Тушение горящих щелочных металлов
При выборе способа пожаротушения следует различать горение собственно щелочных металлов, горение водорода, выделяющегося в процессе взаимодействия металла с водой, и горение органического растворителя в присутствии щелочного металла. Наиболее опасно, когда загорается сам щелочной металл, хотя такие случаи происходят редко.
Тушение натрия, калия и сплава натрий-калий.
Наилучшие результаты при тушении этих металлов достигаются путем использования огнетушителей, снаряженных порошками ПС-1 и ПС-2. Порошок должен полностью покрыть поверхность горящего металла.
Горение прекращается также при засыпании металлов мелким сухим кварцевым песком, кальцинированной содой, мелкой поваренной солью. Поваренная соль предпочтительнее песка, поскольку при высокой температуре натрий и калий могут реагировать с диоксидом кремния.
Рекомендуемый иногда в качестве огнегасительного средства порошкообразный графит пригоден для тушения горящего натрия, но не калия. При горении калия и сплава калий-натрий образуется надпероксид калия, реагирующий с графитом со взрывом. Непригодны для подавления горения натрия и калия порошковые огнетушители, заряженные составом ПСБ на основе бикарбоната натрия и составом СИ-2, содержащим тетрафтордибромэтан.
Натрий и калий можно тушить аргоном и азотом. Аргон эффективнее, поскольку существенно тяжелее воздуха.
Диоксид углерода непригоден для тушения натрия и калия, однако углекислотным огнетушителем можно успешно потушить горящий растворитель в присутствии натрия. Обычно натрий не воспламеняется, пока не выгорит весь растворитель, так как пары растворителя защищают металл от контакта с кислородом воздуха. Иногда этот эффект удается использовать при тушении горящего металла. Если на горящий в какой-либо емкости натрий вылить небольшое количество керосина, образовавшийся в результате очаг пламени можно полностью загасить с помошью углекислотного огнетушителя.
Щелочной металл считается потушенным только после полного остывания. Несгоревшие остатки металла тщательно собирают в толстостенный фарфоровый стакан и уничтожают обычным способом.
Тушение лития.
Серьезную опасность представляет загоревшийся металлический литий. Использование обычных средств пожаротушения (вода, пена, диоксид углерода, галогенпроизводные углеводородов) либо усиливает горение, либо ведет к взрыву. При температуре выше 950 °С литий быстро разрушает стекло, кварц, бетон, огнеупоры, реагирует с песком. Литий продолжает гореть в атмосфере азота и диоксида углерода. Непригодны для тушения хлорид и карбонат натрия, поскольку при контакте с этими солями горящий литий вытесняет натрий. Нельзя применять также порошковые огнетушители, снабженные составами ПС-1 и ПС-2, хотя во многих инструкциях их ошибочно рекомендуют для тушения всех щелочных металлов.
Для тушения горящего лития разработаны специальные порошковые составы ПС-11, ПС-12 и ПС-13 на основе различных флюсов и графита с гидрофобизирующими добавками. Не следует использовать также порошкообразный графит, хлорид лития, хлорид калия. При работе с литием помимо обычных средств пожаротушения необходимо иметь наготове достаточное количество одного из перечисленных порошков.
Литий можно потушить также, вытеснив воздух из очага горения аргоном. Подавать аргон следует так, чтобы струя газа не разбрызгивала жидкий металл. После прекращения горения остатки металла следует остудить в токе аргона.
Источник
«Металлургический комбинат»
Тушение щелочных металлов
Аварийные, пожарные ситуации не обходят и металлургические предприятия. Пожары могут возникнуть из-за большого напряжения и высоких температур. Нужно выбирать точные способы тушения, так как горение щелочных металлов, водорода, и органического растворителя очень опасны. Пожар становится еще страшнее, когда сам щелочной металл начинает загораться.
Тушить натрий или калий лучше всего, используя порошковые огнетушители оп-4 , или же огнетушители ПС-1 и ПС-2. Тогда порошок полностью покроет поверхность металла. Пожар успокаивается, когда металлы засыпаются сухим мелким кварцевым песком, поваренной мелкой солью или кальцинированной содой. Поваренная соль лучше песка, так как калий и натрий могут реагировать при высокой температуре с диоксидом кремния.
