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鋁粉爆炸條件

發(fā)布時間:2020/11/24 作者: 亞鋁材料
鋁粉這種物質(zhì)大多數(shù)人都不陌生,它性質(zhì)活潑,僅靠一層薄薄的“氧化層”掩飾火熱的“內(nèi)心”,但由于純鋁粉是可以用為火箭發(fā)動機的燃料的存在,因此稍有不慎便容易引發(fā)事故。近年來,鋁粉爆炸事故接二連三地發(fā)生,造成的傷亡和損失實在令人心痛,但在追究任的同時,認清事故本質(zhì)也是很重要的一件事。

2007年1月2日,江蘇無錫裝滿鋁粉的卡車發(fā)生爆炸,首先要知道,鋁單質(zhì)本身的化學性質(zhì)是很活潑的。鋁材料之所以能在正常情況下與大家和諧相處,主要得益于它在空氣中生成的那層氧化膜,就像“外衣”一樣幫它與氧氣隔絕開。但當鋁粉在空氣中達到一定的濃度,且外披的“薄外衣”遭遇電火花被擊穿時,就容易發(fā)生劇烈的氧化反應并迅速擴散,造成爆炸和燃燒。

鋁粉爆炸條件

一般鋁粉在以下幾種狀態(tài)容易發(fā)生爆炸事故:
①遇濕、油脂自燃。大量鋁粉遇潮濕、水蒸氣時,由于鋁粒的比表面積增大,有的表面還沒有形成氧化膜,就會發(fā)生放熱反應并產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。長期堆集存放的鋁粉粘上油脂,集熱不散,也易引起自燃或爆炸。
②遇明火燃燒或爆炸。鋁粉遇明火會發(fā)生劇烈的氧化還原反應,迅速釋放大量的熱量,使得周圍環(huán)境溫度和壓力急劇升高,形成沖擊波,破壞周圍的建筑和設備,導致人員傷亡。
③鋁粉與空氣形成爆炸性混合物,當達到一定濃度時,遇火星會發(fā)生爆炸。
④與氟、氯等會發(fā)生劇烈化學反應,與酸類或與強堿接觸能產(chǎn)生氫氣,引起燃燒爆炸。
鋁粉爆炸的威力有多大?雖然面粉、煤粉、可可粉、鋸末屑之類粉體也可以爆炸,但金屬粉塵爆炸的威力比它們更大,尤其是在密閉空間中——因為金屬粉塵是導電的,能量傳遞得更快,其爆炸的威力不亞于一顆炸彈。本文的主角鋁粉在氧氣中燃燒時能放出大量的熱,常用于制造爆炸混合物,在炸藥和煙火里都有大量的應用,著名的“鋁熱反應”大家應該都有所了解,它甚至還能被用來襲擊坦克。
國內(nèi)外的研究表明,鋁粉在空氣中的爆炸下限37~50克/立方米,最低點火溫度645度,最小點火能量15毫焦耳,最大爆炸壓力可達6.3公斤/平方厘米(相當于每平方米面積上瞬間增加63噸的重量),氮氣中爆炸最低氧含量9%,爆炸時產(chǎn)生的空氣溫度高達2000~3000度。另外,鋁粉的顆粒直徑是用于評估爆炸威力非常重要的因素,除此之外還包括初始壓力、氧濃度等。在化學危險物品管理中,鋁粉被列為二級易燃物品。
具體鋁粉發(fā)生時造成的危害,可通過下圖中近年來最大的一起鋁粉爆炸事故進行分析——2014年8月2日,江蘇省蘇州市昆山市中榮金屬制品有限公司拋光二車間發(fā)生特別重大鋁粉塵爆炸事故,共造成146人死亡、114人受傷,直接經(jīng)濟損失3.51億元。爆炸現(xiàn)場已經(jīng)“面目全非”,過往到底是什么模樣已經(jīng)徹底認不出了。
據(jù)調(diào)查分析,事故的直接原因系車間除塵系統(tǒng)較長時間未按規(guī)定清理,鋁粉塵集聚。除塵系統(tǒng)風機開啟后,打磨過程產(chǎn)生的高溫顆粒在集塵桶上方形成粉塵云。而后由于除塵器集塵桶銹蝕破損,桶內(nèi)鋁粉受潮,發(fā)生氧化放熱反應,達到粉塵云的引燃溫度,因此引發(fā)除塵系統(tǒng)及車間的系列爆炸。
有民間言論認為這并不完全只是粉塵爆炸事故,因為這次爆炸是整個車間的整體爆炸,若要整個車間(或大部分區(qū)域)的鋁粉的濃度都達到鋁粉的爆炸下限,那是很困難的,因此極有可能還有其他爆炸因素,如超細鋁粉與水在一定條件下反應生成了氫氣導致二次爆炸等。但無論如何,這次爆炸確實是因為針對鋁粉的防爆措施不到位所引起的。
首先要知道鋁粉爆炸的風險都存在在哪里,然后才能有針對性地提出解決措施。
①粉塵濃度達到爆炸濃度極限。鋁粉粉塵在與空氣混合后,遇到點火源,會發(fā)生粉塵爆炸。爆炸激揚起鋁粉形成新的爆炸混合物,遇火源極易發(fā)生二次爆炸。因此工業(yè)過程中應及時除塵,以及除塵過程中應避免與點火源的接觸。
②靜電原因。靜電的來源主要是來自以下幾個方面:在鋁粉生產(chǎn)和輸送過程中,由于鋁粉在設備、管線中的流動,粉體與管線、粉體與設備、粉體與粉體之間相互摩擦,產(chǎn)生靜電。因此現(xiàn)場應使用防爆工具、設置接地裝置、進出生產(chǎn)場所的操作人員應穿著防靜電服裝和鞋子。
③受潮積熱。鋁粉儲存過程中遇潮濕、水蒸氣時,會發(fā)生放熱反應并產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。大量鋁粉儲存時,發(fā)生受潮積熱,就會導致鋁粉發(fā)生火災爆炸事故。因此鋁粉需要長期儲存時,應盡量儲存顆粒狀的粉末,或用碳氫化合物(烴類)和酒精覆蓋,使其免與潮濕空氣接觸。
>④電氣火花。在鋁粉制備生產(chǎn)和輸送過程中使用的電氣設備發(fā)生電氣火花。電氣火花主要來自以下幾個方面:電路發(fā)生短路;絕緣老化破損;接觸不良。接頭接觸電阻過大,導致局部過熱,積聚熱量;線路發(fā)生過負荷;也就是用電量過大,實際電流超過了線路能夠承受的安全載流量,這時,導線溫度就會超過最高允許溫度。電火花或電弧。
因此在鋁粉生產(chǎn)加工過程中應嚴格遵守《鋁鎂粉加工粉塵防爆安全規(guī)程》,嚴禁鋁粉生產(chǎn)環(huán)境中出現(xiàn)點火源。檢修設備若需動火作業(yè),需徹底清除鋁粉;在生產(chǎn)及檢修過程中,嚴禁用非防爆工具震打設備、管線;對生產(chǎn)中旋轉(zhuǎn)設備要加強潤滑,減少摩擦,嚴禁機械撞擊產(chǎn)生火花;電氣設備應當保證完整好用,嚴禁發(fā)生過負荷、短路、斷路等情況。

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