Şeker tozu patlayıcı mıdır?
Özet
Evet. İnce şeker tozu patlayıcıdır: 2008 Port Wentworth soruşturması için yapılan deneylerde pudra şekeri 7,5 bar'a ve Kst 139 bar·m/s'ye ulaştı. İri kristal toz şeker daha az şiddetlidir, ancak elleçleme ince toz üretir ve o felaketi çökelmiş şeker tozu besledi.
Evet. İnce şeker tozu patlayıcı bir tozdur: pudra şekeri ve kristal toz şeker öğütülürken, taşınırken ve paketlenirken oluşan ince toz, birkaç bar'lık basınçlarla patlayan bulutlar oluşturabilir. Satıldığı haliyle iri kristal toz şeker çok daha az reaktiftir, ancak elleçleme her zaman ince toz üretir ve 2008'de Georgia, Port Wentworth'teki rafineride 14 işçinin ölümüne yol açan patlamayı çökelmiş şeker tozu beslemiştir.
Kısa cevap
- ABD Kimyasal Güvenlik Kurulu (CSB) soruşturması için yapılan deneylerde pudra şekeri (ortalama parçacık boyutu 23 µm) 7,5 bar maksimum patlama basıncına ve 139 bar·m/s Kst değerine ulaşmış ve 10 ile 30 mJ arasındaki kıvılcımlarla tutuşmuştur.
- Teslim alındığı haliyle kristal toz şeker deneyde yine patlamış (5,2 bar, Kst 35 bar·m/s), ancak kıvılcımla tutuşturulması çok daha zor olmuştur (minimum tutuşma enerjisi 1000 mJ'ün üzerinde).
- Bu numunelerin hepsi St 1 patlama sınıfındadır. St 1, zararsız bir toz değil, St 2 veya St 3'e göre daha yavaş bir basınç artışı anlamına gelir: birkaç bar, bir binanın dayanabileceğinden çok daha fazladır.
- Tehlike en çok değirmenlerin, konveyörlerin, kovalı elevatörlerin, siloların, toz toplayıcıların ve paketleme makinelerinin içinde ve şeker tozunun zeminlerde, kirişlerde ve borularda birikmesine izin verilen binalarda büyüktür.
Şeker tozu ne kadar patlayıcıdır?
CSB, rafineriden alınan dört numuneyi standart 20 litrelik düzenekte ASTM yöntemlerine göre test ettirmiştir:
| Numune (CSB soruşturması) | Ortalama parçacık boyutu | Pmax | Kst | MEC | MIE |
|---|---|---|---|---|---|
| Kristal toz şeker, teslim alındığı haliyle | belirlenmedi | 5,2 bar | 35 bar·m/s | 115 g/m³ | 1000 mJ'ün üzerinde |
| Kristal toz şeker, 500 µm'nin altına elenmiş | 286 µm | 6,0 bar | 56 bar·m/s | 115 g/m³ | 1000 mJ'ün üzerinde |
| Pudra şekeri | 23 µm | 7,5 bar | 139 bar·m/s | 95 g/m³ | 10 ile 30 mJ |
| Mısır nişastası | 10 µm | 8,5 bar | 189 bar·m/s | 105 g/m³ | 10 ile 30 mJ |
Pmax kapalı bir kaptaki maksimum patlama aşırı basıncı, Kst normalize edilmiş basınç artış hızı, MEC minimum patlayıcı konsantrasyon, MIE ise minimum tutuşma enerjisidir. Tablo parçacık boyutunun etkisini doğrudan gösterir: şekeri ince toz haline getirmek, Kst'yi teslim alındığı haliyle kristal toz şekere göre kabaca dört katına çıkarır ve tutuşma enerjisini elektrostatik bir kıvılcımın ulaşabileceği aralığa indirir. Yüklü, topraklanmamış bir kişiden çıkan kıvılcım 10 mJ veya daha fazla mertebesindedir.
Pudra şekeri genellikle topaklanmayı önleyici olarak bir miktar nişasta da içerir (rafinerinin ürünü yaklaşık %3 mısır nişastası içeriyordu); nişasta da kendi başına patlayıcı bir tozdur. Örneğin GESTIS-DUST-EX'teki veri tabanı değerlerinin her biri tek bir numuneyi tanımlar ve incelik ile neme göre değişir; bu nedenle tasarım değerleri kendi malzemeniz üzerindeki deneylerden gelmelidir, bkz. Bir tozu patlayıcı yapan nedir?
2008'de Port Wentworth'te ne oldu
7 Şubat 2008'de bir dizi patlama, Georgia, Savannah yakınlarındaki bir şeker rafinerisinin paketleme binalarını yıktı. On dört işçi öldü, çok daha fazlası yaralandı, bunların birçoğu ağır yanıklarla. CSB şu sonuçlara vardı:
- Birincil patlama büyük olasılıkla iki şeker silosunun altındaki çelik bantlı bir konveyörün içinde meydana geldi. Konveyör bir yıl önce, toz giderme veya patlama tahliyesi olmaksızın çelik panellerle kapatılmıştı; bu nedenle şeker tozu içinde minimum patlayıcı konsantrasyonunun üzerinde birikebiliyordu.
