Определение зоны загрязнения местности при ликвидации очагов спонтанного окисления фосфоросодержащего сырья Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Е.А. Данилин

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОНЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МЕСТНОСТИ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ОЧАГОВ СПОНТАННОГО ОКИСЛЕНИЯ ФОСФОРОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Лредприятия переработки природного фосфорного сырья относятся к особой группе по пожарной опасности и по нагрузке на окружающую среду. Неорганизованные и аварийные выбросы технического фосфора и его производных приводят к возникновению пожаров в результате спонтанного окисления элементного фосфора в силу его высокой реакционноактивно-сти. Этот процесс сопровождается образованием смеси окислов всех степеней окисления и присутствием паров элементного фосфора, сопровождающемуся образованием большого количества токсичных веществ, загрязняющих воздушный бассейн, причиняя большой экологический ущерб..

Проведенные исследования самопроизвольного возгорания фосфора позволили установить возможные зоны поражения местности продуктами его горения.

Термодинамический анализ состава продуктов окисления фосфора при его спонтанном окислении позволил установить зависимость образования продуктов окисления фосфора от условий горения (температуры, давления). Установлено, что при температуре горения в естественных условиях 1400 К основным продуктом окисления фосфора является Р 40ю. Установлено также, что при окислении фосфора при невысоких температурах (550с К) и недостатке кислорода (что наблюдается в начальные периоды окисления фосфора и при его локализации) происходит формирование более ядовитых продуктов окисления, включающих, помимо низших оксидов, элементный фосфор.

Экспериментально определена массовая скорость выгорания фосфора, составляющая 0,02 мг/м2с.

Анализ особенностей образования очагов химического поражения местности продуктами окисления желтого фосфора показал, что продукты, выделяющиеся при окислении фосфора, переходят в конвективную колонку, так как в очаге пожара при свободном горении фосфора развивается температура порядка

150

1400 К. Сильный ветер наклоняет конвективную колонку и в зависимости от площади пожара и его вида может придать ей близкое к горизонтальному направление.

Продукты сгорания желтого фосфора образуют аэрозольное облако. Аэрозоли представляют собой квазистабильную систему из частиц твердого вещества или жидкости в газообразной диспергирующей среде, в данном случае в воздухе. Радиус частиц составляет от 10-6 до 10-10 м.

Фосфорный ангидрид обладает большой гигроскопичностью и его аэрозоль, взаимодействуя с парами воды в воздухе, образует туман фосфорной кислоты.

За основу оценки очагов поражения продуктами сгорании желтого фосфора положены подходы и формулы, разработанные и предложенные ВНИИПО МВД СССР и в/ч 52609, и преобразованные применительно к исследованию процесса горения желтого фосфора для определения границ и глубин зон распространения облака зараженного воздуха с поражающей токсодозой фосфорного ангидрида.

Определение зоны задымления проводилось по схеме, представленной на рисунке.

Для каждой узловой точки проводились вычисления концентрации продуктов сгорания фосфора по формуле:

О ( 2 — 2 " п ^

С(ху) = 2,3-10' ■ ехр(—^^ |((X + 2)2 — X2

1 — ( '

п ■ а ■ V

2 у.

0,36 х + Ь

где Qi - интенсивность выделения продуктов сгорания фосфора, кг/м2с; п - параметр устойчивости атмосферы; а - виртуальный коэффициент диффузии; 2,3 - коэффициент размерности; V - скорость ветра в приземном слое, м/с; I - ширина очага пожара, м; Ь - половина длины очага, м; г - высота подъема конвективной колонки, м.

151

Схема определения зоны задымления: х, у - узловые точки с шагом (1000, 1000 м); Ь - половина длины очага пожара; 1 - ширина очага пожара; 20° - ускоренная величина расширения зоны пожара; СБ и АВ - линии границы расширения зоны заражения

В результате расчета может быть получена картодиаграмма зоны поражения местности.

Зоной поражения является область, ограниченная изолиний с концентрацией продуктов 2 мг/л, где человек может получить токсодову, значительно превышающую пороговую. Область, где концентрация меньше порогового воздействия является зоной задымления.

Расчеты показывают, что разработанная при участии автора технология ликвидации очага окисления комбинированным ин-гибирующим составом [1, 2, 3, 4] составом, поражающая зона не образуется, формируется только зона относительного задымления в направлении ветра.

Предложенная методика расчета возможных зон поражения позволяет оценить возможный экологический ущерб от спонтанного выгорания фосфора, а также обеспечить организацию спасения людей, которые могут оказаться в зараженной местности.

152

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Состав для тушения пожаров / Е.А. Данилин, Б.С. Расулов, В.Т. Приходь-ко, Е.П. Маков, В.М. Беседин / А.С. 1085043 СССР, Гриф «Т» от 28.01.82.

2. Состав для тушения очагов тушения фосфора / М.Т. Копбасаров, Е.А. Данилин, Б.С. Расулов, и др. / А.С. 1246453 СССР, БИ, т.2, от 23.12.1983.

3.Состав для предотвращения загорания желтого фосфора / Е.А. Данилин, К.Т. Арынов, С.В. Иманолиева, и др. / А.С. 1522510, СССР, от 09.03.1988.

4. Огнетушитель / Е.А. Данилин, Э.У. Жумартбаев, Д.И. Манлибаев, и др. / A.C. 1643020 СССР, БИ, т. 15, от 05.11.1988. ЕШ

— Коротко об авторе

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

--^^ © О.В. Воробьева, 2008

О.В. Воробьева

153