Які процеси можуть призвести до самозаймання. Пірокінез. Випадки. Причини самозаймання. Причини торф'яних пожеж

Горіння- хімічна реакція окиснення, що супроводжується виділенням великої кількостітепла і зазвичай світінням.

Для виникнення та продовження горіння потрібна наявність пального речовини, окислювача (зазвичай кисню повітря, а також хлор, фтор, йод, бром, оксиди азоту) та джерела запалення (займання).

Крім того, необхідно, щоб горюча речовина була нагріта до певної температури і знаходилася у певному кількісному співвідношенні з окислювачем, а джерело запалювання мало б достатню енергію.

Зазвичай окислювачем у процесі горіння є газоподібний кисень, що у повітрі.

Горіння припиняється, якщо порушити будь-яку з умов, що його спричинили. Так, наприклад, при гасінні дерева водою відбувається охолодження його нижче температури запалення, при гасінні рідин, що горять, пінами припиняється надходження парів пального в зону горіння.

Горючими речовинами єгорючі гази (гг), легкозаймисті рідини (лвж), горючі рідини (гж), горючі пилу (гп).

Джерелами запалювання(займання) можуть бути відкрите полум'я, електрична і механічна іскра, розжарене тіло (промениста енергія) та інших. Деякі речовини можуть самозайматися. Це здатність речовини самозайматися за нормальної, природної температури навколишнього середовища майже без внесення теплоти ззовні.

Займання може також статися у відсутності джерела запалювання, якщо в процесі окислення швидкість тепловиділення перевищить швидкість тепловідведення. Це називається самозайманням.

Самозаймання- Це явище різкого збільшення швидкості екзотермічних реакцій, що призводить до виникнення горіння речовини без джерела запалення.

Самозаймання, що супроводжується появою полум'я, називається самозайманням.

Розрізняють:

1. Теплове самозаймання (через самостійне нагрівання матеріалу, наприклад, кам'яного вугілля при зберіганні його в штабелях)

2. хімічне

3. мікробіологічне (бавовна, зволожене сіно, торф, тирса - в результаті життєдіяльності організмів) складені в купи або штабелі тирса, тріска деревини, свіжоприготовлене деревне вугілля, солома, бавовна-сирець, викопні вугілля, торф, промаслена тка. Основною причиною самозаймання цих речовин є їх здатність окислюватися за рахунок біологічних та хімічних процесів при низьких температурах.

У разі хімічного загоряння виділяють три групи речовин:

1. Речовини, що самозаймаються від впливу на них повітря. До цієї групи належать: складені в купи або штабелі тирса, тріска деревини, свіжоприготовлене деревне вугілля, солома, бавовна-сирець, викопне вугілля, торф, промаслена тканина і т.д. Основною причиною самозаймання цих речовин є їхня здатність окислюватися за рахунок біологічних та хімічних процесів при низьких температурах.

2. Речовини, що спричиняють горіння при дії на них води. До цієї групи належать: калій, натрій, карбід кальцію, карбіди лужних металів, негашене вапно, гідросульфід натрію та ін.

3. Речовини, що самозаймаються при змішуванні один з одним. До цієї групи належать окисники. Так, стислий кисень викликає самозаймання мінеральних масел.

Хімічним називається самозаймання, що виникає в результаті хімічної взаємодіїречовин.

Речовини, що самозаймаються при контакті з водою.До цієї групи матеріалів відносяться калій, натрій, рубідій, цезій, карбід кальцію та карбіди лужних металів, гідриди лужних та лужноземельних металів, фосфіди кальцію та натрію, силани, негашене вапно, гідросульфід натрію та ін.

Лужні метали – калій, натрій, рубідій та цезій – взаємодіють з водою з виділенням водню та значної кількості тепла:

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2 .

Водень, що виділяється, самозаймається і горить спільно з металом тільки в тому випадку, якщо шматок металу за обсягом більше горошини. Взаємодія зазначених металів із водою іноді супроводжується вибухом із розбризкуванням розплавленого металу. Також поводяться гідриди лужних і лужноземельних металів (КН, NaН, СаН 2) при взаємодії з невеликою кількістю води:

NaН + Н2О = NaOH + H2.

При взаємодії карбіду кальцію з невеликою кількістю води виділяється стільки тепла, що в присутності повітря ацетилен, що утворюється, самозаймається. При велику кількість води цього не відбувається. Карбіди лужних металів (наприклад, Na 2 З 2 , К 2 З 2) при зіткненні з водою вибухають, причому метали згоряють, а вуглець виділяється у вільному стані:

2Na 2 З 2 + 2Н 2 О + О 2 = 4 NaOH + 4С.

