KHCO3与K2CO3抑制铝粉爆炸：粒径影响与热化学协同机制研究

本文系统研究KHCO3/K2CO3对铝粉爆炸的抑制效能，揭示粒径减小可提升最大爆炸压力（Pmax）抑制率，证实KHCO3早期分解吸热与K2CO3自由基捕获的协同机制，为工业防爆提供优化方案。

　　

亮点

通过热特性分析、爆炸残留物分析和数值模拟分析表明，两种抑制剂具有不同的降低铝爆炸压力的方式。KHCO₃（PB）主要在铝爆炸的早期阶段发挥作用，而K₂CO₃（PC）则通过化学方式参与氧自由基竞争。两种抑制剂混合物的协同效应得以阐明。

不同粒径的抑爆性能

图4显示了不同粒径的碳酸钾盐对最大爆炸压力（P_m）的抑制效果。随着惰化比例的增加，铝的P_m随之下降。添加少量抑制剂可能对铝爆炸的抑制效果不明显。在20 wt%的添加比例下，铝/PB混合物的P_m小于铝/PC混合物。图中的叉号表示爆炸被完全抑制。随着惰化比例的增加，铝/PB混合物更容易达到完全抑爆状态。P_m与抑制剂粒径之间的相关性表明，减小粒径通常能增强抑制效果，这归因于更细的颗粒具有更大的比表面积和更快的反应动力学。

结论

本研究系统考察了碳酸钾盐（KHCO₃和K₂CO₃）在不同抑制剂粒径、惰化比例和混合策略下对铝粉最大爆炸压力的抑制效果。主要发现总结如下：

KHCO₃在高惰化比例下表现出更优的抑制效率，这得益于其在燃烧早期快速分解并吸收热量。相比之下，K₂CO₃则能有效抑制火焰传播……