Metale rozdrobnione do cząstek mniejszych niż 50-100 µm są zdolne do zapłonu i wybuchu nawet w temperaturze otoczenia poniżej 20°С. Wynika to z reakcji egzotermicznych podczas procesów utleniania. Drobne cząstki metalu reagują szybciej z tym samym tlenem i uwalniają znaczną ilość ciepła, co może prowadzić do wybuchu.
Niektóre statystyki
Eksplozje pyłu metalowego zdarzają się każdego roku. W samej Rosji w ciągu ostatnich sześciu miesięcy w mediach odnotowano co najmniej dwa takie incydenty.
Wybuchom pyłu metalicznego prawie zawsze towarzyszą ofiary śmiertelne. Wynika to z dużej siły fali uderzeniowej i rozproszenia płonących stopionych cząstek.
Przykłady wypadków spowodowanych wybuchami pyłu metalicznego:
- Sierpień 2014 r — Eksplozja pyłu aluminiowego w fabryce części samochodowych w Kunshan, prowincja Jiangsu, Chiny. Zginęło 75 osób, z czego 25 zmarło w szpitalu. Według naocznych świadków płonący pył przykleił się do odzieży i skóry, powodując poważne oparzenia. 185 osób zostało rannych. Przyczyna: naruszenie zasad bezpieczeństwa podczas polerowania tarcz aluminiowych.
- Grudzień 2021 r — Eksplozja pyłu aluminiowego w zakładzie lotniczym AIDC w dzielnicy Situn w Taichung na Tajwanie. Jedna osoba zginęła, a sześć innych odniosło obrażenia o różnym stopniu ciężkości.
- Październik 2022 r — Eksplozja spowodowana zapłonem pyłu aluminiowego w fabryce grzejników Forte Prom GmbH w Wołgogradzie w Rosji. Jedna osoba zginęła, a trzy inne doznały poparzeń o różnym stopniu ciężkości. Przyczyną była usterka w oprogramowaniu maszyny, która doprowadziła do nieprawidłowego działania sprzętu.
- Styczeń 2023 r — Wybuch pyłu aluminiowego i pożar w zakładzie Moliren LLC w Roshal, obwód moskiewski, Rosja. Dwie osoby zostały ranne. Pożar objął 200 metrów kwadratowych.
- Marzec 2023 r — Pożar w zakładzie producenta tarcz aluminiowych Dicastal North America w Greenville, Michigan, USA. Jeden pracownik został ranny - doznał poważnych poparzeń. Pożar wybuchł w pobliżu wielkiego pieca do topienia aluminium i magnezu na felgi.
Badania wypadków pokazują, że głównymi przyczynami eksplozji pyłu metalowego są często:
- nieprzestrzeganie przepisów bezpieczeństwa dotyczących obróbki metali;
- niewystarczające kwalifikacje personelu;
- niewłaściwa organizacja pracy;
- awarie sprzętu, w tym wynikające z nieprzestrzegania zasad konserwacji, okresów napraw i wymiany.
Pył metalowy jest niebezpieczny pod względem wybuchowym i pożarowym. Powinni o tym pamiętać wszyscy właściciele i pracownicy przedsiębiorstw, w których może on występować: fabryk, zakładów wydobywczych i przetwórczych, zakładów recyklingu złomu i metali nieżelaznych.
Jakie są zagrożenia związane z pyłem metalowym?
Aby zrozumieć ryzyko, konieczne jest poznanie "progu dolnego stężenia zapłonu/wybuchu" (LEC). Wskazuje on, przy jakiej minimalnej zawartości pyłu palnego w powietrzu może dojść do wybuchu lub pożaru.
Rodzaj substancji i jej rozproszenie wpływają na NEQ. Im drobniejsze cząstki, tym mniej pyłu potrzeba do spowodowania wybuchu. Drobne cząstki utleniają się szybciej, generując więcej ciepła i detonacji. Warto wziąć pod uwagę, że niektóre rodzaje metali nie potrzebują tlenu do utleniania. Mogą one ulec zapłonowi w reakcji z azotem i dwutlenkiem węgla.
NEQ pyłów organicznych są zwykle znane i dostępne w publicznie dostępnych książkach referencyjnych. W przypadku pyłów metalicznych takich badań jest mniej, a w przypadku drobnych pyłów wiedzą o nich tylko "wąscy" specjaliści.
