常見金屬火災(zāi)事故處置的思考

陳文博 張雪峰 錢勇

1 引言

隨著我國(guó)工業(yè)制造水平的不斷提高，逐步向制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，工業(yè)領(lǐng)域的活潑金屬和輕金屬如鈉、鋰、鋁、鎂等應(yīng)用越來越廣泛，遍及航空、航天、汽車、機(jī)床、機(jī)電、精密電子等行業(yè)。一些金屬材料由于其特殊的物化性質(zhì)，在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用過程中，一旦操作不當(dāng)，就會(huì)引起金屬火災(zāi)事故[1]。2019年3月31日，江蘇昆山某精密金屬加工企業(yè)發(fā)生鎂、鋁廢金屬集裝箱燃爆事故導(dǎo)致7人死亡、5人受傷。2014年8月2日，江蘇昆山中榮金屬制品有限公司鋁粉塵爆炸導(dǎo)致146人死亡、95人受傷。2012年8月5日，浙江溫州甌海區(qū)郭南村某五金鎖具廠鋁粉塵爆炸，導(dǎo)致13人死亡、15人受傷。這些常見金屬火災(zāi)爆炸事故屢屢發(fā)生，對(duì)維護(hù)社會(huì)公共安全的消防救援工作提出了新挑戰(zhàn)，如果采取的事故處置措施不恰當(dāng)，就可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此，如何在保障消防指戰(zhàn)員自身安全的前提下，快速、有效地開展滅火救援工作，是本文研討和思考的重點(diǎn)。本文首先對(duì)常見金屬火災(zāi)的危險(xiǎn)特性進(jìn)行了簡(jiǎn)述，然后對(duì)常見金屬火災(zāi)事故的處置對(duì)策進(jìn)行了歸納，最后就常見金屬火災(zāi)事故的注意事項(xiàng)進(jìn)行了總結(jié)。

2 金屬火災(zāi)的危險(xiǎn)特性

按照《火災(zāi)分類》（GB/T 4968-2008）的分類要求，金屬火災(zāi)為D類火災(zāi)，金屬火災(zāi)是指與金屬有關(guān)的火災(zāi)或者金屬引起的火災(zāi)。在人們社會(huì)生產(chǎn)和日常生活中，常見的鈉、鋰、鎂、鋁等部分堿金屬或輕金屬化學(xué)分子量較低，化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在其使用過程中容易失去控制而引發(fā)火災(zāi)。根據(jù)《化學(xué)品分類和危險(xiǎn)性公示》（GB13690-2009）對(duì)于危險(xiǎn)化學(xué)品的分類標(biāo)準(zhǔn)，鋁粉、鎂粉、鈦粉等屬于易燃固體；鐵粉、釹粉、硫化鐵等屬于自燃固體；烷基金屬如烷基鋰、烷基鋁等，金屬化合物如疊氮化鈉（NaN3）等，都屬于自熱物質(zhì)；鉀、鈉、鈣、鋅粉等，金屬化合物如氫化鉀、碳化鈣（電石CaC2）等，都屬于遇水放出易燃?xì)怏w的物質(zhì)。因此，在消防救援工作中，對(duì)于常見金屬火災(zāi)的認(rèn)識(shí)，必須從危險(xiǎn)化學(xué)品火災(zāi)事故的深度去研究分析。金屬火災(zāi)容易引起爆炸，爆炸往往比火災(zāi)本身產(chǎn)生更巨大的破壞。所以，對(duì)于金屬火災(zāi)爆炸和金屬粉塵爆炸的探討，有助于在消防救援中做好預(yù)防和防范工作。

2.1 金屬火災(zāi)的危險(xiǎn)性

2.1.1 燃燒溫度高

如鎂、鋁粉燃燒溫度高達(dá)3000 ℃，約是一般火災(zāi)溫度（800~1000 ℃）的3倍，火光耀眼明亮，輻射熱強(qiáng)[2]。

2.1.2 撲救難度大

鉀、鈉、鋰、氫化鉀、電石等金屬或金屬化合物化學(xué)性質(zhì)活潑，燃燒猛烈，產(chǎn)生易燃易爆氣體。與常規(guī)滅火藥劑（水、泡沫、干粉、二氧化碳等）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加劇火勢(shì)蔓延。同時(shí)，金屬火災(zāi)很容易產(chǎn)生濃煙，能見度低，嚴(yán)重影響滅火救援行動(dòng)的開展。

