6.2. Особенности горения пылей

6.2.1. Свойства пылей, влияющие на их пожаровзрывоопасность

Твердые горючие вещества в измельченном состоянии (в виде пыли) представляют значительную пожаровзрывоопасность. Известно, что ежедневно в мире происходит десять пылевых взрывов, уносящих жизни и приносящих ущерб, из них только зерновой пыли – 2 взрыва. В нашей стране были годы, когда только на предприятиях хранения зерновых происходило до 20 взрывов, приводящих к гибели 30 и травмированию 90 человек [13].

Для предотвращения и эффективной защиты необходимо знать природу пыли, ее пожароопасные свойства и характеристики [6].

Пыль – дисперсная (измельченная) система, состоящая из газообразной дисперсной среды (воздуха, др. газов) и твердой дисперсной (измельченной) фазы.

В ГОСТ 12.1.044 [7] приводится другое определение пыли – твердое вещество в раздробленном состоянии, размер частичек менее 850 мкм.

В производственных условиях пыль образуется:

а) при измельчении твердых веществ (шлифовка, дробление);

б) при получении порошка или пыли методом кристаллизации или сублимации.

Пыль может образовываться как:

• готовый продукт производства (мельницы, сахарное производство, пылепроизводство),

• побочный продукт (деревообработка, мебельная фабрика, льнопроизводство, текстильная промышленность, торфодобыча).

Пыль может находиться в осевшем и взвешенном состоянии. Пыль в осевшем состоянии называют аэрогелем (или пыль – гель), во взвешенном состоянии аэрозолем (или пыль – аэровзвесь) [12, 14].

Известно, что измельчение веществ повышает их пожаровзрывоопасность. Так, железо, цинк, алюминий в состоянии пыли (пудры) могут самовозгораться на воздухе, древесина, зерно становятся взрывоопасными.

Аэрозоль горит аналогично газам, часто горение протекает с взрывом (см. гл. 4). Поэтому считается, что аэрозоли более пожаровзрывоопасны, чем аэрогели. Однако, при хлопке, тушении компактной водяной струей аэрогель может перейти во взвешенное состояние и взорваться.

К наиболее важным свойствам аэрозолей, влияющим на их пожаровзрывоопасность, относятся: дисперсность, химическая активность, адсорбционная способность, склонность к электризации.

Рассмотрим эти свойства подробнее.

Дисперсность – степень измельченности частичек пыли, n = 1/a; где a – измельченность пылинок.

Степень дисперсности определяется методами микроскопии, седиментометрии, механического разделения (ситовой и фильтрационный).

Степень дисперсности влияет на все другие свойства пылей: с увеличением дисперсности растет химическая активность, адсорбционная способность, склонность к электризации, уменьшается температура самовоспламенения, нижний КПРП. Таким образом, с ростом степени дисперсности растет пожаровзрывоопасность пыли.

Химическая активность – склонность пыли вступать в реакции с различными веществами, в том числе в реакцию окисления. Чем выше химическая активность, тем выше пожаровзрывоопасность.

Химическая активность определяется природой вещества и зависит от дисперсности. При увеличении степени измельченности n растет химическая активность, так как увеличивается площадь контакта и количество дефектов молекулярных и кристаллических структур. Например, 500 г угля сгорает в течение минуты, а 500 г угольной пыли – за доли секунды.

Адсорбционная способность. Под адсорбцией понимают поглощение паров и газов поверхностью вещества.

Адсорбция – экзотермический процесс, приводит к самонагреванию и самовозгоранию (торф, сажа, травяная мука). Чем больше склонность к адсорбции, тем выше пожаровзрывоопасность пыли.

Различают:

• физическую адсорбцию – поглощение паров и газов протекает под воздействием сил межмолекулярного взаимодействия (силы Ван-дер-Ваальса);

• хемосорбцию – поглощение протекает под воздействием сил валентных и координационных связей (поверхностная химическая реакция).

Обычно в среде негорючих газов пожаровзрывоопасность веществ снижается, однако в случае с пылями все происходит наоборот. Так, бурые угли, обработанные диоксидом углерода СО₂ увеличивают свою склонность к самовозгоранию за счет увеличения экзотермических адсорбционных процессов.

Склонность пыли к электризации. Электризация – способность пыли приобретать заряды статистического электричества. В определенных условиях они могут стать источником зажигания. В связи с этим считается, что чем выше склонность к электризации – выше пожаровзрывоопасность пыли.

Электризация может произойти в результате:

• трение пыли о поверхность воздуха;

• при дроблении, измельчении;

• адсорбции газов.

Величина заряда статического электричества зависит:

• от скорости движения;

• от степени дисперсности;

• от влажности;

• от природы пыли (удельного электричества, сопротивления ).

Вопросы для самоконтроля

1. Что понимают под пылью?

2. Назовите два основных пути образования пыли в производственных условиях.

3. Как называют пыль в осевшем состоянии, как – во взвешенном?

4. Назовите наиболее важные свойства пылей и поясните, как они влияют на пожаровзрывоопасность пылей.