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鋁合金表面(miàn)抛光産生的鋁粉、粉塵爲什麼(me)會(huì)爆炸？

鋁合金、鋁型材等鋁制品常見表面(miàn)處理就(jiù)是抛光，打磨，會(huì)産生大量的鋁粉、粉塵。 　　鋁粉及粉塵爲什麼(me)會(huì)發(fā)生鋁粉爆炸、粉塵爆炸呢？ 　　什麼(me)是鋁粉呢：又叫(jiào)銀粉，别名鋁銀粉，傳熱性能(néng)好(hǎo)。鋁粉的火災危險性在于，其粉塵飛揚與空氣混合，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(néng)形成(chéng)爆炸性混合物。若與酸、堿接觸會(huì)産生氫氣，而氫氣在空氣中也容易燃燒和爆炸。 　　這(zhè)次昆山中榮金屬制品有限公司爆炸原因已查明就(jiù)是鋁合金輪毂在抛光時(shí)産生的大量鋁粉、粉塵遇到明火發(fā)生鋁粉爆炸、粉塵爆炸事(shì)故，造成(chéng)巨大人員傷亡事(shì)故。 　　鋁合金抛光有分好(hǎo)多種(zhǒng)的。一般都(dōu)是打上抛光蠟再用布輪抛，這(zhè)樣(yàng)的話就(jiù)自然有很多鋁粉塵。但一般鋁合金加工工廠都(dōu)是在抛光機邊上有個吸力很大的排氣排塵裝置。所以鋁粉及粉塵不會(huì)有那麼(me)多聚集的。 　　鋁粉都(dōu)是二級遇水燃燒物品，與水能(néng)發(fā)生反應，産生氫氣，放出熱量。 　　有時(shí)會(huì)遇到幹燥的鋁粉發(fā)生爆炸，這(zhè)是因爲顆粒極微小的幹燥鋁粉能(néng)懸浮在空氣中，增大了與空氣的接觸表面(miàn)，使其化學(xué)活性增加，一旦粉塵在空氣中達到一定的量時(shí)，遇到著(zhe)火源，能(néng)迅速爆燃，瞬間産生大量的熱量和燃燒産物，使氣體、蒸汽等劇烈膨脹，造成(chéng)爆炸的後(hòu)果。 　　當這(zhè)個濃度達到爆炸濃度區間後(hòu)，受一定點火能(néng)的影響，就(jiù)會(huì)發(fā)生爆炸，如果鋁粉過(guò)多，可能(néng)導緻鋁粉再度揚起(qǐ)，形成(chéng)二次爆炸，叫(jiào)殉爆。 　　鋁粉也能(néng)爆炸，估計很多人都(dōu)不知道(dào)。具體地說(shuō)，長(cháng)時(shí)間的抛光作業使得作坊的空氣裡(lǐ)彌漫了很多鋁粉，而鋁的燃點又相當低，隻要遇到火源或高溫、摩擦，都(dōu)可能(néng)爆炸。 　　由于鋁會(huì)和水發(fā)生化學(xué)反應生成(chéng)氫氣，這(zhè)正是不能(néng)用水來滅火的原因。以前就(jiù)曾發(fā)生過(guò)用水來滅鋁粉爆炸的火，引發(fā)再次爆炸的例子。 　　鋁粉爆炸引起(qǐ)的火災不能(néng)使用水，而應當使用泡沫滅火機來滅火（鋁型材加工）。通過(guò)泡沫覆蓋，將(jiāng)大火和空氣隔離。這(zhè)就(jiù)是因爲鋁會(huì)和水發(fā)生化學(xué)反應生成(chéng)氫氣，而不能(néng)用水來滅火的原因。以前就(jiù)曾發(fā)生過(guò)用水來滅鋁粉爆炸的火，引發(fā)再次爆炸的例子。 大多數人并不知道(dào)鋁粉也能(néng)爆炸，特别是長(cháng)時(shí)間的抛光作業使得作業廠房内的空氣裡(lǐ)彌漫了很多鋁粉，而鋁的燃點又相當低，隻要遇到火源或高溫、摩擦，都(dōu)可能(néng)爆炸。 　　鋁粉塵的特性：在空氣中遇到較小的著(zhe)火源即能(néng)起(qǐ)火燃燒；在空氣中沾有油脂的鋁粉，如長(cháng)期堆集存放，集熱不散，也易引起(qǐ)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40克／m3以上時(shí)，遇明火即能(néng)爆炸。 火焰溫度高、燃燒速度快、爆炸威力大、輻射熱強。