鋅粉塵及其爆炸控制技術(shù)與應(yīng)用

嚴(yán)海錦（江蘇科創(chuàng)金屬新材料有限公司，江蘇科成有色金屬新材料有限公司，泰州華民鋅品有限公司，江蘇　泰州　225300）

鋅粉塵及其爆炸控制技術(shù)與應(yīng)用

嚴(yán)海錦
（江蘇科創(chuàng)金屬新材料有限公司，江蘇科成有色金屬新材料有限公司，泰州華民鋅品有限公司，江蘇泰州225300）

粉塵排放于大氣中可引起大氣污染，會危害人的健康，不僅使產(chǎn)品質(zhì)量和機器工作精度降低，還使光照度和能見度降低，影響室內(nèi)作業(yè)的視野，甚至在一定條件下會發(fā)生爆炸，造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。球形鋅粉制備過程中的粉塵主要出現(xiàn)在出料和分級過程中，鋅粉塵也會發(fā)生爆炸，不同種類粉塵其爆炸極限不同，爆炸下限越低，粉塵爆炸危險性越大，鋅粉塵爆炸下極限500 g/m3，起火點常溫約680℃，鋅粉塵在所有粉塵中爆炸下極限濃度是最高的。制備球形鋅粉就必須防止粉塵爆炸，鋅粉塵爆炸控制技術(shù)與應(yīng)用是工業(yè)領(lǐng)域粉末冶金課題中又一個研究方向。

鋅粉塵；爆炸；控制技術(shù)；應(yīng)用

0　引言

粉塵引發(fā)的燃燒、爆炸事故時有發(fā)生，美國1898～1986年發(fā)生各類粉塵爆炸事故2588起，死亡1433人，傷2612人；1977年發(fā)生谷物粉塵爆炸2l起，死亡65人，財產(chǎn)損失超過 500萬美元。日本1952～1979年共發(fā)生粉塵爆炸事故209起，死傷546人（其中死86人），損失超過億元的不止一次。據(jù)報道，歐洲在過去的12年間發(fā)生4000起粉塵爆炸事故，相當(dāng)于每個工作日就有一起爆炸事故發(fā)生［1］。近10年來，國內(nèi)被公開報道的粉塵爆炸事故據(jù)不完全統(tǒng)計約39件，平均每年發(fā)生3～4次，傷亡人數(shù)多達(dá)1000人，財產(chǎn)損失數(shù)額巨大，而且近兩年粉塵爆炸事故與往年相比有所上升，粉塵爆炸事件越來越受人們的關(guān)注，粉塵已經(jīng)不僅僅污染我們的環(huán)境，還威脅到我們的生命。工業(yè)粉塵爆炸及其危害，已不容人們等閑視之，這些事故的發(fā)生是否有一定的規(guī)律性，起因是否有一定共性值得探討，本文對鋅粉塵爆炸的基本原理進行了分析介紹，提出了預(yù)防鋅粉塵控制的技術(shù)措施和監(jiān)管對策。

1　球形鋅粉制備過程中粉塵控制

1.1鋅粉制備過程中粉塵控制技術(shù)

1.1.1空間上控制制備球形鋅粉過程中的粉塵及其危害的技術(shù)措施

球形鋅粉制備過程中是在密閉的設(shè)備實現(xiàn)的，而鋅錠在進行加熱時，需要通風(fēng)進氧而通過煙囪進行空氣交換，物理化學(xué)過程產(chǎn)生的升華或者蒸汽，會在空氣中凝結(jié)或氧化形成微小塵粒；同時有少量粉塵出現(xiàn)在出粉過程中；大量鋅粉塵主要在對粉狀物料的混合、轉(zhuǎn)運、篩分、包裝、卸料等生產(chǎn)過程中，從設(shè)備縫隙中溢出而附著在設(shè)備表面、墻體表面，降落在地面或懸浮在空氣中。

