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粉尘的危害
粉尘有功也有过,其过之一是污染大气,危害人类的健康。飘逸在大气中的粉尘往往含有许多有毒成分,如铬,锰,镉,铅,汞,砷等。当人体吸入粉尘后,小于5μm的微粒,极易深入肺部,引起中毒性肺炎或矽肺,有时还会引起肺癌。沉积在肺部的污染物一旦被溶解,就会直接侵入血液,引起血液中毒,未被溶解的污染物,也可能被细胞所吸收,导致细胞结构的破坏。此外,粉尘还会沾污建筑物,使有价值的古代建筑遭受腐蚀。降落在植物叶面的粉尘会阻碍光合作用,抑制其生长。
粉尘其过之二是爆炸危害。相传,早在风车水磨时代,就曾发生过一系列磨坊粮食粉尘爆炸事故。到了20世纪,随着工业的发展,粉尘爆炸事故更是屡见不鲜,爆炸粉尘的种类也越来越多。据统计,1913~1973年间美国仅工农业方面就发生过72次比较严重的粉尘爆炸事故。1919年俄亥俄州一家淀粉厂发生粉尘爆炸,厂房几乎全部被毁,有43人丧生。日本1952~1975年共发生重大粉尘爆炸事故177次,累计死亡75人,受伤410人。
1977年美国路易斯安那州一座现代化粮库发生爆炸,造成一半以上粮食简仓被毁,连办公大楼也未幸免,36人死亡,直接经济损失达3000万美元。英国和加拿大在化工和造纸等行业中也发生过多起粉尘爆炸事故,仅英国就243次,死伤204人。
1987年3月15日,哈尔滨亚麻纺织厂发生的爆炸事故,死亡56人,伤179人,厂房设备严遭破坏。
2014年8月2日上午7时37分许,江苏昆山开发区中荣金属制品有限公司汽车轮毂抛光车间在生产过程中发生爆炸。目前已造成97人死亡,163人受伤,直接经济损失3.51亿元。事故原因直接原因是:事故车间除尘系统较长时间未按规定清理,铝粉尘集聚。除尘系统风机开启后,打磨过程产生的高温颗粒在集尘桶上方形成粉尘云。1号除尘器集尘桶锈蚀破损,桶内铝粉受潮,发生氧化放热反应,达到粉尘云的引燃温度,引发除尘系统及车间的系列爆炸。
粉尘和其他物质一样具有一定能量。由于粉尘的粒径小,表面积大,从而其表面能也增大。一块1 g重的煤其表面积只有5~6c㎡,而1
g的煤粉飘尘,其表面积可达2㎡。粉尘与空气混合,能形成可燃的混合气体,若遇明火或高温物体,极易着火,倾刻间完成燃烧过程,释放大量热能,使燃烧气体骤然升高,体积猛烈膨胀,形成很高的膨胀压力。
燃烧后的粉尘,氧化反应十分迅速,它产生的热量能很快传递给相邻粉尘,从而引起一系列连锁反应。粉尘发生爆炸必须具备一定的条件,归纳如下:
(1)粒径大小——这是影响其反应速度和灵敏度的重要因素。颗粒越小越易燃烧,爆炸也越强烈。粒径在200
μm以下,且分散度较大时,易于在空中飘浮,吸热快,容易着火。粒径超过500μm,其中并含有一定数量的大颗粒则不易起爆。
(2)化学成分——有机物粉尘中若含有COOH,OH,NH2,NO,C=N,C=N和N=N的基团时,发生爆炸的危险性较大;含卤素和钾,钠的粉尘,爆炸趋势减弱。
(3)爆炸浓度——在一个给定容积中,能够传播火焰的悬浮粉尘的小重量称为爆炸浓度。通常,达到粉尘爆炸浓度的粉尘才会发生爆炸。面粉的爆炸浓度约为15~20
g/m³,散粮爆炸浓度大约是30~40g/m³。
(4)空气湿度——当空气湿度较大时,亲水性粉尘会吸附水份,从而使粉尘难以弥散和着火,传播火焰的速度也会减小。湿度大的粉尘即使着火,其热量首先消耗在蒸发粉尘中的水份,然后才用于燃烧过程。粉尘湿度超过30%便不易起爆。
(5)有足够的点火温度——粉尘爆炸大都起源于外部明火,如机械撞击,电焊和切割,静电火花或电火花,摩擦火花,火柴和高温体传热等。这类火源低点火温度为300~500
℃。
(6)足够的氧气——粉尘悬浮环境中需含有足够维持燃烧的氧气。
(7)粉尘紊动程度——悬浮在空气中的粉尘,紊动强度越大,越易吸收空气中的氧气而加快其反应速率,从而容易爆炸。