生装置一般是通过保守装药的方法来保证其总工作时间，因此，这类装置的效率通常都很低。0051自1960年开始，前苏联从模拟假人和动物搭载的载人飞行前期研究阶段就采用KO2作为生保系统的主氧源和CO2吸收剂，并在1961年的“东方号”飞船中得到首次载人飞船的成功应用。此后，俄罗斯（前苏联）在飞船上的生保系统直到“联盟号”飞船一直利用KO2作为空气再生药剂（产氧和消除CO2）。0052135空气再生技术存在问题0053目前，国内煤矿避险系统空气再生系统基本都采用压缩氧供氧技术，需在避难硐室或救生舱内使用大量的高压氧气瓶。根据统计，煤矿避难峒室需。
31、要高压氧瓶一般不少于60个，当采用压缩二氧化碳制冷时几乎接近200个。0054高压氧瓶为危险品，氧气瓶规格一般为40升，压力为15兆帕，约150标准大气压。氧气瓶是高压容器，瓶内要灌装压力为150大气压（15兆帕）的氧气，瓶装氧是强烈氧化剂，所以在生产、运输、操纵和维护中，若出现氧瓶质量不过关、搬运撞击、使用不当等经常会引起爆炸事故。一旦出现事故，其破坏力相当大。0055除高压氧气瓶本身存在的危险外，高压氧气瓶还存在自泄露，高压气体瞬间泄露也会影响人员生命健康，尤其是中国的氧气瓶泄露率较高，更增加了危险因素；高压氧气瓶需要每年运至地面补气一次，每三年运至地面专业机构检测钢瓶，维护费用也较高。发。
32、明内容0056本发明要解决的技术问题是提供一种煤矿井下紧急避险空气再生装置的专用超氧化钾药板。该药板能实现降低放氧速率，实际使用时，超氧化钾药板产氧平稳可靠，且其说明书CN102874761A7/16页9吸收二氧化碳放出氧气的比值与人体呼吸熵匹配；通过增加辅助添加剂，在不改变结构强度的情况下，增加药板的孔隙率，促进二氧化碳的穿透能力的提高，从而促进药板对二氧化碳的吸收；扩大了使用范围，该专用药板将湿度范围扩大至90以上，现有药板适用于湿度不超过60；该专用药板适用于密闭大空间、高温、高湿环境，以及人员密集场所。0057本发明要解决的第二个技术问题是提供一种煤矿井下紧急避险空气再生装置的专用超氧。
33、化钾药板的制备方法。0058为解决上述第一个技术问题，本发明一种煤矿井下紧急避险空气再生装置的专用超氧化钾药板，包括如下重量份数的原料0059生氧吸碳药粉9496份；0060增强剂46份；0061所述生氧吸碳药粉中包括如下重量百分比的原料0062KO27585；K2O2813；K2O712。0063进一步地，所述增强剂是510MM长的硅酸盐纤维。0064进一步地，所述生氧吸碳药粉中还包括其它辅料13份COSO4、13份珍珠岩粉和13份CUOCL。0065进一步地，所述专用超氧化钾药板的外形尺寸长305320宽210230厚46MM，重量380390G。0066避难人员在煤矿井下紧急避险设施内进。
34、行呼吸活动，在人体内进行生理代谢。在代谢过程中，吸入人机体里的氧与糖类、脂肪、蛋白质起氧化作用，生成二氧化碳和水。因此，人在呼吸中吐出的二氧化碳体积稍小于吸入的氧气体积。将人体呼出CO2与吸入的氧气体积之比定义为呼吸商或呼吸系数（RQ），通常呼吸商取085090。为了判断空气再生药剂吸收二氧化碳和释放氧气的效果，用再生系数KP来衡量，它是反应后释放出全部氧气体积与吸收二氧化碳体积之比00670068再生系数KP也可以用吸收二氧化碳与释放氧气的克分子数之比表示，再生系数与呼吸商是倒数关系，在理想情况下，药剂再生系数与人的呼吸商应该匹配，从而达到空气再生的目的。0069若人的呼吸商取08，即吸入1。
