鋁合金表面拋光產(chǎn)生的鋁粉、粉塵為什么會(huì )爆炸？

鋁合金、鋁型材等鋁制品常見(jiàn)表面處理就是拋光，打磨，會(huì )產(chǎn)生大量的鋁粉、粉塵。

　　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(huà)就自然有很多鋁粉塵。但一般鋁合金加工工廠(chǎng)都是在拋光機邊上有個(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。

　　鋁粉都是二級遇水燃燒物品，與水能發(fā)生反應，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，這是因為顆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到一定的量時(shí)，遇到著(zhù)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。

　　當這個(gè)濃度達到爆炸濃度區間后，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，可能導致鋁粉再度揚起，形成二次爆炸，叫殉爆。

　　鋁粉也能爆炸，估計很多人都不知道。具體地說(shuō)，長(cháng)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)又相當低，只要遇到火源或高溫、摩擦，都可能爆炸。

　　由于鋁會(huì )和水發(fā)生化學(xué)反應生成氫氣，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不能使用水，而應當使用泡沫滅火機來(lái)滅火（鋁型材加工）。通過(guò)泡沫覆蓋，將大火和空氣隔離。這就是因為鋁會(huì )和水發(fā)生化學(xué)反應生成氫氣，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。 大多數人并不知道鋁粉也能爆炸，特別是長(cháng)時(shí)間的拋光作業(yè)使得作業(yè)廠(chǎng)房?jì)鹊目諝饫飶浡�了很多鋁粉，而鋁的燃點(diǎn)又相當低，只要遇到火源或高溫、摩擦，都可能爆炸。

　　鋁粉塵的特性：在空氣中遇到較小的著(zhù)火源即能起火燃燒；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。對周?chē)�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(zhù)火時(shí)先用石棉氈(或砂土)覆蓋，再用水撲救。滅火器的選擇 為了有效地撲滅鋁粉火災，必須正確選擇與使用滅火劑。 首先，鋁粉發(fā)生火災不能用水和泡沫進(jìn)行撲救，這是因為鋁粉表面通常有一層氧化膜，遇水一般不會(huì )發(fā)生反應。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，放出有爆炸燃燒危險的氫氣與空氣混合形成爆炸性混合物。因此，鋁粉火災禁止用水和泡沫撲救。

　　其次，鋁粉在常溫下能與氯和溴進(jìn)行燃燒反應，還可與鹵代烷發(fā)生反應生成少量氯化鋁起催化作用，往往導致爆炸燃燒。因此，鋁粉火災也不能用四氯化碳、1211滅火劑進(jìn)行撲救。

　　鋁粉比重輕，細度小，一旦遇到風(fēng)吹或氣噴極易飛揚在空中形成爆炸性混合物。因此，鋁粉火災也不能用二氧化碳等氣體滅火機進(jìn)行撲救。

　　根據上述特點(diǎn)，撲救鋁粉火災應當選用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。因為這類(lèi)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與空氣混合，從而達到窒息滅火的目的。

　　什么是鋁粉塵爆炸 ？

　　就是粉塵在爆炸極限范圍內，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，系統的能量轉化為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(diǎn)

　　(1)多次爆炸是粉塵爆炸的較大特點(diǎn)；

　　(2)粉塵爆炸所需的較小點(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，較高壓力持續時(shí)間長(cháng)，釋放的能量大，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)及產(chǎn)生的能量大，所以造成的破壞及燒毀的程度嚴重得多。這是因為粉塵中的碳、氫含量高，即可燃物含量多。如果按產(chǎn)生能量的較高值進(jìn)行比較，粉塵爆炸是氣體爆炸的好幾倍，溫度可達2000—3000℃以上，較大爆炸壓力為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靠前次爆炸壓力大，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。采用密閉性能良好的設備，盡量減少粉塵飛散逸出，同時(shí)要安裝有效的通風(fēng)除塵設備，加強清掃工作。二是要控制室內溫度。三是要改善設備，控制火源。有粉塵爆炸危險的場(chǎng)所，都要采用防爆電機、防爆電燈、防爆開(kāi)關(guān)。四是應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(chē)間的滅火措施、應急方案

　　1．建立強有力的火場(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)情況較為復雜，并有二次爆炸的危險。因此，在撲救過(guò)程中應成立強有力的火場(chǎng)指揮部，以對整個(gè)滅火任務(wù)進(jìn)行統盤(pán)考慮�；饒�(chǎng)指揮部的任務(wù)主要是迅速組織力量偵察火情，制訂正確的戰術(shù)措施，布置戰斗任務(wù)，下達戰斗命令，調集各種車(chē)輛進(jìn)行救人、疏散物資、供給滅火劑（運砂）等。

