鋁粉這種物質(zhì)大多數(shù)人都不陌生，它性質(zhì)活潑，僅靠一層薄薄的“氧化層”掩飾火熱的“內(nèi)心”，但由于純鋁粉是可以用為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的存在，因此稍有不慎便容易引發(fā)事故。近年來，鋁粉爆炸事故接二連三地發(fā)生，造成的傷亡和損失實(shí)在令人心痛，但在追究任的同時(shí)，認(rèn)清事故本質(zhì)也是很重要的一件事。
2007年1月2日，江蘇無錫裝滿鋁粉的卡車發(fā)生爆炸,首先要知道，鋁單質(zhì)本身的化學(xué)性質(zhì)是很活潑的。鋁材料之所以能在正常情況下與大家和諧相處，主要得益于它在空氣中生成的那層氧化膜，就像“外衣”一樣幫它與氧氣隔絕開。但當(dāng)鋁粉在空氣中達(dá)到一定的濃度，且外披的“薄外衣”遭遇電火花被擊穿時(shí)，就容易發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)并迅速擴(kuò)散，造成爆炸和燃燒。
一般鋁粉在以下幾種狀態(tài)容易發(fā)生爆炸事故：
①遇濕、油脂自燃。大量鋁粉遇潮濕、水蒸氣時(shí)，由于鋁粒的比表面積增大，有的表面還沒有形成氧化膜，就會發(fā)生放熱反應(yīng)并產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。長期堆集存放的鋁粉粘上油脂，集熱不散，也易引起自燃或爆炸。
②遇明火燃燒或爆炸。鋁粉遇明火會發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)，迅速釋放大量的熱量，使得周圍環(huán)境溫度和壓力急劇升高，形成沖擊波，破壞周圍的建筑和設(shè)備，導(dǎo)致人員傷亡。
③鋁粉與空氣形成爆炸性混合物，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，遇火星會發(fā)生爆炸。
④與氟、氯等會發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)，與酸類或與強(qiáng)堿接觸能產(chǎn)生氫氣，引起燃燒爆炸。
鋁粉爆炸的威力有多大？雖然面粉、煤粉、可可粉、鋸末屑之類粉體也可以爆炸，但金屬粉塵爆炸的威力比它們更大，尤其是在密閉空間中——因?yàn)榻饘俜蹓m是導(dǎo)電的，能量傳遞得更快，其爆炸的威力不亞于一顆炸彈。本文的主角鋁粉在氧氣中燃燒時(shí)能放出大量的熱，常用于制造爆炸混合物，在炸藥和煙火里都有大量的應(yīng)用，著名的“鋁熱反應(yīng)”大家應(yīng)該都有所了解，它甚至還能被用來襲擊坦克。
國內(nèi)外的研究表明，鋁粉在空氣中的爆炸下限37～50克/立方米，最低點(diǎn)火溫度645度，最小點(diǎn)火能量15毫焦耳，最大爆炸壓力可達(dá)6.3公斤/平方厘米（相當(dāng)于每平方米面積上瞬間增加63噸的重量），氮?dú)庵斜ㄗ畹脱鹾?%，爆炸時(shí)產(chǎn)生的空氣溫度高達(dá)2000～3000度。另外，鋁粉的顆粒直徑是用于評估爆炸威力非常重要的因素，除此之外還包括初始壓力、氧濃度等。在化學(xué)危險(xiǎn)物品管理中，鋁粉被列為二級易燃物品。
具體鋁粉發(fā)生時(shí)造成的危害，可通過下圖中近年來最大的一起鋁粉爆炸事故進(jìn)行分析——2014年8月2日，江蘇省蘇州市昆山市中榮金屬制品有限公司拋光二車間發(fā)生特別重大鋁粉塵爆炸事故，共造成146人死亡、114人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失3.51億元。爆炸現(xiàn)場已經(jīng)“面目全非”，過往到底是什么模樣已經(jīng)徹底認(rèn)不出了。
