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比TNT威力强8倍!铝粉爆炸究竟有多厉害?更可怕的是二次爆炸

2021-10-26  星辰大海...

2015年6月27日,台湾八仙乐园里抽干水的游泳池内举办彩虹趴”,当时针走到20时32分时,气氛达到高潮,四周的工作人员将大量彩色粉末喷向游泳池中人群,但有位工作人员不小心将彩色粉末喷到了舞台射灯,工作了数小时高温的灯泡将彩粉引燃!

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这种粉末是用玉米粉制造,目的是环保,但未曾想却引发了一场世所罕见的灾难,灯泡将粉末引燃后周围工作人员随手就抄起二氧化碳灭火器,结果灾难在瞬间发生,因为本来已经落地的粉末尘埃被气流扬起后瞬间被点燃。

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这个火焰几乎以爆炸的方式在人群中扩散,气浪扬起粉末引起三次甚至四次爆燃,在粉末被烧净的40秒内很难计数到底经过了几次爆燃,正在游泳池中的人们都穿着夏日薄薄的复合纤维制造的衣服,被粉尘燃烧的高温烧伤以及衣服被点燃后的二次烧伤,痛得满地打滚。

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短短40秒之后,欢乐气氛的彩虹趴变成了人间地狱,到处都是烧伤的人,其中烧伤面积80%以上的人41人,40~80%的人数有240人,总共烧伤人数达484名,其中15人死亡。此后治疗与赔偿费用超过2400万美元,这就是被引以为戒的“台湾彩虹趴事件”。

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粉尘爆炸是怎么产生的?

大家对爆炸应非常熟悉,但人畜无害的粉尘引发大爆炸似乎有些难以接受,这种大家经常能接触到但却从来没有引起过警惕的有机粉尘爆炸却可能是最危险的,因为大家毫无防备,爆炸总是突如其来!

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一袋面粉放在墙角是不会爆炸的,就算浇上汽油最多也就燃烧而已,但把它均匀撒在一个密闭空间里就不一样了,点燃后瞬间发生爆炸,但要让粉尘爆炸有几个条件:

  1. 可燃性粉尘:包括铝粉、镁粉、煤粉、面粉与米粉还有淀粉、棉花以及粮食粉末,还有纸粉与木粉,还有塑料粉等都属于可燃性粉尘,滑石粉这些不属于可燃性粉尘,倒是要担心尘肺;

  2. 均匀混合在空中:粉尘必须颗粒够细,能以悬浮物的方式弥散在空中,当然也可以有爆炸引起的气流带入空中或者鼓风机的气流带起;

  3. 明火引爆:与可燃性气体的爆炸相比,粉尘爆炸的最小引燃能比较大,至少需要10毫焦耳,差不多是气体爆炸的100倍。

粉尘爆炸与爆燃的差别是爆炸时传播速度可达超音速,而爆燃则是亚音速,一般浓度过高时大都为爆燃,粉尘爆炸有一个特点是即使没有明火,还可能自身静电放电引起爆炸,这一点可能是大家所想不到的。

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爆燃

另外一个是粉尘爆炸和炸药以及燃气爆炸有差别,粉尘爆炸可能产生大量的一氧化碳以及有毒气体,比如塑料粉末发生爆炸时,其爆炸效应时间很长,因此身处其中会造成极其严重的烧伤。

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铝粉爆炸:比TNT爆炸威力更强大的存在!

衡量爆炸物威力有一个比较重要的指标就是爆速,常见的爆炸物爆速如下:

  • 黑火药爆速:700米/秒

  • 无烟火药爆速:2000米/秒

  • TNT的爆速:6700米/秒

  • 黑索金的爆速:8750米/秒

  • 全氮阴离子盐爆速:14000米/秒

大家都知道全氮阴离子盐的威力最大,当然多加点量TNT威力也是大,但有一个非常丧气的答案,同样在一间房子里一个手雷爆炸是有地方躲的,比如一个手雷滚过来,那么你躲在障碍物后面必定能保你不死。