35、体积的氧，呼出08体积的二氧化碳，那么与此相匹配的再生药剂的再生系数KP应为00700071碱金属超氧化物（或超氧化物）的再生系数可按下列公式计算00720073根据表1相关数据计算得出，碱金属超氧化物的再生系数为05，超氧化物的再生系数是15。0074药板各组分与CO2的反应式分别为说明书CN102874761A8/16页1000752KO2CO2K2CO33/2O2190076K2O2CO2K2CO31/2O2200077K2OCO2K2CO32100781000G药剂各组分的MOL数计算（以KO275；K2O213；K2O12计算）0079分子量MKO2710971；MK2O211019。
36、54；0080MK2O94196；MCO2440098。0081KO2的MOL数00820083根据反应式（10）对应消耗CO2的MOL数00840085产生的O2的MOL数00860087K2O2的MOL数00880089根据反应式（10）对应消耗的CO2MOL数0090N2CO2NK2O2118MOL0091产生的O2的MOL数00920093K2O的MOL数00940095根据反应式12对应消耗的CO2的MOL数0096N3CO2NK2O127MOL0097吸收的总CO2的MOL数为0098NCO2N1CO2N2CO2N3CO27725MOL0099产生的O2总MOL数为0100NO2N。
37、1O2N2O285025MOL0101吸收的总CO2的MOL数与产生的O2总MOL数之比为01020103如前所述，呼吸商是人体呼出CO2量与吸入耗氧量之比，它与人类饮食种类及人体化学相关。呼吸商的正常范围在107之间，通常呼吸商取085090。从以上计算可以看出，本发明的专用药板与人员呼吸商匹配性很好。0104为解决上述第二个技术问题，本发明一种煤矿井下紧急避险空气再生装置的专用超氧化钾药板的制备方法，包括如下步骤说明书CN102874761A109/16页1101051）原料准备先将增强剂经200250温度的干燥处理，按重量比生氧吸碳药粉增强剂949646的比例将生氧吸碳药粉与增强剂放入混。
38、料器中混合0515H，加入其它辅料，获得均匀疏松的混料；01062）药板压制秤取39515克混料，装入板模内，铺平之后，用液压机进行压制，压力控制为910MPA），压制成形的药板厚度46MM，环境温度控制在1020之间，湿度控制在3040范围内；01073）药板成形压制后的药板经热处理、修理等工序，最后制成矩形药板，外形尺寸长305320宽210230厚46MM，重量380390G。理论产氧量7681升。0108进一步地，所述增强剂是510MM长的硅酸盐纤维。0109超氧化钾药板试验0110为了验证所研制超氧化钾空气再生药板使用的物理化学稳定性，进行了相关试验。01111、耐热试验0112将成。
39、型药板放入烤箱（100）和直接火烧，药板无变形、无燃烧，物理稳定性强。01132、浸润试验0114将成型药板放置在棉布、棉花和报纸上1H以上，棉布、棉花和报纸干净如初，无任何变化。0115本发明具有如下的有益效果01161、超氧化钾药板各种有效组分的含量适中，实现降低放氧速率。实际使用时，超氧化钾药板产氧平稳可靠，且其吸收二氧化碳放出氧气的比值与人体呼吸熵匹配；01172、通过增加辅助添加剂，在不改变结构强度的情况下，增加药板的孔隙率，促进二氧化碳的穿透能力的提高，从而促进药板对二氧化碳的吸收；01183、本发明的药板将湿度适用范围扩大至90以上，而现有超氧化钾药板适用于湿度不超过60。011。
