分散度对铝粉爆炸敏感性的影响

张江石，刘建华

(中国矿业大学(北京) 应急管理与安全工程学院，北京 100083)

0 引言

铝制品工业加工生产时产生的铝粉颗粒粒度分布不均匀且粒径跨度较大。实验条件下测量单一粒径铝粉样本的爆炸敏感性与实际情况不符，往往难以准确评估爆炸风险[1-3]。探究分散度对铝粉爆炸敏感性的影响并找出一种平均粒径表述方式来评估爆炸发生可能性，能有效降低爆炸风险。在爆炸过程中，小颗粒铝粉燃烧主要受气体扩散控制[4-6]，在粒径分布不均匀的情况下，小粒径铝粉占比不同，分散度对铝粉爆炸敏感性的影响也就不同[7]。即使是少量(质量百分数低于5%)高度易燃的粉尘也能从根本上改变混合物的可燃性[8-9]。Castellanos等[10]提出使用中位粒径D50难以准确描述粉尘粒径对爆炸烈度的影响并测量了D50=15 μm时分散度不同的5种铝粉爆炸烈度参数，结果表明在D50不变情况下，最大爆炸压力和爆炸指数随着粒径多分散性σD的增加而显著增加，对于小粒径铝粉质量分数越大的样本，爆炸越剧烈，因此建议在描述爆炸烈度时采用σD表示平均粒径。Dufaud等[11]认为D10(粒径第10百分位数)的粉尘颗粒决定着铝粉的可爆性，而Sauter平均直径D3,2更能表征粒径对氧化动力学和最大爆炸压力上升速率的影响。Eckhoff[12]认为粉尘爆炸取决于粉尘的比表面积，比表面积越大，爆炸危害性越大。为了进一步探究分散度对铝粉爆炸敏感性的影响，采用标准20 L爆炸球和Hartmann管测定了11组不同分散度样品的最小爆炸浓度(MEC)和最小点火能(MIE)值，后续通过相关性分析确定最佳粒径表述方式。……