Также рекомендуется для прекращения горения порошкообразный графит. Но его можно использовать только для тушения натрия. При горении сплава натрий-калий образовывается надпероксид калия, который с графитом реагирует с взрывом.
Для тушения калия и натрия не пригодны и порошковые огнетушители на основе бикарбоната натрия и содержащие тетрафтордибромэтан. А вот азотом или аргоном калий и натрий тушить можно.
Нужно помнить, что щелочной металл будет потушен, когда он полностью остынет.
Очень большую опасность несет горение лития. Тут нельзя использовать обычные средства, например, воду, диоксиды углеродов, пену, так как они усиливают горения, или же ведут к взрыву.Прекратить горение металлического лития можно порошковым составом на основе графита с гидрофобизирующими добавками и флюсов.
Литий можно потушить с помощью аргона: вытеснить из очага воздух. Но подавать аргон нужно, не разбрызгивая жидкий металл. После тушения в токе аргона нужно остудить остатки лития.
Источник
Способ тушения горячих щелочных и щелочноземельных металлов
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Подписная группа Лг0 289
В. М. Кучер, М. В. Казаков и Е. И, Федина
СПОСОБ ТУШЕНИЯ ГОРЯЩИХ ЩЕЛОЧНЫХ И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ
Заявлено 13 сентября 1950 r, за ЛЪ 578858/23 в Комитет по дела я изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Опубликовано в «Бюллетене изобретений» Хю 9 за 1951 г.
Затруднения, возникающие при тушении горящих щелочных и щелочно-земельных металлов, вызываются их высокой реакционной способностью, высокой температурой (свыше 1000 ), развиваемой при горении, а также возможностью взрыва при попадании на поверхность горящего металла, даже незначительных количеств воды.
Для успешного тушения горящего металла его поверхность изолируют от доступа воздуха путем нанесения на нее веществ, способных образовывать плотную несгораемую пленку.
Такую пленку образует, например, состав, содержащий соду, стеклоэмаль и сухой альбумин. Этот состав обладает высокой огнегасительной способностью, но возможность его применения ограничена из-за высокой стоимости компонентов смеси, изготовляемых промышленным путем.
B предложенной новой композиции огнегасительного порошка, ооразующего на поверхности горящих щелочных и щелочно-земельных металлов плотную изолирующую пленку, основным пенообразующим материалом служит дешевый природный минерал перлит или перлит в смеси с кальцинированной содой.
Перлит является природным минералом, доступные запасы которого имеются во многих районах Советского Союза. Перлит хорошо дробится и размалывается, он абсолютно негигроскопичен, не склонен к слеживаник> и его насыпной вес несколько превышает единицу.
При нагревании перлита свыше 1000 он увеличивается в объеме, вспенивается и образует так называемую «твердую пену».
При нанесении порошков перлита на горящий натрий вначале возникает небольшое пламя, расплавляющее перлит. Расплавленный порошок вспенивается и покрывает горящую поверхность плотной пенистой пленкой, полностью прекращая горение.
Полученная на поверхности пленка пены толщиной 10 — 15 льи обладает большой механической прочностью и надежно предохраняет 4 138143 потушенный металл от повторного загорания. Размеры зерен порошка перлита не превышают 0,25 мм.
Для сравнения было проведено тушение горящего натрия составом на основе кальцинированной соды. Наилучшие результаты получены при использовании как чистого перлита, так и смесей перлита с
10 — 20% 1по весу) кальцинированной соды; эти порошки обладают хорошей текучестью, что позволяет использовать их в действующих аппаратах пожаротушения.
Вследствие негигроскопичности перлита отпадает необходимость в
его обработке гидрофобными составами. В случае использования смеси, состоящей из перлита и соды, последнюю необходимо обрабатывать известными гидрофобными составами.
Редактор Н. И. Мосин Texpeд А. А. Камышникова Корректор В. П. Фомина
Обьем 0,,17 усл. п. л.
Цена 3 Koll открытий
Формат бум. 70 108 /,с
ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и при Совете Министров СССР
Москва, Центр, М. Черкасский пер., д.
Поди. к пен, 4/V — 61 г
Типография, пр. Сапунова, 2.
Способ тушения горящих щелочных и щелочно-земельных металлов с помощью огнегасительных порошков, образующих при нанесении их на поверхности горящих металлов изолирующую плотную пленку, отл и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения механической прочности пленки, в качестве огнегасительного порошка применяют природный минерал перлит, либо смесь его с кальцинированной содой.