　　2．注意正確使用滅火劑。7150滅火機和化學(xué)干粉滅火機都用壓縮氮氣作動(dòng)力，將藥劑噴射在燃燒物上，所以，在使用這兩種滅火機時(shí)噴射壓力不宜過(guò)大，以防引起粉塵飛揚發(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，即在圍攻火勢時(shí)，先用干砂將燃燒的鋁粉從四周?chē)�起�?lái)，圍到一定程度，再用石棉被覆蓋，較后，用砂子輕輕地掩埋（一般砂厚達30—50公分即可）。此外，上述滅火劑還可聯(lián)合使用。如果是生產(chǎn)車(chē)間發(fā)生火災，可先用化學(xué)干粉或7150滅火劑撲滅車(chē)間內生產(chǎn)所用的煤油池（罐）和部分設備的燃燒，然后，在車(chē)間內溫度相對減弱的情況下，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時(shí)，可采取速戰速決的戰術(shù)，利用石棉被、干砂直接消滅火災。如果發(fā)生爆炸形成大面積燃燒，則應采取先阻擊，后滅火的戰術(shù)。

　　滅鋁粉火災應注意的問(wèn)題

　　根據鋁粉火災燃燒的特點(diǎn)，在撲救過(guò)程中，應當注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

　　1．在撲救中，不準隨意打開(kāi)窗戶(hù)，以免形成過(guò)堂風(fēng)使鋁粉飛揚，造成爆炸傷人。

　　2．消防人員要注意觀(guān)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人員傷亡。

　　3．充分利用安全設備、裝備作好自身保護，便于隊員行動(dòng)。

　　4．及時(shí)關(guān)閉車(chē)間內球磨機和工藝系統的各種閥門(mén)，先停機、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)生的爆炸現象，因為固體物質(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(zhù)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(yú)粉)、農副產(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(zhù)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。粉塵爆炸所需的較小點(diǎn)火能量，比氣體爆炸要大1-2個(gè)數量級。

　　4.粉塵必須呈粉塵云狀態(tài)，即處于懸浮狀態(tài)。

　　5.粉塵云要處在相對密封的空間，這樣溫度和壓力才能急劇升高。

　　通常認為，易爆粉塵只要滿(mǎn)足條件1和條件2，就意味著(zhù)具備了可能發(fā)生事故的苗頭。所以，煤礦、面粉廠(chǎng)、糖廠(chǎng)、紡織廠(chǎng)、硫黃廠(chǎng)、飼料、塑料、金屬加工廠(chǎng)及糧庫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�？壳按伪�炸把沉積在地面上、設備上的粉塵吹起來(lái)，而爆炸后短時(shí)間內，爆炸中心會(huì )形成負壓，把周?chē)�新鮮空氣吸進(jìn)來(lái)，與揚起的粉塵混合，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)節較容易出問(wèn)題

　　根據官方披露的信息，爆炸是由于明火引爆了粉塵。也就是說(shuō)，當時(shí)車(chē)間內至少存在兩個(gè)安全隱患：出現明火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(wú)論是粉塵濃度、通風(fēng)還是明火方面都有嚴格規定。

　　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(zhù)灰，但沒(méi)看到有人清理過(guò)。

　　東北大學(xué)工業(yè)爆炸及防護研究所副教授鐘圣俊在接受快報記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)，盡管事故原因還在調查中，但拋光工藝都很相似，主要是由拋光機和除塵系統組成，其中，除塵系統較容易造成粉塵聚集，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(chǎng)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(lèi)似，靜電、機械摩擦、碰撞、電氣故障和自燃都是可能的點(diǎn)火源，但對于金屬拋光粉塵爆炸的新聞報道，通常將點(diǎn)火原因歸結為電氣設備故障，或者用事故原因正在調查中敷衍了事，從未提及監管不善的深層原因。

　　從新聞報道來(lái)看，以上事故有個(gè)共同點(diǎn)：除塵系統內發(fā)生了爆炸，造成人員傷亡的，均在車(chē)間發(fā)生了二次爆炸。鐘圣俊分析，過(guò)去拋光工藝單元規模小，除塵系統單獨設置，危險相對分散；而現在集中式除塵系統將多個(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)，目前除塵系統分布袋式除塵器和水除塵器兩種。因為維護成本低，前者備受企業(yè)青睞,占所有除塵系統的90%以上，但往往會(huì )出現一個(gè)問(wèn)題：通風(fēng)除塵系統沒(méi)有嚴格按規范來(lái)做，造成粉塵堆積。比如控制風(fēng)速沒(méi)達到要求，或者通風(fēng)除塵系統沒(méi)有按照防爆的要求來(lái)設置，包括管道的設置、串聯(lián)并聯(lián)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。