静电、撞击、摩擦是烟花爆竹行业引发爆炸事故的三大杀手在以往的案例、文献以及国家标准和规范中对于烟火药撞击和摩擦的危害性研究较多而对于最危险的静电危害却少有提及。下面就静电在烟花行业的有关危害论述如下一、静电产生和积聚一静电产生于两种不同物质的接触再分离大家都知道物质由分子组成分子由原子组成原子由带正电荷的原子核和带负电荷的电子构成。如果外力如摩擦使AB两种物质相互作用A物质外层电子脱离原来轨道离开原来的原子侵入B原子就会使得A 减温减压
原子因缺少电子带正电成为阳离子B原子因增加电子带负电成为阴离子。造成这种不平衡电子分布的原因就是因为电子受外力作用而脱离轨道所以两个不同材质的物体接触后再分离即可产生静电。二静电产生的方式静电产生主要有三种方式摩擦、感应、传导。在这里我们主要讨论摩擦引发的静电。摩擦生电对在座的各位并不陌生初中时老师就给我们做过最简单的实验将一小块纸撕成碎片用钢笔杆的一头去接触这些纸片时这些纸片不会粘在笔杆上但把笔杆往头发上擦几下以后再去接触纸片时这些碎纸片马上就被吸在钢笔杆上。这就是因摩擦产生的静电的关系。一般来说物体的电导率越高越不容易产生或积聚静电因为电导率高的物体一旦因摩擦等外界作用失去电子时很快就有其他部位的电子去补充即产生电荷的转移使物体显现出中性。反之如果物体的电导率低当摩擦也就是有外力作用于物体时使其失去一部分电子时就不可能在短期内产生电荷转移就会出现正负电荷积聚。这些电荷的积聚只出现在物体的表面物体表面的电导率就成为静电产生和积聚的重要物理参数。除去摩擦产生静电外有时由于物质内部受到外界压力的影响还可能产生压电效应例如一块结晶体受垂直的压力作用在水平方向上就产生一头带正电一头
带负电的现象。曾经有个单位生产当压制的冲头刚一抬起时由于静电火花引起了爆炸。所以我们在筑药环节也必须对静电的危害引起高度重视。应做到接触面积、接触次数、施加压力等尽量用力均匀、运动和分离速度较慢等。三静电产生在生产、生活中的各个方面早前我们有些企业在自己粉碎硫磺时被粉碎的硫磺往往会突然起火燃烧这就是静电电荷产生的火花点燃了硫磺粉引起的。曾经有人做过实验把一些直径为3毫米的玻璃小球从几米长的镍板上滚下来收集在一个半径为3厘米的金属容器内将这个金属容器绝缘测定这个容器的静电电压竟高达200千伏。英国研究发展公司1969年的报告中说明3—4月间人体最大带电电压可以达到10千伏骑自行车的人由于车轮与地面摩擦也可以使人体带电高达5千伏。物质的绝缘性能越好就越容易产生和积聚静电特别是高分子化合物如塑料、橡胶等。静电的产生和积聚还和空气的湿度有关其相对湿度越小越容易产生和积聚静电。所以北方的天气因比南方干燥、冬季和秋季比春季和夏季干燥就更容易产生静电。下面是有关资料统计的日常生活中一些常见活动产生的静电电压表1日常生活所产生的静电电压产生方式静电电压10—20RH 65—95RH 在羊毛地毯上行走3500 1500 在聚烯烃ting类地毯上行走1200 250 在工作台上工作6000 100 撕开信封7000 600 从工作台上拿起聚乙烯袋子20000 1200 坐在充填聚氨酯泡沫的工作椅上18000 1500 四、静电可以积聚在电力系统中发、输、配、送、用是同时完成的。加上损耗也就是说用多少发多少。为此在电力系统中的发电厂有些是调频的根据用电负荷变化反映在频率上随时自动增减发电功率。有些是调峰的根据负荷大的变化投入或退出运行。而静电荷不同它可以积聚即失去的电子越多积聚的正电荷就越多得到的电子越多积聚的负电荷就越多。静电积聚绝缘体带电后由于材料本身的高电阻而使电荷保持在绝缘体上被绝缘
