1实验样品的热解分析
采用美国TA仪器公司的SDT－Q600综合热分析仪对前述两种菌粉进行了热解分析，起始温度为24℃，终止温度为800℃，升温速率为10℃/min，采用氮气作为实验气氛，流量为40mL/min，实验在常压下进行。最终结果分别绘制成热失重曲线、热重分析曲线和差式扫描曲线，如图3所示。两种样品的3条曲线走势基本相同，从热失重曲线上看，都经历了4个阶段的质量损失过程，体现在热重分析曲线上呈现4个下降峰值。上述质量损失过程可分别描述为:第一阶段体现在温度为100℃时刻，主要是菌粉中水份的挥发，热重分析曲线反映第二、第三阶段的质量损失率都较第一、第四阶段大，主要是因为两种样品与菌粉B相比，菌粉A第二和第三阶段的质量损失速率要慢得多。此外，结合差式扫描曲线可以发现，在这两阶段的分解过程都是吸热反应，其中第三阶段吸热量多于第二阶段。综上所述，尽管菌粉A、菌粉B的化学成分基本相同，但由于生产工艺过程并非完全一样，体现在产品的表面形态、粒径分布及热分解特性上仍存在一定差别。通过前期其他测试表明，上述两种菌粉都是可燃介质，因而对其进行爆炸参数测试，在此基础上选择爆炸危险性较小的生产工艺流程，对于降低粉尘爆炸的潜在危害具有一定的现实意义［5－6］。
2菌粉爆炸特征参数实验
2．1爆炸实验装置
爆炸实验装置为Hartmann装置，装置示意图如图4所示。爆炸腔室为容积1．2L的圆柱体，容器壁面一定位置装有点火电极及观测窗，下部为底座，装配有放置实验粉尘样品的碗状容器，上方安装有带小孔的蘑菇状导流罩，底座下部连接单向阀、电磁阀、储气罐。爆炸腔体顶部为压盖，压盖、底座与爆炸容器本体均采用螺纹连接，O型圈密封。实验点火装置为高压电火花放电点火，点火能量1～10kJ可调。实验数据采集及控制系统主要用于控制电磁阀开闭、触发点火电极及爆炸压力数据采集。压力传感器为压电石英压力传感器，辅以电荷放大器进行信号转换，经采集卡采集，采集卡采样频率为100kHz。
2．2实验方法及流程
实验开始前，先进行爆炸装置的气密性检验，然后根据事先确定的实验粉尘浓度，用电子天平秤量试样，从顶部放入爆炸装置底座，使其沿蘑菇状导流罩环形均匀分布，旋紧装置端盖，将储气罐充气至0．69MPa，待其他相关准备完成后，通过采集控制系统开启电磁阀，试样在储气罐气流喷射下向上悬浮，在爆炸容器内形成粉尘/空气混合物，根据需要可设定一定的延迟时间(本实验延迟时间为60ms)触发点火装置，于此同时，采集卡同步触发采集，即可测得爆炸压力－时间曲线，在此基础上计算出最大爆炸压力Pmax及最大压力上升速率(dP/dt)max［7－8］。该实验流程具体可参见ASTME78995(Ｒeapproved2001)［9－10］。通过改变实验过程的粉尘/空气混合物浓度，即可得到最大爆炸压力Pmax及最大压力上升速率(dP/dt)max随粉尘浓度的变化曲线，同时也可得到实验粉尘的爆炸下限。
3实验结果及讨论
依据相关国际标准，实验首先从粉尘质量浓度为500g/m3开始，以一定步长增大、降低实验浓度，直至爆炸下限［11］。爆炸上限通常不作为指标参数，只是到某种浓度，在该浓度以上，爆炸参数显著降低为止。
3．1最大爆炸压力及爆炸下限
菌粉A，B最大爆炸压力Pmax随浓度的变化见图5。由图可见，在同等浓度下，菌粉B的最大爆炸压力略高于菌粉A，两者都在质量浓度为600g/m3时最大爆炸压力达到峰值，此后随着浓度的增加，最大爆炸压力略有下降，而在质量浓度自下限到600g/m3的区间内，最大爆炸压力增长得较快。由图还可以看出，菌粉A的爆炸下限为85g/m3，而菌粉B则为75g/m3。与金属粉尘及其他爆炸性强的有机粉尘相比，本实验菌粉的爆炸猛度相对较弱，其最大爆炸压力在0．4～0．5MPa左右，正因如此，在生产过程中的安全问题容易被忽视，故此前关于该类粉尘爆炸参数的文献较少，必须引起足够的重视。
3．2最大爆炸压力上升速率及爆炸指数
实验菌粉最大爆炸压力上升速率(dP/dt)max随浓度的变化如图6所示。由图可见，菌粉A质量浓度为100g/m3时，其最大爆炸压力上升速率为3．15MPa/s，随着菌粉A浓度的增加，最大爆炸压力上升速率不断升高，当粉尘质量浓度达到600g/m3时，最大爆炸压力上升速率达到峰值12．83MPa/s，这个浓度也是菌粉A到达最大爆炸压力的浓度。进一步提高菌粉A的浓度，最大爆炸压力上升速率开始降低，并在较高的水平上趋于平稳，这是因为在此浓度下，大量未参与反应的菌粉不仅削弱了爆炸反应的有效性，同时将爆炸产生的热量予以吸收，从而导致了上述结果。菌粉B的最大爆炸压力上升速率变化趋势和菌粉A一致，即在质量浓度为600g/m3时达到最大值15．45MPa/s，但相比菌粉A的最大爆炸压力上升速率的最大值大了20．4%。此外，在质量浓度为400g/m3以下时，菌粉B的最大爆炸压力上升速率的增速比菌粉A略高，根据热特性的分析结果，上述差异是由于菌粉B的热解速率更快造成的。
4结论
(1)相对于强爆炸危险性的粉尘而言，医药中间体粉尘爆炸性相对较弱，因而容易被忽视，如不加以重视，亦会导致粉尘爆炸事故。(2)实验测试的结果表明，与菌粉B生产工艺相比，菌粉A生产工艺所得到产品的安全性相对较好。因此，其他条件许可的情形下应优先选用菌粉A生产工艺。
作者：徐海顺 刘超 吕岳 杨剑 王信群 单位：中国计量学院质量与安全工程学院 西安诚乐科工贸有限责任公司
