2014年8月2日，江蘇省蘇州市昆山市昆山中榮金屬制品有限公司發(fā)生特別重大鋁粉塵爆炸事故，造成一百多人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失3.51億元。事故調(diào)查組確定，粉塵濃度超標(biāo)，遇到火源發(fā)生爆炸，昆山爆炸是一起重大責(zé)任事故。責(zé)任主體是中榮金屬制品公司，主要責(zé)任人是企業(yè)董事長吳基滔等。當(dāng)?shù)卣I(lǐng)導(dǎo)責(zé)任和監(jiān)管責(zé)任落實(shí)不力。這場(chǎng)特大粉塵爆炸事故震驚全國，潛藏多年的粉體安全問題再次被推到了風(fēng)口浪尖上。

      粉塵爆炸的難易與粉塵的物理、化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境條件有關(guān)。一般認(rèn)為燃燒熱越大的物質(zhì)越容易爆炸，如煤塵、碳、硫黃等。氧化速度快的物質(zhì)容易爆炸，如鎂粉、鋁粉、氧化亞鐵、染料等。容易帶電的粉塵也很容易引起爆炸，如合成樹脂粉末、纖維類粉塵、淀粉等。這些導(dǎo)電不良的物質(zhì)由于與機(jī)器或空氣摩擦產(chǎn)生的靜電積聚起來，當(dāng)達(dá)到一定量時(shí)，就會(huì)放電產(chǎn)生電火花，構(gòu)成爆炸的火源。

      一、粉塵爆炸的內(nèi)在機(jī)理

      處于粉塵狀態(tài)的物質(zhì)較之固體狀態(tài)物質(zhì)有所不同，尤其是在燃燒特性方面，原來非燃物質(zhì)可能變?yōu)榭扇嘉镔|(zhì)，原來是難燃物質(zhì)可能變成易燃物質(zhì)，可燃、易燃物可能變?yōu)橐妆ㄎ镔|(zhì)，而這一變化是由粉塵的特性所決定的。

      粉塵的表面自由能：對(duì)于任何粉塵粒子來講，其表面分子與內(nèi)部分子所處的能量狀態(tài)是不同的。在粉塵粒子內(nèi)部的分子，因四面八方均具有同類分子包圍著，所受周圍分子的引力是對(duì)稱的，可以相互抵消而受力總和為零，它做分子運(yùn)動(dòng)(震動(dòng))時(shí)不需要消耗功，而靠近粒子表面的分子，由于內(nèi)部密集的同類分子的引力遠(yuǎn)大于外部其他分子對(duì)它的引力，所以不能相互抵消，這些力的總和垂直于粉塵表面而指向粉塵內(nèi)部，亦即表面分子受到內(nèi)向的拉力，表面上的分子總比內(nèi)部分子具有更高的能量，這種能量叫做表面自由能。

      粉塵的分散度和表面積： 所謂粉塵的分散度就是粉塵按不同粒徑(直徑)分布的一種形式。其中小粒徑粉塵越多，我們就稱其分散度大，而分散度的大小又決定著粉塵的表面積，其分散度越大，則表面積越大，表面分子越多，導(dǎo)致表面自由能越大。

      粉塵的吸附性： 其他物質(zhì)分子在粉塵表面上相對(duì)聚集的現(xiàn)象稱為粉塵的吸附現(xiàn)象。由于粉塵具有較大的表面及自由能，而物質(zhì)又具有由高能態(tài)向低能態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。能態(tài)越低越穩(wěn)定，所以，它對(duì)周圍分子尤其是快速移動(dòng)的氣體分子具有吸附性。通過吸附其他分子來降低部分表面自由能。

     綜上所述，由于粉塵的分散度較大，具有較大的表面積，從而具有較高的表面自由能，使粉塵的狀態(tài)不穩(wěn)定，活性增高，在理化性質(zhì)上表現(xiàn)為粉塵較之原物質(zhì)具有較小的點(diǎn)火能量和自燃點(diǎn)。(如塊狀時(shí)不能燃燒的鐵塊，在粉碎成粉塵時(shí)，最小點(diǎn)火能量小于100mJ，自燃點(diǎn)小于300℃;煤粉的點(diǎn)火能量小于40mJ)。表面積的增大和吸附特性的存在，使得粉塵與空氣中氧分子的接觸面增大，增加了反應(yīng)速度;表面積的增大，還使固體原有的導(dǎo)熱能力下降，易使局部溫度上升，也有利于反應(yīng)進(jìn)行。同時(shí)，粉塵在擴(kuò)散作用大于重力作用時(shí)具有懸浮狀態(tài)的穩(wěn)定性，易與空氣形成粉塵云。當(dāng)各種條件具備時(shí)，粉塵就會(huì)發(fā)生爆炸。