Фосфід кальцію Са 3 Р 2 при взаємодії з водою утворює фосфористий водень (фосфін):

Са 3 Р 2 + 6Н 2 О = 3Са(ОН) 2 + 2РН 3 .

Фосфін РН 3 є горючим газом, але самозайматися не здатний. Спільно з РН 3 виділяється деяка кількість рідкого Р 2 Н 4 , який здатний самозайматися на повітрі і може бути причиною займання РН 3 .

Силани, тобто. з'єднання кремнію з різними металами, наприклад Mg 2 Si, Fe 2 Si, при дії води виділяють водородистий кремній, що самозаймається на повітрі:

Mg 2 Si + 4Н 2 О = 2 Mg(ОН) 2 + SiН 4

SiН 4 + 2О 2 = SiО 2 + 4Н2О.

Перекис барію та перекис натрію хоч і взаємодіють з водою, але горючих газів при цьому не утворюється. Горіння може виникнути, якщо перекиси змішані або стикаються з горючими речовинами.

Оксид кальцію (негашене вапно), реагуючи з невеликою кількістю води, розігрівається до світіння і може підпалити горючі матеріали, що стикаються з нею.

Гідросульфіт натрію, як вологий, енергійно окислюється з виділенням тепла. Внаслідок цього відбувається самозаймання сірки, що утворюється при розпаді гідросульфіту.

Речовини, що самозаймаються при контакті з окислювачами.Багато речовин, переважно органічні, при змішуванні чи зіткненні з окислювачами здатні самозайматися. До окислювачів, що викликають самозаймання таких речовин, відносяться стислий кисень, галогени, азотна кислота, перекис натрію та барію, перманганат калію, хромовий ангідрид, двоокис свинцю, селітри, хлорати, перхлору

ти, хлорне вапно та ін Деякі із сумішей окислювачів з горючими речовинами здатні самозайматися тільки при впливі на них сірчаної або азотної кислот або при ударі та слабкому нагріванні.

Стиснутий кисень викликає самозаймання речовин (мінеральної олії), які не самозаймаються в кисні при нормальному тиску.

Хлор, бром, фтор та йод надзвичайно активно поєднуються з деякими горючими речовинами, причому реакція супроводжується виділенням великої кількості тепла, і речовини самозаймаються. Так, ацетилен, водень, метан і етилен у суміші з хлором самозаймаються на світлі або від світла магнію, що горить. Якщо зазначені гази присутні у момент виділення хлору з будь-якої речовини, самозаймання їх відбувається навіть у темряві:

З 2 Н 2 + Сl 2 + 2HCl + 2C

CH 4 + 2Сl 2 = 4HCl + C і т.д.

Не можна зберігати галогени разом з легкозаймистими рідинами.

Відомо, що скипидар, розподілений у будь-якій пористій речовині (у папері, тканині, ваті), самозаймається в хлорі. Пари діетилового ефіру можуть також самозайматися в атмосфері хлору:

З 2 Н 5 ОС 2 Н 5 + 4Сl 2 = Н 2 О + 8НCl + 4C.

Червоний фосфор миттєво самозаймається при зіткненні з хлором чи бромом.

Не тільки галогени у вільному стані, а й їх сполуки активно вступають у реакцію з деякими металами. Так, взаємодія чотирихлористого етану З 2 Н 2 Сl 4 з металевим каліємвідбувається з вибухом

З 2 Н 2 Сl 4 + 2К = 2КСl + 2НСl + 2С.

Суміш чотирихлористого вуглецю ССl 4 або чотирибромистого вуглецю зі лужними металами при нагріванні до 70 0 С вибухає.

Азотна кислота, розкладаючись, виділяє кисень, тому є сильним окислювачем, здатним спричинити самозаймання низки речовин.

4НNO3 = 4NO2+O2+2H2O.

При зіткненні з азотною кислотою самозаймаються скипидар та етиловий спирт.

Рослинні матеріали (солома, льон, бавовна, тирса і стружки) самозаймаються, якщо на них потрапить концентрована азотна кислота.

При зіткненні з перекисом натрію здатні самозайматися такі горючі та легкозаймисті рідини: метиловий, етиловий, пропіловий, бутиловий, ізоаміловий та бензиловий спирти, етиленгліколь, діетиловий ефір, анілін, скипидар та оцтова кислота. Деякі рідини самозаймалися з перекисом натрію після введення в них невеликої кількості води. Так поводяться оцтово-етиловий ефір (етилацетат), ацетон, гліцерин та ізобутиловий спирт. Початком реакції служить взаємодія води з перекисом натрію та виділення при цьому атомарного кисню та тепла:

2Na 2 Про 2 + Н 2 О = 2NaОН + О.

