Самозаймання речовин та матеріалів. Самозаймання та самозаймання горючих речовин

Найменування параметру	Значення
Тема статті:	Самозаймання.
Рубрика (тематична категорія)	Освіта

Самозаймання є процесом низькотемпературногоокислення дисперсних матеріалів, що закінчується тліннямабо полум'яним горінням. Схильність до самозаймання речовин визначається комплексом їх фізико-хімічних властивостей : теплотою згоряння, теплоємністю, теплопровідністю, питомою поверхнею, об'ємною щільністю та умовами теплообміну із зовнішнім середовищем.

Для розвитку процесу самозаймання: вирішальне значення має можливість накопичення у матеріалі тепла, що виділяється при окисленні (або діяльності мікроорганізмів). Чим кращі умови акумуляції тепло, тим раніше при нижчій температурі починається самозаймання.

Процеси самозаймання розвиваються в матеріалах при досить низькій температурі ( до 250 про) протягом тривалого часу. У таких умовах для підтримки процесу самозаймання недостатньо тепла, що виділяється при окисленні зовнішньою поверхнею. Обов'язковою умовою є залучення в реакцію окислення або розкладання всієї маси матеріалу. І чим більше маса, тим легше розвивається в ній процеси самонагрівання і самозаймання. Збільшення температури навколишнього середовища скорочує час до самозаймання.

Можна виділити два механізми самозаймання:

Теплове самозаймання полягає у наступному. Багато дис-персних матеріалів взаємодіють з киснем повітря вже при звичайній температурі.У умовах , Що сприяють накопиченню тепла в масі матеріалу, відбувається підвищення температури. Це у свою чергу по- вивищує швидкість реакцій окиснення, підвищуючи при цьому температуру і т.д. В підсумку може трапитись самозаймання матеріалу .

Теплове самозаймання - фізико-хімічний процес, швидкість якого залежить 1 ). від швидкості хімічної реакції, 2 ). надходження кисню до реагуючої поверхні та від 3 ).інтенсивності теплообміну матеріалу з навколишнім середовищем.

При зберіганні дисперсних матеріалів повітря кисень проникає всередину матеріалу між частинками. Потрапляючи в пори, кисень адсорбується в поверхневому шарі, що спричинює підвищення температури. Наявність розвиненої поверхні твердого матеріалу з адсорбованим на ній киснем є необхідною умовою початку теплового самозаймання.

Істотну роль розвитку процесу самозаймання грають по-ристістьі адсорбційна здатність матеріалу . Чим більше часу, тим більше розвинена поверхня контакту і адсорбція на ній кисню. Тому найбільш схильні до самозаймання матеріали з більшою пористістю.

Саморозігрів маси матеріалу неоднорідний . Внаслідок різних умов тепловідведення, а). центральна зона об'єму нагрівається швидше, ніж поверхня, і початковій стадії самозаймання характерно збереження зовнішнього вигляду матеріалу, хоча всередині відбувається обвуглювання . Далі на обвугленій поверхні розвиваються процеси тління, які можуть перейти в полум'яне горіння. Оскільки проміжним продуктом при самозайманні більшості органічних речовин є вугілля , то головну роль грають закономірності самозаймання вугілля.

Слід зазначити, що значну роль у самозайманні вугілля грає його здатність адсорбувати пари води з навколишнього повітря. Встановлено, що при цьому вугілля може нагріватися до 65-70 про З . Наприклад, при адсорбуванні 0,01 гН 2 Про виділиться 22,6 Джтеплової енергії.

Прискорення процесу самозаймання сприяє А). накопичення тепла, б). розвинена поверхня, в). легка займистість, тобто мала енергія активації, і г). підвищення температури. Разом про те, самозаймання розвивається і за наявності речовині д). домішки.

Наприклад, якщо в аміачній селітрі ( NH 4 NO 3)домішок немає, то її перевезення та зберігання безпечні. Температура розкладання лежить у межах 200 про З. Але при малих добавках органікиабо частинок металівпочинається автокаталітичне розкладання , і селітра самозаймається при 110 про. Вважають, що автокаталіз викликають такі, що виділяються СО 2і водяна пара.Добавка олій у селітру також викликає вибухове її розкладання (у зв'язку з цим її застосовують для приготування вибухівки).

Велику роль у небезпеки самозаймання !!! грає тривалість періоду до самозаймання . У різних речовин вона різна.

Мікробіологічне самозаймання. До мікробіологічного самозаймання схильні, головним чином, матеріали рослинного походження Οʜᴎ служать поживною середовищем для бактерій та грибів.

Можливості розвитку мікробіологічного процесу обмежені,оскільки температура самонагрівання матеріалу не повинна перевищувати 75 о С. Оскільки при вищій температурі мікроорганізми, як правило, гинуть. прикладами мікробіологічного самозаймання можна назвати обвуглювання пшениці в буртах , самонагрівання гнойової купи і т.п .

У самозаймання вугілля можуть брати участь і адсорбція, і мікроорганізми (у початковій стадії), і домішки. Так, існували теорії, що причинами самозаймання вугілля є сульфіди заліза (FeS), карбонати заліза Fe(CO) 4 та ін.
Розміщено на реф.
Сьогодні вважають, що в здебільшого впливають домішки железа, незалежно від виду його хімічних з'єднань.