的导体也使电荷保持在导体上二者均称为静电的积聚。在所有情况下电荷以一定速率泄漏其速率由系统内绝缘体的电阻值和所处的环境有关。在许多工业生产过程中静电连续产生并积聚在一个孤立的物体上。静电的积聚可以产生极高的电压达到十分惊人的程度。在条件允许的时候就会发生火花放电酿成事故。二、静电放电一放电的条件静电在物体上积聚从能量角度表现为静电能量的存储并使其周围形成电场。某物体所具有的电势和附近物体之间出现的电场强度由两者的电势和距离决定超过两者间介质空气的穿击强度时便会产生静电放电以释放能量。在电场不均匀的情况下局部形成高电场强度放电更容易发生。也就是说当一个物体带电一个物体不带电或一个物体电位低一个物体电位高在它们相互接近时就会产生由带电体向不带电体或电位高的物体向电位低的物体放电的现象这时就会产生放电火花。同样道理如果人体带有静电电荷而接近不带电的物体时会产生放电。反之如果物体带电而人体不带电时也会产生放电现象。防静电事故通用导则里面提及物体表面带负电荷发生的放电比带正电荷发生的放电对可引燃物质的引燃能力大一个数量级。静电放电引发爆炸和燃烧要同时具备以下四个条件1、必须有静电电源2、静电积聚到足以引起火花放电的电位和场强3、静电放电火花能量达到可燃性或爆炸性混合物的最小点火能4、静电火花周围必须存在着可燃性或爆炸性物质二静电放电的能量据测定300伏的静电放电可以产生相当于1毫焦耳的能量1焦耳等于0.24卡热量。一个人带电9千伏这在我们日常活动中并不是很高的静电产生值其放电能量相当于30 毫焦耳的而一般的起爆能为2—10 毫焦耳一般烟花药和的点火能更低。而据测定身着化纤衣服脚穿塑料底鞋走动的人可以产生15000伏的静电电压干燥季节甚至高达50000伏放电能量达50—170毫焦耳可以引燃任何烟火药由此可
以知道为什么操作人员还未接触及药物事故就发生了。有人做过试验在塑料地板上铺一层聚氯乙烯薄膜在薄膜上放一个工作台工作台上放一块铝板铝板上放10—30毫克246—三硝基间苯二酚铅。铝板与自来水管连接接地。在中插入一根铜丝并与铝板保持0.1—0.3毫米的间隙。铜丝连接一根导线由实验者握住。实验的人穿塑料底皮鞋当他在塑料薄膜上快速走动3—5秒后就爆炸。如果不放而用显微镜观察可意看到在人走动时铜丝和铝板的间隙中有小火花。这是因为人在塑料薄膜上走动时由于鞋底与塑料薄膜摩擦而产生了静电。又因为鞋底和塑料薄膜都是不导电的因此产生的静电就流到了人的体内而工作台上的铝板是接地的不带有静电荷当人体内的静电通过导线传到铜丝铜丝接近铝板又没有接触铝板于是就产生铜线向铝板放电出现放电火花。如果人体带电后不握住铜线导线而用手去直接接触铝板上的也同样会产生静电放电火花而引爆。另据试验粒状从1米长的聚氯乙烯溜槽中滑下仅50克产生的静电就可以使爆炸。有资料表明人在砖地上行走人体的静电电压就可达到500——1000伏.而静电电位差达到300伏时放电产生的火花就能够把烟火药和汽油点燃。静电对烟火药的危害取决于这些产品的静电感度和静电压的大小。产品的静电感度越高危害程度就越大。静电感度就是使单基药发火所需要的最小的静电能量一般在0.01—10毫焦耳试验结果表明的静电感度高的惊人它也是最容易因静电火花产生爆炸的药物之一这一点在我们烟花爆竹生产企业远没有引起足够重视。所以我们认为A级工房内铺设的“导静电地板”所允许的最大电阻值要在1秒内使人体、器皿、工具的静电压降至300伏以下。我们现在对企业防静电方面的管理只要求铺设导电地板、埋设导静电棒等是远远不够的更多的还要 研究药物配比使其静电感度和点火能尽所能提高比这些更重要的是要求所有操作人员对静电知识有更多的了解和防范。