铝粉起火,用水扑灭为啥会爆炸,爆炸的直接原因是什么?
铝粉起火不能用水扑救,因为铝粉遇水后会产生氢气,发生爆炸。铝粉着火后,用直流水扑救,会导致铝粉扬起,形成一定程度的粉尘浓度,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。
铝粉和铝镁合金粉着火不能用水灭火,小范围的着火需要用干砂或者干土轻轻掩埋。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。
铝粉的特性:
1、鳞片状遮盖性
铝粉一般呈鳞片状,而铝粉互相连接,大小粒子相互填补形成连续的金属膜,遮盖了底材,又反射涂膜外的光线,这就是铝粉特有的遮盖力。
2、屏蔽特性
分散在载体内的铝粉发生漂浮运动,其运动的结果总是使自身与被载体涂装的底材平行,形成连续的铝粉层,而且这种铝粉层在载体膜内多层平行排列。
各层铝粉之间的孔隙互相错开,切断了载体膜的毛细微孔,外界的水分、气体无法透过毛细孔到达底材,这种特点就是铝粉良好的物理屏蔽性。
3、光学特性
铝粉由色浅、金属光泽高的铝制成,它的表面光洁,能反射可见光、紫外光和红外光的60%-90%,用含有铝粉的涂料涂装物体,其表面银白光亮,这就是铝粉反射光线的特征。
4、双色效应特性
铝粉由于具有金属光泽和平行于被涂物的特性,在含有透明颜料的载体中,铝粉的光泽度和颜色深浅随入射光的入射角度和视角的变化发生光和色的变化,这种特性称为“双色效应”。
5、漂浮特性
颜料用铝粉及铝粉浆的一大种类是漂浮型的,它的特点是鳞片状浮于涂膜表层。
爆炸是一种剧烈的化学反应。
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。
粉尘的爆炸可视为由以下三步发展形成的:第一步是悬浮的粉尘在热源作用下迅速地干馏或气化而产生出可燃气体;第二步是可燃气体与空气混合而燃烧;第三步是粉尘燃烧放出的热量,以热传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的粉尘,这些粉尘受热汽化后使燃烧循环地进行下去。随着每个循环的逐次进行,其反应速度逐渐加快,通过剧烈的燃烧,最后形成爆炸。这种爆炸反应以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸压力等将持续加快和升高,并呈跳跃式的发展。
影响粉尘爆炸的因素
1) 物理化学性质
物质的燃烧热越大,则其粉尘的爆炸危险性也越大,例如煤、碳、硫的粉尘等;越易氧化的物质,其粉尘越易爆炸,例如镁、氧化亚铁、染料等;越易带电的粉尘越易此起爆炸。粉尘在生产过程中,由于互相碰撞、磨擦等作用,产生的静电不易散失,造成静电积累,当达到某一数值后,便出现静电放电。静电放电火花能引起火灾和爆炸事故。 粉尘爆炸浓度极限--表1
粉尘爆炸还与其所含挥发物有关。如煤粉中当挥发物低于10%时,就不再发生爆炸,因而焦炭粉尘没有爆炸危险性。
2) 颗粒大小
粉尘的表面吸附空气中的氧,颗粒越细,吸附的氧就越多,因而越易发生爆炸,而且,发火点越低,爆炸下限也越低。随着粉尘颗粒的直径的减小,不仅化学活性增加,而且还容易带上静电。
3) 粉尘的浓度
与可燃气体相拟,粉尘爆炸也有一定的浓度范围,也有上下限之分。但在一般资料中多数只列出粉尘的爆炸下限,因为粉尘的爆炸上限较高。
粉尘爆炸条件
某些厂矿生产过程中产生的粉尘,特别是一些有机物加工中产生的粉尘,在某些特定条件下会发生爆炸燃烧事故。国内外的研究成果表明,这些条件一般有三种:(1)可燃性粉尘以适当的浓度在空气中悬浮,形成人们常说的粉尘云;(2)有充足的空气和氧化剂;(3)有火源或者强烈振动与摩擦。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。
因为铝化合物本身的物理性质是不稳定的。铝原料通常可以与每个元素和谐相处,关键是由于它在空气中转化成的空气氧化膜,帮助它与氧气隔离。但当铝粉在空气中达到一定浓度值,铝元素被火花放电穿透时,容易产生剧烈的氧化还原反应,迅速蔓延,导致爆炸和燃烧。
铝化物在什么时候会发生爆炸?
