Металл сгорает на воздухе

Обновлено: 18.05.2024

Фраза «горение металлов» у многих вызывает недоумение. Люди далекие от вопросов пожарной безопасности уверены, что металлы не горят. Однако это не совсем так. Некоторые металлы способны не просто гореть, но даже самовоспламеняться.

Основные опасности, которые несут в себе разные металлы:

Алюминий – легкий электропроводный металл с довольно низкой температурой плавления (660°С), в связи с чем при пожаре может произойти разрушение алюминиевых конструкций. Но самым опасным является алюминиевый порошок, который несет в себе угрозу взрыва и может гореть.
Кадмий и многие другие металлы под воздействием высоких температур выделяют токсичные пары. Поэтому тушение горящих металлов следует производить в защитных масках.
Щелочные металлы (натрий, калий, литий) вступают в реакцию с водой, образуя при этом водород и количество теплоты, необходимой для его воспламенения.
Чугун в виде порошка при воздействии высоких температур или огня может взорваться. Искры от чугуна могут спровоцировать возгорание горючих материалов, находящихся вблизи.
Сталь, которая не считается горючим металлом, также может загореться, если она находится в порошкообразном состоянии или в виде опилок.
Титан – прочный металл, основной элемент стальных сплавов. Плавится он при высоких температурах (2000°С) и в больших конструкциях или изделиях не горит. Но маленькие детали из титана вполне могут воспламениться.
Магний – один из главных элементов в легких сплавах, придающий им пластичность и прочность. Гореть могут хлопья и порошок магния. Твердый магний также может воспламениться, но только если его нагреть до температуры выше 650°С.

Как видно, гореть способны в основном измельченные металлы в виде порошка, стружки, опилок. Помимо указанных опасностей, металлы могут также стать причиной травм, ожогов и увечий людей.

Тушение пожаров класса D

Горение класса D происходит на поверхности металла при очень высокой температуре и сильным искрообразованием.

Вода как огнетушащее вещество совершенно не подходит для металлических изделий и порошков, так как многие из них вступают в реакцию с ней, вследствие чего пожар может только усилиться. Также попадание воды на горящий металл может способствовать разбрызгиванию его на людей и окружающие предметы.

Песком также нельзя тушить горящие металлы. Его применение может привести к взаимодействию этих двух материалов и усилить горение.

Для тушения металлов чаще всего используют специальные сухие порошки. Причем для каждого метала необходимо подбирать свой состав.

Горение магния и сплавов на его основе подавляется посредством сухих молотых флюсов, применяемых при их плавке. Флюсы способствуют отделению очага возгорания от воздуха с помощью образующейся жидкой пленки.

Натрий, калий и их сплав тушатся огнетушителями или установками с огнетушащими порошками ПС-1 и ПС-2. Нередко для борьбы с возгоранием этих щелочных металлом используют поваренную соль, аргон и азот.

Горящий натрий можно потушить порошкообразным графитом.

Металлический литий в случае его воспламенения потушить очень непросто. Все самые распространенные огнетушащие вещества для этого не подходят (вода, углекислота, пена и т. д.).

Для устранения возгорания металлического лития были разработаны специальные порошковые смеси ПС-11, ПС-12 и ПС-13. В их основе – различные флюсы и графит с примесями.

Возгорание лития также можно подавить путем вытеснения воздуха из очага горения при помощи аргона.

Какой металл загорится, если оставить его открытым?

Натрий: Натрий хранится в керосине, так как это очень химически активный металл.

Если его держать на открытом воздухе, он легко вступает в реакцию с кислородом и загорается.

Может ли горячий металл вызвать пожар?

Да, если один материал достаточно горячий, чтобы позволить другому материалу нагреться до достаточной температуры воспламенения, он загорится.

Что происходит, когда металл вступает в реакцию с воздухом?

Когда металлы горят на воздухе, они реагируют с кислородом воздуха с образованием оксида металла. Оксиды металлов имеют основную природу. Они настолько реактивны, что бурно реагируют с кислородом. Они загораются и начинают гореть, если держать их на воздухе.

Нужно ли иметь металлическое кольцо для костровой ямы?

