분진폭발성 물질
„분진 폭발성”는 미세 고체 입자가 폭발성 분진-공기 혼합물을 형성하는 성질을 의미한다. 이를 위해서는 충분히 미세한 입자 크기와 공기 중의 일정한 분진 농도가 필요하다. 점화원이 있으면 혼합물이 점화될 수 있다. 압력 상승을 동반한 빠른 연소가 발생한다.
분진 폭발성은 많은 유기 및 무기 분말에서 나타난다. 예로는 설탕, 밀가루, 목재 분진, 플라스틱, 금속 및 배터리 소재가 있다. 결정적인 요인은 입도, 수분, 산소 함량 및 난류이다.
공정공학에서는 분진 폭발성 물질을 ATEX 및 EN 규격에 따라 분류한다. 중요한 특성치는 Kst 값, 최대 폭발 압력 및 최소 점화 에너지이다. 가능한 보호 조치는 접지, 집진, 불활성화, 폭발 압력 방출 및 구조적 폭발 방호이다.
분진 폭발성 벌크 고체에 대해서는 규격, 감정서 및 장치 설계에서 사용되는 몇 가지 핵심 공학 공식이 있다. 이러한 많은 특성치는 20리터 구형 장치 또는 1입방미터 용기에서의 폭발 시험에서 도출되었으며 경험적으로 산출되었다.
Kst = (dP/dt)max⋅ V1/3
- Kst 값 (분진 폭발 지수)
- (dP/dt)max 는 최대 압력 상승률이다
- V는 시험 용적이다
이와 같이 산출된 Kst 값은 부피와 무관하게 정규화되어 있어 분진 간 비교를 가능하게 한다. 분진 폭발 등급으로 구분한다:
- St 0: Kst = 0 (비폭발성)
- St 1: 0–200 bar·m/s (예: 밀가루, 설탕)
- St 2: 200–300 bar·m/s
- St 3: > 300 bar·m/s (예: 알루미늄, 마그네슘)