Условия самовозгорания веществ и материалов

Среди горючих веществ и материалов, склонных к тепловому самовозгоранию, выделяют группу веществ, имеющих температуру самонагревания ниже 50⁰С. Такие вещества называют пирофорными. Они представляют большую пожарную опасность.

Например, алюминиевая пудра при соприкосновении с воздухом имеющем температуру t 10⁰С, способна окисляться и при этом нагреваться до возникновения самовозгорания. Скипидар, распределенный тонким слоем по поверхности волокнистых материалов способен самовозгораться, и т.д.

В определенных условиях, к пирофорным веществам можно отнести:

отработанные минеральные масла - машинное, соляровое, трансформаторное;

растительные масла - льняное, подсолнечное, конопляное, хлопковое;

некоторые жиры;

каменный уголь и другие химические вещества.

Следует отметить, что минеральные масла окисляются в воздухе только при высоких температурах. Однако отработанные минеральные масла могут содержать непредельные соединения, которые способны к самовозгоранию.

Самовозгорание масел и жиров часто является причиной пожаров и происходит при следующих условиях:

1) в масле и жире содержится достаточное количество глицеридов непредельных кислот (олеиновой, линолевой, линоленовой и др.);

2) имеется необходимая поверхность окисления;

3) маслом или жиром пропитаны горючие материалы;

4) теплообразование значительно превышает теплоотдачу;

5) соотношение пропитываемого горючего вещества и масел наиболее вероятно обеспечивает возможность самовоспламенения.

Например, масла и жиры, содержащие значительное количество глицеридов непредельных кислот, но хранящиеся в емкостях, самовозгораться не могут, поскольку поверхность соприкосновения их с воздухом (поверхность окисления) мала.

Однако можно существенно увеличить поверхность окисления, если смочить этими маслами волокнистые и пористые горючие вещества, такие как вата, обтирочные концы, тряпки, пакля, древесные стружки, опилки.

Чтобы теплообразование значительно превышало теплоотдачу, необходимо существенно уменьшить поверхность теплоотдачи. Для этого достаточно сложить промасленные материалы в плотную кучу. Наиболее низкая температура воздуха, при которой отмечалось самовозгорание масел и жиров, составляет 10 –15⁰С.

Необходимо так же учесть, что возможность самовозгорания определяется не только свойствами пропитанного горючего материала, свойствами масла или жира, но и их соотношением. Так самовозгорание хлопковой ваты, пропитанной олифой, наиболее вероятно при соотношении их масс 1: 2.

К самовозгоранию способны также каменный и бурый угли, хранящиеся в кучах и штабелях. Основными причинами их самовозгорания являются способность углей окисляться и адсорбировать пары и газы при низких температурах. Несмотря на то, что процесс окисления идет медленно и тепла выделяется мало, в больших скоплениях угля самовозгорание все же происходит. Для предотвращения самовозгорания углей рекомендуется уменьшить поверхность окисления и увеличивать ее теплоотдачу. Для этого необходимо ограничивать высоту штабелей и производить уплотнение угля в них.

Взаимодействие щелочных металлов калия, натрия, рубидия, цезия с водой сопровождается выделением водорода и большого количества тепла

, (14)

. (15)

Выделяющийся водород самовоспламеняется и горит совместно с металлом. Данный процесс иногда сопровождается тепловым взрывом и разбрызгиванием расплавленного металла.

Так же ведут себя гибриды щелочных и щелочноземельных металлов KH, NaH, CaH₂ при взаимодействии с небольшим количеством воды, например, при взаимодействии NaH с водой имеет место реакция вида

. (16)

При взаимодействии карбида кальция с небольшим количеством воды выделяется столько тепла, что образующийся ацетилен самовозгорается. Карбиды щелочных металлов Na₂C₂, K₂C₂ при соприкосновении с водой взрываются. Оксид кальция (негашеная известь), реагируя с небольшим количеством воды, разогревается до свечения и может поджечь соприкасающиеся горючие материалы.

Целый ряд веществ, в основном органических, способен самовозгораться при смешении или соприкосновении с окислителями. К таким окислителям относятся сжатый кислород, азотная кислота, перекись натрия и бария, селитры, хлориты, перхлораты, хлорная известь и другие вещества. Нельзя хранить эти окислители вместе с легковоспламеняющимися жидкостями.

Следует отметить, что сжатый кислород вызывает самовозгорание веществ (минеральных масел), которые не самовозгораются в кислороде воздуха при нормальном давлении.

Галогены (соль рождающие) Cl хлор, F фтор, Br бром и I иод в воздушной среде активно соединяются с некоторыми горючими веществами. При этом выделяется большое количество тепла, и вещества самовозгораются.

Ацетилен, водород, метан, этилен в смеси с хлором самовозгораются на свету (или от света горящего магния).

Скипидар, смачивающий какое-либо пористое вещество (бумагу, ткань, вату), самовозгорается в хлоре.

Азотная кислота, разлагаясь, выделяет кислород, поэтому является сильным окислителем, способным вызвать самовозгорание ряда веществ

. (17)

При соприкосновении с азотной кислотой самовозгораются скипидар, этиловый спирт, солома, лен, хлопок, древесные опилки и стружки.

Сильными окислителями является хромовый ангидрид.

Смеси селитр, хлоратов, перхлоратов способны самовозгораться при действии на них серной, а иногда и азотной кислот. Знание условий и температур самовозгорания и возгорания горючих веществ и материалов дает возможность устанавливать и поддерживать безопасные в пожарном отношении режимы хранения и эксплуатации.

Значения температуры самовоспламенения , температуры воспламенения некоторых веществ и данные о температуре вспышки, могут быть получены из справочника: Баратов А.Н., Годжелло М.Г. и др (под ред. Рябова И.В.) Пожарная опасность веществ и материалов. Справочник М: Изд. литературы по строительсву, 1966

Выводы:

1) Данные о температуре самонагревания и времени самовозгорания применяют при выборе безопасных условий нагрева вещества и обеспечения пожаробезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-85. Безопасная температура длительного нагрева - температура, не превышающая 90% температуры самонагревания.

2) Данные об условиях теплового самовозгорания используются при выборе безопасных условий хранения и переработки самовозгорающихся веществ также в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-85.

3) Данные о температурах воспламенения, самовоспламенения и вспышки используют как в различных технологических процессах, так и при экспертизах причин пожаров.