Научная статья на тему 'Исследование взрывчатости аэровзвесей сульфидных руд при динамическом нагреве'

Исследование взрывчатости аэровзвесей сульфидных руд при динамическом нагреве Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
307
43
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СУЛЬФИДНЫЕ РУДЫ / SULFIDE ORES / ПИРРОТИН / ПЫЛЕВАЯ АЭРОВЗВЕСЬ / DUST AERIAL SUSPENSION / ТЕМПЕРАТУРА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ / IGNITION TEMPERATURE / УДАРНАЯ ВОЛНА / SHOCK WAVE / ВЗРЫВ / EXPLOSION / ДЕТОНАЦИЯ / DETONATION / ГОРЕНИЕ / BURNING / PYRROTINE

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Пинаев А.В., Пинаев П.А., Васильев А.А., Прууэл Э.Р., Еременко А.А.

При добыче полезных ископаемых не исключены взрывы угольной, серной и сульфидной пыли, наименее взрывоопасной из этих аэровзвесей является сульфидная пыль. Воспламенение и взрывчатость сульфидных руд при кратковременном ударноволновом нагреве практически не изучена. Целью настоящей работы является исследование взрывчатости аэровзвесей сульфидных руд при воздействии на них ударных волн. Проведено экспериментальное исследование взрываемости взвесей порошков сульфидных руд с размерами частиц 1-5 мкм в воздухе. Аэровзвеси инициировали ударными волнами с температурой, превышающей температуру воспламенения сульфидов железа, а также при воздействии на них высокотемпературных продуктов газовой детонации. Выполнен структурный анализ порошков руд для установления изменения химического состава на поверхности частиц.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DYNAMICALLY HEATED SULPHIDE ORESAERIAL SUSPENSION EXPLOSIVENESS STUDY

Mineral extraction does not exclude explosions of coal, sulfuric and sulphide dust, the least explosive of these airships is sulphide dust. The ignition and explosiveness of sulphide ores during short-term shock wave heating has not been studied in practice. The purpose of this work is to investigate the explosiveness of air sills of sulfide ores under the impact of shock waves on them. Explosiveness experimental study of sulphide ore powder suspensions with particle sizes of 1-5 μm in the air was carried out. The aerial suspensions were initiated by shock waves with temperature exceeding the ignition temperature of iron sulfides, and also when high-temperature gas detonation products affected them. A structural analysis of the ore powders is performed to establish the particles surface chemical composition change.

Текст научной работы на тему «Исследование взрывчатости аэровзвесей сульфидных руд при динамическом нагреве»

III. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ ГОРНЫХ РАБОТ III. TECHNOLOGICAL QUESTIONS OF MINING WORK SAFETY

I A.B. Пинаев // A.V. Pinaev avpin@ngs.ru

д-р физ.-мат. наук, доцент, главный научный сотрудник ФГБУН «Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН», Россия, 630090, г. Новосибирск, пр. Лаврентьева, 15

doctor of physical-mathematical sciences, associate professor, chief researcher of FGBUN "Institute of Hydrodynamics named after M.A. Lavrentiev, SB RAS", 15, Lavrentiev Av., Novosibirsk, 630090, Russia

| A.A. Васильев // A.A. Vasiliev

д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий лабораторией ФГБУН «Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН», Россия, 630090, г. Новосибирск, пр. Лаврентьева, 15 doctor of physical-mathematical sciences, laboratory head of FGBUN "Institute of Hydrodynamics named after M.A. Lavrentiev, SB RAS", 15, Lavrentiev Av., Novosibirsk, 630090, Russia

| A.A. Еременко // A.A. Yeremenko

д-р техн. наук, профессор, заместитель директора по научной работе ФГБУН «Институт горного дела им. Н.А. Чина-кала СО РАН» (ИГД СО РАН), Россия, 630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 54

doctor of technical sciences, professor, deputy director for scientific work of FGBUN "Institute of Mining named after N.A. Chinakal (IGD SB RAS), 54, Krasny Av., Novosibirsk, 630091, Russia

| П.А. Пинаев // P.A. Pinaev

младший научный сотрудник ФГБУН «Институт лазерной физики СО РАН», Россия, 630090, г. Новосибирск, пр. Лаврентьева, 15Б

junior researcher FGBUN "Institute of Laser Physics SB RAS", 15B, Lavrentiev Av., Novosibirsk, 630090, Russia

