Art der Gefährdungen und deren Wirkungen

Voraussetzungen für physikalische Explosionen

Physikalische Explosionen können überall dort auftreten, wo kalte Flüssigkeiten auf heißere treffen. Wichtige Voraussetzungen für die Ausbildung einer solchen Explosion sind, dass es zu einer Grobvermischung beider Flüssigkeiten kommt und die Temperatur der heißen Flüssigkeit über dem Siedepunkt der kalten Flüssigkeit liegt. Je höher die Temperatur des heißen Mediums (häufig heiße Schmelze) über dem Siedepunkt der kalten Flüssigkeit (Kühlmittel, häufig Wasser) liegt, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine physikalische Explosion stattfindet.

Die physikalische Explosion kann aufgrund der großen Kontaktflächen nach der Fragmentation durch eine chemische Reaktion überlagert werden. Bei Aluminiumschmelze kann folgende Reaktion ablaufen:

2 Al + 3 H₂O --> Al₂O₃ + 3 H₂

Kontakt heißer Schmelzen mit Wasser

Wasser kann zum Beispiel in heiße Schmelze gelangen, wenn

• witterungsbedingt Wasser sich auf dem Untergrund oder im jeweiligen Behälter (Schmelzofen, Kokille, Gießtische und so weiter) vorliegt,
• Produktzugaben Wassereinschlüsse enthalten,
• Leckagen im Kühlsystem auftreten,
• bei der Granulierung beziehungsweise Abkühlung von Schmelzen der Kontakt bewusst herbeigeführt wird.

Heiße Schmelzen treten besonders in der Metallindustrie und in Hüttenwerken auf. Es kann in diesem Industriezweig zu physikalischen Explosionen kommen, wenn zum Beispiel Kondenswasser auf Gießtischen, in Kokillen oder in Schrottbeigaben mit heißer Metallschmelze aufeinandertrifft. Ebenfalls können Betriebe mit Dampfkesseln betroffen sein, wenn sich beispielsweise heiße Kohleschlacke und Kühlwasser aufgrund einer Leckage im Kühlsystem vermengen oder sich große Ascheklumpen von Ofenwänden lösen und in den mit Wasser gefüllten Aschesammler fallen. Auch in Betrieben mit Ölbädern, in der Glasindustrie, in der chemischen Industrie, bei der Versinterung von radioaktivem Abfall, während eines unfallbedingten Kontaktes von Kernschmelze und Kühlwasser in Leicht–Wasser–Kernreaktoren und in Flüssiggasleitungssystemen besteht die Gefahr einer physikalischen Explosion.

Bei der Granulierung und Abkühlung von Schmelzen wird der Kontakt gezielt herbeigeführt. Die Gefährdung durch eine Explosion wird dadurch minimiert, dass durch die Einstellung bestimmter Prozessparameter (Strömungsverhältnisse, Temperaturen, Wasser-Schmelze-Verhältnis) eine schnelle Abkühlung und Verfestigung der Schmelze vor einem möglichen Zusammenbruch des Dampffilmes und möglicher Einschlüsse von Wasser erfolgt oder eine Grobvermischung verhindert wird.

Verbrennungsgefahr

Als Folge der Explosion werden heiße Flüssigkeiten (Schmelzen) aus Behältern geschleudert, die zu schweren (gegebenenfalls tödlichen) Verbrennungen der Beschäftigten führen können.

Druckwelle und Trümmerwurf

Durch den hohen Druckaufbau können die Beschäftigten direkt von der Druckwelle oder bei Zerknall von Anlagenkomponenten durch Trümmerwurf gegebenenfalls tödlich verletzt werden.

Der Druckaufbau und somit die Schwere der Auswirkungen sind insbesondere abhängig von der Masse an fragmentierender Schmelze.