Основними показниками,що характеризують небезпеку самозайманняречовин, що є розглянуті нами в темі 4:

· температура самонагрівання;

· температура тління;

· умови теплового самозаймання;

· здатність вибухати і горіти при контакті з водою, киснем повітря та іншими окислювачами .

Останній показник якісно характеризує особливу пожежну небезпеку речовин, яка називається пірофорністю.

До пірофорнимвідносяться речовини, що мають температуру самовоспаління нижчетемператури навколишнього середовища , на відміну більшості речовин, які самозаймаються лише результаті нагрівання ззовні. Самезаймисті речовини дуже пожежонебезпечні .

Самозаймаючі речовини можна поділити на три групи:

1. Самозаймисті при зіткненні з повітрям: фосфор, сірчисті метали, порошок магнію, вугілля, сажа та ін.
Розміщено на реф.
Наприклад, в трасуючих кулях, феєрверках використовуються самозаймисті речовини.

2. Займисті при зіткненні з водою - Це лужні метали, їх карбіди, та інших.
Розміщено на реф.
Наприклад, карбід кальцію, що використовується в ацетиленових генераторах. Негашене вапно не горить, але тепло, що виділяється при її реакції з водою, може нагріти матеріали до температури самозаймання.

3. До третьої групи відносяться органічні з'єднання, які займаються при контакті з киснем та іншими окислювачами (хлором, бромом, оксидами азоту); це олії. Сюди відносяться і речовини, одержувані в результаті ендотермічних реакцій, наприклад, ацетилен, які при дії тепла або удару розкладаються з можливим вибухом.

Самозаймання. - Поняття та види. Класифікація та особливості категорії "Самозаймання." 2017, 2018.

Серед величезної кількості хімічних сполук є велика група речовин, здатних спалахувати (вибухати) і горіти при взаємодії з киснем повітря, водою та іншими речовинами. Зазвичай вважають схильними до хімічного самозаймання речовини та матеріали з температурою самонагрівання нижче 50 °С.

Речовини, що займаються при взаємодії з повітрям

До них відносяться:

Лужні метали - калій, рубідій та цезій.

Карбіди та гідриди лужних металів.

Порошкоподібні метали - цинк, алюміній, залізо, нікель,

кобальт, титан, цирконій

Сульфіди металів - сірчаний колчедан або пірит FeS 2 .

Білий (жовтий) фосфор.

Фосфіни, силани, арсин та ін.

Так, наприклад, гідриди лужних металів - натрію, калію, рубідія та цезію інтенсивно взаємодіють з вологою повітря за реакцією:

МеН + Н 2 Про ¾® МеОН + H 2 .

Серед сульфідів металівсірчаний колчедан або пірит FеS 2 є компонентом викопного вугілля та руд чорних та кольорових металів. Інші сульфіди заліза - FeS і Fe 2 S 3 - утворюються в технологічних апаратах, трубопроводах і резервуарах, де переробляються, транспортуються і зберігаються сірковмісні речовини (високосернисті нафти і нафтопродукти, сірководневмісні гази та ін). При температурах до 200°С органічна сірка гідролізується з виділенням сірководню, який реагує з продуктами корозії заліза з утворенням сульфіду:

2Fe(OH) 2 + 3H 2 S ® Fe 2 S 3 + 6H 2 O .

При температурі вище 200°С органічна сірка здатна виділятися в чистому вигляді та вступати із залізом у реакцію:

Fe+S ® FeS + 100 кДж.

Сульфіди заліза легко самозаймаються на повітрі, що є досить частою причиною пожеж та вибухів у гірничодобувній та переробній промисловості, а також на транспорті. Сульфіди багатьох інших металів також схильні до самонагрівання та самозаймання, особливо у подрібненому стані та при зіткненні з вологим повітрям.

Речовини, що займаються та викликають горіння

при дії на них води

До них відносяться:

Лужні метали.

Гідриди та карбіди лужних та лужноземельних металів.

Металоорганічні сполуки та ін.

Лужні металиреагують з водою з виділенням водню та великої кількості теплоти за загальною схемою:

2Ме + 2Н 2 O ® 2МеОН + H 2 + Q.

Багато металоорганічні сполукинадзвичайно чутливі до кисню - похідні лужних та лужноземельних металів, деяких елементів 3 та 5 груп періодичної системи. Нижчі їх алкільні похідні (метилати, етилати та інші) самозаймисти на повітрі. Похідні лужних і лужноземельних металів, а також Be, Mo, Zn, Cd, Ga, In бурхливо реагують з водою, причому багато з них із самозайманням вуглеводню, що виділяється.

Крім згаданих є велика група пожежонебезпечних речовин, що енергійно взаємодіють з водою з виділенням самозаймистих на повітрі газів. Наприклад, силіциди металів(Mg 2 Si, Fe 2 Si і т.д.) розкладаються водою з утворенням силану, який самозаймається на повітрі:

Mg 2 Si + 4Н 2 О ® 2Mg(OH) 2 + SiH 4 + 646 кДж,

SiH 4 + 2O 2 ® SiO 2 + 2Н 2 O + 1517 кДж.

