铝合金表面抛光产生的铝粉之欧阳美创编.docx

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铝合金表面抛光产生的铝粉之欧阳美创编

铝合金表面抛光产生的铝粉、粉尘为什么会爆炸？

时间：

2021.01.01

创作：

欧阳美

【铝道网】铝合金、铝型材等铝制品常见表面处理就是抛光，打磨，会产生大量的铝粉、粉尘。

　　铝粉及粉尘为什么会发生铝粉爆炸、粉尘爆炸呢？

　　什么是铝粉呢：

又叫银粉，别名铝银粉，传热性能好。

铝粉的火灾危险性在于，其粉尘飞扬与空气混合，若遇火星会发生爆炸和燃烧。

铝粉与其他氧化剂混合也能形成爆炸性混合物。

若与酸、碱接触会产生氢气，而氢气在空气中也容易燃烧和爆炸。

　　这次昆山中荣金属制品有限公司爆炸原因已查明就是铝合金轮毂在抛光时产生的大量铝粉、粉尘遇到明火发生铝粉爆炸、粉尘爆炸事故，造成巨大人员伤亡事故。

　　铝合金抛光有分好多种的。

一般都是打上抛光蜡再用布轮抛，这样的话就自然有很多铝粉尘。

但一般铝合金加工工厂都是在抛光机边上有个吸力很大的排气排尘装置。

所以铝粉及粉尘不会有那么多聚集的。

铝粉都是二级遇水燃烧物品，与水能发生反应，产生氢气，放出热量。

　　有时会遇到干燥的铝粉发生爆炸，这是因为颗粒极微小的干燥铝粉能悬浮在空气中，增大了与空气的接触表面，使其化学活性增加，一旦粉尘在空气中达到一定的量时，遇到着火源，能迅速爆燃，瞬间产生大量的热量和燃烧产物，使气体、蒸汽等剧烈膨胀，造成爆炸的后果。

　　当这个浓度达到爆炸浓度区间后，受一定点火能的影响，就会发生爆炸，如果铝粉过多，可能导致铝粉再度扬起，形成二次爆炸，叫殉爆。

　　铝粉也能爆炸，估计很多人都不知道。

具体地说，长时间的抛光作业使得作坊的空气里弥漫了很多铝粉，而铝的燃点又相当低，只要遇到火源或高温、摩擦，都可能爆炸。

　由于铝会和水发生化学反应生成氢气，这正是不能用水来灭火的原因。

以前就曾发生过用水来灭铝粉爆炸的火，引发再次爆炸的例子。

　　铝粉爆炸引起的火灾不能使用水，而应当使用泡沫灭火机来灭火（铝型材加工）。

通过泡沫覆盖，将大火和空气隔离。

这就是因为铝会和水发生化学反应生成氢气，而不能用水来灭火的原因。

以前就曾发生过用水来灭铝粉爆炸的火，引发再次爆炸的例子。

大多数人并不知道铝粉也能爆炸，特别是长时间的抛光作业使得作业厂房内的空气里弥漫了很多铝粉，而铝的燃点又相当低，只要遇到火源或高温、摩擦，都可能爆炸。

　　铝粉尘的特性：

在空气中遇到较小的着火源即能起火燃烧；在空气中沾有油脂的铝粉，如长期堆集存放，集热不散，也易引起自燃或爆炸，而且铝粉的颗粒度越小爆炸危险性越大，当其在空气中浓度达到40克／m3以上时，遇明火即能爆炸。