據(jù)調(diào)查分析，事故的直接原因系車間除塵系統(tǒng)較長時(shí)間未按規(guī)定清理，鋁粉塵集聚。除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)開啟后，打磨過程產(chǎn)生的高溫顆粒在集塵桶上方形成粉塵云。而后由于除塵器集塵桶銹蝕破損，桶內(nèi)鋁粉受潮，發(fā)生氧化放熱反應(yīng)，達(dá)到粉塵云的引燃溫度，因此引發(fā)除塵系統(tǒng)及車間的系列爆炸。
有民間言論認(rèn)為這并不完全只是粉塵爆炸事故，因?yàn)檫@次爆炸是整個(gè)車間的整體爆炸，若要整個(gè)車間（或大部分區(qū)域）的鋁粉的濃度都達(dá)到鋁粉的爆炸下限，那是很困難的，因此極有可能還有其他爆炸因素，如超細(xì)鋁粉與水在一定條件下反應(yīng)生成了氫氣導(dǎo)致二次爆炸等。但無論如何，這次爆炸確實(shí)是因?yàn)獒槍︿X粉的防爆措施不到位所引起的。
首先要知道鋁粉爆炸的風(fēng)險(xiǎn)都存在在哪里，然后才能有針對性地提出解決措施。
①粉塵濃度達(dá)到爆炸濃度極限。鋁粉粉塵在與空氣混合后，遇到點(diǎn)火源，會發(fā)生粉塵爆炸。爆炸激揚(yáng)起鋁粉形成新的爆炸混合物，遇火源極易發(fā)生二次爆炸。因此工業(yè)過程中應(yīng)及時(shí)除塵，以及除塵過程中應(yīng)避免與點(diǎn)火源的接觸。
②靜電原因。靜電的來源主要是來自以下幾個(gè)方面：在鋁粉生產(chǎn)和輸送過程中，由于鋁粉在設(shè)備、管線中的流動(dòng)，粉體與管線、粉體與設(shè)備、粉體與粉體之間相互摩擦，產(chǎn)生靜電。因此現(xiàn)場應(yīng)使用防爆工具、設(shè)置接地裝置、進(jìn)出生產(chǎn)場所的操作人員應(yīng)穿著防靜電服裝和鞋子。
③受潮積熱。鋁粉儲存過程中遇潮濕、水蒸氣時(shí)，會發(fā)生放熱反應(yīng)并產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。大量鋁粉儲存時(shí)，發(fā)生受潮積熱，就會導(dǎo)致鋁粉發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。因此鋁粉需要長期儲存時(shí)，應(yīng)盡量儲存顆粒狀的粉末，或用碳?xì)浠衔铮N類）和酒精覆蓋，使其免與潮濕空氣接觸。
>④電氣火花。在鋁粉制備生產(chǎn)和輸送過程中使用的電氣設(shè)備發(fā)生電氣火花。電氣火花主要來自以下幾個(gè)方面：電路發(fā)生短路；絕緣老化破損；接觸不良。接頭接觸電阻過大，導(dǎo)致局部過熱，積聚熱量；線路發(fā)生過負(fù)荷；也就是用電量過大，實(shí)際電流超過了線路能夠承受的安全載流量，這時(shí)，導(dǎo)線溫度就會超過最高允許溫度。電火花或電弧。
因此在鋁粉生產(chǎn)加工過程中應(yīng)嚴(yán)格遵守《鋁鎂粉加工粉塵防爆安全規(guī)程》，嚴(yán)禁鋁粉生產(chǎn)環(huán)境中出現(xiàn)點(diǎn)火源。檢修設(shè)備若需動(dòng)火作業(yè)，需徹底清除鋁粉；在生產(chǎn)及檢修過程中，嚴(yán)禁用非防爆工具震打設(shè)備、管線；對生產(chǎn)中旋轉(zhuǎn)設(shè)備要加強(qiáng)潤滑，減少摩擦，嚴(yán)禁機(jī)械撞擊產(chǎn)生火花；電氣設(shè)備應(yīng)當(dāng)保證完整好用，嚴(yán)禁發(fā)生過負(fù)荷、短路、斷路等情況。
