常见金属火灾事故处置的思考

陈文博 张雪峰 钱勇

1 引言

随着我国工业制造水平的不断提高，逐步向制造强国迈进，工业领域的活泼金属和轻金属如钠、锂、铝、镁等应用越来越广泛，遍及航空、航天、汽车、机床、机电、精密电子等行业。一些金属材料由于其特殊的物化性质，在生产、储存、运输、使用过程中，一旦操作不当，就会引起金属火灾事故[1]。2019年3月31日，江苏昆山某精密金属加工企业发生镁、铝废金属集装箱燃爆事故导致7人死亡、5人受伤。2014年8月2日，江苏昆山中荣金属制品有限公司铝粉尘爆炸导致146人死亡、95人受伤。2012年8月5日，浙江温州瓯海区郭南村某五金锁具厂铝粉尘爆炸，导致13人死亡、15人受伤。这些常见金属火灾爆炸事故屡屡发生，对维护社会公共安全的消防救援工作提出了新挑战，如果采取的事故处置措施不恰当，就可能导致严重的后果。因此，如何在保障消防指战员自身安全的前提下，快速、有效地开展灭火救援工作，是本文研讨和思考的重点。本文首先对常见金属火灾的危险特性进行了简述，然后对常见金属火灾事故的处置对策进行了归纳，最后就常见金属火灾事故的注意事项进行了总结。

2 金属火灾的危险特性

按照《火灾分类》（GB/T 4968-2008）的分类要求，金属火灾为D类火灾，金属火灾是指与金属有关的火灾或者金属引起的火灾。在人们社会生产和日常生活中，常见的钠、锂、镁、铝等部分碱金属或轻金属化学分子量较低，化学性质比较活泼，在其使用过程中容易失去控制而引发火灾。根据《化学品分类和危险性公示》（GB13690-2009）对于危险化学品的分类标准，铝粉、镁粉、钛粉等属于易燃固体；铁粉、钕粉、硫化铁等属于自燃固体；烷基金属如烷基锂、烷基铝等，金属化合物如叠氮化钠（NaN3）等，都属于自热物质；钾、钠、钙、锌粉等，金属化合物如氢化钾、碳化钙（电石CaC2）等，都属于遇水放出易燃气体的物质。因此，在消防救援工作中，对于常见金属火灾的认识，必须从危险化学品火灾事故的深度去研究分析。金属火灾容易引起爆炸，爆炸往往比火灾本身产生更巨大的破坏。所以，对于金属火灾爆炸和金属粉尘爆炸的探讨，有助于在消防救援中做好预防和防范工作。

2.1 金属火灾的危险性

2.1.1 燃烧温度高

如镁、铝粉燃烧温度高达3000 ℃，约是一般火灾温度（800~1000 ℃）的3倍，火光耀眼明亮，辐射热强[2]。

2.1.2 扑救难度大

钾、钠、锂、氢化钾、电石等金属或金属化合物化学性质活泼，燃烧猛烈，产生易燃易爆气体。与常规灭火药剂（水、泡沫、干粉、二氧化碳等）发生化学反应，加剧火势蔓延。同时，金属火灾很容易产生浓烟，能见度低，严重影响灭火救援行动的开展。

2.1.3 易引起爆炸

金属火灾扑救不当易发生爆炸，常见的金属或金属化合物火灾引起的爆炸有以下三种形式：一是由金属或金属化合物与水反应生成的易燃易爆气体引发的爆炸。如活泼金属钾、钙、钠及其氢化物等与水反应生成氢气；碳化钙（电石）与水反应生成乙炔，氢气和乙炔在一定条件下都能发生爆炸。二是由金属或金属化合物与水反应发出大量热引起的爆炸。如烷基金属一般保存在烷基溶剂里，遇氧遇湿放热，烷基溶剂易受热引起燃烧分解，最后导致整个包装物受热膨胀爆炸[3]。三是由金属或金属化合物与其他物质反应发生爆炸。如过氧化金属、硝基金属与可燃物混合引发的爆炸。

