Полетаев Николай Львович, д-р техн. наук, ведущийнаучный сотрудник
РИНЦ ID: 1093620
143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, 12
Nikolay L. Poletaev, Dr. Sci. (Eng.), Leading Researcher, All-Russian Research Institute for Fire Protection of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters Estimating the maximum size of explosive iron sulfide particles
ID RISC: 1093620
12, Balashikha, Moscow Region, 143903
Введение. Известны оценки максимального размера dcr взрывоопасных частиц для двух видов сульфидной руды, выполненные на основе качественного подхода к анализу дисперсности горючих образцов руды (Soundararajan, Amyotte & Pegg, 1996): 49 мкм < dcr, PO < 63 мкм для пирротина (PO); 85 мкм < dcr, PY < 145 мкм для пирита (PY). Поставлена задача уточнить эти оценки, используя количественный метод упомянутого анализа и учитывая нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) по взвеси руды.
Метод обработки экспериментальных данных. Для двух полидисперсных образцов пирротина (НКПРPO,1 = 475 г/м3 и НКПРPO,2 = 1375 г/м3) и двух полидисперсных образцов пирита (НКПРPY,1 = 375 г/м3 и НКПРPY,2 = 500 г/м3) построены непрерывные функции F распределения частиц по размерам d. Полученные функции FPO,1(d), FPO,2(d), FPY,1(d) и FPY,2(d) представлялись распределениями Розина – Раммлера, заполняющими промежутки между дискретными данными ситового анализа образцов.
Оценка dcr. Следуя процедуре оценки dcr (Полетаев, 2014), находили значения dcr, PO и dcr, PY из уравнений FPO,1(dcr, PO)/FPO,2(dcr, PO) = НКПРPO,2/НКПРPO,1 и FPY,1(dcr, PY)/FPY,2(dcr, PY) = НКПРPY,2/НКПРPY,1, решение которых представлялось в наглядной графической форме.
Обсуждение результатов. Из-за низких значений показателей взрыва пирротина и пирита в 20‑литровой камере (максимальное давление взрыва Pmax ≤ 350 кПа, индекс Kst ≤ 2 МПа ∙ м/с) обсуждалась правомерность отнесения руд к взрывоопасным пылям. Низкие показатели взрыва подтверждают, что основным горючим в аэровзвеси выступает сера. Эмпирическое обоснование взрывоопасности руд (Selle & Zehr, 1954) получено путем оценки температуры горения, которая превышает 1000 °С.
Выводы. Уточнены значения dcr сульфидных руд: для пирротина dcr = 40 мкм, для пирита dcr = 107 мкм. В аэровзвесях руд выгорает, в основном, только сера, что заметно ослабляет взрывоопасность руд.
Introduction. There are estimates of the maximum size dcr of explosive particles of the two types of sulfide ores. The estimates are based on a qualitative approach to the dispersion analysis of combustible ore specimens (Soundararajan, Amyotte & Pegg, 1996): 49 μm < dcr, PO < 63 μm for pyrrhotite (PO) and 85 μm < dcr, PY < 145 μm for pyrite (PY). The task was to refine these estimates using the quantitative method of the mentioned analysis, taking into account the lower explosive limit (LEL) of flame propagation in terms of ore suspensions. Experimental data processing method. Continuous functions F of particle size distribution d were constructed for the two polydisperse specimens of pyrrhotite (LELPO,1 = 475 g/m3 and LELPO,2 = 1,375 g/m3) and two polydisperse specimens of pyrite (LELPY,1 = 375 g/m3 and LELPY,2 = 500 g/m3). The obtained functions FPO,1(d), FPO,2(d), FPY,1(d) and FPY,2(d) were converted using Rosin – Rammler distributions, filling the gaps between the discrete data of the grain-size analysis of the specimens. dcr rating. The procedure for estimating dcr (Poletaev, 2014) was employed to find the values of dcr, PO and dcr, PY using the following equations: FPO,1(dcr, PO)/FPO,2(dcr, PO) = LELPO,2/LELPO,1 and FPY,1(dcr, PY)/FPY,2(dcr, PY) = LELPY,2/LELPY,1. The solutions were presented in the visual graphic format.
Discussion of the results. Due to the low values of explosion parameters of pyrrhotite and pyrite in a 20‑liter chamber (maximum explosion pressure Pmax ≤ 350 kPa, index Kst ≤ 2 MPa ∙ m/s), the validity of classifying ores as explosive dusts was discussed. Low explosion values have proven that sulfur is the main fuel in the air suspension. The explosiveness of ores is proven empirically (Selle & Zehr, 1954) by estimating the combustion temperature, which exceeds 1,000 °С.
Conclusions. The values of dcr for sulfide ores have been refined: for pyrrhotite, dcr = 40 μm; for pyrite dcr = 107 μm. In the air suspensions of ores, only sulfur is burnt out, which substantially reduces the explosiveness of ores.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.