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鋁學(xué)院
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  • 熔融鋁遇水爆炸的原因與預(yù)防

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    2025-02-11 09:56:36
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    近年來,國內(nèi)鋁深井鑄造企業(yè)屢有發(fā)生熔融鋁遇水爆炸事故,引起鋁熔鑄行業(yè)及有關(guān)部門高度重視。為什么熔融鋁會發(fā)生如此大爆炸事故呢,這和熔融鋁遇水爆炸的特殊性有關(guān)。熔融鋁遇水爆炸在國內(nèi)很多認為只是“蒸汽爆炸”,而事實上熔融鋁遇水“蒸汽爆炸”不足以產(chǎn)生那么大爆炸威力和傳輸距離,實際上熔融鋁遇水爆炸由物理爆炸和化學(xué)爆炸兩部分組成。


    一、爆炸原因


    1、物理過程:高溫熔融的鋁液(溫度可達數(shù)百攝氏度)與冷水接觸時,由于巨大的溫差,水溫會迅速達到沸點以上,并進入過熱狀態(tài)。水瞬間蒸發(fā)為氣體,體積急劇膨脹(可達1600多倍),(水在100℃,一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,水的的體積比分別為:液態(tài)下0.00104344m3/Kg,氣態(tài)下(蒸汽)1.6736m3/Kg)。在相對封閉的空間內(nèi)形成高壓蒸汽,從而產(chǎn)生物理爆炸(即蒸汽爆炸)。


    2、化學(xué)過程:鋁是一種化學(xué)反應(yīng)非?;钴S的金屬元素,在自然界中鋁幾乎總是和氧結(jié)合在一起,若要將鋁﹣氧鍵破壞,需要巨大的能量,為什么電解鋁生產(chǎn)1噸原鋁需要13000度以上電是同樣的道理;相反熔融鋁與水或空氣中氧發(fā)生氧化反應(yīng),將釋放同等巨大能量,鋁是一種化學(xué)反應(yīng)非?;钴S的金屬元素。當(dāng)熔融鋁液與水接觸時,會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成氫氧化鋁和氫氣,反應(yīng)方程式為:

    2Al+3H2O=Al2O3+3H?

    4Al+3O2=2Al2O3

    這個反應(yīng)過程中會釋放出大量的熱能,進一步加劇爆炸的威力。熔融鋁氧化反應(yīng)釋放能量為15.5千焦/克。即1Kg熔融鋁遇水氧化反應(yīng)后釋放的能量相當(dāng)于3Kg的TNT炸藥爆炸所釋放的能量,若我們將200Kg的熔融鋁泄漏入鑄井,其中有10%與水發(fā)生氧化反應(yīng),其釋放能量為60KgTNT炸藥,相當(dāng)于1200顆手榴彈,在井坑這樣相對封閉的空間,爆炸破壞性將被進一步放大。


    3、人為因素和設(shè)備缺陷:操作人員未嚴格遵守操作規(guī)程,如擅自脫崗、未及時發(fā)現(xiàn)并處理鋁液泄漏等,都可能導(dǎo)致鋁液長時間泄漏并引發(fā)爆炸。熔煉爐、流槽、結(jié)晶器等設(shè)備的耐材破損、封閉不到位或不符合要求,都可能導(dǎo)致鋁液泄漏。監(jiān)測報警裝置和自動聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的缺失或故障,無法及時監(jiān)測到鋁液泄漏并自動切斷供料和排放,也會增加爆炸的風(fēng)險。


    二、預(yù)防措施


    1、優(yōu)化工藝和設(shè)備設(shè)計:固定式熔煉爐鋁水出口設(shè)置機械鎖緊裝置;傾動式熔煉爐控制系統(tǒng)與鑄造系統(tǒng)聯(lián)鎖,實現(xiàn)自動控流;在固定式熔煉爐高溫鋁水出口和流槽接口位置配置液位傳感器和報警裝置,并與流槽上的快速切斷閥和緊急排放閥實現(xiàn)聯(lián)鎖;為深井鑄造結(jié)晶器的冷卻水系統(tǒng)配置進出水溫度、進水壓力、進水流量監(jiān)測和報警裝置,并與流槽上的快速切斷閥和緊急排放閥、傾動式熔煉爐控制系統(tǒng)聯(lián)鎖;規(guī)范設(shè)置鋁水鑄造流程的緊急排放或應(yīng)急儲存設(shè)施。嚴格執(zhí)行“鋁七條”要求。


    2、加強設(shè)備維護和管理:定期檢查和維護熔煉爐、流槽、結(jié)晶器等設(shè)備,及時更換破損的耐材;確保監(jiān)測報警裝置和自動聯(lián)鎖控制系統(tǒng)正常運行,定期進行檢查和校準(zhǔn);液壓鑄造系統(tǒng)設(shè)置手動泄壓系統(tǒng)。


    3、強化人員培訓(xùn)和管理:操作人員必須嚴格遵守操作規(guī)程,不得擅自脫崗或違規(guī)操作;對員工進行安全培訓(xùn),提高安全意識和應(yīng)急處理能力;控制鑄造車間現(xiàn)場人數(shù),限制非生產(chǎn)人員進入。


    4、改善作業(yè)環(huán)境:保持存放鋁錠的地面干燥,避免熔煉爐、保溫爐及鑄造等作業(yè)場所存在非生產(chǎn)性積水或存放易燃易爆物品。5、加強員工理論知識普及,結(jié)合典型案例,普及半連續(xù)(深井)鑄造行業(yè)風(fēng)險,強化有限空間作業(yè)、天然氣使用管理等方面的教育培訓(xùn)。6、利用崗位操作規(guī)程、班前班后會、工作群推廣、“送出去學(xué)、請進來教”等多種培訓(xùn)相結(jié)合的方式,加強對從業(yè)人員的安全生產(chǎn)理論教學(xué)與實踐技能培訓(xùn),使作業(yè)人員具備崗位作業(yè)的專業(yè)技能,使車間主任、班組長具備一線崗位安全管理的知識和能力,使一線從業(yè)人員具備本崗位安全生產(chǎn)、應(yīng)急處置的基本知識和安全操作技能。安全和工藝操作雙技能提升。7、企業(yè)應(yīng)建立完善安全生產(chǎn)教育和培訓(xùn)檔案,如實記錄安全生產(chǎn)教育培訓(xùn)的時間、內(nèi)容、參加人員以及考核結(jié)果等情況。


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