【Safety】2死2重伤:新领域新风险,3D打印为何发生粉尘爆炸?

       2023年9月14日14时许,上海汉邦联航激光科技有限公司(以下简称汉邦公司)发生粉尘爆燃事故,截至9月17日,事故造成2人死亡、2人重伤(重伤人员烧伤面积分别为90%和70%)。

       汉邦公司成立于2017年,注册资本4146万,为民营企业,现有员工89人,主要从事金属粉床激光增材制造(以下简称金属3D打印)装备的研发和销售,2022年销售总收入约1.5亿元。事故发生地点为汉邦公司研发中心车间,涉事粉尘为铝合金粉尘(Al含量87%,Mg含量9%,Si含量1.5%)。

       经现场勘查、问询人员、查看监控录像,初步判断事故原因为:

       上午11时30分许,在更换滤筒除尘器滤芯前,作业人员对滤芯进行“湿化”处理,将自来水喷入滤芯和收尘桶内,水与铝合金粉尘接触发生放热反应产生氢气,由于收尘桶体积小,桶内累积氢气浓度较高,在作业人员进行收尘桶拆卸操作时,因静电或机械撞击等原因引起收尘桶内局部爆燃。收尘桶与除尘器腔体之间用蝶阀隔离,本次局部爆燃未传播至腔体内。

       下午14时02分许,作业人员将滤筒除尘器转移至车间外,在打开箱门后,疑似作业人员发现滤芯区域存在高温冒烟现象,随后作业人员直接向滤芯泼水,在高温条件下迅速造成反应失控,引发粉尘自燃和迸射,导致箱体内发生爆燃,致使周边员工烧伤。

       目前事故确切原因还在进一步调查中。

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       中钢集团武汉安全环保研究院粉尘防爆室主任吴晓煜介绍,金属3D打印产品加工、设备生产企业有别于我们既往印象的“典型”粉尘涉爆企业,但发生粉尘爆炸事故的风险不亚于任一家传统的铝镁金属制品加工企业。全国安标委粉尘防爆分技术委员会委员、上海化工研究院安全工程中心主任肖秋平介绍,铝合金粉在金属3D打印中是比较常见的原料,且大多使用的是微米级铝粉,本身易燃、遇水反应可放出易燃气体(氢气)。


针对此类燃爆风险,建议采取以下防护措施:

1. 建议金属3D打印及其过滤工序采用惰性气体保护方式,并实时监测氧浓度数据,确保相关工序在低氧浓度下运行。

2. 生产完毕后,在清理和处置过程中,应避免往过滤器、收尘桶等密闭空间使用水进行局部“湿化”处理;若使用大量水对废弃粉料进行浸泡处置,应在开放空间进行,防止氢气累积。

3. 当生产或处置过程中出现铝粉着火情况,火情较轻时可使用沙子覆盖灭火。无灭火条件、涉火设备可搬离至安全区域时,可让其自行燃烧;严禁使用水或泡沫灭火剂灭火,避免事故后果扩大化。


粉尘爆炸安全提示:

1. 粉尘爆炸是由可燃性粉尘在爆炸极限范围内遇到热源(明火或高温)而引发的,粉尘爆炸极具危害性,往往会造成较大人员伤亡。夏季气温高,粉尘爆炸事故易发,需要提高警惕。

2. 容易发生爆炸事故的粉尘种类:铝粉、锌粉、硅铁粉、铝材加工研磨粉、各种塑料粉末、有机合成药品的中间体、烟草粉末、染料、植物纤维尘、镁粉、铁粉、小麦粉、奶粉、糖、茶叶粉末

3. 粉尘爆炸的五要素:助燃性气体(氧含量)、可燃性粉尘(氧化反应而燃烧)、点火源(温度骤增发生燃烧的高温热源)、粉尘云(悬浮在空中且达到爆炸下限)、密闭空间(限制在相对密闭的空间)。

4. 粉尘爆炸的特点:多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点。第一次爆炸气浪,会把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来,在爆炸后短时间内爆炸中心区会形成负压,周围的新鲜空气便由外向内填补进来,与扬起的粉尘混合,从而引发二次爆炸。二次爆炸时,粉尘浓度会更高。


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