2.1.3 易引起爆炸

金屬火災(zāi)撲救不當(dāng)易發(fā)生爆炸，常見的金屬或金屬化合物火災(zāi)引起的爆炸有以下三種形式：一是由金屬或金屬化合物與水反應(yīng)生成的易燃易爆氣體引發(fā)的爆炸。如活潑金屬鉀、鈣、鈉及其氫化物等與水反應(yīng)生成氫氣；碳化鈣（電石）與水反應(yīng)生成乙炔，氫氣和乙炔在一定條件下都能發(fā)生爆炸。二是由金屬或金屬化合物與水反應(yīng)發(fā)出大量熱引起的爆炸。如烷基金屬一般保存在烷基溶劑里，遇氧遇濕放熱，烷基溶劑易受熱引起燃燒分解，最后導(dǎo)致整個(gè)包裝物受熱膨脹爆炸[3]。三是由金屬或金屬化合物與其他物質(zhì)反應(yīng)發(fā)生爆炸。如過氧化金屬、硝基金屬與可燃物混合引發(fā)的爆炸。

此外，一些金屬鹵化物、金屬硫化物等金屬化合物燃燒會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，導(dǎo)致人員中毒窒息。

2.2 金屬粉塵爆炸的危險(xiǎn)性

金屬粉塵發(fā)生爆炸須滿足以下條件：封閉或受限空間；金屬粉塵可燃；形成塵云，濃度達(dá)到爆炸下限；空氣即氧化劑；足夠大的點(diǎn)火能[4]。金屬粉塵爆炸往往是火災(zāi)和爆炸同時(shí)發(fā)生，其危險(xiǎn)性[5]如下：

2.2.1 壓力傳播速度比火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，引起爆轟

金屬粉塵爆炸時(shí)，首先是達(dá)到爆炸壓力，然后經(jīng)過0.1~0.2s后再出現(xiàn)火焰。在常溫常壓下，火焰初始傳播速度為2~3m/s，然后隨壓力增大而迅速加快。由于爆炸火焰的影響，壓力傳播速度約為300m/s，隨著火焰速度提高，壓力傳播速度也會(huì)進(jìn)一步增大。

2.2.2 燃燒不完全，產(chǎn)生一氧化碳（CO）

金屬粉塵混合物爆炸，其燃燒并不完全（與氣體或者蒸氣混合物不同），會(huì)產(chǎn)生CO，或者爆炸物自身分解的有毒氣體。

2.2.3 可燃物發(fā)生碳化，人體受爆炸影響會(huì)嚴(yán)重?zé)齻?/p>

金屬粉塵爆炸時(shí)，顆粒邊燃燒、邊飛散，受到影響的可燃物發(fā)生局部的嚴(yán)重碳化，如2014年8月2日江蘇昆山中榮金屬制品有限公司爆炸后，第一時(shí)間死里逃生的員工，衣服基本碳化燒盡，身上裸露表面已嚴(yán)重?zé)齻?/p>

2.2.4 爆炸感應(yīng)期較長(zhǎng)，易引起二次及以上爆炸

金屬粉塵爆炸的氣浪會(huì)將沉積的粉塵揚(yáng)起，在新的空間形成達(dá)到爆炸極限的混合物質(zhì)而產(chǎn)生二次爆炸，這種連續(xù)爆炸會(huì)造成嚴(yán)重的破壞。爆炸的感應(yīng)期較長(zhǎng)，粉塵的燃燒過程比氣體的燃燒過程復(fù)雜，有的要經(jīng)過塵粒表面的分解或蒸發(fā)階段，有的要有一個(gè)由表面向中心延燒的過程，因而感應(yīng)期較長(zhǎng)。

2.2.5 粉塵著火起始能量大，引發(fā)持續(xù)火災(zāi)

金屬粉塵燃燒速度和爆炸壓力比氣體爆炸小，但因燃燒時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生能量大，所以破壞力和燒毀程度大。產(chǎn)生能量以最大值進(jìn)行比較時(shí)，是氣體爆炸的數(shù)倍，溫度可上升至3000 ℃。