火焰温度高、燃烧速度快、爆炸威力大、辐射热强。

燃烧时，一般呈绿蓝色火焰，放出银白色强光，爆炸压力可达6．3公斤／厘米2。

对周围建筑物及人身安全均具有较大的破坏力和危害性。

　　发生铝粉尘爆炸事故后该如何扑救？

　　易燃金属粉末铝粉化合物易于形成爆炸性粉尘。

着火时先用石棉毡（或砂土）覆盖，再用水扑救。

灭火器的选择为了有效地扑灭铝粉火灾，必须正确选择与使用灭火剂。

首先，铝粉发生火灾不能用水和泡沫进行扑救，这是因为铝粉表面通常有一层氧化膜，遇水一般不会发生反应。

但新制成的铝粉或氧化膜已经脱落的铝粉以及火场上正在燃烧或处于高温烘烤下的铝粉会迅速发生化学反应，放出有爆炸燃烧危险的氢气与空气混合形成爆炸性混合物。

因此，铝粉火灾禁止用水和泡沫扑救。

　　其次，铝粉在常温下能与氯和溴进行燃烧反应，还可与卤代烷发生反应生成少量氯化铝起催化作用，往往导致爆炸燃烧。

因此，铝粉火灾也不能用四氯化碳、1211灭火剂进行扑救。

　　铝粉比重轻，细度小，一旦遇到风吹或气喷极易飞扬在空中形成爆炸性混合物。

因此，铝粉火灾也不能用二氧化碳等气体灭火机进行扑救。

　　根据上述特点，扑救铝粉火灾应当选用7150灭火剂或化学干粉、干砂以及石墨粉、干镁粉等进行扑救。

因为这类灭火剂可以覆盖在燃烧铝粉的表面，使其与空气隔绝，并能有效地防止铝粉飞扬与空气混合，从而达到窒息灭火的目的。

　　什么是铝粉尘爆炸？

　　就是粉尘在爆炸极限范围内，遇到热源（明火或温度），火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间，化学反应速度极快，同时释放大量的热，形成很高的温度和很大的压力，系统的能量转化为机械功以及光和热的辐射，具有很强的破坏力。

　　铝粉尘爆炸的特点

（1）多次爆炸是粉尘爆炸的较大特点；

（2）粉尘爆炸所需的较小点火能量较高，一般在几十毫焦耳以上；

　　（3）与可燃性气体爆炸相比，粉尘爆炸压力上升较缓慢，较高压力持续时间长，释放的能量大，破坏力强。

粉尘的燃烧速度比气体的要小，由于其燃烧时间长及产生的能量大，所以造成的破坏及烧毁的程度严重得多。

这是因为粉尘中的碳、氢含量高，即可燃物含量多。

如果按产生能量的较高值进行比较，粉尘爆炸是气体爆炸的好几倍，温度可达2000—3000℃以上，较大爆炸压力为345—690kpa；（4）粉尘燃烧要经过加热熔融、离解、蒸发等复杂过程，粉尘从接触火源到发生爆炸所需的时间即感应期要比气体爆炸长，达数十秒；（5）粉尘爆炸能引起建筑物其它部位的粉尘再次爆炸。

而且第二次爆炸压力比靠前次爆炸压力大，破坏性更严重。

　　如何预防铝粉尘爆炸

　　一是要减少粉尘在空气中的浓度。

采用密闭性能良好的设备，尽量减少粉尘飞散逸出，同时要安装有效的通风除尘设备，加强清扫工作。

二是要控制室内温度。

三是要改善设备，控制火源。

有粉尘爆炸危险的场所，都要采用防爆电机、防爆电灯、防爆开关。

四是应事先控制爆炸的范围。

五是要控制温度和含氧程度。

凡有粉尘沉积的容器，要有降温措施，必要时还可以充入惰性气体，以冲淡氧气的含量。

　　铝合金、铝型材等铝制品打磨抛光车间的灭火措施、应急方案

　　1．建立强有力的火场指挥部。

铝粉一旦发生爆炸燃烧，往往造成人员伤亡，而且火场情况较为复杂，并有二次爆炸的危险。

因此，在扑救过程中应成立强有力的火场指挥部，以对整个灭火任务进行统盘考虑。

火场指挥部的任务主要是迅速组织力量侦察火情，制订正确的战术措施，布置战斗任务，下达战斗命令，调集各种车辆进行救人、疏散物资、供给灭火剂（运砂）等。

　　2．注意正确使用灭火剂。

7150灭火机和化学干粉灭火机都用压缩氮气作动力，将药剂喷射在燃烧物上，所以，在使用这两种灭火机时喷射压力不宜过大，以防引起粉尘飞扬发生爆炸。

在使用干砂、石棉被灭火时，可采用“一围、二盖、三埋”的方法，即在围攻火势时，先用干砂将燃烧的铝粉从四周围起来，围到一定程度，再用石棉被覆盖，较后，用砂子轻轻地掩埋（一般砂厚达30—50公分即可）。

此外，上述灭火剂还可联合使用。

如果是生产车间发生火灾，可先用化学干粉或7150灭火剂扑灭车间内生产所用的煤油池（罐）和部分设备的燃烧，然后，在车间内温度相对减弱的情况下，再用7150灭火剂、石棉被和干砂围歼燃烧的铝粉。

　　3．先阻击，后围歼。

若少量铝粉发生燃烧未形成大范围的火灾时，可采取速战速决的战术，利用石棉被、干砂直接消灭火灾。

如果发生爆炸形成大面积燃烧，则应采取先阻击，后灭火的战术。

　　灭铝粉火灾应注意的问题

　　根据铝粉火灾燃烧的特点，在扑救过程中，应当注意以下几个问题。

　　1．在扑救中，不准随意打开窗户，以免形成过堂风使铝粉飞扬，造成爆炸伤人。

　　2．消防人员要注意观察和运用地形地物作掩护，以防辐射热、灼热体、房屋倒塌以及爆炸造成人员伤亡。

　　3．充分利用安全设备、装备作好自身保护，便于队员行动。

　　4．及时关闭车间内球磨机和工艺系统的各种阀门，先停机、停电然后再进行扑救。

　　想要弄清昆山铝粉尘爆炸事故的原因，首先得弄清什么是粉尘爆炸。

　　粉尘爆炸是悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象，因为固体物质的微小颗粒，相比较相同重量的块状物质，它的表面积要大得多，所以很容易着火。

