Пыли и их свойства

Пыль – это дисперсная система, состоящая из газообразной дисперсной фазы. Горючая пыль – дисперсная система, состоящая из твердых частиц размером 850 мкм и менее находящихся во взвешен­ном и осевшем состоянии в газовой среде, способная к са­мостоятельному горению в воздухе нормального состава.

Пыли могут быть во взвешенном состоянии – аэровзвесь (аэрозоль). Пыль, осевшая на какой-либо поверхно­сти технологического оборудования, конструктивных элементах и называется аэрогелем (пыль-гель). Пыль образовывается при механическом измельчении твердых тел, а также при получении порошкообразных или пылеобразных веществ методом кристаллизации и сублимации. Сублимация – переход вещества из твердого в газообразное состояние, минуя стадию жидкости. Аэрогель и аэровзвесь являются гетероген­ными системами, неоднородными по своему составу. Однако аэровзвесь по своим свойствам занимает промежуточное место между аэрогелями и гомогенными газо- и паровоздушными смесями. Аэрозвеси сходны с аэрогелями в том, что обе эти системы являются гетерогенными, дис­персными системами, с одинаковой твердой средой, и их поведение при воздействии высоких температур определяется свойствами твердой фазы. С ГПВС аэровзвеси сходны в том, что горение большинства из них протекает в виде взрыва. Поэтому аэровзвеси, как и газовоздушные смеси, характеризуются однотипными парамет­рами.

Горение аэрогелей протекает, как горение твердых веществ, следовательно, аэровзвеси более пожаровзрывоопасны. Из свойств пылей наиболее важными являются:

1) дисперсность – величина, обратная размеру частиц дисперсной фазы или степень измельченности частичек пыли. Чем больше степень дисперсности, тем меньше диаметр пылинки. Для частиц неправильной формы существует
понятие эквивалентного диаметра – это диаметр шара,
имеющего объем, равный объему средней
частички пыли. Средний диаметр характеризует полидис­персную пыль, состоящую из разных частичек. Со степенью дисперсности пыли тесно увязана удельная поверх­ность пыли, которая увеличивается с повышением степени дисперсности пыли. S_o = R_n, где R – коэффициент геометрической формы час­тиц: R_шара = 1; R_кyбa = 0,806; R_{цилиндра} = 0,58-0,86.

Конфигурация пылинок зависит в основном от рода твердого тела, а не от способа получения пыли. Например, волокнистые материалы (лен, хлопок, и т. д.) образуют пы­линки удлиненной формы с малым поперечным сечением. Степень дисперсности влияет и на другие свойства пыли;

2) химическая активность – способность пыли вступать в реакции, в том числе и окисления. Химическая активность пыли определяется природой вещества, из которого она образована, и в значительной степени зависит от дис­персности. С увеличением дисперсности химическая актив­ность пыли возрастает. Скорость реакции зависит от размера поверхности соприкосновения реагирующих веществ, а так как с увеличением дисперсности увеличивается удельная поверхность, то химическая активность возраста­ет;

3) а дсорбционная способность. Адсорбция – поглощение паров и газов поверхностью вещества. Различают:
химическую, физическую.

Физическая адсорбция протекает произвольно и адсорбируемые пары и газы стремятся полностью занять всю поверхность каждой пылинки. Хемосорбция – поверхност­ная химическая реакция паров и газов адсорбируемого ве­щества с поверхностью твердой пылинки. И та, и другая ад­сорбции сопровождаются выделением тепла. Поэтому пыли в состоянии аэрогеля могут самонагреваться и самовозго­раться.

Адсорбированные на поверхности пылинки, молекулы пара и газа повышают устойчивость аэровзвеси, увеличи­вают возможность окисления, ускоряют подготовку пыли к горению. Но если пыль адсорбирует негорючие газы, то снижается склонность к взрыву;

4) э лектризация – способность пыли приобретать заряды статического электричества. Электризация пылинок происходит: в результате ад­сорбции ионов газов из воздуха, где пыль находится во взвешенном состоянии; при трении пыли о твердую поверхность или воздух; при измельчении твердого вещества.

Величина заряда статического электричества зависит от движения пыли (силы трения), степени дисперсности, ве­личины удельного электрического сопротивления и от влажности пыли и воздуха. При увеличении скорости дви­жения пыли потенциал заряда увеличивается. Большое удельное сопротивление указывает на большую способ­ность к электризации. При удельном сопротивлении меньше 10 Ом вещества к электризации не способны. При влажности воздуха 70 % и более электризация пыли опасности не представляет.