安全生產(chǎn)第四章-靜電的特性及危害

第四章靜電的特性及危害

主講：李寶霞第一節(jié)靜電的產(chǎn)生

靜電現(xiàn)象是日常生活中和工業(yè)生產(chǎn)中常見的帶電現(xiàn)象；靜電并不是靜止的電，是宏觀上暫時停留在某處的電；靜電電量雖然不大，但是電壓很高，容易發(fā)生火花放電，從而引起火災(zāi)、爆炸。為防止靜電危害，必須懂靜電產(chǎn)生的原理和靜電危害，掌握防止靜電危害的基本措施。第一節(jié)靜電的產(chǎn)生靜電產(chǎn)生的原理：雙電層和接觸電位差物質(zhì)有分子組成的，分子由原子組成的，而原子由原子核和外面若干電子組成的。物質(zhì)在一般情況下，不呈現(xiàn)電性。不同物質(zhì)對其周圍電子束縛能力是不同的，兩種物質(zhì)緊密接觸時，電子從束縛小的一方轉(zhuǎn)移偏向于束縛大的一方，這時，在接觸的界面兩側(cè)會出現(xiàn)數(shù)量相等，極性相反的兩層電荷，這兩層電荷叫雙電層，它們之間的電位差叫接觸電位差。當這兩種物質(zhì)分離時，由于存在電位差，電子就不能完全復(fù)原，從而產(chǎn)生了電荷的滯留，形成了靜電。靜電就是相對靜止的電荷，即在外力作用下產(chǎn)生的電子偏移物體的一側(cè)會發(fā)生電子脫離帶正電的質(zhì)子：10個帶負電的電子：9個帶正電的質(zhì)子多帶正電帶正電的質(zhì)子：10個帶負電的電子：11個帶負電的電子多帶負電靜電的產(chǎn)生

摩擦、碰撞、剝離靜電感應(yīng)電容改變電磁輻射感應(yīng)產(chǎn)生靜電的動作日常生活可以感覺得到的靜電現(xiàn)象：閃電：帶異種電荷的云層或云層與大地之間的一種放電現(xiàn)象，當帶異種電荷的云層相互間的距離由于運動而縮小到一定距離時，正負電荷間的強大電勢差將空氣擊穿而發(fā)生瞬間放電，放電時產(chǎn)生的放電火花就是我們見到的閃電，同時放電時產(chǎn)生的聲音就是雷聲。這些對我們平常生活沒有很大影響，但它對電子元件及電子線路板有很大的沖擊。冬天在地毯上行走及接觸把手時的觸電感在冬天穿毛衣時所產(chǎn)生的噼啪聲第一節(jié)靜電的產(chǎn)生

靜電起電序列

按照物質(zhì)得失電子的難易，或按物質(zhì)相互接觸時起電性不同，可把帶正電荷的物質(zhì)排在前面，把帶負電荷的物質(zhì)排在后面，依次排列下去，形成一個長長的序列。（+）玻璃——頭發(fā)——尼龍——羊毛——綢——黑橡膠——莎綸——聚四氟乙烯（–）防靜電作業(yè)環(huán)境溫度：20℃~25℃濕度：40％~70%（一般工場標準）靜電皮表面電阻：106～1011Ω

靜電接地電阻：10Ω以下

注：一般溫度越高越容易產(chǎn)生靜電，濕度越大越不易產(chǎn)生靜電不同形態(tài)的靜電（1）固體靜電：固體靜電可以用雙電層和接觸電位差理論來解釋，兩種固體物質(zhì)相距25×10-8cm以下時，即可以認為是緊密接觸，分離時即可產(chǎn)生靜電。與塊狀固體相比，粉塵具有分散性和懸浮狀態(tài)的特點，由于分散性，其表面積就大的很多，與空氣摩擦的機會就越多，產(chǎn)生的靜電也多，又因處于懸浮態(tài)，粉塵顆粒與大地之間是絕緣的，因此金屬粉體也容易帶靜電。（2）液體靜電：在生產(chǎn)中，液體的管道輸送、過濾、攪拌、噴霧、噴射、飛濺、沖刷、灌注等過程中，都能產(chǎn)生靜電。尤其是電阻率高的有機液體，最容易產(chǎn)生靜電。液體的帶電現(xiàn)象，也可以用雙電層理論來解釋。有機液體在管道內(nèi)流動時，與管壁摩擦、沖擊，因而管壁界面上是一層正電荷，液體界面上極薄的一層內(nèi)是負電荷，與其相鄰的較厚的一層內(nèi)又是正電荷。正電荷隨著液體的流動形成流動電流。如果把金屬管道接地，則不會產(chǎn)生靜電。（3）氣體靜電：

