11.12 礦工下井必備用具!ZH30B型隔絕式化學氧自救器拆解及原理分析

在進入正題前,我們首先來回顧一下高中化學的相關問題

礦工下井必備用具!ZH30B型隔絕式化學氧自救器拆解及原理分析

礦工下井必備用具!ZH30B型隔絕式化學氧自救器拆解及原理分析

話說這可是高中化學鹼金屬那章的必考題目,也就是那時才知道。一般氧化還原反應,氧氣通常都是被消耗的一方,由氧單質變成了氧化物。而卻有那麼一類神奇的氧化物,能夠反其道而行之,能把化合物裡的氧,還給“扔”出來。而上面的題目,也不是空穴來風不著邊際,這確確實實存在於生產生活中,來源於實踐。
記得有一次去煤礦參觀,除了工作服、長筒靴、礦燈等一系列裝備外,每個人都發了一個金屬罐頭樣的東西,沉甸甸的掛在腰帶上,必須得帶。下井之前,有人在井口檢查,沒有帶者,不得下井。問礦上工人此為何物?答曰自救器,問其如何自救,答曰事故時所用。問其可否打開一窺究竟,答曰不到萬不得已不得私自開啟。也就放棄了這個念頭。
馬克思主義哲學告訴我們說:實踐是認識的來源,實踐是認識發展的動力,實踐是認識的目的,實踐是檢驗認識真理性的唯一標準。
這不前幾天在網上閒逛,無意間看到有這種金屬罐頭出售,價錢親民,想著一直不知道這東西究竟是何種用途。於是買了一個,3天之後,快遞大叔送貨上門。所謂自救器,是井下人員在發生火災、瓦斯、煤塵爆炸等事故是,防止有害其它中毒或缺氧窒息的一種隨身攜帶的呼吸保護器具。


我這個是ZH30B型隔絕式化學氧自救器,Z表示自救器,H表示化學生氧。30是代表防護時間為30分鐘,B為設計序號。

自救器外觀如圖所示

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收到的實物,上半部分是一個橡膠蓋子,下面是很結實的金屬罐,表面貼有標籤

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背面,一個腰帶扣,用於掛在腰帶上

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側面,貼有簡易使用說明書,在正規礦山,會組織礦工進行培訓考核,必須自救器必須會用才能上崗工作

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拆掉橡皮套,可見自救器整體為金屬構造

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測量一下尺寸

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準備開啟,按說明書指示,開啟扳手,在自救器頂部

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觀察扳手的結構,自救器是一次性使用的,打開過的自救器,絕不能再次使用,因此扳手上帶有一個封條,如果要打開,封條就會損壞

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用力向上扳動扳手,封條斷開

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兩條鎖口帶自動分開了,話說這兩條鎖口帶金屬製成,壓力十足,牢牢的將蓋子固定鎖死,畢竟井下環境惡劣,自救器必須結實可靠

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用力向上拔掉蓋子,裡面似乎是抽真空的,密封型很好,開啟的瞬間聽到氣壓的聲音,蓋子和自救器罐體之間有橡膠密封條密封

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拿掉蓋子,露出內部結構,織物和橡膠結構的

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小心將它們展開

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整個自救器的結構基本都暴露出來了,從左至右,是垮帶、呼吸軟管、氣囊、氧氣再生罐

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結構是這樣的

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呼吸軟管端口,使用方法是用嘴咬住這裡,然後用嘴呼吸。現在用橡膠塞塞著,避免內部同外界相通導致藥品失效,話說這橡膠件做工極其粗糙,上面大概是為了防粘連,抹的類似滑石粉樣的東西

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用嘴呼吸的話,鼻子怎麼辦?別擔心,自然有解決的方法,這是鼻夾,使用的時候,用這個夾子把鼻子夾起來,這樣就不會從鼻子吸進去有毒氣體了

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安全閥,如果內部壓力過大,這個閥門就會開啟,排出多餘的氣體

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垮帶,這一套自救器好歹也2斤多重,總不能用嘴叼著吧,所以正確使用方法是掛脖子上,然後再跑路

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氧氣再生罐上焊了兩個吊爾專門用來連接垮帶

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自救器還有一個特殊結構,氧燭,這是一種固態氧氣發生器,一般是氯酸鹽和金屬粉末組成,燃燒的時候,會產生大量氧氣(又是反其道而行之),用來在剛戴上自救器的時候供氧,有點像地雷的導火線,一拉就著

