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            鋁粉爆炸條件

            發布時間:2020/11/24 作者: 亞鋁材料
            鋁粉這種物質大多數人都不陌生,它性質活潑,僅靠一層薄薄的“氧化層”掩飾火熱的“內心”,但由于純鋁粉是可以用為火箭發動機的燃料的存在,因此稍有不慎便容易引發事故。近年來,鋁粉爆炸事故接二連三地發生,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生爆炸,首先要知道,鋁單質本身的化學性質是很活潑的。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容易發生爆炸事故:
            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,就會發生放熱反應并產生自燃現象。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。鋁粉遇明火會發生劇烈的氧化還原反應,迅速釋放大量的熱量,使得周圍環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,遇火星會發生爆炸。
            ④與氟、氯等會發生劇烈化學反應,與酸類或與強堿接觸能產生氫氣,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,直接經濟損失3.51億元。爆炸現場已經“面目全非”,過往到底是什么模樣已經徹底認不出了。
            據調查分析,事故的直接原因系車間除塵系統較長時間未按規定清理,鋁粉塵集聚。除塵系統風機開啟后,打磨過程產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,桶內鋁粉受潮,發生氧化放熱反應,達到粉塵云的引燃溫度,因此引發除塵系統及車間的系列爆炸。
            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,遇火源極易發生二次爆炸。因此工業過程中應及時除塵,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,產生靜電。因此現場應使用防爆工具、設置接地裝置、進出生產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,會發生放熱反應并產生自燃現象。大量鋁粉儲存時,發生受潮積熱,就會導致鋁粉發生火災爆炸事故。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。在鋁粉制備生產和輸送過程中使用的電氣設備發生電氣火花。電氣火花主要來自以下幾個方面:電路發生短路;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。
            因此在鋁粉生產加工過程中應嚴格遵守《鋁鎂粉加工粉塵防爆安全規程》,嚴禁鋁粉生產環境中出現點火源。檢修設備若需動火作業,需徹底清除鋁粉;在生產及檢修過程中,嚴禁用非防爆工具震打設備、管線;對生產中旋轉設備要加強潤滑,減少摩擦,嚴禁機械撞擊產生火花;電氣設備應當保證完整好用,嚴禁發生過負荷、短路、斷路等情況。

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