粉塵為什么會發生爆炸

無論是作為生產過程中出現的伴隨現象，還是作為所需要的最終產品，凡是呈細粉狀態的固體物質，人們稱為粉塵。按堆積狀態，可分為粉塵層（沉積粉塵）和粉塵云（懸浮粉塵）兩類。在粉塵爆炸研究中，常把粉塵分為可燃粉塵和不可燃粉塵（或惰性粉塵）兩類。可燃粉塵是指空氣中氧反應能放熱的粉塵。

粉塵爆炸的基本原理

一般比較容易發生爆炸事故的粉塵大致有鋁粉、鋅粉、硅鐵粉、鎂粉、鐵粉、鋁材加工研磨粉、各種塑料粉末、有機合成藥品的中間體、小麥粉、糖、木屑、染料、膠木灰、奶粉、茶葉粉末、煙草粉末、煤塵、植物纖維塵等。這些物料的粉塵易發生爆炸燃燒的原因是都有較強的還原劑H、C、N、S等元素存在，當它們與過氧化物和易爆粉塵共存時，便發生分解，由氧化反應產生大量的氣體，或者氣體量雖小，但釋放出大量的燃燒熱。

例如，鋁粉只要在二氧化碳氣氛中就有爆炸的危險。粉塵爆炸的難易與粉塵的物理、化學性質和環境條件有關。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。通常不易引起爆炸的粉塵有土、砂、氧化鐵、研磨材料、水泥、石英粉塵以及類似于燃燒后的灰塵等。這類物質的粉塵化學性質比較穩定，所以不易燃燒。但是如果這類粉塵產生在油霧以及CO、CH4、煤氣之類可燃氣體中，也容易發生爆炸。

粉塵的爆炸可視為由以下三步發展形成的：

第一步是懸浮的粉塵在熱源作用下迅速地干餾或氣化而產生出可燃氣體；

第二步是可燃氣體與空氣混合而燃燒；

第三步是粉塵燃燒放出的熱量，以熱傳導和火焰輻射的方式傳給附近懸浮的或被吹揚起來的粉塵，這些粉塵受熱汽化后使燃燒循環地進行下去。隨著每個循環的逐次進行，其反應速度逐漸加快，通過劇烈的燃燒，最后形成爆炸。這種爆炸反應以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸壓力等將持續加快和升高，并呈跳躍式的發展。

粉塵爆炸的五個要素

粉塵只需滿足5個條件,即很有可能發生爆炸:可燃性粉塵、助燃氣體(一般指氧氣)、點火源、擴散(形成粉塵云)、受限空間。

擴散后形成的粉塵云在達到一定濃度后,只要接觸火星就會快速燃燒,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.所以一般的粉塵爆炸事故死亡人數都比較多。

粉塵爆炸的兩個特征

第一,平時使用中似乎沒有爆炸危險性的物質(例如:木材、金屬、食品等)處于微細粉塵狀態時,也會具有潛在的爆炸危險性.從以往的事故案例中可以看出,大多數事故是由于沒有充分認識到粉塵在微細狀態下的爆炸危險性,才釀成了爆炸慘劇。

第二,粉塵爆炸一般是“副產物”.因某種原因發生一次爆炸(例如:燃氣泄漏導致的燃氣爆炸)時,其壓力波將席卷地面、生產設備上堆積的粉塵,形成懸浮于空氣中的可燃粉塵,遇到火源后,產生粉塵爆炸(二次爆炸).更為嚴重的情況下,二次爆炸產生的壓力波還會卷起周圍堆積的粉塵,引發三次、四次等連鎖性粉塵爆炸.如果爆炸后并發火災,事故造成的損失將會更大。