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上半部分的氣囊組件通過抱箍固定在氧氣再生罐上

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擰開抱箍,準備拆卸氣囊組件

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可見氣囊組件不是一根管子,裡面還有一根,是將呼出氣體導入氧氣再生罐的管道

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看看再生罐的內部,網下面有一層石棉墊,保護生氧劑不會掉出來

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繼續拆呼氣管

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分開氣囊組件和氧氣再生罐

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氣囊接口,不知道為什麼,呼氣軟管裡面掛了一根彈簧,為了固定軟管不脫落???

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安全閥,可見是與呼氣軟管聯通的,要排,也是排廢氣出去,節約氧氣

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呼吸口,橡膠結構,內部有一個塑料支架,避免被咬癟了

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這是“人機接口”部分

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鼻夾,彈性挺大,做工粗糙,想必夾個這東西舒服不了,但是為了逃命這也不算什麼了,對於我這樣鼻粘膜脆弱愛出血的鼻子,還是不試了

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氧氣再生罐是套筒結構,中央是呼氣管,呼吸時呼出的氣體從中央進入罐底,和超氧化鉀發生反應,產生氧氣從罐口出來進入氣囊,從呼氣管看下去,隱約可見淡黃色的超氧化鉀

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下面繼續拆解氧燭

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氧燭的固定螺絲被膠封的死死的,費了半天勁將固定螺絲擰下來。結果發現氧燭似乎是從蓋板下方安裝的,這樣根本無法拔出氧燭,拆解失敗。

原來想拆開氧氣再生罐把超氧化鉀倒出來看看,結果發現這個罐子壓封后還打了膠。想無損拆開是不可能了,況且,超氧化鉀是具有極強氧化性的危險化學品。在家切割比較危險,所以就不拆了

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拆到這裡,內部結構基本清楚了,該看看這東西怎麼用了

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偉大的無產階級革命導師馬克思指出:
從實踐到認識,再從認識到實踐,實現了人們認識具體事物的辯證運動過程。人們對事物的認識過程,由於主客觀條件的限制,總是要經歷在實踐的基礎上有感性認識到理性認識,在由理性認識到實踐,多次反覆才能完成。
通過拆解,對自救器的工作更進一步得到深化
下面說說自救器的工作原理:
自救器的工作原理,主要核心是超氧化鉀氧氣再生劑
超氧化鉀和人體呼出的水蒸汽以及二氧化碳反應,生成氧氣供人呼吸
主要就是這麼兩個化學方程式:
4KO2+2CO2==2K2CO3+3O2
2KO2+2H2O==2KOH+O2+H2O2

具體過程如下:
呼出氣體經過呼氣軟管,單向閥,進入呼氣管,送至氧氣再生罐底部,在此向上遇到超氧化鉀。反應生成大量氧氣,送至氣囊,吸氣時,氣囊中氧氣通過單向閥,進入呼吸軟管,進口被吸入。估計這個自救器裡面大約有1Kg左右超氧化鉀,如果完全和二氧化碳反應,計算得到338g左右氧氣,按1.43g/L算是236.4L左右。人的耗氧量,根據高矮胖瘦基礎代謝率不同而不同,如果假設潮氣量500ml,呼吸20次/分,大概能堅持24分。這是理論計算,要知道潮氣量500ml,並不是這500ml都參加氣體交換。更何況如果安靜下來,耗氧量會進一步減少。因此,按這個計算,30分鐘使用時間是沒問題的。


當然,鑑於這東西的用途,一旦啟用了,肯定沒什麼好事,還是永遠不要用到它為好。

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最後是FAQ
Q:大家一定好奇,化學生成的氧氣究竟什麼味?
A:沒味,氧氣嘛,能有什麼味,不過,這些橡膠管路什麼的,倒是有一股難聞的氣味
Q:最後怎麼處理超氧化鉀?


A:超氧化鉀是危險品,最後找了安全的地方曠置,等它大部分自行分解後水洗解決
Q:性價比如何?
A:如能救人一命,豈能用商品價格衡量。可以作為防災用品儲一個在家,遇到火災逃生絕對有用。


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