Энергетические характеристики потока транспортируемого взрывчатого вещества

Energy characteristics of the flow of the transported explosive

Belin Vladimir

doctor of technical sciences, professor, meneger by department «Explosive business» of National research technological university «MISIS», Russia, Moscow

Elina Acheeva

candidate of technical sciences, associate prof. department of physics of North-Caucasian Institute of Mining and Metallurgy SKGMI(GTY), Russia, North Ossetia-Alania, Vladikavkaz

Georgi Gabaev

process engineer OAO "Kavdolomit", Russia, North Ossetia-Alania, Vladikavkaz

Svetlana Lokyeva

candidate of сhemical sciences, associate prof. department of physics of North-Caucasian Institute of Mining and Metallurgy SKGMI(GTY), Russia, North Ossetia-Alania, Vladikavkaz

Akhsharbek Khabaev

student of  North-Caucasian Institute of Mining and Metallurgy SKGMI(GTY), Russia, North Ossetia-Alania, Vladikavkaz

Аннотация. Процесс образования статического электричества, сопровождающий различные технологические процессы и оказы­вающий достаточно часто отрицательное воздействие на них. Практика применения простейших взрывчатых веществ (ВВ) в пневматическом заряжании показывает, что этот способ заряжания является достаточно эффективным. Однако, этому процессу сопутствуют некоторые недостатки, а именно электризация потока аэровзвеси в шланге. В результате образуются области различных знаков, что ведет к воз­никновению электрического разряда, сопровождающегося выделением определенного количества теплоты, ведущего к незапланированному взрыву. Значение этого количества тепла напрямую зависит от энергетических параметров электризации.

Abstract. The process of formation of static electricity, which accompanies various technological processes and often has a negative impact on them. The practice of using the simplest explosives (BB) in pneumatic charging shows that this method of charging is quite effective. However, this process is accompanied by some drawbacks, namely the electrification of the airway flow in the hose. As a result, areas of different signs are formed, which leads to the appearance of an electric discharge, accompanied by the release of a certain amount of heat, leading to an unplanned explosion. The value of this amount of heat directly depends on the energy parameters of electrification.

Ключевые слова: энергия воспламенения; взрывчатые вещества; электризация; заряд, пневмошланг; процесс заряжания.

Keywords: energy of ignition; explosives; electrification; charge, pneumatic hose; the process of loading.

Широкое применение пневматического способа заряжания гранулированных взрывчатых веществ (ВВ) в горной промышленности указывает на необходимость экспериментальных исследований пирофорности и взрываемости промышленных ВВ, их составляющих.

Важным показателем взрывоопасности является минимальная энергия воспламенения, т. е. энергия, выделение которой даже за незначи­тельный отрезок времени (например, в виде искры электрического происхождения) способно воспламенить аэровзвесь. Очевидно, что характеристики взрываемости порошков в значительной степени зависят от крупности частиц, а так же от их концентрации [1]. Более мелкодисперсные порошки имеют более низкие температуры воспламенения и нижний концентрационный предел (НКП), выше скорость нарастания давления и величину максимального давления. Это обусловлено тем, что с уменьшением размеров частиц площадь их поверхности быстро возрастает в силу квадратичной зависимости. Активность порошка повышается. Если энергия, выделяющаяся в разрядном промежутке, превзойдет величину минимальной энергии воспламенения аэровзвеси транспортируемого ВВ, произойдет воспламенение с возможной последующей детонацией. Вероятность воспламенения ВВ определяется следующими значением величины энергии, выделяющейся в объеме ВВ. Зная минимальную температуру воспламенения аэровзвеси, можно определить критическое значение электрического заряда, являющегося основным параметром, от которого зависит энергия электростатического поля внутри зарядного шланга.

Данные о воспламеняемости и взрываемости ВВ, их аэровзвесей и компонентов ВВ в отечественной и зарубежной литературе практи­чески отсутствуют. Имеющиеся величины минимальных энергий воспламенения некоторых ВВ [3], представленных в таблице 1, не дают достоверных характеристик взрывоопасности аэрозолей ВВ.

Таблица 1.

Минимальная энергия воспламенения некоторых ВВ

Наиболее вероятным источником воспламенения аэровзвесей ВВ является электрическая искра между разноименно заряженными массами потока транспортируемого ВВ. Известно, что процессу пневмати­ческого транспортирования гранулированных ВВ сопутствует явление электризации как транспортируемой аэровзвеси ВВ, так и шланга [4]. Применение полупроводящих транспортирующих магистралей, зазем­ляемых в процессе пневмозаряжания, исключило их электризацию за счет отекания зарядов со шланга на Землю. Однако электризация потока ВВ происходит и в полупроводящих магистралях. Промышленные эксперименты, проведенные автором, подтвердили это положение. Не существует достоверных критериальных величин НКП, верхнего концентрационного предела (ВКП) и минимальных энергий воспла­меняемости аэровзвесей ВВ, сопоставление с которыми параметров электростатического поля наэлектризованного потока ВВ представило бы реальную картину возможности воспламенения аэровзвеси в случае возникновения электрической искры внутри пневмомагистрали. Таким образом предполагается исследовать основные характеристики воспламеняемости и взрываемости воздушно-пылевых и воздушно-взрывчатых смесей ВВ и пылей сульфидных руд в зависимости от мощности электрической искры. Для этого необходимо знать параметры электростатического поля заряженного объема ВВ.

Анализ теоретических и экспериментальных материалов позволяет обосновать цель дальнейших исследований воздействия электроста­тического поля на аэровзвеси: установление критических значений вели­чин минимальных энергий воспламенения аэродисперсных смесей [2]. Для этого следует исследовать искровой разряд, возникающий при транспортировке в шланге, и параметры от которых зависит энергия электрического поля – потенциал и электрический заряд.

Решение поставленных вопросов поможет выявить безопасные пределы и условия процесса пневмозаряжания гранулированных ВВ.

Результаты экспериментального определения минимальных энергий воспламенения компонентов, из которых состоят основные типы промышленно применяемых гранулированных ВВ и, для сравнения, минимальных энергии воспламенения аэрозолей тяжелых углеводородов, приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Минимальная энергия и температура воспламенения возможных компонентов ВВ, (d = 0,05 - 0,063)_*10^-3м

На основании полученных значений W_min [5], были построены графики зависимостей W(К) и W(d) для аэровзвесей гранулированных ВВ.

Приведенные зависимости создают достаточно полную картину пирофорности аэровзвесей промышленных гранулированных взрыв­чатых веществ и пылей сульфидных руд и позволяют дать конкретные рекомендации предприятиям горной промышленности по безопасному ведению процесса пневматического транспортирования гранулированных взрывчатых веществ и пылей сульфидных руд.