Значения констант температуры самонагревания

Материал	А	В	С	Д
Опилки сосновые	1,855	0,219	2,296	0,096
Плита торфяная	1,760	0,248	2,271	0,117
Сено	2,103	0,109	2,311	0,058
Солома пшеничная	2,185	0,067	2,301	0,035
Хлопок	2,018	0,140	2,332	0,057

Среди горючих веществ и материалов, склонных к тепловому самовозгоранию, выделяют группу веществ, имеющих температуру самонагревания ниже 50⁰С. Такие вещества называют пироформными. Они представляют большую пожарную опасность. Например, алюминиевая пудра при соприкосновении с воздухом способна окисляться и при этом самонагреваться до возникновения горения при температуре окружающего воздуха t 10⁰С. Способен к самовозгоранию скипидар, распределенный тонким слоем по поверхности волокнистых материалов. К пирофорным (в особом состоянии) можно отнести отработанные минеральные масла (машинное, соляровое, трансформаторное), растительные масла (льняное, подсолнечное, конопляное, хлопковое и др.), в отдельных случаях и жиры, каменные угли и некоторые химические вещества.

Следует отметить, что минеральные масла окисляются в воздухе только при высоких температурах. Отработанные же минеральные масла способны к самовозгоранию.

Самовозгорание масел (в отдельных случаях и жиров) часто является причиной пожаров. Они могут самовозгораться при определенных условиях: при большой поверхности окисления; если маслом или жиром пропитаны какие-либо горючие материалы; при определенной уплотненности промасленного материала.

Масла, олифы и жиры, хранящиеся в емкостях, самовозгораться не могут, так как поверхность соприкосновения их с воздухом мала. Поверхность окисления увеличивается при смачивании маслом, олифой или жиром волокнистых и пористых веществ – ваты, обтирочных концов, тряпок, пакли, стружек, опилок. Необходимо также, чтобы поверхность окисления значительно превышала поверхность теплоотдачи. Такие условия создаются в случае, когда промасленные материалы сложены, например, в кучи. Соотношение материалов при самовозгорании определяется как свойствами пропитанного материала, так и свойствами масла, жира. Так самовозгорание хлопковой ваты, пропитанной олифой, наиболее вероятно при соотношении по массе 1:2. Наиболее низкая температура, при которой отмечалось самовозгорание промасленных материалов, составляла 10 –15⁰С.

К самовозгоранию способны также каменный и бурый угли, сложенные и хранящиеся в кучах и штабелях. Основными причинами самовозгорания являются способность углей окисляться и адсорбировать пары и газы при низких температурах. Несмотря на то, что процесс окисления идет медленно и тепла выделяется мало, в больших скоплениях угля, где теплоотдача в окружающую среду затруднена, самовозгорание все же со временем происходит. Для предотвращения самовозгорания углей рекомендуется ограничение высоты штабелей и уплотнение углей в штабелях.

Микробиологическим называется самовозгорание в результате самонагревания, возникшего в результате жизнедеятельности микроорганизмов в массе вещества. Способностью к самовозгоранию обладают фрезерный торф, растительные материалы – сено, листья, хлопок и др. Особенно подвержены самовозгоранию недосушенные материалы. Влага и тепло способствуют размножению микроорганизмов. Отмечались также случаи самовозгорания древесных опилок в больших кучах.

Химическим называется самовозгорание, возникающее в результате химического взаимодействия веществ. Например, целая группа веществ самовозгорается при контакте с водой. К этой группе относят калий, натрий, рубидий, цезий, карбид кальция и карбиды щелочных металлов, негашеная известь, гидросульфид натрия и др.

Взаимодействие щелочных металлов калия, натрия, рубидия, цезия с водой сопровождается выделением водорода и большого количества тепла

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂

2K + 2H₂O = 2KOH + H₂

Выделяющийся водород самовоспламеняется и горит совместно с металлом. Данный процесс иногда сопровождается взрывом с разбрызгиванием расплавленного металла. Так же ведут себя гибриды щелочных и щелочноземельных металлов KH, NaH, CaH₂ при взаимодействии с небольшим количеством воды; например, при взаимодействии NaH с водой имеет место реакция вида

NaH + H₂O = NaOH + H₂.

При взаимодействии карбида кальция с небольшим количеством воды выделяется столько тепла, что образующийся ацетилен самовозгорается. Карбиды щелочных металлов Na₂C₂, K₂C₂ при соприкосновении с водой взрываются, причем металлы сгорают, а углерод выделяется в виде сажи. Оксид кальция (негашеная известь), реагируя с небольшим количеством воды, разогревается до свечения и может поджечь соприкасающиеся горючие материалы.

Целый ряд веществ, в основном органических, способен самовозгораться при смешении или соприкосновении с окислителями. К окислителям, вызывающим самовозгорание таких веществ, относятся сжатый кислород, галогены, азотная кислота, перекись натрия и бария, селитры, хлориты, перхлораты, хлорная известь и другие.

Следует отметить, что сжатый кислород вызывает самовозгорание веществ (минеральных масел), которые не самовозгораются в кислороде воздуха при нормальном давлении.

Хлор, бром, фтор и йод активно соединяются с некоторыми горючими веществами; при этом выделяется большое количество тепла, и вещества самовозгораются. Так, ацетилен, водород, метан, этилен в смеси с хлором самовозгораются на свету (или от света горящего магния). Нельзя хранить галогены вместе с легко воспламеняющимися жидкостями. Скипидар, смачивающий какое-либо пористое вещество (бумагу, ткань, вату), самовозгорается в хлоре.

Азотная кислота, разлагаясь, выделяет кислород, поэтому является сильным окислителем, способным вызвать самовозгорание ряда веществ

4HNO₃ = 4NO₂ + O₂ + 2H₂O

При соприкосновении с азотной кислотой самовозгораются скипидар и этиловый спирт. Растительные материалы (солома, лен, хлопок, древесные опилки и стружки) самовозгораются, если на них попадет концентрированная азотная кислота.

Смеси селитр, хлоратов, перхлоратов способны самовозгораться при действии на них серной, а иногда и азотной кислот. Знание условий и температур самовозгорания и возгорания горючих веществ и материалов дает возможность устанавливать и поддерживать безопасные в пожарном отношении режимы хранения и эксплуатации.

Пример. Определить температуру самонагревания и время самовозгорания кипы хлопка размером 0,8 х 0,6 х 0,6м.

Решение. 1. Находим удельную поверхность кипы хлопка

S = F/V = 2*(0,8*0,6 + 0,8*0,6 + 0,6*0,6)/(0,8*0,6*0,6) = 9,17 м^-1

2. Температуру самонагревания вычисляем по первому соотношению (2.5), принимая согласно данным табл.6 значения констант А=2,018, В=0,140.

lg t = 2,018 + 0,140*lg 9,17 = 2,153; t = 142⁰C

3. Время от начала нагрева до момента самовозгорания находим по второму соотношению (2.5), принимая согласно данным табл.6 значения констант С = 2,332, Д = 0,057

lg 142 = 2,332 – 0,057*lg ; = 1380 час

Значения температур вспышки t_всп., самовоспламенения t_{самовоспл.}, и воспламенения tвоспл. некоторых веществ и материалов приведены в табл. 7 [6,9].

Таблица 7