燃燒時(shí)，一般呈綠藍色火焰，放出銀白色強光，爆炸壓力可達6．3公斤／厘米2。對(duì)周圍建築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(shì)故後(hòu)該如何撲救？ 　　易燃金屬粉末鋁粉化合物易于形成(chéng)爆炸性粉塵。著(zhe)火時(shí)先用石棉氈(或砂土)覆蓋，再用水撲救。滅火器的選擇 爲了有效地撲滅鋁粉火災，必須正确選擇與使用滅火劑。 首先，鋁粉發(fā)生火災不能(néng)用水和泡沫進(jìn)行撲救，這(zhè)是因爲鋁粉表面(miàn)通常有一層氧化膜，遇水一般不會(huì)發(fā)生反應。但新制成(chéng)的鋁粉或氧化膜已經(jīng)脫落的鋁粉以及火場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，放出有爆炸燃燒危險的氫氣與空氣混合形成(chéng)爆炸性混合物。因此，鋁粉火災禁止用水和泡沫撲救。 　　其次，鋁粉在常溫下能(néng)與氯和溴進(jìn)行燃燒反應，還(hái)可與鹵代烷發(fā)生反應生成(chéng)少量氯化鋁起(qǐ)催化作用，往往導緻爆炸燃燒。因此，鋁粉火災也不能(néng)用四氯化碳、1211滅火劑進(jìn)行撲救。 　　鋁粉比重輕，細度小，一旦遇到風吹或氣噴極易飛揚在空中形成(chéng)爆炸性混合物。因此，鋁粉火災也不能(néng)用二氧化碳等氣體滅火機進(jìn)行撲救。 　　根據上述特點，撲救鋁粉火災應當選用7150滅火劑或化學(xué)幹粉、幹砂以及石墨粉、幹鎂粉等進(jìn)行撲救。因爲這(zhè)類滅火劑可以覆蓋在燃燒鋁粉的表面(miàn)，使其與空氣隔絕，并能(néng)有效地防止鋁粉飛揚與空氣混合，從而達到窒息滅火的目的。 　　什麼(me)是鋁粉塵爆炸 ？ 　　就(jiù)是粉塵在爆炸極限範圍内，遇到熱源（明火或溫度），火焰瞬間傳播于整個混合粉塵空間，化學(xué)反應速度極快，同時(shí)釋放大量的熱，形成(chéng)很高的溫度和很大的壓力，系統的能(néng)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特點； 　　(2)粉塵爆炸所需的最小點火能(néng)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，較高壓力持續時(shí)間長(cháng)，釋放的能(néng)量大，破壞力強。粉塵的燃燒速度比氣體的要小，由于其燃燒時(shí)間長(cháng)及産生的能(néng)量大，所以造成(chéng)的破壞及燒毀的程度嚴重得多。這(zhè)是因爲粉塵中的碳、氫含量高，即可燃物含量多。如果按産生能(néng)量的最高值進(jìn)行比較，粉塵爆炸是氣體爆炸的好(hǎo)幾倍，溫度可達2000-3000℃以上，最大爆炸壓力爲345-690kpa；（4）粉塵燃燒要經(jīng)過(guò)加熱熔融、離解、蒸發(fā)等複雜過(guò)程，粉塵從接觸火源到發(fā)生爆炸所需的時(shí)間即感應期要比氣體爆炸長(cháng)，達數十秒；（5）粉塵爆炸能(néng)引起(qǐ)建築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，破壞性更嚴重。 　　如何預防鋁粉塵爆炸 　　一是要減少粉塵在空氣中的濃度。采用密閉性能(néng)良好(hǎo)的設備，盡量減少粉塵飛散逸出，同時(shí)要安裝有效的通風除塵設備，加強清掃工作。二是要控制室内溫度。三是要改善設備，控制火源。有粉塵爆炸危險的場所，都(dōu)要采用防爆電機、防爆電燈、防爆開(kāi)關。四是應事(shì)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(shí)還(hái)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抛光車間的滅火措施、應急方案 　　1．