镁合金安全培训教材.docx

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镁合金安全培训教材

镁合金压铸及机加工过程中的安全培训教材

前言

随着镁合金压铸的兴起与发展，镁合金压铸企业越来越多，镁金属火灾一直以来是目前全国，乃至全世界消防处置的难题之一，这些火灾的情况十分复杂，稍有不慎，极易造成人员伤亡。

我国的《建筑设计防火规范》在生产加工和储存物品的火灾危险性分类中，将镁加工企业列为乙类，即镁粉/镁屑为易燃物质，燃烧产生的爆炸性气体H2又极有可能发展为爆炸事故。

在镁合金生产经营中如不重视安全生产，将会酿成毁灭性的灾难。

例如1964年，我国某厂的镁炉发生爆炸，不仅整个生产线化为灰烬，而且当时烧死4人、烧伤多人，造成重大的人身和财产损失。

又如2001年3月20日西班牙Dalphimetal公司（生产镁合金汽车配件）在清理收集镁屑时不慎产生火花，引燃镁屑，并导致火灾发生。

火灾造成25t镁锭、600t镁成品、4台全自动压铸机生产线和厂房被彻底烧毁。

2003年12月某压铸配套厂，由于打磨工段没堆积在地面上的镁粉燃烧，并酿成火灾。

2003年12月29日美国Garfield公司（镁回收厂储藏库）发生燃烧和爆炸。

因此，对安全生产必须高度重视。

好多年以前，人们对用电也很恐惧，说电能把人给电死，要远离电，但现在人们知道怎样去用电和防护，人们没有了对电的恐惧，电成为了人们生活中不可缺少的能源。

镁合金压铸也是一样，只要给予必要的关注，镁合金并不比危险。

传统观念认为镁合金具有危险性，是一种不安全的材料。

近年来，通过大量的生产实践，人们已经逐步走出传统的误区。

其实理论上存在的危险性，在实践中并不能一概而论，事实上镁的块状固体相当安全，不会发生燃烧和爆炸。

甚至将镁块直接对着火焰加热和燃烧，也不会引起镁的燃烧。

即使镁块被引燃，只要将火焰撤离，镁块也会因为热量迅速散失，温度降至燃点以下，火焰会自动熄灭。

镁块具有热容量大、热量散失快、燃点高的特性。

镁块的燃烧必须是先将固体镁块加热到650℃（熔点），固体镁块溶化后再对液体的镁继续加热到1100℃（沸点），这时才会有镁蒸气逸出，气体的镁才具有极强的燃烧和爆炸危害性。

