体微粒固有特性如何影响粉尘危害

瑞恩鹿

固体颗粒的物理、化学和毒理学特性，这些特性可以影响固体微粒物质储存、运输和加工有关的危害。一般这四种危害(可燃性、不稳定性、反应性和毒性)通常随着颗粒尺寸的减小而增加。因此，在非均质样品中对颗粒粒径大小和分布进行适当的测量和表征是很重要的。

纤维状微粒特性

纤维状微粒是指长径比为大于等于3的微粒。其形状可以是直的也可以是弯的。NIOSH认为可吸入纤维的气动直径小于等于3.5μm, 世界卫生组织将长度大于5 μm、直径小于3 μm的纤维列为有害纤维，这些纤维不仅是可吸入的，而且会留在呼吸道深处。石棉粉尘是典型的纤维状固体微粒，其在加工过程中很容易产生直径1μm，10到20μm长的有害纤维造成‘石棉肺’。

鳞片状微粒特性

鳞片状微粒物料通常用做薄膜，油漆，润滑剂和粘合剂生产的添加剂，因其拥有较高的单位比表面积，其也用作催化剂和吸附剂，在研磨工艺中也会产生鳞片状微粒。在淀粉和金属铝粉尘爆炸实验中证明，封闭容器中粉尘爆炸的最大升压速率随着给定可燃材料的比表面积增大而增大。

磨损性

很容易理解固体微粒通过管道和工艺设备时，会摩擦侵蚀其内表面。直至在管道或工艺设备上产生孔洞，微粒或将被泄露到大气中，成为释放源。如果颗粒是可燃的则存在潜在的火灾，粉尘爆炸风险，如果颗粒有毒性，则将对人中毒，同时也伴随物料损失。磨损性受微粒的硬度，形状影响。对于硬度，常温下，物体表面硬度与颗粒硬度的比值越大，表面的耐磨性越好。在高温下，这种情况比较复杂，因为颗粒可能会嵌入物体表面。对于形状，磨损率随着微粒的不规则度即长宽比和周长面积比增大而增大。

硬度和脆性

硬度被定义为承受外力时对抗变形的能力，通常可以用摩氏硬度等级和定量的维氏硬度来表示。易碎的颗粒固体被撞击、搅拌或摩擦时颗粒破碎尺寸缩小，并产生广泛的尺寸分布，这种现象可能导致操作问题，并增加了微粒吸入和发生粉尘爆炸的风险。

固体微粒团聚

团聚结块是单个或多个微粒间相互粘附，因微粒间的各种吸引力（范德华力、表面粘附力、静电引力-低导电率的微粒受静电引力较大和液体表面张力等）从而形成更大的颗粒。在粉尘可燃性测试中，这种团聚结块现象会导致测得的可燃性值偏低，因为大颗粒比小颗粒被点燃和燃烧更慢。

含水量

粉末可能含有水分，其含量取决于预处理过程，粉末的亲水性能，以及周围环境的相对湿度。随着水分含量的增加，微粒通常变得更容易结块，难以在空气中分散。含水量的增加会降低粉尘的分散性和可燃性，使其难以形成粉尘云，当粉尘含水量高时，热量需首先蒸发水分/溶剂，然后才能点燃粉尘。当粉尘中含水量过高，其将会变得粘稠，这增加了固体微粒附着在管道和工艺设备内壁的倾向导致堵塞，还可能发生超压情况。含水量同样会影响到微粒的化学反应性和热稳定性（与水反应/遇水放热）。

电阻率

微粒的电阻率会影响其在输送和加工过程中静电荷的积累。堆积的导电粉尘层也可能引起电气短路。这两种现象都能导致可燃粉尘层或粉尘云被点燃。更多电阻率知识可以参考（原创）轻松掌握静电防爆之第一章《基本概念》。 

燃烧性和爆炸性

可燃性和爆炸性指的是材料的易着火性，以及其燃烧速率和着火后相关能量的释放速率。随着固体微粒的化学反应性增加，可燃性和爆炸性也随之增加。例如活泼金属粉末，其会释放很高的氧化反应热和高温火焰。另外从分子结构中特定化学基团类型可以表明其相对易燃性和爆炸性大小，例如–NO2; N=N;NH2;C=N; O–O–O 等高能官能团。

化学不相容性

化学不相容的某些类别化学品混合后可能产生反应放热和气体反应产物，从而导致火灾，爆炸，密闭容器超压等危害。例如电石遇水反应会释放乙炔。这里推荐一个软件，可以通过CRW软件来判断是否某些化学品之间存在不相容危险，下载网址。（https://www.aiche.org/ccps/resources/downloadinstall）

腐蚀性

腐蚀是一种电化学过程，如果管道或工艺设备发生严重腐蚀，可能会导致故障，并导致潜在危险物料的释放，很多没有腐蚀性的物料或中性PH物料，由于接触水、酸或碱性溶液而变得具有金属腐蚀性。

气动直径大于4微米的微粒大部分都会沉积在鼻子中，但随着微粒气动直径的减小，微粒会沉积于气管，支气管和肺部。有可能造成尘肺等职业病或引发癌症。根据不同人的体质，某些粉尘例如花粉，农药等会成为过敏源，引发过敏刺激。