3.14. Склонность к самовозгоранию и самовоспламенению

Самовозгоранием называется явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к самовоспламенению вещества при отсутствии источника зажигания. Чем ниже температура, при которой происходит процесс самовозгорания, тем вещество более опасно. Процессы самовозгорания могут начаться при нормальной температуре. Они ускоряются при нагревании и уменьшении теплоотвода во внешнюю среду (увеличение пористости и массы вещества, теплоизоляция и т.д.).

Причины повышения температуры в веществе могут быть различными: окисление, полимеризация, биологические и физические процессы (трение, удар и т.д.).

К числу самовозгорающихся относятся вещества растительного происхождения (недосушенное сено, опилки), торф, ископаемые угли, масла, жиры и многие химические вещества.

Саморазогрев органических веществ при температуре до 70⁰С связан обычно с биологическими процессами и полимеризацией, а при более высоких температурах – с окислением.

Саморазогрев масел и жиров происходит, как правило, в результате окисления и полимеризации, поэтому наиболее опасны растительные масла и жиры, содержащие непредельные органические соединения. Минеральные масла обладают меньшей способностью к окислению и полимеризации и поэтому менее опасны. Особую опасность представляют спецодежда, ветошь и другие горючие материалы, на которые попали растительные масла.

Большая поверхность материала способствует контакту масла с воздухом, ускорению окисления и полимеризации, а значит, и увеличению скорости тепловыделения. Поэтому при малой теплопроводности материала и теплоотдаче в окружающую среду процесс нагревания, начавшийся при температуре 10-15⁰С, через 3-4 ч может закончиться самовозгоранием. В связи с этим промасленные спецодежда и ветошь подлежат немедленному удалению из рабочих помещений с последующим их обезжириванием или уничтожением.

Химические вещества, склонные к самовозгоранию, делят обычно на две группы.

К первой группе относят вещества, воспламеняющиеся при соприкосновении с воздухом: белый фосфор, фосфористый водород, цинковую и алюминиевую пыль, сульфиды, свежеприготовленный древесный уголь, технический углерод (сажа), металлоорганические соединения и т.д.

Наибольшую опасность представляет белый фосфор, самовоспламеняющийся при температуре 45⁰С, поэтому его обычно хранят в специальных сосудах под водой. Во время пожара возможны разрывы сосудов с фосфором и быстрое распространение пожара. Белый фосфор крайне ядовит и вызывает долго не заживающие и весьма болезненные ожоги.

Красный фосфор менее опасен, чем белый (температура его самовоспламенения 240⁰С); работать с ним можно, соблюдая особые меры предосторожности. Наблюдались случаи воспламенения красного фосфора при вскрытии банок, пересыпании, рассеве, смешении и т.д. Поэтому необходимо проводить эти операции в токе инертного газа или использовать гранулированный и стабилизированный фосфор.

Древесный уголь и сажа особенно опасны в свежеприготовленном состоянии. Через несколько дней опасность самовозгорания уменьшается.

Мелкодисперсные порошки многих металлов (алюминия, цинка, магния, железа, сплава АМ и т.д.) легко окисляются и самовозгораются (особенно в присутствии влаги), а их взвеси в воздухе способны взрываться. В связи с этим приготовление таких порошков ведут в инертной среде с примесями кислорода для образования защитной оксидной пленки; хранение осуществляют в специальной герметически закрытой таре. При приготовлении алюминиевой пудры в нее добавляют парафин или стеарин, которые покрывают поверхность частиц, предохраняя их от окисления.

Большой склонностью к самовоспламенению обладают сульфиды железа (FеS₂, Fе₂S₃, Fe₂S), калия (К₂S), кальция (СаS), бария (ВаS), натрия (Nа₂S) и других металлов.

Ко второй группе относят вещества, воспламеняющиеся при соприкосновении с водой. Это щелочные металлы, карбиды кальция и щелочных металлов, гидриды щелочных и щелочноземельных металлов, фосфиды кальция и натрия, силициды и т.д. При взаимодействии их с водой образуются горючие газы, самовоспламеняющиеся за счет теплоты реакции. Например, при взаимодействии с водой щелочных металлов образуется водород, карбидов – ацетилен, фосфидов натрия и кальция – фосфид водорода (РН₃), которые легко окисляются кислородом воздуха и самовоспламеняются. Реакция взаимодействия большинства из этих веществ носит взрывной характер.

Карбиды меди (СuС₂), серебра (АgC₂), ртути (НgС₂), некоторых других металлов очень нестойки и легко взрываются от удара, при трении и нагреве даже в сухом виде.

Все самовоспламеняющиеся при соприкосновении с воздухом или водой вещества в классических ПС не применяются, но используются в специальных зажигательных смесях и зажигательных боеприпасах.