Основные принципы защиты от статического электричества при пневмозаряжании - Использование взрывчатых веществ

В большинстве случаев для предотвращения опасных проявлений статического электричества стараются устранить или, по крайней мере, уменьшить величину образующихся электростатических зарядов. Разряд статического электричества может быть источником воспламенения при соблюдении следующих условий:

    - наличие источника электростатических зарядов; - накопление зарядов на контактирующих поверхностях, при этом достижение пробойной напряженности электростатического поля; - наличие горючей среды; - энергия электростатических разрядов должна быть достаточной для воспламенения данного горючей среды.

Из данных условий следует, что отсутствие хотя бы одного из них делает невозможным возникновение взрыва или пожара от статического электричества. На этом и основаны наиболее общие методы защиты.

Условие безопасности при разрядах статического электричества записывается в виде уравнения (5.13), из которого следует, что разряды с энергией, меньше минимальной энергии зажигания ВВ, не представляют опасности. Поэтому в производственных условиях стремятся уменьшить энергию электростатических разрядов до безопасной величины. Ниже описаны основные методы, способствующие уменьшению электризации ВВ.

Отвод зарядов с помощью заземления

Заземление деталей и узлов пневмозаряжающих устройств является одним из средств защиты от накопления зарядов статического электричества. Заземление обеспечивает отвод электрических зарядов с проводящих и полупроводящих элементов. В качестве заземления для пневмозаряжающих устройств используют индивидуальные зазем-лители в виде углубленных в породу металлических стержней или труб, при этом удельное электрическое сопротивление породы должно обеспечивать сток зарядов.

Эффективный отвод зарядов статического электричества от частей и деталей машин обеспечивается при условии, если их удельное объемное сопротивление не превышает 106 ОмЧм. При этом применяемое для пневмозаряжания оборудование можно считать электростатически заземленным, если сопротивление утечки тока в любой точке при самых неблагоприятных условиях не превышает 106ОмЧм.

Рассеивание и стекание зарядов

К мероприятиям, обеспечивающим рассеивание и стекание зарядов, относятся увеличение электрической проводимости окружающей среды; снижение поверхностного или объемного сопротивления электризующихся поверхностей [5, 49]. В качестве средств для снижения поверхностного сопротивления применяются повышение влажности воздуха (обеспечивающее образование на поверхностях проводящей влажной пленки), нанесение или обработка поверхностей элементов оборудования антистатическими веществами [50].

Увеличение утечки зарядов при повышении влажности (рисунок 5.15) [5] связано с адсорбцией на поверхности диэлектриков тонкой пленки влаги, содержащей определенное количество ионов из загрязнений и растворенных веществ, способствующих повышению проводимости материалов и образованию путей утечки зарядов статического электричества.

Время образования проводящей пленки на поверхностях изоляционных материалов значительно и может достигать 3, 4 суток. Это обусловлено скоростью изменения относительной влажности воздуха, адсорбционной способностью материала пневмопроводов и т. п. Поэтому в рудниках и шахтных условиях, даже при относительной влажности воздуха от 80 до 85 %, только что смонтированная и включенная в работу пневмозаряжающая установка не будет иметь в течение некоторого времени проводящей пленки.

зависимость плотности зарядов на полиэтиленовой пластине при натирании шерстью от относительной влажности воздуха [5]

Рисунок 5.15 - Зависимость плотности зарядов на полиэтиленовой пластине при натирании шерстью от относительной влажности воздуха [5]

Условием стекания электростатических зарядов с поверхностей оборудования является минимальное время релаксации t, с:

, (5.16)

Где g - удельная проводимость материала, 1/Ом-м.

Увлажненный рудничный (шахтный) воздух содержит в своем составе определенное количество примесей. При высокой относительной влажности окружающей среды такой воздух можно считать своеобразным электролитом. Поэтому увеличение влажности рудничного воздуха если и не оказывает существенного влияния на утечку зарядов с гидрофобных поверхностей диэлектриков, то способствует рассеиванию зарядов, накапливаемых на металлических элементах пневмозаряжающих установок. Так, при пневмотранспортировании гранулированной аммиачной селитры по полиэтиленовому шлангу при относительной влажности воздуха 80 % потенциал движущего потока составлял 100 В (см. таблицу 5.14). В то же время на соединительных металлических муфтах потенциал отсутствовал.

Таким образом, увлажнение воздуха является одним из средств борьбы со статическим электричеством, ускоряющим рассеивание и стекание зарядов с наэлектризованных поверхностей, уменьшающим вероятность накопления электростатических зарядов до опасных величин. При пневмотранспортировании россыпных ВВ в минные камеры и скважины увлажнение воздуха как меру, способствующую уменьшению накопления зарядов, целесообразно применять в сухих забоях, используя для этой цели локальные средства: орошение водой, водяные завесы и т. д.

Удобны и эффективны методы защиты от статического электричества, основанные на повышении антистатических свойств электризующегося полимера шлангов путем введения в его состав соответствующих добавок, например сажи, графита, порошков металлов, карбонильного никеля. Утечка электростатических зарядов в этом случае обеспечивается увеличением объемной проводимости этих материалов. Ранними объектами исследований при разработке электропроводящих композиций были промышленные образцы полиэтилена и полиизобутилена. Электропроводящими наполнителями служили ацетиленовая сажа, алюминиевая пудра ПАК-3, карандашный графит и цинковая пыль. Полиизобутилен выполняет роль высокомолекулярного пластификатора.