但是镁粉/镁屑、轻薄料的确也存在一定的燃烧、爆炸危害性。

一般认为：

当空气中镁粉尘浓度达到20mg/L时就可能引起爆炸；直接对镁粉尘加热到340—560℃也可能引起镁粉尘的燃烧。

镁合金生产在压铸行业中发生的燃烧、爆炸事故也往往是由镁粉/镁屑、轻薄料引起的。

因此能否保证镁合金的生产安全，在镁合金熔炉工段，关键是避免镁汤和含氧物质及水分接触。

应特别注意不能混入饮料水、汗水，生产中使用的工具不能潮湿。

而在后加工工段，其关键在于对镁粉/镁屑、轻薄料能否进行有效管理和控制。

镁金属的物理性质

镁是银白色的金属,熔点648.8℃,沸点1107℃,高温下具有延展性。

它的密度是1.74克/厘米38℃-40℃是镁的燃点，活泼金属，遇湿易燃物品。

具刺激性，对眼、上呼吸道和皮肤有刺激性，吸入可引起咳嗽、胸痛等。

镁合金发生燃烧的化学反应机理

1.能在空气中燃烧，燃烧时产生强烈的白光并放出高热。

遇水或潮气猛烈反应放出氢气，大量放热，引起燃烧或爆炸。

粉体与空气可形成爆炸性混合物，当达到一定浓度时，遇火星会发生爆炸。

引燃温度340—560℃，爆炸下限[%（V/V）]：

44～59mg/m3，最小点火能40mJ。

2Mg+O2=2MgO释放大量热量

2.镁与水发生作用，产生氢气和产生放热反应，热量的聚集到一定程度时，会引起剧烈燃烧和爆炸。

Mg+H2O=MgO+H2↑

Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑

2H2+O2=2H2O释放大量热量

3.在潮湿状态下，镁与铁锈Fe2O3中的氧发生作用，产生剧烈的燃烧，释放出高热，发出耀眼的白光。

3Mg+Fe2O3=3MgO+2Fe发生剧烈反应

4.镁和河沙中的SiO2反应

2Mg+SiO2=2MgO+Si发生剧烈反应

镁合金的安全生产条件与要求

1对管理工作的要求

（1）管理的模式。

建立健全完善公司的安全管理机构，并实行公司、部门、班组三级管理模式。

（2）安全管理的核心内容。

“谁主管，谁负责”的原则。

“管生产必须管安全”的原则

（3）安全生产检查制度。

安全生产委员会每月二次“四查”工作：

查安全生产制度和安全生产作业规范的制定与落实，查有无违章操作的现象；查是否存在不安全的隐患；查不安全的隐患及是否得到及时、有效的整改。

（4）镁合金安全生产的中心任务是：

防止镁尘、镁粉、镁屑及镁的轻薄料发生燃烧和爆炸。

（5）镁火灾防护的“三防”和“四危害”。

“三防”，即防火、防水、防高温；“四危害”，即强光、高热、迅猛燃烧、遇水爆炸。

（6）镁火灾防护八项措施：

1）尽早扑灭初期火灾；2）断电；3）报警；4）降温；5）禁水；6）隔绝空气；7）遇险逃生；8）防止火源扩大。

2对安全生产条件的要求

（1）生产场地要求空间高，自然通风好，场地宽敞，有充足的避险逃生通道。

（2）建筑结构必须采用预制混凝土或砖混结构的不燃材料，门窗和室内设备应具有阻燃和防火功能。

（3）建筑车间应该分为若干个相互独立、保持有相对安全距离的区域。

（4）现场配置足够量的消防沙和ABC干粉灭火器，尤其是不得用水去扑灭镁合金火灾。

（5）消防器材的配置地点应该标志明显，取用方便，并实行专人维护和保养，不得挪作他用。

（6）作业区必须实行严格的禁火、禁水管制，并防止火星、火花的产生。

（7）电源线路、电器设备的安装必须符合国家安全规范的规定，经有国家资质的检测机构检测合格。

（8）应准备必要的呼吸器具。

3对操作人员的要求

（1）操作人员的个人防护是从事镁合金压铸的基本条件。

镁合金压铸人员的基本保护用品有工作服、安全帽、防护面罩、隔热石棉手套、防火衣裤（耐热700℃以上）、安全鞋。

操作人员上岗前必须进行相应的安全培训，并考试合格方能上岗。

（2）操作人员在进行作业以前，必须按规定正确穿戴劳动保护用品（穿劳保鞋，戴棉质口罩、平滑手套、平滑帽子，穿无口袋、无袖口的工作服），未穿戴防护用品的人员不能靠近作业区域，不能进行操作。

（3）操作人员不准带病、酒后及疲劳上岗，压铸作业区不能带入饮料、水、火种。

（4）生产现场必须保持整洁干燥，如发生漏油、漏水必须马上清理干净。

（5）生产现场及四周不允许存放易燃易爆物品，对本人工位上的镁粉/镁屑、轻薄料、必须每2h清理一次，并装入专用中转容器；组长安排每班下班前运走和进行无害化处理，严禁堆放在生产现场造成安全隐患。

（6）操作人员在镁合金熔炼炉前加料、打渣时，必须穿好工作服，戴上头盔，防止汗液滴入镁汤中，防止飞溅，导致灼伤皮肤甚至引起爆炸。

4各生产工序的安全生产要求和防护措施

4.1镁合金熔炼区的安全与防护

镁合金熔炼时的常规保护措施比其他熔融金属的要求更加严格，要求生产人员必须使用面罩和防水衣。

对镁而言，水汽不论其来源如何，都会增大熔体发生爆炸和着火的危险，尤其是当汽水与镁汤接触时，会产生潜在的爆炸源H2。

4.1.1熔炉内火灾的控制和灭火

（1）熔炉火灾一般可分为坩埚中着火和坩埚破裂两种形式。

（2）坩埚中着火通常由于保护气体匮乏所致。

检点：

保护气体是否开启；份量是否足够；混合比正确与否；有无备用瓶；管路接头有无泄漏；炉盖有无盖紧、密合。

操作中不应该经常开启炉盖。

（3）清渣前要预热清渣工具，清渣时会产生零星的火花，操作者不需为此惊慌。

（4）若因保护气体匮乏引起液面着火时，应立即丢入大量覆盖剂并施以充分的保护气体。

（5）一发现炉内冒出白烟，要沉着，迅速切断电源，通知相关人员，并立即穿戴防护用具。

由泄汤口排出或检视孔所见的镁汤量判断漏汤程度，作不同的应变处理。

若泄汤口未流出任何镁汤，则立即将覆盖剂丢入炉内及承汤皿中，然后用干燥的杓子从坩埚内舀出一些熔汤，接着连续丢入几支完全干燥的镁锭，使坩埚内的熔汤尽快凝固。

若泄汤口流出的镁汤量不多，呈绢丝状，则立即将覆盖剂大量丢入炉内及承汤皿中，在承汤皿尚未满前尽快用干燥的杓子将炉内的镁汤舀出一部份，然后连续丢入镁锭，使熔汤快速凝固。

