粉塵爆炸性

在第二次世界大戰期間，希特勒的空軍不斷轟炸英國，炸彈從天而降。英國一家麵粉廠的廠主暗自慶幸炸彈沒有擊中他的廠房，但幾乎與炸彈落下的同時，車間裡自己發生了大爆炸，屋頂飛上了天，爆炸的威力超過了炸彈的破壞作用。與此同時，其他幾家麵粉廠也發生了爆炸。

這種奇特的爆炸使工廠損失慘重，而且令人莫名其妙，因為沒有炸彈落到廠房上，況且車間裡只有麵粉和機器，沒有炸藥一類爆炸物品。

基本介紹

• 中文名：粉塵爆炸性
• 外文名：Dust explosion
• 危害：嚴重
• 來源：粉塵表面吉布斯自由能
• 爆炸條件：粉塵達一定的濃度，且有火源
• 防止方法：注意除塵、杜絕火種

爆炸原因

那么，產生這種奇怪的爆炸原因是什麼呢？

原來，由於炸彈爆炸的氣浪掀起了車間裡的麵粉粉塵，使得空氣中所含的麵粉達到了一定的濃度，並且遇火後發生了爆炸。爆炸物是麵粉。

部分朋友也許會窮追不捨：麵粉又不是炸藥怎么會爆炸呢？

我們知道，麵粉廠里的粉碎機要把小麥加工成很細很細的麵粉，粉碎機就要消耗電能而對被加工的物料做功，使物料被粉碎。其中，粉碎機所做的功的一部分轉化成能量，而儲存在被粉碎以後的物質顆粒表面，這部分能量在物理化學中被叫做“表面吉布斯自由能”。並且，對於一定的物質來說，被粉碎的程度越大，即顆粒越小，則比表面積越大，那么表面能也就越大。例如，一塊1公斤重的二氧化矽的表面能為0.2焦耳，這是很小的，它只相當於把1公斤的物體舉高0.02米所做的功。但是，若把它粉碎成麵粉一樣細小的粉塵後，其表面能可達2.7×106焦耳，即相當於把同樣重的物體舉高2700米所做的功，表面能竟增大了1000萬倍！

由於粉塵具有這么高的表面能，同大塊的物料相比，它就很容易發生物理變化或化學變化將其能量釋放出來。這個道理就好似由於高處的水比低處的水有多餘的勢能，因此它要向低處流一樣。所以，這些平時看起來微不足道的細小粉塵一遇適宜的條件，與空氣充分混合，遇火後，它就會迅速地發生激烈的燃燒反應，在瞬間放出巨大的能量，這樣一個令人懼怕的事——麵粉爆炸也就隨之發生。不光是麵粉，凡是易燃燒的粉塵如可可、軟木、木材、輕橡膠、皮革、塑膠，以及幾乎所有的有機化合物和各種無機材料如硫、鐵、鎂、鈷等的粉塵，如果這些粉塵在空氣中達到一定的濃度時，只要一遇到明火，即使是星星之火，也會引起一場軒然大波——發生劇烈的爆炸，而且有時這些細塵的爆炸也決不亞於炸彈的破壞作用。例如，在1846年，英國的哈爾威煤礦發生了一次大爆炸，當時著名科學家法拉第為英國內務部調查這次爆炸事件的報告上曾這樣寫道：“甲烷混合物的燃燒和爆炸會掀起存在於坑道里的全部煤塵，並且使之著火。”

爆炸案例

小粉末製造大悲劇

奇特的爆炸案

1977年12月22日中午，一聲驚天動地的爆炸聲在美國威斯威科市響起，方圓十幾公里的居民明顯地感覺到爆炸時巨大的衝擊波引起的震動，建築物上的玻璃窗紛紛震落下來，“嘩啦啦”響成了一片。

是什麼發生了爆炸？被突如其來的爆炸嚇蒙了的人們實在想不出來。要知道，威斯威科市是一個僅有數萬人口的小城市，此地既沒有軍隊的彈藥倉庫，也沒有易燃易爆的工廠啊！

驚魂甫定的人們將眼光掃向了爆炸聲傳來的方向。啊！那裡升騰起了10多層樓房高的火柱，而且，有大朵蘑菇狀的煙雲正在升起。那情景，就像發生了核子彈爆炸。

被此情景驚駭的人們更加疑惑不解了：那裡是一座貯存麵粉的糧庫啊，麵粉怎么可能發生爆炸呢？

威斯威科市民的疑問和我們的讀者在剛才實驗中產生的疑問是一樣的。要解答這疑問，得從一些基本的知識講起。

解決方案

關於爆炸，我們的讀者是可以舉出許多例子的，不過，我們最熟悉、最感興趣的爆炸大約要算是鞭炮炸響了。就讓我們以鞭炮為例，來具體看看爆炸是怎么一回事吧。

鞭炮中填裝的黑色粉末是火藥，它是用硫黃、木炭粉和硝酸鉀混合而成的。在這3種成分中，硫黃和木炭是可燃物質，與氧氣化合時會產生二氧化硫、一氧化碳和二氧化碳等氣體；硝酸鉀在燃燒時會分解放出氧氣，幫助硫黃和木炭迅速燃燒。

鞭炮的藥線點燃後，會一直燒到鞭炮里的火藥中。這時，裡面的火藥急驟燃燒起來，放出大量的熱，同時生成許多氣體，這時火藥的體積會猛增1000多倍，外面那層緊裹著的草紙層當然受不了這么大的壓力，於是，“啪”的一聲，草紙層炸破了。

