烟火自燃事故预防措施

2024-07-17 阅读 2795

?在使用氯酸钾和硫黄配合的烟火剂制造烟花的时代,混药、装药以及在烟花制造和贮存过程中,自燃是每个人经常要考虑的突出问题。现代新配方很少发生问题,但是自燃问题仍是所有烟火制造者必须考虑的主要问题。我年轻时没有经验,在老书中找到了氯酸盐与硫黄组合的配方。有一次制作的大约五磅硫黄-氯酸盐黄光药星体在我的卧室中着火,火花四溅,烟雾弥漫,烧毁了工作台。我的双亲很明智,限制我以后的制造批量为一磅以下。那时我的年龄不过12岁,于是决定要认真学习更多化学知识,此后又遇到两次发热而没有着火的事故。在配制过程一定要采取各种措施防止自燃是保证安全的关键。

烟花的主要传统组分黑火药和“生药(硝酸钾、硫黄与木炭粉混合物)”已证明大量存放时有可能着火。据推测这可能是十七世纪法国皇家火药厂爆炸的原因。黑火药中掺入金属燃料产生更高的自燃危险(编者:黑火药自燃主要原因是由于升华硫或硫磺因与空气中的氯氧化所至,当然,自燃也不排除其它意外情况,掺入金属后,在以上条件下有自放热反应发生,自燃,危险随之增高。)

1.所有自燃情况必须出现的两种作用

1)放热化学反应;2)热量必须留在材料中直至达到实际燃烧温度,第二种作用往往更为重要。如果烟火剂限制为不可能彼此反应或与空气和水之类反应,就会真正成为废物。因此烟火剂制造者仍应假定,一切最坏的自发放热反应可能已经开始而继续进行,并且随时准备好采取相应措施。作者照此实践多年,至今未出现严重问题。

2.处理自燃问题采取的两种措施

2.1第一种措施:尽量采取能使反应缓慢的措施。

放热反应越慢,发生自燃反应的可能性越小。必须学习足够的化学知识,充分了解各种组分在室温下可能发生的化学反应。这方面的文献很多。几乎涉及所有组分组合问题。唯一不足的是文献中很少涉及镁铝合金,以及高氯酸铵与铝和或镁铝合金混合物的问题;因为这此材料使用的时间不久,还没有充分研究报道,烟火制造者对其了解很不够。要想安全生产,首先要尽一切努力了解材料的性质和可能出现的问题。防止化学反应危险的唯一手段是掌握化学知识。

2.2防止自燃的第二种措施是操作规模。

试验新配方必须从尽可能少的剂量开始,少量混合物放出的热量必然少得多。热量必须积累起来才能使材料的温度上升到其燃点(着火温度)。大堆材料内部产生的热量很可能使其温度上升到燃点;而小堆材料接近表面部分放出的热量则能散失到空气中,从而不易达到自燃温度。作者常看到工厂中将装满材料的包装箱在库房中堆放过分紧密,没有给散热留一点余地,这样做是不明智的。

即使是最温和的烟花产品在堆放时,包装箱之间也至少留出6~8英寸空间。含有金属燃料混合物的烟花产品,货位之间应留出通道以便检查和流通空气散热。

可能发生自燃的常用烟火剂中,金属燃料最有可能在室温发生反应放出热量。药剂中金属含量越低,自燃危险越小。闪烁星体中含有5~7%的铝,危险性尚不太高,但是已经是例如“生药”危险的2000倍。金属百分含量提高到例如12~14,可能引起烟火剂温度很快升高到超过水的沸点。在此情况下必须对材料采取特别防范措施,特别注意要装到较小容器内。

较小的容器表面面积与体积之比高,从中心到外表的传热途径短。塑料容器在低于大多数烟火剂着火温度下熔化,提供冷空气和更有效的热辐射和热传递。金属罐散热快但可能产生火花,而且可能会生锈。能爆炸的决不要装到金属容器内,除非能完全防止起爆。少量材料可以装在小玻璃瓶内。特别要考虑到容器周围的气流,必须有散热途径。任何贮存场所,都要考虑到蒸气管道、加热器、暖气、电器设备等第二热源以及窗户等。纸板包装箱是热绝缘物,不宜用于代替开放货架,仅在露天才能较好散热。设计库房时首先要注意留出安全通道,安排安全防火措施。最有可能发生危险的产品应放在离门最远处。

