6.3. Особенности горения металлов

Металлы отличаются от других ТГВ тем, что на их поверхности образуются твёрдые оксиды, препятствующие контакту металла и окислителя (кислорода воздуха).

По характеру горения и по температуре фазового перехода металлы делят на две группы: летучие и нелетучие.

К летучим металлам относятся щелочные и щелочноземельные металлы: литий Li, натрий Na, калий K, магний Mg, кальций Ca. Особенностью их горения является то, что при кипении металла окисел находится в твёрдом состоянии. Например, для магния

К нелетучим металлам относят алюминий AL, титан Ti, бериллий Be, цинк Zn. Температура кипения нелетучих металлов выше температуры плавления их окисла , т.е. когда металл кипит, окисел находится в жидком состоянии. Например, алюминий .

Металлы считаются негорючими, однако в некоторых случаях могут гореть (при высоких температурах, мощных источниках зажигания).

При поднесении источника зажигания к поверхности металла происходит нагревание, плавление металла, испарение паров, окисление паров. Далее горение летучих и нелетучих металлов из-за особенностей поведения их окислов происходит несколько по-разному.

Летучий металл в этот момент расплавлен, а его окисел находится в твердом состоянии, поэтому пары свободно проходят через его пористую структуру. При достижении концентрации паров значения нижнего КПРП происходит воспламенение, температура воспламенения для разных металлов лежит в пределах 70 600 С. Так как пламя располагается близко к поверхности, много тепла передаётся металлу, происходит его кипение, что способствует разрушению корки окисла. Кислород получает доступ непосредственно к металлу, что приводит к ускорению горения. Температура горения металла выше температуры кипения окислов , поэтому пары окислов находятся в газообразном состоянии, выделяется характерный белый дым.

У нелетучих металлов окисел расплавляется первым, окисная пленка препятствует контакту с кислородом. Крупные частицы нелетучих металлов не горят, только стружка, порошок. Горение происходит без дыма. Периодически происходит разрыв окисной пленки, интенсифицирующий горение. Температура горения нелетучих металлов порядка 300-1000 C.

Таким образом, особенности горения металлов связаны со свойствами их окислов и высокими температурами их горения.

Важно, что горение металлов, в отличие от прочих ТГВМ, продолжается в продуктах горения (флегматизаторы СО₂, Н₂О), что осложняет предотвращение пожаров и их тушение.

Большинством огнетушащих веществ тушить металлы не только неэффективно, но и опасно [9, 17, 22].

Металлы горят при настолько высокой температуре, что при подаче на горящий металл воды и пены выделяется водород, образуется гремучая смесь, горение происходит с хлопками, которые усиливают горение. В целом, водой можно водой тушить порошкообразное железо и компактные металлы, но с принятием мер безопасности (с безопасного расстояния, из-за укрытий). Однако подача воды на радиоактивные материалы может спровоцировать самопроизвольную цепную реакцию.

В связи с тем, что горение металлов протекает не по цепному механизму, они, в отличие от других ТГВМ, продолжают гореть в среде продуктов горения (диоксид углерода , пары воды и азот ). Диоксид углерода при высокой температуре горения может разлагаться на горючий газ ‑ монооксид углерода СО (угарный газ). Из флегматизаторов можно тушить аргоном Ar, но необходимо долгое время поддерживать огнетушащую концентрацию, так как металлы продолжают гореть при содержании кислорода 2 % (МВСК = 2 %).

Обычные огнетушащие порошки также неэффективны, т.к. их компоненты: бикарбонат Na и фосфорно-аммонийные соли, интенсивно взаимодействуют с горючим металлом.

Основное средство тушения при горении металлов – порошки специального назначения, например ПГС-М, МГС, ПХК. Однако и эти специальные порошки надо подавать со сравнительно большим удельным расходом. Так, удельный расход ПГС-М для тушения магния Mg, алюминия Al – 12-14 кг/м², стружки титана Ti – 60 кг/м²; уран в брикетах – 110 кг/м². Для сравнения приведем удельный расход огнетушащего порошка для тушения горючих жидкостей – 0,8 -0,9 кг/м². Подробнее о тушении металлов говорится в теме «Прекращение горения» [17].

Вопросы для самоконтроля

1. На какие группы делят металлы по характеру горения?

2. Какие металлы относят к летучим, в чем состоит особенность их горения?

3. Какие металлы относят к нелетучим, в чем их особенность горения?

4. Почему обычные огнетушащие вещества неэффективно или опасно применять для тушения пожаров металлов?

5. Перечислите огнетушащие средства, рекомендуемые для тушения пожаров металлов