Keletkezési okok: öngyulladás


Ez az a tűzkeletkezési ok, amelyet nagy misztikum övez, sokan azt gondolják, bárhol, bármikor bekövetkezhet, azonban több évtizedes tapasztalatom alapján kijelenthetem, hogy ez nincs így. Sok-sok körülménynek kell ideálisan összepasszolni ahhoz, hogy valami magától, külső segítség nélkül meggyulladhasson. Azért persze nem árt odafigyelni.

Mindjárt az elején tisztázzuk, hogy mit is jelent az öngyulladás. Ez egy olyan folyamat, amely során a gyulladás a rendszer belsejében valamilyen belső hőtermelő folyamat miatt alakul ki. A gyulladást nem külső hőforrás okozza.

Az öngyulladásnak két alapvető feltétele van:

  • A rendszer belsejében hőtermelő folyamat megy végbe, ami lehet fizikai, kémiai, vagy biológiai.
  • A hő termelődése legyen gyorsabb, mint a rendszer hűlése.

Az öngyulladások három nagy csoportba oszthatók:

  1. Öngyulladó rendszer: A rendszerben magas hőmérséklet jön létre, majd az anyag eléri a gyulladási hőmérsékletét. Ez általában a rendszer belső terében következik be, olyan helyen, ahova még eljut a levegő. A rendszer külső felülete (a kupac széle) ilyenkor nem melegszik. Az öngyulladásnak ez a fajtája elsősorban akkor jelentkezik, ha az önmelegedésre hajlamos rendszer szálas, porózus szerkezetű, vagy egyéb ok miatt jó hőszigetelő, és többé-kevésbé nagy tömegű.
  2. Oxigénnel reakcióba lépő anyagok: Ezek szobahőmérsékleten, kis mennyiségben is rövid idő alatt, vagy azonnal meggyulladnak, sőt egy részük már ennél kisebb hőmérsékleten is. Ezeket az anyagokat piroforos anyagoknak nevezik.
  3. Vízzel, vagy más anyaggal reakcióba lépő anyagok: Ide értelemszerűen azok az anyagok tartoznak, amelyek vízzel, vagy egyéb anyaggal érintkezve melegedni kezdenek, majd meggyulladnak.

Az öngyulladás fajtái

Olajok öngyulladása

Míg az ásványi olajok (pl. gépolaj, kenőolaj, motorolaj, transzformátor-olaj) nem hajlamosak öngyulladásra, addig a növényi olajok (pl. napraforgóolaj, olívaolaj) bizonyos körülmények között igen.

Az anyagban egy autooxidációnak nevezett láncreakció indul meg, ami felelős a melegedésért és végül az öngyulladásért. Az oxidáció megtámadja a molekulákban lévő kettős kötéseket, és a reakció sebessége egyre fokozódik, gyorsul.

A folyamat kifejlődését befolyásolják:

  1. a kettős kötések száma, helyzete,
  2. az oxidációs felület nagysága, az oxigén koncentrációja,
  3. a fény iniciáló hatása (olaj tovább eltartható műanyag tároló edényben, sötét helyen),
  4. a szennyeződések (pl. fémnyomok) katalitikus hatása, és
  5. a levegő (környezet) hőmérséklete.

Az olajok öngyulladásának feltételei:

  1. Az olaj jódszáma nagyobb legyen, mint 50.  A jódszám azt mutatja meg, hogy 100 g olaj hány gramm jóddal egyenértékű halogént képes megkötni.
  2. Az oxidációs felület nagysága legyen nagyobb, mint a hőleadó felület nagysága. Hordóban, palackokban tárolva, nem következik be az olajok öngyulladása.

Növényi anyagok öngyulladása

Olyan anyagokról van szó, mint a széna, a szalma, a fűrészpor, a maláta, a komló, a szárított répaszelet. Ezek is halmokba rakva hajlamosak az öngyulladásra. A növényi anyagok öngyulladásának alapvető feltétele a legalább 15-20 % nedvességtartalom és a megfelelő aprítottság.

Az öngyulladás szakaszai:

I. szakasz

Ebben a szakaszban egyszerre két folyamat zajlik: növényi hőtermelés és bakteriális hőtermelés.

Növényi hőtermelés: a még elegendő vizet tartalmazó növényekben a sejtek folytatják élettevékenységüket. Ez exergonikus (energialeadással járó) folyamat, aminek következménye a melegedés.

