一、电石的使用安全要求
(一)电石的物理化学性质及毒性
电石是碳化钙的俗称,是钙与碳的化合物,其分子式为CaC2。从外表上看,它是坚硬的块状物体,断面呈现深灰色或棕色,
电石的制造是将焦炭和氧化钙放在电炉中熔炼,其反应式为:
将溶液注入钢锭模中,并在模中凝固,再按所需大小进行粉碎,然后装入电石桶。一般电石块的大小为2~80mm,小于2mm的电石很少使用。
工业用电石平均含有70%的CaC2,杂质CaO约占24%,其余碳、硅铁、磷化钙和硫化钙等共占6%。
1.电石与水的化合作用
电石属于遇水燃烧危险品。电石与水化合极为活跃,同时生成乙炔气和氢氧化钙(熟石灰),并放出大量的热,可以使乙炔燃烧引起火灾和爆炸。电石与水的化合反应式为:
这里应当指出,电石和水有很大的化学亲合力,它甚至能使空气中的水蒸汽或含在盐类中的结晶水分解。因此,当水量不足、化学反应过程得不到很好的冷却时,上述电石分解的热量可能使反应区的温度上升很高。如果温度不超过200℃,就可能按下列反应生成CaO。
在这种情况下,电石因夺去Ca(OH)2中所含的水分而分解,熟石灰成密实的外皮包围着电石块,能使它们淤积并且剧烈地过热。当温度超过300℃,压力超过150kPa,就可引起乙炔的燃烧爆炸。实际上在这种情况下,电石表面温度可达800~1000℃。
考虑到上述各种原因,分解一公斤电石实际上一般需要5~15公斤水(包括分解用水和冷却用水)。这就是要安全使用乙炔发生器,就必需及时换水和供给足够水量的道理。
2.电石的分解速度
电石与水作用的分解速度(或乙炔气生成速度)是以每公斤电石在分解时间内所产生的乙炔气体(升)来说明的。它与电石的纯度、粒度及水的纯度和温度有关。
电石及水的纯度高,分解速度比较快,水的温度高也能加速分解。水中混有Ca(OH)2会使电石的分解减缓。
电石块的尺寸大小(粒度)是影响分解速度的最主要因素。电石块的尺寸越小,分解速度越快。当块的尺寸加大时,分解速度随之减缓,而每公斤电石的乙炔总生成量则增加。最大的分解速度发生在电石与水接触的最初2~4分钟内,而后因为电石表面逐渐粘附熟石灰,分解速度逐步减缓。通常以电石发生乙炔总量的98%作为其完全分解的时间。对每边尺寸为2~8至50~80mm的电石来说,其完全分解的时间变动于5.5~13分钟之间,其关系如表2—5。
表2—5电石粒度与分解时间的关系
从表中得知,不同粒度的电石,其分解时间也不同。因此在设计乙炔发生器时,应考虑并规定电石颗粒的尺寸。如果违反规定采用小颗粒电石,则发生器内的气体压力迅速增大,部分乙炔就经安全阀排入大气中,造成浪费。当安全阀失效时,就会发生事故。反之,大块电石分解速度缓慢,气体压力不稳定,影响焊接工作的顺利进行。
此外,在一般结构的发生器内,严禁使用电石粉(俗称芝麻电石),因为这种电石粉遇水后立即分解,发生高热并结块,可能促使乙炔自燃。当发生器内存有空气时,更会引起燃烧和爆炸。
3.硅铁杂质
电石一般含有硅铁杂质。硅铁摩擦碰撞容易产生火花,往往成为乙炔燃烧爆炸的火源,发生意外的事故。硅铁来源于制造电石原料中的杂质,如石灰中含有硅酸以及电炉的电极外壳的铁质落入炉料内等。
4.电石的毒性
电石的毒性主要表现在电石具有腐蚀作用,接触皮肤后会引起发炎和溃烂,象被石灰腐蚀一样,电石掉入眼睛中是危险的。电石由于含有磷化钙、砷化氢等杂质,与水作用放出磷化氢和砷化氢,对人体也是有害的。
(二)电石发生爆炸失火的原因
(1)由于包装不严,电石受潮,桶内空间形成乙炔与空气的爆炸性混合气。
(2)桶内电石含有硅铁,装运时互相摩擦碰撞,产生火花,或是开启电石桶方法和使用工具不当,在操作中撞击而产生火花。
(3)贮存电石的场所地面太低、潮湿或漏水等,电石受潮分解。
(4)电石库房、乙炔站和电石破碎间积存的电石粉末未能及时清扫和妥善处理,吸收空气中的水分而分解。
(三)对电石运输、储存和使用的安全要求
1.电石的运输
搬运电石桶时,如发现电石桶桶盖密封不严等现象,应在室外打开桶盖放气后,再将桶盖盖严。严禁在雨天运输电石。电石桶上应贴上防火防湿的标签字样。进出库搬运电石时应使用小车,轻搬轻放,电石桶不得从滑板滑下或在地面上滚动,防止撞击摩擦产生火花而引起爆炸。