Деякі неорганічні сполуки сильно розігріваються при взаємодії з водою, як, наприклад, оксид кальцію СаО (негашене вапно). При попаданні невеликої кількості води на негашене вапно вона розігрівається до яскравого світіння і може підпалити горючі матеріали, що стикаються з нею.

Речовини, що самозаймаються при контакті один з одним

До них відносяться, в основному, різні окислювачі: кисень, галогени, перекис водню, азотна кислота та її солі, марганцевокислий калій, хромовий ангідрид, солі хлоркисневих кислот та ін. Самі вони негорючі, але при контакті з органічними речовинами викликають їхнє хімічне займання.

Чистий кисеньнадзвичайно пожежонебезпечний. Багато негорючих на повітрі речовини стають пальними в атмосфері кисню (залізо). Найбільш небезпечний кисень у стислому та зрідженому стані. Так, мінеральні олії спалахують при контакті зі стисненим киснем і вибухають зі зрідженим.

Галогени -хлор, бром, фтор, йод. Найбільш широко у промисловості застосовується хлор. Суміші горючих газів (водень, метан, етан, етилен, ацетилен та інші) з хлором самозаймисти під впливом світла (тобто ці реакції фотокаталітичні). Деякі з них, наприклад, з воднем протікають із вибухом.

Н 2 + Сl 2 ® 2НСl + Q.

Характерною особливістю горіння вуглеводнів у хлорі є виділення значних кількостей чистого вуглецю у вигляді кіптяви.

Багато металів і неметалів самозаймаються серед галогенів. При цьому утворюється відповідний галогенід та виділяється велика кількість теплоти. Деякі органічні галогенпохідні вибухають при контакті з лужними металами, наприклад, тетрахлоретан.

Пероксид водню Н 2 Про 2- сильний окислювач, зазвичай випускається у вигляді 30% розчину у воді (пергідроль). Нестійке з'єднання легко розкладається в присутності слідів важких металів (міді, заліза, марганцю, металів групи платини та інших) та їх іонів з виділенням атомарного кисню. При концентраціях 65% і вище перекис водню викликає самозаймання багатьох горючих речовин: паперу, тирси, ганчірки, спиртів та ін.

Азотна кислота HNO 3- сильний окислювач. Концентрована азотна кислота енергійно діє на багато металів та неметалів. Органічні речовини (солома, папір, тирса і стружки, вугілля, масла, скипидар, етиловий спирт та ін) при її впливі руйнуються і займаються.

Солі азотної кислоти (нітрати, селітри)менш активні, ніж азотна кислота. З них найбільш широко застосовуються калієва КNО 3 , аміачна NH 4 NO 3 і натрієва NaNO 3 селітри, головним чином як мінеральні добрива і компоненти промислових вибухових речовин. Суміші селітри з багатьма порошкоподібними горючими матеріалами (сірим, деревним вугіллям, сажею та ін.) вибухають при нагріванні, від удару та тертя з виділенням великої кількості розпечених газів.

Перманганат калію КМnO 4викликає самозаймання багатоатомних спиртів (етиленгліколю, гліцерину тощо). При взаємодії його з аміачною селітрою утворюється дуже чутливий до нагрівання, удару та тертя перманганат амонію NH 4 MnO 4 .

Хромовий ангідрид СrO 3- Дуже сильний окислювач. При контакті з ним займаються всі класи кисневмісних органічних сполук: спирти, ефіри, кислоти та ін.

Хлорати та перхлорати -солі відповідних хлоркисневих кислот: хлорнуватий НСlO 3 і хлорної НClO 4 . Хлорати та перхлорати (гіпохлорити) відносяться до найсильніших окислювачів, за своєю поведінкою аналогічні селітрам.

Розглянутий список речовин, звичайно, далеко не повний, кількість їх набагато більша. Більш повна інформація про ці, а також про пожежонебезпечні властивості інших речовин міститься у довідковій та спеціальній літературі.

самозаймання хімічна речовина

Самозаймання вивчають шляхом термостатування досліджуваного матеріалу при заданій т-рі і встановлення залежності між т-рою, при к-рой виникає горіння, розмірами зразка і часом його нагрівання в термостаті.

До явищ хімічного самозаймання відноситься також загоряння ряду в-в (напр., дрібнороздрібний. А1 і Fe, гідриди Si, В і деяких металів, металоорг. соед.-алюминий органічні та ін) при контакті їх з повітрям в відсутність нагріву. Здатність до самозаймання за таких умов зв. пірофорністю. Особливість пірофорних в-в полягає в тому, що їх температура самозаймання нижче за кімнатну температуру: - 200 ° С для SiH4, - 80 ° С для А1 (С2Н5) 3. Для попередження хімічного самозаймання порядок спільного зберігання горючих речовин і матеріалів суворо регламентований.

Схильність до мікробіологічного самозаймання мають горючі матеріали, особливо зволожені, службовці пі-тат. середовищем для мікроорганізмів, життєдіяльність яких пов'язана з виділенням теплоти (торф, тирсу та ін). З цієї причини велика кількість пожеж та вибухів трапляється при зберіганні сільськогосподарських. продуктів (напр., силос, зволожене сіно) у елеваторах. Для мікробіологічного та хімічного самозаймання характерно те, що температура самонагрівання вбирається у звичайних значень Токр і м.б. негативною. Матеріали, що мають Tсн вище за кімнатну т-ри, здатні до теплового самозаймання.