Bakteriális hőtermelés: a mikroorganizmusok a sejtek anyagcsere-termékein elszaporodnak, ami további hőtermeléssel jár. 60-70 oC között már csak a termofil (hőkedvelő) baktériumok életképesek.

II. szakasz

70 oC felett a sejtekből reakcióképes, autooxidációra hajlamos vegyületek jönnek létre, miközben a hőmérséklet 100-140 oC-ra emelkedik.

Az autooxidáció olyan kémiai folyamat, ami következtében rohamosan, nagyságrendekkel megnő a hőtermelés sebessége.

80 oC felett rohamosan kezd elpárologni a víz, aminek következtében kiszárad az anyag és csak a váz marad meg.  A víz helyén a vázban, pórus (lyuk) marad, amitől nő a felület.

III. szakasz

A sejtek teljesen szétesnek, miközben aktív szén keletkezik, és meggyullad.

Kőszén öngyulladása

A kőszén halmokba rakva, megfelelő aprítottság és megfelelő nedvességtartalom mellett hajlamos az öngyulladásra. A tapasztalatok szerint a nedvesebb kőszén hajlamosabb önmagától meggyulladni.

A mechanizmus a következő:

A szénszemcsék felületén adszorbeálódik (megkötődik) az oxigén. Ez egy hőtermelő folyamat, de ha nagy a hőleadó felület, akkor a keletkezett hő gyorsan eltávozik a környezetbe.

A felületi C-H (szén-hidrogén) csoportokkal reakcióba lép az oxigén, amelyből CO2 (szén-dioxid) és H2O (víz) keletkezik.

A folyamat 60 oC-ig lassú, felette felgyorsul.

A halmokban jellemzően lokális (helyi) melegedési gócok alakulnak ki, ott, ahol a légáramok kiegyenlítik a hőmérsékleteket, azaz ahol lazább és nedvesebb a terület.

Az öngyulladás fészke általában a szénhalom aljától 0,5-1 m-re, a felületétől kb 0,5 m-re alakul ki.

Öngyulladás levegő hatására

Vannak olyan anyagok, amelyek a levegő oxigénjével érintkezve meggyulladnak. Ilyenek például a foszfor, az alumínium-por, az alkáli fémek és hidridjeik, egyes fémszulfidok, a korom (röviddel a képződése után, mert utána nem képes a jelentős nedvszívó hatása miatt), és néhány szerves fémvegyület.

Néhány példa:

  • Foszfor: P  (4P+5O2 →2P2O2)
  • Alumínium (Al) por, rubídium (Rb), cézium (Cs)
  • Lítium (Li), nátrium (Na), kálium (K) és a cézium (Cs) hibridjei (hibridek= fémek hidrogénnel alkotott vegyületei)
  • Fémszulfidok: kálium-szulfid (K2S), kálcium-szulfid (CaS), nátrium-szulfid (Na2S)
  • Trietil-aluminium (Al(C2H5)3)
  • Dimetil-berillium (Be(CH3)2)
  • Dietil-magnézium (Mg(C2H5)2)

Vízzel reakcióba lépő anyagok

Vízzel érintkezve öngyulladásra hajlamosak az alkáli fémek, az alkáli fémek illetve az alkáli földfémek hibridjei, egyes fém-karbidok, miközben acetilént fejlesztenek, illetve néhány szerves fémvegyület. Utóbbiak vízzel érintkezve éghető gázt fejlesztenek.

Például:

  • Alkáli fémek: 2K+2H2O→2KOH+H2
  • Alkáli fémek és alkáli földfémek hibridjei: LiH+H2O→LiOH+H2
  • Egyes fém-karbidok: CaC2+H2O→Ca(OH)2+C2H2

Anyagok kölcsönhatása miatti öngyulladás

Egyes anyagok egymással kölcsönhatásba lépve, hőtermelő folyamatokat indítanak el, aminek következménye az öngyulladás.

Például:

  • Erős oxidálószerek (O2, Cl2, F2, Br2, HNO3, cc. H2SO4, H2O2, Na2O2) szerves anyagokkal való érintkezése.
  • Klórgázzal való reakció, például az acetilén, a metán, hidrogén, alkáli fémek: 2Na+Cl2 →2NaCl
  • Éghető anyagokkal keveredése nitrátokkal, klorátokkal, perklorátokkal, permanganátokkal.

Minden vélemény számít!

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

2 + kilenc =

+ <