close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Дериватографический метод определения кинетических параметров термической деструкции веществ и материалов используемых в угольных шахтах.

код для вставкиСкачать
IV. Проблемы и суждения
В.А. Уварова
канд. техн. наук, старший научный сотрудник ОАО «НЦ ВостНИИ»
В.И. Мурашев
д-р техн. наук, проф., главный научный сотрудник ОАО «НЦ ВостНИИ»
УДК 622.82.6:662.61
ДЕРИВАТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ ВЕЩЕСТВ
И МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ
Описано применение метода дериватографии для сертификационных испытаний шахтных
материалов с целью определения кинетических параметров процесса термодеструкции, а также
проведения процедуры их идентификации как части системы мероприятий, обеспечивающих пожарную
безопасность.
Ключевые слова: ДЕРИВАТОГРАФИЯ, ВЕЩЕСТВА, МАТЕРИАЛЫ, ИЗДЕЛИЯ, УГОЛЬНАЯ ШАХТА,
ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ, ТОКСИЧНОСТЬ, ДЫМООБРАЗОВАНИЕ, СЕРТИФИКАЦИОННЫЕ
ИСПЫТАНИЯ, МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ТРЕБОВАНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ, ПРОЦЕДУРА
ИДЕНТИФИКАЦИИ
В
настоящее время термиче-
•потеря массы (TG), обусловлен-
На одном плече коромысла анали-
ский анализ и, в частности,
ная выделением летучих компонен-
тических весов 6 жестко закрепле-
дериватография, является
тов либо протеканием химической
на керамическая трубка 5, внутри
одним из самых распространенных
реакции с изменением массы об-
которой находится платинородие-
физико-химических
разца (например, разложение с об-
вая термопара 4. На спай термо-
следований. Он позволяет иссле-
разованием летучих продуктов);
пары надет тигель с исследуемым
довать поведение индивидуальных
•поглощение или выделение тепла
веществом 3. Рядом расположена
веществ и композиций в условиях
(DTA) вследствие фазовых пере-
аналогичная трубка с дифферен-
программируемого
методов
ис-
На
ходов (твердое-твердое, жидкость
циальной
практике классификация и количе-
- газ, твердое-жидкость и др.), ад-
которой надет тигель с инертным
ственная оценка различных про-
сорбции или химической реакции;
веществом-эталоном 2. Тигли на-
цессов, происходящих при нагрева-
•скорость изменения массы (DTG).
крываются кварцевыми крышками.
нагрева.
термопарой,
на
спай
При проведении анализа электри-
нии образцов, осуществляются по
кривым тепловыделения или изме-
Дериватограф,
принципиальная
нения массы при обработке термо-
схема которого показана на рисун-
грамм [1].
ке 1, используется для проведения
ческая печь 1 опускается, и тигли
оказываются внутри нее.
дифференциально-термического
Печь может быть герметично закры-
определение кинетических параме-
анализа
(DTA)
дифференци-
той, что позволяет проводить ис-
тров этих процессов, а также оцен-
ального
термогравиметрического
следования в газовой среде или при
ка механизмов их протекания.
анализа (DTG). С помощью дери-
разрежении. Нагрев печи регулиру-
Сущность исследований с примене-
ватографа в одном эксперименте
ется программным устройством со
нием дериватографии заключается
фиксируются кривые T, TG, DTG и
скоростью от 0,5 до 24 град/мин,
в том, что в процессе непрерывного
DTA.
максимальная рабочая температу-
программируемого нагрева образ-
Одним из основных элементов де-
ра печи 1000 0С. На другом плече
ца фиксируются происходящие в
риватографа являются аналитиче-
коромысла весов подвешена ин-
нем изменения:
ские весы 6.
дукционная катушка 7, способная
Особый
интерес
представляет
и
научно-технический журнал № 2-2012
ВЕСТНИК
175
IV. Проблемы и суждения
1 — электрическая печь; 2 — тигель с эталонным веществом;
3 — тигель с исследуемым веществом (составом); 4 — термопара;
5 — керамическая трубка; 6 — весы; 7 — катушка индуктивности; 8 — магнит;
9 —регистрирующий блок с пишущим устройством;
10 — блок питания и управления нагревом печи; 11 — ввод газа (или вакуумирования);
12 — отвод газообразных продуктов
Рисунок 1- Принципиальная схема дериватографа
перемещаться в поле постоянных
Одним из аспектов применения де-
ала, поставляемого потребителю, с
магнитов 8. При изменении массы
риватографии, как показано в рабо-
образцами материала, прошедше-
пробы коромысло весов поворачи-
тах [2-4], является идентификация
го сертификационные испытания.
вается, и катушка изменяет свое по-
шахтных материалов как часть си-
При конфликтных ситуациях или
ложение. Напряжение, индуцируе-
стемы мероприятий, обеспечиваю-
расследовании аварий должна под-
мое в катушке и пропорциональное
щих пожарную безопасность для
тверждаться идентичность серийно
скорости изменения массы, подво-
целей использования их в подзем-
поставляемого материала с его из-
дится к устройству регистрации, за-
ных условиях.
вестным сертифицированным про-
писывающему дифференциальную
термогравиметрическую
кривую
тотипом.
Под
процедурой
идентификации
Для идентификации шахтных мате-
(DTG). Таким же образом регистри-
принято
установление
риалов при определении показате-
руется кривая убыли массы (TG).
