Научная статья на тему 'Методы и средства тушения пожаров, вызванных неорганизованным окислением элементного фосфора'

Методы и средства тушения пожаров, вызванных неорганизованным окислением элементного фосфора Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
479
32
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
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.

Текст научной работы на тему «Методы и средства тушения пожаров, вызванных неорганизованным окислением элементного фосфора»

Описываемый подход и система, основанная на нем, отвечают требованиям нового направления на стыке менеджмента и информационных технологий, который в английском варианте обозначается как business intelligence (BI) [4]. Это следует из определения BI как практики и инструментария, применяемых для превращения данных в информацию, пригодную для выработки динамических, обоснованных и ясных управляющих воздействий. Из опыта эксплуатации АС, реализующих BI, можно сделать вывод о целесообразности дальнейшего их совершенствования, в частности, о возможности привлечения технологий "интеллектуального" анализа, в т. ч. алгоритмов выявления ассоциаций, решающих деревьев, нейронных сетей [1, 4].

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гарсия-Молина Г., Джеффри Ульман, Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильямс" , 2003. - 1088 с.: ил.

2. Шехтман В.Е. О методе предметно-ориентирован-ной платформы при проектировании и разработке крупных программных комплексов// Краевые задачи и моделирование. Том 4. Моделирование социально-эконо-мических систем. Сборник трудов 4-й всероссийской научной конференции. Новокузнецк 2001.

3. Шехтман В.Е. Инструментальная база анализа логистического процесса// Перспективы развития технологий переработки вторичных ресурсов в Кузбассе. Экологические, экономические и социальные аспекты: Труды регион. конференции, г. Новокузнецк, 2003 г.

4. Jim Carroll, Frank Rice, Olinda Turner. Using Microsoft Office XP as BI Client. Microsoft SQL Server 2000 with Analysis Services and Microsoft Office XP. Online Books. 2003.

5. Сайт программы "Статистика безопасности" www.intes.da.ru [электронный ресурс]. ЕШ

— Коротко об авторе

Шехтман В.Е. - старший преподаватель кафедры систем управления, Новокузнецкий филиал-институт Кемеровского государственного университета, г. Новокузнецк.

д_

--© Е.А. Данилин, 2008

144

Е.А. Данилин

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ, ВЫЗВАННЫХ НЕОРГАНИЗОВАННЫМ ОКИСЛЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТНОГО ФОСФОРА

Объекты фосфорной промышленности относятся к особо опасным вследствие высокой химической активности элементного фосфора и токсичности его производных. Практически все стадии технологического процесса получения фосфора и его соединений из минерального фосфоросодержащего сырья сопровождаются образованием очагов неорганизованного окисления фосфора, что приводит к возникновению пожаров, выделению вредных выбросов в атмосферу и химическому загрязнению окружающей среды.

Процесс окисления фосфора носит цепной характер и относится к быстрым реакциям, это свойство фосфора используется для производства зажигательных смесей. Но методы ликвидации очагов спонтанного окисления фосфора, позволяющие предупреждать возобновление реакции окисления, практически отсутствуют. Работа по созданию соответствующих методов и средств подавления реакции окисления жёлтого фосфора в 1980-90-х годах была проведена в СССР в соответствии с постановлением Совета Министров КазССР. Целью этой работы являлась разработка экономически целесообразных средств и способов ликвидации пожаров при неорганизованном окислении (самовозгорании) жёлтого фосфора, включая создание комбинированных ингибиторов, многократно сокращающих время обрыва химической реакции окисления и предупреждающих ее возобновление, разработку и внедрение конструкций и аппаратов, позволяющих применять новые огнегаси-тельные составы.

Для достижения поставленной цели были проведены следующие исследования: определена массовая скорость спонтанного окисления фосфора, термодинамический анализ влияния температуры на формирование продуктов окисления фосфора в зависимости от содержания кислорода; изучение физико-химических закономерностей взаимодействия фосфора с водными растворами мед-

145

ного купороса, изучение влияния различных ПАВ на температуру повторного окисления фосфора.

В результате выполненных исследований был установлен состав комбинированных ингибиторов на основе сульфата меди с добавлением ПАВ и вспомогательных веществ, усиливающих инги-бирующее действие сульфата меди на окисление фосфора, а также разработана технология подачи ингибиторов к очагу спонтанного окисления фосфора, Сущность технологии состоит в том, что введение в реакционную зону окисления фосфора эффективных ингибиторов с различными добавками анионоактивных ПАВ способствует образованию межпленоных слоев с новыми элементными структурами в твердой фазе (металлическая медь, фосфид меди и аморфная фаза). Они придают устойчивую изолирующую способность поверхностному слою фосфора и тем самым обрывают цепную реакцию его спонтанного окисления.

С целью выяснения механизма образования продуктов окисления фосфора снимались рентгенограммы твердых фаз.

На основании анализа полученных данных установлено протекание реакции при тушении фосфора раствором сульфата меди по схеме:

Р4 + Си804 + 5Н20 ^ СизР + СиНРОз + Си + ^Оф (1)

Для определения реакции окисления газовой фазы применялась камера для сжигания фосфора и очистки отходящих газов. В качестве поглотителей использовались вода, водный раствор углекислого натрия и перманганата калия. Полученные растворы исследовались методом КР-спектроскопии.