| Э.Р. Прууэл // E.R. Pruuel

канд. физ.-мат. наук, заместитель директора по научной работе ФГБУН «Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН», Россия, 630090, г. Новосибирск, пр. Лаврентьева, 15 candidate of physical-mathematical sciences, deputy director for scientific work of FGBUN "Institute of Hydrodynamics named after M.A. Lavrentiev, SB RAS", 15, Lavrentiev Av., Novosibirsk, 630090, Russia

| Ю.Н. Шапошник // Yu.N. Shaposhnik

д-р техн. наук, профессор, ведущий научный сотрудник ФГБУН «Институт горного дела им. Н.А. Чинакала СО РАН» (ИГД СО РАН), Россия, 630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 54 doctor of technical sciences, professor, leading scientific researcher of FGBUN "Institute of Mining named after N.A. Chinakal (IGD SB RAS), 54, Krasny Av., Novosibirsk, 630091, Russia

УДК 534.222.2; 536.46; 661.21

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗРЫВЧАТОСТИ АЭРОВЗВЕСЕИ СУЛЬФИДНЫХ РУД ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРЕВЕ DYNAMICALLY HEATED SULPHIDE ORES AERIAL SUSPENSION EXPLOSIVENESS STUDY

При добыче полезных ископаемых не исключены взрывы угольной, серной и сульфидной пыли,

наименее взрывоопасной из этих аэровзвесей является сульфидная пыль. Воспламенение и взрывчатость сульфидных руд при кратковременном ударноволновом нагреве практически не изучена. Целью настоящей работы является исследование взрывчатости аэровзвесей сульфидных руд при воздействии на нихударных волн. Проведено экспериментальное исследование взрываемости взвесей порошков сульфидных руд с размерами частиц 1-5 мкм в воздухе. Аэровзвеси инициировали ударными волнами с температурой, превышающей температуру воспламенения сульфидов железа, а также при воздействии на них высокотемпературных продуктов газовой детонации. Выполнен структурный анализ порошков руд для установления изменения химического состава на поверхности частиц.

Mineral extraction does not exclude explosions of coal, sulfuric and sulphide dust, the least explosive of these airships is sulphide dust. The ignition and explosiveness of sulphide ores during short-term shock wave

heating has not been studied in practice. The purpose of this work is to investigate the expiosiveness of air sills of sulfide ores under the impact of shock waves on them. Expiosiveness experimental study of sulphide ore powder suspensions with particle sizes of 1-5 ^m in the air was carried out. The aerial suspensions were initiated by shock waves with temperature exceeding the ignition temperature of iron sulfides, and also when high-temperature gas detonation products affected them. A structural analysis of the ore powders is performed to establish the particles surface chemical composition change.

Ключевые слова: СУЛЬФИДНЫЕ РУДЫ, ПИРРОТИН, ПЫЛЕВАЯ АЭРОВЗВЕСЬ, ТЕМПЕРАТУРА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ, УДАРНАЯ ВОЛНА, ВЗРЫВ, ДЕТОНАЦИЯ, ГОРЕНИЕ

Key words: SULFIDE ORES, PYRROTINE, DUST AERIAL SUSPENSION, IGNITION TEMPERATURE, SHOCKWAVE, EXPLOSION, DETONATION, BURNING

Введение

При добыче полезных ископаемых не исключены взрывы угольной, серной и сульфидной пыли, наименее взрывоопасной из этих аэровзвесей является сульфидная пыль [1-5]. Сульфид железа встречается в естественных месторождениях чаще в виде пирита (РеБ2). Концентрационные пределы взрываемости сульфидной пыли - 801800 г/м3, температура воспламенения - 430-460 °С (~700-730 К). Тяжелая, быстро оседающая сульфидная пыль образуется вблизи места подрыва ВВ, вследствие чего взрывы этой пыли обычно носят локальный характер. Воспламенение пыли может происходить от теплового и механического импульсов в результате воздействия ударных волн (УВ) и разлетающихся высокотемпературных продуктов детонации ВВ. В местах разработки медных и серно-колчеданных руд взрывы или частичное окисление сульфидной пыли происходят с образованием сернистого газа. Взрывчатость сульфидной пыли зависит от размера частиц, в шахтах наиболее опасна мелкодисперсная пыль (10-100 мкм). Для выяснения степени реагирования и возможности самовозгорания руд при повышенных температурах обычно осуществляют медленный нагрев и проводят термогравиметрическое исследование окисления руд.

