Влияние технологических факторов пневмозаряжания на процесс электризации - Использование взрывчатых веществ

Наиболее полно проведено изучение электростатических явлений, сопровождающих пневмозаряжание россыпных ВВ в СКГМИ на экспериментальном стенде (рисунок 5.12), который состоит из заряжающего устройства 1, магистрали 2 в виде шланга длиной 60 м и диаметром от 32 до 50 мм, взрывной камеры 3 (конструкции МакНИИ), системы регистрирующих устройств (отметчик времени 4, гальванометры 5, фотодатчик 6, потенциалосъемник 7) и измерительной аппаратуры (электростатический вольтметр 8). В качестве заряжающих устройств использовались пневмозарядчики "Курама-5", "Вахш-4". Вся пневмосистема была тщательно изолирована и позволяла осуществлять движение потока ВВ по разомкнутому (свободный выброс в отдельный бункер) и замкнутому контурам. В процессе опытов изучалось влияние на процесс электризации материала шлангов и влажности воздуха, скорости движения смеси по шлангу, гранулометрического состава ВВ, радиуса закругления и длины магистрали.

схема экспериментального стенда для исследования электрических явлений в пневмозаряжающих системах (скгми)

Рисунок 5.12 - Схема экспериментального стенда для исследования электрических явлений в пневмозаряжающих системах (СКГМИ)

При определении влияния электрического сопротивления шлангов на процесс электризации использовались шланги из различных материалов с внутренним диаметром от 32 до 36 мм. Испытания на установке проводились с аммиачной селитрой влажностью от 0,30 до

0,45 % по замкнутому циклу при скорости потока от 18 до 20 м/с. Относительная влажность воздуха была в пределах 45_50 %. По результатам исследований можно сделать вывод, что электризуемость шлангов сильно зависит от электрического сопротивления (таблица 5.12).

Таблица 5.12 - Результаты исследования электризации шлангов из различных материалов

Материал шланга

Электрическое сопротивление rV , ОмЧсм

Максимальный

Потенциал

Электризации, В

Полиэтилен низкого давления

2,1Ч1010

8000

Полиэтилен высокого

Давления

1,4Ч1010

7250

Полупроводящий полиэтилен

2,7Ч106

100

Полихлорвинил (ПХВ)

2,9Ч1011

11500

Резина

1,6Ч108

2100

Необходимо отметить, что при сопротивлении rV = 2,7Ч104 ОмЧм полупроводящего материала на нем все же отмечен незначительный потенциал электризации (U =100 В), при этом скорость стекания электростатических зарядов соизмерима со скоростью накопления их при движении пневмопотока ВВ со скоростью от 18 до 20 м/с. При проведении аналогичных полигонных испытаний на Никитовском руднике [44] с электропроводящим шлангом из полиэтилена П2ЭС Олайнинского завода при механизированном заряжании скважин зерногранулитом 79/21 у шлангов, имеющих сопротивление rVЈ104 ОмЧм, и в скважинах электризации обнаружено не было (таблица 5.13).

Таблица 5.13 - Результаты испытаний на электризацию

Электропроводящих шлангов

Объемное

Сопротивление шлангов П2ЭС-8, ОмЧм

Общая длина шлангов, м

Измеряемое расстояние точки замера от

Зарядной машины, м

Количество ВВ, заряжаемое в смену, кг

Потенциал электризации, В

1,6Ч103

100

10; 50; 95

2500

0

1,2Ч103

100

10; 50; 95

2500

0

3Ч102

100

10; 50; 95

1800

0

4Ч102

100

10; 50; 95

2200

0

При увеличении относительной влажности воздуха электризация при транспортировании аммиачной селитры с размером кристаллов от 0,1 до 0,3 мм по резиновым и полиэтиленовым шлангам резко снижается (таблица 5.14). Следовательно, высокая влажность воздуха, характерная для шахтных условий, будет снижать электризацию ВВ и повышать электростатическую безопасность.