- En olası tutuşturucu kaynak konveyördeki aşırı ısınmış bir rulmandı, ancak hasar bunun doğrulanmasına engel oldu.
- Patlama, ekipmanın çevresinde diz boyuna varan dökülmelerden yüksek yüzeylerdeki toza kadar paketleme binalarının her yerinde birikmiş şekeri ve şeker tozunu havalandırdı ve binalara yayılan ikincil patlamalara neden oldu.
- Taşıma ekipmanı, tozu ve dökülmeleri çalışma alanlarından uzak tutacak şekilde tasarlanmamış ve bakımı yapılmamıştı, temizlik yetersizdi ve daha önceki uyarılar ile küçük olaylar düzeltici faaliyete yol açmamıştı.
CSB ayrıca zeminde duran şekerin kendi kendine patlamadığını belirtir: bir sarsıntı onu havaya kaldırdığında tehlikeli hale gelir. Tek bir konveyörün içindeki küçük bir olayın binaların tamamını yıkabilmesinin nedeni budur. Soruşturma 2008'deki Port Wentworth şeker rafinerisi patlamasına ne sebep oldu? yazısında ele alınmıştır.
Bir şeker veya şekerleme tesisinde risk nerededir
- Pudra şekeri üreten şeker değirmenleri ve pulverizatörler: ince toz, mekanik tutuşturucu kaynaklar ve normal çalışmada bir bulut.
- Silolar, bunkerler ve kovalı elevatörler: dolum ve boşaltma sırasında toz bulutları; tutuşturucu kaynak olarak sürtünme, sıcak rulmanlar ve yabancı metal parçaları.
- Değirmenlere ve paketleme hatlarına hizmet eden toz toplayıcılar: her temizleme darbesinde bulut halinde ince, kuru toz.
- Kapalı konveyörler ve aktarma noktaları: Port Wentworth'ün gösterdiği gibi, bir konveyörü toz emişi ve tahliye olmadan kapatmak yeni bir patlama tehlikesi yaratabilir.
- Paketleme odaları ve binalar: zeminlerdeki, kirişlerdeki, borulardaki ve aydınlatma armatürlerindeki tabakalar ikincil patlamaların yakıtını sağlar.
Olağan önlemler şunlardır: emişli, toz geçirmez ekipman; kaplarda patlama tahliyesi veya izolasyonlu bastırma; ince tozun elleçlendiği yerlerde tesisin ve personelin topraklanması; toz bölgelerine göre seçilmiş Ex ekipman ve tabakaları birikmeden kaldıran temizlik. Bunlar Toz toplayıcılar, silolar ve kovalı elevatörler yazısında ele alınmıştır.
Sık yapılan hatalar
- "Şeker gıdadır, kimyasal değildir." Şeker, nişasta ve un klasik patlayıcı tozlardır.
- "Kristal toz şeker çok iridir." Deneyde yine de patlamıştır; ayrıca taşıma ve öğütme, binalarda çökelen ince tozları üretir.
- "St 1 düşük risktir." Port Wentworth'teki tozlar St 1 tozlarıydı.
- Tozu içeride tutmak için ekipmanı emiş veya tahliye olmadan kapatmak. Kapalı muhafaza, birincil patlamanın başladığı yer haline gelebilir.
excodex'te ilgili yazılar
- Bir tozu patlayıcı yapan nedir? Parçacık boyutu, konsantrasyon ve toz patlama beşgeni
- Toz toplayıcılar, silolar ve kovalı elevatörler: toz patlamalarının başladığı yerler
- 2008'deki Port Wentworth şeker rafinerisi patlamasına ne sebep oldu?
- İkincil toz patlaması neden genellikle ilkinden daha yıkıcıdır?
- St 1 sınıfı bir toz neden yine de yıkıcı bir patlamaya yol açabilir?
Standartlar ve ek kaynaklar
- EN 14034 serisi ve ASTM E1226, E1515 ve E2019: toz bulutlarının patlama basıncı ve Kst, minimum patlayıcı konsantrasyon ve minimum tutuşma enerjisi için deney yöntemleri.
- IEC 60079-10-2, patlayıcı toz ortamı bulunan alanların sınıflandırılması.
- NFPA 660, yanıcı tozlar (2025; tarım ve gıda işleme tesisleri için NFPA 61'in, NFPA 652'nin ve NFPA 654'ün yerini alır).
- ABD Kimyasal Güvenlik Kurulu, Port Wentworth şeker rafinerisi toz patlaması ve yangını (2008), soruşturma sayfası: csb.gov ve nihai rapor (2009): csb.gov (PDF)
- IFA, GESTIS-DUST-EX patlama özelliklerinin açıklaması: dguv.de (PDF)
Bu yazı excodex editör ekibinin hazırladığı genel teknik bilgidir. Geçerli standartların, ekipman sertifikalarının ve talimatlarının, ulusal mevzuatın veya yetkin bir kişinin değerlendirmesinin yerini tutmaz.