Weźmy proszek aluminiowy jako przykład. Norma stanowa określa jego NEQ na 40 g/m3. Wszystko o niższym progu poniżej 65 g/m3 jest klasyfikowane jako substancja wybuchowa, podczas gdy wszystko poniżej 15 g/m3 jest klasyfikowane jako klasa zagrożenia 1. NCPV drobnego proszku aluminiowego o wielkości cząstek mniejszej niż 63 µm może wynosić nawet 15 g/m3. Takie dane testowe są podane w bazie danych GESTIS-DUST-EX.
Proszek aluminiowy zawieszony w powietrzu, tj. w postaci aerozolu, jest wybuchowy. W postaci aerożelu, tj. w postaci osiadłej, jest łatwopalny. Aerozole aluminium wybuchają w kontakcie ze źródłem zapłonu. Fala uderzeniowa unosi aerożel w powietrze, tworząc "paliwo" dla nowych eksplozji. Wszystko to trwa kilka sekund, powodując niszczycielskie skutki.
Przyczyny powstawania pyłu metalicznego
Pył powstaje w wyniku różnych procesów obróbki metali:
- cięcie;
- zamiatać;
- obracanie;
- szlifowanie;
- wiercenie itp.
Ponieważ pył metalowy jest szkodliwy dla zdrowia ludzkiego, obowiązkowe jest zapewnienie odsysania już na etapie projektowania zakładu metalurgicznego. Jednostki odpylające są dostępne jako jednostki stacjonarne, mobilne i kasetowe.
Kompaktowe odpylacze mogą być umieszczane w pobliżu miejsc pracy z tokarkami, frezarkami, szlifierkami ściernymi. Zasysanie stacjonarne dla budowy huty aluminium jest obliczane indywidualnie, biorąc pod uwagę liczbę źródeł pyłu i rodzaje pyłu.
Jeśli odpylacze nie są konserwowane na czas, również stają się źródłem zagrożenia. Stężenie pyłu w filtrach i cyklonach systemów zasysających może osiągnąć granice wybuchowości i może dojść do eksplozji.
Wypadków w zakładach obróbki metali nie da się całkowicie wyeliminować, ale można podjąć środki zapobiegania wybuchom i ochrony przeciwwybuchowej.
Ochrona przeciwwybuchowa przy budowie i eksploatacji huty aluminium
Dyrektywy europejskie i ustawodawstwo krajów WNP klasyfikują obróbkę metali jako przemysł niebezpieczny. Właściciele takich zakładów muszą podejmować działania mające na celu zapobieganie wypadkom, lokalizowanie i eliminowanie ich skutków. Z reguły obejmują one:
- Zawory bezpieczeństwa przeciwwybuchowego muszą być instalowane w przestrzeniach procesowych i kanałach gazowych, w których możliwe są niekontrolowane procesy prowadzące do wybuchu.
- Należy zapobiegać iskrzeniu w pomieszczeniach, w których produkowany jest proszek aluminiowy. Podłogi w tych pomieszczeniach muszą być wykonane z materiałów zapobiegających iskrzeniu.
- Pył musi być usuwany z podłóg i urządzeń w lejach zasypowych, galeriach przenośników i komorach pakowania codziennie, a ze ścian, sufitów i konstrukcji metalowych raz w tygodniu.
- Wszystkie narzędzia i pojemniki używane podczas pracy z proszkiem aluminiowym muszą być wykonane z materiałów, które nie generują iskier.
- Aby zapobiec utlenianiu, samozapłonowi i wybuchowi proszku aluminiowego, wilgoć i wilgoć nie są dozwolone w miejscach produkcji i przechowywania.
Środki bezpieczeństwa są dostosowane do konkretnych warunków pracy:
- ochrona przeciwwybuchowa w projekcie huty aluminium;
- modernizacja sprzętu i instalacja urządzeń przeciwwybuchowych w istniejącym zakładzie.
Eksperci określają parametry zagrożenia wybuchem określonych pyłów metalicznych, klasyfikują strefy wybuchowe w celu wybrania klasy ochrony odpowiednich urządzeń. Czasami wymaga to "kontrolowanego wybuchu", który można przeprowadzić tylko w specjalnym laboratorium. Aby rozwiązać te problemy, można zwrócić się do specjalistów ATEX.CENTER.