■ 苌军红

1 引言

在日常生活和生产中，静电现象十分常见。比如在北方的干燥季节，当我们脱毛衣或化纤材质的衣服时，经常听到“噼啪”的静电放电声音，在昏暗的环境中可以看到淡蓝色的放电火花。在生产环节，绝缘材料在相对快速运动如摩擦、接触、分离过程中，极易产生静电积累并放电。据有关资料统计，由于静电放电给石油、化工、纺织、电子、民爆以及军工行业造成的危害和损失十分惊人，有的甚至给国家和人民带来不可弥补的生命、财产损失。特别是近年来，随着高新技术的迅速发展，新技术、新材料、新工艺、新设备的广泛采用， 静电与安全生产的矛盾愈加突出。严峻的静电安全形势说明，对静电危害和静电安全技术的研究，是现代工业安全技术领域中重要的课题之一。我国从上世纪60 年代末开始了静电研究工作，经过40 多年的发展，静电安全技术已较为成熟，并运用在石油、化工、纺织、电子、民爆以及军工等各个领域，为国民经济健康发展和安全生产发挥着积极的作用。

2 静电危害

静电由于具有隐蔽性、潜在性、随机性、复杂性以及破坏性，给民爆、军工等行业带来严重的安全隐患。在航天工业，静电放电可干扰飞行器的正常运行，甚至造成火箭和卫星发射失败。1967 年7 月29 日，美国Forrestal 航空母舰上发生严重事故，一架A4 飞机上的导弹突然点火，造成了7200 万美元的损失，并伤亡134人。经过事故调查，认为引发该起事故的原因是导弹的静电屏蔽接头不合格，静电放电引起了意外点火。我国近年来在化工、民爆以及军工企业曾发生多起因静电放电造成的严重火灾、爆炸事故。特别是随着科学技术的迅猛发展，生产的高效率和自动化程度的提高，静电危害愈加突出，这就给对静电敏感的爆破产品如火炸药、电火工品等的生产、储存和运输环节带来严峻威胁。在此，笔者引用以下案例来验证静电危害。

A、1969 年某化工厂单基无烟药混同工序，在混药时突然发生爆炸，造成27 人死亡，直接经济损失近百万元。经过原因分析，专家组认为药剂与输送带之间的机械摩擦产生静电火花引发事故。该厂将绝缘输送传送带换成导电输送带，至今未发生事故。

B、某黑火药生产厂的一个工序从1960 年至1980 年，21 年来发生4 次爆炸事故，死亡多人。从第一次发生事故开始，原因都认为是“违章操作”，结论为“责任事故”。但无论怎样“严格管理”，怎样“落实安全责任制”、追究有关人员责任，事故就是遏制不住。直到1980 年4月23 日再次发生爆炸死亡6 人后，人们才蓦然惊醒，应尽快研究静电安全技术。在主管部门和大专院校的大力支持协助下，企业对静电安全技术的研究取得重大突破，并把科研成果转化到生产线的建设上。从1982 年复产至今，该工序未发生爆炸事故。

3 静电产生机理

静电是指绝缘物质上携带的相对静止的电荷，它是由不同物体在快速相对接触、摩擦和分离时发生电子转移而形成的带电现象。静电的产生主要与绝缘物质的化学组成、分子结构、功函数、表面光洁程度、电性能以及环境温湿度、外界机械作用情况如接触压力、摩擦、分离的速度等因素有关。绝缘性能越好的物质越易产生静电；此外不含水分的液体和气体也容易带上静电。有测试结果表明，静电放电电压可高达数千伏甚至上百千伏。

