Лекція№ 4 - 5

Тема: «Визначення пожежонебезпечності відвалів. Зниження хімічної

активності відвалів. Попередження самозаймання відвалів»

План:

1.Поняття про процес самозаймання.

2..Визначення пожежонебезпечності відвалів

3. Попередження самозаймання порідних відвалів

1.Поняття про процес самозаймання

Самозаймання - це фізико-хімічний процес, що протікає в промислових умовах. З фізичної точки зору самозаймання - це процес переходу хімічної системи з низькотемпературного стану в стан горіння внаслідок утворення тепла усередині самої системи, без припливу тепла ззовні.

Складовими частинами процесу самозаймання є хімічні реакції, приплив кисню і теплофізичні співвідношення між системою і довкіллям. Джерелом тепла усередині системи є хімічні реакції окислення активних її компонентів киснем, що поступає в систему ззовні або що утворюється за рахунок розкладання інших компонентів системи. Основним її компонентом, здатним окислюватися при низьких температурах, є вугілля і вуглевмісні речовини.

В основі самозаймання лежить окислення вугілля та інших горючих матеріалів з перетворенням хімічної енергії на теплову при пасивній тепловіддачі в довкілля. Самозаймання відвальної маси можна розглядати як сукупність процесів термохімічної реакції горючих речовин з киснем повітря, тепловиділення і перенесення тепла, а також газодинаміки в пористому середовищі.

2.Визначення пожежонебезпечності відвалів

Для визначення пожежобезпечних параметрів порідних відвалів необхідно знати величини енергії активації окислювального процесу, константу швидкості реакції, швидкість генерації тепла за рахунок окислення при оточуючій і критичній температурах. Швидкість генерації тепла характеризується хімічною активністю (схильністю до самонагрівання) відвальної маси, питомою теплотою окислення, питомою активною поверхнею скупчення і концентрацією кисню в нім. Абсолютні значення цих величин визначаються дослідним шляхом.

Після відсипання у відвал порода піддається дії зовнішніх чинників (дощ, зміна температури і вологості повітря), внаслідок чого вона зазнає суттєвих зміни. Так, за візуальними спостереженнями, через півтора - два місяці на відвалах починається розшарування і руйнування великих шматків глинистих і вуглистих сланців, особливо на відвалах порід, що мало метаморфізовані. Процеси вивітрювання впливають на пожежонебезпеку відвальної маси внаслідок її окислення, зміни питомої поверхні, насипної щільності породи і пористості відвала.

Дослідження впливу вивітрювання на відвальну масу антрацитових шахт проводили провідні українські науково-дослідні інститути. При обстеженні стану териконів і хребтових відвалів відмічено, що в першу чергу руйнуються глинисті породи. На підставі дослідження змін хімічної активності методом Стадникова для попередження самозаймання відвальної маси рекомендувалося робити її пошарове відсипання так, щоб впродовж 5-6 місяців виключити акумуляцію тепла, оскільки за цей час хімічна активність породи значно знижується.

Спостереження за порідними відвалами в процесі їх самонагрівания свідчать про те, що порода піддається фізико-хімічним діям повітря і води, змінюючи свої хімічні і фізичні властивості. Через місяць після закладки відвалу на поверхні були виявлені плями білого, жовтого і жовтувато-сірого кольору. Якісним аналізом встановлено, що жовтуватий наліт обумовлений виділеннями вільної сірки з домішками сульфатів, білий - сульфатами із слідами хроматів. Білий наліт, що переходить в жовтувато-сірий, містить в основному сульфати і вільну сірку із слідами сульфітів, сульфідів , тіосульфату кальцію і натрію, закисного заліза і тривалентного хрому.Через два-три місяці, коли температура у відвалі перевищувала 60^о С, на поверхні ділянки з'явилися бурі плями, в яких були виявлені іони Fe³+ .