几种常见危险化学品的事故防范及处理

.几种常见危险化学品的事故防范及处理 摘要：介绍了液氯、液氨、白磷、铝粉和氰化钠五种危险化学品的物理和化学性质以及储存这些化学品必需注意的问题；列举了近年来这些危化品的典型突发事故及现场的处置；解释了这些危化品事故的防范方法及处理某些有毒物质的化学原理。 关键词：危险化学品；事故防范；事故处理；知识介绍 文章编号：1005?C6629（2016）4?C0060?C04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 危险化学品是指有毒或易燃、易爆等危及人的生命安全、财产损失及严重污染环境的化学物质。对于危险化学品只要了解其性质，进行科学的防范，是能有效避免事故发生或降低事故危害程度的。万一发生了危险化学品意外事故，切不要惊慌失措，一定要镇静，尽快辨别出是何种危险化学品，然后根据其物理、化学性质，利用地形地物进行有效避让和及时报警，以便公安、消防部门根据危险化学品的有关性质，采用相应科学方法进行有效施救和化解，从而化险为夷。下面介绍几种常见危险化学品的防范、识别、避让的方法及化解的化学原理。 1 常见液态（液化）危险化学品的防范、识别、避让的方法及处理 1.1 Cl2（氯气） Cl2在通常情况下是一种黄绿色、有强烈刺激性气味的有毒气体，其密度比空气大（是空气的2.45倍），通常1体积水中可溶解约2体积的氯气。常压下降温至239K时或288K下加压至607.8kPa时液化。因此工业上贮存与运输的氯气均是液态的。 贮存和运输液氯的容器必须是钢制的，防范氯气逸出除容器的密封性良好外，另外一个重要因素就是氯气必须干燥（经浓硫酸洗气），因干燥氯不会与金属铁反应。一旦有极少量水蒸气混入其中，钢制容器就会被腐蚀，特别是管道与容器的接触处腐蚀更快。腐蚀的原理主要是化学腐蚀和电化学腐蚀，其反应如下： 容器泄漏氯气是常见事故之一，其危险性表现在人们没有察觉的情况下泄漏出来，有时危害持续时间长，范围广。例如2004年4月15日重庆市江北区天原化工厂储氯罐穿孔泄漏液氯。发现后处理过程中操作人员擅自改变了专家组的排险方案，致使次日另外三个储量达10吨的储罐先后发生爆炸，死亡9人，受伤多人，15万余居民被迫大撤离。另一类泄漏事故是交通事故，突发性的，致管道或容器破裂使液氯大规模外泄。液氯迅速气化扩散，事故现场弥漫着黄绿色气体，具有强烈刺激性气味。据此特征可确认泄漏的是氯气。事故现场的人们在辨明风向后要立即向背风（与“黄绿色气体”移动方向相反）的高处地形撤离（氯气的密度比空气大，会滞留在低洼处），同时要迅速组织处于下风的居民群众向两侧背风高处撤离。稍具有科学常识的人应见义“智”为：大声呼喊提醒同胞们脱下外衣就地用水淋湿，捂住鼻、口，向背风方向撤离，并及时报警。 事故发生时施救人员可采用如下化学方法消除氯气： 一是迅速向氯气溢出口以及地面、空气中喷洒氨水（此时会产生白烟），因氨水中氨的挥发能同时消除逸散在空气中的氯气，并将其转变为无毒的氮气和NH4Cl（固体），其化学反应式是： 3Cl2+2NH3=N2+6HCl NH3+HCl=NH4Cl或3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl 二是向氯的逸出口喷洒纯碱溶液（但已逸散到空气中的氯气不接触液体就不能消除，且生成的次氯酸仍有一定的腐蚀性），其反应式为： Na2CO3+Cl2+H2O=NaHCO3+NaCl+HClO 2HClO=2HCl+O2或 2Na2CO3+2Cl2+2H2O=2NaHCO3+2NaCl+2HCl+O2 三是用碱液（NaOH）来消除氯气，效果虽然比纯碱溶液好，但逸散到空气中的氯气仍然不能有效消除，其反应式为： Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O 且环境中过量的碱液容易造成对环境的污染。 