陳文博 張雪峰 錢勇

1 引言

隨著我國工業(yè)制造水平的不斷提高，逐步向制造強國邁進，工業(yè)領域的活潑金屬和輕金屬如鈉、鋰、鋁、鎂等應用越來越廣泛，遍及航空、航天、汽車、機床、機電、精密電子等行業(yè)。一些金屬材料由于其特殊的物化性質，在生產、儲存、運輸、使用過程中，一旦操作不當，就會引起金屬火災事故[1]。2019年3月31日，江蘇昆山某精密金屬加工企業(yè)發(fā)生鎂、鋁廢金屬集裝箱燃爆事故導致7人死亡、5人受傷。2014年8月2日，江蘇昆山中榮金屬制品有限公司鋁粉塵爆炸導致146人死亡、95人受傷。2012年8月5日，浙江溫州甌海區(qū)郭南村某五金鎖具廠鋁粉塵爆炸，導致13人死亡、15人受傷。這些常見金屬火災爆炸事故屢屢發(fā)生，對維護社會公共安全的消防救援工作提出了新挑戰(zhàn)，如果采取的事故處置措施不恰當，就可能導致嚴重的后果。因此，如何在保障消防指戰(zhàn)員自身安全的前提下，快速、有效地開展滅火救援工作，是本文研討和思考的重點。本文首先對常見金屬火災的危險特性進行了簡述，然后對常見金屬火災事故的處置對策進行了歸納，最后就常見金屬火災事故的注意事項進行了總結。

2 金屬火災的危險特性

按照《火災分類》（GB/T 4968-2008）的分類要求，金屬火災為D類火災，金屬火災是指與金屬有關的火災或者金屬引起的火災。在人們社會生產和日常生活中，常見的鈉、鋰、鎂、鋁等部分堿金屬或輕金屬化學分子量較低，化學性質比較活潑，在其使用過程中容易失去控制而引發(fā)火災。根據《化學品分類和危險性公示》（GB13690-2009）對于危險化學品的分類標準，鋁粉、鎂粉、鈦粉等屬于易燃固體；鐵粉、釹粉、硫化鐵等屬于自燃固體；烷基金屬如烷基鋰、烷基鋁等，金屬化合物如疊氮化鈉（NaN3）等，都屬于自熱物質；鉀、鈉、鈣、鋅粉等，金屬化合物如氫化鉀、碳化鈣（電石CaC2）等，都屬于遇水放出易燃氣體的物質。因此，在消防救援工作中，對于常見金屬火災的認識，必須從危險化學品火災事故的深度去研究分析。金屬火災容易引起爆炸，爆炸往往比火災本身產生更巨大的破壞。所以，對于金屬火災爆炸和金屬粉塵爆炸的探討，有助于在消防救援中做好預防和防范工作。

2.1 金屬火災的危險性

2.1.1 燃燒溫度高

如鎂、鋁粉燃燒溫度高達3000 ℃，約是一般火災溫度（800~1000 ℃）的3倍，火光耀眼明亮，輻射熱強[2]。

2.1.2 撲救難度大

鉀、鈉、鋰、氫化鉀、電石等金屬或金屬化合物化學性質活潑，燃燒猛烈，產生易燃易爆氣體。與常規(guī)滅火藥劑（水、泡沫、干粉、二氧化碳等）發(fā)生化學反應，加劇火勢蔓延。同時，金屬火災很容易產生濃煙，能見度低，嚴重影響滅火救援行動的開展。

2.1.3 易引起爆炸

金屬火災撲救不當易發(fā)生爆炸，常見的金屬或金屬化合物火災引起的爆炸有以下三種形式：一是由金屬或金屬化合物與水反應生成的易燃易爆氣體引發(fā)的爆炸。如活潑金屬鉀、鈣、鈉及其氫化物等與水反應生成氫氣；碳化鈣（電石）與水反應生成乙炔，氫氣和乙炔在一定條件下都能發(fā)生爆炸。二是由金屬或金屬化合物與水反應發(fā)出大量熱引起的爆炸。如烷基金屬一般保存在烷基溶劑里，遇氧遇濕放熱，烷基溶劑易受熱引起燃燒分解，最后導致整個包裝物受熱膨脹爆炸[3]。三是由金屬或金屬化合物與其他物質反應發(fā)生爆炸。如過氧化金屬、硝基金屬與可燃物混合引發(fā)的爆炸。