就是因为静电产生在各个环节、各个方面使人防不胜防才需要我们在各个方面引起重视这一点我在后面还要提及。有一点需要说明的是虽然静电电压高达几千甚至上万伏但静电电流却很小这是因为静电释放和泄漏的途径除物质内部和表面外还和所处空间周围的环境有关系。所以其释放电路并不适用于工业用电的欧姆定律IU/R。这也就是为什么人体带有较高静电而极少发生电击事故的原因。三、烟花生产过程中会产生静电的设备和工艺流程在烟花生产中以下一些工艺流程和生产设备会产生静电一传动带传动时会产生静电。动力与机械用的皮带特别是板皮带和运输机的皮带传动时由于与皮带轮摩擦都会产生静电。二化学药物和烟火药沿管道流动或从管道中抽出注入容器时由于与管道摩擦会产生静电。三化学药物和烟火药在粉碎、碾合、筛选和液体喷成雾状时会产生静电。四化学药物和烟火药搅拌、混合时也会产生静电。五倾倒烟火药或用瓢勺舀取烟火药时会因摩擦产生静电。六烟火药被压紧装药、压药、筑药时会产生静电。七操作人员穿人造纤维衣服、塑料底和橡胶底鞋操作或走路时都会带电如果不能接地把静电导走就会积聚。这时如果接触不带电的烟火药就可能发生静电放电引起烟火药剂的燃烧或爆炸。八领药过程中领药人员途中走动与空气摩擦也会产生静电如果进入工房时不能将静电予以消除马上坐在操作台上工作就很容易因为放电发生事故。九高速剥离粒径极细的粉体物料、工作时穿、脱衣帽或类似物会产生静电。加油机直接往塑料桶内加油引发事故就是因为流速过快发生摩擦产生静电火花造成的。四、防静电事故的措施在烟花生产中大部分生产工艺都会产生静电而我们目前就静电对该行业所造成的危害估计不足、监管缺位相关标准也是从撞击、摩
擦的危险性上予以了关注和规范。如限制易产生火花的铁质器皿和器具的使用而对使用更容易产生和积聚静电的绝缘性器皿却未做限制甚至认为是安全的对烟花药物安全性能也只是注重摩擦感度和撞击感度的检测缺少对静电感度的测试5·9事故中我们提请检测
站对药物安全性能所做的测试中就只有摩擦感度和撞击感度的数据在不可能复制某一烟花爆炸事故全部诱发因素的情况下所有烟花爆竹事故都是侧重于对摩擦、碰撞和打击的分析研究很难到对静电诱因进行分析的案例。我在百度输入“静电火花引发花炮爆炸事故”竟然没有检索到任何结果。这使得人们对静电在该行业的危害更加缺乏足够的认识和防范。从我省烟花企业生产工艺来看为避免静电引发事故以下几个方面应予以注意一机械造粒所用的设备尽量不用皮带传送最好用轴直接传动或者用密封减速器传动。如果非用皮带传送不可最好用三角皮带并在皮带上不断涂抹甘油和水11的混合液防止静电荷的增高使之不会产生静电火花。二所有的机械设备必须牢固接地造粒和混配药物车间最好采用环形接地网用金属导线将每个机械设备予以牢固连接再可靠接地或把每台设备、容器、金属筛网都可靠接地。有必要说明现有企业的接地设措施是不合格的。所谓可靠接地就是用一根金属线如铜线或铝线将一头牢固的旋紧或焊接在设备的金属部件上另一头埋入地下与引下线连接引下线采用2—3米的铁管或扁钢埋入地下1.5—2米深。整个接地装置的总电阻小于100欧姆。三在粉碎、碾磨和筛选药物时提高药物的湿度。用喷雾或擦洗地面、放置盆水等办法提高室内湿度等也可以减少静电的发生。四制作时硫磺的导电性能差它在碾合、流动时很容易产生静电又因其燃点低很容易被静电火花点燃。因此配制或发射药时最好与硝酸钾或木炭成二元混合物之后再行粉碎以提高药物的导
