Какие металлы взрываются при контакте с водой
Взрывы, возникающие в ходе технологического процесса производства металлов и сплавов, называются технологическими. К ним относятся взрывы при контакте расплавленного металла и шлака с водой, взрывы газо- и пыле-воздушных смесей, а также порошков металлов и сплавов. Высокая вероятность возникновения взрыва существует во всех основных металлургических цехах. Так, в доменном производстве взрывы возникают при контакте расплавленных металла и шлака с водой, при о воде доменного газа и подаче в доменную печь природного газа (взрывы газо-воздушных смесей). При применении в ряде случаев угольной пыли и вдувании ее в доменную печь возможны взрывы пылевоздушных смесей и т. п.
В сталеплавильном производстве возможны взрывы газов, порошков металлов и сплавов-раскислителей, экзотермических смесей, утепляющих засыпок; в прокатном производстве — взрывы паров смазочных материалов, газо-воздушных смесей и др. Взрывы паров смазочных материалов, строго говоря, нельзя отнести к категории технологических, однако они влияют на ход технологического процесса.
Технологический взрыв отличается рядом характерных особенностей от других видов взрывов, даже если последние вызывают аварийную остановку оборудования или технологического процесса. При возникновении технологического взрыва в нем непосредственно участвуют компоненты технологического процесса, обусловливающие обычно нормальное протекание процесса и работу оборудования. Технологический взрыв приводит к резкому изменению параметров процесса, неустойчивой работе оборудования, что вызывает необходимость его остановки. Экономические потери вследствие технологического взрыва в связи с потерями производства во много раз выше затрат на восстановление оборудования и ликвидацию последствий разрушения.
Технологические взрывы органически связаны с технологией производства и работой оборудования, поэтому их следует рассматривать как экстремальные отклонения параметров безопасности производственного процесса.
1. Взрывы при контакте расплавленных металла и шлака с водой
1.1 Механизм и кинетика взрыва
При контакте расплавленных металла и шлака .с водой происходит взрыв, что объясняется физико-химическими свойствами воды, изучение которых позволяет раскрыть сущность механизма и кинетику такого рода взрыва. Соприкосновение воды с расплавленным металлом и шлаком приводит к мгновенному испарению ее, сопровождающемуся резким увеличением объема и давления.
При атмосферном давлении вода закипает при 100° С и весь процесс парообразования идет при температуре кипения. При нагревании воды выше 100° С в замкнутом пространстве интенсивность испарения несколько снижается, что объясняется свойством воды при высоких температурах изменять режим кипения. Так, в интервале 100—300° С режим кипения имеет пузырьковый характер, т. е. на поверхности идут образование мелких пузырьков пара, их отрыв, поднятие на поверхность и переход в газовую фазу. При более высокой температуре режим кипения усиливается и переходит в пленочный; при этом паровые пузыри сливаются в сплошную паровую прослойку между поверхностью нагрева и водой, что препятствует передаче тепла другим слоям воды.
Температура кипения воды зависит от давления над ее поверхностью: с ростом давления температура кипения повышается. Так, при давлении 490 кПа вода начинает закипать при температуре 151,1° С. Если внезапно давление над поверхностью воды снизится до атмосферного, вода окажется перегретой на 51°С и мгновенно превратится в пар, объем которого примерно в 1600 раз больше объема воды. Такое превращение носит взрывообразный характер.
Энергия взрыва при контакте расплавленного металла или шлака во много раз превышает энергию рабочего пара при расширении даже при коэффициенте полезного действия, равном 100%. Это объясняется физико-химическими свойствами воды. Соотношение масс водорода и кислорода в воде составляет 11,19 и 88,81%, т. е. содержание кислорода в воде больше, чем в любом другом соединении. При нормальных условиях (атмосферном давлении и температуре 20° С) диссоциация воды не протекает. При повышении температуры до 1500° С скорость разложения воды возрастает, однако до 2000° С интенсивность разложения незначительна, так как вода является химически стойким соединением. Лишь при достижении 4000° С вода разлагается на газообразные водород и кислород, что сопровождается взрывом. В этом случае содержание водорода значительно больше, чем при диссоциации воды, в связи с тем, что взаимодействие водяного пара с железом, нагретым до высоких температур, приводит к выделению свободного водорода: Fe+H2O=FeO+H2.