40、94、现有超氧化钾药板适用于空间相对狭小、人员相对较少，温度、湿度变化不大的环境；本发明药板适用于密闭大空间、高温、高湿环境，以及人员密集场所。附图说明0120下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。0121图1为模拟硐室试验中使用本发明专用超氧化钾药板的空气再生装置分布图；0122图2为模拟硐室试验中测试氧气和二氧化碳在硐室空间的分布的测试点分布图；0123图3为孔庄矿百人真人试验中氧气和二氧化碳含量随时间变化曲线图；从图3可以看出，整个试验过程中，氧气含量始终介于201223之间，二氧化碳含量在018084之间，相对稳定保持在06附近，符合国家暂行规定允许范围。反应开始后氧气。
41、含量开始是逐渐降低过程，2小时后氧气浓度降至最低点201，说明化学制氧反应启动时间约2小时；其后开始升高，经过约4小时候氧气含量达到220，随后化学药板消耗，5小时后氧气含量降至212，考虑供氧安全，此时增加反应药板，氧气含量较之前的稳定状态时含量有较大增加，最高值达到约223，之后一直是平稳状态。反应过程中，氧气含量和二氧化碳含量变化速率的对数成相反变化趋势，说明化学制氧过程中，氧气浓度的增加和二说明书CN102874761A1110/16页12氧化碳浓度的降低成正比。通过总化学方程式可以得出，在一定时期内，二氧化碳与氧气总含量及平均值浓度保持相对稳定；二氧化碳浓度的增加促进化学制氧过程。0。
42、124图4为孔庄矿百人真人试验中硐室内一氧化碳和甲烷含量变化曲线图；图4反应硐室内一氧化碳和甲烷含量的变化。可以看出，试验过程一氧化碳含量低于20PPM，甲烷气体含量低于009，均在国家暂行规定的范围内。硐室内人员感觉良好，无不适症状；0125图5为孔庄矿百人真人试验中硐室内温度及湿度的变化曲线图；从图5可以看出，整个试验过程中，装置外表在261378之间，出风口温度主要集中在2237范围内，硐室温度基本控制30以下，湿度基本保持在80以下；硐室湿度从1700有个急剧上升，原因可能是此时开启空调，由于空调是吹冰制冷，因此对环境湿度影响较大，湿度增加比较明显；在2130增加反应药板后，由于超氧化。
43、钾具有很强的除湿能力，因此湿度又逐步降低。从图上还可以看出，装置产生热量对硐室内温度稍有影响，但在可控范围内；整个试验过程中，硐室内温度和湿度完全符合国家暂行规定对温度、湿度的要求。0126图6为孔庄矿百人真人试验中硐室出风口温度和氧气变化关系曲线图；从图6可以看出，随着出风口温度增加，氧气含量会有增加趋势，说明反应速度比较快。但在100后出风口温度突然下降后趋于平稳，氧气含量也逐渐趋于平稳。具体实施方式0127实施例10128一种煤矿井下紧急避险空气再生装置的专用超氧化钾药板，包括如下重量份数的原料0129生氧吸碳药粉94份；0130硅酸盐纤维6份；0131所述生氧吸碳药粉中包括如下重量百分。
44、比的原料0132KO275；K2O213；K2O12。0133所述生氧吸碳药粉中还包括1份COSO4、3份珍珠岩粉和1份CUOCL；0134所述专用超氧化钾药板的外形尺寸长305宽230厚4MM，重量380390G。0135一种上述煤矿井下紧急避险空气再生装置的专用超氧化钾药板的制备方法，包括如下步骤01361）原料准备先将5MM长的硅酸盐纤维经200温度的干燥处理，按重量比生氧吸碳药粉硅酸盐纤维946的比例将生氧吸碳药粉与硅酸盐纤维放入混料器中混合05H，再加入1份COSO4、3份珍珠岩粉和1份CUOCL，获得均匀疏松的混料；01372）药板压制秤取39515克混料，装入板模内，铺平之后，用。
