Основи охорони праці - Березуцький В.В. - 5.3. Самозаймання речовин

Реакція окислення є екзотермічною (тобто відбувається з виділенням тепла) і за певних умов може самоприскорюватися. Цей процес самоприскорення реакції окислення з переходом її в горіння називається самозайманням.

Температура самозаймання горючих речовин дуже різна. В одних вона перевищує 500'С, а в інших приблизно дорівнює температурі навколишнього середовища, тобто температурі повітря, яку в середньому можна прийняти у межах 0...50ºС.

Залежно від температури самозаймання усі горючі речовини умовно поділяють на дві групи: 1) речовини, температура самозаймання яких вища за температуру навколишнього середовища; 2) речовини, температура самозаймання яких нижча за температуру навколишнього середовища. Речовини першої групи здатні самозайматися тільки внаслідок нагрівання їх вище температури навколишнього середовища. Речовини другої групи можуть самозайматися без нагрівання, оскільки навколишнє середовище вже нагріло їх до температури самозаймання. Такі речовини становлять велику пожежну небезпеку і називаються самозаймистими, а процес їх самонагрівання до виникнення горіння - самозайманням.

Самозаймання залежно від причин, що до нього призводять, поділяють на хімічне, мікробіологічне, теплове.

Хімічне самозаймання виникає у результаті взаємодії речовин з киснем повітря, водою або одна з одною. Так, більшість рослинних олій та жирів, якщо вони нанесені тонким шаром на волокнисті або порошкоподібні матеріали, схильні до самозаймання у повітрі, оскільки містять у своєму складі ненасичені сполуки (такі, що мають подвійні зв'язки), які здатні окислюватися і полімеризуватися в повітрі з виділенням тепла при звичайній температурі. До самозаймання при звичайних температурних умовах внаслідок взаємодії з киснем повітря здатні також сульфіди заліза, білий фосфор, металоорганічні сполуки та інші речовини. Ось, наприклад, реакція самозаймання сульфіду заліза (IV):

До групи речовин, що викликають горіння при взаємодії з водою, належать лужні метали, карбіди кальцію та лужноземельних металів, гідриди лужних та лужноземельних металів, фосфористі кальцій та натрій, негашене вапно, гідросульфат натрію та ін.

Лужні метали при взаємодії з водою виділяють водень і значну кількість тепла, за рахунок чого водень самозаймається і горить разом з металом.

При взаємодії карбіду кальцію з невеликою кількістю води виділяється така кількість тепла, що при наявності повітря ацетилен, який утворюється, самозаймається. Якщо кількість води велика, цього не трапляється:

Оксид кальцію (негашене вапно), реагуючи з водою, самонагрівається. Якщо на негашене вапно потрапляє невелика кількість води, воно розігрівається до світіння і може підпалити матеріали, що стикаються з ним. До групи речовин, які самозаймаються при контакті одна з одною, належать газоподібні, рідкі й тверді окислювачі. Стиснутий кисень спричиняє самозаймання мінеральних масел, які не самозаймаються у кисні при нормальному тиску.

Сильними окислювачами є галогени (хлор, бром, фтор, йод); вони надзвичайно активно сполучаються з низкою речовин, при цьому виділяється велика кількість тепла, що й призводить до самозаймання речовин.

Ацетилен, водень, метан, етилен у суміші з хлором самозаймаються на денному світлі. Через це не можна зберігати хлор та інші галогени спільно з легкозаймистими рідинами. Відомо, що скипидар самозаймається у хлорі, якщо він розподілений у якій-небудь пористій речовині (папір, ганчірка, вата).

Азотна кислота, розкладаючись, виділяє кисень, тому вона є сильним окислювачем, здатним викликати самозаймання низки матеріалів (солома, льон, бавовна, тирса, стружка).

Сильними окислювачами є перекис натрію і хромовий ангідрид, які при стиканні з багатьма горючими рідинами викликають їх самозаймання.

Перманганат калію, якщо його змішати з гліцерином або етиленгліколем, викликає їх самозаймання через кілька секунд.

Мікробіологічне самозаймання характерне для рослинних продуктів - сіна, конюшини, соломи, солоду, хмелю, фрезерного торфу та ін. При відповідних вологості та температурі в рослинних продуктах (наприклад, у фрезерному торфі) активізується діяльність мікроорганізмів, яка супроводжується виділенням тепла, і хоча при досягненні 65-70°С мікроорганізми гинуть, процес окислення, що вже розпочався, інтенсифікується, самоприскорюється, що і призводить до самонагрівання та самоспалахування.

Теплове самозаймання є результатом самонагрівання матеріалу, що виникає внаслідок екзотермічних процесів окислення, розкладу, адсорбції тощо або від дії зовнішнього незначного джерела нагрівання. Наприклад, нітроцелюлозні матеріали (кіно-, фотоплівка, бездимний порох) при температурі 40-50вС розкладаються з підвищенням температури до самоспалахування.

Щодо сутності понять "самозаймання" та "самоспалахування", "займання" та "спалахування" важливо зазначити, що, по-перше, "самоспалахування" і "самозаймання" - одне й те саме явище; по-друге, фізична суть процесів самозаймання і самоспалахування однакова, оскільки механізм самоприскорення реакції окислення в них один і той самий. Головна відмінність між ними в тому, що процес самозаймання просторово обмежений частиною об'єму горючої речовини (решта маси горючої речовини залишається холодною), в той час як процес самоспалахування речовини відбувається у всьому її об'ємі. Крім того, після спалахування або самоспалахування має місце полум'яне горіння, тоді як займання та самозаймання означають початок будь-якого горіння, у тому числі й такого, що не супроводжується появою полум'я (наприклад жевріння).