Эта реакция протекает достаточно энергично уже при температуре нагрева железа 350° С, а при более высокой температуре — практически мгновенно. В производственных условиях при контакте расплавленных металла и шлака с водой одновременно протекают процессы испарения, диссоциации воды и ее взаимодействия с железом, сопровождающиеся выделением водорода, который при определенных условиях образует с кислородом взрывчатую смесь. Воспламенение этой смеси приводит ко взрыву, энергия которого изменяется в широких пределах и зависит от многих факторов. При этом взрыв происходит только при взаимодействии жидких фаз — расплавленных металла, шлака и воды. Контакт воды с металлом или шлаком в твердом состоянии при температуре, близкой к температуре солидуса, взрыва не вызывает.
При взаимодействии расплавленных металла и шлака с водой контакт может быть поверхностным и внутренним. В первом случае возможны два варианта: взаимодействие незначительных масс расплава и воды либо больших масс. В первом случае при контакте наблюдается интенсивное кипение и свободное удаление пара, а также образовавшихся в результате диссоциации воды и реакции окисления железа водорода и кислорода в окружающую среду. Такой контакт металла с водой взрыва не вызывает.
Во втором случае, когда взаимодействуют большие массы металла и воды, у поверхности контакта образуется парогазовая прослойка, содержащая пары воды, водород и кислород, выделяющиеся вследствие диссоциации воды и окисления железа. Контактирующая с водой часть расплава в твердой фазе в результате действия охлаждения при испарении воды и возникновении напряжений может растрескиваться, что приводит к контакту расплавленного металла с водой. Это явление усугубляется при наличии на поверхности металла расплавленного шлака, контакт которых с взрывоопасной газовой смесью повышает вероятность взрыва. Критическими параметрами в этом случае являются масса металла или шлака, масса воды и продолжительность контакта металла с водой.
Потери тепла металлом складываются из тепла, выделяющегося при охлаждении металла от начальной температуры до температуры плавления, и тепла, выделяющегося при затвердевании металла. Так как масса жидкого металла незначительна, процесс образования твердой фазы в пограничном слое необратим.
В данном случае массы металла и воды находятся в соотношении, обеспечивающем взаимодействие между ними без возникновения взрыва.
Внутренний контакт расплава с водой возможен в двух случаях: при поступлении жидких металла или шлака в воду и при поступлении материалов, содержащих воду, в расплав. Отметим, что капельное тонко-струйное поступление жидкого металла в воду взрыва не вызывает. Увеличение массы жидкого металла, поступающего в воду, приводит к взрыву. При контакте с водой жидкого шлака взрывоопасность значительно ниже. Вероятность взрыва при поступлении жидкого шлака в воду резко возрастает при наличии в шлаке жидкого металла. Контакт жидкого металла и шлака с водой, вызванный попаданием в расплав пористых материалов, пропитанных влагой, как правило, приводит ко взрыву.
1.2. Виды взрывов и их предотвращение
В металлургических цехах возможны случаи, когда жидкий металл или шлак попадают на влажные пол, почву, материалы или конструкции. Такие явления обычно сопровождаются взрывами с выбросом жидкого металла или шлака. Взрывы происходят также и при выпуске металла по непросушенным желобам или при сливе в ковш с плохо просушенной футеровкой. Причины этих взрывов — образование пара вследствие контакта жидких раскаленных масс с водой и взрывоопасных смесей.
Если расплавленный металл касается влажного песка, между ним и поверхностью песка образуется паровая прослойка, через которую в дальнейшем и будет происходить переход тепла от металла к влажному песку.
Пар имеет очень низкую теплопроводность. При таких условиях потери тепла металлом во влажный песок будут относительно небольшими и на поверхности металла, прилегающей к песку, корка будет образовываться очень медленно. Давление пара в прослойке из-за отсутствия свободного выхода для него все время повышается.
В любой точке, лежащей в центре паровой прослойки между металлом и влажным песком, образовавшийся пар не может уйти вниз через влажный песок и через контактную поверхность между металлом и песком. Минимальное сопротивление для выхода пара наружу будет оказывать жидкий металл. При толщине металла 30 см гидростатическое давление жидкого чугуна на песок
Ρ = 0,098*hΜ*γ = 0,098*30*7 = 2,0594 кПа,
где hΜ — высота слоя металла, см; γ — плотность чугуна, г/см 2 .