完全純凈的氣體是不會帶靜電。

在工藝生產(chǎn)中，幾乎所有的氣體都含有少量的固體或液體顆粒的雜質(zhì)，因此在壓縮或排出空氣時，由于氣體雜質(zhì)的碰撞摩擦等作用，都會產(chǎn)生靜電。為什么二、影響靜電產(chǎn)生和聚散的因素1.物質(zhì)的電阻率

物質(zhì)產(chǎn)生的靜電荷能不能聚集起來，很大程度在取決于電阻率的大小。由電阻率高的物質(zhì)組成的物體導(dǎo)電性差，物體上的電荷不易流失，靜電荷就能逐漸聚集起來。由電阻率小的物質(zhì)組成的物體，電荷很容易從接觸點返回原處，物體表現(xiàn)為中性，因此不容易聚集電荷。物質(zhì)電阻率在106-108歐﹒厘米以下的，就是聚集了電荷，也很快就會消散，不易帶靜電。電阻率在1010-1015歐﹒厘米的物質(zhì)容易帶靜電，是防靜電的重點。當電阻率大于1015歐﹒厘米時，物體就不易產(chǎn)生靜電，但是一旦產(chǎn)生靜電就很難消除。二、影響靜電產(chǎn)生和聚散的因素2.物體的運動速度

在靜電產(chǎn)生的同時，也存在靜電的消失。一般開始時，靜電的產(chǎn)生多于靜電的泄露，靜電就逐漸積累，當積累到一定程度，產(chǎn)生與泄露的靜電量達到了平衡，保持為一動態(tài)穩(wěn)定值，及達到飽和狀態(tài)。不同的物體達到靜電飽和狀態(tài)所需要的時間是不同的，一般不超過十幾秒或幾十秒，物體達到靜電飽和狀態(tài)所需的時間與物體的運動速度有關(guān)，速度加快，時間縮短。故生產(chǎn)中控制物料速度。二、影響靜電產(chǎn)生和聚散的因素3.空氣的濕度

吸濕性越大的物體（特別是絕緣體），收濕度的影響很大，當空氣的相對濕度在50%-70%以上時，物體表面會形成一層水膜，使表面電阻率降低，加速靜電的泄露。如果空氣的相對濕度低于40%，則靜電不易逸散，可能形成高電壓。4.雜質(zhì)

一般情況下，物體含有雜質(zhì)，會增加靜電的產(chǎn)生，如液體含有高分子材料的雜質(zhì)時，會增加液體靜電的產(chǎn)生。但有些雜質(zhì)能減少物體的靜電，這些雜質(zhì)有較好的導(dǎo)電性或較強的吸濕性，可加快靜電的泄露?？轨o電劑就是利用這個原理。

第二節(jié)靜電的特性及危害一、靜電的特性

1.電量小，但是靜電電壓高。如橡膠帶與滾筒的摩擦。

2.雖然靜電壓很高，因其電量很小，故能量很小。靜電能量越大，發(fā)生火花放電時表現(xiàn)的危險性也越大。

3.導(dǎo)體表面曲率越大，電荷密度越大。發(fā)生電暈放電。

4.靜電感應(yīng)可能產(chǎn)生意外的火花。

5.絕緣體電阻率很大，所以靜電泄露很慢，這樣使帶電體保留危險性狀態(tài)的時間也長，危險性相應(yīng)增加。

第二節(jié)靜電的特性及危害二、靜電的危害在生產(chǎn)中，靜電的危害主要有三個方面，即引起火災(zāi)爆炸、靜電電擊和妨礙生產(chǎn)。

1.靜電放電電火花引起爆炸和火災(zāi)事故（固液氣）

用槽車運苯、汽油、丙酮、等有機溶劑的時候，由于行駛中的震動，溶劑與槽車罐壁發(fā)生強烈的摩擦，會產(chǎn)生大量的靜電，另外，橡膠輪胎與地面摩擦產(chǎn)生的靜電，均可造成槽車靜電起火和爆炸事故的發(fā)生。

