РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1 Область применения карбида кальция 10
1.2 История получения карбида кальция 13
1.3 Свойства карбида кальция 17
1.3.1 Физические свойства карбида кальция 17
1.3.2 Химические свойства карбида кальция 19
1.3.3 Термические свойства карбида кальция 20
1.3.4 Пожароопасные свойства карбида кальция 20
1.4 Анализ существующих классификаций веществ и материалов 23
1.4.1 Зарубежная система классификации опасных свойств веществ
и материалов 23
1.4.2 Российская система классификации пожароопасных свойств веществ
и материалов 25
1.5 Химизм реакции карбида кальция с водой 28
1.6 Ацетилен и его свойства 28
1.6.1 Физические свойства ацетилена 28
1.6.2 Химические свойства ацетилена 29
1.6.3 Пожароопасные свойства ацетилена 30
2 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 33
2.1 Объект исследования 33
2.2 Методы исследования 34
2.2.1 Термодинамический расчет 34
2.2.2 Методы оценки температурных показателей процесса взаимодействия
карбида кальция с водой 39
3 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СООТНОШЕНИЯ КАРБИДА КАЛЬЦИЯ И ВОДЫ НА
ПОЖАРООПАСНЫЕ СВОЙСТВА ИССЛЕДУЕМОЙ СМЕСИ 41
3.1 Результат термодинамического расчета 41
3.2 Влияние соотношения компонентов на температурные показатели 43
4 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ПОЖАРООПАСНЫЕ
СВОЙСТВА ИССЛЕДУЕМОЙ СМЕСИ 47
4.1 Влияние дисперсности зерна карбида кальция 47
4.2 Влияние начальной температуры воды 50
4.3 Влияние кислотности воды 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 56
Одной из причин чрезвычайных ситуаций с пожарами и взрывами, возникающих на промышленных объектах, является неправильное хранение несовместимых друг с другом пожароопасных веществ и материалов. Непредусмотренный проектом контакт несовместимых веществ может вызвать самовоспламенение смеси и выделение тепловой энергии, достаточной для возгорания окружающих материалов или взрыва.
Существующая классификация веществ и материалов не всегда даёт однозначную оценку. Так, карбид кальция в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 [3] является негорючим веществом. Однако, при воздействии на карбид кальция небольшого количества воды за счет разогрева возможно воспламенение выделяющегося при данном взаимодействии ацетилена. Ацетилен - эндотермическое соединение, поэтому при определенных условиях его разложение легко может привести к взрыву [30].
Актуальность темы обусловлена тем, что проведенный анализ научнотехнической литературы показал, что количественные данные, характеризующие возможное самовоспламенение ацетилена, выделяющегося при взаимодействии карбида кальция с водой, отсутствуют. В связи с этим, в данной работе были проведены экспериментальные исследования, направленные на определение количественных характеристик исследуемой реакции.
Цель работы: определение количественных параметров пожарной опасности смеси карбида кальция с водой и факторы, влияющие на самовоспламенение ацетилена, выделяющегося при данной реакции .
Реализация цели требует постановки и решения следующих основных задач исследования:
- проанализировать статистические данные о пожарах;
- провести анализ и оценку существующих систем классификаций веществ и материалов, а также их смесей по пожарной опасности;
- разработать методику проведения исследования параметров пожарной опасности смеси карбида кальция с водой;
- провести экспериментальные исследования по разработанной методике с целью определения количественных параметров пожарной опасности исследуемой смеси;
- на основании анализа полученных результатов предложить рекомендации по условиям хранения карбида кальция.
Объектом исследования: выступает карбид кальция.
Предметом исследования: является изменение пожароопасных свойств смеси карбида кальция с водой под воздействием различных факторов.
Научная новизна: состоит в получении количественных данных,
характеризующих взаимодействие карбида кальция с водой с точки зрения пожарной опасности; разработана методика оценки пожароопасных свойств карбида кальция.
Апробация результатов исследования: результаты работы представлены на LVI Международной научно-практической конференции «Достижения науки - агропромышленному комплексу», ЮУрГАУ, г. Челябинск (февраль 2017 г.); IV-ой Всероссийской студенческой конференции (с международным участием) «Безопасность жизнедеятельности глазами молодежи», ЮУрГУ, г. Челябинск (апрель 2017 г.); LVII Международной научно-практической конференции
«Достижения науки - агропромышленному производству», ЮУрГАУ, г. Челябинск (февраль 2018 г.); Всероссийской конференции-конкурсе студентов выпускного курса «Проблемы недропользования», СПбГУ, г. Санкт-Петербург, (март 2018 г.).
Публикации: по материалам диссертации опубликовано пять статей.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка.
Объем работы: содержит 60 страниц машинописного текста, 17 таблиц, 16 рисунков. Библиографический список включает 50 источников.
Пожары по причине самовоспламенения веществ и материалов в Российской Федерации не редкость. Анализ статистических данных показывает, что имеется тенденция к увеличению численности подобных пожаров.
Проанализировав нормативную и научно-техническую литературу, можно сделать вывод о том, что классифицирующая система веществ и смесей по пожарной опасности в РФ довольно условна. А количественных данных, характеризующих самовоспламенение различных смесей ограниченное количество.
В данной выпускной квалификационной работе был изучено взаимодействие карбида кальция с водой. Эта смесь представляет большой интерес с точки зрения пожарной опасности, так как является взрывоопасной несмотря на то, что карбид кальция сам по себе - негорючее вещество.
Термодинамическая оценка показала, что минимальная масса карбида кальция, которая может обеспечить для выделяющегося ацетилена нагревание до температуры самовоспламенения составляет 3 г. В результате экспериментальных исследований выявлено, что при условии свободного обмена выделяющегося тепла с окружающей средой температура образующегося ацетилена заведомо ниже температуры самовоспламенения.
На условия тепловыделения и уровень температуры ацетилена существенное влияние оказывают такие факторы, как дисперсность зерна карбида кальция, т.е. его исходная форма и соотношение реагентов. Незначительно влияют начальная температуры воды и показатель рН.
Таким образом, если не обеспечена теплоизоляция реакционного объема и используется карбид кальция в кусковом виде, то самовоспламенение ацетилена возможно только при наличии внешнего источника зажигания.
Выше перечисленные условия являются основанием для разработки требований относительно безопасного хранения карбида кальция.
