Wasser und geschmolzenes Aluminium sind eine gefährliche Kombination

Es ist nicht ungewöhnlich, dass ein Hackaday-Autor den Kommentarbereich eines bestimmten Artikels durchforstet, um nach Erkenntnissen zu suchen oder etwas Neues zu lernen. Oft teilen Personen mit Erfahrung in verschiedenen Bereichen Wissenskerne oder stellen Fragen zu einem bestimmten Thema. Kürzlich habe ich aufgrund meiner eigenen Erfahrungen auf diesem Gebiet mit Interesse einen Artikel über Aluminiumguss studiert. Ein Kommentar fiel mir besonders ins Auge.

Und nein, das Wasser verursacht keine Dampfexplosion. Es gibt einen Typen auf YouTube (myfordlover, glaube ich), der diesen Mythos mit geschmolzenem Eisen widerlegt, indem er das Eisen in Wasser gießt, Wasser in eine Kelle mit geschmolzenem Eisen gießt und so weiter. Auf Wunsch erstellen wir gerne ein Video, das dies mit Aluminium demonstriert.

Nachdem ich einige Zeit in einer Aluminium-Druckgussanlage gearbeitet habe, hoffe ich aufrichtig, dass [John] dieses Kunststück nicht versucht hat. Während es eine Reihe von YouTube-Videos gibt, die zeigen, dass dies ohne Katastrophen möglich ist, gibt es viele, die das genaue Gegenteil zeigen. Das Mischen von geschmolzenem Aluminium und Wasser endet oft sehr schlecht und führt zu schweren Verletzungen oder sogar zum Tod am Arbeitsplatz. Lassen Sie uns tiefer eintauchen, um herauszufinden, warum das so ist.

Einer der Gründe, warum Aluminium als Werkstoff so geschätzt wird, ist seine Korrosionsbeständigkeit. Rohes Aluminium bildet an der Luft leicht eine zähe Oxidschicht, die das Metall vor weiterer Korrosion oder Reaktionen mit vielen Chemikalien schützt. Diese Oxidschicht kann sich unglaublich schnell bilden und ist einer der Gründe, warum es vielen YouTubern gelungen ist, geschmolzenes Aluminium unbeschadet ins Wasser zu gießen. Unter den richtigen Bedingungen kann das Aluminium eine Oxidschicht bilden, wenn es durch die Luft von einer Pfanne in einen Eimer mit Wasser wandert. Viele nutzen diese gefährliche und riskante Demonstration als „Beweis“ dafür, dass große Explosionen aus Aluminium und Wasser ein „Mythos“ seien.

Wenn Sie sich natürlich einen Job in einer Gussfabrik suchen, werden Sie schnell merken, wie ernst die Sache ist. Es ist nicht ungewöhnlich, dass Einrichtungen Einweg-Wasserbehälter und Erfrischungsgetränke gänzlich verbieten, aus Angst, ein weggeworfener Behälter könnte in der Schrotttonne landen und Feuchtigkeit in einen Schmelzofen transportieren. Bei meiner Arbeit als Gießereiingenieur führte das Mitbringen einer Wasserflasche oder einer Dose Erfrischungsgetränk zur Baustelle beim ersten Verstoß zu einer Verwarnung und beim zweiten zu einer sofortigen Entlassung. Die Gefahr ist einfach zu groß, um in puncto Sicherheit halbe Sachen zu machen. Bei Gießereien ist es im Allgemeinen erforderlich, dass sich alle Mitarbeiter Sicherheitsvideos ansehen, die die Risiken verdeutlichen, bevor sie an der Gießerei arbeiten.

Beispiele für die Gefahr sind leicht verfügbar. Oft kann es zu Zwischenfällen kommen, wenn geschmolzenes Aluminium in eine Form gegossen wird, die Feuchtigkeit enthält. Ein weiterer Risikobereich besteht beim Laden von Schrottmaterial in einen Ofen. Der Aluminiumschrott selbst kann nass sein oder es können versehentlich Flüssigkeitsflaschen mit dem Material vermischt werden. Wenn der Schrott der Metallschmelze im Ofen hinzugefügt wird, kann es zu gewaltigen Eruptionen kommen.