при строительстве костровой ямы… это зависит от обстоятельств. Если вы строите костровище, которое собираетесь стать постоянным приспособлением на своем заднем дворе, настоятельно рекомендуется использовать кольцевую вставку для костра. Если очаг для костра должен быть полупостоянным или временным, вставка может не понадобиться.

Как защитить металлическую яму для костра?

Накройте кострище УФ и / или водонепроницаемым покрытием.

Нанесите тонкий слой любого обычного пищевого масла на любой незащищенный металл, если костровая яма не будет использоваться в течение длительного периода времени или если вы живете в зоне с высокой влажностью, например на побережье.

Стоит ли открывать кастинг?

Открытые кастинги - они того стоят? Это маловероятно, но да. Мы отбирали детей из открытых конкурсов, и это хорошее место, где режиссеры по кастингу могут найти реальных людей. Мы фактически дали людям возможность сделать карьеру по открытым вызовам, даже если мы не принимали их на участие в этом конкретном фильме.

Плохо ли класть металл в холодильник?

Алюминий и медь, как правило, не подходят для хранения продуктов, так как любой контакт с кислотами вызовет обесцвечивание и пиявку, если продукты слишком долго остаются в этих металлах. Если контейнер сделан из металла низкого качества, токсины, присутствующие в металле, могут вымываться в продукты, хранящиеся в таких контейнерах.

Почему моя бутылка для воды из нержавеющей стали ржавеет?

Если кажется, что ваша бутылка заржавела, это, вероятно, просто след от процесса электрополировки, который сглаживает поверхность металла и делает его блестящим. Иногда электролиты, оставленные на поверхности, приобретают цвет ржавчины, но это безвредно.

Какой металл хранится в керосине?

Натрий Натрий хранится в керосине, поскольку это очень химически активный металл. Если его держать на открытом воздухе, он легко вступает в реакцию с кислородом и загорается.

Можно ли хранить сталь в микроволновой печи?

Если в емкости есть металл, не кладите ее в микроволновую печь! Металл легко может воспламенить микроволновую печь и нанести серьезный ущерб.

Какой металл загорается при реакции с водой написать сбалансированное уравнение?

Когда металлический кальций добавляется в воду, выделяющийся газ не загорается, но тот же самый газ, который выделяется при добавлении металлического натрия в воду, загорается.

Горение наоборот: научный опыт с огнем и железом

В опытных руках чистый металл легко запылает ярким оранжевым — и очень горячим! — пламенем.

На влажном воздухе железо медленно окисляется и зарастает печальной ржавчиной. Однако оно способно и к яркому, быстрому окислению в пламени огня.

Конечно, поджечь стальную гайку не получится, но если площадь поверхности металла окажется достаточно велика, то он сможет легче взаимодействовать с кислородом и загораться, а жар (температура при этом поднимется выше 800 °C) будет стимулировать дальнейшее горение. Такое пирофорное железо можно найти в форме тонкого порошка или — в хозяйственном магазине — в виде металлической губки для оттирания особо грязной посуды.

Нам понадобится

Сухая металлическая губка для мытья посуды, сделанная из тонких нитей железа или стали

Что происходит

1. Электрический жар

Металлические нити в губке плотно скручены, и доступ кислорода внутрь затруднен. Чтобы она легче загоралась, отделите кусочек и распушите его. Положите в миску и подожгите зажигалкой или приложите клеммы батарейки.

По нитям побежит ток, и благодаря электрическому сопротивлению железа они сильно раскалятся. Этого нагревания достаточно, чтобы запустить горение. Дальше оно сможет поддерживаться собственным теплом.

2. Тяжесть кислорода

Рекомендуем повторить опыт на кухонных весах, застеленных фольгой, или просто взвесить губку до и после сжигания. Вопреки ожиданиям, ее масса станет заметно больше.

Впрочем, с точки зрения химии это совершенно закономерно. Ведь горение представляет собой реакцию окисления, при которой железо взаимодействует с кислородом воздуха и превращается в оксид Fe₂O₃. Каждые два атома железа соединяются с тремя атомами кислорода, и те обеспечивают увеличение массы примерно в 1,4 раза.

