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)濟損失3.51億元。事故調查組確定，粉塵濃度超標，遇到火源發(fā)生爆炸，昆山爆炸是一起重大責任事故。責任主體是中榮金屬制品公司，主要責任人是企業(yè)董事長吳基滔等。當?shù)卣I導責任和監(jiān)管責任落實不力。這場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口浪尖上。

      粉塵爆炸的難易與粉塵的物理、化學性質和環(huán)境條件有關。一般認為燃燒熱越大的物質越容易爆炸，如煤塵、碳、硫黃等。氧化速度快的物質容易爆炸，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。這些導電不良的物質由于與機器或空氣摩擦產生的靜電積聚起來，當達到一定量時，就會放電產生電火花，構成爆炸的火源。

      一、粉塵爆炸的內在機理

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

      粉塵的表面自由能：對于任何粉塵粒子來講，其表面分子與內部分子所處的能量狀態(tài)是不同的。在粉塵粒子內部的分子，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稱的，可以相互抵消而受力總和為零，它做分子運動(震動)時不需要消耗功，而靠近粒子表面的分子，由于內部密集的同類分子的引力遠大于外部其他分子對它的引力，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部，亦即表面分子受到內向的拉力，表面上的分子總比內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，導致表面自由能越大。

      粉塵的吸附性： 其他物質分子在粉塵表面上相對聚集的現(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，而物質又具有由高能態(tài)向低能態(tài)轉化的趨勢。能態(tài)越低越穩(wěn)定，所以，它對周圍分子尤其是快速移動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，在理化性質上表現(xiàn)為粉塵較之原物質具有較小的點火能量和自燃點。(如塊狀時不能燃燒的鐵塊，在粉碎成粉塵時，最小點火能量小于100mJ，自燃點小于300℃;煤粉的點火能量小于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，增加了反應速度;表面積的增大，還使固體原有的導熱能力下降，易使局部溫度上升，也有利于反應進行。同時，粉塵在擴散作用大于重力作用時具有懸浮狀態(tài)的穩(wěn)定性，易與空氣形成粉塵云。當各種條件具備時，粉塵就會發(fā)生爆炸。

      二、粉塵爆炸的條件

      1、粉塵本身是可燃粉塵。可燃粉塵分有機粉塵和無機粉塵兩類。有機粉塵如面粉、木粉、化學纖維粉塵等，基本是可燃的。而無機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氣體(如空氣中)，并混合達到粉塵的濃度爆炸極限。粉塵在助燃氣體中懸浮是由于粉碎、研磨、輸送、通風等機械作用造成的。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氣體中懸浮。同時，爆炸粉塵的危險性也用濃度爆炸極限下限來表示，一般是20-60g/m3，低于這個濃度，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火源。粉塵具有較小的自燃點和最小點火能量，只要外界的能量超過最小點火能量(多數(shù)在10mJ-100mJ)或溫度超過其自燃點(多數(shù)在400℃-500℃)，就會爆炸。

      當上述三個條件同時滿足時，就可能發(fā)生粉塵火災爆炸事故。

      三、粉塵爆炸預防措施

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

      2、嚴格控制點火源。消除點火源是預防粉塵爆炸的最實用、最有效的措施。在常見點火源中，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，應對此高度重視。此類場所的電氣設備應嚴格按照《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》進行設計、安裝，達到整體防爆要求，盡量不安裝或少安裝不易產生靜電，撞擊不產生火花的材料制作，并采取靜電接地保護措施。

      3、采取可靠有效的防護措施。對于較小的粉碎裝置，可以增加其強度，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置泄壓裝置，如對車間采用輕質屋頂、墻體或增開門窗等。在粉塵與助燃氣體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。另外加強工作人員的安全教育，加大管理力度，及時清掃、檢修設備也是必不可少的防護措施。

      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性大大增加，預防粉塵爆炸有非常重要的現(xiàn)實意義。在生產過程中要嚴格執(zhí)行國家的技術規(guī)范和操作規(guī)程，落實各項安全規(guī)章制度，避免粉塵爆炸事故的發(fā)生。

( 粉體圈 作者：敬之)