Охрана труда в черной металлургии

В. Н. Бринза, М. М. Зиньковский

Металлургия, 1982 г.

7.4. ВОСПЛАМЕНЯЕМОСТЬ, ГОРЕНИЕ И ВЗРЫВЫ МЕТАЛЛОВ

7.4.1. Воспламеняемость и горение компактного металла в кислороде

В связи с широким использованием кислорода в технологических процессах выплавки металла в состав металлургических заводов входят кислородные станции. Практика эксплуатации кислородных машин, аппаратов, приборов и кислородопроводов на отечественных и зарубежных предприятиях свидетельствует о возможности воспламенения и сгорания отдельных узлов и частей оборудования в атмосфере кислорода.

Воспламенению наиболее часто подвержены кислородопроводы, кислородная арматура, отдельные узлы центробежных компрессоров. Загорание происходит от инициирующего источника, вызывающего повышение температуры вследствие трения деталей, повышения скорости движения кислорода, применения прокладочных материалов и т.д.

Пожароопасность металлов характеризуется температурой воспламенения и самовоспламенения, энергией зажигания, скоростью горения и параметрами распространения горения. Температура самовоспламенения металлов зависит от давления кислорода. Для сталей температура самовоспламенения при давлении 98 кПа составляет 900—1350°С в зависимости от марки стали. При повышении давления кислорода от 98 до 1257 кПа температура самовоспламенения железа снижается с 919,5 до 630 °С, а мягкой стали —с 1276,7 до 944 °С.

Скорость горения, определяющая пожароопасность применяемых материалов, зависит от физико-химических характеристик металла, размеров деталей и давления кислорода; она составляет 0,5—5,0 см/с. С повышением давления кислорода и уменьшением размеров деталей скорость горения увеличивается.

7.4.2. Воспламеняемость металлических порошков

Развитие производства и применения металлических порошков, расширение их номенклатуры, изменение условий протекания технологических процессов их получения и использования требуют соблюдения особых мер безопасности и прежде всего предупреждения воспламенения. Воспламеняемость металлического порошка зависит от его химического и фракционного состава, способа получения и хранения, формы частиц, состояния поверхности и окисной пленки.

Воспламеняемость металлических порошков оценивают по следующим параметрам: температуре воспламенения при нагреве, энергии воспламенения электрическим разрядом, нижнему концентрационному пределу воспламенения, верхнему концентрационному пределу воспламенения, предельному содержанию инертного порошка в смеси, предельному содержанию инертного газа в атмосфере. Наиболее важны для практики значения нижнего концентрационного предела воспламенения и температуры воспламенения. Экспериментальные значения нижнего концентрационного предела воспламенения и температуры воспламенения в воздухе некоторых металлических порошков приведены ниже:

Алюминий распыленный............... 750    40

                  »       толченый.............. 470     35

Магний распыленный..................... 490     10

»      молотый................................... 475     20

»      толченый................................. 480     20

Железо, восстановленное водородом........ 290    120

То же, углеродом.............................................. 390    250

Железо карбонильное   ................................... 230    105

»      электролитическое.................................... 320    200

Титан..................................................................... 380    45

Цирконий .   ,........................................................ 190     40

7.4.3. Взрывы газодисперсных систем

Большую опасность представляют взрывы газодисперсных систем. Известны случаи сильных взрывов с тяжелыми последствиями в системах газоочистки, вентиляционных установках, а также взрывы осевшей пыли в производственных помещениях.

Газодисперсные системы по своим свойствам сходны с газовыми смесями, так как содержат достаточно кислорода для полного сгорания и благодаря хорошему смешению с окислителем взрывоопасны, подобно газовым смесям. Опасность повышается в связи с недостаточной изученностью процессов самовоспламенения и взрыва газодисперсных систем, характеристик пирофорности и взрываемости порошков и аэрозолей. Характеристики аэро- и газодисперсных систем в натурных условиях (в технологических установках, системах пневмотранспорта, газоочистки и вентиляционных установках) изучены недостаточно. Это предъявляет повышенные требования при разработке эффективных мер предотвращения воспламенения и взрывов газодисперсных систем.

Для разработки пожаро- и взрывозащитных мероприятий необходимо располагать данными о характеристиках пирофорности и взрываемости, а также о физико-химических свойствах порошков, обусловливающих их активность. Основными параметрами газодисперсных систем являются их дисперсный состав, удельная поверхность и влажность порошков, их концентрация в атмосфере. Данные о параметрах взрываемости порошков ферросилиция, ферротитана, ферромарганца, марганца и силикокальция приведены в табл. 8.

Процессы загрузки, дробления, перегрузки, транспортирования и рассева порошков сопровождаются образованием газодисперсных систем в полостях и укрытиях оборудования.

Порошки ферросилиция получают измельчением кускового материала. Технологией предусмотрены дробление ферросилиция в щековой дробилке, прокаливание во вращающейся печи, охлаждение в холодильном барабане, измельчение в шаровой мельнице и рассев порошка на вибросите. Образующаяся пыль имеет высокую степень дисперсности. Содержание частиц менее 50 мкм в газовзвеси в бункере шаровой мельницы со-ставляет 84%, частиц размерами 50—100 мкм 12%, 100 -

280 мкм 3%; частицы крупнее 280 мкм составляют не более 1%.

В газовзвесях в бункере готовых порошков и трубопроводах аспирационных систем содержание фракций менее 50 мкм составляет около 80%, остальное—частицы размером 50—100 мкм (табл. 9).

Таблица 9. Максимальные концентрации взвешенных частиц в газодисперсных системах, образующихся при приготовлении порошков ферросилиция

Для предупреждения взрыва при приготовлении порошков уровень концентрации частиц, зависящий от режима работы оборудования, не должен достигать нижнего концентрационного предела. Температура деталей размольного оборудования поддерживается ниже температуры воспламенения. Для этого устанавливают автоматический контроль уровня концентрации газовзвеси в полостях оборудования, аспирационных и вентиляционных системах, предусматривают установку устройств автоматической остановки оборудования при увеличении концентрации газовзвеси до нижнего концентрационного предела. Прокаливание порошков ведут при температурах ниже температур самовоспламенения.