鋁粉及粉塵為什么會(huì)發(fā)生鋁粉爆炸、粉塵爆炸呢
鋁粉及粉塵為什么會(huì)發(fā)生鋁粉爆炸、粉塵爆炸呢？
什么是鋁粉呢：又叫銀粉，別名鋁銀粉，傳熱性能好。鋁粉的火災(zāi)危險(xiǎn)性在于，其粉塵飛揚(yáng)與空氣混合，若遇火星會(huì)發(fā)生爆炸和燃燒。鋁粉與其他氧化劑混合也能形成爆炸性混合物。若與酸、堿接觸會(huì)產(chǎn)生氫氣，而氫氣在空氣中也容易燃燒和爆炸。
這次昆山中榮金屬制品有限公司爆炸原因已查明就是鋁合金輪轂在拋光時(shí)產(chǎn)生的大量鋁粉、粉塵遇到明火發(fā)生鋁粉爆炸、粉塵爆炸事故，造成巨大人員傷亡事故。
鋁合金拋光有分好多種的。一般都是打上拋光蠟再用布輪拋，這樣的話就自然有很多鋁粉塵。但一般鋁合金加工工廠都是在拋光機(jī)邊上有個(gè)吸力很大的排氣排塵裝置。所以鋁粉及粉塵不會(huì)有那么多聚集的。
鋁粉都是二級(jí)遇水燃燒物品，與水能發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，放出熱量。
有時(shí)會(huì)遇到干燥的鋁粉發(fā)生爆炸，這是因?yàn)轭w粒極微小的干燥鋁粉能懸浮在空氣中，增大了與空氣的接觸表面，使其化學(xué)活性增加，一旦粉塵在空氣中達(dá)到一定的量時(shí)，遇到著火源，能迅速爆燃，瞬間產(chǎn)生大量的熱量和燃燒產(chǎn)物，使氣體、蒸汽等劇烈膨脹，造成爆炸的后果。
當(dāng)這個(gè)濃度達(dá)到爆炸濃度區(qū)間后，受一定點(diǎn)火能的影響，就會(huì)發(fā)生爆炸，如果鋁粉過(guò)多，可能導(dǎo)致鋁粉再度揚(yáng)起，形成二次爆炸，叫殉爆。
鋁粉也能爆炸，估計(jì)很多人都不知道。具體地說(shuō)，長(zhǎng)時(shí)間的拋光作業(yè)使得作坊的空氣里彌漫了很多鋁粉，而鋁的燃點(diǎn)又相當(dāng)?shù)?，只要遇到火源或高溫、摩擦，都可能爆炸?/p>
由于鋁會(huì)和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氫氣，這正是不能用水來(lái)滅火的原因。以前就曾發(fā)生過(guò)用水來(lái)滅鋁粉爆炸的火，引發(fā)再次爆炸的例子。
鋁粉爆炸引起的火災(zāi)不能使用水，而應(yīng)當(dāng)使用泡沫滅火機(jī)來(lái)滅火（鋁型材加工）。通過(guò)泡沫覆蓋，將大火和空氣隔離。這就是因?yàn)殇X會(huì)和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氫氣，而不能用水來(lái)滅火的原因。以前就曾發(fā)生過(guò)用水來(lái)滅鋁粉爆炸的火，引發(fā)再次爆炸的例子。 大多數(shù)人并不知道鋁粉也能爆炸，特別是長(zhǎng)時(shí)間的拋光作業(yè)使得作業(yè)廠房?jī)?nèi)的空氣里彌漫了很多鋁粉，而鋁的燃點(diǎn)又相當(dāng)?shù)?，只要遇到火源或高溫、摩擦，都可能爆炸?/p>
鋁粉塵的特性：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40克／m3以上時(shí)，遇明火即能爆炸。 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，放出銀白色強(qiáng)光，爆炸壓力可達(dá)6．3公斤／厘米2。對(duì)周圍建筑物及人身安全均具有較大的破壞力和危害性。
發(fā)生鋁粉塵爆炸事故后該如何撲救？
易燃金屬粉末鋁粉化合物易于形成爆炸性粉塵。著火時(shí)先用石棉氈(或砂土)覆蓋，再用水撲救。滅火器的選擇 為了有效地?fù)錅玟X粉火災(zāi)，必須正確選擇與使用滅火劑。 首先，鋁粉發(fā)生火災(zāi)不能用水和泡沫進(jìn)行撲救，這是因?yàn)殇X粉表面通常有一層氧化膜，遇水一般不會(huì)發(fā)生反應(yīng)。但新制成的鋁粉或氧化膜已經(jīng)脫落的鋁粉以及火場(chǎng)上正在燃燒或處于高溫烘烤下的鋁粉會(huì)迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，放出有爆炸燃燒危險(xiǎn)的氫氣與空氣混合形成爆炸性混合物。因此，鋁粉火災(zāi)禁止用水和泡沫撲救。
其次，鋁粉在常溫下能與氯和溴進(jìn)行燃燒反應(yīng)，還可與鹵代烷發(fā)生反應(yīng)生成少量氯化鋁起催化作用，往往導(dǎo)致爆炸燃燒。因此，鋁粉火災(zāi)也不能用四氯化碳、1211滅火劑進(jìn)行撲救。
鋁粉比重輕，細(xì)度小，一旦遇到風(fēng)吹或氣噴極易飛揚(yáng)在空中形成爆炸性混合物。因此，鋁粉火災(zāi)也不能用二氧化碳等氣體滅火機(jī)進(jìn)行撲救。
根據(jù)上述特點(diǎn)，撲救鋁粉火災(zāi)應(yīng)當(dāng)選用7150滅火劑或化學(xué)干粉、干砂以及石墨粉、干鎂粉等進(jìn)行撲救。因?yàn)檫@類滅火劑可以覆蓋在燃燒鋁粉的表面，使其與空氣隔絕，并能有效地防止鋁粉飛揚(yáng)與空氣混合，從而達(dá)到窒息滅火的目的。
什么是鋁粉塵爆炸 ？
就是粉塵在爆炸極限范圍內(nèi)，遇到熱源（明火或溫度），火焰瞬間傳播于整個(gè)混合粉塵空間，化學(xué)反應(yīng)速度極快，同時(shí)釋放大量的熱，形成很高的溫度和很大的壓力，系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械功以及光和熱的輻射，具有很強(qiáng)的破壞力。
鋁粉塵爆炸的特點(diǎn)
(1)多次爆炸是粉塵爆炸的大特點(diǎn)；
(2)粉塵爆炸所需的小點(diǎn)火能量較高，一般在幾十毫焦耳以上；
(3)與可燃性氣體爆炸相比，粉塵爆炸壓力上升較緩慢，較高壓力持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，釋放的能量大，破壞力強(qiáng)。粉塵的燃燒速度比氣體的要小，由于其燃燒時(shí)間長(zhǎng)及產(chǎn)生的能量大，所以造成的破壞及燒毀的程度嚴(yán)重得多。這是因?yàn)榉蹓m中的碳、氫含量高，即可燃物含量多。如果按產(chǎn)生能量的高值進(jìn)行比較，粉塵爆炸是氣體爆炸的好幾倍，溫度可達(dá)2000—3000℃以上，大爆炸壓力為345—690kpa；（4）粉塵燃燒要經(jīng)過(guò)加熱熔融、離解、蒸發(fā)等復(fù)雜過(guò)程，粉塵從接觸火源到發(fā)生爆炸所需的時(shí)間即感應(yīng)期要比氣體爆炸長(zhǎng)，達(dá)數(shù)十秒；（5）粉塵爆炸能引起建筑物其它部位的粉塵再次爆炸。而且第二次爆炸壓力比第一次爆炸壓力大，破壞性更嚴(yán)重。
如何預(yù)防鋁粉塵爆炸
一是要減少粉塵在空氣中的濃度。采用密閉性能良好的設(shè)備，盡量減少粉塵飛散逸出，同時(shí)要安裝有效的通風(fēng)除塵設(shè)備，加強(qiáng)清掃工作。二是要控制室內(nèi)溫度。三是要改善設(shè)備，控制火源。有粉塵爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所，都要采用防爆電機(jī)、防爆電燈、防爆開(kāi)關(guān)。四是應(yīng)事先控制爆炸的范圍。五是要控制溫度和含氧程度。凡有粉塵沉積的容器，要有降溫措施，必要時(shí)還可以充入惰性氣體，以沖淡氧氣的含量。
鋁合金、鋁型材等鋁制品打磨拋光車間的滅火措施、應(yīng)急方案
1．建立強(qiáng)有力的火場(chǎng)指揮部。鋁粉一旦發(fā)生爆炸燃燒，往往造成人員傷亡，而且火場(chǎng)情況較為復(fù)雜，并有二次爆炸的危險(xiǎn)。因此，在撲救過(guò)程中應(yīng)成立強(qiáng)有力的火場(chǎng)指揮部，以對(duì)整個(gè)滅火任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)盤考慮?；饒?chǎng)指揮部的任務(wù)主要是迅速組織力量偵察火情，制訂正確的戰(zhàn)術(shù)措施，布置戰(zhàn)斗任務(wù)，下達(dá)戰(zhàn)斗命令，調(diào)集各種車輛進(jìn)行救人、疏散物資、供給滅火劑（運(yùn)砂）等。