Давление же пара в прослойке легко может достигнуть 4900 кПа и более. В конечном счете давление пара прослойки достигает такой величины, что он пробьет слабую, еще не окрепшую металлическую корку и в виде отдельных пузырьков проникнет в толщу жидкого металла. В металле пар нагревается, переходит из влажного в сухой и взаимодействует с окружающей металлической оболочкой. На нагрев пара в пузырьках и на химическое взаимодействие его с оболочкой затрачивается много тепла, что приводит к затвердеванию окружающей металлической оболочки. Размеры пузырьков при этом становятся фиксированными.
Нагревание пара и водорода в изолированном пузырьке будет продолжаться до тех пор, пока давление их не достигнет предела прочности затвердевшей окружающей металлической оболочки. Как только оно достигнет этого значения, оболочка разорвется на части и газы будут с большой силой выброшены наружу, т. е. произойдет взрыв. Сила взрыва зависит от вязкости металла и толщины его слоя: чем больше вязкость, т. е. чем больше металл охладится и чем толщина его слоя больше, тем взрыв сильнее. В результате разрыва металлической оболочки пузырьки пара и водорода выбрасываются в окружающую атмосферу, водород смешивается с воздухом и образует смесь взрывоопасной концентрации, которая в зависимости от условий либо сгорает голубоватым пламенем, либо взрывается.
2. Взрывы в доменных цехах.
Распространенными видами взрывов в доменных цехах являются взрывы вследствие соприкосновения жидкого чугуна, шлака с водой или влажными материалами. Взрыв такого вида возникает главным образом при прогарах стенок горна или лещади, в зонах леток. Особенно опасны взрывы в фурмах, шлаковых фурмочках и шлаковых ковшах. Взрывы в фурмах весьма опасны, потому что при этом открывается горн и через фурменное отверстие выбрасываются на рабочую площадку раскаленные кокс и газы, которые в атмосфере воспламеняются и горят, образуя длинные языки пламени. Взрывы в фурмах происходят главным образом из-за повышения давления пара, образовавшегося внутри полости фурмы, и возникновения взрывоопасных газо-воздушных смесей в канале фурмы.
Взрывы, вызываемые повышением давления пара, происходят вследствие внезапного прекращения поступления воды в полость фурмы. Такие условия создаются, если водоподводящая и водоотводящая трубки фурмы или обе одновременно почему-либо забиваются и не пропускают воду. Тогда оставшаяся в полости фурмы вода испаряется, давление пара, не имеющего выхода, превышает предел прочности фурмы, и она разрушается. При таких взрывах отбрасывается часть фурменного прибора, состоящая из фурменного колена, сопла и самой фурмы.
Образование взрывоопасных газо-воздушных смесей происходит в канале фурмы при остановках доменных печей или при осадках шихтовых материалов, когда давление газов и дутья выравнивается; иногда давление газов в горне становится даже выше, чем давление горячего дутья в фурменных приборах. В такие периоды газы из горна проникают в фурменные рукава и здесь встречаются с воздухом дутья, который так же, как и газы, нагрет до высокой температуры; встреча их приводит к воспламенению и горению, которое иногда происходит со взрывом.
Особенно опасна встреча газов с воздухом дутья в присутствии воды (вследствие течи фурм). Температура газов и дутья в фурменном приборе может оказаться ниже температуры их воспламенения вследствие потери тепла на испарение воды. В результате образуются взрывоопасные газо-воздушные смеси.
В арматуре шлаковой летки фур мочка является отверстием для выпуска шлака из горна доменной печи. Отливаются фурмочки из бронзы и обрабатываются на токарных станках. Через отверстие шлаковой фурмочки выпускается только шлак. Если по каким-либо причинам вместе со шлаком из летки начинает выходить чугун, то немедленно произойдет прогар фурмочки, и охлаждающая вода начнет поступать в шлаковый канал. Обычно это заканчивается соприкосновением воды с жидким чугуном или шлаком и взрывом с выбросом фурмочки. Взрывы в шлаковых ковшах происходят сравнительно редко. Они возникают вследствие скопления воды на дне чаши. Вода на дне чаши может оказаться также под слоем остывшего, неслитого остатка шлака.
3.Взрывы в мартеновских цехах.
Взрывы, вызываемые водой или влажными материалами, загружаемыми в мартеновские печи, являются наиболее частыми. Вода попадает в печи вместе с шихтовыми материалами в виде отдельных кусков льда, снега, обледенелых руд и металлического лома и т. д.