Воспламенение и взрывчатость сульфидных руд при кратковременном ударноволновом нагреве практически не изучена. Целью настоящей работы является исследование взрывчатости аэровзвесей сульфидных руд при воздействии на них ударных волн.

Образцы руд для исследований Исследовано несколько образцов мелкодисперсных руд с условными названиями богатая, медистая и вкраплённая руда. Богатая руда содержала наибольшее количество серы и железа (атомарный % соответственно 35.4 и 30). В медистой руде атомарный процент серы и железа (3.5 и 2.5 соответственно), примерно столько же, сколько во вкраплённой руде и закладке. Руды

состояли из комочков с размерами около 100 мкм. При прикосновении комочки рассыпались на мелкие твёрдые частицы с размерами для богатой руды 1-10 мкм (средний размер 5 мкм), для остальных руд - 0.5-3 мкм (средний размер 1 мкм). В таблицах 1, 2 приведен элементный состав двух порошков сульфидных руд, полученный на электронном сканирующем микроскопе MERLIN Compact при усреднении результатов 6 измерений.

Таблица 1. Средний % масс, химических элементов в богатой руде Table 1. Average % wt. chemical elements in rich ore

Химический элемент Средний % масс.

Fe 46.7

S 31.94

О 12.19

Si 2.54

Cu 4.07

Al 0.74

Ni 1.52

Таблица 2. Средний % масс, химических элементов в медистой руде Table 2. Average% wt. chemical elements in copper ore

Химический элемент Средний % масс.

О 48.07

Si 23.21

Al 4.95

S 5.22

Fe 6.33

Na 2.13

Ca 2.83

Cu 4.17

К 1.99

Mg 0.44

Ni 0.62

Ti 0.06

Массовый процентный состав химических соединений в порошках сульфидных руд был определён на рентгеновском дифрактометре D8-Advance - приборе для измерения интенсивности и направления рентгеновских лучей, дифрагированных на кристаллическом объекте. Результаты этих измерений для порошков двух руд приведёны в таблицах 3, 4

Таблица 3. Массовый % основных химических соединений в богатой руде Table 3. Mass % of basic chemical compounds in rich ore

Название соединения Хим. формула соединения % масс.

Pyrrhotite-3T Fe7S8 61.56

Chalcopyrite CuFeS2 10.76

Pentlandite (FeNi)9S8 10.50

Magnetite Fe304 8.00

Quartz Si02 7.22

Troilite FeS 1.96

Таблица 4. Массовый % основных химических соеди-

нений в медистой руде Table 4. Mass % of basic chemical compounds in copper

ore

Название соединения Хим. формула соединения % масс.

Pyrrhotite-3T Fe7S8 4.45

Chalcopyrite CuFeS2 10.09

Quartz Si02 58.41

Albite NaAISi308 27.06

104

102 100 98 96 94 92 90 88 86

Руда богатая J —

Руда вкраплей*ц

_!

О 100 200 300 400 S00 600 700 800 900 1000

Г, с

Рисунок 1 - Сравнительный анализ реакционной способности образцов руд -изменение процента массы руды (TGA), 1 - руда богатая, 2 - руда медистая, 3 - руда вкрапленная Figure 1 - Comparative analysis ofore samples reactivity -ore mass percentage change (TGA), 1 - rich ore, 2 - copper ore, 3 - disseminated ore

Термогравиметрическое исследование окисления руд.

Для исследования склонности руд к окислению при квацистационарном нагреве от 25 до 1000 °С были проведены измерения по следующим методикам: термогравиметрический анализ (ТСА - изменение % масс, образца порошка руды); определение скорости изменения % масс, образца порошка руды (ОТА); измерение выделяющегося из образца порошка руды тепла (ОТО). Погрешность измерений не превышала 5 %. Сравнительный анализ показал, что медистая и вкраплённая руды слабо склонны к реакции во всей области измерений (рис. 1), общее изменение их массы составляет несколько процентов и сопровождается небольшим тепловыделением. Богатая руда - наиболее химически активная из трёх образцов руд, начинает заметно реагировать при температуре