Атомарний кисень у момент виділення окислює горючу рідину, і вона самозаймається. Порошок алюмінію, тирса, вугілля, сірка та інші речовини в суміші з перекисом натрію моментально самозаймаються від попадання в них краплі води.

Сильним окислювачем є перманганат калію КMnO4. Його суміші із твердими горючими речовинами вкрай небезпечні. Вони самозаймаються від дії концентрованих сірчаної та азотної кислот, а також від удару та тертя. Гліцерин С 3 Н 5 (ВІН) 3 і етиленгліколь С 2 Н 4 (ВІН) 2 самозаймаються в суміші з перманганатом калію через кілька секунд після змішування.

Сильним окислювачем є також хромовий ангідрид. При попаданні на хромовий ангідрид самозаймаються такі рідини: метиловий, етиловий, бутиловий, ізобутиловий та ізоаміловий спирти; оцтовий, масляний, бензойний, пропіоновий альдегіди та паральдегід; діетиловий ефір, етилацетат, амілацетат, метилдіоксан; оцтова, пеларгонова, нітрилакрилова кислоти; ацетон.

Суміші селітр, хлоратів, перхлоратів здатні самозайматися при дії ними сірчаної, котрий іноді азотної кислоти. Причиною самозаймання є виділення кисню під впливом кислот. При дії сірчаної кислоти на бертолетову сіль відбувається наступна реакція:

H 2 SO 4 + 2KClO 3 = K 2 SO 4 + 2HClO 3 .

Хлорна кислота малостійка і при утворенні розпадається з виділенням кисню:

2HClO 3 = 2HCl + 3O 2 .

Запитання для самоконтролю

1. Яку температуру називають температурою самонагрівання?

2. Запишіть формулу для обчислення температури самонагрівання.

3. Які речовини називають пірофорними?

4. Яке самозаймання називають тепловим?

5. Які речовини здатні до теплового самозаймання?

6. Яке самозаймання називають мікробіологічним?

7. Які речовини здатні до хімічного самозаймання?

4. горіння сумішей газів та пари з повітрям

Практичний інтерес до процесів самозаймання пов'язаний з питаннями техніки безпеки та пожежо- та вибухобезпеки при переробці та зберіганні речовин та матеріалів, здатних до швидкого екзотермічного перетворення за відносно низьких температур навколишнього середовища.

Мимовільне розігрівання речовин в результаті реакції окислення часто є причиною руйнівних аварій на промислових об'єктах і ця проблема давно цікавить науковців та практиків.

Самозаймання - процес різкого збільшення швидкості екзотермічних процесів у речовині, що веде до виникнення вогнища горіння. (Пожежвибухонебезпечність речовин і матеріалів. Номенклатура показників та методи їх визначення. ССБТ ГОСТ 12.1.044-89 М: Видавництво стандартів 1990. 144с.).

Самозаймання як початкова стадія процесу горіння не відрізняється від самозаймання. Особливостями його можна назвати великий період індукції та займання не всього об'єму горючої суміші, а його частини та низька температура самонагрівання. До самозаймання призводить процес самонагрівання палива, який характеризується температурою самонагрівання.

Температурою самонагрівання називається найнижча температура речовини (матеріалу, суміші), при якій виникає його самонагрівання, обумовлене хімічними і фізичними екзотермічними процесами, що відбуваються в них (окислення, розкладання, заміщення, адсорбції та ін.).

Температура самонагрівання багатьох горючих речовин і матеріалів дорівнює або нижче за звичайну температуру в приміщеннях, тобто нижче 17 - 25 0 С. Так, алюмінієва пудра при зіткненні з повітрям здатна окислюватися і самонагріватися до виникнення горіння навіть при температурі навколишнього повітря 10 0 С. Отже, температура самозаймання її може бути нижчою за температуру повітря складських і виробничих приміщень.

З рідин як приклад може бути наведений скипидар. Розподілений тонким шаром на поверхні волокнистих речовин, він здатний самозайматися за нормальної температури приміщень. Приклад самозаймистих газів - силан SiH 4 .

Речовини, що мають температуру самонагрівання нижче 50 0 С умовно виділили в групу пірофорних речовин. Такі речовини становлять велику пожежну небезпеку при їх зберіганні та переробці.

Залежно від причини виділення тепла у початковій фазі самонагрівання речовин та матеріалів розрізняють: теплове, мікробіологічне та хімічне самозаймання.

