Вопрос №3 – «Особенности горения металлов.»

(30 минут)

Общей закономерностью для всех металлов является то, что пожарная опасность их в чистом виде возрастает с уменьшением номера группы и увеличением номера периода.

Характерные признаки горения металлов приведены в табл.10.7.

Самыми пожароопасными являются щелочные металлы первой группы

главной подгруппы.

Щелочноземельные металлы (II группа, главная подгруппа) плавятся при нагревании до 600-800°С и в присутствии воздуха легко загораются.

Металлы III группы главной подгруппы (B, Al и их аналоги) плавятся при нагревании до 150-700°С и энергично окисляются, т.е. медленно горят, легко воспламеняются и быстро горят в порошкообразном состоянии.

Мышьяк, сурьма и висмут (V группа, главная подгруппа) легко сгорают в расплавленном состоянии при 250-700 °С.

Остальные металлы более тугоплавки, температура их плавления выше 1000 6о 0С. В монолитном виде (слитки, массивные изделия) они не горят активно даже при нагревании, за исключением титана и циркония, однако многие из них пирофорны в порошкообразном и губчатом состоянии (Fе, Аl, Zn, Cо и др.).

В принципе все металлы, за исключением благородных (VIII группа), должны хорошо гореть на воздухе при нагревании. Однако в действительности это не так. Способность металлов к горению на воздухе определяется свойствами образующихся продуктов - оксидов.

Многие оксиды металлов тугоплавки, температура их плавления выше 1000 °С, а некоторые плавятся даже при 2000-3000 °С и выше. Такие

оксиды покрывают поверхность горящего металла, изолируя его от воздуха.

Сопротивление оксидной пленки зависит от объемного отношения

j - это отношение объема оксида к объему сгоревшего металла. Если

j < 1, оксид не представляет существенной преграды для воздуха (табл.10.7.) и не мешает горению (металлы I и II групп). Если 1 < j < 2, то оксидная пленка плотная, компактная и служит эффективной преградой, резко снижающей скорость окисления (металлы III группы, медь и ее аналоги, бериллий и др.) Однако, некоторые такие оксиды (например, титана или циркония) растворяются в расплавленном металле и поэтому не мешают горению.

Воспламенение металлов наблюдается, как уже отмечалось, при относительно низкой температуре. Однако процессы их горения сильно экзотермичны, и поэтому многие из них, покрываясь оксидной пленкой, быстро разогреваются, плавятся, а многие начинают даже испаряться (температуры могут достичь 3000°С и выше). То есть металлы горят с поверхности расплава и в виде паров. Парообразование часто приводит к резкому разрушению оксидных пленок с разбрызгиванием капель расплава металла и его оксида и интенсифицирует горение.

Отличительной от органических материалов особенностью многих металлов является способность их при нагревании окислятся в среде азота с образованием нитридов - соединений формулы Ме_nН_m. То есть азот - флегматизатор горения органических веществ - является окислителем металлов.