3 金屬火災(zāi)的處置對(duì)策

3.1 金屬火災(zāi)處置

從金屬機(jī)械加工、金屬回收再生、永磁材料制備、金屬催化劑等領(lǐng)域來看，金屬火災(zāi)主要發(fā)生在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存過程，如鎂、鋁合金制品的機(jī)械加工、廢金屬料的儲(chǔ)存和回收利用、釹鐵硼永磁材料的運(yùn)輸、活潑金屬和金屬化合物的運(yùn)輸?shù)取Ｒ话闵倭拷饘倩蚪饘倩衔锏幕馂?zāi)，采用覆蓋窒息法，可在短時(shí)間內(nèi)控制。當(dāng)遇到較大金屬火災(zāi)或火勢(shì)無法控制時(shí)，消防救援力量開展火災(zāi)事故處置措施如下：

3.1.1 做好火情偵察

詢問當(dāng)事人事故現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)情況，主要包括：燃燒金屬種類和數(shù)量；人員傷亡或被困情況；周邊單位情況；有無酸堿類禁忌化學(xué)品物質(zhì)毗鄰；專用消防設(shè)備或滅火藥劑儲(chǔ)備等，及時(shí)掌握動(dòng)態(tài)信息。

3.1.2 預(yù)防爆炸發(fā)生

通過詢問當(dāng)事人和專家技術(shù)人員，研判燃燒物質(zhì)和燃燒區(qū)域有無爆炸可能：反應(yīng)燃燒的金屬或金屬化合物是否隔離；反應(yīng)燃燒物質(zhì)是否產(chǎn)生易燃易爆氣體；燃燒區(qū)域有否形成金屬塵云可能；燃燒區(qū)域是否存在封閉空間等，為下一步現(xiàn)場(chǎng)安全警戒、戰(zhàn)斗力量部署提供可靠依據(jù)。

3.1.3 加強(qiáng)安全警戒

建議按照?；肥鹿侍幹迷瓌t，根據(jù)燃燒物質(zhì)、數(shù)量、理化特性及氣象條件等，劃定重危區(qū)、輕危區(qū)、安全區(qū)。如產(chǎn)生易燃易爆氣體、有毒氣體的，應(yīng)提高個(gè)人防護(hù)級(jí)別，擴(kuò)大警戒范圍。

3.1.4 選擇滅火藥劑

金屬火災(zāi)禁用水、泡沫、二氧化碳、普通干粉等滅火劑，主要采用窒息法滅火，即可燃物與氧化劑隔離的方法，可用干沙、石粉、D類干粉滅火劑、7150滅火劑（主要成份為偏磷酸三甲酯）、惰性氣體、滅火毯等。

3.1.5 調(diào)集增援力量

對(duì)于金屬生產(chǎn)車間、儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)、運(yùn)輸車輛發(fā)生火災(zāi)時(shí)，須第一時(shí)間調(diào)集增援力量，進(jìn)行社會(huì)聯(lián)動(dòng)，及時(shí)調(diào)運(yùn)特種工程機(jī)械車輛如鏟車、挖掘機(jī)等，以及干沙、石粉等滅火藥劑。

3.1.6 防止復(fù)燃復(fù)爆

金屬火災(zāi)明火撲滅后，由于潮濕環(huán)境或覆蓋不全面，仍會(huì)發(fā)生復(fù)燃復(fù)爆。為此，在條件允許情況下，對(duì)于一些金屬粉末、磁粉等的火災(zāi)，可以采取控制其燃燒至其全部氧化，再進(jìn)行安全轉(zhuǎn)移。

3.1.7 當(dāng)發(fā)生大面積火災(zāi)時(shí)，立即評(píng)估和研判事故發(fā)展態(tài)勢(shì)，啟動(dòng)政府級(jí)的應(yīng)急預(yù)案

組織周邊人員緊急疏散，根據(jù)災(zāi)情發(fā)展趨勢(shì)和控制能力，預(yù)警聯(lián)動(dòng)相關(guān)單位和部門（當(dāng)?shù)卣?、?yīng)急、公安、交通、環(huán)保、氣象等），進(jìn)一步采取防止事故擴(kuò)大的措施，避免重大人員和財(cái)產(chǎn)損失。