Как показали исследования, природа электропроводящего наполнителя оказывает большое влияние на электрические свойства композиций (рисунок 5.16).

Содержание наполнителя, % (масс.)

1 - ацетиленовая сажа; 2 - графит карандашный; 3 - алюминиевая пудра; 4 - цинковая пыль

Рисунок 5.16 - Зависимость удельного сопротивления композиций с полиэтиленом низкой (а) и высокой (б) плотности от концентрации наполнителей: ------ rS , Ом; ------ rV , Ом-м

Большинство наполнителей снижает удельное сопротивление только при концентрациях выше 40 % по массе. Такие высокие концентрации делают полимерные композиции хрупкими и непригодными для конструкционных изделий. Лучшим наполнителем является ацетиленовая сажа. Введение в полимер 20 % ацетиленовой сажи снижает ее удельное сопротивление на 1,0...10 порядков. Увеличение концентрации сажи до 40 % уменьшает сопротивление еще на три порядка.

Наибольший практический интерес из числа исследованных образцов представляют композиции на основе полиэтилена, содержащие от 20 до 40 % ацетиленовой сажи и от 20 до 40 % полиизобутилена. Для изготовления труб была выбрана электропроводящая композиция П2ЭС-5 (ТУ6-05-1135-83). Она хорошо перерабатывается экструзией, обладает высокой морозостойкостью, не набухает в воде, нетоксична и имеет температуру плавления 130 О С. Удельное объемное и поверхностное сопротивления не превышают 106 ОмЧм и 106 Ом соответственно. Полупроводящие шланги композиции П2ЭС-5 испытывались на руднике "Молибден" Турнызузского горно-обогатительного комбината при пневмозаряжании минных камер и скважин гранулитом АС-8. Высококачественные полупроводящие шланги на основе модифицированной композиции П2ЭС-5 находят широкое применение в горнодобывающей промышленности и являются одним из эффективных средств борьбы со статическим электричеством при пневмозаряжании ВВ.

Кроме применения полупроводящих полиэтиленовых композиций, для транспортировки и хранения ВВ проведены работы по разработке антистатических рецептур на основе полиуретана. Например, из полиуретана создана флегматизирующая упаковка [51] - макрокапсула, позволяющая исключить переход горения во взрыв при возможных аварийных ситуациях.

Известно, что граница перехода взрывных процессов зависит от физико-механических характеристик материала и размеров емкости для хранения продукта. Наиболее эффективным материалом, с точки зрения снижения границы переходных взрывных процессов, является антистатический высокоэластичный полиуретан, позволяющий в сочетании с конструкцией упаковки придать ей флегматизирующие свойства и получить такой же эффект безопасности транспортирования сухого взрывчатого вещества, как и при его увлажнении. Материал упаковки - полиуретановый эластомер марки ГУП-58 ТУ 75 09103-268-90 - обладает достаточными физико-механическими характеристиками, стоек к истиранию, действию озона, кислорода и слабых растворов кислот и щелочей.

В целях обеспечения заданной электропроводности (удельное объемное электрическое сопротивление 1,5Ч107 ОмЧм) понижения горючести в состав эластомера были введены добавочные компоненты. В результате горючесть полиуретана по сравнению с применяемым в настоящее время древесноволокнистым материалом (в качестве упаковки) снижена примерно в три раза. Конструкция полиуретановой упаковки [51] представляет собой цельнолитой прямоугольный короб, закрепленный на поддоне. Габариты упаковки могут быть различны в зависимости от количества транспортируемого материала и состава ВВ.

Предотвращение электростатических разрядов

При транспортировании сыпучих ВВ наибольшую опасность представляют искровые разряды, возникающие внутри шлангов пневмопровода. Для предупреждения электростатических разрядов внутри диэлектрического шланга пневмопровода прокладывается токопроводящий многожильный луженый провод, соединенный с наконечником шланга и пневмозаряжающим устройством, или применяются электропроводные материалы для магистрали, описанные выше. Более надежно и эффективно использование электропроводных шлангов. Существенно снижается эффект электризации и возникновения электростатических зарядов за счет увлажнения транспортируемого ВВ двумя процентами воды или раствором аммиачной селитры. Это одновременно резко снижает запыленность воздуха в магистрали и на выходе из скважины. Но количество воды не рекомендуется больше 6 %, так как может привести к смыву алюминиевого порошка с поверхности гранул и нарушению однородности заряда ВВ.

Таким образом, для обеспечения электростатической безопасности при пневмозаряжании ВВ используют следующие приемы:

    - применение полупроводящих (антистатических) шлангов с удельным сопротивлением не более 106ОмЧм (в полупроводящих породах возможно применение шлангов с удельным сопротивлением не более 1010 ОмЧм); - использование токопроводной жилы, размещенной внутри шланга; - ограничение скорости транспортирования ВВ по шлангам; - введение в состав ВВ антистатических добавок, исключающих электризацию; - увлажнение ВВ (до двух процентов воды); - заземление металлического оборудования и металлических соединительных элементов шланга.

Применение перечисленных мероприятий будет способствовать значительному повышению безопасности взрывных работ в горнодобывающей промышленности и других областях, связанных с использованием ВВ.

Похожие статьи




Основные принципы защиты от статического электричества при пневмозаряжании - Использование взрывчатых веществ

Предыдущая | Следующая