Взагалі схильністю до всіх видів самозаймання мають мн. тверді матеріали з розвиненою повстю (напр., волокнисті), а також деякі рідкі та плавляться речовини, що містять у своєму складі ненасичені з'єдн., нанесені на розвинену (в т.ч. негорючу) поверхню. Розрахунок критич. умов для хім. мікробіол. і теплового самозаймання здійснюється за рівняннями (1) та (2). Методи експерименту. Визначення температура самонагрівання і температура самозаймання умов самозаймання викладені в спец. стандарті. Хімічне самозаймання пов'язане зі здатністю речовин і матеріалів вступати в хімічну реакцію з повітрям або іншими окислювачами за нормальних умов із виділенням теплоти, достатньої для їх займання. Найбільш характерними прикладами є випадки самозаймання промасленої ганчірки або фосфору на повітрі, легкозаймистих рідин при контакті з марганцівкою, тирси з кислотами та ін. Тому ми говоримо: «Окислювачам - бій!» - і маємо на увазі, що зберігання речовин та матеріалів має відповідати вимогам їх сумісності.

Інший вид хімічних реакцій речовин пов'язані з взаємодією води чи вологи. При цьому також виділяється достатня для самозаймання речовин та матеріалів температура. Прикладами можуть служити такі речовини, як калій, натрій, карбід кальцію, негашене вапно та ін. Особливістю лужноземельних металів є їхня здатність горіти і без доступу кисню. Необхідний реакції кисень вони видобувають самі, розщеплюючи під впливом високої температури вологу повітря на водень і кисень. Ось чому гасіння водою таких речовин призводить до вибуху водню, що утворюється.

І, нарешті, мікробіологічне самозаймання пов'язані з діяльністю дрібних комах. Вони в небачених кількостях розмножуються в спресованих матеріалах, поїдають все органічне і там-таки вмирають, разом зі своїм розкладанням виділяючи певну температуру, яка накопичується всередині матеріалу. Найбільш характерним прикладом є самозаймання торішніх скирт сіна.

Після всього вищезгаданого стає ясно, що всі види самозаймання мають суто умовний поділ. Для більшості горючих речовин процес самозаймання виглядає як сукупність теплової, хімічної та мікробіологічної реакцій.

Найчастіше в квартирах самозаймання пов'язане з неправильним зберіганням речовин та матеріалів, що складуються на балконах (лоджіях) без захисту від сонячних променів, у нещільно закритих ємностях, що забезпечує їх нагрівання та окислення киснем повітря. Тому основною вимогою правил пожежної безпеки є вимога суворого дотримання інструкції зі зберігання речовин та матеріалів, яка обов'язково повинна перебувати на ємності з ними або додаватись у вигляді паспорта на матеріал. У квартирах та житлових кімнатах допускається зберігання не більше 10 л фарб, лаків, бензину, гасу та інших легкозаймистих та горючих рідин та не більше 12 л горючих газів. При цьому зберігання цих речовин не допускається на балконах та лоджіях. В усіх випадках забороняється зберігання речовин невідомого складу.

Горіння - це хімічна реакція окиснення, що супроводжується виділенням великої кількості тепла та зазвичай свіченням. Окислювачем у процесі горіння може бути кисень, а також хлор, бром та інші речовини.

Найчастіше при пожежі окислення горючих речовин відбувається киснем повітря. Цей вид окислювача прийнятий у подальшому викладі. Горіння можливе за наявності речовини, здатної горіти, кисню (повітря) та джерела запалювання. При цьому необхідно, щоб горюча речовина та кисень знаходилися у певних кількісних співвідношеннях, а джерело запалювання мало необхідний запас теплової енергії.

Відомо, що у повітрі міститься близько 21% кисню. Горіння більшості речовин стає неможливим, коли вміст кисню в повітрі знижується до 14-18%, і лише деякі горючі речовини (водень, етилен, ацетилен та ін) можуть горіти при вмісті кисню в повітрі до 10% і менше. За подальшого зменшення вмісту кисню горіння більшості речовин припиняється.

p align="justify"> Палива речовина і кисень є реагуючими речовинами і складають горючу систему, а джерело запалювання викликає в ній реакцію горіння. Джерелом запалювання може бути пальне, що горить, розжарене тіло, а також електричний розряд, що володіє запасом енергії, достатнім для виникнення горіння та ін.

Горючі системи поділяються на однорідні та неоднорідні. Однорідними є системи, в яких пальне і повітря рівномірно перемішані один з одним (суміші горючих газів, пари з повітрям). Горіння таких систем називають кінетичним горінням. Швидкість його визначається швидкістю хімічної реакції, значної за високої температури. За певних умов таке горіння може мати характер вибуху чи детонації. Неоднорідними є системи, у яких горюча речовина та повітря не перемішані одна з одною та мають поверхні розділу (тверді горючі матеріали та нерозпилені рідини). У процесі горіння неоднорідних горючих систем кисень повітря проникає (дифундує) крізь продукти горіння до палива і вступає з ним в реакцію. Таке горіння називають дифузійним горінням, так як його швидкість визначається головним чином порівняно повільно протікаючим процесом-дифузією.

