1、引言

    鋁粉，亦稱(chēng)銀粉，是一種重要的工業(yè)原料和產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于顏料、油漆、煙花、冶金和飛機(jī)、船舶制造業(yè)。鋁粉制備生產(chǎn)屬于高危冶煉行業(yè)，其生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，由于鋁粉特有的遇濕易燃特性、點(diǎn)火能量低、爆炸下限范圍小，決定了鋁粉生產(chǎn)過(guò)程中存在著極大的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性。因此，充分了解粉塵爆炸對(duì)鋁粉生產(chǎn)過(guò)程的危害性并采取一定的防范措施，對(duì)鋁粉安全生產(chǎn)是十分必要的。

    2、鋁粉的危險(xiǎn)特性

    鋁粉生產(chǎn)過(guò)程中的易燃、易爆介質(zhì)是鋁粉，鋁粉的危害主要體現(xiàn)于其本身屬于乙類(lèi)可燃性粉末，易吸潮；其在空氣中的爆炸下限37～50mg/m3，*低點(diǎn)火溫度645℃，*小點(diǎn)火能量15mJ，*大爆炸壓力0.415MPa，氮?dú)庵斜?低氧含量9%。

    鋁粉粉末在空氣中與空氣混合能形成爆炸性混合物，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，遇火星或一定的靜電能量就會(huì)發(fā)生爆炸。與酸類(lèi)（如鹽酸、硫酸等）或與強(qiáng)堿接觸能產(chǎn)生可燃性危險(xiǎn)氣體（氫氣），易引起燃燒爆炸；與氧化劑混合能形成爆炸性混合物；與氟、氯等接觸會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。因此鋁粉應(yīng)嚴(yán)禁與酸、堿、氧化劑等物品混合存放。

    3、鋁粉火災(zāi)的特點(diǎn)鋁粉火災(zāi)的危險(xiǎn)性表現(xiàn)在：在空氣中遇到較小的著火源即能起火燃燒；在空氣中沾有油脂的鋁粉，如長(zhǎng)期堆集存放，集熱不散，也易引起自燃或爆炸，而且鋁粉的顆粒度越小爆炸危險(xiǎn)性越大，當(dāng)其在空氣中濃度達(dá)到37-50mg／m3時(shí)，遇明火即能爆炸。因此，在化學(xué)危險(xiǎn)物品管理中，鋁粉被列為二級(jí)易燃物品。

    鋁粉火災(zāi)的特點(diǎn)是火焰溫度高、燃燒速度快、爆炸威力大、輻射熱強(qiáng)。燃燒時(shí)，一般呈綠藍(lán)色火焰，放出銀白色耀眼的強(qiáng)光，爆炸壓力可達(dá)6.3公斤／厘米2。對(duì)周?chē)ㄖ锛叭松戆踩哂休^大的破壞力和危害性。由此可見(jiàn)，撲救鋁粉火災(zāi)的難度較大。

    4、鋁粉火災(zāi)的成因及危害

    4.1粉塵爆炸是導(dǎo)致鋁粉火災(zāi)的主要原因

    4.1.1粉塵爆炸的條件

    鋁粉粉塵極易引起火災(zāi)爆炸事故。鋁粉粉塵在與足夠的空氣混合后，并在一定的火源作用下，任何超細(xì)固體燃料粉塵都會(huì)發(fā)生爆炸。而且，空氣中懸浮的鋁粉粉狀可燃物完全可能發(fā)生擴(kuò)散型二次爆炸。一般粉塵顆粒越小，越易發(fā)生燃燒。

    國(guó)內(nèi)外的研究成果表明，粉塵發(fā)生爆炸燃燒事故的條件一般有三種：①可燃性粉塵以適當(dāng)?shù)臐舛仍诳諝庵袘腋。浔砻娣肿优c空氣充分接觸，產(chǎn)生熱分解或干餾作用，而成為氣體排放在粒子周?chē)纬杀ㄐ曰旌衔铮慈藗兂Ｕf(shuō)的粉塵云；②有充足的空氣和氧化劑；③要有足夠的引起粉塵爆炸的起始能量，如有火源或者強(qiáng)烈振動(dòng)與磨擦，具備電暈和火花放電的條件，產(chǎn)生電暈和火花放電的能量必須等于或大于可燃物的*小點(diǎn)火能量。一般，堆積的粉塵不會(huì)發(fā)生爆炸，但當(dāng)發(fā)生懸浮粉塵爆炸時(shí)，初始爆炸的沖擊波會(huì)使這些堆積的粉塵揚(yáng)起形成粉塵云，并被其后的火焰引燃，而發(fā)生第二次爆炸，產(chǎn)生更大的爆炸能量，加重火災(zāi)事故的危害程度。

  4.1.2粉塵爆炸的機(jī)理

    鋁粉具有粉塵爆炸危險(xiǎn)性的物質(zhì)之一，其獨(dú)特的遇濕易燃特性，以及爆炸極限范圍小，爆炸壓力危害大，是導(dǎo)致鋁粉制備行業(yè)潛在危害的重要因素，因此，了解鋁粉的爆炸機(jī)理，對(duì)于防范鋁粉粉塵爆炸具有深遠(yuǎn)的意義。鋁粉粉塵爆炸是一個(gè)瞬間的連鎖反應(yīng)，屬于一個(gè)氣固二相流反應(yīng)，其爆炸過(guò)程比較復(fù)雜，它將受諸多因素的制約。鋁粉粉塵爆炸的機(jī)理（如圖所示）。鋁粉粉塵粒子表面通過(guò)熱傳導(dǎo)和熱輻射，從火源獲得能量，使表面溫度急劇升高，達(dá)到粉塵粒子加速分解的溫度和蒸發(fā)溫度，形成粉塵蒸氣或分解氣體，這種氣體與空氣混合后就容易引起點(diǎn)火（氣相點(diǎn)火）。另外，粉塵粒子本身相繼發(fā)生熔融氣化，迸發(fā)出微小火花，成為周?chē)慈紵蹓m的點(diǎn)火源，使之著火，從而擴(kuò)大了爆炸范圍，這一過(guò)程與氣體爆炸相比就復(fù)雜的多。

    4.1.3鋁粉粉塵爆炸的危害

    從鋁粉粉塵爆炸過(guò)程可以看出其爆炸有如下特點(diǎn)：

    （1）粉塵爆炸速度或爆炸壓力上升速度比爆炸氣體小，但燃燒時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生的能量大，破壞程度大。

    （2）爆炸感應(yīng)期較長(zhǎng)，粉塵的爆炸過(guò)程比氣體的爆炸過(guò)程復(fù)雜，要經(jīng)過(guò)塵粒的表面分解或蒸發(fā)階段及由表面向中心延燒的過(guò)程，所以感應(yīng)期比氣體長(zhǎng)的多。

    （3）有產(chǎn)生二次爆炸的可能性。因?yàn)榉蹓m初次爆炸產(chǎn)生的沖擊波會(huì)將堆積的粉塵揚(yáng)起，懸浮在空氣中，在新的空間形成達(dá)到爆炸極限濃度范圍內(nèi)的混合物，而飛散的火花和輻射熱成為點(diǎn)火源，引起第二次爆炸，這種連續(xù)爆炸會(huì)造成嚴(yán)重的破壞。

    鋁粉粉塵爆炸屬于爆炸式燃燒，其危害性巨大，當(dāng)空氣中粉塵與適量的空氣預(yù)混，達(dá)到一定濃度范圍，點(diǎn)燃后爆炸就會(huì)發(fā)生。從機(jī)理上粉塵爆炸被認(rèn)為是一種瞬間的過(guò)程，爆炸的結(jié)果可能威力極大，造成巨大的破壞，如將整棟建筑物摧毀；因?yàn)楸〞r(shí)產(chǎn)生的空氣溫度高達(dá)2000～3000℃，甚至更高，通常爆炸氣體產(chǎn)生的熱量瞬間內(nèi)擴(kuò)散，會(huì)引起附近的可燃物質(zhì)產(chǎn)生高溫后燃燒，既而引發(fā)鋁粉火災(zāi)，加重爆炸的破壞程度。

    如：1963年6月16日，某鋁制品廠磨光車(chē)間突然發(fā)生猛烈爆炸，整個(gè)車(chē)間及相鄰的部分包裝車(chē)間共678m2廠房頓時(shí)被炸塌，造成了19人死亡，24人受傷的慘重事故。導(dǎo)致事故發(fā)生的直接原因是由于通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，除塵管道曲率半徑明顯偏小，氣流不暢通，積聚了大量的粉塵，在除塵過(guò)程中，受到風(fēng)力的作用，鋁粉粉塵被擾動(dòng)，遇到靜電火花引發(fā)一次爆炸事故；另外，該廠磨光車(chē)間各處積存大量的鋁粉塵，加之天氣高溫，氣候干燥，車(chē)間各處積存的大量鋁粉塵突然受震飛揚(yáng)，形成空間粉塵云，從而釀成了二次爆炸。這起事故雖然發(fā)生在20多年前，但是一起相當(dāng)?shù)湫偷牡匿X粉塵爆炸事故。