化解事故时逸出的氯气理论上不宜用水喷洒，因氯在水中的溶解度较小，吸收氯气有限，同时溶于水中的氯与水反应，会产生二次污染。但没有上述试剂时，喷洒水雾也是一种方法，可减少氯的挥发。事故时扩散进入周边百姓室内的氯气，除地面喷洒纯碱溶液吸收氯气之外，还可用活性炭或新鲜的粘土平铺地上吸收室内少量氯气，从而净化环境。 1.2 NH3（氨气） 氨通常是一种无色有刺激性气味（臭气）的气体，密度比空气小（是空气的0.59倍），易溶于水，通常情况下一体积水可溶解约700体积氨气。氨易液化，常压降温至239.65K，或常温加压至700800kPa时均可液化。 一是贮氨容器因腐蚀穿孔泄漏，由于少量氨气逸散在空气中人们就嗅到其臭味，比较容易发现问题。若是交通事故致使罐车撕裂而大量泄漏的突发性事故，必须迅速组织现场群众向背风的低洼处撤离（氨气密度比空气小，氨分子向上运动），处于下风的群众则要向两侧背风低洼处撤离。现场最好用NaHCO3溶液喷洒，因氨可与之反应： 2NaHCO3+2NH3=Na2CO3+（NH4）2CO3或 2NaHCO3+2NH3?H2O=Na2CO3+（NH4）2CO3+2H2O 很可能消防部门没有大量备用的NaHCO3，此时，也可用大量水（柱）喷洒在逸出口，还可同时采用雾状水气喷洒在逸出口上方的空间里吸收逸散在空气中的氨气。 二是贮氨容器泄漏并发生次生事故，如引起爆炸和火灾。氨气在空气中的爆炸极限为16%25%（体积比）1，当空气中有如此多氨气时，人们理应早已察觉（恶臭难嗅），然而这类恶性爆炸事故还是发生过。如2013年6月3日，吉林省德惠市宝源禽业有限公司发生了因氨气大量泄漏引发的爆炸和火害事故，造成119人遇难，50多人受伤2。氨气在空气中达到爆炸极限时爆炸的反应式为： 事故的直接原因是氨气泄漏，并达到爆炸极限；同时有明火，如抽烟、电机产生静电火花、金属之间剧烈碰撞产生的火花等。 2 常见固态（粉粒）危险化学品的防范、识别、避让的方法及处理 2.1 Al（铝粉） 铝属于活泼金属，但铝锭、铝片等成型铝材的化学性质稳定，因表面有一层致密氧化膜保护内层铝不被氧化，但铝粉的性质截然不同，关于铝粉的爆炸事故时有发生，也是危险化学品。引起铝粉爆炸的直接原因多为明火，也有自燃的，从具体爆炸事故的化学原理上看可分为三类。 2.1.1 空气中铝粉达到爆炸极限时遇明火点燃爆炸 铝粉在空气中的爆炸极限为25 g/m3（爆炸最强点396 g/m3），空气中铝粉浓度达到爆炸极限时，遇到明火立即爆炸。这种爆炸的破坏性极大，因人们没有防护，且建筑物同时倒塌，造成巨大的人员伤亡和财产损失。2009年3月11日，承建沪宁城际铁路的某公司，在江苏丹阳市吕城镇惠济村为劳务人员租用一栋民房，房内还剩有部分袋装铝粉和铁红，地面和墙壁上撒落有大量铝粉和铁红（铝粉和铁红是铝热剂，用来焊接金属）。午后准备入住的劳务人员清扫房屋，清扫过程中由于搬动粉袋以及打扫地面和墙壁上残留的铝粉和铁红，致使大量粉尘漂浮于空气中，其间有人点火抽烟，引爆了空气中铝粉，由于空气中有铁红这类氧化剂的存在，爆炸更加剧烈，顷刻房屋坍塌，造成了11人死亡，20人受伤的特大爆炸事故3。 