此外，一些金屬鹵化物、金屬硫化物等金屬化合物燃燒會產生有毒氣體，導致人員中毒窒息。

2.2 金屬粉塵爆炸的危險性

金屬粉塵發(fā)生爆炸須滿足以下條件：封閉或受限空間；金屬粉塵可燃；形成塵云，濃度達到爆炸下限；空氣即氧化劑；足夠大的點火能[4]。金屬粉塵爆炸往往是火災和爆炸同時發(fā)生，其危險性[5]如下：

2.2.1 壓力傳播速度比火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，引起爆轟

金屬粉塵爆炸時，首先是達到爆炸壓力，然后經過0.1~0.2s后再出現火焰。在常溫常壓下，火焰初始傳播速度為2~3m/s，然后隨壓力增大而迅速加快。由于爆炸火焰的影響，壓力傳播速度約為300m/s，隨著火焰速度提高，壓力傳播速度也會進一步增大。

2.2.2 燃燒不完全，產生一氧化碳（CO）

金屬粉塵混合物爆炸，其燃燒并不完全（與氣體或者蒸氣混合物不同），會產生CO，或者爆炸物自身分解的有毒氣體。

2.2.3 可燃物發(fā)生碳化，人體受爆炸影響會嚴重燒傷

金屬粉塵爆炸時，顆粒邊燃燒、邊飛散，受到影響的可燃物發(fā)生局部的嚴重碳化，如2014年8月2日江蘇昆山中榮金屬制品有限公司爆炸后，第一時間死里逃生的員工，衣服基本碳化燒盡，身上裸露表面已嚴重燒傷。

2.2.4 爆炸感應期較長，易引起二次及以上爆炸

金屬粉塵爆炸的氣浪會將沉積的粉塵揚起，在新的空間形成達到爆炸極限的混合物質而產生二次爆炸，這種連續(xù)爆炸會造成嚴重的破壞。爆炸的感應期較長，粉塵的燃燒過程比氣體的燃燒過程復雜，有的要經過塵粒表面的分解或蒸發(fā)階段，有的要有一個由表面向中心延燒的過程，因而感應期較長。

2.2.5 粉塵著火起始能量大，引發(fā)持續(xù)火災

金屬粉塵燃燒速度和爆炸壓力比氣體爆炸小，但因燃燒時間長，產生能量大，所以破壞力和燒毀程度大。產生能量以最大值進行比較時，是氣體爆炸的數倍，溫度可上升至3000 ℃。

3 金屬火災的處置對策

3.1 金屬火災處置

從金屬機械加工、金屬回收再生、永磁材料制備、金屬催化劑等領域來看，金屬火災主要發(fā)生在生產、運輸、儲存過程，如鎂、鋁合金制品的機械加工、廢金屬料的儲存和回收利用、釹鐵硼永磁材料的運輸、活潑金屬和金屬化合物的運輸等。一般少量金屬或金屬化合物的火災，采用覆蓋窒息法，可在短時間內控制。當遇到較大金屬火災或火勢無法控制時，消防救援力量開展火災事故處置措施如下：

3.1.1 做好火情偵察

詢問當事人事故現場有關情況，主要包括：燃燒金屬種類和數量；人員傷亡或被困情況；周邊單位情況；有無酸堿類禁忌化學品物質毗鄰；專用消防設備或滅火藥劑儲備等，及時掌握動態(tài)信息。

3.1.2 預防爆炸發(fā)生

通過詢問當事人和專家技術人員，研判燃燒物質和燃燒區(qū)域有無爆炸可能：反應燃燒的金屬或金屬化合物是否隔離；反應燃燒物質是否產生易燃易爆氣體；燃燒區(qū)域有否形成金屬塵云可能；燃燒區(qū)域是否存在封閉空間等，為下一步現場安全警戒、戰(zhàn)斗力量部署提供可靠依據。

3.1.3 加強安全警戒

建議按照?；肥鹿侍幹迷瓌t，根據燃燒物質、數量、理化特性及氣象條件等，劃定重危區(qū)、輕危區(qū)、安全區(qū)。如產生易燃易爆氣體、有毒氣體的，應提高個人防護級別，擴大警戒范圍。

3.1.4 選擇滅火藥劑

金屬火災禁用水、泡沫、二氧化碳、普通干粉等滅火劑，主要采用窒息法滅火，即可燃物與氧化劑隔離的方法，可用干沙、石粉、D類干粉滅火劑、7150滅火劑（主要成份為偏磷酸三甲酯）、惰性氣體、滅火毯等。