易燃液體與管道摩擦和注入容器時沖擊、飛濺產(chǎn)生的靜電，均可導(dǎo)致靜電火花起火和爆炸事故的發(fā)生。

用對地絕緣的金屬取樣器，在貯有易燃液體的貯罐等容器內(nèi)取樣的時候，由于取樣器與液體的摩擦而產(chǎn)生靜電，有時會對容器壁放電產(chǎn)生火花而發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故。（P78案例）

過濾時過濾物質(zhì)與過濾器發(fā)生摩擦，會產(chǎn)生大量靜電而出現(xiàn)放電火花，易導(dǎo)致事故發(fā)生。

在研磨、攪拌和輸送粉體時，粉體與管道或容器強烈摩擦與碰撞，會產(chǎn)生具有危險的靜電火花放電。

用膠帶傳送與輸運時，運行中的三角皮帶、輸送膠帶與金屬皮帶輪摩擦，產(chǎn)生大量靜電，靜電電位有時高達萬伏，產(chǎn)生火花放電，引起事故。

人的原因造成的事故

在生產(chǎn)中操作人員在活動時，穿的衣服、鞋及攜帶的工具與其他物體摩擦?xí)r，就有可能產(chǎn)生靜電，比如穿塑料底鞋的人在木板或塑料地板上行走時，人體靜電可達數(shù)千伏以上，當攜帶靜電荷的人走進金屬管道或其他金屬物品時，人的手指或腳會放出電火花。再生產(chǎn)過程中，人的活動范圍比較大，而人體靜電又容易被忽視，所以人體靜電的放電，稱為釀成靜電災(zāi)害的主要原因。

第二節(jié)靜電的特性及危害二、靜電的危害

2.靜電電擊橡膠或塑料制品等高分子材料與金屬摩擦?xí)r，產(chǎn)生的靜電荷不易泄露，當人體接近這些帶電體時，會受到意外電擊。這種電擊是由于從帶電體向人體發(fā)生放電，電流流向人體產(chǎn)生。同樣當人體帶有較多的靜電荷時，電流從人體流向接地體，也會發(fā)生電擊現(xiàn)象。靜電電擊不是電流持續(xù)通過人體的電擊，而是靜電放電造成的瞬間沖擊性電擊。雖然不會對人造成致命傷害，但是操作人員屢遭電擊后特別容易產(chǎn)生恐懼心理，使工作效率下降或受到其他傷害。表4-2靜電電擊時人體的反應(yīng)

第二節(jié)靜電的特性及危害二、靜電的危害3.

靜電妨礙生產(chǎn)主要表現(xiàn)在粉料加工工藝過程中；如在粉體篩分時，由于靜電電場力的作用，篩網(wǎng)吸附了細微的粉末，使篩孔變小，降低生產(chǎn)效率；氣流輸送工序里，管道的某些部位由于靜電作用，積存了一些物料，減小管道的流通面積，使運輸效率降低，粉體裝袋時，因為靜電斥力的作用，使粉體四處飛揚。粉體計量時，由于計量器具吸附粉體，造成計量誤差。

第三節(jié)靜電的消除靜電引起燃燒爆炸的基本條件：有產(chǎn)生靜電來源靜電得以積累，并達到足以引起火花放電的靜電電位靜電放電火花能量達到爆炸性混合物最小點燃能量靜電火花周圍有可燃氣體、蒸汽和空氣形成的混合物

第三節(jié)靜電的消除防止靜電危害的7個措施：場所危險程序控制

采取減輕或消除場所周圍環(huán)境火災(zāi)、爆炸危險性的間接措施。如用不燃介質(zhì)代替易燃介質(zhì)，惰性氣體保護，負壓操作等，如果工藝條件允許，采用較大顆粒的粉體代替較小顆粒的粉體。

第三節(jié)靜電的消除防止靜電危害的7個措施：2.工藝控制措施（1）控制流速：輸送物料應(yīng)控制流速，以減少靜電的產(chǎn)生。輸送物料時允許的流速與液體電阻率之間的關(guān)系：電阻率小于107歐．厘米時，允許流速不超過10m/s，當電阻率為107-1011歐．厘米，允許流速不超過5m/s，當電阻率大于107-1011歐．厘米時，允許流速取決于管道直徑和管壁光滑程度等。輸送物料時盡量減少轉(zhuǎn)彎或變徑，操作人員不得擅自提高流速。