Рисунок 2 - Принципиальная схема экспериментальной установки. 1 - генератор пыли, 2 - контейнер с рудой, 3 - секции инициирования (d = 50 мм, L = 0.45 м), 4 - рабочая секция ударной трубы, 5 - измерительная оптическая секция, 6 - нижний выпускной клапан, 7 - источник высокого напряжения, 8 - баллон со сжатым воздухом, 9 - редуктор, ПД1+ПД9 -пьезодатчики, ФЭУ1+ФЭУЗ - фотоумножители Figure 2 - Experimental unit principal scheme. 1 - dust generator, 2 - ore container, 3 - initiation sections (d = 50 мм, L = 0.45 м), 4 - working section ofthe shock pipe, 5 - optic measuring section, 6 - bottom outlet valve, 7 - high voltage source, 8 - compressed air cylinder, 9 - reducer, PD1+PD9 - piezoelectric sensors, FEU1+FEU3 - photomultipliers

400 °С и при нагреве до 1000 °С теряет около 10 % массы. Для богатой руды общее энерговыделение существенно выше, чем для образцов медистой и вкраплённой руд.

В диапазоне температур 25-50 °С даже для наиболее химически активной богатой руды практически не зарегистрировано изменение массы образцов руд - все отклонения находятся на уровне экспериментальных погрешностей. Из измерений следует, что увеличение начальной температуры до 50 °С не приведет к заметному увеличению сгорания серы и саморазогреву породы.

Исследование взрывчатости сульфидных руд в ударных волнах.

Экспериментальная установка, методика исследований.

Взрывчатость сульфидных руд в ударных волнах исследовали в вертикальной ударной трубе длиной 675 см диаметром d = 70 мм (см. также [£ ). Две инициирующие секции СИ 3 расположены симметрично вверху трубы и отделены от рабочей секции 4 диафрагмами (рис. 2). Перед опытом СИ откачивали и заполняли смесью С2Н2+2.502 либо С2Н2+502 до начального давления р0/ = 0.2^0.4 МПа. Инициирование детонации смеси в СИ осуществляли искрой от высоковольтного источника 7. После детонации в СИ создавалось давление 6.5^13 МПа, разрывались диафрагмы, и в 4 распространялась УВ. Продукты газовой детонации с температурой около 4000 К аналогично продуктам детонации ВВ служили дополнительным источником нагрева сульфидной пыли.

Контейнер с рудой 2 и генератор пыли 1 обеспечивали равномерное поступление пыли с воздухом в ударную трубу 4. Концентрация (среднеобъёмная плотность) р взвеси руды в

трубе зависела от перепада давления воздуха А Р9 = 0.1^0.3 МПа на редукторе 9 и времени заполнения трубы (10-20 с). В опытах в ударной трубе изменялась от 40 до 450 мг/л. Порошок руды поступал в трубу после открывания клапана 6, через который происходило свободное истечение воздуха из трубы по прозрачной трубке в атмосферу. После заполнения трубы клапан 6 закрывался, и осуществлялось инициирование в СИ.

Для регистрации профилей давления и скорости волн сжатия по всей длине трубы установлены пьезодатчики ПД1^ПД9 (см. рис. 2). В пьезодатчиках ПД2 и ПД4 вплотную к пьезокри-сталлам расположены световоды, что позволяло одновременно в одном месте трубы регистрировать с помощью ФЭУ1 и ФЭУ2 профили давления и свечения. Оптический ввод ФЭУЗ расположен напротив ПД7, либо оптические вводы ФЭУЗ были установлены напротив ПД8 и ПД9 (вместо ПД7). Сигналы с пьезодатчиков давления предварительно поступали на исто-ковый повторитель с сопротивлением входа К = 1 ГОм и магазин конденсаторов С, постоянная времени пьезодатчиков тс = ЯС = 0.1^1 с.

Результаты взрывного эксперимента

Профили сигналов на осциллограммах соответствуют номерам датчиков и ФЭУ, скорости УВ в том же опыте определяли с погрешностью 1-2 % на коротких развёртках 25, 50 и 100 мкс/ дел. В опыте без пыли значения скорости УВ на участках между датчиками с номерами т, п для падающей УВ: П]2 = 1200 м/с, П23 = 1173 м/с, П45 = 1103 м/с, £> = 1071 м/с, £> = 905 м/с, £> = 896 м/с.