тождественности исходного матери-
лей их пожарной опасности могут
176
научно-технический журнал № 2-2012
ВЕСТНИК
понимать
IV. Проблемы и суждения
быть выбраны основные и допол-
рамках этой задачи было проведе-
200…400 0С, а заканчивается при
нительные
но исследование ряда используе-
температуре 500…700 0С. Причем
параметры.
мых в шахте материалов (шахтная
деструкция
Кроме того, по отклонению иденти-
конвейерная лента, материал обо-
пластмассы, капрона, резины и
фикационных параметров образца
лочки электрокабеля, деревянная
деревянной крепи начинается при
материала, взятого после опреде-
крепь и др.) [5]. Выбор минималь-
температурах 200…300 0С, заканчи-
ленного периода его эксплуатации
ной и максимальной температур
вается при 400…500 0С, а материа-
в шахтных условиях, от исходного
деструкции используемых в шахте
ла электрокабелей и конвейерной
(эталонного) образца можно судить
материалов производился с исполь-
ленты соответственно начинается
о степени его износа и изменении
зованием дериватографа Q-1500D
при 300…400
пожарно-технических
системы Ф. Паулик, И. Паулик и Л.
при 600…700 0С. Несколько выше
Эрдей [6].
температура максимальной термо-
идентификационные
термоаналитические
характери-
стик.
является
0
на
основе
С, заканчивается
деструкции угля (700…900 0С).
Другим аспектом применения дериватографии
изделий
исполь-
Испытания проводились в динами-
зование этого метода в процессе
ческом режиме в диапазоне темпе-
Таким образом, исследования с
проведения сертификационных ис-
ратур
1000 С со ско-
помощью метода дериватографии
пытаний. Для этого требуется опре-
ростью 5 град/мин. Одновременно
дают важную информацию для
деление ряда критериев пожарной
определялось
массы
сертификационных испытаний ма-
опасности шахтных материалов,
(TG) и скорость изменения массы
териалов с целью определения их
таких как показатель токсичности
(DTG). Результаты исследований
пожароопасных свойств (показа-
и коэффициент дымообразования,
представлены в таблице 1.
теля токсичности, коэффициента
от 200 до
0
изменение
дымообразования, количества аэ-
которое проводят в режиме термодеструкции образца.
В таблице 1 показана начальная,
розольной фазы продуктов термо-
максимальная и конечная темпера-
деструкции). Важным аспектом при-
Одной из главных задач в иссле-
туры разложения образца, а также
менения дериватографии является
довании процессов термической
убыль массы исходного образца.
также процедура идентификации
деструкции используемых в шахте
Анализ данных таблицы 1 показы-
шахтных материалов как часть си-
материалов является определение
вает, что термическая деструкция
стемы мероприятий, обеспечиваю-
температур, при которых проис-
большинства
щих пожарную безопасность.
ходит тление и горение образца. В
лов начинается при температуре
шахтных
материа-
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 Королев, Д.В. Определение физико-химических свойств компонентов и смесей дериватографическим методом:
Методические указания к лабораторной работе / Д.В. Королев, К.А.Суворов. - СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2003. — 33 с.
2 Идентификация веществ, материалов и средств огнезащиты перед испытаниями на пожарную опасность / Н.Г.
Дудеров, Н.В. Смирнов, Ю.К. Нагановский [и др.] // Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. – 1999. – № 5. – С.
20 – 28.
3 Беляева, Л.С. Сравнительный анализ идентификационных термоаналитических параметров конвейерных лент при
определении пожарной опасности / Л.С. Беляева, А.В. Бондаренко // Горноспасательное дело: сб. науч. тр. / НИИГД.
– Донецк, 2009. – С. 101 – 108.
4 Беляева, Л.С. Процедура и методы идентификации шахтных материалов/ Л.С. Беляева, А.В. Бондаренко, И.Н.
Непочатых // Горноспасательное дело: сб. науч. тр. / НИИГД. – Донецк, 2010. – С. 106 – 114.
5 Оценить экологическую опасность по газовому и аэрозольному факторам при термическом разложении материалов,
рекомендуемых к использованию в шахтах: отчет о НИР (заключительный) / Государственный Восточный научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности; рук. Хавова В.И.; исполн. Грачева Т.М.,
Ворошилов С.П., Уварова В.А.; № ГР 16.1032.001.02. –Кемерово, 1996. - 46 с.
научно-технический журнал № 2-2012
ВЕСТНИК
177
IV. Проблемы и суждения
178
научно-технический журнал № 2-2012
ВЕСТНИК
IV. Проблемы и суждения
DERIVATOGRAFIC METHOD FOR DETERMINATION OF KINETIC
PARAMETERS OF THERMAL DESTRUCTION OF SUBSTANCES AND
MATERIALS USED IN COAL MINES
V.A. Uvarova, V.I. Murashev
The application of derivatography for certification testing of mine materials
in order to determine the process kinetic parameters of thermal destruction
is described, as well as conducting of their identifying procedure as part of
measures to provide fire safety.
Key words: DERIVATOGRAPHY, SUBSTANCES, MARETIALS,GOODS,
COAL MINE, INDEXES OF FIRE HAZARD,TOXICITY, SMOKE
FORMING, CERTIFICATION TESTING, DETERMINATION METHODS,
FIRE SAFETY DEMANDS, IDENTIFICATION PROCEDURE
Уварова
Варвара Александровна
е-mail: ncvostnii@yandex.ru
Мурашев
Вячеслав Иванович
е-mail: ncvostnii@yandex.ru
научно-технический журнал № 2-2012
ВЕСТНИК
179
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа