9.1. Химическая активность пыли

Химическая реакция между газом и твердым веществом – гетерогенная реакция – протекает на поверхности твердых частиц. Скорость такой реакции зависит от величины поверхности соприкасающихся реагирующих веществ. При измельчении вещества в пыль, резко увеличивается его удельная поверхность и, соответственно, скорость горения. Например, один килограмм угля сгорает в течение пяти минут, а один килограмм угольной пыли – в течение одной секунды.

Многие металлы, например алюминий, магний, цинк в компактном состоянии не способны гореть; находясь же в воздухе в виде пыли они горят со скоростью взрыва. Порошки железа и свинца могут самовозгореться при распыливании в воздухе. Алюминиевая пудра обладает способностью самовозгораться в состоянии аэрогеля.

Кроме изменения химической активности твердого тела в процессе его измельчения изменяется также его абсорбционная способность. Объем абсорбированного газа всегда превышает объем абсорбировавшей его пыли. Например, 1 м³ пылеугольной газовзвеси может содержать 0.9 м³ абсорбированного воздуха, и только 0.05 м³ сажевых частиц. При этом объем абсорбированного воздуха в 19 раз больше объема абсорбировавшей его смеси. Наличие на поверхности пыли абсорбированного кислорода содействует окислительным процессам при повышенных температурах и ускоряет подготовку пыли к горению. Объем кислорода, абсорбированного пылью, недостаточен для ее полного сгорания, но обеспечивает протекание начальных процессов окисления.

9.2. Температура самовоспламенения пыли

Любая пыль в зависимости от ее состояния имеет две температуры самовоспламенения: Т_*аз – для аэрозоля и Т_*аг – для аэрогеля. При этом аэрозоль имеет температуру самовоспламенения значительно более высокую, чем аэрогель

Т_*аз>>Т_*аг .

Таким образом, аэрогель воспламеняется при нагревании быстрее, чем аэрозоль. Аэрогель представляет собой скопление осевших из воздуха твердых частиц горючего вещества на подстилающей поверхности, например, на стенах и потолке здания, на трубопроводах и других поверхностях. Более низкая, по сравнению с аэрозолем, температура самовоспламенения аэрогеля объясняется наличием благоприятных условий протекания реакции окисления (более низкие тепловые потери из зоны горения). При переходе аэрогеля в аэрозоль расстояние между частицами увеличивается, что приводит к повышению тепловых потерь в процессе окисления. Это ведет к повышению температуры самовоспламенения.

Температура самовоспламенения зависит от дисперсности аэрозольных частиц. Чем меньше размер частиц, тем ниже его температура самовоспламенения. Например, мелкодисперсная древесная мука имеет значение Т_*аг=277⁰С, а для крупнодисперсных древесных опилок величина Т_*аг=350⁰С. Значения температуры самовоспламенения некоторых аэрозолей приведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1

Температура самовоспламенения некоторых аэрозолей

Аэрозоль	Т*аз, 0С
Сахар	500
Древесная мука	610
Какао	620
Пшеничная мука	620
Крахмал	630
Чай	640
Табак	680
Алюминиевая пудра	925

Таким образом, для всех практически встречающихся пылей величина Т_*аз лежит в диапазоне (500÷900)⁰С, что примерно в 1.7÷2.2 раза выше диапазона температур самовоспламенения аэрогелей.