若泄汤口流出的镁汤量大，如同倒水，这时要立即打开炉盖丢入大量的覆盖剂及镁锭，同时承汤皿也放入镁锭和大量的覆盖剂，能丢多少就丢多少，这时舀汤出来已失去时效性，不需再浪费时间。

接着离开现场，从远处监视其动静。

同体积下铝锭吸收的热量比镁高，因此，灭火时可考虑使用铝锭取代镁锭。

（6）干砂不可用于熔炉内灭火。

4.1.2镁合金锭熔化前的预热

由于温度和存放及运输过程中的相对温度变化，镁合金锭会吸收一定的水分。

镁合金锭总会具有气、裂纹和表面氧化，以上特征和水分有关。

在熔化之前把镁合金锭预热到150℃以除去水分。

4.1.3镁合金熔化、保温及停炉

（1）所有的清理工具和浇注杓子使用前必须在洗涤溶剂中洗涤，并预热以除水汽，目视完全干燥后方可使用，并且在入熔炉时缓慢放入。

（2）所有溶剂都必须密封保存，并保持干燥，含水量小于3%。

（3）工作场地应经常保持干燥、整洁、通风良好和道路畅通。

熔化区域的地板材料应耐热且不吸水，因普通水泥在金属溢出时会释放出水分，建议使用耐火砖和特种水泥

（4）防止燃烧/氧化，输入适当流量的保护气体，并且熔炉要密封性能良好，确保保护气体的供应不能中断。

炉盖不能冒烟

（5）在添加镁合金锭的和其它操作时，尽量减少炉盖口的打开时间。

（6）停炉时，只有当坩埚内温度低于350℃以下时，才可关掉保护气体。

（7）对坩埚要定期检查，防止坩埚裂纹和裂纹导致镁液泄漏。

（8）镁合金燃烧时，严禁用水、二氧化碳或泡沫灭火剂灭火，这些物质会催化镁的燃烧并引起爆炸。

严禁用砂子灭火，因为火势相当大时，SiO2与Mg

反应，放出大量的热并促使镁剧烈燃烧。

4.2镁合金压铸区的安全与防护

由于溶化的镁液易燃易爆，遇氧气剧烈燃烧，遇水爆炸，遇铁锈、有水分的混凝土、含硅的耐火材料等均会剧烈反应，且一旦发生火灾时难以扑灭，因此，对其压铸成套装备的性能、可靠性、安全性要求极高。