此外，一些金属卤化物、金属硫化物等金属化合物燃烧会产生有毒气体，导致人员中毒窒息。

2.2 金属粉尘爆炸的危险性

金属粉尘发生爆炸须满足以下条件：封闭或受限空间；金属粉尘可燃；形成尘云，浓度达到爆炸下限；空气即氧化剂；足够大的点火能[4]。金属粉尘爆炸往往是火灾和爆炸同时发生，其危险性[5]如下：

2.2.1 压力传播速度比火焰传播速度快，引起爆轰

金属粉尘爆炸时，首先是达到爆炸压力，然后经过0.1~0.2s后再出现火焰。在常温常压下，火焰初始传播速度为2~3m/s，然后随压力增大而迅速加快。由于爆炸火焰的影响，压力传播速度约为300m/s，随着火焰速度提高，压力传播速度也会进一步增大。

2.2.2 燃烧不完全，产生一氧化碳（CO）

金属粉尘混合物爆炸，其燃烧并不完全（与气体或者蒸气混合物不同），会产生CO，或者爆炸物自身分解的有毒气体。

2.2.3 可燃物发生碳化，人体受爆炸影响会严重烧伤

金属粉尘爆炸时，颗粒边燃烧、边飞散，受到影响的可燃物发生局部的严重碳化，如2014年8月2日江苏昆山中荣金属制品有限公司爆炸后，第一时间死里逃生的员工，衣服基本碳化烧尽，身上裸露表面已严重烧伤。

2.2.4 爆炸感应期较长，易引起二次及以上爆炸

金属粉尘爆炸的气浪会将沉积的粉尘扬起，在新的空间形成达到爆炸极限的混合物质而产生二次爆炸，这种连续爆炸会造成严重的破坏。爆炸的感应期较长，粉尘的燃烧过程比气体的燃烧过程复杂，有的要经过尘粒表面的分解或蒸发阶段，有的要有一个由表面向中心延烧的过程，因而感应期较长。

2.2.5 粉尘着火起始能量大，引发持续火灾

金属粉尘燃烧速度和爆炸压力比气体爆炸小，但因燃烧时间长，产生能量大，所以破坏力和烧毁程度大。产生能量以最大值进行比较时，是气体爆炸的数倍，温度可上升至3000 ℃。

3 金属火灾的处置对策

3.1 金属火灾处置

从金属机械加工、金属回收再生、永磁材料制备、金属催化剂等领域来看，金属火灾主要发生在生产、运输、储存过程，如镁、铝合金制品的机械加工、废金属料的储存和回收利用、钕铁硼永磁材料的运输、活泼金属和金属化合物的运输等。一般少量金属或金属化合物的火灾，采用覆盖窒息法，可在短时间内控制。当遇到较大金属火灾或火势无法控制时，消防救援力量开展火灾事故处置措施如下：

3.1.1 做好火情侦察

询问当事人事故现场有关情况，主要包括：燃烧金属种类和数量；人员伤亡或被困情况；周边单位情况；有无酸碱类禁忌化学品物质毗邻；专用消防设备或灭火药剂储备等，及时掌握动态信息。

3.1.2 预防爆炸发生

通过询问当事人和专家技术人员，研判燃烧物质和燃烧区域有无爆炸可能：反应燃烧的金属或金属化合物是否隔离；反应燃烧物质是否产生易燃易爆气体；燃烧区域有否形成金属尘云可能；燃烧区域是否存在封闭空间等，为下一步现场安全警戒、战斗力量部署提供可靠依据。

3.1.3 加强安全警戒

建议按照危化品事故处置原则，根据燃烧物质、数量、理化特性及气象条件等，划定重危区、轻危区、安全区。如产生易燃易爆气体、有毒气体的，应提高个人防护级别，扩大警戒范围。

3.1.4 选择灭火药剂

金属火灾禁用水、泡沫、二氧化碳、普通干粉等灭火剂，主要采用窒息法灭火，即可燃物与氧化剂隔离的方法，可用干沙、石粉、D类干粉灭火剂、7150灭火剂（主要成份为偏磷酸三甲酯）、惰性气体、灭火毯等。