Взрывы, вызываемые попавшей в печь водой, бывают двух видов: глухой — с выбросом через завалочные окна части полурасплавленных шихтовых материалов и длинных языков горящих газов и звонкий, при котором, кроме того, взрывной волной повреждается кладка печи— свод, стенки или головки. Глухие взрывы происходят в период прогрева и плавления шихтовых материалов твердой завалки, а звонкие — во время загрузки в печь добавочных материалов — руды, известняка, лома или холодного чугуна, когда уже все шихтовые материалы расплавлены и в печи находится жидкий металл, покрытый шлаком.
Первый вид взрыва вызывается испарением воды, скопившейся под шихтовыми материалами. Вследствие прогрева сверху заваленных на подину материалов находящаяся в них влага постепенно начинает стекать вниз, собираясь в тех местах, где шихта плохо прогрета. Испарение этой влаги происходит, когда сильно прогревается вся масса шихтовых материалов. Образующийся пар в местах скопления воды не имеет свободного выхода, вследствие чего давление его повышается и достигает такой величины, что он поднимает лежащий над ним слой шихты и с силой прорывается в рабочее пространство печи. Сила взрыва зависит от количества воды, проникшей в печь вместе с шихтовыми материалами, толщины и плотности слоя материалов, лежащих на подине печи.
Второй вид взрывов, вызываемых водой, объясняется сложными физико-химическими процессами, протекающими в мартеновской печи над ванной. В печи во время нормального процесса плавки находится расплавленный металл, покрытый сверху слоем шлака. Загрузка в такую ванну добавочных шихтовых материалов не всегда приводит к их глубокому погружению в ванну; многие из них погружаются в шлак и находятся на поверхности металла.
Причины взрывов, происходящих в печах при попадании воды па раскаленный шлак или при завалке влажных шихтовых материалов, изучены недостаточно.
Вода, попавшая на поверхность шлака в печи, нагревается и переходит в пар; одновременно происходят процессы химического взаимодействия образующего пара со шлаком по реакции: 2FeO + H2O = Fe2O3 + H2
Водород и водяной пар поднимаются с поверхности шлака, смешиваются с газовой атмосферой печи; в результате этого взрываемость окиси углерода в газовой атмосфере печи сильно повышается. Так как газы в печи нагреты до температуры, превышающей точку их самовоспламенения, и имеют избыток кислорода, то происходит взрыв смеси.
Вещества, самовозгорающиеся при контакте с водой
Химическим называется самовозгорание, возникающее в результате химического взаимодействия веществ.
К этой группе материалов относятся калий, натрий, рубидий, цезий, карбид кальция и карбиды щелочных металлов, гидриды щелочных и щелочноземельных металлов, фосфиды кальция и натрия, силаны, негашеная известь, гидросулъфид натрия и др.
Щелочные металлы — калий, натрий, рубидий и цезий — взаимодействуют с водой с выделением водорода и значительного количества тепла
Выделяющийся водород самовоспламеняется и горит совместно с металлом только в том случае, если кусок металла по объему больше горошины. Взаимодействие указанных металлов с водой иногда сопровождается взрывом с разбрызгиванием расплавленного металла. Также ведут себя гидриды щелочных и щелочноземельных металлов (КН, NаН, СаН2) при взаимодействии с небольшим количеством воды
При взаимодействии карбида кальция с небольшим количеством воды выделяется столько тепла, что в присутствии воздуха образующийся ацетилен самовозгорается. При большом количестве воды этого не происходит.
Карбиды щелочных металлов (например, Nа2С2, К2С2 при соприкосновении с водой взрываются, причем металлы сгорают, а углерод выделяется в свободном состоянии
Фосфид кальция Са3Р2 при взаимодействии с водой образует фосфористый водород (фосфин)
Фосфин РН3 является горючим газом, но самовозгораться не способен. Совместно с РН3 выделяется некоторое количество жидкого Р2Н4 , который способен самовозгораться на воздухе и может быть причиной воспламенения РН3.
Силаны, т. е. соединения кремния с различными металлами, например Мg2Si, Fе2Si при действии воды выделяют водородистый кремний, самовозгорающийся на воздухе
Вещества, самовозгорающиеся при контакте с окислителями.
Многие вещества, в основном органические, при смешении или прикосновении с окислителями способны самовозгораться. К окислителям, вызывающим самовозгорание таких веществ, относятся сжатый кислород, галогены, азотная кислота, перекись натрия и бария, перманганат калия, хромовый ангидрид, двуокись свинца, селитры, хлораты, перхлораты, хлорная известь и др. Некоторые из смесей окислителей с горючими веществами способны самовозгораться только при воздействии на них серной или азотной кислот или при ударе и слабом нагревании.