3. Игры с огнем

Эксперименты с открытым пламенем всегда сопряжены с определенным риском. Помните о безопасности, зажигайте губку, положив ее на негорючую поверхность. Уберите подальше легковоспламеняющиеся предметы. Наденьте защитные очки.

Не прикасайтесь к губке, пока она не остынет. Наполните большую кружку водой и поставьте поблизости на всякий пожарный случай. Детям необходимо проводить опыт только вместе со взрослыми!

Горение наоборот

Из-за окисления кислородом основные залежи железных руд накапливаются именно в виде оксида Fe₂O₃. Из него и получают нужный в хозяйстве металл, причем этот производственный процесс противоположен сгоранию во время проведенного нами кухонного эксперимента.

Загруженный в доменную печь уголь горит, раскаляется и окисляется, отнимая кислород у молекул Fe₂O₃. Образующийся в результате углекислый газ улетучивается, оставляя восстановленное железо с примесью углерода — чугун.

_{Фото: SPL (X3) / LEGION-MEDIA, ISTOCK (X4)}

_{Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 5, май 2020}

Учредитель сетевого издания: Общество с ограниченной ответственностью «Шкулёв Медиа Холдинг»

Главный редактор: Меньщикова Т. С.

Любое воспроизведение материалов сайта без разрешения редакции воспрещается.

Контактные данные редакции для государственных органов (в том числе для Роскомнадзора):

Особенности горения и тушения металлов и гидридов металлов

По характеру горения металлов их делят на две группы: летучие и нелетучие. Летучие металлы обладают относительно низкими температурами фазового перехода — температура плавления менее 1000 К, температура кипения не превышает 1500 К. К этой группе относятся щелочные металлы (литии, натрий, калий и др.) и щелочноземельные (магний, кальций). Температуры фазового перехода нелетучих металлов значительно выше. Температура плавления, как правило, выше 1000 К. а температура кипения — больше 2500 К (табл. 1).
Механизм горения металлов во многом определяется состоянием их окисла. Температура плавления летучих металлов значительно ниже температуры плавления их окислов. При этом последние представляют собой достаточно пористые образования.

При поднесении источника зажигания к поверхности металла происходит его испарение и окисление. При достижении концентрации паров, равной нижнему концентрационному пределу, происходит их воспламенение. Зона диффузионного горения устанавливается у поверхности, большая доля тепла перелается металлу, и он нагревается до температуры кипения. Образующиеся пары, свободно диффундируя через пористую окисную пленку, поступают в зону горения. Кипение металла вызывает периодическое разрушение окисной пленки, что интенсифицирует горение. Продукты горения (окислы металлов) диффундируют не только к поверхности металла, способствуя образованию корки окисла, но и в окружающее пространство, где, конденсируясь, образуют твердые частички в виде белого дыма. Образование белого плотного дыма является визуальным признаком горения летучих металлов.

У нелетучих металлов, обладающих высокими температурами фазового перехода, при горении на поверхности образуется весьма плотная окисная пленка, которая хорошо сцепляется с поверхностью металла. В результате этого скорость диффузии паров металла через пленку резко снижается и крупные частицы, например, алюминия и бериллия, гореть не способны. Как правило, пожары таких металлов имеют место в том случае, когда они находятся в виде стружки, порошков и аэрозолей. Их горение происходит без образования плотного дыма. Образование плотной окисной пленки на поверхности металла приводит к взрыву частицы. Это явление особенно часто наблюдается при движении частицы в высокотемпературной окислительной среде, связывают с накоплением паров металлов под окисной пленкой с последующим внезапным ее разрывом. Это, естественно, приводит к резкой интенсификации горения.

Основными параметрами их горения являются время воспламенения и сгорания. Из теории диффузионного горения следует, что время сгорания частицы металла tг пропорционально квадрату ее диаметра do. Экспериментальные данные показывают, что фактическая зависимость несколько отличается от теоретической. Так, для алюминия tг

Повышение концентрации кислорода в атмосфере интенсифицирует горение металла. Частички алюминия диаметром (53 ÷ 66) 10 -3 мм в атмосфере, содержащей 23% кислорода, сгорают за 12,7·10 -3 с, а при повышении концентрации окислителя до 60% — за 4,5·10 -3 с.

