Чувствительность ВВ к разрядам статического электричества - Использование взрывчатых веществ
Многие производственные процессы, особенно с применением диэлектрических материалов, сопровождаются образованием и накоплением электростатических зарядов. Статическая электризация чаще всего наблюдается при трении или скольжении поверхностей диэлектриков друг относительно друга или по поверхности металлов, при механическом разрушении диэлектриков, отрыве поверхностей одна от другой, распылении твердых и жидких аэрозолей, движении частиц в газовом потоке и пр. [29, 30, 31].
Пневматическое транспортирование промышленных ВВ и заряжание ими взрывных полостей сопровождаются электризацией. Уровень электризации в основном определяется состоянием контактирующих поверхностей и зависит от многочисленных факторов, в том числе от состава, дисперсности и влажности ВВ, скорости пневмотранспортирования, материала и электрического сопротивления трубопровода, влажности воздуха и т. п. Возникающие электростатические разряды при этом могут стать источниками воспламенения пылевоздушных смесей (ПВС), особенно при пневмозаряжании, когда образование пылевоздушных смесей возможно и вне трубопроводов. Наибольшей чувствительностью к искровым разрядам отличаются пылевоздушные смеси ВВ, они же отличаются и высокой электризуемостью, особенно пыли диэлектриков. Поэтому критерий чувствительности ВВ к электрической искре является основополагающим критерием с точки зрения электростатической безопасности, по которому можно оценить степень опасности воспламенения и разработать соответствующие меры.
Определение минимальной энергии зажигания пылевоздушных смесей проводится в основном по методу подачи заданной энергии искрового разряда в известный объем концентрации порошка. Один из вариантов установки определения чувствительности к искровому разряду представлен на рисунке 4.8.
Установка состоит из камеры 1, в которой распыляется и поджигается пылевоздушная смесь; киловольтметра 2; блока зарядки рабочего конденсатора 3; блока управления 4, с помощью которого автоматически синхронизируется работа распылителя 5 и искрообразующего устройства; счетного механизма 6, предназначенного для регистрации числа искровых разрядов. Дозатор (распылитель) 5 предназначен для создания и поддержания заданной концентрации ПВС исследуемого вещества до образования в ней искрового разряда. Искровой разряд образуется в момент выхода заслонки 7 из межэлектродного пространства под действием электромагнита 8. Искровой разряд формируется в межэлектродном промежутке (высоковольтный электрод 9 - заземленный электрод 10) с конденсатораС через индуктивность L от блока заданного напряжения 3.
Минимальная энергия воспламенения WМин (Дж) рассчитывается из уравнения
, (4.14)
Где С - емкость разрядной цепи, Ф;
U 1 и U 2 - напряжение на разрядной емкости соответственно до и после пробоя искрового промежутка, В.
Минимальная энергия зажигания пылевоздушных смесей может быть также рассчитана аналитически по формуле, полученной на основе обработки экспериментальных данных:
, (4.15)
Где U (м/с)- скорость распространения пламени, определяемая как
, (4.16)
Где SУд - удельная поверхность дисперсной фазы, мм2 /г;
К - параметр, определяемый теплофизическими свойствами горючей ПВС.
Зависимость (4.16) качественно подтверждается экспериментально.
Поскольку чувствительность ВВ к искровому разряду зависит от их физического состояния и может колебаться в широких пределах при изменении влажности, плотности, дисперсности порошков, то ее принято определять для наиболее опасной аэровзвеси. Значения минимальных энергий воспламенения аэровзвесей некоторых взрывчатых веществ в зависимости от дисперсности приведены в таблице 4.8 [32].
Таблица 4.8 - Значения минимальных энергий воспламенения аэровзвесей ВВ в зависимости от дисперсности
Вещество |
Дисперсность, мкм |
Минимальная энергия воспламенения, мДж |
Гексоген |
150 |
3 |
Тротил |
100-300 |
2,8-3 |
Алюминиевая пудра |
50-100 |
9,6-60 |
Аммонит 6ЖВ |
125 |
1500 |
Гранулит АС-8 |
200-300 |
1600 |
Игданит |
200-300 |
1900 |
Аммиачная селитра |
100-300 |
2000 |
Из компонентов промышленных ВВ наибольшей чувствительностью характеризуется гексоген, тротил и алюминиевая пудра.