56 /о о9

Для отражённой УВ Б98 = 537 м/с, П87 = 649 м/с. Продукты газовой детонации отстают от фронта УВ в сечении датчика ПД2 на 190 мкс (задержка свечения, регистрируемая ФЭУ1), для датчика

Рисунок 3-УВв аэровзвеси богатой руды, ps = 760 мг/л, в СИ смесь С2Н2+2.502, poj = 0.4 Мпа Figure 3-rich ore specific weightin aeriaisuspension, ps = 760 mg/i, in Si mixture C2H2+2.502, poi = 0.4 Mpa

ПД4 - примерно на 800 мкс. В нижнем участке трубы пламя отстаёт от фронта настолько, что на развёртке 1 мс/дел не регистрируется с помощью ФЭУЗ. За фронтом УВ на верхнем участке трубы при скорости 1200 м/с скачок давления Ар = 1.31МПа, температура Т = 945 К (672 °С).

В пылевом облаке УВ на участке между ПД1 и ПД2 распространялась примерно с той же скоростью [1200 м/с). В падающих УВ воспламенение (свечение) пыли непосредственно за передним ударным фронтом не зарегистрировано, скорость УВ практически не отличается от скорости УВ без пыли. При малой концентрации пыли свечение отсутствовало и в отражённых волнах. Свечение в пылевом облаке появлялось при большей концентрации пыли в отражённых волнах на ФЭУЗ (рис. 3). Это свечение связано с наличием реакций, но они не приводят к возникновению самоподдерживающихся детонационных режимов и заметному увеличению скорости отражённых волн. Небольшой рост скорости (до 50 м/с) на участке между ПД9, ПД8 и ПД7 затем исчезает, и вверху трубы скорость отражённой волны становится такой же, как и в воздухе без пыли.

Экстраполяция скорости УВ к концу удар-

ной трубы даёт значение вблизи ее торца £> = 820 м/с. Этой скорости соответствуют следующие параметры отражённой волны: Б3 = 350 м/с, Ар3 = 2.4 МПа, Т3 = 940 К. Т.е. температура примерно такая же, как и за падающей волной в вверху трубы, а давление почти в два раза выше. Эти два фактора способствуют скачкообразному увеличению тепловыделения богатой руды в отражённой волне и появлению свечения на нижнем участке трубы. Критерий начала воспламенения руды - температура за УВ становится больше температуры воспламенения аэровзвеси.

Внешний вид осевшего после опыта на фланец порошка подтверждает наличие химических реакций в руде после прохождения по ней взрывной волны. Выделяется верхний слой

Рисунок 4 - Снимок частиц богатой руды, осевших после опыта на нижний фланец трубы Figure 4 - Picture ofrich ore particles deposited after the experiment on the pipe lower flange

руды толщиной около 1 мм коричневого (ржавого) цвета (см. рис. 4). Верхний слой представляют собой наиболее мелкие частицы руды, которые с поверхности почти полностью прореагировали с кислородом воздуха и осели на фланец в последнюю очередь. Вся руда сохранила намагниченность, верхний слой был собран отдельно на анализ химического состава с помощью магнитика. Химический состав осевшей руды был исследован с помощью рентгеновского дифрак-тометра Об-А^апсе.

В богатой руде преобладает пирротин (РеД^, его содержится по массе больше 60 %. В табл. 5 приведены данные структурного анализа порошка богатой руды до опыта и для трёх образцов осевшей руды после опыта. Видно, что количество пирротина уменьшается, реагируют с кислородом в основном железо и сера. Наибольшее выгорание пирротина (почти 27 % масс.), а также серы в богатой руде наблюдается в поверхностном коричневом слое руды (см. табл. 5, два крайних правых столбца). Во всех экспериментах сульфид железа РеБ (содержание < 2 % масс.) сгорает полностью.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Наши опыты по динамическому нагреву богатой руды показали, что температура взрывного самовоспламенения превышает 650 °С, это

Таблица 5. Массовый % основных химических соединений в богатой руде Table 5. Mass % of basic chemical compounds in rich ore

Название соединения Хим. формула % масс, до опыта % масс, после опыта Изменение % масс. % масс, после опыта Изменение % масс. % масс, после опыта Изменение % масс.

