粉尘爆炸的内在原因

处于粉尘状态的物质较之固体状态物质有所不同，尤其是在燃烧特性方面，原来非燃物质可能变为可燃物质，原来是难燃物质可能变成易燃物质，可燃、易燃物可能变为易爆炸物质，而这一变化是由粉尘的特性所决定的。

（一）粉尘的表面自由能

对于任何粉尘粒子来讲，其表面分子与内部分子所处的能量状态是不同的。在粉尘粒子内部的分子，因四面八方均具有同类分子包围着，所受周围分子的引力是对称的，可以相互抵消而受力总和为零，它做分子运动（震动）时不需要消耗功，而靠近粒子表面的分子，由于内部密集的同类分子的引力远大于外部其他分子（念气体分子）对它的引力，所以不能相互抵消，这些力的总和垂直于粉尘表面而指向粉尘内部，亦即表面分子受到内向的拉力，表面上的分子总比内部分子具有更高的能量，这种能量叫做表面自由能。

（二）粉尘的分散度和表面积

所谓粉尘的分散度就是粉尘按不同粒径（直径）分布的一种形式。其中小粒径粉尘越多，我们就称其分散度大，而分散度的大小又决定着粉尘的表面积，其分散度越大，则表面积越大，表面分子越多，导致表面自由能越大。

（三）粉尘的吸附性

其他物质分子在粉尘表面上相对聚集的现象称为粉尘的吸附现象。由于粉尘具有较大的表面及自由能，而物质又具有由高能态向低能态转化的趋势。能态越低越稳定，所以，它对周围分子尤其是快速移动的气体分子具有吸附性。通过吸附其他分子来降低部分表面自由能。

综上所述，由于粉尘的分散度较大，具有较大的表面积，从而具有较高的表面自由能，使粉尘的状态不稳定，活性增高，在理化性质上表现为粉尘较之原物质具有较小的点火能量和自燃点。（如块状时不能燃烧的铁块，在粉碎成粉尘时，*小点火能量小于100mJ，自燃点小于300℃；煤粉的点火能量小于40mJ）。表面积的增大和吸附特性的存在，使得粉尘与空气中氧分子的接触面增大，增加了反应速度；表面积的增大，还使固体原有的导热能力下降，易使局部温度上升，也有利于反应进行。

同时，粉尘在扩散作用大于重力作用时具有悬浮状态的稳定性，易与空气形成粉尘云。当各种条件具备时，粉尘就会发生爆炸。

四、粉尘爆炸的条件

粉尘的火灾爆炸事故多发生在煤矿、面粉厂、糖厂、纺织厂、硫磺厂、饲料、塑料、金属加工厂及粮库等厂矿企业。这与粉尘爆炸所需条件有关。粉尘爆炸本身是一类特殊的燃烧现象，它也需要可燃物、助燃物和点火源三个条件。

（一）粉尘本身是可燃粉尘。可燃粉尘分有机粉尘和无机粉尘两类。有机粉尘如面粉、木粉、化学纤维粉尘等，基本是可燃的。而无机粉尘包括金属粉尘和一部分矿物性粉尘（如煤、硫等），也都是可燃粉尘。黄沙和尘土的粉尘也很微小，但由于它们本身不能够燃烧，因此不具危险性。

（二）粉尘必须悬浮在助燃气体（如空气中），并混合达到粉尘的浓度爆炸极限。粉尘在助燃气体中悬浮是由于粉碎、研磨、输送、通风等机械作用造成的。大粒径的粉尘一般沉降为只有燃烧能力的沉积粉尘，只有小粒径的粉尘才能在助燃气体中悬浮。同时，爆炸粉尘的危险性也用浓度爆炸极限下限来表示，一般是20~60g／m3，低于这个浓度，难以形成持续燃烧，更谈不上爆炸。

（三）有足以引起粉尘爆炸的点火源。粉尘具有较小的自燃点和*小点火能量，只要外界的能量超过*小点火能量（多数在10mJ~100mJ）或温度超过其自燃点（多数在400℃~500℃），就会爆炸。

当上述三个条件同时满足时，就可能发生粉尘火灾爆炸事故。

需指出的是，粉尘极有可能发生破坏性更大的二次爆炸。当粉尘悬浮于含有足以维持燃烧的氧气环境中，并有合适的点火源时，可能发生初次爆炸，并引起周围环境的扰动，使那些沉积在地面、设备上的粉尘弥散而形成粉尘云，遇火源形成灾难性的第二次爆炸；另外*次爆炸后，在粉尘的爆炸点，由于空气受热膨胀，密度变小，迅速形成爆炸点逆流（俗称“返回风”），遇粉尘云和热能源，也会发生第二次爆炸。

所以粉尘浓度监测犹如重要，介质可视化是工业发展必须方向。