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铝粉爆炸条件

发布时间:2020/11/24 作者: 亚铝材料
铝粉这种物质大多数人都不陌生,它性质活泼,仅靠一层薄薄的“氧化层”掩饰火热的“内心”,但由于纯铝粉是可以用为火箭发动机的燃料的存在,因此稍有不慎便容易引发事故。近年来,铝粉爆炸事故接二连三地发生,造成的伤亡和损失实在令人心痛,但在追究任的同时,认清事故本质也是很重要的一件事。

2007年1月2日,江苏无锡装满铝粉的卡车发生爆炸,首先要知道,铝单质本身的化学性质是很活泼的。铝材料之所以能在正常情况下与大家和谐相处,主要得益于它在空气中生成的那层氧化膜,就像“外衣”一样帮它与氧气隔绝开。但当铝粉在空气中达到一定的浓度,且外披的“薄外衣”遭遇电火花被击穿时,就容易发生剧烈的氧化反应并迅速扩散,造成爆炸和燃烧。

铝粉爆炸条件

一般铝粉在以下几种状态容易发生爆炸事故:
①遇湿、油脂自燃。大量铝粉遇潮湿、水蒸气时,由于铝粒的比表面积增大,有的表面还没有形成氧化膜,就会发生放热反应并产生自燃现象。长期堆集存放的铝粉粘上油脂,集热不散,也易引起自燃或爆炸。
②遇明火燃烧或爆炸。铝粉遇明火会发生剧烈的氧化还原反应,迅速释放大量的热量,使得周围环境温度和压力急剧升高,形成冲击波,破坏周围的建筑和设备,导致人员伤亡。
③铝粉与空气形成爆炸性混合物,当达到一定浓度时,遇火星会发生爆炸。
④与氟、氯等会发生剧烈化学反应,与酸类或与强碱接触能产生氢气,引起燃烧爆炸。
铝粉爆炸的威力有多大?虽然面粉、煤粉、可可粉、锯末屑之类粉体也可以爆炸,但金属粉尘爆炸的威力比它们更大,尤其是在密闭空间中——因为金属粉尘是导电的,能量传递得更快,其爆炸的威力不亚于一颗炸弹。本文的主角铝粉在氧气中燃烧时能放出大量的热,常用于制造爆炸混合物,在炸药和烟火里都有大量的应用,著名的“铝热反应”大家应该都有所了解,它甚至还能被用来袭击坦克。
国内外的研究表明,铝粉在空气中的爆炸下限37~50克/立方米,最低点火温度645度,最小点火能量15毫焦耳,最大爆炸压力可达6.3公斤/平方厘米(相当于每平方米面积上瞬间增加63吨的重量),氮气中爆炸最低氧含量9%,爆炸时产生的空气温度高达2000~3000度。另外,铝粉的颗粒直径是用于评估爆炸威力非常重要的因素,除此之外还包括初始压力、氧浓度等。在化学危险物品管理中,铝粉被列为二级易燃物品。
具体铝粉发生时造成的危害,可通过下图中近年来最大的一起铝粉爆炸事故进行分析——2014年8月2日,江苏省苏州市昆山市中荣金属制品有限公司抛光二车间发生特别重大铝粉尘爆炸事故,共造成146人死亡、114人受伤,直接经济损失3.51亿元。爆炸现场已经“面目全非”,过往到底是什么模样已经彻底认不出了。
据调查分析,事故的直接原因系车间除尘系统较长时间未按规定清理,铝粉尘集聚。除尘系统风机开启后,打磨过程产生的高温颗粒在集尘桶上方形成粉尘云。而后由于除尘器集尘桶锈蚀破损,桶内铝粉受潮,发生氧化放热反应,达到粉尘云的引燃温度,因此引发除尘系统及车间的系列爆炸。
有民间言论认为这并不完全只是粉尘爆炸事故,因为这次爆炸是整个车间的整体爆炸,若要整个车间(或大部分区域)的铝粉的浓度都达到铝粉的爆炸下限,那是很困难的,因此极有可能还有其他爆炸因素,如超细铝粉与水在一定条件下反应生成了氢气导致二次爆炸等。但无论如何,这次爆炸确实是因为针对铝粉的防爆措施不到位所引起的。
首先要知道铝粉爆炸的风险都存在在哪里,然后才能有针对性地提出解决措施。
①粉尘浓度达到爆炸浓度极限。铝粉粉尘在与空气混合后,遇到点火源,会发生粉尘爆炸。爆炸激扬起铝粉形成新的爆炸混合物,遇火源极易发生二次爆炸。因此工业过程中应及时除尘,以及除尘过程中应避免与点火源的接触。
②静电原因。静电的来源主要是来自以下几个方面:在铝粉生产和输送过程中,由于铝粉在设备、管线中的流动,粉体与管线、粉体与设备、粉体与粉体之间相互摩擦,产生静电。因此现场应使用防爆工具、设置接地装置、进出生产场所的操作人员应穿着防静电服装和鞋子。
③受潮积热。铝粉储存过程中遇潮湿、水蒸气时,会发生放热反应并产生自燃现象。大量铝粉储存时,发生受潮积热,就会导致铝粉发生火灾爆炸事故。因此铝粉需要长期储存时,应尽量储存颗粒状的粉末,或用碳氢化合物(烃类)和酒精覆盖,使其免与潮湿空气接触。
>④电气火花。在铝粉制备生产和输送过程中使用的电气设备发生电气火花。电气火花主要来自以下几个方面:电路发生短路;绝缘老化破损;接触不良。接头接触电阻过大,导致局部过热,积聚热量;线路发生过负荷;也就是用电量过大,实际电流超过了线路能够承受的安全载流量,这时,导线温度就会超过最高允许温度。电火花或电弧。
因此在铝粉生产加工过程中应严格遵守《铝镁粉加工粉尘防爆安全规程》,严禁铝粉生产环境中出现点火源。检修设备若需动火作业,需彻底清除铝粉;在生产及检修过程中,严禁用非防爆工具震打设备、管线;对生产中旋转设备要加强润滑,减少摩擦,严禁机械撞击产生火花;电气设备应当保证完整好用,严禁发生过负荷、短路、断路等情况。

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