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1.      粉塵爆炸研究背景

近年來，我國發(fā)生過多起粉塵爆炸事故，造成一定的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

2010年2月，河北省秦皇島發(fā)生的玉米淀粉粉塵爆炸事故，造成19人死亡、49人受傷。2011年5月，富士康拋光車間發(fā)生可燃粉塵意外爆炸事故，造成3人死亡，16人受傷。2012年8月，溫州市甌海區(qū)一幢民房在生產(chǎn)中發(fā)生鋁粉塵爆炸，導(dǎo)致坍塌并燃燒，造成13人死亡、15人受傷。2014年4月，江蘇省南通市如皋市東陳鎮(zhèn)發(fā)生硬脂酸粉塵爆炸事故，造成8人死亡，9人受傷。 2014年8月2日，江蘇昆山工廠爆炸致75人死亡。2015年6月27日，臺灣游樂園粉塵爆炸致使516人傷。2016年9月9日，貝寧一處焚燒場發(fā)生面粉爆炸，近百人遇難。

頻發(fā)的粉塵爆炸事故逐漸引起人們對粉塵爆炸研究的重視。粉塵爆炸，指可燃性粉塵在粉塵云濃度達(dá)到一定程度時，遇到點(diǎn)火源，火焰瞬間傳播于整個混合粉塵空間，同時釋放大量的熱，形成高溫、高壓，系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能以及光和熱的輻射，具有極強(qiáng)破壞性且爆炸過程伴隨有毒有害氣體。粉塵爆炸多在伴有鋁粉、鋅粉、鋁材加工研磨粉、各種塑料粉末、有機(jī)合成藥品的中間體、小麥粉、糖、木屑、染料、膠木灰、奶粉、茶葉粉末、煙草粉末、煤塵、植物纖維等產(chǎn)生的生產(chǎn)加工場所，只要滿足粉塵爆炸的五要素（可燃粉塵、粉塵云、引火源、助燃物、空間受限），則有可能引發(fā)粉塵爆炸事故^[1]。

2.      比表面積測定對粉塵爆炸研究的重要性

粉塵爆炸的基本原理為：1）粉塵粒子表面通過熱傳導(dǎo)和熱輻射，從點(diǎn)火源獲得點(diǎn)火能量，使表面溫度急劇上升，達(dá)到粉塵粒子的加速分解溫度或蒸發(fā)溫度，形成粉塵蒸汽或分解氣體；2）粉塵蒸汽或粉塵分解產(chǎn)生的氣體與空氣混合，形成爆炸性混合氣體，引起點(diǎn)火；3）粉塵粒子本身從表面一直到內(nèi)部（直到粒子中心點(diǎn)），相繼發(fā)生熔融和氣化，迸發(fā)出微小的火花，成為周圍未燃燒粉塵的點(diǎn)火源，使粉塵著火，從而擴(kuò)大了爆炸火焰范圍，如圖1所示。

圖1粉塵爆炸原理示意圖

粉體粒度是粉塵爆炸敏感性和事故嚴(yán)重性的重要影響因素之一^[2]。由于絕大多數(shù)粉塵并非球形、表面光滑顆粒，單純的粒度分布測試不足以說明其對粉塵爆炸特征參數(shù)的影響性，所以通過測試比表面積來表征粉塵表面的物理特性在粉塵爆炸研究領(lǐng)域具有重要意義。

左前明^[3]在煤塵爆炸特性及相應(yīng)抑爆技術(shù)的研究中，對所研究煤礦的煤樣的比表面積和孔徑進(jìn)行了表征。研究表明粉塵比表面越大，熱傳導(dǎo)和熱輻射速率越快，越容易產(chǎn)生揮發(fā)分形成爆炸性氣體源；同時比表面積越大，意味著粉塵材料與空氣的接觸面積越大，這就加速了粉塵表面與氧的反應(yīng)，增加了粉塵的化學(xué)活性，使粉塵點(diǎn)火后燃燒更快，爆炸猛烈度更高。

3.      比表面積測試在粉塵爆炸研究中的應(yīng)用實(shí)例

北京精微高博公司成立于2004年，是由知名的材料科學(xué)家鐘家湘教授領(lǐng)銜創(chuàng)建，集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的國家級高新技術(shù)企業(yè)，在國內(nèi)率先研發(fā)成功動態(tài)全自動比表面儀、BET比表面儀、階梯法動態(tài)比表面儀、單氣路常壓孔徑分析儀、靜態(tài)容量法介孔分析儀、靜態(tài)四站比表面測定儀、高性能靜態(tài)微孔分析儀、氣體法真密度儀、高壓吸附儀等，如圖2所示，被譽(yù)為“中國氮吸附儀的開拓者”，是我國納米新材料表征與測試儀器領(lǐng)域的領(lǐng)航者。

精微高博實(shí)驗(yàn)室曾對幾種爆炸性粉塵的比表面進(jìn)行了測定，如表1所示，由表1可知，對于同一類粉塵，產(chǎn)地、類型、生產(chǎn)批次、粒度均為比表面積的重要影響因素。由于單純的粒度分布測試不能準(zhǔn)確地表征粉塵表面屬性，因而在粉塵爆炸研究領(lǐng)域，為更準(zhǔn)確地表征所研究粉塵的表面物理屬性，比表面測試成為一類必不可少的工具。例如，北京石油化工學(xué)院曾借助精微高博的靜態(tài)比表面測定儀測試系列聚乙烯粉體，并基于測試結(jié)果對比分析不同比表面的聚乙烯粉塵爆炸火焰?zhèn)鞑ミ^程。

 表1 可燃性粉塵比表面積測定結(jié)果