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dvd机芯电性能防止静电的积聚。烟火药中含有金属粉可以提高其导电性能。这种烟火药与金属设备等发生摩擦所产生的静电能够随时传导给接地的设备和管道而流走可以大大降低静电的积聚。因此对于导电性能差的烟火药可以加入某些金属粉以减少静电的产生和积聚。五有的企业为了防止与地面摩擦而引燃烟火药在地面上铺一层橡胶或塑料软板。这样做的结果不但增加了产生静电的可能性而且因为橡胶和塑料是电的不良导体产生的静电还很容易积聚。同时由于操作人员在橡胶板和塑料板上走动人体也大量带电如果再去接触烟火药就可能向不带电的烟火药放电从而发生事故。这一点对于我们气候干燥的北方更应特别注意。为此除设备要接地、门口设置导静电设施外建议在称量、混药、配药、发药、造粒这些工房四周墙壁上设置足够数量的接地金属扶手以保证人体所带静电能够及时传走。标准中规定地面应为不易产生火花的地面没对导静电作特别的要求。如果将地面做防静电处理建议由专业人员铺设PVC防静电板有一套严格的操作程序或在接地金属网上铺设导电橡胶地板这是我一家之言其合理性还需要探讨。六生产人员不仅要穿防静电工作服还要穿导静电鞋袜脚踩导静电脚垫与烟火药接触的生产工具如瓢、勺、容器等最好用铜、铝制品坚决杜绝使用塑料器皿。如果使用木质或纸质制品可在用具上缠绕一些铜或铝的金属丝以减少静电积聚。在这里我们在举一个例子在南方一些厂家生产线香类烟花将含有金属粉的烟火药倒入稀浆糊内用木桶盛装并用木棒搅拌结果出现绿火苗。经多次实验证明是静电所致。因为搅拌时产生了静电而木桶与地面绝缘所产生的静电无法及时流走而积聚从而产生放电火花。在后来用一根金属丝插入烟火剂并将金属丝接地再搅拌时就未出现绿火苗。综上所述静电产生于烟花爆竹生产各个环节是诱发烟花爆竹安全生产事故最主要的原因之一。更由于相关规范、
标准的欠缺和静电的隐蔽性造成管理人员、生产工人以及监管人员的茫然不知和麻痹大意。安监部门的日常监管也对静电所产生的危害关注很少如各企业铺设的地板导电性能是否良好、是否定期检测、如何检测生产人员进入车间是否及时进行导电操作是否确实身穿防静电工作服、是否是棉布贴身内衣工房内的温湿度是否容易产生和积累静电、是否配有记录观察温湿度的仪器导电设施各部位是否紧密连接等等就从未做过特别的要求。所以我们建议借此次换发生产许可证之际提请有关机构和企业重点对“防范静电事故、消除静电隐患”予以关注。同时建议省局加大安全投入将该问题作为专门的课题予以立项攻关。组织有关人员研究生产工艺各环节静电的产生及消除措施、制定相关规程规范、测试现有烟火药物的引火能、静电感度调整不合理药物配比。
水密电缆五、企业现有防静电设施的使用首先我们要明确一个概念。就是导电橡胶不是导电橡胶地板导电橡胶是将玻璃纤维镀银、铝镀银、铜镀银、银、石墨镀镍、镍镀银、低密度银、高密度银、纯镍、碳黑等等微细导电颗粒均匀分布在硅橡胶中通过压力使导电颗粒接触而达到良好导电性能的方法制成的。在一定的压力下能够提供良好的导电性它既保持住了橡胶原有水汽密封性能又具有高导电性。用导电材料做成的直铺式导电橡胶板在使用时必须受一定压力才能良好导电所以结构设计要保证导电橡胶板即有合适压力又不过压导电橡胶板最佳高度压缩量在5-15。现在有些企业在一些部位铺设的导电橡胶地板并没有按要求承受一定的压力也就没有良好的导电性。烟花爆竹劳动安全技术规程第331 条烟火药各成分的干法混合宜采用木转鼓、纸转鼓或导电橡胶转鼓等设备。第332 条手工混合药物采用导电橡胶工作台或木质工作台。第424 条筑药时的工作台上应“垫”而不是铺以接地导电橡胶板。机械筑药