爆破产品制造过程中的静电源一般有人体与衣服、鞋、袜之间，衣服与工作台面、坐椅之间，橡胶或塑料鞋底与地面之间，产品与产品之间，产品与设备之间，产品与包装材料之间，包装材料与外来物体之间等。不同的静电源产生静电的过程不同。如火药、炸药、起爆药、黑火药呈粉末状，其总的表面积非常大。在混药、装药、压药、造粒、筛药和烘干等工序中，由于药剂之间、药剂与设备内壁之间的摩擦、接触和分离产生电荷转移，形成静电积累。每个微小颗粒虽仅仅能携带很少数量的电荷，但是当粒子被大量堆积在一起的时候，如灌装进包装袋，累积起来的电荷将会非常大，静电电压非常高。在电火工品装配过程中，操作人员衣服与操作台、鞋与地面之间的摩擦，零部件与盛具、手推车小胶皮轮和地面间的摩擦等都能产生静电。因此在电火工品装配和敏感药剂生产过程中静电的危害是非常大的。某厂对硝铵炸药气流输送工序中设备各部位的静电电位进行了测试，结果见表1。

此外，爆破产品在运输和储存过程中也同样产生静电源。不管是粉末、细小微粒，还是颗粒状物质，在运输过程中因发生各种相对快速运动，都会产生静电。特别是塑料包装材料表面上聚集着大量电荷，形成很高的静电电位，极易发生放电而产生火花。在爆破产品的搬运、堆码过程中发生静电积累甚至放电，其危险是不言而喻的。某基地测试了部分火工产品在运输和储存过程中的静电电位，结果发现竟高达数千到数万伏，使参加测试的人员感到恐惧（如某火工品与聚苯乙烯泡沫材质的包装材料之间在运输过程中所产生的静电电位竟高达30KV）。

4 静电感度

静电对爆破器材、火工品药剂的危害程度取决于这些产品的静电感度和静电电位的大小。产品的静电感度越高(或最小引燃能量越小)，越容易受到静电的危害；静电电位越高，危害程度越大。静电感度测试方法不同，静电感度的表观量也不同。火工品常用药剂以及黑火药的静电感度表观量分别见表2、表3。

5 静电检测

静电检测的目的是：通过对物体静电性能即表面电阻率的测试，分析其产生静电积累的难易程度；通过检测物体带静电状况即静电电位、静电电荷量，分析其静电积累程度。我们知道，电荷是所有的产生静电现象的本质物理量。电位、电场、电流等物理量都是由于电荷的存在或移动而产生的。人们经常要测量带静电物体的静电电荷量或电荷密度，通过电荷量或电荷密度来表征物体积累静电的程度。目前民爆及化工企业广泛采用的静电检测仪器是EST111 型数字电荷仪（用来检测静电电荷量）和EST112 型数字电量表（用来检测静电电荷量）以及EST101 型防爆静电电压表（用来检测静电电压）。这些仪表不仅能迅速准确地测量出物体的静电状况，而且能在对防爆要求很高的场所使用。采用EST120 数字超高阻计检测物体的表面电阻率，来衡量其产生静电积累的难易程度。对带静电物体静电性能、静电状态的检测，不同的产品有不同的测试标准或方法。如对火工品药剂静电状态的检测依据WJ2018-1991《火工品药剂静电积累实验方法》，对物体静电性能（表面电阻率）的测定依据GJB2605-1996《防静电阻隔材料规范》。

6 静电安全技术

静电防护的基本原理有四个方面，一是防止可能产生的静电并限制积聚；二是泄漏已经产生的静电积累；三是对易产生静电的设备采用静电屏蔽罩，并将屏蔽罩有效接地；或把对静电敏感的产品进行静电屏蔽；四是采用特殊工艺生成正离子团（或负离子团），以中和物体上积累的负电荷（或正电荷）。民爆企业采取的静电安全新技术有以下几个方面。

6.1 采用防静电材料

A、根据作业场所危险等级，在爆破器材生产和装配车间的地面和操作台铺设相应表面电阻率的导电橡胶。导电橡胶填充了导电炭黑、金属网线等材料，其面电阻一般在106Ω 以下。铺设导电橡胶时，用金属带和静电保护装置接通大地，这是一种极其有效的静电消除措施。据有关资料显示，人在普通橡胶板上行走时人体静电电压达到数千伏，而当人走到导电橡胶地板上行走3 步以后，人体静电电压即降低到100V 以下。

B、爆破器材生产操作人员应穿戴防静电工作服、导电鞋、工作帽等劳保用品。若身穿涤纶工作服、脚穿普通胶底鞋在普通橡胶地板上以正常速度行走36 步到60 步，人体带的静电电压可达1kV 以上。而这些劳保用品与工作场所的防静电地板联合使用，可起到明显的防静电效果。