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手雷爆炸杀伤力主要是弹片

但如果是粉尘爆炸或者气体在这个房间里爆炸的话却没有可以躲避的空间,因为气体或者粉尘在均匀弥散在这个房间的,尽管粉尘的爆速不高,比如:

  • 有机粉尘的爆速大约为1400到1650米/秒

  • 液化气、天然气的爆速为1600~1800米/秒

  • 铝粉爆炸的爆轰波速度为1840米/秒

铝粉爆炸是各种粉尘爆炸中爆速比较高的,尽管比炸药要低得多,但它们在密闭空间内产生的超压以及持续时间很长,由于不同粉末燃烧释放的能量不一样,不同的可燃性粉尘产生的超压是不一样的,常见的粉尘爆炸时的超压如下表所示:

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这是工贸行业重点可燃性粉尘目录(2015版)所列的所有粉尘的爆炸特性,一兆帕相当于十个大气压,气压似乎也不高,但各位只要知道这个气压已经比常见的工业空压机(7个大气压)要高很多了,在密闭空间内爆炸,拆个房子非常轻松;铝粉和镁粉以及铝镁合金粉末的爆炸威力就是表格前三,可见这铝镁粉是属于重点管控的对象。

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铝粉的热值为:30222.22kJ/千克,是TNT热值的4200KJ/千克,铝粉是TNT的8倍以上,而镁粉的热值则比铝粉还要高,镁铝合金粉末则要看两者比例,但这俩玩意儿都不是省油的灯,如果粉末完全解除空气并发生爆炸的话,看这热值还有其超压,简直没地方躲!军事工业中常见的应用之一是导弹与火箭固体燃料,所以你看看,能做导弹燃料的东西,危险不?

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10月21日早上8点30分左右,沈阳市太原南街南七马路一饭店发生燃气爆炸的现场大家都看到了,几乎相当于拆了半条街,饭店三层楼几秒内回到交房前的水平,其威力实在太大,粉尘爆炸尽管和燃气爆炸不可同日而语,但威力同样不容小觑。

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2014年8月2日上午7时37分,昆山中荣金属制品有限公司汽车轮毂抛光车间发生铝粉尘爆炸事故,原因是铝粉浓度积聚过高遭遇明火,现场情况非常惨烈,事故造成97人死亡,163人受伤。

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无解的是粉尘的二次甚至三次爆炸

粉尘爆炸往往会伴随着二次甚至三次爆炸,这是因为第一次爆炸是弥散在空中的粉尘爆炸,这次爆炸一般不会太强,但这次爆炸却能将大量可燃性尘埃扬入空中,均匀混合后发生第二次爆炸,如果还有足够的粉尘的话,还可能引起第三次爆炸甚至第四次爆炸。

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2010年12月,西弗吉尼亚州一家处理金属钛和锆的工厂发生爆炸,第一次是搅拌器叶片与侧壁摩擦引燃锆粉引发爆炸,结果爆炸的气浪将储存在附近的开口桶内钛粉与锆粉,扬入了空中后引发了大爆炸,所幸这个车间人员比较分散且人数不多,只有三人死亡,但二次扬尘居然是来自存放桶内的粉末实在超出预料。

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而军事上的云爆弹的原理就是二次爆炸,第一次炸药引爆将携带的云爆剂撒入空中,延时几秒后再次引爆,这种爆炸产生的超压非常持久,而且会将密闭空间内氧气耗尽,就算你躲过了超压幸存了下来,但张开口却呼吸不到氧气,最终也会窒息而死。

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1942年本溪煤矿(当时为日占)发生大爆炸,死亡1549人,受伤246人,这是世界上伤亡最严重的事故之一,其原因是煤尘大爆炸,另一个原因是事故发生后日本人为了保护井下设备和煤炭资源,居然停止送风,造成大量旷工窒息而死。

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全球历史上粉尘爆炸事故数不胜数,主要都集中在粮仓储备以及煤炭与木材或者淀粉与金属粉末行业,当然也有一些意想不到的地方,比附面粉批发商以及一些抛光企业,避免发生粉尘爆炸事故依然任重而道远。

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