Для поиска минимальных пределов воспламенения от электростатических разрядов при разбавлении ПВС инертными газами или при разрежении среды используют установку, позволяющую проводить исследование зависимости чувствительности к искре в замкнутом пространстве (рисунок 4.9).
В этой установке, в отличие от установки, представленной на рисунке 4.8, где концентрация пылевоздушной смеси (ПВС) создается при свободном падении частиц, заданная концентрация достигается за счет взвешивания.
Рисунок 4.9 - Принципиальная схема установки определения чувствительности к электрическому разряду в зависимости от различных факторов
ПВС создается в известном объеме (4 см3 ) в диэлектрической сборке 1, которая установлена на якоре электромагнита 2, управляемого источником питания G 2 . Электростатическая энергия от конденсатора СК поступает в межэлектродное пространство с помощью вакуумного выключателя ВВ-20 от высоковольтного источника G 1 через ограничительное сопротивление R . Полное смешивание газовой смеси с частицами достигается при помощи вентилятора 3 через крышку сборки из мелкоячеистого капронового сита. Сборка 1, электромагнит 2 и вентилятор 3 размещены в герметичной стальной испытательной камере 4, из которой воздух откачивается вакуумным насосом 5.
Результаты испытаний на данной установке порошкообразного циркония, используемого как один из компонентов для инициирующих составов, приведены на рисунках 4.10 и 4.11.
Нижним пределом содержания кислорода в среде азота является 10 % при оптимальной для воспламенения концентрации порошка в смеси 50 кг/м3 , при других концентрациях порошка такая смесь не воспламеняется (см. рисунок 4.10). При снижении остаточного давления в камере от значения атмосферного до 400 мм. рт. ст. (при содержании кислорода 21 %) минимальная энергия зажигания циркония увеличивается на несколько порядков, что снижает чувствительность циркония при использовании. Результаты испытаний порошкообразного циркония на данной установке позволили разработать рекомендации по безопасной технологии переработки порошка в производстве (см. рисунок 4.11).
Рисунок 4.10 - Чувствительность к искре ПВС циркония в зависимости от концентрации К (кг/м3 ) и остаточного давления Р (мм. рт. ст.)
Рисунок 4.11 - Возможность воспламенения циркония в зависимости от содержания кислорода в среде азота и массовой концентрации порошка в смеси газов
Для пастообразных взрывчатых веществ, например, гексопласта, или литых твердых образцов сборка для испытаний представляет несколько иную конструкцию, изображенную на рисунке 4.12. Устройство позволяет определить чувствительность к сканирующему разряду за счет вращения подложки 1 с образцом 2 относительно подвижного высоковольтного электрода 3. Кроме того, за счет смещения осевого центра заземленного электрода 4 относительно центра вращающейся подложки, одновременно можно выявить оптимальную величину разрядного промежутка L (мм) при воспламенении образцов.
1 - подложка; 2 - ВВ; 3 - высоковольтный электрод; 4 - заземленный электрод; 5 - генератор высоковольтного напряжения; 6 - блоксинхронизации
Рисунок 4.12 - Устройство определения чувствительности к сканирующему разряду
Для оценки электризуемости ВВ наиболее важными характеристиками являются их удельное объемное (rV , ОмЧм) и поверхностное (rS , Ом) электрические сопротивления, которые определяются в соответствии с ГОСТ 6433.2-81 по схеме измерения (рисунок 4.13). В качестве измерительного прибора используется тераомметр типа ЕК6-7.
Удельные сопротивления веществ определяются по следующим формулам:
, , (4.17)
Где RV и RS - соответственно измеренное объемное и поверхностное сопротивление материала, Ом;
D 0 - диаметр измерительного электрода, м;
H - толщина исследуемого образца, м;
D - зазор между измерительным и охранным электродами, м.