常见易燃粉尘包括：

金属（如镁粉、铝粉）、煤炭、粮食（如小麦、淀粉）、饲料（如血粉、鱼粉）、农副产品（如棉花、烟草）、林产品（如纸粉、木粉）、合成材料（如塑料、染料）。

　　粉尘可燃，并不意味着一定会爆炸。

研究成果表明，粉尘爆炸一般要具有五种条件：

　　1.粉尘浓度适度。

浓度低了，粉尘粒子间距过大，火焰难以传播，不会爆炸；浓度太高，氧气就会不足，也不会爆炸（一般三十克到四十克每立方米铝镁粉尘就达到爆炸浓度了）

　　2.要有一定含氧量。

这是粉尘燃烧的必要条件。

　　3.要有足够的点火源。

粉尘爆炸所需的较小点火能量，比气体爆炸要大1-2个数量级。

　　4.粉尘必须呈粉尘云状态，即处于悬浮状态。

　　5.粉尘云要处在相对密封的空间，这样温度和压力才能急剧升高。

　　通常认为，易爆粉尘只要满足条件1和条件2，就意味着具备了可能发生事故的苗头。

所以，煤矿、面粉厂、糖厂、纺织厂、硫黄厂、饲料、塑料、金属加工厂及粮库等一些空气流通差的地方，都容易发生粉尘爆炸。

　　粉尘爆炸往往不止于一次，极有可能发生二次爆炸。

靠前次爆炸把沉积在地面上、设备上的粉尘吹起来，而爆炸后短时间内，爆炸中心会形成负压，把周围新鲜空气吸进来，与扬起的粉尘混合，从而引发二次爆炸。

二次爆炸时，粉尘的浓度一般比较高，所以威力会更大。

　　哪个环节较容易出问题

　　根据官方披露的信息，爆炸是由于明火引爆了粉尘。

也就是说，当时车间内至少存在两个安全隐患：

出现明火和粉尘达到爆炸浓度。

而按照规定，这种车间的安全要求极高，无论是粉尘浓度、通风还是明火方面都有严格规定。

　　附近企业员工说，这家企业早上7点半上班，事故发生的时间正处于早班和晚班交接期间，人员混乱，事故发生或与此有关。

　　出事企业的员工小王说，他看到过有个吸灰尘的管道，里面堆着灰，但没看到有人清理过。

　　东北大学工业爆炸及防护研究所副教授钟圣俊在接受快报记者采访时说，尽管事故原因还在调查中，但抛光工艺都很相似，主要是由抛光机和除尘系统组成，其中，除尘系统较容易造成粉尘聚集，引发爆炸。

　　根据东大防爆所的统计数据，从2010年至2011年5月，我国共发生8起金属抛光粉尘爆炸事故，并酿成11死53伤的惨剧，大约占同期粉尘爆炸事故的30%。

　　钟圣俊介绍说，事发工厂为合金轮毂进行抛光，可能会产生镁铝合金粉末。

该成分与烟花爆竹中的镁、铝、铁粉混合物类似，静电、机械摩擦、碰撞、电气故障和自燃都是可能的点火源，但对于金属抛光粉尘爆炸的新闻报道，通常将点火原因归结为电气设备故障，或者用事故原因正在调查中敷衍了事，从未提及监管不善的深层原因。

　　从新闻报道来看，以上事故有个共同点：

除尘系统内发生了爆炸，造成人员伤亡的，均在车间发生了二次爆炸。

钟圣俊分析，过去抛光工艺单元规模小，除尘系统单独设置，危险相对分散；而现在集中式除尘系统将多个抛光工艺单元连接在一起，一旦发生事故，危害程度大大增加。

　　钟圣俊说，目前除尘系统分布袋式除尘器和水除尘器两种。

因为维护成本低，前者备受企业青睐,占所有除尘系统的90%以上，但往往会出现一个问题：

通风除尘系统没有严格按规范来做，造成粉尘堆积。

比如控制风速没达到要求，或者通风除尘系统没有按照防爆的要求来设置，包括管道的设置、串联并联的设置、除尘器的选择是否防爆、是否有火星探测和熄灭措施。

　　上海交通大学汽车工程研究院副院长殷承良同样认为，本次事故或因该公司为节约成本而忽视抽风集尘设备、粉尘预警装置而造成的。

时间：

2021.01.01

创作：

欧阳美