第三節(jié)靜電的消除防止靜電危害的7個措施：2.工藝控制措施（2）選用合適的材料：可根據(jù)靜電起電序列，選用適當?shù)牟牧掀ヅ?，使成產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電相互抵消，從而達到減少或消除靜電的危險。（3）增加靜止時間：生產(chǎn)中，將苯等液體注入容器、貯罐時，等會產(chǎn)生靜電荷。液體內(nèi)靜電荷向器壁及液面集中并慢慢消散，完成這個過程需要一定時間。

第三節(jié)靜電的消除

如在向油罐注油的過程中，靜電電壓隨加入油量的變化而變化。參考圖4-3

由此可知，當輸送易燃易爆液體時，停泵后不能立即進行檢測等操作，應(yīng)停留一段時間，等靜電消散后，方可進行下一步操作，操作人員如果懂的這個道理，就會自覺遵守安全操作規(guī)程，不會發(fā)生趕時間而引發(fā)安全事故。

第三節(jié)靜電的消除防止靜電危害的7個措施：2.工藝控制措施（4）改進灌注方式：經(jīng)驗表明，T形、錐形、45°斜口形和人字形注管頭，有利于降低貯管液面的高靜電電位。為避免灌注過程中液體的沖擊、噴射和濺射，應(yīng)將進液管延伸到近低部位等。

第三節(jié)靜電的消除防止靜電危害的7個措施：3.接地（1）用來加工輸送、儲存各種易燃液體等設(shè)備必須接地（2）傾注容器的漏斗、浮動灌頂、工作站臺等接地（3）汽車槽車在裝卸之前，與貯存設(shè)備跨接并接地（4）可能產(chǎn)生和積累靜電的固體和粉體設(shè)備，如篩分器接地

第三節(jié)靜電的消除防止靜電危害的7個措施：4.增濕提高空氣中水蒸氣的濃度可在物體表面形成一層導(dǎo)電的液膜，從而提高靜電從物體表面消散的能力。常用方法：通風(fēng)加濕、地面撒水、噴霧水蒸氣等，若工藝條件允許，空氣相對濕度在70%為宜。

第三節(jié)靜電的消除防止靜電危害的7個措施：5.加入抗靜電劑抗靜電劑具有較好的導(dǎo)電性或較強的吸濕性。因此在易產(chǎn)生靜電的高絕緣材料中，加入抗靜電劑，使材料的電阻率下降，加快靜電泄露，消除靜電危害?？轨o電劑種類很多，有無機鹽類如氯化鉀等。

第三節(jié)靜電的消除防止靜電危害的7個措施：6.采用靜電消除器靜電消除劑是一種能產(chǎn)生電子或離子的裝置，借助于產(chǎn)生的電子或離子中和物體上的靜電，從而達到消除靜電危害的目的優(yōu)點：使用方便，不影響產(chǎn)品質(zhì)量。

第三節(jié)靜電的消除7.人體防靜電措施（1）采用金屬網(wǎng)或金屬板等導(dǎo)電材料遮蔽帶電體，以防帶電體向人體放電。操作人員在接觸靜電帶電體時，宜帶金屬線和導(dǎo)電性纖維混紡的手套，穿防靜電工作服。（2）穿防靜電工作鞋，防靜電工作鞋的電阻為105-108歐，穿著后人體所帶的靜電荷防靜電工作鞋卸掉。

第三節(jié)靜電的消除7.人體防靜電措施（3）在易燃場所入口處，安裝硬鋁或銅等導(dǎo)電金屬的接地走道，同時入口扶手也要采用金屬結(jié)構(gòu)并接地，可導(dǎo)除靜電。（4）采用電導(dǎo)性地面，不但能導(dǎo)走設(shè)備上靜電，而且有利于除掉人體上的靜電。防靜電方法1.接地2.靜電屏蔽3.離子中和防靜電的三種基本方法：2.管理方法防靜電方法一：接地接地就是將靜電通過一條線的連接放入大地導(dǎo)體.常用的接地方法有：帶防靜電手腕及工作表面接地等防靜電腕帶防靜電腳帶雙腳都須穿帶！應(yīng)無破損，扣緊靜電服防靜電臺墊佩帶時應(yīng)緊貼皮膚！2.管理方法靜電敏感元件在儲存或運輸過程中會暴露于有靜電的區(qū)域中，用靜電屏蔽的方法可削弱外界靜電對電子元件的影響。最通常的方法是用靜電屏蔽袋作為保護。防靜