鋅粉或鋅塵是遇濕易燃物品，GB4.3類43014，UN No.1436，屬于危險化學(xué)品，空間上控制鋅粉塵不達(dá)到一定濃度，是預(yù)防爆炸的措施之一。制備球形鋅粉企業(yè)在選址時應(yīng)遠(yuǎn)離居民區(qū)，進入化工集中區(qū)，同時兼顧廠區(qū)與周邊的距離。有鋅粉塵爆炸危險的工藝設(shè)備或者存在可燃粉塵的倉儲建（構(gòu)）筑物，應(yīng)與其它原材料存儲或者熔煉建（構(gòu)）筑物分離，如鋅粉熔煉車間、篩分車間、鋅粉倉儲車間防火等級屬于乙類，在規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)和投入使用時要保證獨立并分開，防火間距按GB50016-2015中3.3.1條的規(guī)定有鋅粉塵爆炸危險的建（構(gòu)）筑物單體建筑面積應(yīng)小于2000 m2，單層建筑高度不低于12 m，設(shè)置門窗其高度和寬度要保證通風(fēng)遮雨，屋頂輕型結(jié)構(gòu)，耐火等級在二級以上，并設(shè)置不低于2個以上的安全疏散通道，路線要有明顯的標(biāo)志（距離地面0.3～1 m以內(nèi)）和應(yīng)急照明；GB50016-2015中3.3.2條用于儲存的鋅粉的倉庫單體建筑面積一般不得超過2000 m2，每個防火分區(qū)的最大允許建筑面積為500 m2；連體或多層建筑面積一般不得超過900 m2，每個防火分區(qū)的最大允許建筑面積為300 m2。除上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以外，還需做好防火隔斷、防爆泄壓和防雷防靜電等措施?，F(xiàn)實中一些企業(yè)征地和規(guī)劃時沒有按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中要求的設(shè)計和建設(shè)，也可能因規(guī)范或者用途不斷調(diào)整未及時整改而導(dǎo)致存在安全隱患，這類隱患不一定全部不能整改，“一刀切”或者直接強制性關(guān)、停、拆和搬等措施是不可取的，我們可以根據(jù)實際使用情況，在滿足安全的情況下，規(guī)范同時兼顧降低經(jīng)濟損失的情況下采取可行的隔斷、泄壓、抑制和遏制等防火整改措施，消除安全隱患。鋅粉的熔煉設(shè)備設(shè)施可靠近建（構(gòu)）筑物的外墻，因鋅粉篩分不能淋雨，設(shè)備設(shè)施不宜太靠近建（構(gòu)）筑物的外墻，以上措施可以在空間上防止粉塵集聚引發(fā)事故，導(dǎo)致企業(yè)內(nèi)部人員受到傷害、經(jīng)濟損失或者禍及周邊地區(qū)。

1.1.2控制粉塵散發(fā)、集聚及其危害的技術(shù)措施

飄散到工作場所的鋅粉塵粒度細(xì)、純度高和經(jīng)濟附加值高，吸入肺部后，易造成金屬粉塵沉著癥和造成肺部炎癥或塵肺病，對人造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害，同時也易引發(fā)災(zāi)難性事故。熔煉車間粉塵很少，粉塵主要是出粉時，收集箱從冷凝器端口的斗中取出搬運至篩分車間過程中。應(yīng)對措施是及時清理、輕取輕放，勻速平穩(wěn)移動，可防止鋅粉散落或者揚起，以及出現(xiàn)鋅粉塵散發(fā)、集聚。鋅粉塵主要出現(xiàn)在篩分和攪拌過程中，原始振動篩由篩體（篩箱）、振動器、隔震裝置、支撐裝置、動力裝置部件構(gòu)成，利用振動原理進行鋅粉不同粒度分類，在運行中產(chǎn)生大量粉塵；一些經(jīng)過改進的設(shè)備主要利用粒度不同的鋅粉設(shè)置不同的加料口和獨立的分離機，根據(jù)比重不同進行旋風(fēng)分離，分類提取。其粉塵控制技術(shù)是利用除塵器的離心風(fēng)機在粉塵外溢處形成負(fù)壓區(qū)，將含塵氣體吸入除塵器內(nèi)，除塵器內(nèi)設(shè)多條過濾袋，含塵氣體通過濾袋時，粉塵被阻擋分離，凈化后的氣體再經(jīng)風(fēng)機排出。當(dāng)濾袋表面粉塵增多，阻力值達(dá)到預(yù)定值時，壓力傳感器發(fā)給電控箱指示信號，由自動控制的脈沖噴吹系統(tǒng)自動對濾袋進行噴吹，附著在濾袋上的粉塵抖落掉，經(jīng)過密封的卸灰管直接到達(dá)皮帶上。即始終保持濾袋良好的過濾性能，又不產(chǎn)生揚塵。

熔煉、分級、攪拌和球磨鋅粉場所的操作人員須佩戴好防塵口罩再上崗以避免職業(yè)傷害；在篩分和攪拌操作中，加料和出料時也易發(fā)生粉塵飄揚現(xiàn)象，控制措施是在自然通風(fēng)的優(yōu)良的環(huán)境中，加料環(huán)節(jié)采用負(fù)壓氣流輸送，加料口使用負(fù)壓引風(fēng)和防塵罩裝置，同時盡可能做好設(shè)備密封，可防止加料口粉塵飛揚；如果需要不同目數(shù)鋅粉混合環(huán)節(jié)，采用雙螺旋混合機，確?；旌铣浞志鶆?；在成品出料口粉塵容易散發(fā)，可采用密閉出料，設(shè)置自動包裝流水線直接連接包裝；考慮到粉塵爆炸的危險性可增加全系統(tǒng)遠(yuǎn)程觸摸屏控制。這樣可使各設(shè)備之間通過軟連接、控?fù)P塵，保證整個工作過程中無粉塵外溢、集聚。

