作者:Zach Hachmeister, Fauske & Associates, LLC运营总监
当评估与过程相关的危害时，识别材料的静电特性是一个重要的步骤，特别是对于那些处理具有低点火能量的材料的过程。电荷分离和积聚是工业生产中存在的固有问题
处理低导电性粉末。这种电荷的分离和积累是在各种典型工艺操作过程中，颗粒物料在移动过程中发生的颗粒间摩擦和冲击的产物。为了识别材料潜在的静电危害，重要的是要评估在传输过程中电荷分离和积聚的水平，材料的电阻率和任何累积电荷消散的速度。
我们在这里提到的材料包括所有类型的易燃的危险包括可燃粉尘/粉尘危害，易燃液体，可燃气体和可燃蒸气．粉尘爆炸和其它火灾隐患的预防是在综合过程中的安全管理方案的基础。必要可燃粉尘检测，液体可燃性试验和其他可燃性危险试验由每个工作环境的独特的环境定义。
流动电流定义为带电材料流动时产生的电流。产生的流电流的水平取决于材料的静电特性和过程的性质。不幸的是，粉末中的流动电流和液体中的流动电流之间没有关系(1)。在这些情况下，必须进行实验测定，以确定过程操作中电荷积累可能导致的点火危险。从这些类型的实验可以计算材料的电荷密度，然后可以与与工艺操作相关的典型电荷密度进行比较。在处理非导电粉末的各种操作中观察到的电荷密度范围如下所示。
1 R.A.曼奇尼，“键合的静态点火危害控制中的应用（和滥用），“植物/操作进展（1998年1月）7（1）：24。
到粉末进一步进行分类，有必要评估材料的电阻率。这是根据ASTM D257进行。的粉末的电阻率是由颗粒大小，表面污染的水平和材料的填充密度支配和往往比在其纯固体形式的材料的电阻率有很大不同。具有高电阻率一般粉末失去其充电速度非常慢，即使在工艺设备已正确接地。在某些情况下，这可以转化为散热不佳，并可能导致潜在的火灾（2）。更重要的是，处理与高和低电阻率的材料不当会产生危险的情况。接地不足和工艺设备的结合可导致高水平的电荷积累。在某个点，在达到阈值并发生电荷击穿导致的静电放电可能潜在引燃附近的可燃蒸气或可燃粉尘。
在FAI，我们遵循ASTM D257进行评估的材料的体积和表面电阻率．体积电阻率可以通过测量来确定一体积粉末相对表面之间的电阻。的材料，在欧姆 - 米通常表示的体积电阻率，然后可以用来将材料归类为或者是导通的，耗散或绝缘的。同样地，表面电阻率可以通过稍微修改试验程序来表征。对于表面电阻率的单位是每平方欧姆。该广场是指材料的任何方形几何形状，，无论是一平方米，平方英尺或平方厘米。用于表征基于这些参数的材料的范围如下所示。
用这种方法对匹兹堡煤粉样品进行电阻率测试的结果如下所示。
另一个重要的静电特性是粉末的电荷弛豫时间。此属性的不同材料之间变化很大，难以即使材料的介电常数进行近似，因为它不遵循在液体中发现的双曲趋势来估计。评估一个特定的粉末的电荷衰减时间适当的方法是直接测量它。一旦将电荷对于给定的粉末放松所需的时间的了解的不断积累，工艺参数，例如流速或保持时间，可以调整和适当的接地和设备的接合可被实现，以减少电荷的量，其累积在一个给定的过程。
在FAI，一个JCI 155电荷衰减测试单元被用来测量粉末的电荷衰减。这一设备的程序应用一个10千伏电晕电荷粉末样品，几乎是立即暴露在一个场计充电发生。磁场测量仪测量材料收到的初始电荷和它放松所需要的时间。衰减时间为样品上的电荷松弛到其初始电荷的37.9% (1/e)的时间和电荷达到其初始值的10%的时间。下面是对匹兹堡煤粉样品进行的电荷衰减试验收集的数据的图表和总结。
从匹兹堡煤粉的试验中可以看出，该材料在粉末状时具有很强的电阻性。处理这种材料可能会导致电荷积累，并可能达到导致危险静电放电的条件。然而，通过利用这些数据，通过对工艺设备进行适当的接地和连接，有可能将这种风险降到最低。数据还提供了如何调整工艺参数以减少电荷积聚的线索，并最终帮助创造一个安全的工作环境。
了解特定材料的静电特性可以极大地帮助评估和减轻工艺环境中的火灾和爆炸危险。如欲了解更多有关静电危害评估的信息，请致电FAIhachmeister@fauske.com或630-887-5223。
参考文献
《火与爆炸的静电点火》。纽约:美国化学工程师学会，2000。
避免化学操作中的静电点火危险