Сжатый кислород вызывает самовозгорание веществ (минерального масла), которые не самовозгораются в кислороде при нормальном давлении.
Хлор, бром, фтор и иод чрезвычайно активно соединяются с некоторыми горючими веществами, причем реакция сопровождается выделением большого количества тепла и вещества самовозгораются. Так, ацетилен, водород, метан и этилен в смеси с хлором самовозгораются на свету или от света горящего магния. Если указанные газы присутствуют в момент выделения хлора из любого вещества, самовозгорание их происходит даже в темноте
Нельзя хранить галогены вместе с легко воспламеняющимися жидкостями. Известно, что скипидар, распределенный в каком-либо пористом веществе (в бумаге, ткани, вате), самовозгорается в хлоре. Пары диэтилового эфира могут также самовозгораться в атмосфере хлора
Красный фосфор моментально самовозгорается при соприкосновении с хлором или бромом.
Смесь четыреххлористого углерода СС14 или четырехбромистого углерода со щелочными металлами при нагревании до 70 °С взрывается.
Азотная кислота, разлагаясь, выделяет кислород, поэтому является сильным окислителем, способным вызвать самовозгорание ряда веществ.
При соприкосновении с азотной кислотой самовозгораются скипидар и этиловый спирт.
Растительные материалы (солома, лен, хлопок, древесные опилки и стружки) самовозгораются, если на них попадет концентрированная азотная кислота.
При соприкосновении с перекисью натрия способны самовозгораться следующие горючие и легковоспламеняющиеся жидкости: метиловый, этиловый, пропиловый, бутиловый, изоамиловый и бензиловый спирты, этиленгликоль, диэтиловый эфир, анилин, скипидар и уксусная кислота. Некоторые жидкости самовозгорались с перекисью натрия после введения в них небольшого количества воды. Так ведут себя уксусноэтиловый эфир
(этилацетат), ацетон, глицерин и изобутиловый спирт. Началом реакции служит взаимодействие воды с перекисью натрия и выделение при этом атомарного кислорода и тепла
Атомарный кислород в момент выделения окисляет горючую жидкость, и она самовозгорается. Порошок алюминия, опилки, уголь, сера и другие вещества в смеси с перекисью натрия моментально самовозгораются от попадания на них капли воды.
Сильным окислителем является перманганат калия КМпО4. Его смеси с твердыми горючими веществами крайне опасны. Они самовозгораются от действия концентрированных серной и азотной кислот, а также от удара и трения. Глицерин С3Н5(ОН)3 и этиленгликоль С2Н4(ОН)2 самовозгораются в смеси с перманганатом калия через несколько секунд после смешения.
Сильным окислителем является также хромовый ангидрид. При попадании на хромовый ангидрид самовозгораются следующие жидкости: метиловый, этиловый, бутиловый, изобутиловый и изоамиловый спирты; уксусный, масляный, бензойный, пропионовый альдегиды и паральдегид; диэтиловый эфир, этил ацетат, амилацетат, метилдиоксан, диметилдиоксан; уксусная, пеларгоновая, нитрилакриловая кислоты, ацетон.
Смеси селитр, хлоратов, перхлоратов способны самовозгораться при действии на них серной, а иногда азотной кислоты. Причиной самовозгорания является выделение кислорода под действием кислот.
При действии серной кислоты на бертолетову соль происходит следующая реакция:
Хлорноватая кислота малоустойчива и при образовании распадается с выделением кислорода
Вещества, воспламеняющиеся и вызывающие горение при воздействии на них воды
Среди огромного множества химических соединений есть большая группа веществ, способных воспламеняться (взрываться) и гореть при взаимодействии с кислородом воздуха, водой и другими веществами. Обычно считают склонными к химическому самовозгоранию вещества и материалы с температурой самонагревания ниже 50 °С.
К ним относятся:
• Карбиды и гидриды щелочных металлов.
• Порошкообразные металлы - цинк, алюминий, железо, никель, кобальт, титан, цирконий
• Сульфиды металлов - серный колчедан или пирит FeS2.
Так, например, гидриды щелочных металлов - натрия, калия, рубидия и цезия интенсивно взаимодействуют с влагой воздуха по реакции: МеН + Н20 » МеОН + Н2Т.