制備球形鋅粉現(xiàn)場必須及時有效清理作業(yè)地面、墻面、設(shè)施表面、收集塵點、電源箱內(nèi)、電線槽、設(shè)施死角部位等地方以防止粉塵集結(jié)，保持干凈整潔。這是控制粉塵集聚的最原始措施，雖然不是技術(shù)但是也是防止粉塵導(dǎo)致安全事故的有效手段。

1.1.3鋅粉塵防爆控制的技術(shù)措施

粉塵的爆炸由以下三步發(fā)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(chǎn)生出可燃?xì)怏w；第二步是可燃?xì)怏w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(dǎo)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(huán)地進行下去。隨著每個循環(huán)的逐次進行，其反應(yīng)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(yīng)以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸壓力等將持續(xù)加快和升高，并呈跳躍式的發(fā)展。鋅粉爆炸，除了在一定的空間中存在一定濃度的鋅粉塵，遇到明火是不可少的促發(fā)因素。違規(guī)操作、電路故障火花和靜電影響是引發(fā)明火的最主要原因，這“三大殺手”占已公布明火起因的近七成。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。

場所的電氣設(shè)備應(yīng)嚴(yán)格按照《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》進行設(shè)計、安裝，達(dá)到整體防爆要求，盡量不安裝或少安裝易產(chǎn)生靜電，易產(chǎn)生火花的機械設(shè)備，并采取靜電接地保護措施。在易產(chǎn)生鋅粉塵場所不能使用可能產(chǎn)生火星的用具，如鐵器清理工具等。粉塵場所不能使用氣管吹灰，以免產(chǎn)生楊塵。粉塵的場所嚴(yán)禁使用明火，特殊情況需要使用明火或電焊、切割等作業(yè)時，必須嚴(yán)格執(zhí)行動火作業(yè)票制度，鋅粉塵場所的人員除特別要求要穿防靜電服外，應(yīng)配備棉質(zhì)勞動防護服裝。

2　結(jié)語

目前，生物納膜抑塵技術(shù)、云霧抑塵技術(shù)及濕式收塵技術(shù)是綜合抑塵主要的技術(shù)［2］，國內(nèi)外企業(yè)院所等技術(shù)人員還在研究開發(fā)更安全、更先進的作業(yè)工藝，研制新設(shè)備并適時地淘汰不符合發(fā)展要求的粉塵作業(yè)設(shè)施設(shè)備，政府也鼓勵并支持企業(yè)通過技術(shù)措施來提高粉塵作業(yè)場所的安全性。此外，安全教育、安全培訓(xùn)、安全管理等渠道可以規(guī)避違規(guī)操作導(dǎo)致的安全事故，而電路故障引發(fā)火花也可以通過定時排查及時發(fā)現(xiàn)問題進行更改而避免，球形鋅粉塵技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用與企業(yè)內(nèi)部管控多種措施并舉，將有效預(yù)防球形鋅粉行業(yè)制備過程中產(chǎn)生鋅粉塵，降低粉塵爆炸事故發(fā)生的風(fēng)險。

［1］丁幫勤.工業(yè)粉塵爆炸及防治 ［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，1990，（7）：34-36.

［2］安太平，黃瑛彩.生物納膜抑塵技術(shù)在南山礦選礦廠的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2014，539（3）：180-191.

The Controlling Technologies and Applications of the Zinc Dusts and Its Explosions

YAN Hai-jin
（Jiangsu Kechuang Metal New Materials Co.，Ltd，Jiangsu Kecheng Nonferrous Metal New Materials Co.，Ltd，Taizhou Huamin Zinc Products Co.，Ltd.，Taizhou，Jiangsu 225300，China）

That the emissions of dusts into the atmosphere can cause the air pollution and it’s harm to people’s health.Not only does it bring down the products’quality and the machines’working precision，but it will impact the indoor vision of bad illumination and visibility.Even under certain conditions it can be explored，which may cause the casualties and the economic losses.That the dusts of the spherical zinc powders are mainly produced in the process of outlet and classification，is often exploded.Different limits of explosion depends on different types of dusts，the lower the LEL（Lower Explosive Limited），the greater the risks of the dusts’explosion.It’s 500 g/m3of LEL and it’s about 680℃of the fire point.That the zinc dusts have the highest concentration of all dusts’LEL.It’s necessary to make the explosion proof in the preparations of the spherical zinc powders.The technologies and applications of the zinc dusts and its explosions controlling，that is another research direction in the fields of industrial powders metallurgy.

zinc dusts；explosion；controlling technology；application

1006-4184（2015）12-0035-03

2015-10-15

嚴(yán)海錦，男，江蘇泰州人，高級工程師，主要研究方向為金屬冶煉及金屬新材料粉體制備及其技術(shù)研究。Email: 1178743787@qq.com。