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粉体静电的危害

由于现代工业的快速发展，在人类的生产和生活中，粉尘的产生极为普遍，而原材料和成品的粉体化在矿业、冶炼化工、纺织、医药、食品加工及建材等行业也被普遍采用，然而粉尘带来的危害在人类的生存环境、日常生产及生活中随处可见：

√ 粉尘能粘附在植物叶子和枝干上，对它的生长造成影响，给林业、蔬果业带来经济损失；

√ 金属表面粘附粉尘引起腐蚀，使建筑物的寿命变短，遭受污染；

√ 粉尘悬浮在大气中，使大气能见度变低，引发交通事故，造成人员伤亡，扰乱道路交通秩序；

√ 电子产品的电子元件会由于粉尘的吸附造成电子元件故障，使器件失效或报废；

√ 粉尘还对人的呼吸系统造成严重损伤，引起尘肺等一系列呼吸系统疾病。

在如此多的危害中，人们往往会忽略粉体生产、运输、储存过程中的静电危害。在粉体的制造中，对原料进行断裂、破碎和研磨，在粉体的输运、集收及贮存过程中，都不可避免地使粉粒之间以及粉体与容器壁之间发生频繁的冲击、摩擦、分离，结果会产生接触、分离带电效应和摩擦带电效应，使粉体和容器等带上了静电。

（图源：pixabay）

含有巨大数量粉粒的粉体会积聚起相当大的静电荷，若其电阻率较大，积聚起的静电就不易泄漏，从而形成很强的静电场，若电场强度能够击穿空气，则会发生不同形式的静电放电现象。如果产生物质静电放电，其危害范围广、后果严重，产生刷形放电和火花放电的物体会带有很高的电位，有可能会产生几安培的电流，这种静电能量会引起绝缘击穿、造成电击、引起火灾爆炸。

国内外曾经发生多起由静电引起的粉尘爆炸事故。例如：1987年3月15日，哈尔滨亚麻纺织厂由静电引起亚麻粉尘爆炸，造成58人死亡、177人受伤；2012年，深圳宝安区松岗街道东方社区深圳市信新宇五金制品有限公司发生一起粉尘爆燃事故，事故造成7人不同程度烧伤，其中4人伤势较重，事故起因初步调查是因遇静电而引发的爆炸。

为了减少或者避免由粉尘产生静电而引发的严重后果，加强对典型粉尘静电起电特性的研究，对预防由粉尘静电放电而引起的火灾和爆炸事故有重要指导意义。

粉体静电特点

粉尘是固体，它处于特殊状态下，双电层的基本原则是其静电产生的原因。但起电过程往往包含接触分离、冲撞、破碎等综合现象。在特定条件下可能产生静电的物质有金属粉、水泥粉、小麦粉、塑料粉等。

粉体静电电压可高达数千至数万伏。粉尘与其他固体相比，有很多不同，如分散性和悬浮性。在相同的材料和质量条件下，粉尘表面积比整个固体的大很多，这主要是因为其具有分散性。静电的经常产生是因为表面积增大，表面积增大导致稳定性降低。因此，即使整块的聚乙烯是稳定物质，粉体状态的聚乙烯却不稳定，还可能发生剧烈爆炸。由于粉体处于悬浮状态，颗粒与大地之间总是通过空气绝缘的，而与组成粉体的材料是否是绝缘材料无关。因此，很多金属粉体也能在特定条件下产生和积累静电，如铝粉、镁粉。

粉体静电起电机理

一个电子克服原子核作用，从材料表面逸出，所需要的最小能量，称为逸出功或功函数。不同物质的功函数不同，两种物质接触在界面上形成电场，在电场力作用下电子从功函数小的一方向功函数大的一方转移，直到在界面处形成双电层产生反向电位差与接触电位差相抵消时，电荷转移才停止，功函数高的物质带负电，功函数小的物质带正电。

粉尘工业生产防静电

在实际工业生产中，粉尘在生产、储存和输送过程中，经过研磨、搅拌、筛分及气力输送等不同工艺流程。与加工器具、输送管道、筛网等碰撞、摩擦、剥离及断裂等现象而产生静电。根据不同工艺过程和不同种类工业粉尘的带电特点不同，应制定相对应的静电灾害预防措施。

在实际粉尘生产过程中，由于粉尘与管道、颗粒与颗粒之间不可避免的出现摩擦分离，导致粉尘在输送过程中自身产生静电电荷，又因工业生产中的粉尘的体积电阻率一般在10¹⁰～10¹⁵Ω﹒m，因此绝缘性很高，自身因摩擦分离接触所产生静电荷因粉尘绝缘性较高而不易消散，造成静电荷积累，如果不能及时消散会形成较强的静电场强。若场强强度超过介质的击穿场强就会发生不同形式的静电放电，严重时会造成粉尘燃烧爆炸事故。也可能因为静电力的作用而使管壁粘附粉尘，堵塞管道等现象发生。

因此，在粉尘工业实际生产中，提出有针对性的防静电措施具有重大意义。减少静电产生的措施，包括：控制粉尘在管道中的流速、增加空气湿度、通过静电序列选用材料、抗静电剂和抗静电涂料、控制粉尘加料速度等。

在实际工业生产中，输送粉尘的动力一般都是空气输送，在有空气的环境下，若粉尘因静电积累而最后导致静电放电，静电放电能量大于粉尘最小点火能就会引起粉尘燃烧爆炸，造成人员伤亡、财产损失和环境污染。这种情况下，将空气改为氮气输送，避免了粉尘与氧气直接接触，彻底消除了粉尘因为静电积累、放电导致的燃烧爆炸事故，从根源杜绝静电危害。

资料来源：典型粉体颗粒静电起电特性研究，王世浩，中国石油大学