Тепловим називають самозаймання, викликане самонагріванням, що виникло під впливом зовнішнього нагріву речовини (матеріалу, суміші) вище температури самонагрівання.

Так як теплове самозаймання відбувається при нагріванні речовин в атмосфері повітря, воно не має різкої відмінності від хімічного самозаймання речовин при контакті з киснем повітря. До теплового самозаймання мають схильність багато речовин і матеріалів, але до пірофорних речовин (в особливому стані) можна віднести олії та жири, кам'яне вугілля та деякі хімічні речовини. Олії та жири будуть розглянуті на лаб. роботі.

Кам'яне вугілля - викопні вугілля (буре і кам'яне вугілля), що зберігаються в купах або штабелях, здатні до теплового самозаймання. Основними причинами самозаймання є здатність вугілля окислюватися і адсорбувати пари та гази за низьких температур. Тому виникнення вогнища самозаймання у штабелі завжди пов'язане з двома умовами:

а) припливом повітря,

б) невеликим відведенням тепла в навколишній простір.

Швидкість самонагрівання вугілля різко збільшується за температури 60 про Стому цю температуру вугілля називають критичною.

Мікробіологічне самозаймання - це самозаймання внаслідок самонагрівання, що виникло під впливом життєдіяльності мікроорганізмів у масі речовини (матеріалу, суміші).

Рослинні матеріали - сіно, конюшина, силосна маса, солод, бавовна, торф і подібні до них матеріали здатні за певних умов самозайматися.

Вважають, що особливо схильні до самозаймання недосушені матеріали. Волога та тепло сприяють розмноженню мікроорганізмів. Внаслідок поганої теплопровідності рослинних матеріалів теплота, що виділяється при гниття, йде в основному на розігрів цього матеріалу, температура його підвищується і може досягти 70 0 С. При цьому мікроорганізми гинуть, але підвищення температури в рослинних матеріалах не закінчується. Деякі органічні матеріаливже облуговуються вже за 70 0 З.

Пористе вугілля, що при цьому утворюється, має властивість поглинати (адсорбувати) пари і гази.

Поглинання супроводжується виділенням тепла, у разі малої тепловіддачі вугілля нагрівається на початок процесу окислення. В результаті цього температура рослинних матеріалів підвищується і досягає 200 0 С. При цій температурі починає розкладатися клітковина, що входить до складу рослинних матеріалів, що веде до подальшого обвуглювання та подальшої інтенсифікації окислення. Внаслідок цього температура матеріалу піднімається і виникає процес горіння.

Хімічне самозаймання - самозаймання, що виникає внаслідок хімічної взаємодії.

а) Самозаймання хімічних речовинпри контакті з киснем повітря:

сульфіди заліза здатні реагувати з киснем повітря за нормальної температури з виділенням великої кількості тепла.

FeS 2 + O 2 ® FeS + SO 2 + 222,3 кДж

2FeS 2 + 7,5O 2 + Н 2 О ® Fe 2 (SО 4) 3 +Н 2 SO 4 + 2771 кДж

Відзначено випадки самозаймання піриту або сірчаного колчедану, що містять FeS 2 на складах сірчанокислотних заводів, а також у копальнях.

Фосфор білий, фтористий водень, силани, цинковий пил, алюмінієва пудра, карбіди лужних металів, сульфіди металів - рубідія і цезія, арсини, стибіни, фосфіни, і т. п. також здатні окислюватися на повітрі з виділенням тепла, за рахунок якого до горіння.

До самозаймання на повітрі здатні деякі органічні сполуки: діетиловий ефір та скипидар. Діетиловий ефір при тривалому зіткненні з повітрям на світлі здатний утворювати перекис діетилу, який при ударі або нагріванні до 75 0 С розкладається з вибухом і спалахує ефір.

б) Самозаймання речовин під час контакту з водою.

До цієї групи матеріалів відносяться калій, натрій, рубідій, цезій, карбід кальцію та карбіди лужних металів, гідриди лужних та лужноземельних металів, фосфіди кальцію та натрію, силани, негашене вапно, гідросульфід натрію тощо.

Лужні метали та їх гідриди взаємодіють з водою з виділенням водню та значної кількості тепла.

2К + 2Н 2 О = 2КОН + Н 2

КН + Н 2 О = КОН + Н 2

Водень, що виділяється, самозаймається і горить спільно з металом тільки в тому випадку, якщо шматок металу за обсягом більше горошини.