45、液压机进行压制，压力控制为9MPA，压制成形的药板厚度4MM，环境温度控制在10，湿度控制在30；01383）药板成形压制后的药板经热处理、修理等工序，最后制成矩形药板，外形尺寸长305宽230厚4MM，重量380390G。0139实施例20140一种煤矿井下紧急避险空气再生装置的专用超氧化钾药板，包括如下重量份数的原料0141生氧吸碳药粉96份；说明书CN102874761A1211/16页130142硅酸盐纤维4份；0143所述生氧吸碳药粉中包括如下重量百分比的原料0144KO285；K2O28；K2O7。0145所述生氧吸碳药粉中还包括其它辅料3份COSO4、1份珍珠岩粉和3份CUOCL。
46、；0146所述专用超氧化钾药板的外形尺寸长320宽210厚6MM，重量380390G。0147一种上述煤矿井下紧急避险空气再生装置的专用超氧化钾药板的制备方法，包括如下步骤01481）原料准备先将10MM长的硅酸盐纤维经250温度的干燥处理，按重量比生氧吸碳药粉硅酸盐纤维964的比例将生氧吸碳药粉与硅酸盐纤维放入混料器中混合15H，再加入3份COSO4、1份珍珠岩粉和3份CUOCL，获得均匀疏松的混料；01492）药板压制秤取39515克混料，装入板模内，铺平之后，用液压机进行压制，压力控制为10MPA，压制成形的药板厚度6MM，环境温度控制在20，湿度控制在40；01503）药板成形压制后的。
47、药板经热处理、修理等工序，最后制成矩形药板，外形尺寸长320宽210厚6MM，重量380390G。0151实施例30152一种煤矿井下紧急避险空气再生装置的专用超氧化钾药板，包括如下重量份数的原料0153生氧吸碳药粉95份；0154硅酸盐纤维5份；0155所述生氧吸碳药粉中包括如下重量百分比的原料0156KO280；K2O210；K2O10。0157所述生氧吸碳药粉中还包括2份COSO4、2份珍珠岩粉和2份CUOCL；0158所述专用超氧化钾药板的外形尺寸长310320宽210230厚46MM，重量380390G。0159一种上述煤矿井下紧急避险空气再生装置的专用超氧化钾药板的制备方法，包括如。
48、下步骤01601）原料准备先将510MM长的硅酸盐纤维经200250温度的干燥处理，按重量比生氧吸碳药粉硅酸盐纤维949646的比例将生氧吸碳药粉与硅酸盐纤维放入混料器中混合0515H，再加入13份COSO4、13份珍珠岩粉和13份CUOCL，获得均匀疏松的混料；01612）药板压制秤取39515克混料，装入板模内，铺平之后，用液压机进行压制，压力控制为910MPA，压制成形的药板厚度46MM，环境温度控制在1020之间，湿度控制在3040范围内；01623）药板成形压制后的药板经热处理、修理等工序，最后制成矩形药板，外形尺寸长310320宽220厚5MM，重量380390G。0163本发明的。
49、专用超氧化钾药板在实践中的应用试验0164一、模拟硐室试验01651、试验目的0166测试模拟煤矿避难硐室环境下，超氧化钾空气再生装置产氧和二氧化碳吸收效果说明书CN102874761A1312/16页14以及空气均衡分布情况。01672、试验条件0168模拟硐室采用75MM厚的保温彩钢板搭制；为保证试验顺利进行，硐室采用气密设计，可加温加湿；煤矿模拟硐室分为人员室和过渡室，中间加挂一条柔性门帘，两层气密门，观察窗一个。0169本次参加试验人数21人，试验时间12小时。0170本次试验共用2台使用本发明专用超氧化钾药板的空气再生装置，在模拟硐室靠右侧、后排中间各放置一台（见图1所示），共消耗专用超氧化钾药板48片。0171试验起始环境氧气浓度206，温度16，湿度65。采用M40便携式综合测试仪测量氧气等气体，利用MA测量仪测量二氧化碳浓度。01723、试验分析0173本次试验主要测试氧气和二氧化碳在硐室空间的分布。0174本实验选择了21个测试点，分布如下（见图2）。共分A、B、C、D、E。