铝化物碰触潮湿时和植物油会自燃。当许多铝粉遇到潮湿、寒冷和水蒸气时,由于铝颗粒的比表面扩大,有些表面没有产生空气氧化膜,会产生化学反应,引起自燃。长期积累和储存的铝粉与植物油有关,热收集持久,也容易引起自燃或爆炸。用火燃烧或爆炸。铝粉遇明火会产生剧烈的氧化还原反应,迅速释放大量热量,大大提高周围环境温度和工作压力,产生震波,破坏周围建筑物和机械设备,造成人员伤亡。铝粉与气体产生爆炸性混合物,当超过一定含量时,会发生火花爆炸。当氟和氯发生强烈的化学变化时,与碱或强酸接触会产生氡,导致燃烧和爆炸。
铝化物的爆炸威力有多大?
虽然小麦面粉、粉煤、巧克力粉、锯末等粉末设备也可以爆炸,但金属材料粉尘爆炸的杀伤力高于其,特别是在封闭空间,由于金属材料粉尘是导电的,动能传输迅速,其爆炸杀伤力不亚于炮弹。铝粉在氧气中燃烧时可释放大量热量,常见于爆炸混合物的生产和制造,广泛应用于火药和烟花中。铝热反应最低点火甚至可以用来围攻重型坦克。
世界各国的研究表明,铝粉在空气中的最低爆炸值为37到50克每立方米,最低值火温度为645度,最低点火动能为15毫焦耳,较大的爆炸工作压力可达6.3KG每立方厘米,相当于每平方米总面积增加63吨的净重。氢气中爆炸的最低氧含量为9%,爆炸时气体温度达到2000到3000度。此外铝粉的颗粒直径是评价爆炸致命性的关键因素,所以铝粉在有机化学危险品管理方法中被列为二级易燃物。
粉尘爆炸是化学爆炸的一种,原理是粉尘与空气的接触面积大,使得一些平常不燃或者难燃的物质在空气中具备爆炸危险。粉尘爆炸具有连续性、最小点火能量高、压力上升缓慢、压力持续时间长的特点。
在各种安全事故当中,粉尘爆炸是比较特殊的一种,一旦发生粉尘爆炸的事件,一般危害性是很大的。比如2014年8月2日,江苏省昆山市一个金属抛光车间发生铝粉尘爆炸事故,造成146人死亡、114人受伤的惨重事件(数据来源于新华社2016年2月3日消息)。
我们常见的爆炸有化学爆炸和物理爆炸两种形式,化学爆炸是指爆炸前后物质发生了化学变化,粉尘爆炸属于化学变化。
其原理是:粉尘的粒径非常小,当具有爆炸性的粉尘悬浮于空气中时,粉尘与空气的接触面积大大增加,此时局部的点火源可引起粉尘燃烧,如果达到了爆炸浓度,那么局部燃烧释放的能量可以延伸,导致多米诺骨牌效应,使得整个粉尘空间发生剧烈的爆炸。
影响粉尘爆炸的因素非常多,比如粉尘浓度、空气含水量、空气温度、空气压力、粉尘性质、容器大小等等;由于粉尘与空气的接触面积非常大,对于很多正常情况下不燃或者难燃的物质,比如铝、铁、氧化亚铁、树脂等等,在粉尘状态下也变得极易发生爆炸。
粉尘爆炸相对于气体爆炸来说,其释放的能量大,产生的破坏力强,较高压力持续时间长,而且时常伴随着连续爆炸,所以粉尘爆炸的危害非常大,对于存在粉尘爆炸风险的工厂或者车间,一定要防患于未然。
比如铝粉厂房、金属抛光车间、面粉研磨部位、活性炭制造厂房等等,在我国消防当中,就属于“乙类6项”火灾危险等级,需要有严格的消防安全措施。
虽然粉尘爆炸危害大,但是粉尘爆炸的预防手段很多,其效果也非常明显,比如:
1、控制相应粉尘在空气中的浓度,只要达不到爆炸浓度,就不会引起粉尘爆炸。
2、严格控制火源,粉尘爆炸的最小点火能量高,在易发生粉尘爆炸的地方,一定要严格限制明火的使用。
3、对必要的粉尘空间,可以降低氧含量和充入惰性气体,比如氮气、二氧化碳等等,可以有效抑制粉尘爆炸。
4、控制粉尘空间的空气参数,比如提高含水量、降低压力、降低环境温度、及时排除静电等等。