Источник
Особенности горения и тушения металлов и гидридов металлов
Производства, связанные с получением и переработкой металлов, их сплавов, гидридов металлов и металлоорганических соединений характеризуются повышенной пожарной и взрывопожарной опасностью. При выборе безопасных условий проведения технологических процессов, в которых обращаются указанные выше вещества и материалы, необходимо учитывать особенности их воспламенения, горения и тушения.
Результаты и обсуждение
Горение металлов, их сплавов, металлосодержащих веществ, в т.ч. металлоорганических веществ согласно ГОСТ 27331-87 подразделяются на 3 класса:
- класс Д1 – горение легких металлов (алюминий, магний и их сплавы, кальций, титан), условно «тяжелых» металлов (цирконий, ниобий, уран и др.);
- класс Д2 – горение щелочных металлов (литий, натрий, калий и др.);
- класс Д3 – (металлоорганические соединения: алюмо-, литий-, цинк- органика, гидриды алюминия, лития и др.).
Каждый из перечисленных металлов и их гидридов в обычном состоянии представляет собой твердое вещество, кроме металлоорганических соединений (МОС), представляющих собой жидкости.
Из особенностей металлов, которые имеют прямое отношение к их пожаро-, взрывоопасности и горению необходимо отметить следующие:
- склонность к самовозгоранию при обычных условиях (т.е. пирофорность);
- способность взрываться в состоянии аэровзвеси;
- взаимодействие горящих металлов с водой, некоторыми газовыми огнетушащими составами: хладонами (хлорфторуглеводороды), азотом (например, магний) и др.
Способностью самовоспламеняться обладают щелочные металлы, стружка, металлические порошки, имеющие неокисленную активную поверхность, гидриды металлов, МОС (классы пожаров Д2, Д3).
Наиболее пожаро-, взрывоопасными металлами, горение которых происходит по классу Д1, являются легкие металлы в виде продуктов их переработки: порошков разной дисперсности, стружки. Металлы в виде изделий различной конфигурации (листы, профили и т.п.) поджечь практически невозможно, если обеспечиваются условия преобладания теплоотвода над теплоприходом.
Гидриды металлов занимают промежуточное положение между металлами и органическими соединениями. Связано это с тем, что при их разложении выделяется водород, что можно рассматривать как аналогию процесса выделения горючих газов при пиролизе органических материалов, сгорающих в газовой фазе [1].
При этом гидриды металлов значительно различаются между собой по своим физико-химическим свойствам, по механизму горения и воспламенения. Так, гидриды титана, ниобия, тантала и т. д. являются по существу растворами водорода в металле и имеют переменный состав с металлическим типом связи. Они горят в основном в тлеющем режиме, пламенное горение водорода практически отсутствует.
В то же время литий-алюминий гидрид (ЛАГ), гидриды алюминия (ГА) и лития (ГЛ) – ярко выраженные индивидуальные соединения с ионной (для ГЛ – частично ковалентной) связью, характеризующиеся наличием режимов пламенного и гетерогенного горения [2].
ГА и гидриды щелочных металлов проявляют пирофорные свойства, активно взаимодействуют с влагой воздуха, при небольшом нагреве активно выделяют водород и вследствие этого в состоянии аэровзвеси образуют гибридные взрывоопасные смеси с воздухом.
При повышенных температурах и при горении возможно взаимодействие азота с наиболее активными гидридами, например, ГА.
Небольшое разбавление азота воздухом может привести к очень «жесткому» взрыву аэровзвеси ГА, поэтому не для всех гидридов металлов можно использовать азот в качестве защитной атмосферы. Иногда для этого приходится использовать аргон.
Таким образом, характер горения металлов и металлосодержащих веществ исключает применение воды, водопенных средств тушения и ряда газовых огнетушащих составов, т. к. при контакте этих средств с горящими металлами происходит их взаимодействие, приводящее к разгоранию.