在鞭炮里發生的，是小型的爆炸。如果我們將鞭炮做得很大，比如說有一個人那么大，裡面裝進燃燒能力比火藥更強的炸藥，外殼包裝換上結實的鋼板，那么，這大“鞭炮”的爆炸就很可怕了。事實上，這樣的大“鞭炮”是有的，就是人們稱為“炸彈”的那類裝置。

附帶講一下，爆炸並不是非要在燃燒的情況下才能發生的。比如家庭里利用高壓鍋煮食物，如果高壓鍋的安全閥小孔被堵塞住了的話，那么鍋里產生的大量水蒸氣無路可走，就可能將鍋脹破，發出砰然轟響，這也是爆炸。

又如，原子核發生裂變時會放出巨大的能量，如果不加控制地讓原子核發生裂變的連鎖反應，那樣產生的能量將是極為可觀的。實際上，核子彈就是利用這一原理製造的。核子彈爆炸的威力，我們的讀者都是知道的。

另外，爆炸也不一定非要在密閉容器里發生，如果燃燒範圍較廣，速度又非常快的話，那就會使周圍的空氣迅速猛烈膨脹，從而發生爆炸。

掌握了這些關於爆炸的基本知識後，談剛才的問題就容易了。

麵粉爆炸

首先可以明確地告訴你，麵粉是可以引起爆炸的。還可以進一步告訴你，不但是麵粉，就連砂糖這類給人留下甜美印象的物質也可能發生爆炸。在工業史上，麵粉廠和使用砂糖、麵粉做原料的食品廠，爆炸事故並不罕見。

那么，麵粉和砂糖爆炸的原因是什麼呢？

原因是多方面的。首先，麵粉和糖的組成中都含有碳、氫等元素，它們都是可以發生燃燒的物質。不過，雖然麵粉和砂糖都是可燃物，但我們從平時的生活實踐中知道，它們決不會像黑火藥那樣一點就燃。它們爆炸的重要條件是粉塵的顆粒特別細。

那些工廠在生產過程中，產生大量的麵粉和砂糖的極細的粉塵，這些粉塵又到處飛揚飄動。當這些粉塵懸浮於空中，並達到很高的濃度時，比如每立方米空氣中含有9.7g麵粉或9g砂糖時，一旦遇有火苗、火星、電弧或適當的溫度，瞬間就會燃燒起來，形成猛烈的爆炸，其威力不亞於炸彈。

粉塵之所以會成為“炸藥”，是因為粉塵具有較大的表面積。與塊狀物質相比，粉塵化學活動性強，接觸空氣面積大，吸附氧分子多，氧化放熱過程快。當條件適當時，如果其中某一粒粉塵被火點燃，就會像核子彈那樣發生連鎖反應，爆炸就發生了。

這類爆炸的結果幾乎都是悲劇性的。

悲劇的釀成

在我們剛才的實驗中，一開始，蠟燭守著麵粉安靜地燃 燒，因為空氣中並沒有可燃燒的粉塵。當你吹了一口氣後，麵粉頓時飛揚開來，紙盒內充滿了粉塵。飛揚的麵粉微粒遇到蠟燭火焰就被點燃，幾乎在一剎那間就引發了爆炸。

我們的實驗，幾乎是威斯威科市的悲劇的一次小型重現。

威斯威科市糧庫有著幾十個高大的貯糧倉。麵粉入庫時，要經過提升塔從平地提升到高處，再由皮帶運輸機分配到各貯糧倉去。

那天中午，一批麵粉正在進倉，提升塔的皮帶運輸機“吱吱”地響著，源源不絕地將麵粉送入。長時間運行的皮帶運輸機在運轉中因為摩擦生熱，引起麵粉粉塵著火，緊接著就形成了爆炸。那大朵蘑菇狀的煙雲，乃是大量麵粉粉塵受到爆炸的激盪而形成的。

這次爆炸，炸死了36人，重傷9人，有48個貯糧倉的大糧庫被夷為平地，連附近的一座辦公樓也徹底炸毀。聞此凶信的人們不禁為之咋舌：小小粉塵發起脾氣來竟是這樣的厲害！

防止悲劇重演

類似威斯威科市糧庫那樣的粉塵爆炸悲劇，曾在世界許多地方重演過。1987年3月17日，我國哈爾濱亞麻紡織廠主廠房發生了一起特大爆炸事故，爆炸之後又引起大火，共造成58人死亡，177人受傷。梳麻車間、前紡車間、地下麻庫、換氣室、除塵室全部變成廢墟。現場慘不忍睹，損失巨大。事後的調查證明，爆炸是由在生產過程中產生的亞麻粉塵引起的。

預防

應該防止這樣的悲劇重演！

只要我們注意除塵和杜絕火種，悲劇是可以避免的。

拿煤礦來說吧，在開採中產生的煤塵和岩塵是有可能引起爆炸的，所以人們除了安裝通風排塵裝置外，還在礦井坑道中灑水、噴霧，造成較高的濕度，不易引起爆炸。在礦井中絕對禁止使用明火，電氣設備也都有屏障，絕不允許電火花跑到外面來。

在參觀煤礦和麵粉廠時，是不允許穿帶有鐵釘的鞋子的，現在我們懂得其中的道理了吧：鐵釘和地面的撞擊、摩擦可以引起小火星，是有可能釀成悲劇的。