3.1.5 调集增援力量

对于金属生产车间、储存仓库、运输车辆发生火灾时，须第一时间调集增援力量，进行社会联动，及时调运特种工程机械车辆如铲车、挖掘机等，以及干沙、石粉等灭火药剂。

3.1.6 防止复燃复爆

金属火灾明火扑灭后，由于潮湿环境或覆盖不全面，仍会发生复燃复爆。为此，在条件允许情况下，对于一些金属粉末、磁粉等的火灾，可以采取控制其燃烧至其全部氧化，再进行安全转移。

3.1.7 当发生大面积火灾时，立即评估和研判事故发展态势，启动政府级的应急预案

组织周边人员紧急疏散，根据灾情发展趋势和控制能力，预警联动相关单位和部门（当地政府、应急、公安、交通、环保、气象等），进一步采取防止事故扩大的措施，避免重大人员和财产损失。

3.2 金属粉尘爆炸处置

金属粉尘引发爆炸火灾扑救要掌握以下几点：

3.2.1 加强现场侦察

重点侦察建筑物是否仍存在封闭空间和金属扬尘，排烟情况，以及钢筋是否裸露等。现场需设置观察哨，预警火势、浓烟和建筑垮塌风险等情况。

3.2.2 做好排爆抑爆，为防止二次爆炸[6]

确认建筑物排尘通风装置是否作用，对封闭空间使用防爆工具（如铜撬、铜铲）进行破拆，使用排烟车和防爆风机进行强制通风等。

3.2.3 紧急疏散和安全警戒

与到场专家研判会商发生再爆炸的威力和影响范围，确定疏散距离，并做好重、轻危区的安全警戒工作。

3.2.4 第一时间调足灭火救援力量，做好建筑物内伤员和被困人员的抢险救援准备

进行社会联动，及时调运特种机械工程车辆，调集足够的干沙、石粉等灭火药剂。金属粉末区域进行覆盖时，必须减少一线消防员数量，不得大集团作战。

3.2.5 制定灭火对策

金属粉尘爆炸火灾产生的高温必然引起其非金属物质火灾。对于面积大、距离长的厂房或仓库，应进行有效分割，对于不明区域或沉积粉尘切勿打水。对于非金属物质燃烧，确认与水不反应后，可用开花水或雾状水灭火，同时要筑堤避免消防废水流向金属燃烧区，造成火势蔓延。

4 金属火灾事故处置注意事项

（1）金属火灾属于D类火灾，禁止使用水、泡沫、二氧化碳（CO2）、普通干粉灭火器扑救。宜采用干沙、石粉、D类干粉灭火剂、7150灭火剂、灭火毯等扑救。

（2）覆盖干沙或石粉时，须轻轻倾倒，逐步推进，切不可猛烈倾倒或远距离抛洒，致使燃烧物飞溅，影响灭火效果。

（3）对于较大火势的金属火灾，或者金属粉尘火灾，必须控制一线消防人员数量，尽量使用特种工程机械（如铲车、挖掘机等）进行扑救。

（4）金属粉尘火灾抢险救援时，一定要先做好现场侦察，设置安全员，进行观察哨工作，确认建筑物或搜救空间已经排气通风[7]，且无坍塌风险后，方可进入搜救伤员。

（5）金属粉尘火灾扑救中，前线指战员应着隔热服或避火服，必须佩带空呼，防止有毒气体和金属粉尘侵害。对于金属猛烈燃烧的现场应佩戴防眩光镜，防止强光导致短暂失明。

（6）堆积金属粉尘或废金属堆垛在明火熄灭后内部可能还有阴燃，检查或转移过程中须及时灭火。

5 结语

通过对常见金属火灾和金属粉尘爆炸的危险特性进行简述，并归纳了金属火灾和金属粉尘爆炸事故的应急处置措施和注意事项，为消防救援队伍快速、有效地开展此类事故的灭火救援工作提供相关理论指导。