Однако для пожарно-технических расчетов большой интерес представляет не время сгорания частицы металла, а скорость распространения пламени по потоку взвеси частиц металла в окислителе. В табл.2 приведены экспериментальные данные по скорости распространения пламени и массовой скорости выгорания взвеси частиц диаметрами менее 10 -2 мм и 3·10 -2 мм алюминия в воздухе при различном коэффициенте избытка воздуха.

Результаты и обсуждение

Горение металлов, их сплавов, металлосодержащих веществ, в т.ч. металлоорганических веществ согласно ГОСТ 27331-87 подразделяются на 3 класса:

класс Д1 – горение легких металлов (алюминий, магний и их сплавы, кальций, титан), условно «тяжелых» металлов (цирконий, ниобий, уран и др.);
класс Д2 – горение щелочных металлов (литий, натрий, калий и др.);
класс Д3 – (металлоорганические соединения: алюмо-, литий-, цинк- органика, гидриды алюминия, лития и др.).

Каждый из перечисленных металлов и их гидридов в обычном состоянии представляет собой твердое вещество, кроме металлоорганических соединений (МОС), представляющих собой жидкости.

Из особенностей металлов, которые имеют прямое отношение к их пожаро-, взрывоопасности и горению необходимо отметить следующие:

склонность к самовозгоранию при обычных условиях (т.е. пирофорность);
способность взрываться в состоянии аэровзвеси;
взаимодействие горящих металлов с водой, некоторыми газовыми огнетушащими составами: хладонами (хлорфторуглеводороды), азотом (например, магний) и др.

Способностью самовоспламеняться обладают щелочные металлы, стружка, металлические порошки, имеющие неокисленную активную поверхность, гидриды металлов, МОС (классы пожаров Д2, Д3).

Наиболее пожаро-, взрывоопасными металлами, горение которых происходит по классу Д1, являются легкие металлы в виде продуктов их переработки: порошков разной дисперсности, стружки. Металлы в виде изделий различной конфигурации (листы, профили и т.п.) поджечь практически невозможно, если обеспечиваются условия преобладания теплоотвода над теплоприходом.

Гидриды металлов занимают промежуточное положение между металлами и органическими соединениями. Связано это с тем, что при их разложении выделяется водород, что можно рассматривать как аналогию процесса выделения горючих газов при пиролизе органических материалов, сгорающих в газовой фазе [1]

При этом гидриды металлов значительно различаются между собой по своим физико-химическим свойствам, по механизму горения и воспламенения. Так, гидриды титана, ниобия, тантала и т. д. являются по существу растворами водорода в металле и имеют переменный состав с металлическим типом связи. Они горят в основном в тлеющем режиме, пламенное горение водорода практически отсутствует.

В то же время литий-алюминий гидрид (ЛАГ), гидриды алюминия (ГА) и лития (ГЛ) – ярко выраженные индивидуальные соединения с ионной (для ГЛ – частично ковалентной) связью, характеризующиеся наличием режимов пламенного и гетерогенного горения [2]

ГА и гидриды щелочных металлов проявляют пирофорные свойства, активно взаимодействуют с влагой воздуха, при небольшом нагреве активно выделяют водород и вследствие этого в состоянии аэровзвеси образуют гибридные взрывоопасные смеси с воздухом.

При повышенных температурах и при горении возможно взаимодействие азота с наиболее активными гидридами, например, ГА.

Небольшое разбавление азота воздухом может привести к очень «жесткому» взрыву аэровзвеси ГА, поэтому не для всех гидридов металлов можно использовать азот в качестве защитной атмосферы. Иногда для этого приходится использовать аргон.

Таким образом, характер горения металлов и металлосодержащих веществ исключает применение воды, водопенных средств тушения и ряда газовых огнетушащих составов, т. к. при контакте этих средств с горящими металлами происходит их взаимодействие, приводящее к разгоранию.