Для загоряння тепло джерела запалювання повинно бути достатнім для перетворення горючих речовин на пари та гази та для нагрівання їх до температури самозаймання. За співвідношенням пального та окислювача розрізняють процеси горіння бідних та багатих горючих сумішей. Бідні суміші містять у надлишку окислювач і мають нестачу пального компонента. Багаті суміші, навпаки, мають надлишок горючий компонент і в нестачі окислювач.

Виникнення горіння пов'язані з обов'язковим самоприскоренням реакції у системі. Процес самоприскорення реакції окислення з переходом їх у горіння називається самозайманням. Самоприскорення хімічної реакції при горінні поділяється на три основні види: тепловий, ланцюговий та комбінований – ланцюжково-тепловий. По теплової теорії процес самозаймання пояснюється активізацією процесу окиснення зі зростанням швидкості хімічної реакції. За ланцюговою теорією процес самозаймання пояснюється розгалуженням ланцюгів хімічної реакції. Практично процеси горіння здійснюються переважно за комбінованим ланцюжково-тепловим механізмом.

Самозаймання називають різке збільшення швидкості екзотермічних реакцій, що викликають самонагрівання речовин, що призводить до виникнення горіння за відсутності джерела запалювання.

Залежно від причини виділення тепла у початковій фазі самонагрівання речовин та матеріалів розрізняють самозаймання теплове, мікробіологічне та хімічне.

Тепловим називається самозаймання, викликане самонагріванням, що виникло під впливом зовнішнього нагріву речовини вище температури самонагрівання. До теплового самозаймання мають схильність багато речовин і матеріалів, до яких можна віднести олії та жири, кам'яне вугілля тощо.

Самозаймання олій та жирів часто є причиною пожеж. Існує три види олій: мінеральні, рослинні та тваринні.

Мінеральні олії, що містять граничні вуглеводні, до самозаймання не здатні. Відпрацьовані мінеральні олії можуть містити ненасичені вуглеводні, здатні до самозаймання.

Рослинні (лляна, конопляна, бавовняна та ін.) та тваринні (вершкове) олії за своїм складом відмінні від мінеральних. Вони являють собою суміш гліцеридів жирних кислот: пальмітинової З 15 Н 31 СООН, стеаринової З 17 Н 35 СООН, олеїнової З 17 Н 33 СООН, лінолевої З 17 Н 31 СООН, ліноленової З 17 Н 29 СООН та ін. граничними, олеїнова, лінолева і ліноленова - ненасиченими. Гліцериди граничних кислот, а отже й олії, що містять їх у великій кількості, окислюються при температурах вище 150 о С і не здатні самозайматися. Олії, що містять велику кількість гліцеридів ненасичених кислот, здатні до самозаймання.

Олії та жири можуть самозайматися тільки за певних умов:

б) при великій поверхні окиснення масел і жирів та малій тепловіддачі;

в) якщо жирами та оліями просякнуті будь-які горючі матеріали;

г) за певної ущільненості промасленого матеріалу.

Про кількість гліцеридів ненасичених кислот в маслі і жирі судять по йодному числу олії, тобто. за кількістю грамів йоду, поглиненою 100 г олії. Чим вище йодне число олії, тим більше воно здатне до самозаймання (лляна олія має йодне число в межах 192-197, конопляне - 145-167, рицинова - 82-86). Якщо йодне число олій менше 50, їх самозаймання неможливе.

Олії, жири або оліфи, що зберігаються в бочках, суліях, резервуарі, самозайматися не можуть, тому що площа поверхні їх контакту з повітрям дуже мала. Щоб створити умови самозаймання, необхідно збільшити поверхню окиснення (змочити волокнисті, пористі матеріали). Однак для самозаймання необхідно також, щоб поверхня окислення була значно більшою за поверхню тепловіддачі. Такі умови створюються, коли промаслені матеріали складено купи, штабелі, пакети і прилягають близько друг до друга. Здатність мастил і жирів до самозаймання тим більше, чим більшою мірою ущільнений промаслений матеріал. При сильному стисканні матеріалів можливість окислення зменшується за рахунок погіршення умов дифузії кисню до масла. Здатність промаслених матеріалів до самозаймання зростає у присутності каталізаторів (солей металів - марганцю, свинцю, кобальту).

Найменша температура, за якої практично спостерігали самозаймання масел і жирів, становила 10-15°С. Індукційний період самозаймання промаслених матеріалів може становити від кількох годин до кількох діб.

Основною причиною самозаймання вугілля є їх здатність окислюватись і адсорбувати пари та гази при низьких температурах. Зростання температури до 60 ° С в осередку самозаймання відбувається дуже повільно і може бути призупинено провітрюванням штабелю. Починаючи з 60°С, швидкість самонагрівання різко збільшується, тому таку температуру вугілля називають критичною. Самозайманню вугілля сприяють їх подрібнення та присутність піриту та вологи. Всі викопні вугілля за їх здатністю до самозаймання діляться на дві категорії: категорія «А» - небезпечні (до них відносяться бурі та кам'яні вугілля), категорія «Б» - стійкі (антрацит і кам'яне вугілля марки Т - ковалеве, донецьке і т.д. .).

