粉塵爆発性物質
「粉塵爆発性」とは、微細な固体粒子が爆発性の粉塵・空気混合物を形成する性質を指します。これには、十分に微細な粒子径と、空気中の特定の粉塵濃度が必要です。点火源が混合物に引火すると、圧力上昇を伴う急速な燃焼が起こります。
粉塵爆発性は、多くの有機および無機粉体で発生します。例としては、砂糖、小麦粉、木粉、プラスチック、金属、電池材料などが挙げられます。粒径、湿度、酸素含有量、および乱流が決定的な要因となります。
プロセス工学において、粉塵爆発性物質はATEXおよびEN規格に従って分類されます。重要な特性値には、Kst値、最大爆発圧力、最小着火エネルギーがあります。可能な保護対策としては、接地、除塵、不活性化、爆発圧力放散、および構造的爆発防護が挙げられます。
粉塵爆発性の粉粒体については、規格、鑑定書、装置設計などで使用される主要な工学公式がいくつかあります。これらの特性値の多くは、20リットル球形装置または1立方メートル容器での爆発試験から得られたものであり、経験的に算出されています。
Kst = (dP/dt)max⋅ V1/3
- Kst値（粉塵爆発指数）
- (dP/dt)max は最大圧力上昇速度
- V は試験容器の容積
このようにして求められたKst値は、容積に依存しないように標準化されており、異なる粉塵の比較を可能にします。粉塵爆発クラスは以下のように分類されます：
- St 0: Kst = 0（非爆発性）
- St 1: 0–200 bar·m/s（例：小麦粉、砂糖）
- St 2: 200–300 bar·m/s
- St 3: > 300 bar·m/s（例：アルミニウム、マグネシウム）