При взаємодії карбіду кальцію з невеликою кількістю води виділяється стільки тепла, що в присутності повітря ацетилен, що утворюється, самозаймається. При велику кількість води цього не відбувається. Карбіди лужних металів при зіткненні з водою вибухають, причому метали згоряють, а вуглець виділяється у вільному стані

2Na 2 C 2 + 2H 2 O + O 2 = 4NaOH + 4C

Фосфід кальцію Са 3 Р 2 при взаємодії з водою утворює фосфін

Са 3 Р 2 + 6Н 2 О = 3 Са(ОН) 2 + 2РН 3

Фосфін РН 3 є горючим газом, але самозайматися не здатний. Спільно з РН 3 виділяється деяка кількість рідкого Р 2 Н 4 , який здатний самозайматися на повітрі і може бути причиною займання РН 3 .

Силани, сполуки кремнію з різними металами (MgSi, Fe 2 Si) при дії води виділяють кремній водень, що самозаймається на повітрі.

MgSi + 4Н 2 О = 2 Mg(ОН) 2 +SiН 4

SiН 4 + 2О 2 = SiO 2 + 2H 2 O

в) Речовини, що самозаймаються при контакті з окислювачами.

Багато речовин, переважно органічні, при змішуванні чи зіткненні з окислювачами здатні самозайматися. До окислювачів, що викликають самозаймання таких речовин, відносяться стислий кисень, галогени, азотна кислота, перекис натрію та барію, перманганат калію, хромовий ангідрид, двоокис свинцю, селітри, хлорати, перхлорати, хлорне вапно тощо. Деякі суміші окислювачів з горючими речовинами здатні самозайматися лише за взаємодії ними сірчаної чи азотної кислот чи за ударі і слабкому нагріванні.

Стиснутий кисень викликає самозаймання речовин (мінеральної олії), які не самозаймаються в кисні при нормальному тиску. Хлор, бром, фтор та йод надзвичайно активно з'єднуються з деякими горючими речовинами, причому реакція супроводжується виділенням великої кількості тепла та речовини самозаймаються. Так, ацетилен, водень, метан, етилен у суміші з хлором самозаймаються на світлі або від світла магнію, що горить.

Якщо зазначені гази присутні у момент виділення хлору з будь-якої речовини, самозаймання їх відбувається навіть у темряві

З 2 Н 2 + С1 2 = 2НС1 + 2С

СН 4 + 2С1 2 = 4НС1 + С

Не можна зберігати галогени разом з легкозаймистими рідинами. Так пари діетилового ефіру можуть самозайматися в атмосфері хлору.

Червоний фосфор миттєво самозаймається при зіткненні з хлором чи бромом.

Не тільки галогени у вільному стані, а й їх сполуки активно вступають у реакцію з деякими металами. Так, взаємодія чотирихлористого етану з металевим калієм відбувається із вибухом.

З 2 Н 2 С1 4 + 2К = 2КС1 + 2НС1 +2С

Азотна кислота, розкладаючись, виділяє кисень, тому є сильним окисником, здатним викликати самозаймання низки речовин.

4HNO 3 = 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O

При зіткненні з азотною кислотою самозаймаються скипидар та етиловий спирт.

Рослинні матеріали самозаймаються (солома, льон, бавовна, стружки), якщо на них потрапить концентрована азотна кислота.

При зіткненні з перекисом натрію здатні самозайматися такі горючі та легкозаймисті рідини: метиловий, етиловий, пропіловий, бутиловий, ізоаміловий та бензиловий спирти, етиленгліколь, діетиловий ефір, анілін, скипидар та оцтова кислота. Деякі рідини самозаймалися з перекисом.

Загальні та відмітні особливостіпроцесів самозаймання та запалення

Принципово, за своєю фізичною сутністю, запалення не відрізняється від процесу самозаймання, так як і в цьому випадку самоприскорення реакції взаємодії пального та окислювача настає після підвищення температури системи вище за певне значення.

Різниця в умовах виникнення та в механізмах перебігу цих процесів зводиться до наступного. Перше,при самозайманні вся суміш розігрівалася поступово і доводилася поступово до температури самозаймання. В результаті цього реакції окиснення виникали і прискорювалися у всьому обсязі газової суміші і процес горіння міг виникнути рівноймовірно в будь-якій точці простору, що розглядається, або у всьому обсязі одночасно. А у разі запалення вся маса реакційноздатної горючої суміші може залишатися відносно холодною, до температури запалення досить швидко нагрівається лише незначна її частина. Друга відмінністьполягає в тому, що при самозайманні процес самоприскорення реакцій горіння наростав порівняно повільно, тобто був великий період індукції, а при запаленні процес займання відбувається значно швидше, так як розігрів суміші від зовнішнього джерелатепла виробляється локально, але значно швидше і більше високої температури. Тому індукційний період запалення майже відсутній або дуже малий, а полум'я, що виникло, поширюється із зони його виникнення на всю решту реакційноздатної суміші з певною швидкістю.

