Состав для тушения и предотвращения воспламенения серы Советский патент 1993 года по МПК A62D1/00 

Предлагаемое изобретение относится к средствам обеспечения безопасности взрывных работ в горно-рудной промышленности и предназначено для применения при добыче самородной серы и сульфидных

РУД.- .

Физико-химические свойства серы в твердой и дисперсной фазе таковы, что, с одной стороны при взрывании руд с содержанием серы как минимум 24% неизбежно приводят к возникновению пожаров, с другой стороны, сильно затрудняют борьбу с такими пожарами.

Наиболее значимой причиной возникновения пожаров является возгорание пыли, образующейся в забое при буровых работах. Следовательно, борьба с пылью, подавление пыли и предотвращение (снижение) ее образования - одна из главных задач в решении проблемы повышения по- жаробезопасности на серных рудниках.

Широко распространенным средством частичного решения этой проблемы является применение в буровых работах (там, где возникает наибольшее количество пыли), пожароопасных станков, обеспечивающих бурение с промывной скважины.

Однако, в связи с недостатком воды или полным ее отсутствием это средство не во всех регионах реализуемо.

И коль образование пыли и ее возгорание неизбежно, то в таком случае самым эффективным решением проблемы снижения пожароопасности выступает связывание и подавление пыли. Необходимость и важность эффективных средств для связи и подавления пыли доказывается еще и тем, что пыль образуется не только при бурении, но и при собственно взрыве. Причем, в этот момент возгорание происходит неизбежно, так как присутствуют все условия одновременно: образование огромного пылевого облака и горящих продуктов взрыва. Пылевое облако, в котором распространяется пожар мгновенно, переносится с огромной скоростью на рядом расположенные

Ё

IVI

jOO

Si J ел VI

ные блоки. Поэтому актуальной является задача своевременной локализации и подавления (тушения) неизбежно возникающих пожаров на руднике.

Для борьбы с пожарами на серных рудниках известно широкое применение воды. Так, например, предложено для уменьшения пожароопасное™ пыли в зоне образо- вания.пылевых выбросов использовать воду в виде водяного тумана.

Однако, вода (в различных способах ее применения) недостаточно эффективна и расход ее поэтому очень большой. А в силу географического расположения месторождений на значительной части рудников вода в таких количествах недоступна.

Поэтому -в решении проблемы снижения пожароопасности взрывных работ на серных карьерах перспективным является снижение воспламенения и взрываемости серусодержащей среды, а в пределе ее флегматизация, т.е. предотвращение возникновения пожаров.

По этому назначению известно применение различных инертных материалов в дисперсной фазе: темно-серая глина, мергелистая глина, супесь серая, песок серый, суглинок желто-серый.

Как и всяких других инертных веществ, их пожаротушащая эффективность проявляется по механизму механического воздействия: разбавления серной пыли (снижения ее счетной концентрации), изоляции поверхности частичек от кислорода воздуха путем обволакивания частичек серной пыли мельчайшими частицами инертной добавки.

Однако, эффективность инертных добавок очень низкая, так как принцип их действия основан на механическом воздействии на пылевое серное облако: разбавление, изоляция поверхности частичек от кислорода. Следовательно, на тушение пожаров на серных рудниках требуются большие расходы инертных веществ и трудозатраты, связанные с их доставкой и распылением.

Так, например,при разбавлении серной пыли инертным порошковым материалом в 2,5 раза она-становится слабовзрывной и лишь при разбавлении в 57,5 раз пламени взрыва не наблюдается. То есть для предотвращения возникновения взрыва необходи- мы большие количества инертных материалов в силу их низкой эффективности.

Поэтому неоспорима актуальность задачи поиска, создания высокоэффективных материалов, способных обеспечить надежное противопожарное действие не только гасить, локализовать возникший очаг горения, но и предупредить его возникновение.

Процессы горения серы и серных руд практически не изучены. Поэтому подбор средств тушения серы осуществляется по принципу аналогий. Имеются некоторые ли- тературные сведения о цепном механизме горения паров серы, в котором активными являются радикалы кислорода. Исходя из этого можно предположить, что эффективными могли бы быть химические вещества,

0 связывающие радикалы, обрывающие развитие цепной реакции, аналогично подавлению горения и взрывов метановоздушных сред.

Однако, химические вещества и их сме5 си успешно применяющиеся для тушения метановоздушных смесей и угольной пыли, в случае тушения серы не оправдали надежд авторов.

Известно применение карбамида для

0 тушения и предотвращения воспламенения серы, выбранное в качестве прототипа.

По сравнению с инертными веществами

карбамид эффективнее примерно в 39 раз.

- Невзрывчатая смесь образуется при раз5 бавлении серы карбамидом в соотношении 5:1, соответственно.