В России и мировой практике для тушения пожаров классов Д1, Д2, Д3 применяются огнетушащие порошковые составы специального назначения (ОПСН). При создании рецептуры таких составов учитываются следующие факторы:

основное вещество, определяющее этот состав (от 80 до 95% об.), не должно содержать в молекуле атом кислорода (не поддерживать горение) и не вступать с металлом в химическую реакцию;
ОПСН должны иметь определенный фракционный состав (как правило, в диапазоне 50-75 мкм);
ОПСН не должны слеживаться в процессе хранения, что достигается включением в их состав антислеживающих гидрофобизирующих добавок, а также обладать рядом других эксплуатационных свойств в соответствии с общепринятыми техническими требованиями;

В настоящее время наиболее распространены для тушения пожаров классов Д1, Д2, Д3 ОПСН на основе хлоридов щелочных металлов (KCl – Россия и NaCl – Европа, США). В качестве огнетушащих составов для металлов существует ряд жидкостных составов (например, на основе борных эфиров), но они не нашли широкого применения в практике пожаротушения.

Основным принципом достижения положительного результата при тушении металлосодержащих веществ (по классам Д1, Д2, Д3) является создание с помощью ОПСН защитного полного покрытия очага горения, препятствующего доступу кислорода воздуха в зону горения. Такое покрытие должно быть достаточно плотным, иметь необходимую толщину слоя порошка по всей поверхности очага горения, что достигается при определенном удельном расходе порошка (кг/м2).

Тушение металлов и металлосодержащих веществ имеет ряд особенностей, присущих каждой группе веществ по классам Д1, Д2, Д3 в т.ч.:

для тушения металлов по классу Д1 ОПСН должен отвечать критериям, приведенным выше, при этом основу порошка составляет, например, хлорид калия с плотностью около 1 г/см3).;
для тушения гидридов металлов (Д3) применяется ОПСН с характеристиками, аналогичными для ОПСН, применяемого для тушения по классу Д1;
для металлорганических веществ, являющихся жидкостями при обычных условиях, ОПСН должен иметь плотность, близкую к плотности этих веществ (~ 0,7-0,8 г/см3), что обеспечивается введением в состав порошка негорючей добавки с низкой плотностью (перлит, вермикулит), что также способствует адсорбции МОС и улучшает надежность тушения.

При тушении натрия [3]

возникает так называемый «капиллярный» или фитильный эффект горения за счет роста оксидных образований, прорастающих через слой порошка, по которым жидкий натрий проникает и горит в виде фитиля. Для предотвращения роста оксидов обычно используют специальные добавки.

Тушение металлов и металлосодержащих соединений ОПСН коренным образом отличается от тушения, например, углеводородных ЛВЖ, ГЖ (классы пожаров A, B, C) порошками общего назначения. В случае тушения пожаров класса Д (Д1, Д2, Д3) основная задача при подаче ОПСН заключается в создании на поверхности очага горения слоя порошкового покрытия, желательно равной высоты, что достигается путем использования так называемых успокоителей, присоединяемых к подающему устройству (на выходе подающего ствола) огнетушителей, порошковых автомобилей. Использование насадки-успокоителя при подаче ОПСН необходимо при тушении порошков металлов и их гидридов, при этом практически предотвращается образование аэровзвеси огнетушащего порошка. Для тушения пожаров классов A, B, C применяется распылительное устройство типа «пистолет», при этом создается порошковое облако над очагом горения, которое способствует достижению тушения.

ОПСН можно применять для тушения радиоактивных металлов. При использовании, например, огнетушащего состава на основе хлорида калия, значительно снижается выделение радиоактивных аэрозолей.

Однако использование порошкового пожаротушения тоже имеет свои недостатки:

огнетушащий порошковый состав в отличие от воды не обладает охлаждающим действием. Надежное тушение можно достичь при охлаждении металлов до температуры ниже температуры их самовоспламенения. А температура горящих металлов, как правило, значительно выше температуры самовоспламенения, поэтому процесс тушения металлов и их гидридов носит длительный характер;
практически все выпускаемые автомобили порошкового тушения имеют ограниченные технические возможности и не могут обеспечить надежное тушение в помещениях объемом более 300-600 м3. Максимальная высота подачи ОПСН в зависимости от типа автомобиля порошкового тушения и давления в емкости составляет 10-25 м, при этом максимальное расстояние подачи порошка по горизонтали составляет 40-60 м, что является в ряде случаев недостаточным для того, чтобы обеспечить доставку порошка к месту загорания.