Висновок щодо питання: процес самозаймання, що призводить до пожежі, виникає внаслідок дії як джерело загоряння теплового, мікробіологічного чи хімічного імпульсів на схильні до цього процесу речовини та матеріали.

Висновок з основної частини заняття:

Висновок з лекції:

1) Причиною пожежі можуть бути процеси самозаймання та самозаймання. Локально що виникає процес самозаймання може бути джерелом подальшого запалення будь-яких інших горючих речовин, і матеріалів, що у небезпечній близькості від нього.

2) Температура самозаймання та температура самонагрівання характеризують мінімально небезпечні температури навколишнього середовища, при яких порівняно швидко спалахують горючі речовини та матеріали будь-якої маси.

3) Процеси самозаймання та самозаймання протікають лише у разі виникнення певних (критичних) умов.

Заключна частина

У заключній частині заняття викладач проводить фронтальне опитуванняз вивченого матеріалу:

1. Що називається самозайманням?

2. Які фактори впливають на температуру самозаймання?

3. Для чого необхідно знати умови самозаймання речовин та матеріалів?

4. У чому подібність, а в чому різниця між процесами самозаймання та самозаймання?

5. Які види самозаймання розрізняють?

Самозаймання: 1) різке збільшення швидкості екзотермічних процесів у речовині, що веде до виникнення вогнища пожежі; 2) загоряння без зовнішнього , що відбувається в результаті екзотермічних процесів, що самоініціюються. Особливістю самозаймання є те, що воно виникає в результаті окисненняза відносно низьких температур (див. Температура самозаймання) у середовищах, що являють собою дрібнодисперсні речовини та матеріали. Найважливішими умовамисамозаймання є здатність речовин до зазначених процесів і акумуляція енергії, що виділяється, що найбільш властиво сипучим матеріалам при накопиченні у великих обсягах (див. Схильність до самозаймання). Процесу виникнення горіння при самозайманні передує повільна стадія самонагрівання. Самозаймання відбувається там, де процес самонагрівання забезпечує підвищення температури до певної критичної величини. Істотна різниця в процесі загоряння та самозайманняполягає у різних періодах індукції: при загорянні цей період обчислюється секундами та хвилинами, а при самозайманні – годинами і навіть днями та місяцями. Залежно від джерела самонагрівання процеси самозаймання поділяються на мікробіологічні, теплові та хімічні. Мікробіологічне самозаймання притаманно органічних дисперсних і волокнистих матеріалів, у яких можлива життєдіяльність бактерій і мікроорганізмів, що супроводжується екзо-термічними проявами. Самозаймання сприяють: - підвищена вологість матеріалів; олійність; засміченість сторонніми включеннями; пористість, що забезпечує дифузію кисню до скупчень дисперсних речовин і матеріалів та велику сорбційну здатність продуктів термічного та термо-окисного розпаду, що каталізують процес самонагрівання та самозаймання. При зміні температури в обсязі матеріалу зазвичай фіксують 2 температурні максимуми, що віддаляються один від одного проміжком часу. Перший максимум настає у проміжку від одного дня до тижня з моменту зародження вогнища та досягає температури 40-45 °С. У цьому діапазоні температур виділення тепла відбувається рахунок життєдіяльності мікрофлори, нездатної існувати при температурі понад 45 °З. Другий максимум, що досягає 75-85 ° С, виникає за рахунок розвитку термофільних бактерій. На процес тепловиділення основний вплив мають 2 фактори - розмір популяції мікроорганізмів (розмір вогнища самонагрівання) та гранична температура, за якої вони можуть існувати. Додатковим джерелом виділення тепла в матеріалах рослинного походження є їхнє дихання (наприклад, швидке зростання температури в невеликих купах свіжоскошеної трави або при формуванні стогів сіна). Дисперсні матеріали мають чітку межу зіткнення з довкіллям. По цій межі повітря проникає між частинками всередину маси матеріалу, адсорбується в порах частинок або волокон. Наявність розвиненої поверхні твердого матеріалу з адсорбованим на ній киснем повітря - одна з умов теплового самозаймання, до якого найбільш схильні матеріали, що мають велику пористість і структуру, що забезпечує проникнення кисню в зону реакції. Схильність до самозаймання збільшується у разі підвищення адсорбційної здатності матеріалу. Оскільки проміжним продуктом при самозайманні більшості органічних матеріалів є вугілля, закономірності його самозаймання істотно впливають на процес в цілому. При цьому значну роль у самозайманні вугілля грає його здатність сорбувати пару та вологу на початковій стадії процесу, що протікає з екзотермічним ефектом. Чим більший обсяг дисперсного матеріалу, тим кращі умовиакумуляції тепла в ньому і вище ймовірність його займання . Зі збільшенням пористості частинок та пористості шару (початкової щільності) покращується перенесення кисню до міжфазної поверхні в зону реакції окиснення. Це сприяє більш інтенсивному самонагріванню матеріалу, тому що зменшується теплопровідність суміші частинок з повітрям і збільшується швидкість нагрівання за рахунок зниження теплоємності одиниці об'єму матеріалу. Навпаки, ущільнення шару частинок сприяє відводу тепла із зони реакції внаслідок збільшення його теплопровідності. Важливу роль процесі самонагрівання і самозаймання речовин і матеріалів грає волога. Теплове самозаймання характеризується тим, що воно починається за попереднього помірного нагрівання. Прикладом такого виду самозаймання є самозаймання деревноволокнистих плит і ізоляційного матеріалу зі скловолокна при складуванні великих мас продукції після виробничого процесу, пов'язаного з підвищеною температурою. В основі хімічного самозаймання лежать процеси хімічної взаємодії речовин та матеріалів або їх окиснення, що супроводжуються виділенням великої кількості тепла. Прикладами хімічних реакцій, що викликають горіння при самозайманні, є: вплив на органічні матеріали концентрованих сірчаної та азотної кислот; мимовільне загоряння промасленої ганчірки; виникнення горіння пірофорних матеріалів: деяких металів, гідридів металів, металоорганічних сполук та інші (див. Пірофорність ). Методи визначення схильності речовин та матеріалів до самозаймання засновані на визначенні критичних умов займання речовини (матеріалу), що характеризують кінетику цього процесу. Профілактика самозаймання заснована на застосуванні методів та засобів, що зменшують хімічну активністьреагують речовин або забезпечують стаціонарні умови теплообміну між матеріалом та навколишнім середовищем за температури нижче температури самозаймання для заданих умов застосування, зберігання або транспортування матеріалів. Вибір методу захисту визначається властивостями матеріалу, особливостями технологічного процесута економічною доцільністю. Для виявлення вогнища самозаймання всередині маси продукту, що зберігається, встановлюють систему датчиків, що реагують на підвищення температури. Ця система дистанційного контролю часто буває малоефективна через низьку теплопровідність і високу теплоємність дисперсного матеріалу, внаслідок чого осередок самонагрівання і самозаймання реєструється з великим запізненням. Більш оперативним способом виявлення вогнища підвищеної температурної активності, що виникає через різні причини в насипу дисперсного матеріалу, є спосіб, заснований на аналізі продуктів термічної та термо-окислювальної деструкції (наприклад, окис вуглецю, метан, водень), за номенклатурою та змістом яких визначаються стадії самонагрівання та самозаймання, а також місцезнаходження вогнища самозаймання. При несвоєчасному виявленні вогнища самозаймання горючі гази, що виділяються в замкнутому просторі, у суміші з повітрям та за наявності джерела запалювання (наприклад, вогнища самозаймання) можуть призвести до вибуху. Літ.: ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожежовибухонебезпечність речовин та матеріалів. Номенклатура показників та методи їх визначення: Кільцов К.С., Попов Б.Г. Самозаймання твердих речовин та матеріалів та його профілактика. М., 1978; Горшков В.І. Самозаймання речовин та матеріалів. М., 2003.

Горіння- складний хімічний процес, основою якого є окислювальна реакція, що протікає за умов прогресивного самоприскорення, що з накопиченням у системі тепла

Відмітні ознаки горіння - виділення тепла, саморозігрів та світіння речовин при їхньому хімічному перетворенні.

Фізичний стан речовин і фізичні процеси дуже впливають на швидкість і послідовність протікання реакції при окисленні речовин, а також на склад продуктів згоряння.

Наприклад: при недостатньому підведенні кисню до зони горіння процес протікатиме повільно, а склад продуктів горіння буде відрізнятися великим вмістом продуктів неповного згоряння, тобто. таких продуктів, що здатні до подальшого горіння.

При неповному згорянні вуглецевмісних речовин у повітрі утворюються двоокис вуглецю і окис вуглецю, крім того в продуктах горіння містяться дрібні частинки вуглецю, що не згоріли, що утворюють дим.

Газоподібний окислювач надходить у зону горіння внаслідок конвекції та дифузії. Виняток становлять випадки, коли окислювач міститься у горючій суміші у кількості, необхідному для реалізації процесу горіння.