Установлено, что использование сульфата меди в объемном соотношении менее 4,0 % снижает реакционную способность огне-тушащего раствора. Одним из существенных показателей в этом случае является низкая температура вторичного возгорания фосфора (4,5 °С). В связи с этим изучено влияние поверхностно-активных веществ на эффективность ингибирования окисления фосфора.

В качестве добавок исследовались аниоиоактивные, катионо-активные и неионогенные ПАВы. Наиболее активными ПАВ по отношению к фосфору проявляют себя анионоактивные ПАВ (рис. 1). Далее следуют составы, включающие ионно-

146

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0 Рл

Рис. 1. Зависимость температуры самовоспламенения фосфора от количества фосфора, обработанного составами на основе сульфата меди, полиэти-ленгликоля и сульфанола:

1. CuSO4 (15 %) + полиэтиленгликоля (0,5 %) + сульфонол (0,5 %).

2. CuSO4 (15 %) + полиэтиленгликоля (5 %) + сульфонол (1 %).

3. CuSO4 (15 %) + полиэтиленгликоля (7 %) + сульфонол (1 %).

1

г

генные ПАВ (синтанол), а затем катионоактивные растворы в смеси с водным раствором сульфата меди.

Введение в раствор дополнительных анионоактивных соединений (полиэтиленгликоля) значительно увеличивает устойчивость и изолирующую способность состава. Полиэтиленгликоль хорошо растворяется в водном растворе ПАВ и не нарушает текучести пенообразователя, образуя защитную прочную оболочку, чувствительную к повышению температуры.

Таким обрезом, из полученных результатов сделаны выводы, что комбинированный состав, содержащий в определенном соотношении преобладающие анионоактивные поверхностные вещества, сульфат меди и воду, практически полностью исключает повторное самовозгорание фосфора и фосфоросодержащих отходов производства.

Экспериментальные данные, полученные при определении эффективности растворов, в зависимости от интенсивности подачи и концентрации составляющих компонентов в растворе при инги-бировании горения фосфора, показали положительный эффект ис-

147

пользования водного раствора с содержанием 4 % Си804, 0,1-2 % ПО-1. Результаты приведены на рис. 2.

т, сек

Рис. 2. Зависимость времени ингибирования горения фосфора от интенсивности подачи спецрастворов:

1 - Си804+5И20 - 4 %, ПО-1 - 0,2 %; 2 - Си804+5И20 - 8 %, ПО-1 - 0,2 %; 3 - Си804+5И20 - 4 %, ПО-1 - 0,8 %; 4 - Си804+5И20 - 8 %, ПО-1 - 0,8 %; 5 - Си804+5И20 - 12 %, ПО-1 - 0,8 %; 6 - Си804+5И20 - 4 %, ПО-1 - 1,5 %

Интересным является то, что максимальный эффект достигается именно в тех концентрациях составляющих компонентов при их совместном присутствии, в которых они показали наибольшую эффективность при использовании в отдельности. (Защищено 4-мя авторскими свидетельствами СССР).

Полученные водные составы для тушения горящего фосфора сами по себе являются исключительно химически активными, вызывающими коррозию металлов, и использование их в обычных огнетушителях не представлялось возможным. Поэтому была проведена большая работа по подбору соответствующих химически стойких материалов и разработке конструкции аппаратов, позволяющих применять коррозийно-активные комбинированные составы.

Для приготовления и доставки в очаг окисления фосфора компонентов комбинированного фосфоротушащего состава предложен эжекционный способ, обеспечивающий хорошее их смешение. Установлено, что одним из наиболее перспективных направлений при

148

подборе средств для ликвидации окисления фосфора является сочетание средств ингибирования, относящихся к различным классам. При ингибировании такими составами, во-первых, действие одного ингибирующего компонента усиливается и дополняется ин-гибирующим действием другого, а во-вторых, улучшаются условия доставки комбинированного состава к очагу окисления фосфора.

На основании результатов исследований разработана техническая документация для проектирования новых средств фосфороту-шения. Создан новый вид специальных огнетушителей, предназначенных для борьбы с очагами спонтанного окисления фосфора на площади до 3 м2. (Защищено патентом Казахстана). Для обезвреживания очагов окисления фосфора до 25 м3 переоборудован пожарный автомобиль АЦ-40(130)63б с реконструкцией некоторых его элементов и с вновь разработанной схемой эжекционного узла.

Для защиты технологических участков фосфорного производства разработана и внедрена в отделении конденсации печного цеха N12 Шымкентского АО "Фосфор" стационарная система интенсивного фосфоротушения, которая обеспечивает возможность ликвидации очагов загазованности силами технического персонала производства на основе разработанных комбинированных ингибиторов спонтанного окисления фосфора.

Проведенные испытания технологии обезвреживания фосфора с использованием комбинированных составов показали, что ее эффективность по сравнению с другими испытанными средствами при равных условиях выше более чем в сто раз.

В лабораторных укрупненных и промышленных масштабах получены высокие результаты по ликвидации очагов загазованности с исключением повторного самовозгорания фосфора. Результаты работы внедрены в Шымкентском ПО "Фосфор" и внесены в раздел: «Тактика тушения пожаров на опасных химических объектах», Боевого Устава пожарной службы Республики Казахстан, ггш

— Коротко об авторе -

Данилин Е.А. - кандидат технических наук, начальник отдела охраны труда, окружающей среды и радиационной безопасности службы главного инженера, ОАО «Атомредметзолото».

--© Е.А. Данилин, 2008

149

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.