Горение – алюминий

Массовая скорость испарения пггф материала в режиме кипения определяется скоростью поступления тепла из зоны горения, которая пропорциональна разности температур горения Тг и кипения Тк. Поскольку Тт в рассматриваемой области давлений почти не изменяется, а Тк увеличивается с увеличением давления, то разность Тг-Тк уменьшается с ростом давления и вместе с этим уменьшается скорость газификации ( испарения) металла тгф а ( Тг-ТК) / ЬИСЯ. Таким образом, при увеличении давления происходит приближение зоны горения к поверхности металла и парофазное горение может прекратиться. Следовательно, при горении алюминия существует область давлений, в которой механизм горения алюминия контролируется скоростью его испарения, и в этой области происходит постепенный переход от парофазного горения при наличии кипения к горению в отсутствие кипения, при котором могут преобладать реакции на поверхности металла. [31]

Близкая к этому значению температура горения алюминия приводится в работах [ 11, с. Температуре 3533 К по формуле (1.15), описывающей кривую кипения, соответствует давление р 3 22 МПа. Отсюда ясно, что при давлениях, больших 3 22 МПа. [33]

Пожары класса D: горят ли металлы?

Читайте также:

Металл сгорает на воздухе

Какой металл загорится, если оставить его открытым?

Может ли горячий металл вызвать пожар?

Что происходит, когда металл вступает в реакцию с воздухом?

Нужно ли иметь металлическое кольцо для костровой ямы?

Как защитить металлическую яму для костра?

Стоит ли открывать кастинг?

Плохо ли класть металл в холодильник?

Почему моя бутылка для воды из нержавеющей стали ржавеет?

Какой металл хранится в керосине?

Можно ли хранить сталь в микроволновой печи?

Какой металл загорается при реакции с водой написать сбалансированное уравнение?

Похожие вопросы и ответы

Dan Herbert

Какой металл бурно реагирует с кислородом и загорается?

Senior Web Engineer

Какой неметалл бурно реагирует с водой?

Eric Wilson

Будет ли полированная сталь ржаветь?

Что происходит, когда вы кладете металлическую ложку на пламя?

Samuel Meddows

Что произойдет, если мы будем использовать сталь в микроволновой печи?

Michael Haren

Что будет, если положить в микроволновую печь металлическую ложку?

matteopuc

Какой металл легко загорается?

toolic

Какой металл лучше всего подходит для костровой ямы?

Brian Clozel

Можно ли хранить арбуз в металлической посуде?

Alexander Mokin

Какой неметалл хранится в воде?

Ian Boyd

Как узнать, активен ли металл?

fubar

Что происходит со сталью в огне?

Steve Summit

Какой металл загорается в воде?

Szymon Maszke

Какой металл не горит в огне?

Какой металл хранится в воде?

Какой металл бурно реагирует с холодной водой?

Nick T

Какой неметалл загорается при комнатной температуре?

paxdiablo

Какой неметалл загорается при контакте с воздухом и где его хранить?

Valentin Despa

Какой неметалл загорается, если оставить его на открытом воздухе?

Benjamin Wohlwend

Какие неметаллы не реагируют с водой?

jameshfisher

Какой неметалл содержится в воде?

JeffV

Какой неметалл находится под водой?

cronoik

Какой неметалл очень реактивен на воздухе. Что происходит, если он подвергается воздействию воздуха, как он хранится?

M.Amin

Почему неметаллический фосфор удерживается в воде?

KarthikBhyresh-MT

Почему неметаллический фосфор хранится в воде?

larsks

Почему металлический калий не хранится в воде?

John Slegers

Почему нельзя использовать воду для тушения пожара, в котором горит металлический магний?

andrew cooke

Загорается ли вода из алюминиевого металла?

Omri Attiya

Загорается ли металл?

Steven C. Howell

Как узнать, является ли один металл более реактивным, чем другой?

pguardiario

Как узнать, металл это или неметалл?

Yuri Schimke

Загорается ли металл при контакте с воздухом?

Teifion

Неметалл, который загорается в воздухе?

Andy E

Что произойдет, если уронить металлический натрий в воду?

Andrew

Что происходит, когда металлический натрий растворяется в воде?