实验时只能加工少量烟火剂。实验结束后应立即销毁残留的残渣废料。销毁烟火剂的方法很多。作者建议最好将其带到室外用安全方式烧掉。这样做是极好的学习机会,仔细观察所用材料的燃烧特性可以获得极有价值的信息,可以了解每一种材料爆炸的必要条件,测定其爆炸威力。

工业界从未对模拟生产条件下成批产品燃烧作实验观察,这是失误。出现意外事故时,工厂中无人预知其后果。他们在发生事故前从未试图通过试验研究,收集预测各种事故前因后果的第一手资料。实验观察是不能用其他方法代替的。

六百多年来,工业界依靠业余爱好者的发明进行革新。烟花新改进的百分之九十以上来自业余爱好者的创造。另一方面,业余爱好者几乎都是与新材料、新方法、新配方打交道,充满难以预期的危险因素。因而决不能在主要生产区和贮存区及其附近试验。通常在主要生产区只能允许配制使用有至少50年以上历史的药剂。新产品只能以特别少的量制作和贮存。作者的作法是,将少量有问题的材料存放在分散于房间内的壁橱搁板上,在其两侧各放一个爆竹作为特别好的烟火警告系统,即使耳背的人也能听到。因为壁橱门有门,万一着火就可以将门关闭以截断火势。留出充裕时间撤离现场和采取措施。最为理想的是,烟火制造者至少应有一个主要库房和3~4个较小库房,彼此远离并且远离其他建筑。但是有谁能办到,又有谁能在坏天气和在持续几分钟的小试验情况下都照规矩准确使用这些库房?任何人几乎都会在不适当场所留下一些材料。的确没有人愿意房屋着火,那么为什么不尽一切可能去防止呢?中国人在大门口悬挂鞭炮燃烧以消灾避祸,保证人财两旺。这是已知最古老的烟火信号,已流传数百年。

3.实例剖析

一位读者来信提到他用下列“金光雪花星体”配方:硝酸钾?16;硫磺?3;细大炭粉?2;草酸钠4;亮铝粉?11;中铝粉(100目)?4;细铝粉(薄片)?1;糊精4。制造星体时,由于没有细铝粉(薄片)而改用等量的中铝粉(100目)代替。上述组分混合后用水调湿制成药饼置于工作台上,让其自然干燥;数小时后出现自燃事故。

上述事故涉及的药剂含有草酸钠和大量铝粉。草酸钠水溶液的PH值有点偏高,接近铝和硝酸盐溶液反应的危险区。通常认为硼酸是铝/硝酸盐混合物的适当缓冲剂,但是并不适用于上述组分与草酸钠或碳酸氢钠的混合物。在铝与硝酸盐混合物含草酸钠或碳酸氢钠的情况下,作者宁愿采用草酸作缓冲剂,尽管制成的星体可能有较大的吸湿性也要使用草酸。

4.保持产品干燥防止自燃

引起烟花材料自燃的反应几乎都是通过与水反应传播或与水反应。细心干燥和实际测定含水量。都是最佳的主要防止湿态反应措施。作者总是压碎少数星体,检查其内部湿度。即使微型星体也可“打碎”检查。含薄片铝的星体几乎跟含灯黑星体一样难于达到真正干燥状态。作者从来不把哪怕是稍微潮湿的含金属燃料星体或产品贮存起来,必须仔细检查其是否彻底均匀干透。

较新型的星体特别是闪烁药用硝化纤维素清漆粘合剂。硝化纤维素是极易自燃和/或爆炸的材料。作者总是在所有硝化纤维素配方中添加稳定剂。二苯胺是军用硝化纤维素的稳定剂,但不如用尿素便宜而且对生物无害,二苯胺则有毒和致癌作用。

5.结束语

谨小慎微没有错,不要怕人讥笑自己胆小,要尽可能采取一切措施防患于未然。在没有适当保安措施与技能的情况下,千万不能冒险。

篇2:高温区预防自燃发火安全措施

420高温区预防自燃发火措施

一、420高温区状况:

联创公司420大巷的上方为上世纪七十年代开采二层煤时留下的煤柱,94年对煤柱进行了开采,形成了大面积的采空区,后又对剩余煤柱进行复采,受动压影响,420大巷围岩受到破坏,大巷曾有多处冒顶,有些区域已与采空区相连通,从而形成了大巷向顶部采空区漏风现象,二层煤又为自燃煤层,因此具有使采空区遗煤产生自燃的条件。20**年7月出现CO气体和高温地点时对420大巷上方的采空区和巷道全部进行了封闭。2006年底,420煤柱周围又出现CO气体,采空区内有多个高温点,CO气体渗透至420大巷内。经井上下向采空区内注浆和对巷道注封闭材料、喷注水泥沙浆等方法处理,消灭了高温地点和CO气体涌出,至今在420大巷煤柱周围未发现CO气体。