Для запобігання самозайманню вугілля при зберіганні:

1.обмежують висоту штабелів;

2. ущільнюють вугілля в штабелях для того, щоб запобігти або обмежити проникнення повітря.

Сульфіди заліза FeS, FeS 2 Fe 2 S 3 здатні також самозайматися. Основною причиною самозаймання сульфідів є їх здатність реагувати з киснем повітря за нормальної температури з виділенням великої кількості тепла:

FeS 2 + O 2 = FeS + SO 2 + 222,3 кДж

При температурах нижче 310 ° С сульфіди заліза у виробничій апаратурі утворюються при дії сірководню на продукти корозії заліза.

Самозаймання сульфідів заліза у виробничій апаратурі запобігають наступним методам:

Захистом від сірководню з продукту, що обробляється або зберігається, антикорозійним покриттям внутрішньої поверхні апаратури;

Продуванням апаратури пором або продуктами згоряння;

Заповненням апаратури водою та повільним спуском її, що веде до окислення сульфіду без прискорення реакції.

Білий (жовтий) фосфор інтенсивно окислюється за кімнатної температури. Тому він швидко самозаймається з утворенням білого диму:

4Р + 5О 2 = 2Р 2 Про 5 + 3100,6 кДж

Зберігати і різати фосфор слід під водою, тому що на повітрі він може спалахнути від теплоти тертя.

До самозаймання повітря здатні також діетиловий ефір і скипидар. Причина самозаймання - здатність окислюватися повітря при низьких температурах.

Хімічним називається самозаймання, що виникло внаслідок хімічної взаємодії речовин. До групи речовин, які самозаймаються при контакті з водою, відносяться калій, натрій, рубідій, цезій, карбід кальцію та карбіди лужних металів, гідриди лужних та лужноземельних металів, фосфіди кальцію та натрію, негашене вапно, гідросульфід натрію та ін.

Лужні метали - калій, натрій, рубідій та цезій - взаємодіють з водою з виділенням водню та значної кількості тепла:

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2

Водень, що виділяється, самозаймається і горить спільно з металом тільки в тому випадку, якщо шматок металу за обсягом більше горошини.

Багато речовин, переважно органічні, при змішуванні чи зіткненні з окислювачами здатні самозайматися. До окислювачів, що викликають самозаймання таких речовин, відносяться стислий кисень, галогени, азотна кислота, перекис натрію та барію, хлорне вапно та ін.

Наприклад, ацетилен, водень, метан, етилен у суміші з хлором самозаймаються на світлі або від світла магнію, що горить.

Не можна зберігати галогени разом з легкозаймистими рідинами. При зіткненні з азотною кислотою самозаймаються скипидар та етиловий спирт.

Мікробіологічнимназивається самозаймання в результаті самонагрівання, що виникло під впливом життєдіяльності мікроорганізмів у масі речовини.

Найбільшу здатність до самозаймання мають фрезерний торф, сіно, конюшина, силосна маса, листя, солод, бавовна і т.д. Особливо схильні до самозаймання недосушені матеріали. Волога та тепло сприяють розмноженню мікроорганізмів. Внаслідок поганої теплопровідності рослинних матеріалів теплота, що виділяється при гнитті, йде в основному на розігрів матеріалів, температура підвищується і може досягти 70°С. При цій температурі мікроорганізми гинуть, але підвищення температури в рослинних матеріалах на цьому не закінчується. Деякі органічні сполуки звужуються вже при 70°С. Пористе вугілля, що при цьому утворюється, має властивість поглинати пари і гази. Адсорбція супроводжується виділенням тепла, а разі малої тепловіддачі вугілля нагрівається до початку процесу окислення. Внаслідок цього температура рослинних матеріалів підвищується і досягає 200°С. При 200°С починає розкладатися клітковина, що входить до складу рослинних матеріалів, що веде до обвуглювання та подальшої інтенсифікації окислення.

Згорілі документи

Залишки обгорілих паперів та інших об'єктів з матеріалів, що згоріли, можуть містити криміналістично значиму інформацію, і поводитися з ними необхідно, по можливості, акуратно. Як би сильно не була перевуглена папір, якщо листок зберігся, то можна встановити природу паперу і написаний на ній текст. За текстурою та складом експерт може встановити, що це за папір, простий чи банкнота, рубль це, долар чи інша іноземна валюта. Текст на папері також можна відновити, якщо він досить добре зберігся. Тому на місці пожежі необхідно: а) в міру можливості не чіпати та зберігати залишки паперів, якщо пожежа сталася у банку, офісі, службовому приміщенні магазину, складу тощо;

б) для припинення горіння паперів ізолювати їх від припливу повітря, накривши каструлею, баком тощо підручними засобами. Задування або тим більше подача води спричинять безповоротну втрату паперу;

в) якщо документи чи гроші перебувають у сейфі чи залізному ящику (шафі), не відкривати його одразу після пожежі. Сейф повинен охолонути, інакше доступ повітря всередину може спричинити спалах і швидке знищення вогнем вмісту.