Pyrrhotite-3T F^s 61.56 49.50 -12.06 46.18 -15.38 34.68 -26.88

Chalcopyrite CuFeS? 10.76 6.24 -4.52 5.46 -5.30 4.96 -5.80

Pentlandite (PeNi)^Ss 10.50 4.82 -5.68 4.13 -6.37 0.00 -10.50

Magnetite F°Pt 8.00 32.33 +24.33 38.63 +30.63 57.99 +49.99

Quartz Si02 7.22 7.10 -0.12 5.60 -1.62 2.37 -4.85

Troilite FeS 1.96 0.00 -1.96 0.00 -1.96 0.00 -1.96

Таблица 6. Массовый % основных химических соединений в медистой руде Table 6. Mass % of basic chemical compounds in copper ore

Название Хим. формула Масс. % Масс. % Изменение

соединения соединения до опыта после опыта масс. %

Pyrrhotite-3T F^s 4.45 2.93 -1.52

Chalcopyrite CuFeS2 10.09 6.26 -3.83

Quartz Si02 58.41 57.19 -1.22

Al bite NaAlSiO 3 s 27.06 22.63 +4.43

Magnetite F*P< 0.00 10.99 +10.99

примерно на 220 °С выше, чем для сульфидной пыли. В падающей УВ на верхнем участке трубы при скорости 1200 м/с температура Т = 945 К (672 °С), однако заметных реакций с выделением тепла и свечением не зарегистрировано. Кратковременное свечение во взвеси богатой руды зарегистрировано лишь в нижней части трубы в отражённой волне примерно при той же температуре, но более высоком давлении. Высокой температурой самовоспламенения пирротина отчасти объясняется крайне низкая способность к взрывному воспламенению богатой руды. Взвеси богатой руды в наших опытах также не проявляют склонность к взрыву при воздействии горячих продуктов детонации газовой смеси, истекающих из СИ. В богатой руде не зарегистрированы самоподдерживающиеся взрывные процессы, волны сжатия и ударные волны затухают. Реакции горения серы протекают частично (на поверхности порошка), что представляет опасность при дыхании из-за образования соединений серы.

Медистая руда гораздо слабее, чем богатая руда, реагирует с воздухом. Свечение в отражённых волнах слабое. Результаты рентге-ноструктурного анализа указывают на незначительный массовый процент прореагировавшей серы. Таким образом, медистая руда, закладка, вкраплённая руда невзрывоопасны. Появление Ре304 (см. табл. 6) объясняется окислением железа, освободившегося после уменьшения масс, доли -РеД и СиРеБ2.

Содержание серы в представленных образцах богатой руды составляет примерно 32 % масс., в остальных рудах (вкраплённой, медистой) содержание серы примерно в 6 раз меньше. Исследованные образцы руд не могут быть отнесены к категории взрывоопасных, поскольку содержание серы в рудах меньше 35 % (см. ГОСТ 8606-93 (ИСО 334-92)). Увеличение начальной температуры руды до 45-50 °С и начального давления до 0.12-0.15 МПа не вызывает разложение пирротина и горение серы. Дополнительная мера обеспечения безопасности

- увлажнение пыли, поскольку согласно ГОСТ 8606-93 сульфидная пыль становится невзрывчатой при влажности 9-9,5 %, а при влажности 10 % пыль не передает взрывной импульс.

Заключение

Проведены опыты и получены новые результаты с аэровзвесями богатой руды со средним размером частиц 5 мкм, а также медистой и вкраплённой руд с размерами частиц 1 мкм. По сравнению со стандартными частицами размером 100 мкм такие мелкие частицы обладают существенно большей удельной поверхностью, и поэтому мелкодисперсные аэровзвеси руд более предпочтительны с точки зрения проверки их взрывоопасное™.

Термогравиметрическое исследование окисления руд при медленном нагреве показало, что медистая и вкраплённая руды слабо реагируют вплоть до 1000 °С - общее изменение их массы составляет несколько процентов. Богатая руда начинает заметно реагировать при температуре 400 °С и при нагреве до 1000 °С теряет около 10 % массы. В диапазоне 25-50 °С для этих руд не зарегистрировано изменение массы, не происходит разложение пирротина и горение серы.