二、预防自燃措施:

为预防420煤柱原高温区再次发生高温以及自燃,及时发现自燃征兆,有效拟制自燃发火事故,以及出现CO气体、高温、自燃时能够有效治理,确保矿井的安全,特制定420高温区预防自燃发火措施如下:

1、通防工区应加强对420煤柱周围通防设施的检查维修工作,特别是密闭墙,必须严格按照质量标准进行砌筑和维护,确保严密不漏风,密闭墙上按要求设置措施孔、观测孔、放水孔和压差计。

2、420大巷内如发生冒顶或出现喷浆体脱落时,必须落实有关单位及时填实,喷注水泥沙浆等进行封闭处理。

3、在420大巷内以及原高温区周围进行巷道维修前,必须经通防部门同意,否则不得擅自进行巷道拓宽、放顶以及破坏喷浆体等有可能向采空区内漏风的工作。

4、通防工区应做好预防420原高温区再次自燃的预测预报工作,安排专人至少每2天对420煤柱周围进行巡查1次,重点检查巷道状况,通防设施状况,防灭火管路供水是否正常,以及对周围巷道内、密闭墙内外和其它地点进行CO4、CO2、NO2、CO、SO2、H2S等气体检查和温度检查,作好记录,对检查结果由专人做好专项记录,发现异常立即向通防工区区长和主管技术人员汇报。

5、发挥束管监测系统的作用,在419风道原三号钻场处,东420皮带机道第一部皮带机尾处各设置束管探头1个,至少每7天进行抽气取样分析1次,对有可能涌出气体而未设置束管探头的其它地点要进行人工取样进行分析,至少每周1次。分析结果必须经通防工区主管技术人员和区长、通防副总及总工程师审阅签字。

6、在东风井主扇风机和庄头风井主扇风机每次调整风叶角度前后,反风前后,主扇负压有变动时,以及进行通风系统调整有可能引起420煤柱周围风速、风压有变化时,必须全面对420煤柱周围进行气体检查分析,有异常时要及时采取措施。

7、420煤柱周围的各条巷道内,必须有可靠的供水管路,水量充足,至少每50米设置三通阀门1个,419风道内、东420皮机道一部应各备有1条长度不低于30米的供水软管。

8、通防部门要定期召开通防安全例会,对420煤柱防止自燃的安全措施进行修改补充制定和对具体工作安排。

篇3:某煤矸石山自燃的预防措施

1概况

沈阳煤业集团红阳三矿位于红阳煤田西部,地质储量1.58亿t,煤种主要是贫煤、瘦煤和贫瘦煤。红阳三矿为低瓦斯矿井。矿井设计年生产能力150万t,服务年限55.6a。矿井排矸量为87万t/a,以1999年产矸量为110万t2000年产矸量87万t的实际情况,现产矸量大约2500t/d。20**年的产矸量预计为91.25万t。对原矸石山测定,山类高度62m,面积为79.762m2。如果按垂直高度100m计算,能存300万t矸石,实际还能储存125万t,服务矿井生产能力年限太短,已经不能满足生产要求,需要另建一座300万t储量的矸石山。新建矸石山在原矸石山北侧,在选煤厂手选胶带排矸仓半中心线以北,倾角41.2°。紧靠原矸石山,占地面积78亩;其南侧为矿区工矿区域,另外三侧界面为附近农田,地属平原特征。

2自燃原因分析

红阳三矿排矸方式,采用双向索道排矸,这种工艺排矸形成的煤矸石山为圆锥形。因矸石自上而下自然滚落形成坡度较大,往往可达到数十米乃至上百米。因煤矸石的偏析作用,大块的矸石滚落到矸石山底层,较细颗粒的矸石则留在矸石山的顶部,中等粒度的煤矸石则分布在矸石山的中部层,形成边坡安息角为40°左右的斜面。

这种排矸方式暴露面积极大,非常疏松并且斜坡进速度慢。所以锥形矸石山空气渗透性最好,很容易为矸石山的自燃创造必要的条件。因此表层矸石可以在较长的时间内不被新倾斜的矸石掩埋,基一,保持较好的供氧条件,其二、一旦超过矸石自燃临界渗透风速怀临界温度,引起矸石的物理化学反应加速自燃。倾倒的薄薄一层矸石正好为添加燃料,形成不断燃烧的恶性循环,加地上处常年主导风向西南风,四季气候变化明显,很容易形成“因囱效应”。因此提示我们对排矸方式及堆积方式贯穿施工工艺方案中,重点放在预防矸石山自燃。

红阳三矿原矸石山已燃烧多年,目前因生产环节不能影响采煤,现仍继续排矸,燃烧点主要分布在斜坡部分及顶部卸矸区。燃烧区内烟雾弥漫,释放出大量的有毒气体,严重污染矿区周围的大气环境,恶化排矸场区作业条作,影响生态景观。

3煤矸石山自燃预防方案的确定原则

矸石山自燃是一种比较特殊的燃烧系统,它的起燃和维持燃烧,火区的转移同一般灭火有很大差别。在采取措施进行预防自燃时,不仅需要考虑常规灭火的一般规律,还要考虑矸石山的特殊规律。由于影响矸石山自燃的因素比较多,所以在实施预防工程之前,必须先了解矸石山的自燃条件、特征及燃烧的特殊因素,确保预防工程的可靠性。

3.1煤矸石自燃的条件

分析煤矸石自燃的条件是为了能有针对性地采取措施进行防治。煤矸石山要生自燃,必须具国备4个条件:①含有能够在常温下氧化的物质或可燃物即煤矸石具有自燃八倾向性;②有氧气存在;③有使热量积聚的环境;④上述条件应维持足够的时间以达到自燃点。其中条件①为煤矸石自燃的内部特征,②③为其自燃的外部条件。对于某一确定的煤矸石山(即其组成、含量及分布情况已确定),当分析其自燃时,可着重分析煤矸石山自燃的外部条件。

3.2煤矸石自燃的特征

矸石山是大量颗粒矸石堆积形成的,具有大体积多孔介质的特性。由于煤矸石组成比较复杂,可燃物质和惰性物南的分布、粒度大小等不均匀,造成自燃后燃烧强度不均匀,自热和自燃的不均匀反过来又加强了温度和空气流动分布的不均匀,而且由于氧气供应不足,具有不完全燃烧的特点。燃烧发展过程十分缓慢而隐蔽,在自燃的初期阶段,一般从内部先燃烧,燃烧涉及的矸石数量很少,燃烧强度不大,释放热量很少,自燃区温度也不高,处于缓慢引燃状态时间较长。因此,矸石山自燃的早期发现和自燃区的准确定位都很困难。预防矸石山的自燃是一项综合性系统工程,从方案设计到工程实施的每一个环节,需十分紧密才能确保施工质量。

3.3煤矸石自燃预防遵循原则

煤矸石山自燃预防就是通过某种手段,消除自燃的条件,使煤矸石山自燃的各条件之间不能连续做出反应,达到阻断煤矸石自燃的目的。而且煤矸石山的自燃还与矸石山的堆积形式、黄铁矿的含量、水分的存在、矸石山的透气性、氧化时间等因素有关。归纳起来,预防煤矸石山自燃可参遵循以下的原则:

(1)减少矸石中可燃物的含量。

(2)减少矸石的活化能,即提高矸石的临界温度,采取阻燃剂可以达到此目的。

(3)降低矸石山堆积高度。矸石山高度低于临界高则不会发生自燃。如采用分层堆积(并压实)的方式,每层矸石的层厚亦不要超过其临界高度(即5m)。

(4)降低矸石山斜坡的坡度,如安息角可由原来的40°降至15°。

(5)对矸石山表面进行封闭,采用分层压实或沟带法建造全封闭的煤矸石山。

(6)尽量防止水浸入矸石山、

(7)建立温度测试点,以判断该地段是否有自燃的倾向。

对于红阳三矿新建的矸石山,上述(1)、(3)、(4)项难以执行,主要是由于红阳三矿的排矸量很大,矸石占地堆积量降低就不能适应生产的需要,从而增加投资费用。在确保科学预防矸石山自燃的同时也考虑与生产相适应的原则。

3.4预防矸石山自燃工程方案原则

预防矸石山自燃是一项长期的战略任务,应具有一套科学的施工工艺,同时为更经济有效地搞好矸石山自燃预防与治理工程能扩大可供选择的范围,满足技术的需要。

指导预防矸石山自燃工程方案的原则:

(1)方案的合理性。根据矸石山的特性,并借鉴以往治理矸石山自燃的经验,通过对红阳三矿实地考察,并与原矸石山自燃的实际情况相结合,使矸石中的酸性物质溶合成一种碱性环境,有一定的阻化作用和稳定性,减少矸石山吸氧能力和隔氧作用。

(2)施工的严密性。由于红阳三矿新排矸系统座落在原矸石山北侧,距离短,在实施预防工程中,要保持正常的生产能力,施工中相互之间的工艺都要求流畅,形成动态的工作方式。

(3)工程的经济性。在预防矸石山自燃工程中,适合科学实施方案对于经济投入合理,选材得当,配置合理,效果明显,因地制宜,降低投资费用。

(4)工艺的科学性。通过检索国内外各种相关资料,借鉴治理煤矸石山自燃的经验,分析研究各顶测试数据,引进较成功的预防和治理煤矸石山自燃的技术,并结合红阳三矿矸石山面貌和现状,制定预防矸石山自燃施工方案,形成整套较先进的工艺流程。

(5)实施效果。环境保护是我国的一项基本国策,良好的生态环境是经济发展的基本条件,改变矸石山的生态环境,有利于生产发展。抑制煤矸石自燃主要产生的特征污染物h2s、so2、co、tsp等释放的有毒有害气体。

4新矸石山自燃预防措施

根据预防矸石山自燃遵循原则和预防矸石山自燃工程方案原则,结合红阳三矿的矸石山的预算和实地规划,并满足排矸量为300万t的堆积能力。通过大量的文献资料及实验室研究工和,实事求是,行之有效地综合性以预防为主,治理为辅,一种科学的经济的预防矸石的自燃,并在预防矸石山自燃的工作中,逐渐建立矸山生态环境的综合措施如下。

(1)将陈旧自燃堆积方式改变成推进倾倒矸石平整层,使排矸面保持一定主度,采用黄土覆盖碾压工艺。

(2)建立固定注浆整套设置,注浆工艺具备施工速度快,机械化程度高,效果明显。

(3)矸石山边超植被生物化,做到逐步还原生态平衡环境。

5新矸石山自燃预防工程实施

工程实施方案:在了解矸石山自然状态条件下,首选阻碍矸石山自燃最基本条件,并结合红阳三矿的排矸工艺,依操作可行,施工简单,施工成本控制在最低限度,动态流动作业,满足排矸要求,实施矸石山堆积分层,动态流动长期作业方法。矸石边界平面区域(宽5m)碾压为主,边界区域注浆,浇灌为辅;矸石山底部三层斜坡黄土覆盖,振动压实的综合性预防治理目的,隔离“空气呼吸”因素,阻止煤矸石氧化反应作用。

从储藏煤矸石仓(20t)的胶带中心线,用推土机推出宽10m、深1.5m的抗,用黄土堆积高度6m,两侧黄土坝为自然堆积(取出部分黄土用于注浆材料);其后继续用推土机推出宽20m、深1.5m的坑,坑内堆积矸石高5.5m,矸石的输送采取可移动伸缩性运输胶带,然后用推土机推平,直到矸石山边界止。并尽可能把矸石两侧黄土坝的黄土推入矸石层平面上振动碾压(一般碾压7遍),矸石山底部一层边界斜坡30°,采取黄土覆盖碾压,矸石外侧边界为黄土围墙。应尽可能多推出黄土来,以储存上部几层矸石层斜坡用黄土。新矸石山施工平面图如图1所示;施工剖面图如图2所示。

图1施工平面图

1-黄土围墙;2-覆盖300~500mm厚3-预埋直径50mm无缝钢管(注浆孔口管)

4-同时注入黄土、生石灰、阻燃剂混合浆液

图2施工剖面图

6结论

本方案引进其他煤矿的实施工程碾压覆盖法和注浆法相结合,经实验研究,并结合红阳三矿现场排矸方式实际,而使方案完整具有更经济的预防煤矸石山自燃的方法。这种方法的特点是:底层分隔断区域推进,可用就地黄土隔离(黄土坝),底三层矸石堆积边界限区域平面、斜坡面黄土覆盖碾压,后期施工矸石边界注浆、碾压工艺综合处理煤矸石山自燃预防措施。具有良好机械作业配置,施工方法较为灵活,适合动态作业,根据原理能解决预防自燃的目的,并设立温度临界点检测,预防矸石山自燃的目标,出现问题可以得到及时处理的灵活性,为防止矿区大气环境污染的有效手段。