镁粉是一种银白色有金属光泽的粉末，性质相当活泼，脾气也相当火爆。作为一种金属燃料，镁粉在固体推进剂、烟火制造等方面有着广泛的应用，不过与此同时，它在生产、运输、使用过程中也会存在较大的爆炸危险性。

不过即使了解镁粉，我们对它在爆炸中的威力可能还是了解不足。具体它是怎么爆的，可以爆到什么程度，有什么解决的办法，这些都是镁粉在生产及应用中需要特别注意的问题。

镁粉的爆炸风险

首先要明确的是，镁粉可能发生爆炸的形式有很多种，一是遇水或潮气猛烈反应放出氢气，大量放热，引起燃烧或爆炸；二是遇氯、溴、碘、硫、磷、砷和氧化剂剧烈反应，有燃烧、爆炸危险；三是镁粉与空气混合形成爆炸性混合物，当浓度达到一定阈值时，遇火星就会爆炸。而且镁粉它不仅可以在氧气中燃烧，在N₂和CO₂中也能燃烧并生成不同的燃烧产物。

镁粉在干冰中一样可以燃烧

镁粉的爆炸过程是非常复杂的非定常气-固两相动力学过程，受很多物理因素的影响。因此可以认为镁粉爆炸的发展过程为：

①镁粉粒子表面通过热传导和热辐射，从点火源获得点火能量，使表面温度急剧升高；

②镁粉粒子表面的分子由于热分解或干馏作用，在粒子周围生成气体；

③这些气体与空气混合，便生成爆炸性混合气体，遇火产生火焰；

④镁粉粒子本身从表面抑制到内部相继发生熔融和气化，迸发出微小的火花，成为周围未燃烧镁粉的点火源，使粉尘着火燃烧，从而扩大了爆炸范围；

⑤由于燃烧产生的热量，更进一步促进镁粉的分解，不断地放出可燃气体和空气混合而使火焰传播。

从镁粉爆炸的过程上来看，可以近似认为是气体爆炸，可燃气体存于镁粉颗粒之中。但使镁粉粒子表面温度上升的原因主要是热辐射的作用，而气体爆炸主要是因为气体燃烧热的热传导作用。

粉体的气相点火示意图

该如何防范

所有抑制爆炸的举动都要从其燃烧的条件出发。镁粉产生爆炸至少需要5个条件：足够浓度的可燃粉尘、足够的氧浓度、足够能力的点火源、粉尘均匀分散、相对密闭的空间。

根据镁粉爆炸的发生条件，其防护技术一般可分为预防性技术和防护性技术。预防性技术可以避免镁粉尘云的引燃和爆炸，而防护性技术是将镁粉爆炸的事故后果控制在可接受程度内。通常情况下，两者会同时运用。

预防性技术

工业生产中镁粉的预防性技术主要是应用惰性介质对镁粉进行惰化。工业上往往采用2类惰化技术，即气体惰化技术和粉末惰化技术。前者是指在可燃粉尘所处环境中充入氮气、卤代烃、热风炉尾气、水蒸气、氩气、氦气等惰性气体，以降低环境中的氧含量，使粉尘爆炸性能丧失，或使其爆炸压力和爆炸强度显著降低，属于化学惰化。

由于惰性气体惰化的成本相对较高，在工业生产中根据镁粉本身的物化特性，镁粉的惰化也可以应用粉末惰化技术。粉末惰化技术是把碳酸钙、硅藻土、硅胶、氧化钙、氧化镁等耐燃惰性粉体混入可燃粉尘中，防止其爆炸，该过程属于物理惰化，具体过程如下：

①细小的惰化剂颗粒可以附着在镁粉颗粒表面，一定程度上减小了镁粉颗粒及其可燃性气化物与氧气的接触面积，破坏“火三角”，导致可燃物过量，反应不能充分进行，因而能起到抑制燃烧、降低爆炸危害的作用。

②不能参与燃烧的惰化剂颗粒悬浮于镁粉颗粒之间，一定程度上阻碍已燃镁粉颗粒放出的热量引燃未燃的镁粉颗粒，降低火焰传播速率。

③惰化剂颗粒的数量超过一定程度时，局部区域内可吸收的热量将大于反应放出的热量，致使燃烧无法继续进行。

防护性技术

防护性技术是通过控制爆炸破坏力形成，以减轻或避免爆炸事故造成的灾害程度，通常采用抗爆、泄爆、抑爆、隔爆和部分惰化技术。但由于镁粉在发生爆炸时反应比较强烈，抗爆、隔爆和泄爆技术并不能有效地控制爆炸程度，因此采用抑爆技术更为适合。

镁粉

那抑爆技术具体是什么呢？抑爆其实是一种在爆炸燃烧火焰发生显著加速的初期，通过喷洒抑爆剂的方式来抑制爆炸作用范围及猛烈程度，使设备内爆炸压力不超过其耐压强度，避免设备遭到损坏或人员伤亡的防爆技术。抑爆系统主要由爆炸探测器、爆炸抑制器和控制器等三部分组成——由高灵敏度的传感器探测爆炸发生瞬间的信号，通过控制器启动爆炸抑制器，迅速把抑爆剂喷入被保护的设备或系统内，将爆炸火焰扑灭或抑制爆炸进一步发展。

抑爆剂的选择是抑爆过程中的重要环节之一。性能优良的抑爆剂除了要对被保护容器内出现的温度和振动不敏感外，抑爆系统还必须具有较高的动作压力，而抑爆后容器设备内的压力上升又不是很显著。常用的抑爆剂主要有卤代烷、水、粉末及混合抑爆剂等。基于镁粉的物化特性，选择抑爆剂应注意以下几个方面：

①镁粉发生燃烧爆炸不能用水进行抑爆，这是因为镁粉表面通常有一层氧化膜，遇水一般不会发生反应，但新制成的镁粉或氧化膜已经脱落的镁粉以及火场上正在燃烧或处于高温烘烤下的镁粉可以与水迅速发生化学反应生成氢气，与空气混合形成爆炸性混合物。

②镁粉在常温下能与氯和溴进行燃烧反应，还可与卤代烷发生反应，生成少量氯化镁起催化作用，往往导致爆炸燃烧。因此，镁粉抑爆也不能用四氯化碳、1211灭火剂。

资料来源：

镁粉爆炸机理及其防护技术研究，付羽，陈宝智，李刚。

镁粉爆炸特性和惰化抑爆的实验研究，蒯念生，李建明，陈志，欧凤兰，马维。

粉体圈 小榆整理