Среди сульфидов металлов серный колчедан или пирит FeS2 является компонентом ископаемых углей и руд черных и цветных металлов. Другие сульфиды железа - FeS и Fe2S3 - образуются в технологических аппаратах, трубопроводах и резервуарах, где перерабатываются, транспортируются и хранятся серосодержащие вещества (высокосернистые нефти и нефтепродукты, сероводородсодержащие газы и др.). При температурах до 200 °С органическая сера гидролизуется с выделением сероводорода, который реагирует с продуктами коррозии железа с образованием сульфида: 2Fe(OH)2 + 3H2S -> Fe2S3 + 6Н20.
При температуре выше 200 °С органическая сера способна выделяться в чистом виде и вступать с железом в реакцию: Fe+S -> FeS + 100 кДж.
Сульфиды железа легко самовозгораются на воздухе, что является довольно частой причиной пожаров и взрывов в горнодобывающей и перерабатывающей промышленности, а также на транспорте. Сульфиды многих других металлов также склонны к самонагреванию и самовозгоранию, особенно в измельченном состоянии и при соприкосновении с влажным воздухом.
• Гидриды и карбиды щелочных и щелочноземельных металлов.
• Металлоорганические соединения и др.
Щелочные металлы реагируют с водой с выделением водорода и большого количества теплоты по общей схеме: 2Ме + 2Н20 -» 2МеОН + Н2Т + Q.
Многие металлоорганические соединения чрезвычайно чувствительны к кислороду - производные щелочных и щелочноземельных металлов, некоторых элементов 3 и 5 групп периодической системы. Низшие их алкильные производные (метилаты, этилаты и другие) самовоспламеняются на воздухе. Производные щелочных и щелочно-земельных металлов (Be, Mo, Zn, Cd, Ga, In) бурно реагируют с водой, причем многие из них с самовоспламенением выделяющегося углеводорода.
Помимо упомянутых имеется большая группа пожароопасных веществ, энергично взаимодействующих с водой с выделением самовоспламеняющихся на воздухе газов. Например, силициды металлов (Mg2Si, Fe2Si и т.д.) разлагаются водой с образованием силана, который самовозгорается на воздухе:
Некоторые неорганические соединения сильно разогреваются при взаимодействии с водой, как, например оксид кальция СаО (негашеная известь). При попадании небольшого количества воды на негашеную известь она разогревается до яркого свечения и может поджечь соприкасающиеся с ней горючие материалы.
Вещества, самовозгорающиеся при контакте друг с другом
К ним относятся, в основном, различные окислители: кислород, галогены, перекись водорода, азотная кислота и ее соли, марганцовокислый калий, хромовый ангидрид, соли хлоркислородных кислот и др. Сами они негорючие, но при контакте с органическими веществами вызывают их химическое возгорание.
Чистый кислород чрезвычайно пожароопасен. Многие негорючие на воздухе вещества становятся горючими в атмосфере кислорода (железо). Наиболее опасен кислород в сжатом и сжиженном состоянии. Так, минеральные масла воспламеняются при контакте со сжатым кислородом и взрываются со сжиженным.
Галогены - хлор, бром, фтор, йод. Наиболее широко в промышленности применяется хлор. Смеси горючих газов (водород, метан, этан, этилен, ацетилен и другие) с хлором самовоспламеняются под воздействием света (т.е. эти реакции фотокаталитические). Некоторые из них, например, с водородом, протекают со взрывом. Н2 + С12-> 2HC1 + Q.
Характерной особенностью горения углеводородов в хлоре является выделение значительных количеств чистого углерода в виде копоти. Многие металлы и неметаллы самовозгораются в среде галогенов. При этом образуется соответствующий галогенид и выделяется большое количество теплоты. Некоторые органические галогенпроизводные взрываются при контакте со щелочными металлами, например, тетрахлорэтан. Пероксид водорода Н202 - сильный окислитель, обычно выпускается в виде 30 % раствора в воде (пергидроль). Нестойкое соединение, легко разлагается в присутствии следов тяжелых металлов (меди, железа, марганца, металлов группы платины и других) и их ионов с выделением атомарного кислорода. При концентрациях 65 % и выше перекись водорода вызывает самовозгорание многих горючих веществ: бумаги, древесных опилок, ветоши, спиртов и др.