3.2 金屬粉塵爆炸處置

金屬粉塵引發(fā)爆炸火災(zāi)撲救要掌握以下幾點(diǎn)：

3.2.1 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)偵察

重點(diǎn)偵察建筑物是否仍存在封閉空間和金屬揚(yáng)塵，排煙情況，以及鋼筋是否裸露等?，F(xiàn)場(chǎng)需設(shè)置觀察哨，預(yù)警火勢(shì)、濃煙和建筑垮塌風(fēng)險(xiǎn)等情況。

3.2.2 做好排爆抑爆，為防止二次爆炸[6]

確認(rèn)建筑物排塵通風(fēng)裝置是否作用，對(duì)封閉空間使用防爆工具（如銅撬、銅鏟）進(jìn)行破拆，使用排煙車和防爆風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)等。

3.2.3 緊急疏散和安全警戒

與到場(chǎng)專家研判會(huì)商發(fā)生再爆炸的威力和影響范圍，確定疏散距離，并做好重、輕危區(qū)的安全警戒工作。

3.2.4 第一時(shí)間調(diào)足滅火救援力量，做好建筑物內(nèi)傷員和被困人員的搶險(xiǎn)救援準(zhǔn)備

進(jìn)行社會(huì)聯(lián)動(dòng)，及時(shí)調(diào)運(yùn)特種機(jī)械工程車輛，調(diào)集足夠的干沙、石粉等滅火藥劑。金屬粉末區(qū)域進(jìn)行覆蓋時(shí)，必須減少一線消防員數(shù)量，不得大集團(tuán)作戰(zhàn)。

3.2.5 制定滅火對(duì)策

金屬粉塵爆炸火災(zāi)產(chǎn)生的高溫必然引起其非金屬物質(zhì)火災(zāi)。對(duì)于面積大、距離長(zhǎng)的廠房或倉(cāng)庫(kù)，應(yīng)進(jìn)行有效分割，對(duì)于不明區(qū)域或沉積粉塵切勿打水。對(duì)于非金屬物質(zhì)燃燒，確認(rèn)與水不反應(yīng)后，可用開花水或霧狀水滅火，同時(shí)要筑堤避免消防廢水流向金屬燃燒區(qū)，造成火勢(shì)蔓延。

4 金屬火災(zāi)事故處置注意事項(xiàng)

（1）金屬火災(zāi)屬于D類火災(zāi)，禁止使用水、泡沫、二氧化碳（CO2）、普通干粉滅火器撲救。宜采用干沙、石粉、D類干粉滅火劑、7150滅火劑、滅火毯等撲救。

（2）覆蓋干沙或石粉時(shí)，須輕輕傾倒，逐步推進(jìn)，切不可猛烈傾倒或遠(yuǎn)距離拋灑，致使燃燒物飛濺，影響滅火效果。

（3）對(duì)于較大火勢(shì)的金屬火災(zāi)，或者金屬粉塵火災(zāi)，必須控制一線消防人員數(shù)量，盡量使用特種工程機(jī)械（如鏟車、挖掘機(jī)等）進(jìn)行撲救。

（4）金屬粉塵火災(zāi)搶險(xiǎn)救援時(shí)，一定要先做好現(xiàn)場(chǎng)偵察，設(shè)置安全員，進(jìn)行觀察哨工作，確認(rèn)建筑物或搜救空間已經(jīng)排氣通風(fēng)[7]，且無坍塌風(fēng)險(xiǎn)后，方可進(jìn)入搜救傷員。

（5）金屬粉塵火災(zāi)撲救中，前線指戰(zhàn)員應(yīng)著隔熱服或避火服，必須佩帶空呼，防止有毒氣體和金屬粉塵侵害。對(duì)于金屬猛烈燃燒的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)佩戴防眩光鏡，防止強(qiáng)光導(dǎo)致短暫失明。

（6）堆積金屬粉塵或廢金屬堆垛在明火熄滅后內(nèi)部可能還有陰燃，檢查或轉(zhuǎn)移過程中須及時(shí)滅火。

5 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)常見金屬火災(zāi)和金屬粉塵爆炸的危險(xiǎn)特性進(jìn)行簡(jiǎn)述，并歸納了金屬火災(zāi)和金屬粉塵爆炸事故的應(yīng)急處置措施和注意事項(xiàng)，為消防救援隊(duì)伍快速、有效地開展此類事故的滅火救援工作提供相關(guān)理論指導(dǎo)。