2.1.2 铝粉引燃后用水灭火引起爆炸 2010年12月17日，扬州江都发生一起由铝粉燃烧引起的爆炸事故。起因是：电焊工在给仓库窗户加固钢筋时，电焊火花溅落在仓库里堆放的铝粉袋上引起了铝粉的燃烧，火势逐渐蔓延，越来越大，现场人员不假思索地打来水灭火，当水泼洒在燃烧的铝粉上时，瞬间火花四溅，引起爆炸。随着水的泼入，连环爆炸一浪高过一浪，爆炸产生的气浪把灭火人员推倒，并没入火海之中。本来是一场小火，由于缺乏科学常识（用水灭火）酿成重大爆炸性火灾事故4。 铝粉燃烧时为什么不能泼水灭火呢？原因有两个：当水泼在铝粉上时，水变成一个个小水珠，铝粉聚集其表面，或者溅起，或者四溢，加快了铝粉的散落，增大了铝粉燃烧的表面积，使火势迅速蔓延加大。可燃性粉状物质失火不同于木材等块状被燃物，向块状被燃物表面泼水，水落在被燃物上，其表面高温使水气化形成高密度水蒸气可阻止空气（氧气）与之接触，使被燃物窒熄；同时水在气化过程中吸热可降低被燃物的温度，直至着火点以下使之熄灭。在高温下铝粉与水蒸气反应产生氢气：2Al+3H2O（g）高温= Al2O3+3H2，氢气生成后被引燃爆炸，加剧了铝粉的扩散，致使火势迅速蔓延和引发连环爆炸。 因此，铝粉着火切忌用常规方法（泼水或泡沫灭火器）灭火，否则产生的气流吹动铝粉加剧其扩散，引起更剧烈的爆炸反应，造成更大的危害。铝粉（或其他可燃性粉状物）着火后只可用干石灰粉或无压力的干粉灭火器来灭火5。 2.1.3 铝粉存放在潮湿环境中可能爆炸 铝粉因其表面积大，性质变得更加活泼，着火点降低，通常情况下铝粉在潮湿的空气里可与水蒸气发生置换反应。因此，铝粉不能存放在潮湿不通风的环境中，否则大量水蒸气与铝粉反应产生氢气并放热，当铝粉与水蒸气反应积热不散时，温度升高到铝粉着火点，铝粉自燃并引爆氢气（爆炸极限4%74.2%），产生严重的爆炸事故。正因为如此，有些存放铝粉的仓库或运输铝粉的卡车在阴雨天气里有时会出现莫名其妙的爆炸事故。所以，铝粉应存放在干燥通风的环境里，且仓库内显要位置要堆放灭火的干石灰粉，以防着火时用来灭火。 2.2 P4（磷） 纯白磷是无色而透明的晶体，遇光逐渐变黄（蜡状固体），因而又叫黄磷，有蒜臭味，在暗处发淡绿色磷光。黄磷熔点44.1，沸点280.5。白磷不溶于水，微溶于苯、氯仿，易溶于CS2。黄磷属于剧毒物，误食0.1克就会致死。皮肤经常接触黄磷也会引起吸收中毒。吸入性中毒表现有头痛、头晕、全身无力、呕吐、心动过缓、上腹疼痛、黄疸、肝肿大等。口服中毒出现口腔糜烂、急性胃肠炎、肾损伤，严重者肾坏死。慢性中毒表现为：神经衰弱综合症、消化功能紊乱、骨骼损害，尤以下颌骨显著。 工业上贮运白磷均是将其置于铁制容器中，加满水使之液封，以隔绝其与空气中氧气接触发生氧化反应（40在空气中可自燃）。 白磷之所以称为危险化学品，其一自身是剧毒物，误食和接触都会引起中毒；其二是它可在空气（氧气）中缓慢氧化使热量累积而自燃，引发火灾、爆炸等恶性次生灾害。由于白磷是固体，且保存在水中，安全系数相对气体危险化学品要大一些。但由磷引发的恶性事故仍有发生，2013年6月14日凌晨，贵州省开阳县一家黄磷化工厂的生产车间，生产黄磷的熔化磷矿石电锅炉发生爆炸，液态黄磷向外泄漏并燃烧，大量黄磷蒸气扩散。地方政府和消防部门立即启动应急救援方案：消防人员用泡沫水枪对发生泄漏燃烧的液态黄磷进行覆盖，以阻止黄磷的泄漏和扩散。同时立即组织事故顺风下方位置的居民迅速向两侧背风的高处地形撤离，让群众尽可能避免黄磷蒸气的吸入或皮肤接触。