Файл: Осипов, С. Н. Взрывчатые свойства и нейтрализация паро-газо-пылевых смесей.pdf

свойства метано-воздушных смесей, оказались гораз­ до ниже значений, определенных М. С. Клепиковой (МакНИИ) (табл. 22).

Вопытной штольне Горнорудного управления США

собъемом взрывчатой метано-воздушной смеси 14— 71 м3 установлено, что для предотвращения распро-

Таблица 22

Результаты испытаний порошковых флегматнзаторов

(не гасит)

странения пламени необходимо до 6 кг бикарбоната калия (КНСОз), т. е. необходимый удельный расход составляет 81—410 г/м3. Однако известны результаты опытов [87], согласно которым для тушения стехио­ метрической метано-воздушной смеси необходим удельный расход NaHC03 с крупностью частиц 0— 10 мкм 11,3 г/м3, при 0—20 мкм — 16,4 г/м3, при 10— 20 мкм — 19,3 г/м3 и при 15—30 мкм — 23,8 г/м3. Эти результаты были получены в реакторах малых разме­ ров и могут служить только для иллюстрации влияния дисперсного состава порошка на его эффективность.

168

В результате исследований паро-газовых и порош­ ковых флегматизаторов установлено, что максималь­ ное их количество потребляется при стехиометрической горючей смеси. Поэтому все основные эксперименты с флегматизаторами проведены для стехиометрических смесей.

Как видно из данных табл. 22, лучшим порош­ ковым флегматизатором для нейтрализации взрыв­ чатых свойств метано-воздушных смесей оказался фос­ форнокислый двузамещенный аммоний (NH4)2H P 04. Примерно равными ему по эффективности являются йодистый калий (KJ) и бромистый аммоний (NH4Br), что полностью соответствует приведенным выше реко­ мендациям.

Механизм действия порошкообразных флегматиза­ торов изучен недостаточно. Как указывает М. С. Кле­ пикова, существует несколько предположений по это­ му поводу. В основном они сводятся к возможному влиянию следующих факторов: разбавление горючей среды газообразными продуктами разложения порош­ ка; охлаждение зоны горения в результате затрат теп­ ла на нагрев порошков и частичное испарение и раз­ ложение частиц; экранирование лучеиспускания; хи­ мическое воздействие, обусловливающее дезактивацию активных частиц и обрыв цепей.

7. ЦЕНТРАЛИЗАЦИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ СВОЙСТВ ПЫЛЕ-ВОЗДУШПЫХ СМЕСЕЙ

Исследования по нейтрализации взрывчатых свойств пыле-воздушных смесей проводятся во многих стра­ нах. Особенно много работ посвящено проблеме ней­ трализации взрывчатых свойств угольных пылей и их смесей с метаном [88; 90].

Проведенные в США испытания угольной пыли пласта Питсбургского при содержании 37% летучих

оказался КС1 [90]. Однако предпочтение было отдано NaHC03 как более дешевому продукту, которого для подавления взрывов угольной пыли с относительным содержанием 170—350 г/м3 потребовалось 8— 10 кг на 1м2, а для смеси 3% метана и 170—350 г/м3 угольной пыли потребовалось 23 кг на 1 м2 штольни.

Для подавления взрыва пыли пласта Нельсон при относительном содержании ее 400 г/м3 в автоклаве вместимостью 0,25 м3 потребовались следующие

0,604 кг. Фреон CF2ClBr оказался менее эффективным по сравнению с порошкообразными составами.

Испытания подавления взрывов с помощью авто­ матических заслонов в штольнях диаметром 1,4 и 2,5 м при использовании в качестве флегматизатора одно- и двузамещенного фосфорнокислого аммония показали их высокую эффективность. Так, для воздушной смеси 3% метана и 25Q г/м3 угольной пыли при скорости рас­ пространения взрыва около 200 м/с потребовалось на

1 м2 8 кг (NH4)H2P 0 4 и 5 кг (NH)2H P 04. Для пыле­ воздушной смеси при содержании на 1 м3 угольной пы­ ли 125—500 г при такой же скорости распространения взрыва потребовалось на 1 м2 5 кг (NH4)H2P 0 4 и 3,2 кг

(NH4)2H P04.

Ф. М. Гельфандом [14] исследовано подавление взрывов пылей пластов й[2 и Ai3 (Карагандинский бас­ сейн) с размером частиц не более 80 мкм. В качестве ингибитора использовались соли KJ и NaJ со средним размером частиц около 50 мкм в концентрации 5— 15 г на 1 м3. Во всех опытах концентрация угольной пыли составляла 600 г на 1 м3. Испытания проводились в

трубе, воспламенение пыле-воздушной смеси в кото­ рой осуществлялось падающей ударной волной. При этом возникало два режима горения: быстрое горение, двигавшееся непосредственно за фронтом отраженной волны со скоростью 400—500 м/с, при числе Маха Ms = = 3,8, и медленное горение, распространявшееся с некоторым запозданием за фронтом отраженной волны с первоначальной скоростью, равной 1—2 м/с, и по­ следующим ускорением до 20—60 м/с, при числе Айаха Ms = 3 ... 3,3. При введении в зону реакции на 1 м3 5— 10 г KJ или NaJ при медленном горении пыле­ воздушной смеси величина зоны горения уменьшалась в 2—4 раза, а продолжительность горения — в 2— 10 раз. Для зоны быстрого горения эффективность вве­ дения таких концентраций флегматизаторов была не­ большой.

Как указывают О. М. Тодес и другие [28], при га­ шении пламени угольной пыли и горючих сланцев фреоном-114В2 наблюдается резкое (в 5 раз и более) уменьшение его эффективности с увеличением диспер­ сии горючих.

Наиболее обширные исследования подавления взрывов угольной пыли и ее смеси с метаном были проведены М. С. Клепиковой (МакНИИ). Исследова­ ния проводились в приборе ПВП-2, взрывная камера которого представляет цилиндр объемом 4,7 дм3. Для взрывания угольной пыли использовалась реакция алюминия с двуокисью бария, дающая температуру около 2000° С, а для пыле-газовой смеси — искровой разряд с температурой 1100° С. Для экспериментов применялась пыль, приготовленная из угля пласта ш3 с выходом 30% летучих веществ и содержанием 3% золы.

Предварительно были качественно оценены флегматизирующие свойства 30 различных составов, из которых было 11 смесей. В результате были определе­ ны следующие необходимые добавки флегматизаторов

172