安全工程師生產技術重點梳理：靜電危害

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　　靜電危害

　　1靜電的危害形式和事故後果

靜電危害是由靜電電荷或靜電場能量引起的。在生產工藝過程中以及操作人員的操作過程中，某些材料的相對運動、接觸與分離等原因導致了相對靜止的正電荷和負電荷的積累，即產生了靜電。由此產生的靜電其能量不大，不會直接使人致命。但是其電壓可能高達數十千伏以上容易發生放電，產生放電火花。靜電的危害形式和事故後果有以下幾個方面。

1)在有爆炸和火災危險的場所，靜電放電火花會成為可燃性物質的點火源，造成爆炸和火災事故。

2)人體因受到靜電電擊的刺激，可能引發二次事故，如墜落、跌傷等。此外，對靜電電擊的恐懼心理還對工作效率產生不利影響。

3)某些生產過程中，靜電的物理現象會對生產產生妨礙，導致產品質量不良，電子設備損壞。

　　2靜電的特性

(1)靜電的產生

實驗證明，只要兩種物質緊密接觸而後再分離時，就可能產生靜電。靜電的產生是同接觸電位差和接觸面上的雙電層直接相關的。

1)靜電的起電方式

①接觸——分離起電。兩種物體接觸，其間距離小於25×10-8cm時，由於不同原子得失電子的能力不同，不同原子外層電子的能級不同，其間即發生電子的轉移。因此，界面兩側會出現大小相等、極性相反的兩層電荷。這兩層電荷稱為雙電層，其間的電位差稱為接觸電位差。根據雙電層和接觸電位差的理論，可以推知兩種物質緊密接觸再分離時，即可能產生靜電。

②破斷起電。材料破斷後能在宏觀範圍內導致正、負電荷的分離，即產生靜電。這種起電稱為破斷起電。固體粉碎、液體分離過程的起電屬於破斷起電。

③感應起電。例舉一種典型的感應起電過程。假設一導體A為帶有負電荷的帶電體，另有一導體B與一接地體相連時，在帶電體A的感應下，B的端部出現正電荷，B由於接地，其對地電位仍然為零，而當B離開接地體時，B成為了帶正電荷帶電體。

④電荷遷移。當一個帶電體與一個非帶電體接觸時，電荷將發生遷移而使非帶電體帶電。例如：當帶電霧滴或粉塵擅擊導體時，便會產生電荷遷移;當氣體離子流射在不帶電的物體上時，也會產生電荷遷移。

2)固體靜電

固體靜電可用雙電層和接觸電位差的理論來解釋。雙電層上的接觸電位差是極為有限的，而固體靜電電位可高達數萬伏以上，其原因在於電容的變化。

將兩種相接近的兩個帶電面看成是電容器的極板。可以推知，電容器上的電壓u與電容器極間距離d成正比。兩個帶電面緊密接觸時，其間距離d只有 25×10-8cm。若二者分開為l cm，即d增大為400萬倍。與其對應，如接觸電位差為0.01 V，則(在不考慮分開時電荷逆流的情況下)，二者之間u可達40，000 V。

橡膠、塑料、纖維等行業工藝過程中的靜電高達數十千伏，甚至數百千伏，如不採取有效措施，很容易引起火災。

3)人體靜電

人體靜電引發的放電是釀成靜電災害的重要原因之一。人體靜電的產生主要由摩擦、接觸——分離和感應所致。人體在日常活動過程中，衣服、鞋以及所攜帶的用具與其他材料摩擦或接觸——分離時，均可能產生靜電。例如，當穿着化纖衣料服裝的人從人造革面的椅子上起立時，由於衣服與椅面之間的摩擦和接觸一分離，人體靜電可達10 000 V以上。

4)粉體靜電

粉體實質是處在微小顆粒狀態下的固體，其靜電的'產生也符合雙電層的基本原理。當粉體物料被研磨、攪拌、篩分或處於高速運動時，由於粉體顆粒與顆粒之間以及粉體顆粒與管道壁、容器壁或其他器具之間的碰撞、摩擦，或因粉體破斷等都會產生危險的靜電。

5)液體靜電

液體在流動、過濾、攪拌、噴霧、噴射、飛濺、沖刷、灌注和劇烈晃動等過程中，由於靜電荷的產生速度高於靜電荷的泄漏速度。從而積聚靜電荷，可能產生十分危險的靜電。

6)蒸氣和氣體靜電

蒸氣或氣體在管道內高速流動，以及由閥門、縫隙高速噴出時也會產生危險的靜電。類似液體，蒸氣產生靜電也是由於接觸、分離和分裂等原因產生的。

完全純淨的氣體即使高速流動或高速噴出也不會產生靜電。但由於氣體內往往含有灰塵、鐵末、液滴、蒸氣等同體顆粒或液體顆粒，正是這些顆粒的碰撞、摩擦、分裂等過程產生了靜電。例如，噴漆的過程實質上是將含有大量雜質的氣體高速噴出，就會伴隨比較強的靜電產生。

(2)靜電的消散

中和與泄漏是靜電消失的兩種主要方式，前者主要是通過空氣發生的;後者主要是通過帶電體本身及其相連接的其他物體發生的。

1)靜電中和。空氣中的自然存在的帶電粒子極為有限，中和是極為緩慢的，一般不會被覺察到。帶電體上的靜電通過空氣迅速的中和發生在放電時。

2)靜電泄漏。表面泄瀑和內部泄漏是絕緣體上靜電泄漏的兩種途徑。靜電錶面泄漏過程其泄漏電漉遇到的是表面電阻;靜電內部泄漏過程其泄漏電流遇到的是體積電阻。

(3)靜電的影響因素

1)材質和雜質的影響

一般情況下，雜質有增加靜電的趨勢。但如雜質能降低原有材料的電阻率，加入雜質則有利於靜電的泄漏。

液體內含有高分子材料(如橡膠、瀝青)的雜質時，會增加靜電的產生。

液體內含有水分時，在液體流動、攪拌或噴射過程中會產生靜電。液體內水珠的沉降過程中也會產生靜電。如果油罐或油槽底部積水，經攪動後可能由靜電引發爆炸事故。

2)工藝設備和工藝參數的影響

接觸面積愈大，產生靜電愈多，接觸壓力愈大或摩擦愈強烈，會增加電荷的分離，以致產生較多的靜電。工藝速度越高，產生的靜電越強。下列是容易產生和積累靜電典型工藝過程：

①紙張與輥軸摩擦、傳動皮帶與皮帶輪或輥軸摩擦等;橡膠的碾制、塑料壓制、上光等;塑料的擠出、賽璐珞的過濾等。

②固體物質的粉碎、研磨過程;粉體物料的篩分、過濾、輸送、乾燥過程;懸浮粉塵的高速運動等。

③在混合器中各種高電阻率物質的攪拌。

④高電阻率液體在管道中流動且流速超過1 m/s;液體噴出管口;液體注入容器發生衝擊、沖刷和飛濺等。

⑤液化氣體、壓縮氣體或高壓蒸氣在管道中流動和由管口噴出，如從氣瓶放出壓縮氣體、噴漆等。