Правила вилучення обгорілих паперів не розглядаються; краще, щоб це робив експерт, а завдання пожежника - зберегти ці залишки до його прибуття.

Те ж саме стосується обгорілих залишків деяких інших органічних матеріалів. Сучасні експертні можливості дозволяють, наприклад, проаналізувавши попіл від сигарети (методом електронної мікроскопії), визначити, чи це був чистий тютюн або з добавками марихуани та інших наркотиків.

Самозайманням називається процес виникнення горіння за відсутності стороннього джерела запалювання. Відбувається це при різкому збільшенні швидкості екзотермічних реакцій у певному обсязі речовини, коли швидкість виділення тепла перевищує швидкість тепловідведення в довкілля. До самозаймистих відносяться речовини, у яких температура самонагрівання нижче температури самозаймання.

Основне, що необхідно зробити під час огляду місця пожежі у разі виникнення версії про самозаймання, це встановити:

Природу матеріалу або матеріалів (речовини, суміші речовин), що знаходилися в осередковій зоні на момент пожежі,

Обсяги (геометричні розміри) та кількості складованої речовини (матеріалу);

умови зберігання (температура навколишнього середовища, упаковка, вентиляція тощо);

Передісторію об'єкта зберігання (коли складовано, чи не було ознак самонагрівання (дим, запах) тощо).

Залежно від первинного імпульсу, що запускає механізм саморозігріву матеріалу, розрізняють такі види самозаймання:

Теплове;

Хімічна;

Мікробіологічний.

Теплове самозаймання

Екзотермічний процес окиснення матеріалу киснем повітря може бути ініційований попереднім підігрівом цього матеріалу до певної температури. Це може відбуватися при контакті з нагрітими поверхнями або газовим середовищем у процесі виготовлення матеріалу, його зберігання або експлуатації.

При підозрі на теплове самозаймання, крім перелічених вище відомостей, необхідно з'ясувати:

Чи були джерела додаткового підігріву матеріалу (печі, калорифери, опалювальні труби, інші нагріті поверхні);

Які температури цих джерел, маса, поверхня нагріву, тривалість дії, відстань до матеріалу;

Чи були умови для акумуляції тепла.

До теплового самозаймання схильні, наприклад, тирса, стружка, джутове волокно, папір у стосах, дрібнодисперсні органічні матеріали (борошно, торф, концентрат горючих сланців, технологічна сажа), деякі різновиди мінеральних ват та інших утеплювачів і т.д.

Самонагрівання деревини починається при температурі 130-150 °С, проте при тривалому (протягом багатьох років!) нагріванні деревина може переходити в так званий "пірофорний" стан і спалахувати при температурі 90-110 °С.

Можлива ситуація, коли схильний до самозаймання матеріал, після нагрівання в процесі виробництва (наприклад, при сушінні), складується або транспортується неохолодженим, внаслідок чого виникає самозаймання. Характерною ознакою самозаймання при цьому є розташування вогнища в обсязі(В глибині матеріалу), а не на його поверхні. Ця обставина, якщо вона виявлена, обов'язково має бути відображена в протоколі огляду.

Розташування вогнища в обсязі матеріалу, ближче до центру масиву, де найкращі умови для акумуляції тепла, а найменші тепловтрати, є важливою кваліфікаційною ознакою процесу самозаймання, причому не тільки теплового, а й мікробіологічного.

Самозаймаються відкладення фарби в камерах для фарбування та їх системах вентиляції.

Можливе самозаймання вугілля в купах та штабелях. При підозрі на таку причину необхідно з'ясувати:

Марку складованого вугілля;

Розміри купи чи штабелі;

Можливе зволоження до пожежі;

Ступінь подрібнення (кусковий, пил).

Схильність тієї чи іншої речовини (матеріалу) до теплового самозаймання може бути встановлена ​​за довідковими даними. У випадку, якщо є невідома речовина (матеріал) або по ній відсутні довідкові дані, необхідно відібрати пробу даної речовини для експериментального визначення температури самонагрівання та умов теплового самозаймання за ГОСТ 12.1.044-89. Вимоги до проби, що відбирається, зазначені в додатку 4. При відомих габаритах складованого матеріалу випробування дозволять визначити мінімальну температуру середовища і тривалість нагріву, при якій може відбутися самозаймання даного матеріалу. Ці результати можна буде порівняти з фактичними даними щодо досліджуваної пожежі.

Хімічне самозаймання

Хімічне самозаймання є результатом взаємодії двох речовин одна з одною або з навколишнім середовищем (водою, киснем повітря), що відбувається з виділенням достатньої кількості тепла.

Розглядати цю версію має сенс, якщо встановлено, що у приміщенні, де сталася пожежа, були речовини, схильні до екзотермічної реакції з водою, повітрям чи одна з одною. Істотно і присутність у зоні вогнища зруйнованої тари, і навіть залишків хоча б однієї з речовин.

На повітрі самозаймаються, наприклад, жовтий та білий фосфор, лужні метали (літій, калій, натрій), карбіди лужних металів (у вологому повітрі розкладаються із виділенням ацетилену). Внаслідок окислення повітря самозаймаються металеві порошки і пудри (алюмінію, цинку, кобальту та інших.).