建立強有力的火場指揮部。鋁粉一旦發(fā)生爆炸燃燒，往往造成(chéng)人員傷亡，而且火場情況較爲複雜，并有二次爆炸的危險。因此，在撲救過(guò)程中應成(chéng)立強有力的火場指揮部，以對(duì)整個滅火任務進(jìn)行統盤考慮。火場指揮部的任務主要是迅速組織力量偵察火情，制訂正确的戰術措施，布置戰鬥任務，下達戰鬥命令，調集各種(zhǒng)車輛進(jìn)行救人、疏散物資、供給滅火劑（運砂）等。 　　2．注意正确使用滅火劑。7150滅火機和化學(xué)幹粉滅火機都(dōu)用壓縮氮氣作動力，將(jiāng)藥劑噴射在燃燒物上，所以，在使用這(zhè)兩(liǎng)種(zhǒng)滅火機時(shí)噴射壓力不宜過(guò)大，以防引起(qǐ)粉塵飛揚發(fā)生爆炸。在使用幹砂、石棉被(bèi)滅火時(shí)，可采用'一圍、二蓋、三埋'的方法，即在圍攻火勢時(shí)，先用幹砂將(jiāng)燃燒的鋁粉從四周圍起(qǐ)來，圍到一定程度，再用石棉被(bèi)覆蓋，最後(hòu)，用砂子輕輕地掩埋（一般砂厚達30-50公分即可）。此外，上述滅火劑還(hái)可聯合使用。如果是生産車間發(fā)生火災，可先用化學(xué)幹粉或7150滅火劑撲滅車間内生産所用的煤油池（罐）和部分設備的燃燒，然後(hòu)，在車間内溫度相對(duì)減弱的情況下，再用7150滅火劑、石棉被(bèi)和幹砂圍殲燃燒的鋁粉。 　　3．先阻擊，後(hòu)圍殲。若少量鋁粉發(fā)生燃燒未形成(chéng)大範圍的火災時(shí)，可采取速戰速決的戰術，利用石棉被(bèi)、幹砂直接消滅火災。如果發(fā)生爆炸形成(chéng)大面(miàn)積燃燒，則應采取先阻擊，後(hòu)滅火的戰術。 　　滅鋁粉火災應注意的問題 　　根據鋁粉火災燃燒的特點，在撲救過(guò)程中，應當注意以下幾個問題。 　　1．在撲救中，不準随意打開(kāi)窗戶，以免形成(chéng)過(guò)堂風使鋁粉飛揚，造成(chéng)爆炸傷人。 　　2．消防人員要注意觀察和運用地形地物作掩護，以防輻射熱、灼熱體、房屋倒塌以及爆炸造成(chéng)人員傷亡。 　　3．充分利用安全設備、裝備作好(hǎo)自身保護，便于隊員行動。 　　4．及時(shí)關閉車間内球磨機和工藝系統的各種(zhǒng)閥門，先停機、停電然後(hòu)再進(jìn)行撲救。 　　想要弄清昆山鋁粉塵爆炸事(shì)故的原因，首先得弄清什麼(me)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)生的爆炸現象，因爲固體物質的微小顆粒，相比較相同重量的塊狀物質，它的表面(miàn)積要大得多，所以很容易著(zhe)火。常見易燃粉塵包括：金屬(如鎂粉、鋁粉）、煤炭、糧食(如小麥、澱粉)、飼料(如血粉、魚粉)、農副産品(如棉花、煙草)、林産品(如紙粉、木粉)、合成(chéng)材料(如塑料、染料)。 　　粉塵可燃，并不意味著(zhe)一定會(huì)爆炸。研究成(chéng)果表明，粉塵爆炸一般要具有五種(zhǒng)條件： 　　1.粉塵濃度适度。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(jiù)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(jiù)達到爆炸濃度了） 　　2.要有一定含氧量。這(zhè)是粉塵燃燒的必要條件。 　　3.要有足夠的點火源。粉塵爆炸所需的最小點火能(néng)量，比氣體爆炸要大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(duì)密封的空間，這(zhè)樣(yàng)溫度和壓力才能(néng)急劇升高。 　　