「粉塵爆発」小麦粉など、普通は危険とも思えない物質でも爆発を起こす現象です。

一体どういう原理で爆発するのかご存じでしょうか?

家庭でも起こりうる危険な現象なので、その仕組みを知っておいた方が良いかもしれません。

そこで、粉塵爆発について簡単に説明してみます。

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燃焼と爆発の違い

粉塵爆発に入る前に、一般的な「爆発」について説明しておきます。

「爆発」と「燃焼」何が違うのでしょうか?

燃えるのは連鎖的な現象

別記事『引火点、着火点とは? ものが燃える仕組みを簡単に』でも説明しましたが、燃焼は酸化反応が続いて起こるものです。

  • 何かの拍子に酸化反応が起こる
  • 酸化反応によって発熱して温度が上がる
  • 温度が上昇したことで周囲の酸化反応を誘発する

という現象が連鎖的に起きるものです。

燃焼とは?

燃焼というのは、酸化反応が連鎖的に起きていますが、その広がり方に制限があります。

酸化反応は酸素との反応ですから、周囲の酸素が反応に使われてしまうとそれ以上反応が広がりません。

新しく酸素が補充される速度で燃焼の広がり方が制限されています。

風が強いと火の勢いが強くなるのは、風によって酸素の補充が速くなるためです。

爆発とは?

引火点、着火点とは? ものが燃える仕組みを簡単に』でも説明したガソリンの爆発を例にしてみましょう。

液体のガソリンの表面で燃えているときは、その部分の酸素がなくなれば酸素の補給が必要です。

でも、ガソリンが気化して気体の状態で空気と混合されている場合は別です。

全ての(ガス化した)ガソリン分子の周辺に酸素が沢山あります。

酸素の補充など必要ありません。

一か所で反応が始まるとそれをきっかけに酸化反応があっという間に広がっていきます。

これが爆発です。

ちなみに火薬、爆薬は、分子内に酸素を持っていて、空気中の酸素がなくても反応できるもので、酸素の補充は当然必要ありません。

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粉塵爆発とは?

酸素の補充(酸素が充分なら燃えるものの補充)に制限されず、一気に酸化反応が進むのが爆発です。

粉塵爆発は、小さな粉末が空気中に舞っていて、酸素の補給がなくても一気に反応が進むものです。

次の3つの条件が揃ってしまうと、粉塵爆発が起きてしまうのです。

粉末が小さいこと

まず、細かくて小さい粉末であることです。

小さいと空気に触れている表面積が大きくなり、酸化反応を起こしやすくなります。

大きな塊では火をつけてもすぐに消えるものでも、微粉末にするだけで燃えるようになる場合があります。

空気中に適当な濃度で舞っていること

微粉末が空気中に舞っている状態で点火されると、酸化反応が一気に広がっていくのが粉塵爆発です。

もし、粉末の量が少ないと、粉末間の距離が大きくなります。

すると、ある粉末が酸化して高温になっても、その温度が周囲の粉末に伝わらず連鎖的に反応が進みません。

粉末の量が多く、周囲の粉末との距離が近いことが粉塵爆を招くのです。

また、逆に粉末の量が多すぎると、空気中の酸素の方が足りなくなって爆発に至りません。

これ以上粉末の量が少ないと反応が伝播しない濃度を爆発下限濃度と呼び、酸素が充分あって燃焼が継続できる濃度を爆発上限濃度と呼びます。

粉末が爆発下限濃度より多く、爆発上限濃度より少ない場合に、粉塵爆発が起きる可能性があるのです。

着火源があること

爆発限界内の粉塵が舞っている状態の場所で、火をつけたり、火花を飛ばしたりすると、それを要因にして粉塵爆発が起こってしまいます。

もし粉末が大量に舞っているようなことがあれば、火をつけないようにしましょう。

小麦粉でも粉塵爆発を起こす

小麦粉

粉塵爆発を起こす可能性があるものとして、小麦粉が良く知られています。

小麦粉は、そんなに燃えそうに思えません。

燃えにくいものは、酸化反応が起きて温度が上がっても、酸素の補給の間に温度が下がって、反応が継続できません。

火をつけても燃えない物質と言ってもいいでしょう。

しかし、粉塵爆発では酸素の補給の時間はありません。

普通なら火をつけても消えてしまうようなものでも粉塵爆発を起こす危険があるのです。

小麦粉で粉塵爆発が起きるのはこのような原因からです。

また、過去には炭鉱での粉塵爆発で多くの犠牲者が出ましたが、普通は石炭も火を近づけたくらいで簡単に燃えるものではありません。

でも粉塵になると、僅かなきっかけで爆発を起こしてしまいます。

小麦粉に限らず、ほとんどの微粉末は粉塵爆発の可能性があると考えていた方がいいかもしれません。

小麦粉以外で粉塵爆発を起こすもの

家庭にある空気に舞うような微粉末のほとんどは粉塵爆発の危険性があると考えていた方がいいでしょう。

片栗粉、砂糖粉、コーンスターチなどが、実際に粉塵爆発を起こしたことがあります。

食品工場のように大量に使う場所での事故が多いのですが、家庭でも充分気を付けた方がいいでしょう。

金属粉での粉塵爆発

粉塵爆発の事故でよくあるのは金属粉による粉塵爆発です。

鉄やアルミといった、よくある金属の粉末が粉塵爆発を起こしてしまうのです。

鉄やアルミは燃えません。

酸化反応は起こしますが、熱によって反応が連鎖する燃焼には至らないのです。

しかし、金属には微粉になると酸化されやすくなるという性質があります。

それもあって、金属粉が粉塵爆発を起こしてしまうのです。

鉄粉やアルミニウム粉は、危険物(可燃性固体:着火しやすい固体や低温で引火しやすい固体)に指定されているくらいです。

鉄やアルミが「可燃性固体」と言われてもピンときませんが、普通は燃えないと思っているものでも粉塵爆発の危険性があるのです。


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