防止球形鋁粉導(dǎo)致的安全事故

段慧杰， 張德康

（西安航天化學(xué)動力廠，陜西 西安 710025）

球形鋁粉由于形狀規(guī)整、表面光滑、活性鋁含量高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，在軍品推進劑配方中得到普遍應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和引進技術(shù)的不斷增加，以球形鋁粉為原料的民用產(chǎn)品市場不斷擴大［1-2］。尤其是在汽車工業(yè)及綠色新能源領(lǐng)域，球形鋁粉作為車用高級鋁粉顏料和太陽能光伏電池背板導(dǎo)電漿的基本原料，用量每年大幅增加［3］。球形鋁粉的生產(chǎn)加工中容易發(fā)生安全事故，給生產(chǎn)企業(yè)造成不可挽回的損失。

本文主要根據(jù)球形鋁粉的性能介紹球形鋁粉的安全使用，避免由鋁粉燃燒爆炸引起安全事故和長期吸入鋁粉造成的職業(yè)病。

1 球形鋁粉的基本性能

球形鋁粉生產(chǎn)過程處于全封閉、氮氣保護狀態(tài)。原材料為優(yōu)質(zhì)鋁，產(chǎn)品活性鋁質(zhì)量分數(shù)大于98%，具有很好的球形度。其表面有一層質(zhì)密的氧化鋁薄膜，保護里層的單質(zhì)鋁不被氧化。市場常用的球形鋁粉中粒徑（d50）一般在2μm～250μm，比表面積一般在1 000m2/kg。鋁的熔點為636℃，球形鋁粉的松裝密度一般在0.7g/cm3～1.4g/cm3，振實密度一般在1.3g/cm3～1.7g/cm3。鋁是一種兩性金屬，活性很強，可以和酸、堿以及純水發(fā)生反應(yīng)，釋放出熱量和氫氣，其氧化物是一種兩性氧化物。當球形鋁粉表面氧化層破壞后，由于比表面積大，故化學(xué)反應(yīng)能力極強。球形鋁粉的最小著火能量為5×10-2J，最低爆炸極限濃度是25g/m3，飛揚在空氣中的球形鋁粉具有極強的爆炸性。球形鋁粉和水、酸及堿反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣，有很強的燃燒危險性。

2 球形鋁粉的安全危害

2.1 鋁粉的燃燒爆炸危險性

1）鋁是典型的兩性金屬，制成球形粉末后，因比表面積增大而化學(xué)性能更加活潑。粒徑越細，越容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。鋁粉遇少量水和受潮也會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在鋁粉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時會釋放出氫氣和熱量，如果積熱不散，容易引起燃燒和爆炸。

2）鋁粉粉塵與空氣混合時，遇火星會發(fā)生爆炸和燃燒。與其他氧化劑混合，也能形成爆炸混合物。

3）鋁粉爆炸的危險性與粉末顆粒尺寸有直接關(guān)系。粉末顆粒粒徑越小，越易爆炸，爆炸威力越大。在常溫，只和空氣接觸條件下，粒徑大于0.075mm（200目）的鋁粉，較難起爆；0.045mm～0.075mm（200目～325目）的鋁粉粉末，在相對小的濃度下，就有爆炸性；小于0.045mm（-325目）的鋁粉粉末，在很小的濃度就有特別強的爆炸特性。

2.2 鋁粉的職業(yè)健康危害

1）長期接觸并吸入鋁粉可導(dǎo)致鋁塵肺，表現(xiàn)為消瘦，極易疲勞、咳嗽、呼吸困難、咳痰等。

2）鋁粉進入人眼內(nèi)，可發(fā)生局灶性壞死，眼角膜色素沉積，晶體被膜改變及玻璃體混濁，對人的視力產(chǎn)生影響。

3）鋁粉對人的鼻腔、口腔、性器官黏膜有一定的刺激性，甚至能發(fā)生潰瘍。鋁粉也可引起人的痤瘡、濕疹、皮疹。

4）長期接觸并吸入鋁粉會影響人的神經(jīng)系統(tǒng)，使記憶力衰退，最終導(dǎo)致老年癡呆癥。

3 生產(chǎn)應(yīng)用中常見的安全問題

1）鋁粉生產(chǎn)的設(shè)備密封不嚴，鋁粉泄漏，在空氣中懸浮，達到爆炸極限，遇明火或火花引起爆炸。

2）鋁粉生產(chǎn)加工中，粉塵收集系統(tǒng)潮濕或積水，集聚在收集系統(tǒng)中的鋁粉粉塵可能發(fā)生自燃，甚至爆炸。

3）檢修設(shè)備前，沒有清理沉積在設(shè)備上的鋁粉粉塵以及排除懸浮在空氣中的鋁粉粉末，動火（如電焊等）維修時易造成鋁粉粉塵爆炸。

4）鋁粉生產(chǎn)中的設(shè)備沒有進行接地而產(chǎn)生靜電，或從事生產(chǎn)的人員身體帶靜電，引起鋁粉粉塵爆炸。

5）加工鋁粉的機械設(shè)備旋轉(zhuǎn)部位過熱，或操作時機械設(shè)備撞擊產(chǎn)生火花，引起鋁粉爆炸燃燒。

6）深加工球形鋁粉的設(shè)備（如球磨機）密封不嚴，進入空氣，或在空氣中研磨深加工，缺少必要的保護措施，造成鋁粉的自燃爆炸。

7）球形鋁粉儲存不合理，鋁粉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成熱量聚集，會加速氧化反應(yīng)的產(chǎn)生，促進其自燃，嚴重時引起爆炸。

