鋅是一種淺灰色的過渡金屬,它的遮蓋力極強,可作顏料﹐遮蓋力極強,具有很好的防銹及耐大氣侵蝕的作用,是防銹漆﹑強還原劑等的重要成分,除此之外在無汞電池、化工、染料、醫藥、農藥等方面也有大量應用。
但鋅粉性質活潑,常常是爆炸事故的常客,通過查閱資料可知,粒度小于47μm的球形鋅粉的自燃點為460℃,爆炸極限約500 g/m3,若細度提升,則其活性更強,燃點和爆炸極限更低。而且鋅粉不僅自己遇到明火容易“爆”,而且在潮濕空氣中易自行發熱燃燒,與水、酸類或堿金屬氫氧化物接觸能釋放出易燃的氫氣,與氧化劑、硫磺反應也會引起著火或爆炸,十足十的“隱形炸彈”。因此不管是在生產,還是運輸、應用中,鋅粉的爆脾氣如果得不到有效控制,后果將不堪設想。
生產場合
霧化法是鋅粉最常見的生產工藝之一。不過在過去,傳統的空氣霧化法存在不小的爆炸風險——高壓氣體介質將鋅液霧化成微細的金屬粉末后,鋅粉會擴散形成粉塵云,當粉塵云在達到一定濃度時,只要接觸到火星便可快速燃燒,剛開始是爆燃,粉塵之間的能量快速傳播,一定時間后壓力升高,就會產生爆炸現象。而且這個粉塵云爆炸完了,會傳播到另一個粉塵云,其間地面上的粉塵也會被氣流揚起來發生二次甚至多次爆炸。因此為了改進生產工藝,空氣霧化法已逐漸被淘汰,可有效降低氧氣濃度的氮氣霧化法成為了主流。
霧化法示意圖
此外,鋅粉在分級時,即便增加布袋、管道、密閉設施等防護設施,但粉塵還是很難得到有效控制。如粒度小于47μm的鋅粉常常懸浮在空氣中或者吸附在管道、設備及墻面上,增大了與空氣的接觸面積,使其化學活性增加,如果不及時清理,一旦粉塵在空氣中達到一定濃度,遇到火源就會爆燃。因此在生產使用場所要及時清除粉塵,防止粉塵懸浮并與空氣混合達到爆炸比例,從而阻止爆炸事故的發生。
運輸場合
運輸過程中的鋅粉也是一個隱形的炸彈。2018年4月,一輛載有鋅粉的火車在高速公路上起火,但該車除了載有螺絲等物品,還有20桶(每桶50公斤)鋅粉,一旦發生泄漏,在空氣中飄散的鋅粉極易被明火點燃引起混合性爆炸。雖然駕駛人員及時發現了明火,但無法阻止火勢蔓延,直到最后仍有2桶鋅粉沒能搶救下車。幸而救援人員在了解情況后,及時準備了沙土、干粉滅火器進行撲滅,最終兩個鋅粉鐵桶終于被找到并安全轉移。
但是也不是每次都可以那么幸運。2013年11月,一輛載著約36噸鋅粉和鋁粉的半掛貨車在高速公路上自燃,緣是當時天氣變化,雨水量較大,經過雨水長時間的侵淋,車上覆蓋的帆布被浸透,雨水灌入鋅粉中,鋅是活潑金屬,能與水發生化學反應放出大量的熱,導致貨車多處冒煙起火。即使貨車主已經做了一定防水措施,但顯然并不充足,因此貨車如果在雨天運送這兩種物品,一定要采取嚴格的隔水措施,以避免燃燒甚至爆炸的嚴重后果
載鋅粉貨車起火,消防隊員在用干粉滅火器控制火勢
應用場合
金屬鋅主要用于鋼鐵構件的防腐,其中熱鍍是最常用的方法。2012年7月,青島某采用鋅粉熱噴涂工藝企業在鋅粉除塵過程中發生自燃事故,處理自燃事故的過程中因二次揚塵引發鋅粉爆炸事故,導致現場處理人員多人受傷。
熱噴鋅工藝是用凈化過的壓縮空氣,推動鋅絲前進,并使熔融的部分形成一種霧狀噴射到基體金屬表面上,形成均勻鍍層,另一部分鋅粉反彈、散落在噴鋅房的空氣中和地表上。為了防止噴鋅房中鋅粉沉積,事故現場設置一套真空除塵裝置,除塵裝置通過風機保持噴鋅房內壓力始終為負值,含有鋅粉的空氣被抽入除塵裝置采用袋式除塵器進行氣固分離。
噴鋅除塵工藝流程簡圖
之所以會引發該鋅粉自燃,主要的原因在于未能及時處理堆積在排風口處的鋅粉,長時間暴露在空氣中的鋅粉不斷氧化,在達到一定的臨界值以后便引發了自燃。因此防止積塵、防止超溫是除塵器設計改造的技術關鍵。
總結
雖然鋅粉出事的頻率可能沒有鋁粉高,但是作為活潑金屬的一員,鋅顯然也不是省油的燈。如果經手鋅粉的工作人員對它沒有足夠的認識,沒有提高警惕心,那么意外隨時都有可能到來。“2019全國粉體工業防爆技術與設備研討會”即將于8月12-14日在湖南長沙舉辦,若有想對粉體防爆知識充充電的朋友,不妨前來一聽!
粉體圈 作者:小榆
作者:粉體圈
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