- 1 - охранный электрод; 2 - исследуемый материал; 3, 4 - измерительные электроды
Рисунок 4.13 - Схема измерения удельных электрических сопротивлений ВВ
Установлено, что материалы и продукты способны электризоваться в том случае, если удельное объемное сопротивление их превышает 106 ОмЧм. При оценке сравнительной электризации различных ВВ обычно используют установки [7], основанные на принципе образования электростатических зарядов при ударе частиц пылегазовоздушной струи о наклонную преграду, выполненную из различных конструкционных материалов.
Электризуемость выражают потенциалом (В) или удельным зарядом вещества (Кл/кг), находящегося в металлической емкости, после ссыпания в него контактируемых частиц порошка. Электрические характеристики и сравнительная способность к электризации некоторых ВВ приведены в таблице 4.9 [7].
Таблица 4.9 - Электростатические характеристики некоторых ВВ
Вещество |
Влажность, J, % |
Электрические Характеристики |
Электризуемость при ударе о пластину, В | ||
RV , ОмЧм |
RS , Ом |
Латунь |
Алюминий | ||
Гексоген |
0,01 |
1015 |
1016 |
5000-7000 |
- |
Тротил |
0,01 |
2Ч1013 |
1011 |
4000 |
- |
Аммонит 6ЖВ |
0,04 |
5,7Ч1010 |
7,5Ч1010 |
650 |
1000 |
0,03 |
9,6Ч105 |
2,1Ч107 |
900 |
1500 | |
Аммонал |
0,16 |
1,2Ч106 |
108 |
900 |
1100 |
0,47 |
1,5Ч105 |
2Ч107 |
500 |
800 | |
Аммонит скальный №1 |
0,05 |
1,7Ч107 |
1,5Ч107 |
2000 |
1900 |
Гранулит АС-8 |
0,33 |
3,5Ч108 |
2,7Ч108 |
50 |
50 |
0,77 |
2,8Ч107 |
1,6Ч107 |
0 |
0 | |
Гранулит М |
0,08 |
2,1Ч107 |
1,5Ч107 |
90 |
- |
0,50 |
1,1Ч105 |
1,3Ч106 |
0 |
- |
Наиболее высокую электризуемость имеют гексоген и тротил. Существенно меньше электризуется аммиачная селитра, особенно в гранулированном виде. Диэлектрические свойства и соответственно электризуемость промышленных ВВ, основным компонентом которых является гигроскопичная аммиачная селитра, как правило, снижаются при повышении их влажности и увеличении размеров частиц. На электризуемость ВВ влияют следующие факторы: относительная влажность воздуха, концентрация ВВ и скорость его перемещения в пневмопотоке, профиль пневмотранспортной линии (число поворотов и крутизна) и материал ее внутренней поверхности.
Интенсивность электризации в пневмотранспортных магистралях пропорциональна скорости потока в степени 1,8 и определяется как [29]:
J = жpDL mu1,8 ,
Где J - ток электризации, мкА;
Ж - коэффициент электризации, мкКлЧс0,8 /м3,8 ;
M - массовая концентрация транспортируемого материала в потоке, кг/кг;
U - средняя по сечению скорость транспортируемого воздуха, м/с;
D и L - диаметр проходного сечения и длина трубы, м.
Большие электростатические заряды могут образовываться в потоке ВВ, поступающего из пневмопровода в приемный бункер или зарядную полость, а также в облаке пыли, выходящем с отработанным воздухом из устья шпура или скважины. Поэтому при оценке электростатической безопасности процессов транспортирования ВВ необходимо иметь данные по параметрам электризации, полученные на производственных установках или приближенных к ним.
Похожие статьи
-
В процессе пневмотранспорта сыпучих ВВ за счет накопления зарядов могут возникать следующие электрические разряды. 1. Искровые разряды, при которых...
