鎂粉是一種銀白色有金屬光澤的粉末，性質相當活潑，脾氣也相當火爆。作為一種金屬燃料，鎂粉在固體推進劑、煙火制造等方面有著廣泛的應用，不過與此同時，它在生產、運輸、使用過程中也會存在較大的爆炸危險性。

不過即使了解鎂粉，我們對它在爆炸中的威力可能還是了解不足。具體它是怎么爆的，可以爆到什么程度，有什么解決的辦法，這些都是鎂粉在生產及應用中需要特別注意的問題。

鎂粉的爆炸風險

首先要明確的是，鎂粉可能發生爆炸的形式有很多種，一是遇水或潮氣猛烈反應放出氫氣，大量放熱，引起燃燒或爆炸；二是遇氯、溴、碘、硫、磷、砷和氧化劑劇烈反應，有燃燒、爆炸危險；三是鎂粉與空氣混合形成爆炸性混合物，當濃度達到一定閾值時，遇火星就會爆炸。而且鎂粉它不僅可以在氧氣中燃燒，在N₂和CO₂中也能燃燒并生成不同的燃燒產物。

鎂粉在干冰中一樣可以燃燒

鎂粉的爆炸過程是非常復雜的非定常氣-固兩相動力學過程，受很多物理因素的影響。因此可以認為鎂粉爆炸的發展過程為：

①鎂粉粒子表面通過熱傳導和熱輻射，從點火源獲得點火能量，使表面溫度急劇升高；

②鎂粉粒子表面的分子由于熱分解或干餾作用，在粒子周圍生成氣體；

③這些氣體與空氣混合，便生成爆炸性混合氣體，遇火產生火焰；

④鎂粉粒子本身從表面抑制到內部相繼發生熔融和氣化，迸發出微小的火花，成為周圍未燃燒鎂粉的點火源，使粉塵著火燃燒，從而擴大了爆炸范圍；

⑤由于燃燒產生的熱量，更進一步促進鎂粉的分解，不斷地放出可燃氣體和空氣混合而使火焰傳播。

從鎂粉爆炸的過程上來看，可以近似認為是氣體爆炸，可燃氣體存于鎂粉顆粒之中。但使鎂粉粒子表面溫度上升的原因主要是熱輻射的作用，而氣體爆炸主要是因為氣體燃燒熱的熱傳導作用。

粉體的氣相點火示意圖

該如何防范

所有抑制爆炸的舉動都要從其燃燒的條件出發。鎂粉產生爆炸至少需要5個條件：足夠濃度的可燃粉塵、足夠的氧濃度、足夠能力的點火源、粉塵均勻分散、相對密閉的空間。

根據鎂粉爆炸的發生條件，其防護技術一般可分為預防性技術和防護性技術。預防性技術可以避免鎂粉塵云的引燃和爆炸，而防護性技術是將鎂粉爆炸的事故后果控制在可接受程度內。通常情況下，兩者會同時運用。

預防性技術

工業生產中鎂粉的預防性技術主要是應用惰性介質對鎂粉進行惰化。工業上往往采用2類惰化技術，即氣體惰化技術和粉末惰化技術。前者是指在可燃粉塵所處環境中充入氮氣、鹵代烴、熱風爐尾氣、水蒸氣、氬氣、氦氣等惰性氣體，以降低環境中的氧含量，使粉塵爆炸性能喪失，或使其爆炸壓力和爆炸強度顯著降低，屬于化學惰化。

由于惰性氣體惰化的成本相對較高，在工業生產中根據鎂粉本身的物化特性，鎂粉的惰化也可以應用粉末惰化技術。粉末惰化技術是把碳酸鈣、硅藻土、硅膠、氧化鈣、氧化鎂等耐燃惰性粉體混入可燃粉塵中，防止其爆炸，該過程屬于物理惰化，具體過程如下：

①細小的惰化劑顆粒可以附著在鎂粉顆粒表面，一定程度上減小了鎂粉顆粒及其可燃性氣化物與氧氣的接觸面積，破壞“火三角”，導致可燃物過量，反應不能充分進行，因而能起到抑制燃燒、降低爆炸危害的作用。

②不能參與燃燒的惰化劑顆粒懸浮于鎂粉顆粒之間，一定程度上阻礙已燃鎂粉顆粒放出的熱量引燃未燃的鎂粉顆粒，降低火焰傳播速率。

③惰化劑顆粒的數量超過一定程度時，局部區域內可吸收的熱量將大于反應放出的熱量，致使燃燒無法繼續進行。

防護性技術

防護性技術是通過控制爆炸破壞力形成，以減輕或避免爆炸事故造成的災害程度，通常采用抗爆、泄爆、抑爆、隔爆和部分惰化技術。但由于鎂粉在發生爆炸時反應比較強烈，抗爆、隔爆和泄爆技術并不能有效地控制爆炸程度，因此采用抑爆技術更為適合。

鎂粉

那抑爆技術具體是什么呢？抑爆其實是一種在爆炸燃燒火焰發生顯著加速的初期，通過噴灑抑爆劑的方式來抑制爆炸作用范圍及猛烈程度，使設備內爆炸壓力不超過其耐壓強度，避免設備遭到損壞或人員傷亡的防爆技術。抑爆系統主要由爆炸探測器、爆炸抑制器和控制器等三部分組成——由高靈敏度的傳感器探測爆炸發生瞬間的信號，通過控制器啟動爆炸抑制器，迅速把抑爆劑噴入被保護的設備或系統內，將爆炸火焰撲滅或抑制爆炸進一步發展。

抑爆劑的選擇是抑爆過程中的重要環節之一。性能優良的抑爆劑除了要對被保護容器內出現的溫度和振動不敏感外，抑爆系統還必須具有較高的動作壓力，而抑爆后容器設備內的壓力上升又不是很顯著。常用的抑爆劑主要有鹵代烷、水、粉末及混合抑爆劑等。基于鎂粉的物化特性，選擇抑爆劑應注意以下幾個方面：

①鎂粉發生燃燒爆炸不能用水進行抑爆，這是因為鎂粉表面通常有一層氧化膜，遇水一般不會發生反應，但新制成的鎂粉或氧化膜已經脫落的鎂粉以及火場上正在燃燒或處于高溫烘烤下的鎂粉可以與水迅速發生化學反應生成氫氣，與空氣混合形成爆炸性混合物。

②鎂粉在常溫下能與氯和溴進行燃燒反應，還可與鹵代烷發生反應，生成少量氯化鎂起催化作用，往往導致爆炸燃燒。因此，鎂粉抑爆也不能用四氯化碳、1211滅火劑。

資料來源：

鎂粉爆炸機理及其防護技術研究，付羽，陳寶智，李剛。

鎂粉爆炸特性和惰化抑爆的實驗研究，蒯念生，李建明，陳志，歐鳳蘭，馬維。

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