Схильні до самозаймання рослинні та тваринні олії, скипидар та деякі інші речовини, що містять хімічно активні ненасичені С-З зв'язку. Натуральна оліфа, яка виготовляється з лляної олії, ще схильніша до самозаймання, ніж лляна олія, т.к. в неї введені сикативи, що прискорюють окислення та полімеризацію масла, що призводить до його висихання.

Мінеральні (нафтового походження) олії схильні до самозаймання лише забруднені.

Необхідно мати на увазі, що самозаймання олій та інших рідин неможливо у посудині або при їх протоці у вигляді калюжі чи плівки на будь-яку поверхню. Самозаймаються лише просочені рідиною ганчірки, вата, шерсть, тирсу та інші пористі матеріали, на розвиненій поверхні яких можливий гарний контакт олії з киснем повітря. Для самозаймання потрібні оптимальна кількість олії на поверхні пористого матеріалу (не багато, але й не мало) та умови акумуляції тепла. Прискорюють самозаймання солі кобальту, марганцю, свинцю, деяких інших металів.

Найменша температура, за якої спостерігалося самозаймання такого роду, становить 10-15 °С. Період індукції – від кількох годин до кількох днів.

При підозрі на самозаймання олії та подібних матеріалів необхідно з'ясувати:

Тип, вид олії, жиру;

Що могло бути просякнуте, скільки, скільки часу пролежало до пожежі;

Наявність умов акумуляції тепла.

Хімічне самозаймання можливе і при контакті пари речовин (матеріалів), одна з яких є сильним окислювачем, інше - речовиною, що легко окислюється.

До перших відносяться солі азотної кислоти (селітри), перманганат калію та натрію, хлорати, перхлорати, біхромати, хромовий ангідрид, концентрована сірчана (понад 95 %) та азотна кислоти, перекис водню, органічні перекису тощо.

До других - рідкі органічні речовини (дво- та триатомні спирти, деякі вуглеводні) і дрібнодисперсні тверді органічні речовини (наприклад, тирсу, цукровий пісок і пудра і т.д.), зазначені вище порошки металів.

При підозрі на хімічне самозаймання, пов'язане з екзотермічним взаємодією двох речовин, необхідно обов'язково зажадати відомості про речовини, які могли перебувати (зберігатися, транспортуватися) на об'єкті, де сталася пожежа.

Під час огляду місця пожежі необхідно:

а) дослідити навколишні конструкції та предмети для виявлення зони тривалого низькотемпературного піролізу. Як правило, при самозайманні (хімічному, зокрема) тепла, що виділяється, не вистачає для забезпечення миттєвого розвитку полум'яного горіння. Процес зазвичай на початковому етапі протікає у формі тління, у зонах, де є умови для акумуляції тепла, і лише через якийсь час переходить у полум'яне горіння. Тому треба намагатися виявити та зафіксувати подібні зони тління;

б) відібрати проби вугілля з метою встановлення температури та тривалості піролізу (див. гл. 5). Це необхідно, зокрема, для підтвердження режиму горіння в зоні, що досліджується (тління або полум'яне горіння);

в) відібрати проби для наступних інструментальних досліджень з метою виявлення в осередковій зоні залишків речовин, що реагували між собою.

Мікробіологічне самозаймання

Характерно для органічних дисперсних та волокнистих матеріалів, усередині яких можлива життєдіяльність мікроорганізмів (сіна, соломи, овочів, зерна, фрезерного торфу та ін.).

При відпрацюванні версії про мікробіологічне самозаймання по можливості необхідно отримати такі дані:

а) вологість сіна на момент пожежі (відомо, що для мікробіологічного самозаймання вологість має бути не менше 16%);

б) час, що минув після закладки (небезпека самозаймання зберігається до 3-4 місяців; найімовірніше воно протягом 10-30 діб);

в) розміри стогу сіна (за теоретичною теплофізичною оцінкою вони повинні бути не менше 2×2×2 м; при менших габаритах стог не здатний спалахнути, тому що занадто великі тепловтрати в навколишнє середовище).

Важливо також з'ясувати умови зберігання та сушіння сіна. Можливе осередкове (так зване "гніздове") виникнення процесу в результаті попадання в стог зволоженішого сіна або зволоження окремих ділянок через дірявий дах сіносховища. "Пластове" самозаймання може початися при міграції вологи в масі сіна через перепад температур, наприклад, при нерівномірному обігріві або охолодженні - при цьому в периферійних шарах, поблизу поверхні, утворюється конденсаційна волога.

Кваліфікаційні ознаки мікробіологічного самозаймання, що виявляються під час огляду місця пожежі:

1. Осередок розташований у центрі стогу чи масиву іншого, схильного до мікробіологічного самозаймання матеріалу, а чи не зовні. Якщо копиця сіна має поверхневе обвуглювання (обгорання), а всередині немає слідів горіння, це не самозаймання, а горіння, що виник від зовнішнього джерела відкритого вогню, іскри тощо.

2. Наявність вогнищ, що не розвинулися, у тому числі в окремих стосах. Вони є локальні агломерати сіна різного ступеня термодеструкції (див. рис. 6.4).

Рис. 6.4. Зони, що виникають у сіні при мікробіологічному самозайманні