Азотная кислота HN03 - сильный окислитель. Концентрированная азотная кислота энергично действует на многие металлы и неметаллы. Органические вещества (солома, бумага, древесные опилки и стружки, уголь, масла, скипидар, этиловый спирт и др.) при ее воздействии разрушаются и воспламеняются.
Соли азотной кислоты (нитраты, селитры) менее активны, чем азотная кислота. Из них наиболее широко применяются калиевая KNO3, аммиачная NH4NO3 и натриевая NaN03 селитры, главным образом в качестве минеральных удобрений и компонентов промышленных взрывчатых веществ. Смеси селитры со многими порошкообразными горючими материалами (серой, древесным углем, сажей и др.) взрываются при нагревании, от удара и трения с выделением большого количества раскаленных газов.
Марганцевокисый калий КМп04 вызывает самовозгорание многоатомных спиртов (этиленгликоля, глицерина и т.д.). При взаимодействии его с аммиачной селитрой образуется очень чувствительный к нагреванию, удару и трению перманганат аммония NH4Mn04.
Хромовый ангидрид Сг03 - очень сильный окислитель. При контакте с ним возгораются все классы кислородсодержащих органических соединений: спирты, эфиры, кислоты и др.
Хлораты и перхлораты - соли соответствующих хлоркислородных кислот: хлорноватой НсЮ3 и хлорной НС104. Хлораты и перхлораты (гипохлориты) относятся к сильнейшим окислителям, по своему поведению аналогичны селитрам.
Рассмотренный перечень веществ, естественно, далеко не полный, количество их неизмеримо больше. Более полная информация об этих, а так же о пожароопасных свойствах других веществ содержится в учебной справочной и специальной литературе.
Что загорается при контакте с водой
Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой и другими веществами
Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой и другими веществами – явление, при котором источником зажигания служит тепловое проявление химической реакции, а горючим веществом является как исходное вещество, так и продукты его взаимодействия с водой или др. веществом. Щелочные, щёлочноземельные и некоторые др. металлы, а также их соединения: гидриды, карбиды, сульфиды и т.д. при взаимодействии с водой образуют горючие газы: водород, метан, сероводород, ацетилен и т.д., которые при благоприятных условиях способны воспламеняться от теплоты реакции и гореть над поверхностью воды или образовывать с воздухом взрывоопасные смеси. Горючие вещества в смеси с окислителями или при контакте с ними способны гореть при наличии источника зажигания. В качестве окислителя, кроме кислорода воздуха, могут служить: газообразные (фтор, хлор, окислы азота, озон и т.д.); жидкие (серная кислота, азотная кислота, перекись водорода и т.д.); твёрдые вещества (перманганаты, персульфаты, перекиси металлов и т.д.).
Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой и др. веществами следует учитывать при организации хранения или транспортирования пожаровзрывоопасных веществ (материалов), а также при проведении технологического процесса, в котором участвуют несовместимые друг с другом вещества.
Литература: Саушев В.С. Пожарная безопасность хранения химических веществ. М., 1982.
Способ дезактивации – совокупность операций с использованием средств дезактивации для удаления радиоактивных загрязнений с поверхности.
Способность к самовозгоранию, см. Самовозгорание.
Вещества, воспламеняющиеся при взаимодействии с воздухом
Вопрос 3. Самовозгорание химических веществ
• Порошкообразные металлы — цинк, алюминий, железо, никель, кобальт, титан, цирконий
• Сульфиды металлов — серный колчедан или пирит FeS2.
Так, например, гидриды щелочных металлов — натрия, калия, рубидия и цезия интенсивно взаимодействуют с влагой воздуха по реакции: МеН + Н20 » МеОН + Н2Т.
Среди сульфидов металлов серный колчедан или пирит FeS2 является компонентом ископаемых углей и руд черных и цветных металлов. Другие сульфиды железа — FeS и Fe2S3 — образуются в технологических аппаратах, трубопроводах и резервуарах, где перерабатываются, транспортируются и хранятся серосодержащие вещества (высокосернистые нефти и нефтепродукты, сероводородсодержащие газы и др.). При температурах до 200 °С органическая сера гидролизуется с выделением сероводорода, который реагирует с продуктами коррозии железа с образованием сульфида: 2Fe(OH)2 + 3H2S -> Fe2S3 + 6Н20.
