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1.1.1.保護(hù)性潤(rùn)滑劑涂層的很細(xì)的片狀粉末對(duì)著火特別敏感.
因?yàn)閬?lái)源于粉末加工或燃燒反應(yīng)并截留在金屬粉末中的活性氣體,由于粉末的自身發(fā)熱和細(xì)粉的散熱性能很差,可能達(dá)到很高的溫度,這些易燃?xì)怏w可能著火,從而點(diǎn)燃粉塵云,所以,化學(xué)處理和氧化物膜可以改變金屬粉末的爆炸性.

1.1.2.鋁熱反應(yīng)影響金屬混合物的爆炸性
鋁熱反應(yīng)是指用另一種更活潑的金屬的粉末放熱性還原金屬氧化物.這種反應(yīng)不需要由外界供給任何氧,因?yàn)檠跏怯山饘傺趸锕┙o的.但鋁熱反應(yīng)將粉末引燃,并使未參與反應(yīng)的粉塵散入周?chē)諝庵?就形成了粉塵云.粉塵---空氣混合物混合的不均勻可減小發(fā)生重大爆炸的危害,但是在空氣或設(shè)備中積存的粉塵可能使情況變得嚴(yán)重和困難,例如,像粉碎機(jī)和錘磨機(jī)之類的加工設(shè)備,由于可產(chǎn)生很強(qiáng)的擾動(dòng)和混合,從而使粉塵與空氣生成相當(dāng)均勻的混合物,從而就為形成一種活性的粉塵云創(chuàng)造了適當(dāng)?shù)臈l件.

1.1.3.金屬粉末有水分的情況下產(chǎn)生極大的活性
鉀、銣和鈀一但與水(作用同氧化劑一樣)接觸時(shí),就迅速猛列的燃燒.某些金屬在有水分存在的情況下會(huì)產(chǎn)生易燃性氣體或蒸氣(例如氫氣), 若有粉塵云存在時(shí),這就有爆炸的危險(xiǎn).像鎂鋁和鋅之類的金屬粉末皆與水反應(yīng),并可能自行發(fā)熱到足以引起局部燃燒.此外,一些金屬粉末,如鋁,可能與鹵代烴或其它化學(xué)物質(zhì)由于發(fā)生無(wú)氧的氧化/還原反應(yīng)而產(chǎn)生劇烈反應(yīng).在空氣存在的情況下的自燃性或自發(fā)的活性,這也是金屬粉末爆炸時(shí)引燃的一個(gè)原因.

1.2.物理因素

1.2.1.粒度和表面積的影響
粒度和表面積決定著粉塵云是否會(huì)引燃,或一旦引燃是否會(huì)蔓延.粒度減小時(shí),金屬粉塵云變得較易引燃,同時(shí)反應(yīng)速率較快.通常,當(dāng)粒度減小到149m(100 目)以下時(shí),金屬粉末較易引燃,爆炸時(shí)壓力升高的速率較快,倘若金屬粉末混合物中的較易爆炸組分是粒度較小者,那么,較大和較重的顆?？赡苡尚纬傻姆蹓m云中沉積下來(lái),而留下的粉塵云,其爆炸性遠(yuǎn)比原來(lái)的粉末混合物大得多.

1.2.2 顆粒形狀的影響
片狀鋁粉和鎂粉的表面積對(duì)體積之比,比其它顆粒形狀者大,因此,就比其它形狀的霧化鋁粉和鎂粉容易燃燒得多.再者,片狀鋁粉或鎂粉較易破碎成較細(xì)的顆粒,從而產(chǎn)生較強(qiáng)烈的二次效應(yīng),-較脆的金屬顆粒(粉末)多半會(huì)生成可形成粉塵云的較細(xì)顆粒和發(fā)生二次效應(yīng).

粉末云中顆粒的濃度是爆炸的主要決定因素,發(fā)生的爆炸要擴(kuò)展,粉末顆粒和空氣必須形成比較均勻的混合物,同時(shí)粉末顆粒必須懸浮于粉塵云(緩慢沉積)中.靜電力也影響顆粒滯留于均勻懸浮體中的能力.依據(jù)材料的特性,在粉塵云上升時(shí)產(chǎn)生的靜電力可能阻礙或有助于粉塵在空氣中的彌散.

