Опасность взрывов и пожаров на металлокерамическом производстве
Применяемые в металлокерамическом производстве материалы в ряде случаев могут быть причиной взрывов и пожаров. Порошки некоторых металлов обладают свойством пирофорности, т. е. могут самовозгораться при соприкосновении с воздухом или влагой. Применяемые в качестве защитных и восстановительных атмосфер такие газы, как водород, диссоциированный аммиак, конвертированный газ и некоторые другие, в смеси с воздухом в определенных количествах при воспламенении дают взрывы. Взвешенная в воздухе тончайшая металлическая пыль также взрывоопасна. Причиной пирофорности тонких металлических порошков является наличие у них большой свободной поверхности. При соприкосновении с кислородом воздуха свежеизготовленные порошки адсорбируют кислород и интенсивно окисляются. Этот процесс связан с выделением значительных количеств тепла, в результате чего процесс окисления усиливается и температура порошка повышается до температуры воспламенения или взрыва. Соприкосновение с водой также интенсифицирует процессы окисления.
Взрывоопасными являются тонкие порошки железа и алюминия в момент выгрузки из вихревой мельницы, если они размалывались в защитной атмосфере. Поэтому рекомендуется размалывать алюминий в атмосфере, содержащей некоторое количество кислорода.
Предварительное пассивирование поверхности порошков в условиях медленного окисления (с ограниченным доступом кислорода) уменьшает их пирофорность. Так как способность к самовозгоранию металлических порошков зависит от процессов окисления поверхности, укрупнение размера частиц, приводящее к относительному снижению площади поверхности, уменьшает их пирофорность. Обычно порошки железа, никеля и меди, имеющие размер частиц более 50 мк (рядовые производственные порошки), считаются не пирофорными. Порошки этих же металлов с размером частиц 100—300 А, по данным Koпельмана и Комптона, являются пирофорными. Мелкозернистый порошок вольфрама, изготовленный восстановлением при температуре 600—650°, также обладает высокой пирофорностью. По данным работ, особенно пирофорными являются порошки металлов циркония, магния и их сплавов, а также алюминия и титана, хотя последние менее опасны. Порошки этих металлов могут воспламеняться при температуре 650°.
В работе де Гаета и Вейнтрауба к высокопирофорным относятся тонкие порошки восстановленного и карбонильного Fe, Mo, Zn, Si, Sb и к малопирофорным — Cb, Cu, Cr, Pb. Некоторое расхождение в оценке пирофорности объясняется влиянием на результаты испытаний таких условий, как метод изготовления порошка, его чистота, размер частиц и др. Порошки циркония, алюминия и магния чувствительны к влаге, в связи с чем они должны храниться в сухой атмосфере. Титановая пыль, как отмечается в работе, образует с воздухом взрывчатую смесь. Мелкая стружка титана воспламеняется и горит ярким пламенем. При температуре до 700° титан разлагает пары воды с выделением водорода, выше 800° горит в атмосфере чистого азота и CO2. Для тушения горящего титана можно применять сухой песок, аргон и гелий. Порошок алюминия при взаимодействии с жидким воздухом может давать взрывы.
В табл. 61 приводятся сведения из статьи Н. Соколова о характеристиках воспламеняемости некоторых металлов. Основным средством тушения при загорании приведенных в таблице металлов является сухой песок. Применение воды и углекислого газа недопустимо, так как эти металлы взаимодействуют с водой и могут гореть в атмосфере CO2.
Пирофорными свойствами обладают также гидриды лития, кальция, натрия, бора, калия. Для тушения при горении гидридов этих металлов нельзя применять воду, CO2, CCl4, хлорированные углеводороды или кальцинированную соду. Возможно применение сухого порошкообразного доломита, смеси углекислого кальция и магния или сухого графита. Для тушения рекомендуется также применять новое вещество — триметоксибороксин B3O3(OCH3)3.
Для уменьшения пирофорности порошков предлагаются следующие методы защиты: покрытие порошков изолирующими пленками; обработка порошков кобальта, марганца и других металлов в 5%-ном растворе бихромата калия или натрия при температуре 70—95° в течение 30 мин. с последующей сушкой и обработкой раствором стеариновой кислоты; хранение в закрытых контейнерах, заполненных инертными газами — азотом, аргоном и др.
Взрывоопасность газовых смесей характеризуется данными табл. 62. Как видно из таблицы, большинство газов образуют взрывоопасные смеси с воздухом в широком диапазоне концентраций.
Основными мерами, обеспечивающими безопасность работы с материалами, склонными к взрывам и воспламенению, являются следующие: обеспечение хорошей местной и общеобменной вентиляции; исключение возможности недопустимого запыления или загазования воздуха; недопущение скоплений больших количеств пирофорных порошков в рабочем помещении; достаточно частая и тщательная очистка помещений от скоплений порошка, оседающего из воздуха на оборудовании, карнизах, подоконниках и т. п., для чего рабочие помещения должны быть специально приспособлены (гладкие, окрашенные масляной краской стены, гладкий пол, свободные углы и т. п.) В особо взрывоопасных помещениях не допускается установка электрического оборудования, которое может давать искрение; электрическая проводка должна быть взрывобезопасной; не разрешается зажигание огня и курение.
Пирофорные порошки при хранении должны защищаться от окисления инертными газами или пленками масляных кислот. Необходимо тщательно контролировать газопроводы на утечки в помещении цеха. Простейший способ такого контроля — смачивание подозрительных мест газопровода мыльной водой. He разрешается впускать горючие газы в печь или муфель после их разогрева. Последние должны продуваться от воздуха в холодном состоянии до полного удаления воздуха из рабочего объема. Достаточность продувки контролируется поджиганием в удалении от печи проб газа, взятых в пробирку на выходе из продуваемого объема. Спокойное сгорание газа без хлопка свидетельствует о достаточной продувке и о возможности начала разогрева печи или посадки муфеля в разогретую печь.