为什么粉尘会爆炸

如题所述

粉尘之所以能爆炸,是因为微小粉尘的表面积巨大。一块物质转化为粉尘后,其表面积剧增,使得分子与空气接触的机会增多,从而提高了分子的化学活性。只需少量热量和空气,这些活跃的分子就能发生充分燃烧。当大量粉尘同时燃烧时,它们急剧膨胀,类似于炸药,引发爆炸。粉尘含有能量,因其小粒径和高表面积,容易吸收空气中的氧气,加速反应,变得易于点燃。例如,1克煤的表面积约为5至6平方厘米,而1克煤粉的表面积可达2平方米。粉尘与空气混合可形成易燃混合物,一旦接触明火或高温物体,极易点燃,迅速释放大量热能,导致气体体积急剧膨胀,产生巨大压力。粉尘燃烧后,氧化反应迅速,产生的热量迅速传递给相邻粉尘,引发连锁反应。粉尘爆炸需满足一定条件,主要包括燃料、氧气和温度。以下详细说明这些条件:
1. 粒径大小:粒径越小,反应速度和敏感度越高。粒径小于200微米的粉尘容易燃烧,且爆炸强烈。粒径超过500微米,且含有大颗粒的粉尘不易爆炸。
2. 化学成分:含有特定官能团的有机粉尘,如-COOH、-OH、-NH2、-NO、C=N、C=O和N=N,爆炸风险较高。含卤素和钾、钠的粉尘爆炸趋势减弱。
3. 粉尘浓度:悬浮粉尘在给定体积内的最小重量,能传播火焰的称为爆炸浓度。通常,粉尘达到爆炸浓度才会发生爆炸。例如,面粉的爆炸浓度约为15至20克/立方米,散粮爆炸浓度约为30至40克/立方米。
4. 空气湿度:湿度高时,亲水性粉尘吸附水分,难以分散和点燃,火焰传播速度减慢。湿度超过30%的粉尘不易爆炸。
5. 点火温度:粉尘爆炸通常由外部明火引发,如机械撞击、电焊和切割、静电火花、摩擦火花、火柴或高温物体。最低点火温度通常为300至500摄氏度。
6. 氧气含量:粉尘悬浮环境中的氧气含量需足以维持燃烧。
7. 粉尘扰动程度:悬浮粉尘的扰动程度越大,越易吸收氧气,加速反应,从而容易引发爆炸。
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