-
Чувствительность ВВ к совместному воздействию - Использование взрывчатых веществ
Кроме достаточно изученных и описанных выше воздействий на ВВ в процессе подготовки, переработки и эксплуатации, могут возникать сопутствующие...
-
В большинстве случаев для предотвращения опасных проявлений статического электричества стараются устранить или, по крайней мере, уменьшить величину...
-
Чувствительность к удару - Использование взрывчатых веществ
Чувствительность ВВ к удару определяют в основном на копрах, состоящих из двух, иногда из трех строго параллельных вертикальных направляющих, по которым...
-
Чувствительность к трению - Использование взрывчатых веществ
Чувствительность ВВ к трению определяют применительно к требованиям техники безопасности при изготовлении и использовании ВВ. Применяемые методы в той...
-
Безопасность взрывных работ при наличии блуждающих токов - Использование взрывчатых веществ
Одним из опасных явлений при эксплуатации ВВ являются преждевременные взрывы зарядов ВВ, которые могут происходить в результате "ложного" воздействия на...
-
Чувствительность ВВ к механическим воздействиям - Использование взрывчатых веществ
При выполнении взрывных работ взрывные материалы подвергаются различного рода механическим воздействиям в процессе испытания, транспортировки, заряжания,...
-
Оценка безопасности при механических воздействиях - Использование взрывчатых веществ
В разделе 4.2 изложены общепринятые методы определения чувствительности к различным механическим воздействиям на ВВ, применяемые в лабораторных условиях,...
-
Наиболее полно проведено изучение электростатических явлений, сопровождающих пневмозаряжание россыпных ВВ в СКГМИ на экспериментальном стенде (рисунок...
-
На основании значительных исследований на базе реальных повреждений типовых зданий и промышленных сооружений, вызванных ударными волнами при взрывах ВВ,...
-
Чувствительность к разбуриванию - Использование взрывчатых веществ
Чувствительность ВВ к разбуриванию имеет особенно важное значение, так как при взрывании в шахтах зачастую остаются так называемые "стаканы" с остатками...
-
Чувствительность ВВ к тепловому импульсу - Использование взрывчатых веществ
Обычно тепловые воздействия подразделяются на гомогенный - равномерный подогрев всей массы ВВ до некоторой критической температуры с развитием процесса...
-
Стойкость взрывчатых веществ - Использование взрывчатых веществ
Немаловажным критерием безопасности ВВ при хранении является Стойкость взрывчатых веществ. ВВ способны не только взрываться от действия начальных...
-
Оценка электростатической безопасности при эксплуатации ВВ - Использование взрывчатых веществ
Одним из перспективных направлений в области совершенствования техники и технологии взрывных работ, повышения производительности труда является...
-
Критерии оценки взрывоопасности при вибрации - Использование взрывчатых веществ
Критерии оценки взрывоопасности при получении и переработке взрывчатых материалов с применением вибрации существенно отличаются от рассмотренных выше...
-
КРИТЕРИИ БЕЗОПАСНОСТИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ - Использование взрывчатых веществ
В технической литературе и научных публикациях к взрывчатым характеристикам ВВ относят Чувствительность веществ к различным внешним воздействиям...
-
Разрушающие факторы взрывчатых веществ - Использование взрывчатых веществ
Детонация ВВ Детонация представляет собой самоподдерживающийся процесс перемещения по ВВ со сверхзвуковой скоростью ударного фронта (скачка давления),...
-
Возбуждение взрывных превращений и начальный импульс - Использование взрывчатых веществ
Наличие взрывчатых свойств у того или иного вещества определяет его потенциальную способность к взрывным превращениям в форме горения или детонации....
-
Анализ опасности взрывчатых веществ В нашей стране многие годы было принято, что тема трагических событий и катастроф в сфере материального производства...
-
Основные типы взрывчатых веществ и их классификация Взрывчатые вещества весьма разнообразны по своему химическому составу, физическим свойствам и...