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时冲击部位必须垫上接地导电橡胶板。我们有些企业没有正确理解这些术语导电橡胶转鼓、导电橡胶工作台不是用导电橡胶地板铺就而成的而是用导电橡胶挤出或模压直接成型的这个成型的工艺过程保证了转鼓或工作台良好的导电性。而筑药时冲击部位必须垫上接地导电橡胶地板也因为筑药时的压力使其具有良好的导电性。我们在很多工作间的工作台上随意铺设导电橡胶地板该铺的不该铺的全铺上认为这样只有好处没有坏处。规程中规定的很明确是在冲压部位“垫以”而不是“铺以”导电橡胶地板这两个字的不同含义就不一样。且不说铺设的地板导电性能如何只因为没有压力作用在地板上面而接地线又不是连接在冲压部位其导电性就大打了折扣之所以有的企业这样做实际上是对标准的领会和理解不深刻造成的盲目性。还有的企业在混配药物时在工作台上铺设导电橡胶地板因为没有压力不能有效导电实际上是替代不了标准中规定的“导电橡胶工作台”的规程中规定可以使用木质工作台手工混合药物时在木质工作台垫上韧性好、拉力较强的牛皮纸将称量好的各种原料药物轻轻倒在纸上反复掀动纸的四角每掀动一遍均用手轻轻将药物拌一下直到药物拌均为止。这样的操作是符合安全技术规程的相反铺设不能有效导电或不合格的橡胶地板反而更增加了危险性。六、5.9烟花爆炸事故回放一我县中兴烟花厂2008年5月9日发生一起爆炸致人两人领药工和发药工死亡事故。爆炸事故当日发药室工作人员王树丹身着本厂配发的棉质外衣。但其内衣、裤是否属于人造化纤布料和塑料底鞋不得而知而且可以肯定进入工作室没有进行导静电操作这是所有企业操作人员的通病静电的危害没有引起包括监管部门和企业监管人员的重视。二发生事故的发药室地面铺设易产生和积聚静电的橡胶地板操作人员在其上面走动时易产生大量静电因无法及时导出而积聚。并且有的企业在第一层破损时为了平整地面直接铺设
超微电极第二层这因不能及时导入地下就更增加了静电的积聚。这个潜在的重大隐患由于我们认识上的不足有可能是导致这次事故的根本。三发药室盛装药物的容器为纸筒属于电导率较差的物质在药物的盛装和发送时频繁舀出时流动过程中易产生静电并因静电不能及时导出而积聚。四发药室有燃点很低、静电感度很高的发射药剥离极细粒径的粉体极容易产生静电。五使用的铝勺属于电导率较高的物质因容易导出静电而处于较低电位在与较高电位的带电人体和纸质带电容器接触时容易发生静电放电。并且发药室多个环节充斥着积聚的静电因为电导率低和电导率高的物品混合使用也在多个环节大量存在着电位差这时的静电放电也就随时可以发生。以上大部分观点并非一家所言是我们查阅很多资料整理归纳的自从我县5.9事故后很多厂长包括邻近山东的一些厂家打来电话询问我们事故的真正原因我深知各位同仁的心情你们关心真正原因的目的不言而喻。可是很惭愧我们没有拿出更有说服力的证据“证明事故的原因是唯一的”。但我们咨询、查阅了很多资料分析后还是认为静电是主要原因。但是这个题目太大引发的连贯问题太多搞不好会弄得整个烟花行业茫然和无所适从。加之我们水平有限难以在短时间内通过大量的实验数据说话所以没敢把心中的想法写在报告里面。出于企盼烟花行业平安发展和安监人员的职业道德还是决定把这个问题提出来供大家一起讨论、探索、研究掌握其规律和特性。当前广大花炮从业者和管理者重视撞击和摩擦在生产过程中的危害实际操作中会尽量避免出现拖、拉、碰、撞现象但对静电的危害尚认识不足。有关标准和规范对这方面的限制条款也不够具体使得我们实际操作中没有抓手就缺乏了针对性和重视程度。这些方方面面的问题说明了静电危害是我省花炮生产过程中的重大隐患之一。今天我们反映这个问题就是为