随后分发5%的CuSO4溶液冲冼皮肤和口服1%的CuSO4溶液洗胃解毒。大火扑灭后，再向事故现场喷洒0.2 mol/L的CuSO4溶液冲冼，彻底消除黄磷的残留物。其化学反应原理如下： 11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4或2P+5CuSO4+8H2O=5Cu+2H3PO4+5H2SO4 值得提醒的是，遇到白磷泄漏、甚至爆炸的恶性事故，此时会伴有浓烈的白烟，现场人员及周边群众不要惊慌，产生的白烟是白磷蒸气在空气中氧化为五氧化二磷，五氧化二磷与空气中水蒸气反应生成磷酸（4P+5O2=2P2O5，P2O5+3H2O= 2H3PO4），磷酸又吸收空气中水蒸气形成磷酸酸雾（同军事上的烟幕弹原理），因而可减轻白磷对人的直接伤害。烟雾消失后，空气就基本上净化了。事故后地面经CuSO4溶液处理后显酸性，此时撒一些石灰石粉末或消石灰可中和土壤里的酸。 2.3 NaCN（氰化钠） “8.2天津新港特大危险化学品爆炸事故”再次使剧毒物NaCN进入人们的视野，简直是“谈氰（化钠）色变”，然而人们对其知之并不多。 氰化钠（NaCN），外观是一种白色结晶颗粒或粉末，有微弱的苦杏仁气味，剧毒，吸入、口服（50100mg）或经皮肤吸收均可引起急性中毒而猝死。因此，操作人员必须佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器，穿连衣式胶布防毒衣，戴橡胶手套，避免人体直接接触。氰化钠易溶于水、氨、乙醇和甲醇中。储运时必须先用塑料密封袋包好，然后再装入厚度不小于1毫米的坚固钢桶中，桶盖严密卡紧（每桶净重50公斤）。储、运人员必须持有“特种化学品专业技术人员”证件上岗。 氰化钠的主要化学性质有如下几点： （3）在氧气的参与下，Au、Ag、Cu、Fe、Zn等金属可与之反应。例如从含金量很低的金矿中炼金。先将含金矿石中的金溶解：4Au+16NaCN+6H2O+3O2=4NaAu（CN）4+12NaOH，然后用锌或铝把金还原出来： NaAu（CN）4+Al=NaAl（CN）4+Au 例如2001年11月1日发生在河南洛阳洛宁县运输NaCN的卡车翻在洛河上游的一条支流河中，就是因个体户非法采金而导致的恶性事故。 （4）与氯酸盐（或硝酸盐、亚硝酸盐）剧烈反应，有发生爆炸的危险： 6NaCN+5NaClO3=3N2+3CO2+5NaCl+3Na2CO3 上述反应也是“8.2天津新港危险化学品爆炸事故”的直接原因之一，因仓储现场也堆积有盛装NaClO3的集装箱。（当然，爆炸事故直接原因还有CaC2与灭火时的水反应产生大量乙快，乙炔爆炸产生巨大冲击波和浓烈黑烟，引发更大的次生事故。） 应对NaCN泄漏事故，首先要迅速组织群众向上风或侧上风方向撤离，避免接触污染物，同时迅速报警和向当地政府报告。其次是施救中要迅速堵住污染源，特别是落入河水中的毒物，更要组织人力、机械争分夺秒筑坝截流，随后由上至下迅速采取相应措施化解毒品，遏制扩散。第三，对中毒人员送医院抢救时要先用剪刀剪开衣服，脱下封存，不能做人工呼吸等人体直接接触之类的抢救，而要借助医疔器械抢救。同时还要做好医护人员自己的防护。第四，要及时做好宣传教育和污染监测，消除恐慌和维护社会稳定。上述翻入洛阳河中运输氰化钠的卡车的救援事故就是一例科学施救的典范。 参考文献： 12祝大伟，刘文波.广播类公益广告：诚实守信之立木取信N.人民日报海外版，2013-6-4. 345段昌平.不同形态铝的氧化反应J.化学教育，2012，（6）：7071.