8）堆積的球形鋁粉發(fā)生安全事故后，撲救不正確，鋁粉飛揚到空氣中，形成鋁粉的第2次爆炸。

9）接觸鋁粉的員工，長期無正確的安全防護措施和安全護具保護，引起職業(yè)病。

4 預(yù)防安全事故發(fā)生的注意事項

1）在生產(chǎn)加工球形鋁粉的場所采取各種措施，避免鋁粉粉塵飛揚。特別要保證設(shè)備管道的密閉性，防止鋁粉粉塵在空氣中懸浮達到爆炸極限。條件允許時，在生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)配備粉塵濃度報警裝置。

2）嚴格控制鋁粉粉塵在加熱、排風(fēng)和空調(diào)等設(shè)備處的集聚。

3）鋁粉粉塵收集系統(tǒng)要確保絕對干燥，嚴禁靠近火源和高溫設(shè)備。

4）必須經(jīng)常對生產(chǎn)車間進行鋁粉粉塵清理。清理集聚的鋁粉粉塵時，嚴禁使用壓縮空氣吹噴。如要用吸塵器等電器進行粉塵清除，電器必須防爆。

5）嚴禁各種火源、火種、發(fā)火材料和產(chǎn)生火花的設(shè)備進入鋁粉生產(chǎn)加工場地。如設(shè)備檢修需要動火，必須首先徹底清除鋁粉粉塵。

6）對加工生產(chǎn)鋁粉的旋轉(zhuǎn)設(shè)備要有日常的檢查保養(yǎng)措施，定期潤滑，防止設(shè)備發(fā)生過熱現(xiàn)象。設(shè)備操作中，嚴防機械撞擊產(chǎn)生火花而導(dǎo)致鋁粉燃燒爆炸事故。

7）在生產(chǎn)加工球形鋁粉的場所，凡是接觸鋁粉的地點，應(yīng)采用無電火花產(chǎn)生的電氣設(shè)備。對加工生產(chǎn)鋁粉的設(shè)備必須采取接地措施，定期檢測接地狀況。

8）生產(chǎn)加工球形鋁粉的人員，應(yīng)穿防靜電的服裝和鞋子。接觸粉塵的人員，要佩戴防塵口罩和防護眼鏡。進入生產(chǎn)場地時，應(yīng)有導(dǎo)去人體靜電的設(shè)施［4］。

9）接觸鋁粉粉塵的人員，在每天工作結(jié)束后應(yīng)進行沐浴清潔。每年定期對相關(guān)人員進行職業(yè)健康體檢，以免形成職業(yè)疾病。

10）在生產(chǎn)加工鋁粉的設(shè)備內(nèi)，可采取通入干燥惰性氣體的辦法防止鋁粉氧化。氧含量越低，鋁粉加工生產(chǎn)越安全。球磨加工鋁粉時，可用烴類作為研磨介質(zhì)，防止鋁粉和空氣直接接觸。

11）球形鋁粉應(yīng)存放在干燥通風(fēng)的庫房內(nèi)，遠離火種及熱源，防止陽光直射。鋁粉包裝應(yīng)密封完好，一定要與氧化劑、酸類、堿類分開存放。搬運鋁粉時應(yīng)輕裝輕卸，防止包裝破損。運輸鋁粉的車輛箱體應(yīng)防雨防潮，嚴禁和酸、堿、氧化劑同車運輸。

12）鋁粉著火時，不能用水和有沖擊力的滅火器撲救。水和鋁粉會發(fā)生劇烈反應(yīng)；沖擊會使鋁粉升起形成粉塵云，發(fā)生二次爆炸。通常使用干沙、滑石粉和其他惰性材料撲救。

5 結(jié)束語

正確認識球形鋁粉的安全危險性，在實際生產(chǎn)中采取有效措施，以預(yù)防為主，排除可能形成安全隱患的因素，可以避免安全事故的發(fā)生。生產(chǎn)安全穩(wěn)固，有利于企業(yè)的長期良性發(fā)展，也是獲取經(jīng)濟效益的堅實基礎(chǔ)。

［1］ 候林法.復(fù)合固體推進劑［M］.北京：宇航出版社，1994.

［2］ 趙衡陽.氣體和粉塵爆炸原理［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，1996.

［3］ 胡雙啟，張景林.燃燒與爆炸［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，1992.

［4］ 徐幼和.鋁與人體健康［J］.有色金屬加工，1998（1）：28-30.