鋁粉的危險特性
鋁粉生產(chǎn)過程中的易燃、易爆介質(zhì)是鋁粉,鋁粉的危害主要體現(xiàn)于其本身屬于乙類可燃性粉末,易吸潮;其在空氣中的爆炸下限37~50mg/m3,更低點火溫度645℃,最小點火能量15mJ,更大爆炸壓力0.415MPa,氮氣中爆炸更低氧含量9%。
鋁粉粉末在空氣中與空氣混合能形成爆炸性混合物,當達到一定濃度時,遇火星或一定的靜電能量就會發(fā)生爆炸。與酸類(如鹽酸、硫酸等)或與強堿接觸能產(chǎn)生可燃性危險氣體(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、氯等接觸會發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。因此鋁粉應(yīng)嚴禁與酸、堿、氧化劑等物品混合存放。
3、鋁粉火災(zāi)的特點鋁粉火災(zāi)的危險性表現(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性越大,當其在空氣中濃度達到37-50mg/m3時,遇明火即能爆炸。因此,在化學(xué)危險物品管理中,鋁粉被列為二級易燃物品。
鋁粉火災(zāi)的特點是火焰溫度高、燃燒速度快、爆炸威力大、輻射熱強。燃燒時,一般呈綠藍色火焰,放出銀白色耀眼的強光,爆炸壓力可達6.3公斤/厘米2。對周圍建筑物及人身安全均具有較大的破壞力和危害性。由此可見,撲救鋁粉火災(zāi)的難度較大。
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,任何超細固體燃料粉塵都會發(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)生擴散型二次爆炸。一般粉塵顆粒越小,越易發(fā)生燃燒。
國內(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?shù)臐舛仍诳諝庵袘腋?,其表面分子與空氣充分接觸,產(chǎn)生熱分解或干餾作用,而成為氣體排放在粒子周圍,形成爆炸性混合物,即人們常說的粉塵云;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,如有火源或者強烈振動與摩擦,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最小點火能量。一般,堆積的粉塵不會發(fā)生爆炸,但當發(fā)生懸浮粉塵爆炸時,初始爆炸的沖擊波會使這些堆積的粉塵揚起形成粉塵云,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。
粉塵爆炸的機理
鋁粉具有粉塵爆炸危險性的物質(zhì)之一,其獨特的遇濕易燃特性,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,了解鋁粉的爆炸機理,對于防范鋁粉粉塵爆炸具有深遠的意義。鋁粉粉塵爆炸是一個瞬間的連鎖反應(yīng),屬于一個氣固二相流反應(yīng),其爆炸過程比較復(fù)雜,它將受諸多因素的制約。鋁粉粉塵爆炸的機理(如圖所示)。鋁粉粉塵粒子表面通過熱傳導(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火(氣相點火)。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,成為周圍未燃燒粉塵的點火源,使之著火,從而擴大了爆炸范圍,這一過程與氣體爆炸相比就復(fù)雜的多。
鋁粉粉塵爆炸的危害
從鋁粉粉塵爆炸過程可以看出其爆炸有如下特點:
(1)粉塵爆炸速度或爆炸壓力上升速度比爆炸氣體小,但燃燒時間長,產(chǎn)生的能量大,破壞程度大。
(2)爆炸感應(yīng)期較長,粉塵的爆炸過程比氣體的爆炸過程復(fù)雜,要經(jīng)過塵粒的表面分解或蒸發(fā)階段及由表面向中心延燒的過程,所以感應(yīng)期比氣體長的多。
(3)有產(chǎn)生二次爆炸的可能性。因為粉塵初次爆炸產(chǎn)生的沖擊波會將堆積的粉塵揚起,懸浮在空氣中,在新的空間形成達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火源,引起第二次爆炸,這種連續(xù)爆炸會造成嚴重的破壞。
鋁粉粉塵爆炸屬于爆炸式燃燒,其危害性巨大,當空氣中粉塵與適量的空氣預(yù)混,達到一定濃度范圍,點燃后爆炸就會發(fā)生。從機理上粉塵爆炸被認為是一種瞬間的過程,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;因為爆炸時產(chǎn)生的空氣溫度高達2000~3000℃,甚至更高,通常爆炸氣體產(chǎn)生的熱量瞬間內(nèi)擴散,會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。
靜電火花易引發(fā)燃爆事故
靜電火花的產(chǎn)生
在鋁粉制備生產(chǎn)和輸送過程中,由于鋁粉氣流在設(shè)備、管線中的流動,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程中,因粉塵顆粒超細,點火能量極低(Emin=15mJ),摩擦起電容易,一旦粉塵達到一定濃度(爆炸下限為37-50mg/m3),更具有爆炸危險,其危害威力相當巨大。
另外,靜電火花的產(chǎn)生不排除現(xiàn)場使用非防爆工機具,以及無靜電導(dǎo)出設(shè)施,操作人員勞保著裝放電所致。