一般情况下，镁液初始的小面积的起火尚能采取一些措施补救，一旦引起大火或蔓延、爆炸，则无法控制和补救，将会造成巨大的人员、财产伤亡损失。

坩埚内层因镁液的腐蚀和SF6保护气体的腐蚀也可能穿孔，穿孔后溶化的镁液流出起火爆炸将造成重大灾害事故。

夏季易造成高温镁合金液的飞箭伤人或爆炸起火事故。

4.2.1镁合金压铸生产过程的要求

（1）镁合金压铸生产过程中，最重要的是保持现场的干燥、干净。

（2）压铸现场必须清洁，不允许有任何积水、油污存在，并要有良好的通风、排气条件。

（3）镁合金锭要存放在阴凉、干燥、通风的库房中，熔炼现场不宜存放过多的镁锭。

（4）镁合金的水口料、废料也应放在不燃的容器内单独存放。

生产现场的废料必须及时清理打扫，且应装在干燥的不燃容器内。

（5）打开镁合金熔炉前应检查各项电器、仪表是否工作正常，气管是否连接完好，防止N2和SF6的泄漏。

（6）加料前应检查各开口是否密闭，料嘴、料筒是否配合恰当。

加料后要迅速盖上加料口，防止空气过多进入熔炉而引起氧化燃烧。

（7）溶化镁合金必须有气体保护，不得将有杂质的镁锭、镁粉、镁渣加入。

进入熔炉前的镁锭和清渣工具必须干燥、无油，至少预热到150℃。

（8）要常检查冲头，不能漏水，否则可能发生爆炸和伤人。

另外冲头的冷却可用风冷，模具的加热及冷却一般用耐高温油。

（9）镁合金压铸冲头速度也比铝合金压铸的高，为避免飞料伤人，有时在模具上分型面部位加装飞料挡板。

压铸时前后安全门一定要关闭，操作者严禁站在分型面上。

（10）模具上的脱模剂要吹干，否则可能产生喷溅或伤人。

（11）不能对料筒喷脱模剂，否则可能产生喷溅和伤人。

（12）打碴时，动作要快，避免汗水和异物掉入熔炉中，炉碴放入干燥的铁桶后，要迅速洒上干硅沙覆盖，以防止氧化燃烧。

（13）压铸车间配置灭火器材，用于镁合金的灭火剂有干沙、干粉灭火器、这些灭火器材应放置在醒目的地方，便于现场紧急使用，对灭火器材要经常检查。

（14）镁压铸时熔炉坩埚的腐蚀锈蚀是难以完全避免的，当发生坩埚破裂泄露时，处理方法如下：

首先要迅速切断电源，穿戴防护用具，由泄液口的流量判断泄露程度，做出不同的处理。

如果泄液口没有镁液流出，可立即将覆盖剂大量丢入炉中及盛液皿中，然后用干燥的勺子从炉中舀出一些镁液，接着放入几个预热过的镁锭，使坩埚内的镁液尽快凝固；如果流出的镁液不多，则立即将覆盖剂大量丢入炉中及盛液皿中，在盛液皿尚未满之前，尽快用勺子将炉内的镁液舀出一部分，然后连续丢入大量覆盖剂及镁锭，同时盛液皿中也要放入大量覆盖剂。

此后尽快离开现场，从远处观察动静。

不过像这样的事故很少发生，关键是平时要按规定做好熔炉的定期检查及维护，以防患于未然。

4.3镁合金机械加工区的安全要求与防护措施

在机加工和处理镁合金碎屑时，必须遵守以下规定：

禁烟火、刀锋利、碎屑厚、乳剂不停、切屑结束立退刀、不用水性切屑液、清洁干燥、通风良好、机台无屑、废料桶有盖,下班清掉!

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灭火用沙和干粉,千万不能用水浇!

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4.4镁合金研磨区的安全要求与防护措施

研磨产生镁粉极易燃烧，对于相关设备和操作，必须认真考虑采取防火

和防止爆炸的措施。

禁烟火和火星、湿尘收集、常清理、电气防爆、衣裤无袋、通风良好、机台无屑、下班清掉!

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氯化铁水溶液后埋掉。

灭火用沙和干粉,千万不能用水浇!

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4.5打磨、抛光、烤漆工序的安全要求与防护措施

禁烟火和火星、场内无铁具,及水带入，清洁干燥、吸尘、排风、照明防爆、衣裤无袋、棉质口罩、平滑手套、湿式吸尘器装户外、5%氯化铁溶液来浸泡、氢气逸出;烤漆工段无尘、涂层腐碳树脂漆、灭火用沙和干粉,千万不能用水浇!

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4.6镁合金热处理安全要求与防护措施

装炉前工件清洁干燥加除屑、炉膛内清洁、干燥。

同炉同料、按规操作、温度控制要严格、绝对禁止水灭火,火灾发生先断电。

4.7物资的安全存储管理安全要求与防护措施

（1）镁产品和镁材料仓库适宜小型化、分割化、分散化，镁锭堆垛高不能超过1.5m，防止因过量存储引起镁合金火灾而造成重大损失。

（2）镁的废料应实行专库存储，堆垛一般不超过1.4m3，并适宜存储于加盖阻燃的容器内。

（3）镁产品、镁材料仓不能混存有氧化剂、还原剂及易燃物质。

并留足通道（大于堆垛高度的50%）。

（4）严禁火源、火种及水带入仓库，防止镁产品、镁材料被雨淋、谁浸、受潮，并保持通风散热。

（5）镁屑与微细粉末的处理

目前，镁屑、镁粉末与淤渣的常用处理方法是，用5%的氯化铁溶液进行溶解（一般1kg干燥镁使用0.6kg氯化铁），可在数小时内使绝大多数镁转化成不燃烧的氢氧化镁和氯化镁残渣。

由于在这种反应中会产生氢气，故应在室外的敞开容器中进行处理，并严禁在反应器的周围生火吸烟或焊接作业。

在配制5%的氯化铁溶液时，应将淤渣中的水考虑进去。

结束语

必须记住，镁合金锭，压铸件和表面处理后的零件只有整体达到初始熔点以发生才会发生燃烧。

由于高的火焰温度（3900℃），镁合金燃烧会发出耀眼的白光。

这对于没有经验的人是很可怕的，因此遵守安全制度和灭火规定是非常重要的。

镁的热容只有汽油的一半，只要小心谨慎，镁合金起火是很容易熄灭的。

由于湿气的存在，要小心发生飞溅爆炸。

切记不可惊慌，更不能用水扑灭镁合金起火，使用水会导致爆炸和火势漫延。

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