Page 42 - 《橡塑智造与节能环保》2024年4期
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综述与专论
皮肤或已有皮肤状况的人。 炭黑等粉末状材料的燃烧风险取决于几个因素，
2.4 潜在致癌性 通常称为爆炸五边形。爆炸五边形的所有五个元素都
国际癌症研究机构（IARC）将炭黑列为2B类致 必须存在，才能发生可燃粉尘爆炸（图1）。其中包括
癌物，这意味着它可能对人类致癌。有证据表明，接 以下内容：
触炭黑和多环芳烃（PAHs）可能是一个特别令人担忧 （1）可燃粉尘：散布在空气中能燃烧或支持燃
的问题，多环芳烃通常共存。IARC将PAHs归类为第1 烧的细小固体物质：
类致癌物，这意味着已知PAHs会导致人类癌症，包括 （2）分散：可燃粉尘必须分散在空气中，形成
肺癌、皮肤癌和癌症。 浓度高于最小爆炸浓度（MEC）的粉尘云。
出于这些原因，职业健康与安全管理局 （3）氧气：大气中必须有足够的氧气支持燃烧
（OSHA）对炭黑进行了监管，以保护工人免受与工 过程。
作场所相关的潜在健康和安全危害。OSHA已将炭 （4）点火源：需要火花、火焰、热表面或静电
黑的允许接触限值（PEL）确定为每立方米空气3.5 等点火源来启动燃烧过程。
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毫克（mg/m ），以8h时间加权平均值（TWA）计 （5）封闭：尘云必须封闭在封闭空间内，如房
算。雇主必须确保工人接触炭黑的程度不超过这一 间、容器或设备，才能发生爆炸。
限度。雇主还应了解美国国家职业安全与健康研究所 粉末材料的燃烧性能取决于颗粒大小、浓度、
（NIOSH）和美国政府工业卫生学家会议。这些建 化学成分和点火源的存在等因素。可燃材料的爆炸
议基于最佳实践和健康指南，但不具有法律效力。 指数包括最小爆炸浓度（MEC）、最小点火能量
NIOSH为炭黑本身和存在多环芳烃的炭黑制定了单独 （MIE）、最大爆炸压力（Pmax）和Ksr值（根据密
的比率建议（表1）。 闭容器中爆炸过程中的压力上升率确定的粉尘相对爆
表1 炭黑接触限值（OSHA、NIOSH 和 ACGIH） 炸严重程度的衡量标准）。Ksr值用于根据粉尘的爆炸
OSHA PEL NIOSH REL AGGIH TLV 潜力将其分为不同的爆炸类别（St 0、St 1、St 2和St
8 h TWA Up to 10 h TWA 8 h TWA
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3.5 mg/m 2 3.5 mg/m ,0.1 mg PAHs/m (存 3 mg/m (可吸入颗粒物) 3）。（请注意，粉尘的爆炸指数和ST级是特定样品
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在多环芳烃的炭黑)
的特定值；设施中的炭黑粉尘可能具有与以下典型炭
黑材料不同的值和ST级。需要进行材料测试来确定特
3 炭黑及其燃烧风险
定粉尘样品的确切爆炸指数值。）
炭黑属于可燃固体。这意味着，如果暴露在点火
元素碳是一种能量丰富的材料，有可能在氧气
源（如火花或火焰）中，它可能会起火燃烧。炭黑也
存在的情况下支持燃烧反应。典型的炭黑粉尘通常
有粉尘爆炸的危险，这意味着，如果它被细分并分散
被归类为ST 1级材料，或可燃材料的最低级别（弱爆
在空气中，它可以形成一种爆炸性混合物，通过火花
炸）。然而，ST 1级粉尘（如炭黑）仍会产生非常大
或火焰点燃。
的破坏性粉尘爆炸。影响炭黑燃烧风险的其他因素包
括：
（1）颗粒尺寸：较小的颗粒产生更高的燃烧风
险，因为：1）它们更有可能以云的形式悬浮在空气
中；和2）它们具有更高的表面积以促进与空气中的氧
的反应。
（2）静电特性：炭黑在搬运和加工过程中会积
聚静电，如果管理不当，可能会成为点火源。
（3）最小爆炸物浓度（MEC）：炭黑的MEC相
对较高，通常为50 g/m³或更高，具体取决于样品特
性。这比炭黑的PEL高出几个数量级，因此如果符合
图1 粉尘火灾和爆炸五边形
OSHA PEL，一般设施的爆炸风险较低。然而，粉尘
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