-
Токсичность взрывчатых веществ и продуктов взрыва - Использование взрывчатых веществ
Важной мерой промышленной санитарии при эксплуатации ВВ является защита людей от токсичного действия ВВ и продуктов их взрыва. Контакт с ВВ и их...
-
Энергетические характеристики Критериями действия взрыва являются количество тепла, выделяемое при взрыве, объем образующихся газообразных продуктов и...
-
Область применения взрывчатых веществ - Использование взрывчатых веществ
На протяжении многих веков ВВ состоят на службе у человека. И сегодня существуют области человеческой деятельности, где без взрывчатых веществ обойтись...
-
Горение взрывчатых веществ - Использование взрывчатых веществ
Взрыв представляет собой одну из форм химического превращения взрывчатых веществ. Другой его формой является горение. Для горения также характерны...
-
ВВЕДЕНИЕ - Использование взрывчатых веществ
Взрывчатые вещества (ВВ) как высококонцентрированный и экономичный источник энергии кроме оборонной отрасли широко применяют в различных отраслях...
-
ЛИТЕРАТУРА - Использование взрывчатых веществ
1. Штетблехер, А. А. Пороха и взрывчатые вещества / А. А. Штетблехер. - М.: ОНТИ: Главная редакция химической литературы, 1936. - 610 с. 2. Бесчастнов,...
-
[7]. - Использование взрывчатых веществ
Таблица 5.4 - Состав продуктов взрыва смесей аммиачной селитры С тротилом Состав смеси, % Кислородный баланс, % Содержание газов в ПВ, % Аммиачная...
-
ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ - Использование взрывчатых веществ
Взрывчатое вещество токсичность безопасность Эксплуатационная безопасность заключается в совокупности всех мероприятий по обеспечению безопасности работ...
-
Смесевые взрывчатые вещества - Использование взрывчатых веществ
Смеси на основе жидких нитропарафинов и солей гидразина (астралиты) Жидкие ВВ давно привлекали внимание исследователей в связи с повышенной плотностью,...
-
Одним из видов статического электричества является атмосферный электрический разряд - молния, который возникает между разноименно заряженными частями...
-
Средства защиты от статического электричества - Основы безопасности жизнедеятельности
Средства защиты от статического электричества по принципу действия делятся на следующие виды: * заземляющие устройства; * нейтрализаторы; * увлажняющие...
-
Опасное воздействие на работающих могут оказывать электромагнитные поля радиочастот (60 кГц-300 ГГц) и электрические поля промышленной частоты (50 Гц)....
-
Защита от статического электричества - Негативные факторы производственной среды
Допустимые уровни напряженности электростатических полей установлены в ГОСТ 12.1.045-84. "Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и...
-
Самодельные взрывные устройства - Общее понятие о взрывчатых веществах
Пожалуй, нет сейчас в мире ни одного государства, которое не сталкивалось бы с проблемой использования самодельных взрывных устройств. Возьмем, например,...
-
Общее понятие о взрывчатых веществах (ВВ) - Общее понятие о взрывчатых веществах
Взрыв - это процесс очень быстрого превращения взрывчатого вещества в большое количество сильно сжатых и нагретых газов, которые, расширяясь, производят...
-
Введение - Общее понятие о взрывчатых веществах
В большинстве случаев техногенные аварии связанны с неконтролируемым, самопроизвольным выходом в окружающее пространство вещества и/или энергии....
-
1. Исключить опасность, исключить образование статического электричества или снизить его до безопасного уровня: - изготовление контактирующих частей из...
-
Пластит - очень популярная в средствах массовой пропаганды взрывчатка. Особенно, если требуется подчеркнуть особенное коварство супостата, ужасные...
-
Вредные вещества - Безопасность жизнедеятельности
Вредным Называется вещество, которое при контакте с организмом человека может вызывать травмы, заболевания или отклонения в состоянии здоровья,...
-
Для снижения концентрации вредных веществ на рабочих местах до предельно допустимой концентрации необходимо прежде всего применять местные отсосы при...
Чувствительность ВВ к разрядам статического электричества - Использование взрывчатых веществ