通常認爲，易爆粉塵隻要滿足條件1和條件2，就(jiù)意味著(zhe)具備了可能(néng)發(fā)生事(shì)故的苗頭。所以，煤礦、面(miàn)粉廠、糖廠、紡織廠、硫黃廠、飼料、塑料、金屬加工廠及糧庫等一些空氣流通差的地方，都(dōu)容易發(fā)生粉塵爆炸。 　　粉塵爆炸往往不止于一次，極有可能(néng)發(fā)生二次爆炸。第一次爆炸把沉積在地面(miàn)上、設備上的粉塵吹起(qǐ)來，而爆炸後(hòu)短時(shí)間内，爆炸中心會(huì)形成(chéng)負壓，把周圍新鮮空氣吸進(jìn)來，與揚起(qǐ)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。 　　哪個環節最容易出問題 　　根據官方披露的信息，爆炸是由于明火引爆了粉塵。也就(jiù)是說(shuō)，當時(shí)車間内至少存在兩(liǎng)個安全隐患：出現明火和粉塵達到爆炸濃度。而按照規定，這(zhè)種(zhǒng)車間的安全要求極高，無論是粉塵濃度、通風還(hái)是明火方面(miàn)都(dōu)有嚴格規定。 　　附近企業員工說(shuō)，這(zhè)家企業早上7點半上班，事(shì)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(shì)故發(fā)生或與此有關。 　　出事(shì)企業的員工小王說(shuō)，他看到過(guò)有個吸灰塵的管道(dào)，裡(lǐ)面(miàn)堆著(zhe)灰，但沒(méi)看到有人清理過(guò)。 　　東北大學(xué)工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(shí)說(shuō)，盡管事(shì)故原因還(hái)在調查中，但抛光工藝都(dōu)很相似，主要是由抛光機和除塵系統組成(chéng)，其中，除塵系統最容易造成(chéng)粉塵聚集，引發(fā)爆炸。 　　根據東大防爆所的統計數據，從2010年至2011年5月，我國(guó)共發(fā)生8起(qǐ)金屬抛光粉塵爆炸事(shì)故，并釀成(chéng)11死53傷的慘劇，大約占同期粉塵爆炸事(shì)故的30%。 　　鍾聖俊介紹說(shuō)，事(shì)發(fā)工廠爲合金輪毂進(jìn)行抛光，可能(néng)會(huì)産生鎂鋁合金粉末。該成(chéng)分與煙花爆竹中的鎂、鋁、鐵粉混合物類似，靜電、機械摩擦、碰撞、電氣故障和自燃都(dōu)是可能(néng)的點火源，但對(duì)于金屬抛光粉塵爆炸的新聞報道(dào)，通常將(jiāng)點火原因歸結爲電氣設備故障，或者用事(shì)故原因正在調查中敷衍了事(shì)，從未提及監管不善的深層原因。 　　從新聞報道(dào)來看，以上事(shì)故有個共同點：除塵系統内發(fā)生了爆炸，造成(chéng)人員傷亡的，均在車間發(fā)生了二次爆炸。鍾聖俊分析，過(guò)去抛光工藝單元規模小，除塵系統單獨設置，危險相對(duì)分散；而現在集中式除塵系統將(jiāng)多個抛光工藝單元連接在一起(qǐ)，一旦發(fā)生事(shì)故，危害程度大大增加。 　　鍾聖俊說(shuō)，目前除塵系統分布袋式除塵器和水除塵器兩(liǎng)種(zhǒng)。因爲維護成(chéng)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(huì)出現一個問題：通風除塵系統沒(méi)有嚴格按規範來做，造成(chéng)粉塵堆積。比如控制風速沒(méi)達到要求，或者通風除塵系統沒(méi)有按照防爆的要求來設置，包括管道(dào)的設置、串聯并聯的設置、除塵器的選擇是否防爆、是否有火星探測和熄滅措施。 　　上海交通大學(xué)汽車工程研究院副院長(cháng)殷承良同樣(yàng)認爲，本次事(shì)故或因該公司爲節約成(chéng)本而忽視抽風集塵設備、粉塵預警裝置而造成(chéng)的。