При дії зовнішнього імпульсу або джерела запалення речовини, що містять окислювач, практично миттєво розкладаються і окислювач вступає в реакцію з горючою речовиною, яка з великою швидкістю поширюється на весь його обсяг. Реакція супроводжується виділенням великої кількості тепла. Горіння набуває форми вибуху.

Окислювачем можуть бути інші речовини. Наприклад: сірка, галогени, складні кисневмісні речовини - перекису, нітросполуки, азотна кислота, перхлорати.

Однак найчастіше горіння протікає за участю кисню повітря (21% 2 в повітрі) 2 входить до складу води і багатьох мінералів. Наприклад, горіння твердих речовину вигляді аерозолю може при горінні вибухати, а у вигляді аерогелю (суцільного масиву) може горіти спокійно або тліти.

Горіння розрізняють:теплове та автокаталітичне.

Тепловепов'язано з екзотермічною реакцією, коли швидкість виділення тепла перевищує швидкість тепловтрат і створюються умови для прогресивного самоприскорення реакції саморозігріву системи та просторового поширення горіння.

Автокаталітичний(або ланцюгове) горіння відбувається при порівняно низьких температурах, наприклад: білий фосфор (горить на повітрі при< 50 С), выделяемая энергия при таком горении расходуется на образование новых реакционно способных промежуточных частиц в еще большем количестве, что способствует ускорению и пространственному распространению реакции.

Найбільш поширене теплове горіння.

Таким чином, щоб горіння виникло, необхідна система: горюча речовина, окисник, джерело запалення або імпульс, що прискорює реакцію окиснення.

Пальне речовинаможе бути в газоподібному, рідкому, твердому стані.

Горіння газів і парів у повітрі протікає повністю у газовій фазі та носить об'ємний характер. Горіння супроводжується полум'ям чи вибухом.

Полум'я це простір, що світиться, в якому згоряють гази і пари.

Горіння у вигляді вибуху– це горіння за короткий проміжок часу.

Горіння рідини- це полум'яне горіння її пари та продуктів розкладання.

Горіння твердих речовинвідрізняється великою різноманітністю процесів, що відбуваються. - Це пов'язано з різноманітністю хімічних та фізичних властивостейта станів (дисперсністю, пористістю, вологістю, однорідністю) та станом навколишнього середовища.

Вибух пилу(Торфу, деревини, борошна, цукру).

Горіння може виникнути у двох різних формах:

1. Займання (займання)

2. Самозаймання (самозаймання)

Займанняречовин можливо при вплив теплового імпульсу від джерела запалювання. Величина його має бути достатньою, щоб розігріти речовину до температури, за якої відбувається подальший саморозігрів і виникає стійке горіння після видалення джерела запалювання.

Температура при займанні багатьох органічних твердих речовин є температурою запалення паро та газоподібних продуктів. термічного розкладання(Наприклад у деревини).

Самозаймання(самоспаление) - процес виникнення горіння за відсутності джерела запалення. Воно спостерігається при різкому збільшенні швидкості екзотермічної реакціїв обсязі речовини, коли швидкість виділення тепла більша за швидкість розсіювання.

Види самозаймання:

1). Теплове (олії, жири). Олії машин, трансформаторів. Окислення відбувається при температурі на повітрі і самозайматися не здатні.

Відпрацьовані мінеральні масла піддавали нагрівання до температур схильних до самозаймання (бо граничні вуглеводні переходять у ненасичені).

Схильні до самозаймання олії.

2). Мікробіологічне:

самозаймання торфу через життєдіяльність мікроорганізмів

Сіно, конюшина, листя - сульфіди заліза.

3). Хімічний: лужні метали натрій, калій, за певних умов хлор, фтор, бром, йод.

Джерела запалювання.

Джерела запалювання можуть бути для різних речовин різні:

відкритий вогонь;

тепловий прояв (хімічний, мікробіологічний походження, сили тертя);

механічні (іскри від ударів іскроутворювальних металів);

електричні (великі перехідні опори, коротке замикання, електрозварювання);

природні (блискавка, грозові розряди);

носити хімічну природу ( Хімічні властивостіречовин).

Виробничі джерела запалювання характеризуються займистою здатністю.

В умовах виробництва існує значна кількість різних джерелзапалення, як постійно діючі (вони передбачені технологічним регламентом) та потенційно можливі у разі порушення технологічного процесу.

Умовами необхідними для запобігання пожежі є:

1. Виняток окислювача в пальній речовині.

2. Виключення джерела запалення.

3. Виняток пального речовини.