C、采用内表面电阻率为106Ω ～109Ω、外表面电阻率为1010Ω 以下的防静电材料用于爆破器材的包装。防静电包装因具有静电衰减、静电屏蔽和防电磁辐射的功能，不仅不会产生静电积累，而且能对爆破器材起到很好的防护作用。

6.2 采取接地法

采取接地是使已产生的静电电荷比较容易地泄漏、消散，以避免静电的积累。接地是民爆企业消除静电危害最简单、最有效的办法。但接地主要是消除导电体上的静电，而不能用来消除绝缘体上的静电。静电接地就是利用金属导体将静电荷通过引下线与接地装置相连，接地电阻不应大于100Ω。

表1 硝铵炸药气流输送中设备各部位的静电电位

表2 火工品常用药剂的静电感度(最小引燃能量)

表3 黑火药的静电感度测试结果

6.3 采取泄漏法

根据民爆企业特点，泄漏法主要是采取给环境增加湿度的措施。通过增加环境相对湿度，使物体表面的水分形成微薄的、可以导电的水膜，降低静电绝缘体的表面电阻率，加速静电泄漏，限制了静电的积累。据调查，火工品、敏感药剂制造以及装配的车间，其环境相对湿度保持在65%以上。

6.4 采取静电屏蔽法

对易产生静电的设备采用静电屏蔽罩，并将屏蔽罩有效接地；把对静电敏感的电发火、电引信装置采用金属静电屏蔽罩，以杜绝静电引起的意外发火。

6.5 采取静电中和法

A、采用静电消除器把气体分子进行电离，产生消除静电所必要的正（或负）离子团。其原理是静电消除器产生与带电物体极性相反的离子团，并使离子团和带电物体接触，与带电物体的静电中和，从而达到消除静电的目的。根据消除静电原理和要求的不同，静电消除器分为自感应式静电消除器、外接电源式静电消除器和放射线式静电消除器三种类型。其中放射线式静电消除器不仅结构简单，由于无须外接电源，且工作时又不产生火花，适合民爆企业使用。

B、采用不同功函数的材料消除静电。材料的功函数不同，得失电子的能力不同，其产生的静电电荷的极性也不同。因此，在进行产品设计时，应考虑采用不同的设备生产不同的材料，生成极性相反的静电荷，并把这些设备相连，达到消除静电的目的。按照物体得失电子的难易程度，通常可排成一个静电带电序列。常见物质的静电带电序列如下：

（+）玻璃-头发-尼龙-羊毛-人造纤维-绸-醋酸人造丝-奥纶-纸浆和滤纸-黑橡胶-维尼纶-沙纶-聚酯纤维-电石-聚乙烯-可耐可龙-赛璐珞-玻璃纸-聚氯乙烯-聚四氟乙烯（-）

（+）石棉-玻璃-云母-羊毛-毛皮-铅-镉-锌-铝-铬-铁-铜-镍-银-金-铂（-）

如有的企业把生产聚酯材料（易带正电荷）的设备与生产聚乙烯材料（易带负电荷）的设备相连，在一定程度上就可控制静电积累。

7 结束语

静电安全是一项系统工程，它涉及爆破产品的整个生命历程。我们除了要加深对静电产生的机理以及危害的认识外，要从管理的高度，把静电安全作为一项体系工程来抓，即通过安全管理体系的建立，从爆破产品的资源提供如人员管理、厂房设计、设备管理、环境控制，以及产品设计与开发、生产过程控制、检验试验、包装、运输与储存、使用等各个环节入手，严格执行有关的防静电技术和管理标准，科学、经济地运用静电安全技术，才能不断提高爆破器材生产、运输、储存及使用过程的本质安全度。

[1]燃烧爆炸危险与安全技术 张国顺 中国电力出版社 2003 年11 月第一版；

[2]燃烧爆炸危险品与安全技术相关法规和标准 张国顺 中国职业安全健康协会 2003 年11 月；

[3]防静电系列标准及宣贯提纲 国防科工委安全标准化技术委员会 2005 年；