Staubexplosive Stoffe
„Staubexplosiv” bezeichnet die Eigenschaft von feinen Feststoffpartikeln, explosionsfähige Staub-Luft-Gemische zu bilden. Voraussetzung hierfür ist eine ausreichend feine Partikelgröße sowie eine bestimmte Staubkonzentration in der Luft. Eine Zündquelle kann das Gemisch entzünden. Es kommt zu einer schnellen Verbrennung mit Druckanstieg.
Staubexplosivität tritt bei vielen organischen und anorganischen Pulvern auf. Beispiele hierfür sind Zucker, Mehl, Holzstaub, Kunststoffe, Metalle und Batteriematerialien. Entscheidend sind die Korngröße, die Feuchte, der Sauerstoffgehalt und die Turbulenz.
In der Verfahrenstechnik werden staubexplosive Stoffe nach ATEX- und EN-Normen klassifiziert. Wichtige Kenngrößen sind der Kst-Wert, der maximale Explosionsdruck und die Mindestzündenergie. Mögliche Schutzmaßnahmen sind Erdung, Entstaubung, Inertisierung, Explosionsdruckentlastung und konstruktiver Explosionsschutz.
Für staubexplosive Schüttgüter gibt es einige zentrale Ingenieursformeln, die in Normen, Gutachten und bei der Apparateauslegung zum Einsatz kommen. Viele dieser Kenngrößen stammen aus Explosionsprüfungen im 20-Liter-Kugelapparat oder im 1-Meter-Kubikgefäß und sind empirisch ermittelt.
Kst = (dP/dt)max⋅ V1/3
- Kst-Wert (Staubexplosionsindex)
- (dP/dt)max ist der maximale Druckanstieg
- V ist das Prüfvolumen
Der so ermittelte Kst-Wert ist volumenunabhängig normiert und erlaubt den Vergleich von Stäuben. Man unterteilt in Staubexplosionsklassen:
- St 0: Kst = 0 (nicht explosiv)
- St 1: 0–200 bar·m/s (z. B. Mehl, Zucker)
- St 2: 200–300 bar·m/s
- St 3: > 300 bar·m/s (z. B. Aluminium, Magnesium)