Материал шланга

Транспортируемое ВВ

Величина потенциала (кВ) при скорости транспортирования, м/с

5

10

15

20

25

Полиэтилен

Аммиачная селитра

2,7

5,3

7,6

8,8

9,4

Гранулит АС-8

2,2

4,5

6,4

7,3

8,0

Игданит

0,6

1,3

2,0

2,6

2,8

Резина

Аммиачная селитра

1,1

2,0

3,0

4,2

4,7

Гранулит АС-8

0,9

1,5

2,4

3,1

3,5

Игданит

1,2

2,7

3,6

4,7

5,5

Таблица 5.14 - Результаты испытаний шлангов на электризацию

В зависимости от влажности воздуха

Заданные параметры

Материал шланга

Полиэтилен

Резина

Относительная влажность воздуха, %

50

60

70

80

50

60

70

80

Максимальный потенциал, кВ

9,5

8,2

6,0

0,1

4,5

2,3

1,1

0,3

Влияние скорости транспортирования на электризацию изучалось с использованием аммиачной селитры, гранулита АС-8 и игданита, которые транспортировались по полиэтиленовому и резиновому шлангам диаметром 36 мм при относительной влажности воздуха от 45 до 50 %, влажности ВВ от 0,3 до 0,5 % (таблица 5.15). Концентрация ВВ в шланге находилась в пределах 8...10 кг на 1 м3 воздуха. Из данных таблицы 5.15 видно, что происходит интенсивный рост электризации в интервале скоростей от 5 до 25 м/с. Хотя в некоторых работах [44] отмечается, что максимальная электризация ВВ наблюдается при предельной скорости от 50 до 55 м/с, а при скорости транспортирования от 1 до 2 м/с электризация практически прекращается.

Полученные результаты согласуются с выражением константы генерирования ж, по величине которой проводят количественное сравнение электризуемости трубопроводов [29]:

Ж= (5.14)

Где ж - коэффициент генерирования, характеризующий (применительно к условиям пневмотранспорта) электроконтактные свойства взаимодействующей пары материалов, мкКлЧс0,8 /м3,8 ;

J - ток электризации, мкА;

M - массовая концентрация транспортируемого материала в потоке, кг/кг;

N - средняя по сечению скорость транспортирующего воздуха, м/с;

D и L - диаметр проходного сечения и длина трубы, м.

Влияние гранулометрического состава транспортируемого ВВ на степень электризации показано зависимостями электростатического потенциала от гранулометрического состава транспортируемого вещества различных фракций (рисунок 5.13): 0-0,25; 0,5-0,75; 1,0-1,25;

1,25-1,5 мм. Данные приведены при относительной влажности воздуха 50 %, концентрации потока 5 кг/м3 и скорости транспортирования 20 м/с.

Зависимость изменения потенциала электризации от гранулометрического состава ВВ показывает, что мелкие частицы создают более высокие потенциалы электризации. Наиболее интенсивное снижение потенциала происходит при увеличении диаметра гранул транспортируемого ВВ в диапазоне от 0,125 до 0,500 мм. Полученные результаты соответствуют классическому закону Гаусса при моделировании электризации частиц у стенки при соударении [48]:

, (5.15) где U - потенциал частицы, В;

HC - расстояние между частицей и стенкой материала, мм;

Q - заряд частицы, Кл;

R - радиус частицы, мм.

Из формулы (5.15) следует, что потенциал электризации частицы и, следовательно, суммарный потенциал потока частиц увеличивается с уменьшением радиуса частиц R , в действительности данная зависимость гораздо сложнее, т. к. на электризацию частиц оказывают влияние гидродинамические, физические и другие факторы.

Кроме описанных выше факторов, влияющих на электризацию при транспортировании ВВ, необходимо отметить влияние кривизны трубопроводов. На рисунке 5.14 показана зависимость потенциала электризации от радиуса закругления магистрали из диэлектрического полиэтиленового шланга при транспортировании аммиачной селитры, гранулита АС-8 и игданита. Радиус закругления транспортирующего шланга изменялся от 0,25 до 3 м при скорости транспортирования

20 м/с по замкнутому циклу. Из полученных зависимостей следует, что прокладку транспортирующего шланга при пневмозаряжании следует делать так, чтобы радиусы закруглений рабочей магистрали были не менее 0,5 м. Участки закруглений необходимо изготавливать из электропроводящих материалов и заземлять.

1 - аммиачная селитра; 2 - гранулит АС-8; 3 - игданит

Рисунок 5.14 - Зависимость потенциала электризации от радиуса закругления магистрали из полиэтиленового шланга

В работе при исследовании электризации ВВ при транспортировании в плотном слое по металлическим трубам (таблица 5.16) для снижения электризуемости сформулированы рекомендации:

    - необходимо трубопроводы изготавливать из нержавеющей стали; - исключить резкие повороты трубопроводов; - обеспечить надежное транспортирование веществ.

Таблица 5.16 - Электризация ВВ в зависимости от материала труб

Транспортируемое вещество

Массовый заряд, мкКл/кг

Стальной

Трубопровод

Латунный

Трубопровод

Алюминиевый порошок ПА-4

0,03

0,07

Штатный порошок

ГОСТ 5207-61

0,41

0,53

Вещество ОСТ В84-1067-75

0,12

0,23

На основании проведенных исследований разработано специальное устройство для снижения электризации, в котором часть трубопроводов выполнена в виде многозаходной объемной спирали.

Похожие статьи




Влияние технологических факторов пневмозаряжания на процесс электризации - Использование взрывчатых веществ

Предыдущая | Следующая