      二、粉塵爆炸的條件

      1、粉塵本身是可燃粉塵。可燃粉塵分有機(jī)粉塵和無機(jī)粉塵兩類。有機(jī)粉塵如面粉、木粉、化學(xué)纖維粉塵等，基本是可燃的。而無機(jī)粉塵包括金屬粉塵和一部分礦物性粉塵(如煤、硫等)，也都是可燃粉塵。

      2、粉塵必須懸浮在助燃?xì)怏w(如空氣中)，并混合達(dá)到粉塵的濃度爆炸極限。粉塵在助燃?xì)怏w中懸浮是由于粉碎、研磨、輸送、通風(fēng)等機(jī)械作用造成的。大粒徑的粉塵一般沉降為只有燃燒能力的沉積粉塵，只有小粒徑的粉塵才能在助燃?xì)怏w中懸浮。同時(shí)，爆炸粉塵的危險(xiǎn)性也用濃度爆炸極限下限來表示，一般是20-60g/m3，低于這個(gè)濃度，難以形成持續(xù)燃燒，更談不上爆炸。

      3、有足以引起粉塵爆炸的點(diǎn)火源。粉塵具有較小的自燃點(diǎn)和最小點(diǎn)火能量，只要外界的能量超過最小點(diǎn)火能量(多數(shù)在10mJ-100mJ)或溫度超過其自燃點(diǎn)(多數(shù)在400℃-500℃)，就會(huì)爆炸。

      當(dāng)上述三個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，就可能發(fā)生粉塵火災(zāi)爆炸事故。

      三、粉塵爆炸預(yù)防措施

     1、消除粉塵源。采用良好的除塵設(shè)施來控制廠房內(nèi)的粉塵是首要的，可用的措施有封閉設(shè)備，通風(fēng)排塵、抽風(fēng)排塵或潤濕降塵等。應(yīng)注意易燃粉塵不能用電除塵設(shè)備，金屬粉塵不能用濕式除塵設(shè)備。在條件允許下，在粉塵車間噴霧狀水，在被粉碎的物質(zhì)中增加水分也能促使粉塵沉降，防止形成粉塵云。在車間內(nèi)做好清潔工作，及時(shí)人工清掃，也是消除粉塵源的好方法。

      2、嚴(yán)格控制點(diǎn)火源。消除點(diǎn)火源是預(yù)防粉塵爆炸的最實(shí)用、最有效的措施。在常見點(diǎn)火源中，電火花、靜電、摩擦火花、明火、高溫物體表面、焊接切割火花等是引起粉塵爆炸的主要原因。因此，應(yīng)對(duì)此高度重視。此類場(chǎng)所的電氣設(shè)備應(yīng)嚴(yán)格按照《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝，達(dá)到整體防爆要求，盡量不安裝或少安裝不易產(chǎn)生靜電，撞擊不產(chǎn)生火花的材料制作，并采取靜電接地保護(hù)措施。

      3、采取可靠有效的防護(hù)措施。對(duì)于較小的粉碎裝置，可以增加其強(qiáng)度，并要考慮防止爆炸火焰通過連接處向外傳播;為減小爆炸的破壞性可設(shè)置泄壓裝置，如對(duì)車間采用輕質(zhì)屋頂、墻體或增開門窗等。在粉塵與助燃?xì)怏w混合氣中添加惰性氣體(如N2)，減少氧含量，也是可行方法之一。另外加強(qiáng)工作人員的安全教育，加大管理力度，及時(shí)清掃、檢修設(shè)備也是必不可少的防護(hù)措施。

      隨著粉體加工工業(yè)也不斷發(fā)展。粉塵的種類和用量飛速增長，這使得粉塵爆炸的潛在危險(xiǎn)性大大增加，預(yù)防粉塵爆炸有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。在生產(chǎn)過程中要嚴(yán)格執(zhí)行國家的技術(shù)規(guī)范和操作規(guī)程，落實(shí)各項(xiàng)安全規(guī)章制度，避免粉塵爆炸事故的發(fā)生。

( 粉體圈 作者：敬之)