Aufgrund einer Vielzahl von Faktoren kann es zu heftigen Explosionen kommen, wenn sich geschmolzenes Aluminium und Wasser unter den richtigen Bedingungen vermischen. Das erste ist das offensichtlichste: Wasser, das bei über 660 °C mit geschmolzenem Metall in Kontakt kommt, neigt dazu, nahezu augenblicklich zu Dampf zu verdampfen. Das Volumen des Dampfes nimmt schnell zu und schleudert geschmolzenes Metall über große Entfernungen. Dies allein kann zu schweren Verletzungen und Schäden führen. Dadurch wird auch das geschmolzene Aluminium zerkleinert, was als Fragmentierung bezeichnet wird. Dadurch kommt es zu einer stärkeren Vermischung des geschmolzenen Metalls mit Wasser und Dampf. Dies erhöht die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung auf die Flüssigkeit weiter und erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Dampf und Aluminium aufgrund der größeren Kontaktoberfläche zwischen beiden.

Darüber hinaus trägt die chemische Reaktion zwischen Wasser und Aluminium nur zur Intensität der Explosion bei. Dabei reagieren Aluminiumatome mit Wassermolekülen unter Bildung von Aluminiumoxid und Wasserstoffgas. Hierbei handelt es sich um eine exotherme Reaktion, die eine große Menge Wärme freisetzt – mehr als das 2,5-fache der Menge, die bei einer ähnlichen Menge Nitroglycerin erzeugt wird. Natürlich kann das erzeugte Wasserstoffgas dann frei mit Sauerstoff in der umgebenden Atmosphäre verbrennen. Darüber hinaus kann das durch die Explosion zerstäubte geschmolzene Aluminium auch in der Luft schnell oxidieren und dabei mehr Wärme freisetzen.

Eine Kombination all dieser Faktoren kann zu unglaublich heftigen Explosionen führen. Kaum mehr als eine einzige verlegte Wasserflasche kann unter schlimmsten Bedingungen eine ganze Gussfabrik in die Luft jagen.

Natürlich verläuft nicht jeder Vorfall gleich. Die Schwere einer solchen Explosion kann von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst werden, von geringfügig bis katastrophal. Die Aluminium Association gruppiert Vorfälle je nach Schwere der Explosion in drei Kategorien. Force1-Ereignisse sind geringfügig und betreffen oft das Spritzen von geschmolzenem Metall aus einer Entfernung von bis zu 15 Fuß. Ereignisse der Stärke 2 sind schwerwiegender, wobei Metall bis zu einer Entfernung von 15 Metern versprüht wird und es zu lauten Explosionen und Lichtausbrüchen kommt. Schließlich sind Ereignisse der Stärke 3 in der Regel laut genug, um ernsthafte Schmerzen zu verursachen, wobei das Metall über 15 Meter weit geschleudert wird und im Allgemeinen große Schäden an der Struktur verursacht. Ereignisse der Stärke 3 sind zum Glück selten, zerstören aber oft den Großteil der Anlage, in der sie auftreten. Der Jahresbericht der Aluminium Association verzeichnet im Jahr 2019 nur ein Ereignis, glücklicherweise ohne Todesopfer.

Insgesamt besteht das Ziel dieses Artikels darin, hervorzuheben, dass anekdotische Beweise nicht dazu verwendet werden können, etwas für sicher zu erklären. Es lohnt sich, selbst zu recherchieren und sich von Fachleuten zu informieren, bevor Sie etwas ausprobieren, das Ihnen oder anderen möglicherweise schaden könnte. Viel Spaß beim Hacken und bewahren Sie es sicher auf!