1.2.3.聚集靜電荷的影響
顆粒表面的成分決定顆粒在表面是聚集靜電荷,還是固有地具有自由離子.例如,在鋁顆粒上涂覆的硬脂酸使之在表面上生成自由離子,從而使它們?cè)趹腋≈邢嗷ヅ懦?并在氣體區(qū)域?qū)ふ規(guī)喾措姾傻碾x子.霧化鋁粉在靜電性上較趨于保持中性和沉積較快.

粉塵云中的擾動(dòng)將加快爆炸的擴(kuò)展速率和加劇其總的破壞程度.粉塵擾動(dòng)可能起始于粉塵云內(nèi)部的起爆,或是由給與顆粒較大能量使之保持懸浮的加工設(shè)備從外部引起的.一般說(shuō)來(lái),擾動(dòng)增大時(shí),爆炸壓力和壓力升高的速率都較高.

1.2.4.粉塵云外型影響爆炸力
處于一較小容器中的粉塵云,由于壓力輸出波的多次反射(反射增強(qiáng)壓力波的強(qiáng)度并加速反應(yīng)), 爆炸壓力增高的速率較高.粉塵云的大小決定了爆炸可能擴(kuò)展的范圍,粉塵云的形狀決定了爆炸擴(kuò)展的主要方向.總之,粉末的化學(xué)和物理參數(shù)都影響它對(duì)引燃的敏感性,粉末上升和形成粉塵云的趨勢(shì)以及粉末產(chǎn)生二次爆炸的可能性.

2.氣氛因素

粉塵上升所處的氣氛大大影響粉塵的爆炸特性.氧含量可決定金屬是否著火和爆炸或燃燒是否擴(kuò)展:某些金屬只需要很少的氧即可燃燒,而另外一些金屬則只有氧含量高時(shí)才會(huì)燃燒.

在粉塵云中發(fā)生燃燒的一些金屬粉末(例如,鋰、鎂和鉿)是與氣體(諸如二氧化碳), 而不是與空氣相反應(yīng).易燃性氣體和蒸氣的存在,通常由于可顯著減低爆炸限,而強(qiáng)烈影響燃燒和爆炸的參數(shù).

依據(jù)金屬和水的相容性,周?chē)諝獾南鄬?duì)濕度可能增強(qiáng)或抑制爆炸和燃燒的擴(kuò)展.雖然,氣氛的壓力和溫度在一定程度上會(huì)影響可燃性和爆炸烈度,但是,它們的影響不會(huì)像氧含量那樣大.

3.火源因素
火種的能量大小和能源的類型決定了粉塵云是否燃燒,以及爆炸力有多強(qiáng).通常的火種是熱度、機(jī)械火花、電或靜電放電火花及火焰.在粉塵云爆炸中,火種較強(qiáng)(著火能量較大)時(shí),一般地壓力升高的較高和較快.

4.爆炸力的估計(jì)

最近,研究出了一些將粉塵云的爆炸力由實(shí)驗(yàn)室結(jié)果按比例增大的新方法.這些方法都是基?quot;立方"規(guī)律,其公式為:Kst = dp/dt max (v1/3)式中,dp/dt 是在一特定容器中粉塵爆炸時(shí),壓力升高的******速率(bar/s);V 是特定容器的容積(m3);Kst 是Barknecht 常數(shù).用Barknecht 常數(shù)來(lái)比較各種材料的爆炸性.

式中,F1 是為防止燃燒時(shí)壓力超過(guò)給定值,試驗(yàn)容器上排氣口的面積;F2 是為防止燃燒時(shí)壓力超過(guò)給定的同一值,實(shí)際尺寸外殼容積的排氣口面積;V1 是試驗(yàn)容器的容積;V2 是實(shí)際尺寸外殼的容積.對(duì)于正確的設(shè)計(jì)外殼和排氣口還必須考慮到其它復(fù)雜的因素.設(shè)計(jì)排氣口時(shí),建議認(rèn)真研究和嚴(yán)格遵守現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)