В России и мировой практике для тушения пожаров классов Д1, Д2, Д3 применяются огнетушащие порошковые составы специального назначения (ОПСН). При создании рецептуры таких составов учитываются следующие факторы:
- основное вещество, определяющее этот состав (от 80 до 95% об.), не должно содержать в молекуле атом кислорода (не поддерживать горение) и не вступать с металлом в химическую реакцию;
- ОПСН должны иметь определенный фракционный состав (как правило, в диапазоне 50-75 мкм);
- ОПСН не должны слеживаться в процессе хранения, что достигается включением в их состав антислеживающих гидрофобизирующих добавок, а также обладать рядом других эксплуатационных свойств в соответствии с общепринятыми техническими требованиями;
В настоящее время наиболее распространены для тушения пожаров классов Д1, Д2, Д3 ОПСН на основе хлоридов щелочных металлов (KCl – Россия и NaCl – Европа, США). В качестве огнетушащих составов для металлов существует ряд жидкостных составов (например, на основе борных эфиров), но они не нашли широкого применения в практике пожаротушения.
Основным принципом достижения положительного результата при тушении металлосодержащих веществ (по классам Д1, Д2, Д3) является создание с помощью ОПСН защитного полного покрытия очага горения, препятствующего доступу кислорода воздуха в зону горения. Такое покрытие должно быть достаточно плотным, иметь необходимую толщину слоя порошка по всей поверхности очага горения, что достигается при определенном удельном расходе порошка (кг/м 2 ).
Тушение металлов и металлосодержащих веществ имеет ряд особенностей, присущих каждой группе веществ по классам Д1, Д2, Д3 в т.ч.:
- для тушения металлов по классу Д1 ОПСН должен отвечать критериям, приведенным выше, при этом основу порошка составляет, например, хлорид калия с плотностью около 1 г/см 3 ).;
- для тушения гидридов металлов (Д3) применяется ОПСН с характеристиками, аналогичными для ОПСН, применяемого для тушения по классу Д1;
- для металлорганических веществ, являющихся жидкостями при обычных условиях, ОПСН должен иметь плотность, близкую к плотности этих веществ (
0,7-0,8 г/см 3 ), что обеспечивается введением в состав порошка негорючей добавки с низкой плотностью (перлит, вермикулит), что также способствует адсорбции МОС и улучшает надежность тушения.
При тушении натрия [3] возникает так называемый «капиллярный» или фитильный эффект горения за счет роста оксидных образований, прорастающих через слой порошка, по которым жидкий натрий проникает и горит в виде фитиля. Для предотвращения роста оксидов обычно используют специальные добавки.
Тушение металлов и металлосодержащих соединений ОПСН коренным образом отличается от тушения, например, углеводородных ЛВЖ, ГЖ (классы пожаров A, B, C) порошками общего назначения. В случае тушения пожаров класса Д (Д1, Д2, Д3) основная задача при подаче ОПСН заключается в создании на поверхности очага горения слоя порошкового покрытия, желательно равной высоты, что достигается путем использования так называемых успокоителей, присоединяемых к подающему устройству (на выходе подающего ствола) огнетушителей, порошковых автомобилей. Использование насадки-успокоителя при подаче ОПСН необходимо при тушении порошков металлов и их гидридов, при этом практически предотвращается образование аэровзвеси огнетушащего порошка. Для тушения пожаров классов A, B, C применяется распылительное устройство типа «пистолет», при этом создается порошковое облако над очагом горения, которое способствует достижению тушения.
ОПСН можно применять для тушения радиоактивных металлов. При использовании, например, огнетушащего состава на основе хлорида калия, значительно снижается выделение радиоактивных аэрозолей.
Однако использование порошкового пожаротушения тоже имеет свои недостатки:
- огнетушащий порошковый состав в отличие от воды не обладает охлаждающим действием. Надежное тушение можно достичь при охлаждении металлов до температуры ниже температуры их самовоспламенения. А температура горящих металлов, как правило, значительно выше температуры самовоспламенения, поэтому процесс тушения металлов и их гидридов носит длительный характер;
- практически все выпускаемые автомобили порошкового тушения имеют ограниченные технические возможности и не могут обеспечить надежное тушение в помещениях объемом более 300-600 м 3 . Максимальная высота подачи ОПСН в зависимости от типа автомобиля порошкового тушения и давления в емкости составляет 10-25 м, при этом максимальное расстояние подачи порошка по горизонтали составляет 40-60 м, что является в ряде случаев недостаточным для того, чтобы обеспечить доставку порошка к месту загорания.
Источник