   進(jìn)入八十年代，我國(guó)鋁粉冶煉技術(shù)不斷發(fā)展，但人們對(duì)鋁粉粉塵爆炸引發(fā)的火災(zāi)危害性仍認(rèn)識(shí)不足，教訓(xùn)十分慘重。如1978年1月31日，濟(jì)南向陽(yáng)化工一廠鋁粉車(chē)間在更換篩網(wǎng)試車(chē)時(shí)，因活絡(luò)帶上的鐵螺釘與鐵輪摩擦打出火花，引起地面鋁粉燃燒，由于職工缺乏滅火常識(shí)，在撲救過(guò)程中人員迅速集中到狹窄的車(chē)間，致使鋁粉飛揚(yáng)，引起粉塵爆炸，造成死亡17人，重傷17人，輕傷33人的重大惡性事故。

    以上事故案例充分驗(yàn)證了鋁粉粉塵的危害性，它所導(dǎo)致的鋁粉火災(zāi)其危害程度遠(yuǎn)大于可燃液體火災(zāi)。

    4.2靜電火花易引發(fā)燃爆事故

    4.2.1靜電火花的產(chǎn)生

    在鋁粉制備生產(chǎn)和輸送過(guò)程中，由于鋁粉氣流在設(shè)備、管線(xiàn)中的流動(dòng)，粉體間不斷的接觸、分離、相互摩擦造成的電荷分離，使粉體帶上某種電荷，特別容易帶電，由于物料與管道壁及設(shè)備之間產(chǎn)生的摩擦，產(chǎn)生很高的靜電積累。

    鋁粉屬于可燃性粉塵，在氣力輸送和收集過(guò)程中，因粉塵顆粒超細(xì)，點(diǎn)火能量極低（Emin=15mJ），摩擦起電容易，一旦粉塵達(dá)到一定濃度（爆炸下限為37-50mg/m3），*具有爆炸危險(xiǎn)，其危害威力相當(dāng)巨大。

    另外，靜電火花的產(chǎn)生不排除現(xiàn)場(chǎng)使用非防爆工機(jī)具，以及無(wú)靜電導(dǎo)出設(shè)施，操作人員勞保著裝放電所致。

    4.2.2靜電的危害

    靜電在鋁粉制備過(guò)程中造成的危害主要是由于它能在物體表面上聚集形成很高的靜電位并容易發(fā)生靜電放電火花。通常情況下，鋁粉生產(chǎn)過(guò)程中，引起鋁粉火災(zāi)爆炸的*關(guān)鍵因素是靜電，靜電電量雖然不大，但因其電壓很高而容易發(fā)生放電，出現(xiàn)靜電火花；國(guó)內(nèi)外很多粉塵爆炸事故案例證明，固體發(fā)生該起事故的直接原因是滾筒篩內(nèi)的鋁粉遇到磨擦而產(chǎn)生的火花引起鋁粉爆炸。同時(shí)鋁粉管道和機(jī)電設(shè)備鋁塵大量沉積，導(dǎo)致?lián)P起的粉塵二次爆炸。經(jīng)過(guò)二十多年科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)在易燃易爆粉塵研究領(lǐng)域有了較大的認(rèn)識(shí)，也采取了一定的防范措施，但對(duì)靜電的危害程度認(rèn)識(shí)的仍然不足，沒(méi)有從根本上杜絕靜電危害的根源。如：2005年3月1日上午，某超細(xì)鋁粉制備廠在進(jìn)行鋁粉袋式過(guò)濾器接收料罐處清粉作業(yè)時(shí)突然發(fā)生閃爆現(xiàn)象，造成兩名外用工輕度燒傷，因閃爆引發(fā)保溫材料及電纜著火，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)撲救，未造成人員傷亡和較大經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解，事故發(fā)生的直接原因是由于現(xiàn)場(chǎng)清理的粉塵達(dá)到爆炸極限，現(xiàn)場(chǎng)清粉作業(yè)產(chǎn)生靜電火花，導(dǎo)致閃爆。

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