Abstract: В шахтах возможны взрывы угольной, серной и сульфидной пыли, наименее взрывоопасна сульфидная пыль. Воспламенение пылей может происходить от теплового и механического действия ударных волн (УВ) и разлетающихся продуктов детонации ВВ. Вероятность взрыва возрастает с уменьшением размера частиц до 100-10 мкм. Для выяснения степени реагирования и возможности самовозгорания руд при повышенных температурах обычно проводят длительное по времени термогравиметрическое исследование их окисления. Воспламенение и взрывчатость аэровзвесей сульфидных руд при кратковременном ударноволновом нагреве практически не изучены. В настоящей работе дополнительно к термогравиметрическому анализу окисления исследована взрывчатость аэровзвесей богатой, медистой и вкраплённой руд с размером частиц 1-5 мкм при воздействии на них УВ и продуктов газовой детонации. Для всех образцов руд определён атомарный (элементный) состав и массовый процентный состав химических соединений с целью выяснения их изменения на поверхности частиц. Среднеобъёмная плотность 𝜌𝑠 взвесей руд изменялась от 40 до 450 мг/л. Температура за фронтом УВ превышала температуру воспламенения сульфидов железа (700-920 K), в продуктах газовой детонации температура около 4000 K. В падающих УВ не зарегистрировано воспламенение пыли непосредственно за передним ударным фронтом. При малой величине 𝜌𝑠 свечение отсутствовало и в отражённых волнах. Свечение в пылевом облаке появлялось при большей 𝜌𝑠 в отражённых волнах, что связано с наличием химических реакций, но это не приводило к возникновению самоподдерживающихся детонационных режимов. Взвеси руд в наших опытах также не проявляют склонность к взрыву при воздействии продуктов детонации газовой смеси. В исследованных рудах преобладает пирротин (Fe7S8). В богатой руде его по массе больше 60%, после ударно-волнового воздействия выгорание пирротина достигает 27% масс. Сульфид железа FeS (менее 2% масс.) и сера сгорают в поверхностном слое частиц полностью. Опыты по динамическому нагреву богатой руды показали, что температура взрывного самовоспламенения пирротина превышает 920 K (это примерно на 220 K выше, чем для сульфидной пыли). Высокой температурой самовоспламенения пирротина и наличием реакций в тонком поверхностном слое частиц объясняется крайне низкая способность к взрывному воспламенению руд. Медистая и вкраплённая руды гораздо слабее, чем богатая руда, реагируют с кислородом воздуха. Увеличение начальной температуры руды до 45-50∘C и начального давления до 0.12-0.15 МПа не вызывает разложение пирротина и горение серы. Содержание серы в представленных образцах богатой руды составляет примерно 32% масс., в остальных рудах (вкраплённой, медистой) содержание серы примерно в 6 раз меньше. Все исследованные образцы руд не могут быть отнесены к категории взрывоопасных, поскольку содержание серы в рудах меньше 35% (ГОСТ 8606-93 (ИСО 334-92)). Ударные волны в аэровзвесях руд затухают, самоподдерживающиеся режимы детонации не обнаружены. Аэровзвеси руд с частицами размером 10-100 мкм будут химически ещё более инертными по сравнению с исследованными мелкодисперсными взвесями.

Cite: Пинаев А.В. , Васильев А.А.
О взрывчатости сульфидных руд в ударных волнах
In compilation Сборник тезисов конференции "Физика взрыва: теория, эксперимент, приложения". – Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН., 2018. – C.121. – ISBN 9785946710275.

Identifiers: No identifiers

Citing: Пока нет цитирований