9. ГОРЕНИЕ И ВЗРЫВ ПЫЛЕВЫХ СМЕСЕЙ

Пыль относится к аэрозольным системам с диаметром частиц более 10 мкм (0,01 мм). Пыль, взвешенная в воздухе или другом газе, называется аэрозолем. Пыль, осевшая на стенках и потолках помещений, поверхностях труб, оборудования и других предметов, называется аэрогелем. Закономерности горения и взрыва аэрозоля и аэрогеля отличаются. Наибольшую опасность в отношении взрыва представляют аэрозоли, однако аэрогели также могут самовозгораться и приводить к пожарам.

9.1. Химическая активность пыли

Химическая реакция между газом и твердым веществом – гетерогенная реакция – протекает на поверхности твердых частиц. Скорость такой реакции зависит от величины поверхности соприкасающихся реагирующих веществ. При измельчении вещества в пыль, резко увеличивается его удельная поверхность и, соответственно, скорость горения. Например, один килограмм угля сгорает в течение пяти минут, а один килограмм угольной пыли – в течение одной секунды.

Многие металлы, например алюминий, магний, цинк в компактном состоянии не способны гореть; находясь же в воздухе в виде пыли они горят со скоростью взрыва. Порошки железа и свинца могут самовозгореться при распыливании в воздухе. Алюминиевая пудра обладает способностью самовозгораться в состоянии аэрогеля.

Кроме изменения химической активности твердого тела в процессе его измельчения изменяется также его абсорбционная способность. Объем абсорбированного газа всегда превышает объем абсорбировавшей его пыли. Например, 1 м³ пылеугольной газовзвеси может содержать 0.9 м³ абсорбированного воздуха, и только 0.05 м³ сажевых частиц. При этом объем абсорбированного воздуха в 19 раз больше объема абсорбировавшей его смеси. Наличие на поверхности пыли абсорбированного кислорода содействует окислительным процессам при повышенных температурах и ускоряет подготовку пыли к горению. Объем кислорода, абсорбированного пылью, недостаточен для ее полного сгорания, но обеспечивает протекание начальных процессов окисления.