Многие металлоорганические соединения чрезвычайно чувствительны к кислороду — производные щелочных и щелочноземельных металлов, некоторых элементов 3 и 5 групп периодической системы. Низшие их алкильные производные (метилаты, этилаты и другие) самовоспламеняются на воздухе. Производные щелочных и щелочно-земельных металлов (Be, Mo, Zn, Cd, Ga, In) бурно реагируют с водой, причем многие из них с самовоспламенением выделяющегося углеводорода.
Химическое самовозгорание
Какие вещества воспламеняются при контакте с водой?
Самые известные вещества, которые воспламеняются при контакте с водой — это щелочные металлы: натрий, калий, рубидий и цезий (натрия нужно довольно много, иначе может прореагировать без пламени, а цезий можно не донести до воды — воспламенится на воздухе). Воспламениться могут также карбиды щелочных металлов и их гидриды типа КН. Могут от паров воды воспламениться пирофорные (очень тонкие порошки) металлов, многие металлоорганические соединения, фтор. Некоторые смеси воспламеняются от одной или нескольких капель воды; например, смесь порошков магния и иода или же магния и азотнокислого серебра. И т.д.
В лабораторных условиях получить воду можно многими способами.
Способ первый. Сжигаем водород (из баллона) в воздухе и в результате реакции, известной каждому школьнику: 2Н2 + О2 = 2Н2О, получаем пары воды. Если вода нужна в жидком состоянии, охлаждаем пары и получаем жидкую воду.
Способ второй. Сжигаем углеводородное топливо — метан, пропан-бутан, бензин и т.д. и т.п. Можно и парафин сжечь, только труднее добиться полного сгорания без копоти. В результате всех этих реакций горения образуется углекислый газ и вода. Например, в случае горения метана: СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О. Углекислый газ выпускаем в воздух (а можно поглотить щелочью), а пары воды конденсируем.
Способ третий. Берем кристаллогидрат, например, медный купорос, алюмокалиевые квасцы, глауберову соль (10-водный сульфат натрия) и греем, обычно сильного нагревания не требуется. Вода отщепляется от кристаллов и ее легко отогнать и сконденсировать.
Наверное, можно припомнить еще несколько принципиально других методов, когда одним из продуктов химической реакции является вода.
Раньше считалось,что при повторном кипячении в воде появляется «тяжёлый водород»! И эта «пугалка» срабатывала достаточно долго! Кипячёная вода хоть единыжды хоть трижды, есть вода без минеральных солей,а стало быть для повседневного питья абсолютно не полезная! Зато там нет микробов, это уж точно! А это актуально для стран с климатом тропическим или субтропическим! Так что пить кипяченую воду в Средней полосе не вредно но и абсолютно бесполезно, ибо вода для питья должна содержать необходимые для организма минеральные соли! Так что,прокипятив воду дважды Вы только удалите остатки минеральных солей,оставшихся после 1-го кипячения, только и всего! В заключении добавлю, что важно не то сколько раз вы «перекипячиваете» воду а в чём именно:
В советское время в прессе часто встречались критические материалы примерно такого содержания «Я конечно этот роман не читал, но со всей ответственностью заявляю, что автор неправ. » и т.п. Так вот, я тоже, диссертацию Менделеева, посвящённую исследованию свойств водно-спиртовых смесей (каких именно не знаю), не читал, но со всей ответственностью заявляю, что к водке вообще, и в частности к тому, что за стандарт водки принято 40 процентное содержание (по объёму) спирта, Менделеев никакого отношения не имеет.
Вот примерно так. А тем, кто не верит, рекомендую ознакомиться непосредственно с диссертацией Дмитрия Ивановича.
Потому что соль выводит из воды кислород. Именно он так сильно бурлит, а потом перестает, потому что уже весь испарился. Даже рекомендуется при варке овощей и мяса воду сначала слегка присолить, чтобы удалить из неё кислород, который убивает полезные вещества.
Вода на Земле находится в трех агрегатных состояниях, а главное — происходит постоянный переход воды из одного состояния в другое. Именно это и является самым главным свойством Земли как планеты, которое способствовало сначала формированию постоянной географической оболочки, потом появлению жизни, потом биосферы, потом ноосферы. Постоянный переход воды из одного состояния в другое позволил растениям освоить фотосинтез, а всем организмам планеты — дыхание. Оба процесса основаны на переходе жидкой воды в газообразную и обратно. По причине постоянного перехода воды из одного состояния в другое существуют гидросфера и атмосфера как постоянные структуры планеты, а твердая вода выполняет функции буфера в этом жизнеутверждающем переходе из одного состояния в другое.
Читайте также: