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鋁合金表面抛光産生(shēng)的鋁粉、粉塵爲什麽會爆炸?

來源:嘉科環保浏覽:607發布日期:2022-04-11

鋁合金、鋁型材等鋁制品常見表面處理就是抛光,打磨,會産生(shēng)大(dà)量的鋁粉、粉塵。

鋁粉及粉塵爲什麽會發生(shēng)鋁粉爆炸、粉塵爆炸呢?

    什麽是鋁粉呢:又(yòu)叫銀粉,别名鋁銀粉,傳熱性能好。鋁粉的火(huǒ)災危險性在于,其粉塵飛揚與空氣混合,若遇火(huǒ)星會發生(shēng)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(wù)。若與酸、堿接觸會産生(shēng)氫氣,而氫氣在空氣中(zhōng)也容易燃燒和爆炸。

    這次昆山中(zhōng)榮金屬制品有限公司爆炸原因已查明就是鋁合金輪毂在抛光時産生(shēng)的大(dà)量鋁粉、粉塵遇到明火(huǒ)發生(shēng)鋁粉爆炸、粉塵爆炸事故,造成巨大(dà)人員(yuán)傷亡事故。

    鋁合金抛光有分(fēn)好多種的。一(yī)般都是打上抛光蠟再用布輪抛,這樣的話(huà)就自然有很多鋁粉塵。但一(yī)般鋁合金加工(gōng)工(gōng)廠都是在抛光機邊上有個吸力很大(dà)的排氣排塵裝置。所以鋁粉及粉塵不會有那麽多聚集的。

    鋁粉都是二級遇水燃燒物(wù)品,與水能發生(shēng)反應,産生(shēng)氫氣,放(fàng)出熱量。有時會遇到幹燥的鋁粉發生(shēng)爆炸,這是因爲顆粒極微小(xiǎo)的幹燥鋁粉能懸浮在空氣中(zhōng),增大(dà)了與空氣的接觸表面,使其化學活性增加,一(yī)旦粉塵在空氣中(zhōng)達到一(yī)定的量時,遇到着火(huǒ)源,能迅速爆燃,瞬間産生(shēng)大(dà)量的熱量和燃燒産物(wù),使氣體(tǐ)、蒸汽等劇烈膨脹,造成爆炸的後果。

    當這個濃度達到爆炸濃度區間後,受一(yī)定點火(huǒ)能的影響,就會發生(shēng)爆炸,如果鋁粉過多,可能導緻鋁粉再度揚起,形成二次爆炸,叫殉爆。

    鋁粉也能爆炸,估計很多人都不知(zhī)道。具體(tǐ)地說,長時間的抛光作業使得作坊的空氣裏彌漫了很多鋁粉,而鋁的燃點又(yòu)相當低,隻要遇到火(huǒ)源或高溫、摩擦,都可能爆炸。

    由于鋁會和水發生(shēng)化學反應生(shēng)成氫氣,這正是不能用水來滅火(huǒ)的原因。以前就曾發生(shēng)過用水來滅鋁粉爆炸的火(huǒ),引發再次爆炸的例子。

    鋁粉爆炸引起的火(huǒ)災不能使用水,而應當使用泡沫滅火(huǒ)機來滅火(huǒ)(鋁型材加工(gōng))。通過泡沫覆蓋,将大(dà)火(huǒ)和空氣隔離(lí)。這就是因爲鋁會和水發生(shēng)化學反應生(shēng)成氫氣,而不能用水來滅火(huǒ)的原因。以前就曾發生(shēng)過用水來滅鋁粉爆炸的火(huǒ),引發再次爆炸的例子。 大(dà)多數人并不知(zhī)道鋁粉也能爆炸,特别是長時間的抛光作業使得作業廠房内的空氣裏彌漫了很多鋁粉,而鋁的燃點又(yòu)相當低,隻要遇到火(huǒ)源或高溫、摩擦,都可能爆炸。

    鋁粉塵的特性:在空氣中(zhōng)遇到較小(xiǎo)的着火(huǒ)源即能起火(huǒ)燃燒;在空氣中(zhōng)沾有油脂的鋁粉,如長期堆集存放(fàng),集熱不散,也易引起自燃或爆炸,而且鋁粉的顆粒度越小(xiǎo)爆炸危險性越大(dà),當其在空氣中(zhōng)濃度達到40克/m3以上時,遇明火(huǒ)即能爆炸。 火(huǒ)焰溫度高、燃燒速度快、爆炸威力大(dà)、輻射熱強。燃燒時,一(yī)般呈綠藍(lán)色火(huǒ)焰,放(fàng)出銀白(bái)色強光,爆炸壓力可達6.3公斤/厘米2。對周圍建築物(wù)及人身安全均具有較大(dà)的破壞力和危害性。

發生(shēng)鋁粉塵爆炸事故後該如何撲救?

    易燃金屬粉末鋁粉化合物(wù)易于形成爆炸性粉塵。着火(huǒ)時先用石棉氈(或砂土)覆蓋,再用水撲救。滅火(huǒ)器的選擇 爲了有效地撲滅鋁粉火(huǒ)災,必須正确選擇與使用滅火(huǒ)劑。 首先,鋁粉發生(shēng)火(huǒ)災不能用水和泡沫進行撲救,這是因爲鋁粉表面通常有一(yī)層氧化膜,遇水一(yī)般不會發生(shēng)反應。但新制成的鋁粉或氧化膜已經脫落的鋁粉以及火(huǒ)場上正在燃燒或處于高溫烘烤下(xià)的鋁粉會迅速發生(shēng)化學反應,放(fàng)出有爆炸燃燒危險的氫氣與空氣混合形成爆炸性混合物(wù)。因此,鋁粉火(huǒ)災禁止用水和泡沫撲救。


    其次,鋁粉在常溫下(xià)能與氯和溴進行燃燒反應,還可與鹵代烷發生(shēng)反應生(shēng)成少量氯化鋁起催化作用,往往導緻爆炸燃燒。因此,鋁粉火(huǒ)災也不能用四氯化碳、1211滅火(huǒ)劑進行撲救。 

    

    鋁粉比重輕,細度小(xiǎo),一(yī)旦遇到風吹或氣噴極易飛揚在空中(zhōng)形成爆炸性混合物(wù)。因此,鋁粉火(huǒ)災也不能用二氧化碳等氣體(tǐ)滅火(huǒ)機進行撲救。 

    根據上述特點,撲救鋁粉火(huǒ)災應當選用7150滅火(huǒ)劑或化學幹粉、幹砂以及石墨粉、幹鎂粉等進行撲救。因爲這類滅火(huǒ)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與空氣混合,從而達到窒息滅火(huǒ)的目的。 

   

什麽是鋁粉塵爆炸 ?


就是粉塵在爆炸極限範圍内,遇到熱源(明火(huǒ)或溫度),火(huǒ)焰瞬間傳播于整個混合粉塵空間,化學反應速度極快,同時釋放(fàng)大(dà)量的熱,形成很高的溫度和很大(dà)的壓力,系統的能量轉化爲機械功以及光和熱的輻射,具有很強的破壞力。 


鋁粉塵爆炸的特點 


(1)多次爆炸是粉塵爆炸的最大(dà)特點;

(2)粉塵爆炸所需的最小(xiǎo)點火(huǒ)能量較高,一(yī)般在幾十毫焦耳以上;

(3)與可燃性氣體(tǐ)爆炸相比,粉塵爆炸壓力上升較緩慢(màn),較高壓力持續時間長,釋放(fàng)的能量大(dà),破壞力強。粉塵的燃燒速度比氣體(tǐ)的要小(xiǎo),由于其燃燒時間長及産生(shēng)的能量大(dà),所以造成的破壞及燒毀的程度嚴重得多。這是因爲粉塵中(zhōng)的碳、氫含量高,即可燃物(wù)含量多。如果按産生(shēng)能量的最高值進行比較,粉塵爆炸是氣體(tǐ)爆炸的好幾倍,溫度可達2000—3000℃以上,最大(dà)爆炸壓力345—690kpa;

(4)粉塵燃燒要經過加熱熔融、離(lí)解、蒸發等複雜(zá)過程,粉塵從接觸火(huǒ)源到發生(shēng)爆炸所需的時間即感應期要比氣體(tǐ)爆炸長,達數十秒;

(5)粉塵爆炸能引起建築物(wù)其它部位的粉塵再次爆炸。而且第二次爆炸壓力比第一(yī)次爆炸壓力大(dà),破壞性更嚴重。 

如何預防鋁粉塵爆炸  


一(yī)、是要減少粉塵在空氣中(zhōng)的濃度。采用密閉性能良好的設備,盡量減少粉塵飛散逸出,同時要安裝有效的通風除塵設備,加強清掃工(gōng)作。

二、是要控制室内溫度。

三、是要改善設備,控制火(huǒ)源。有粉塵爆炸危險的場所,都要采用防爆電機、防爆電燈、防爆開(kāi)關。

四、是應事先控制爆炸的範圍。

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,必要時還可以充入惰性氣體(tǐ),以沖淡氧氣的含量。 

鋁合金、鋁型材等鋁制品打磨抛光車(chē)間的滅火(huǒ)措施、應急方案 :

1.建立強有力的火(huǒ)場指揮部。鋁粉一(yī)旦發生(shēng)爆炸燃燒,往往造成人員(yuán)傷亡,而且火(huǒ)場情況較爲複雜(zá),并有二次爆炸的危險。因此,在撲救過程中(zhōng)應成立強有力的火(huǒ)場指揮部,以對整個滅火(huǒ)任務進行統盤考慮。火(huǒ)場指揮部的任務主要是迅速組織力量偵察火(huǒ)情,制訂正确的戰術措施,布置戰鬥任務,下(xià)達戰鬥命令,調集各種車(chē)輛進行救人、疏散物(wù)資(zī)、供給滅火(huǒ)劑(運砂)等。 

2.注意正确使用滅火(huǒ)劑。7150滅火(huǒ)機和化學幹粉滅火(huǒ)機都用壓縮氮氣作動力,将藥劑噴射在燃燒物(wù)上,所以,在使用這兩種滅火(huǒ)機時噴射壓力不宜過大(dà),以防引起粉塵飛揚發生(shēng)爆炸。在使用幹砂、石棉被滅火(huǒ)時,可采用“一(yī)圍、二蓋、三埋”的方法,即在圍攻火(huǒ)勢時,先用幹砂将燃燒的鋁粉從四周圍起來,圍到一(yī)定程度,再用石棉被覆蓋,最後,用砂子輕輕地掩埋(一(yī)般砂厚達30—50公分(fēn)即可)。此外(wài),上述滅火(huǒ)劑還可聯合使用。如果是生(shēng)産車(chē)間發生(shēng)火(huǒ)災,可先用化學幹粉或7150滅火(huǒ)劑撲滅車(chē)間内生(shēng)産所用的煤油池(罐)和部分(fēn)設備的燃燒,然後,在車(chē)間内溫度相對減弱的情況下(xià),再用7150滅火(huǒ)劑、石棉被和幹砂圍殲燃燒的鋁粉。 

3.先阻擊,後圍殲。若少量鋁粉發生(shēng)燃燒未形成大(dà)範圍的火(huǒ)災時,可采取速戰速決的戰術,利用石棉被、幹砂直接消滅火(huǒ)災。如果發生(shēng)爆炸形成大(dà)面積燃燒,則應采取先阻擊,後滅火(huǒ)的戰術。  


滅鋁粉火(huǒ)災應注意的問題 


根據鋁粉火(huǒ)災燃燒的特點,在撲救過程中(zhōng),應當注意以下(xià)幾個問題。 

1.在撲救中(zhōng),不準随意打開(kāi)窗戶,以免形成過堂風使鋁粉飛揚,造成爆炸傷人。   

2.消防人員(yuán)要注意觀察和運用地形地物(wù)作掩護,以防輻射熱、灼熱體(tǐ)、房屋倒塌以及爆炸造成人員(yuán)傷亡。 

3.充分(fēn)利用安全設備、裝備作好自身保護,便于隊員(yuán)行動。 

4.及時關閉車(chē)間内球磨機和工(gōng)藝系統的各種閥門,先停機、停電然後再進行撲救。

想要弄清昆山鋁粉塵爆炸事故的原因,首先得弄清什麽是粉塵爆炸。

    粉塵爆炸是懸浮于空氣中(zhōng)的可燃粉塵觸及明火(huǒ)或電火(huǒ)花等火(huǒ)源時發生(shēng)的爆炸現象,因爲固體(tǐ)物(wù)質的微小(xiǎo)顆粒,相比較相同重量的塊狀物(wù)質,它的表面積要大(dà)得多,所以很容易着火(huǒ)。常見易燃粉塵包括:金屬(如鎂粉、鋁粉)、煤炭、糧食(如小(xiǎo)麥、澱粉)、飼料(如血粉、魚粉)、農副産品(如棉花、煙草)、林産品(如紙(zhǐ)粉、木粉)、合成材料(如塑料、染料)。

粉塵可燃,并不意味着一(yī)定會爆炸。研究成果表明,粉塵爆炸一(yī)般要具有五種條件:

1.粉塵濃度适度。濃度低了,粉塵粒子間距過大(dà),火(huǒ)焰難以傳播,不會爆炸;濃度太高,氧氣就會不足,也不會爆炸(一(yī)般三十克到四十克每立方米鋁鎂粉塵就達到爆炸濃度了)

2.要有一(yī)定含氧量。這是粉塵燃燒的必要條件。

3.要有足夠的點火(huǒ)源。粉塵爆炸所需的最小(xiǎo)點火(huǒ)能量,比氣體(tǐ)爆炸要大(dà)1-2個數量級。

4.粉塵必須呈粉塵雲狀态,即處于懸浮狀态。

5.粉塵雲要處在相對密封的空間,這樣溫度和壓力才能急劇升高。

    通常認爲,易爆粉塵隻要滿足條件1和條件2,就意味着具備了可能發生(shēng)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(gōng)廠及糧庫等一(yī)些空氣流通差的地方,都容易發生(shēng)粉塵爆炸。粉塵爆炸往往不止于一(yī)次,極有可能發生(shēng)二次爆炸。第一(yī)次爆炸把沉積在地面上、設備上的粉塵吹起來,而爆炸後短時間内,爆炸中(zhōng)心會形成負壓,把周圍新鮮空氣吸進來,與揚起的粉塵混合,從而引發二次爆炸。二次爆炸時,粉塵的濃度一(yī)般比較高,所以威力會更大(dà)。

哪個環節最容易出問題

    根據官方披露的信息,爆炸是由于明火(huǒ)引爆了粉塵。也就是說,當時車(chē)間内至少存在兩個安全隐患:出現明火(huǒ)和粉塵達到爆炸濃度。而按照規定,這種車(chē)間的安全要求極高,無論是粉塵濃度、通風還是明火(huǒ)方面都有嚴格規定。附近企業員(yuán)工(gōng)說,這家企業早上7點半上班,事故發生(shēng)的時間正處于早班和晚班交接期間,人員(yuán)混亂,事故發生(shēng)或與此有關。出事企業的員(yuán)工(gōng)小(xiǎo)王說,他看到過有個吸灰塵的管道,裏面堆着灰,但沒看到有人清理過。

    東北(běi)大(dà)學工(gōng)業爆炸及防護研究所副教授鍾聖俊在接受快報記者采訪時說,盡管事故原因還在調查中(zhōng),但抛光工(gōng)藝都很相似,主要是由抛光機和除塵系統組成,其中(zhōng),除塵系統最容易造成粉塵聚集,引發爆炸。根據東大(dà)防爆所的統計數據,從2010年至2011年5月,我(wǒ)國共發生(shēng)8起金屬抛光粉塵爆炸事故,并釀成11死53傷的慘劇,大(dà)約占同期粉塵爆炸事故的30%。 鍾聖俊介紹說,事發工(gōng)廠爲合金輪毂進行抛光,可能會産生(shēng)鎂鋁合金粉末。該成分(fēn)與煙花爆竹中(zhōng)的鎂、鋁、鐵粉混合物(wù)類似,靜電、機械摩擦、碰撞、電氣故障和自燃都是可能的點火(huǒ)源,但對于金屬抛光粉塵爆炸的新聞報道,通常将點火(huǒ)原因歸結爲電氣設備故障,或者用事故原因正在調查中(zhōng)敷衍了事,從未提及監管不善的深層原因。從新聞報道來看,以上事故有個共同點:除塵系統内發生(shēng)了爆炸,造成人員(yuán)傷亡的,均在車(chē)間發生(shēng)了二次爆炸。鍾聖俊分(fēn)析,過去(qù)抛光工(gōng)藝單元規模小(xiǎo),除塵系統單獨設置,危險相對分(fēn)散;而現在集中(zhōng)式除塵系統将多個抛光工(gōng)藝單元連接在一(yī)起,一(yī)旦發生(shēng)事故,危害程度大(dà)大(dà)增加。鍾聖俊說,目前除塵系統分(fēn)布袋式除塵器和水除塵器兩種。因爲維護成本低,前者備受企業青睐,占所有除塵系統的90%以上,但往往會出現一(yī)個問題:通風除塵系統沒有嚴格按規範來做,造成粉塵堆積。比如控制風速沒達到要求,或者通風除塵系統沒有按照防爆的要求來設置,包括管道的設置、串聯并聯的設置、除塵器的選擇是否防爆、是否有火(huǒ)星探測和熄滅措施。

    上海交通大(dà)學汽車(chē)工(gōng)程研究院副院長殷承良同樣認爲,本次事故或因該公司爲節約成本而忽視抽風集塵設備、粉塵預警裝置而造成的。