При динамическом нагреве в падающей ударной волне на верхнем участке трубы при скорости фронта 1200 м/с (скачок давления за УВ Ар ~ 1.3 МПа, температура Т = 945 К {672° С)) ускорения УВ за счёт реакций, протекающих с выделением тепла, не зарегистрировано. Кратковременное свечение во взвеси богатой руды зарегистрировано лишь в нижней части трубы в отражённой УВ примерно при той же температуре, что и за УВ в верхней части трубы, но при более высоком давлении (Ар ~ 2.4МПа).

После воздействия взрывной волны на богатую руду происходит её изменение - уменьшается количество пирротина (-РеД), реагируют из всех соединений с кислородом воздуха в основном железо и сера. При взрывном нагреве богатой руды температура самовоспламенения пирротина превышает 650 °С Низкая реакцион-

ная способность к взрывному воспламенению руды объясняется высокой температурой самовоспламенения пирротина, а также протеканием реакций в поверхностном слое частиц.

Медистая руда, закладка, вкраплённая руда существенно слабее, чем богатая руда, реагируют с воздухом за ударными волнами.

Все исследованные образцы руд невзрывоопасны, ударные волны в аэровзвесях руд затухают, самоподдерживающиеся режимы детонации не обнаружены. Взвеси руды с частицами размером 100 мкм будут химически более инертными по сравнению с исследованными мелкодисперсными взвесями.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ПБ-03-553-03. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождение полезных ископаемых подземным способом. Утв. постановлением Госгортехнадзора РФ от 13 мая 2003 г. N 30

2. А.Н. Веденин. Аэрология горных предприятий // Конспект лекций С-Пб горного института им. Г.В.Плеханова. С-Пб, 2002.

3. Химическая энциклопедия в5т. Т. 4. М.: Советская энциклопедия, 1995.

4. А.Я. Корольченко, Д.А. Корольченко. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов, и средства их тушения. Справочник в2ч. М.: Пожнаука, 2004, 713 с.

5. С.А. Алексеенко. Взрывы газа и пылей. Днепропетровск: Национальный горный университет, 2011.

6. A.A. Васильев, A.B. Пинаев, A.B. Троцюк, П.А. Фомин, A.A. Трубицын, Д.А. Трубицына. Полное подавление волн горения и детонации пылевой завесой // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2015. №4. С. 12-21.

REFERENCES

1. PB-03-553-03. Edinye pravila bezopasnosti pri razrabotke rudnykh, nerudnykh i rossypnyh mestorozhdenie poleznyh iskopaemykh podzemnym sposobom. Utv. postanovleniem Gosgortekhnadzora RF ot 13 maya 2003 g. N 30 [Unified safety rules for the development of ore, non-metallic and gravel deposits of minerals by the underground mining method. Approvedbythe Russian Federation GosgortekhnadzorDecree ofMay 13, 2003 N30]. [In Russian],

2. Vedenin, A.N. (2002). Aerologiia gornykh predpriiatii [Mining enterprises aerology], St. Petersburg Plekhanov Mining Institute lecture notes [in Russian],

3. Khimicheskaia entsiklopedia (1995) in 5 volumes. Volume 4. [Chemical Encyclopedia] [in Russian],

4. Korolchenko, A.Ya., Korolchenko, D.A. (2004). Pozharovzryvoopasnost veshchestv i materialov, i sredstva ikh tusheniia. Spravochnik v 2 ch. [Substances and materials fire and explosion danger, and means for their extinguishing. Manualin 2 parts], Moscow: Pozhnauka [in Russian],

5. Alekseenko, S.A. (2011). Vzryvy gaza i pylei [Gas and dusts explosion], Dnepropetrovsk: National Mining University [in Russian],

6. Vasiliev, A.A., Pinaev, A.V., Trotsiuk, A.V., Fomin, PA., Trubitsyn, A.A., & Trubitsyna, D.A. (2015). Polnoie podavleniie voln goreniia i detonatsii pylevoi zavesoi [Complete suppression of combustion and detonation waves with a dust curtain], Vestnik Nauchnogo tsentra po bezopasnosti rabot v ugolnoi promyshlennosti - Herald of Safety in Mining IndustryScientificCenter, 4,12-21 [in Russian],

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЗАПЫЛЕННОСТИ СТАЦИОНАРНЫЙ

Зарегистрирована методика измерения количества отложившейся пыли с использованием измерителей запыленности стационарных

ИЗСТ-01

INDSAFE.RU

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.