Дальнейшее- изучение карбамида, его физико-химических свойств, поверхностных свойств серы и карбамида показало, что

0 влияние карбамида на поверхность серы могло бы быть сильнее при изменении поверхностных свойств карбамида. Это известный прием для повышения огнетушащих свойств дисперсных материалов, и достига5 ется он подбором различных добавок, изменяющих поверхностные свойства основного компонента в составе в сторону большого сродства к поверхности горящего материала. .

0Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности состава. предназначенного для тушения и предотвращения воспламенения серы.

Поставленная цель достигается тем. что

5 состав, содержащий карбамид, согласно предлагаемому изобретению, дополнительно содержит канифоль при следующем соотношении компонентов: карбамид 97-90 мас.%, канифоль 1-3 мас.%.

0

Для доказательства неочевидности применения канифоли в качестве добавки в порошковые составы с целью повышения огнетушащей эффективности был проанали5 зирован ряд композиций, известных как по литературным источникам, так и по промышленному применению для тушения пожаров и подавления взрывов в горнорудной промышленности. В результате было обнаружено применение канифоли для улучшения условий размола при получении инертной пыли (см.ТУ 21-20-46-82).

Сущность заявляемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 970 г карбамида в течение 3 мин размалывают в шаровой мельнице, добавляют 23 г канифоли и размалывают еще 1,5 мин. Полученная композиция содержит (вес.%):

карбамид - 97-99, канифоль - 1-3. Аналогичным способом получают ряд образцов, композиционный состав которых приведен в таблице 1.

Испытания образцов проводили по лабораторной методике принципиально аналогичной методике, разработанной МакНИИдля испытания порошковых составов на пылевзрывозащитную эффективность угольной пыли. Эффективность порошковых образцов оценивалась по их минимальной добавке к серной пыли до получения невоспламеняющейся смеси.

Согласно методике, готовят ряд смесей образцов, состоящих из порошка серы и испытываемого состава в различных соотношениях в диапазоне 10:1-1:10, соответственно. Полученные смеси тщательно перемешивают. Для опыта отбирают пробы в количестве 2 г (опыт повторяют 5-10 раз).

С помощью воронки, установленной над пламенем газовой горелки, просыпают отобранный образец через это пламя и фиксируют поведение смеси образца в пламени и после его прохождения:

- при недостаточной эффективности и количества добавки в смеси происходит возгорание образца в пламени и на поддоне, установленном под горелкой.

Увеличением содержания добавки в смеси находят то минимальное его количество, которое обеспечивает образцу смеси невоспламенение. Опыт повторяют для каждого вида добавки. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Верхний предел введения добавки обусловлен свойством горючести самой добавки, что снижает эффективность состава.

Как видно из приведенных данных составы по примерам 1-3 имеют наибольшую эффективность по тушению и предотвращению воспламенения серы (1:8-1:10 со- став:сера), что в 70-80 раз эффективнее инертной пыли, и по сравнению с 1:5 (составхера) по прототипу, что примерно в 40 раз эффективнее инертной пыли. Т.е. заявляемый состав примерно в 2 раза эффективнее состава по прототипу. По мнению авторов, добавка канифоли в заявляемых пределах способствует образованию пленки мочевины на поверхности частицы серы, что позволяет обеспечить надежную изоляцию частиц серы от кислорода

воздуха при расплавлении компонентов смеси, так как по температуре плавления вещества распределяются в ряд: канифоль - мочевина - сера. В начальный момент нагрева первой плавится канифоль и, обволакивая частицы мочевины, способствует ее равномерному распределению по поверхности частиц серы. Дальнейшее повышение температуры приводит к плавлению мочевины, чем завершается капсулирование частицы серы и надежное изолирование уже расплавленной серы от кислорода воздуха. Детальное изучение ззаимного влияния ингредиентов состава на их поверхностные свойства продолжаются в лаборатории.

Таким образом, заявляемое изобретение выгодно отличается от известных средств взрывозащиты и прототипа высокой эффективности, доступностью сырья и удобством применения ао всех регионах

страны. Использование карбамида для тушения серы очень актуально, т.к. в настоящее время применение его в сельском хозяйстве в качестве удобрения резко сокращается.

Применение заявляемого состава на серных рудниках позволит повысить безопасность и улучшить условия труда на серных рудниках, т.к. предотвращает воспламенение серы, локализует очаги воспламенения, обеспечивает надежное их тушение, что исключает образование вредных газов.

Формулаизобретения Состав для тушения и предотвращения

воспламенения серы, содержащий карбамид, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности действия состава, он дополнительно содержит канифоль при следующем соотношении компонентов.

мас.%:

Карбамид97-99 Канифоль 1-3

Т а б л и ц а 1

Использование: для тушения и предотвращения воспламенения серы в горно-рудной промышленности. Сущность изобретения: готовят состав, содержащий 97-99 мас.% карбамида и 1-3% канифоли. Сначала карбамид размалывают на шаровой мельнице, добавляют канифоль и размалывают еще 1,5 мин. 2 табл.

Таблица2