3.1.5 調集增援力量

對于金屬生產車間、儲存?zhèn)}庫、運輸車輛發(fā)生火災時，須第一時間調集增援力量，進行社會聯動，及時調運特種工程機械車輛如鏟車、挖掘機等，以及干沙、石粉等滅火藥劑。

3.1.6 防止復燃復爆

金屬火災明火撲滅后，由于潮濕環(huán)境或覆蓋不全面，仍會發(fā)生復燃復爆。為此，在條件允許情況下，對于一些金屬粉末、磁粉等的火災，可以采取控制其燃燒至其全部氧化，再進行安全轉移。

3.1.7 當發(fā)生大面積火災時，立即評估和研判事故發(fā)展態(tài)勢，啟動政府級的應急預案

組織周邊人員緊急疏散，根據災情發(fā)展趨勢和控制能力，預警聯動相關單位和部門（當地政府、應急、公安、交通、環(huán)保、氣象等），進一步采取防止事故擴大的措施，避免重大人員和財產損失。

3.2 金屬粉塵爆炸處置

金屬粉塵引發(fā)爆炸火災撲救要掌握以下幾點：

3.2.1 加強現場偵察

重點偵察建筑物是否仍存在封閉空間和金屬揚塵，排煙情況，以及鋼筋是否裸露等?，F場需設置觀察哨，預警火勢、濃煙和建筑垮塌風險等情況。

3.2.2 做好排爆抑爆，為防止二次爆炸[6]

確認建筑物排塵通風裝置是否作用，對封閉空間使用防爆工具（如銅撬、銅鏟）進行破拆，使用排煙車和防爆風機進行強制通風等。

3.2.3 緊急疏散和安全警戒

與到場專家研判會商發(fā)生再爆炸的威力和影響范圍，確定疏散距離，并做好重、輕危區(qū)的安全警戒工作。

3.2.4 第一時間調足滅火救援力量，做好建筑物內傷員和被困人員的搶險救援準備

進行社會聯動，及時調運特種機械工程車輛，調集足夠的干沙、石粉等滅火藥劑。金屬粉末區(qū)域進行覆蓋時，必須減少一線消防員數量，不得大集團作戰(zhàn)。

3.2.5 制定滅火對策

金屬粉塵爆炸火災產生的高溫必然引起其非金屬物質火災。對于面積大、距離長的廠房或倉庫，應進行有效分割，對于不明區(qū)域或沉積粉塵切勿打水。對于非金屬物質燃燒，確認與水不反應后，可用開花水或霧狀水滅火，同時要筑堤避免消防廢水流向金屬燃燒區(qū)，造成火勢蔓延。

4 金屬火災事故處置注意事項

（1）金屬火災屬于D類火災，禁止使用水、泡沫、二氧化碳（CO2）、普通干粉滅火器撲救。宜采用干沙、石粉、D類干粉滅火劑、7150滅火劑、滅火毯等撲救。

（2）覆蓋干沙或石粉時，須輕輕傾倒，逐步推進，切不可猛烈傾倒或遠距離拋灑，致使燃燒物飛濺，影響滅火效果。

（3）對于較大火勢的金屬火災，或者金屬粉塵火災，必須控制一線消防人員數量，盡量使用特種工程機械（如鏟車、挖掘機等）進行撲救。

（4）金屬粉塵火災搶險救援時，一定要先做好現場偵察，設置安全員，進行觀察哨工作，確認建筑物或搜救空間已經排氣通風[7]，且無坍塌風險后，方可進入搜救傷員。

（5）金屬粉塵火災撲救中，前線指戰(zhàn)員應著隔熱服或避火服，必須佩帶空呼，防止有毒氣體和金屬粉塵侵害。對于金屬猛烈燃燒的現場應佩戴防眩光鏡，防止強光導致短暫失明。

（6）堆積金屬粉塵或廢金屬堆垛在明火熄滅后內部可能還有陰燃，檢查或轉移過程中須及時滅火。

5 結語

通過對常見金屬火災和金屬粉塵爆炸的危險特性進行簡述，并歸納了金屬火災和金屬粉塵爆炸事故的應急處置措施和注意事項，為消防救援隊伍快速、有效地開展此類事故的滅火救援工作提供相關理論指導。