2．注意正確使用滅火劑。7150滅火機(jī)和化學(xué)干粉滅火機(jī)都用壓縮氮?dú)庾鲃?dòng)力，將藥劑噴射在燃燒物上，所以，在使用這兩種滅火機(jī)時(shí)噴射壓力不宜過(guò)大，以防引起粉塵飛揚(yáng)發(fā)生爆炸。在使用干砂、石棉被滅火時(shí)，可采用“一圍、二蓋、三埋”的方法，即在圍攻火勢(shì)時(shí)，先用干砂將燃燒的鋁粉從四周圍起來(lái)，圍到一定程度，再用石棉被覆蓋，后，用砂子輕輕地掩埋（一般砂厚達(dá)30—50公分即可）。此外，上述滅火劑還可聯(lián)合使用。如果是生產(chǎn)車間發(fā)生火災(zāi)，可先用化學(xué)干粉或7150滅火劑撲滅車間內(nèi)生產(chǎn)所用的煤油池（罐）和部分設(shè)備的燃燒，然后，在車間內(nèi)溫度相對(duì)減弱的情況下，再用7150滅火劑、石棉被和干砂圍殲燃燒的鋁粉。
3．先阻擊，后圍殲。若少量鋁粉發(fā)生燃燒未形成大范圍的火災(zāi)時(shí)，可采取速戰(zhàn)速?zèng)Q的戰(zhàn)術(shù)，利用石棉被、干砂直接消滅火災(zāi)。如果發(fā)生爆炸形成大面積燃燒，則應(yīng)采取先阻擊，后滅火的戰(zhàn)術(shù)。
滅鋁粉火災(zāi)應(yīng)注意的問(wèn)題
根據(jù)鋁粉火災(zāi)燃燒的特點(diǎn)，在撲救過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題。
1．在撲救中，不準(zhǔn)隨意打開(kāi)窗戶，以免形成過(guò)堂風(fēng)使鋁粉飛揚(yáng)，造成爆炸傷人。
2．消防人員要注意觀察和運(yùn)用地形地物作掩護(hù)，以防輻射熱、灼熱體、房屋倒塌以及爆炸造成人員傷亡。
3．充分利用安全設(shè)備、裝備作好自身保護(hù)，便于隊(duì)員行動(dòng)。
4．及時(shí)關(guān)閉車間內(nèi)球磨機(jī)和工藝系統(tǒng)的各種閥門，先停機(jī)、停電然后再進(jìn)行撲救。
想要弄清昆山鋁粉塵爆炸事故的原因，首先得弄清什么是粉塵爆炸。
粉塵爆炸是懸浮于空氣中的可燃粉塵觸及明火或電火花等火源時(shí)發(fā)生的爆炸現(xiàn)象，因?yàn)楣腆w物質(zhì)的微小顆粒，相比較相同重量的塊狀物質(zhì)，它的表面積要大得多，所以很容易著火。常見(jiàn)易燃粉塵包括：金屬(如鎂粉、鋁粉）、煤炭、糧食(如小麥、淀粉)、飼料(如血粉、魚粉)、農(nóng)副產(chǎn)品(如棉花、煙草)、林產(chǎn)品(如紙粉、木粉)、合成材料(如塑料、染料)。
粉塵可燃，并不意味著一定會(huì)爆炸。研究成果表明，粉塵爆炸一般要具有五種條件：
1.粉塵濃度適度。濃度低了，粉塵粒子間距過(guò)大，火焰難以傳播，不會(huì)爆炸；濃度太高，氧氣就會(huì)不足，也不會(huì)爆炸（一般三十克到四十克每立方米鋁鎂粉塵就達(dá)到爆炸濃度了）
2.要有一定含氧量。這是粉塵燃燒的必要條件。
3.要有足夠的點(diǎn)火源。粉塵爆炸所需的小點(diǎn)火能量，比氣體爆炸要大1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。
4.粉塵必須呈粉塵云狀態(tài)，即處于懸浮狀態(tài)。
5.粉塵云要處在相對(duì)密封的空間，這樣溫度和壓力才能急劇升高。
通常認(rèn)為，易爆粉塵只要滿足條件1和條件2，就意味著具備了可能發(fā)生事故的苗頭。所以，煤礦、面粉廠、糖廠、紡織廠、硫黃廠、飼料、塑料、金屬加工廠及糧庫(kù)等一些空氣流通差的地方，都容易發(fā)生粉塵爆炸。
粉塵爆炸往往不止于一次，極有可能發(fā)生二次爆炸。第一次爆炸把沉積在地面上、設(shè)備上的粉塵吹起來(lái)，而爆炸后短時(shí)間內(nèi)，爆炸中心會(huì)形成負(fù)壓，把周圍新鮮空氣吸進(jìn)來(lái)，與揚(yáng)起的粉塵混合，從而引發(fā)二次爆炸。二次爆炸時(shí)，粉塵的濃度一般比較高，所以威力會(huì)更大。
哪個(gè)環(huán)節(jié)容易出問(wèn)題
根據(jù)官方披露的信息，爆炸是由于明火引爆了粉塵。也就是說(shuō)，當(dāng)時(shí)車間內(nèi)至少存在兩個(gè)安全隱患：出現(xiàn)明火和粉塵達(dá)到爆炸濃度。而按照規(guī)定，這種車間的安全要求極高，無(wú)論是粉塵濃度、通風(fēng)還是明火方面都有嚴(yán)格規(guī)定。
附近企業(yè)員工說(shuō)，這家企業(yè)早上7點(diǎn)半上班，事故發(fā)生的時(shí)間正處于早班和晚班交接期間，人員混亂，事故發(fā)生或與此有關(guān)。
出事企業(yè)的員工小王說(shuō)，他看到過(guò)有個(gè)吸灰塵的管道，里面堆著灰，但沒(méi)看到有人清理過(guò)。
東北大學(xué)工業(yè)爆炸及防護(hù)研究所副教授鐘圣俊在接受快報(bào)記者采訪時(shí)說(shuō)，盡管事故原因還在調(diào)查中，但拋光工藝都很相似，主要是由拋光機(jī)和除塵系統(tǒng)組成，其中，除塵系統(tǒng)容易造成粉塵聚集，引發(fā)爆炸。
根據(jù)東大防爆所的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從2010年至2011年5月，我國(guó)共發(fā)生8起金屬拋光粉塵爆炸事故，并釀成11死53傷的慘劇，大約占同期粉塵爆炸事故的30%。
鐘圣俊介紹說(shuō)，事發(fā)工廠為合金輪轂進(jìn)行拋光，可能會(huì)產(chǎn)生鎂鋁合金粉末。該成分與煙花爆竹中的鎂、鋁、鐵粉混合物類似，靜電、機(jī)械摩擦、碰撞、電氣故障和自燃都是可能的點(diǎn)火源，但對(duì)于金屬拋光粉塵爆炸的新聞報(bào)道，通常將點(diǎn)火原因歸結(jié)為電氣設(shè)備故障，或者用事故原因正在調(diào)查中敷衍了事，從未提及監(jiān)管不善的深層原因。
從新聞報(bào)道來(lái)看，以上事故有個(gè)共同點(diǎn)：除塵系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了爆炸，造成人員傷亡的，均在車間發(fā)生了二次爆炸。鐘圣俊分析，過(guò)去拋光工藝單元規(guī)模小，除塵系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置，危險(xiǎn)相對(duì)分散；而現(xiàn)在集中式除塵系統(tǒng)將多個(gè)拋光工藝單元連接在一起，一旦發(fā)生事故，危害程度大大增加。
鐘圣俊說(shuō)，目前除塵系統(tǒng)分布袋式除塵器和水除塵器兩種。因?yàn)榫S護(hù)成本低，前者備受企業(yè)青睞,占所有除塵系統(tǒng)的90%以上，但往往會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題：通風(fēng)除塵系統(tǒng)沒(méi)有嚴(yán)格按規(guī)范來(lái)做，造成粉塵堆積。比如控制風(fēng)速?zèng)]達(dá)到要求，或者通風(fēng)除塵系統(tǒng)沒(méi)有按照防爆的要求來(lái)設(shè)置，包括管道的設(shè)置、串聯(lián)并聯(lián)的設(shè)置、除塵器的選擇是否防爆、是否有火星探測(cè)和熄滅措施。
上海交通大學(xué)汽車工程研究院副院長(zhǎng)殷承良同樣認(rèn)為，本次事故或因該公司為節(jié)約成本而忽視抽風(fēng)集塵設(shè)備、粉塵預(yù)警裝置而造成的。
