Cause and prevention of dust explosions in grain elevators

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Powder Technology, 8 (1973) 1 3 7 - - 1 4 7 
© Elsevier Sequoia S.A., Lausanne -- Printed in T h e N e t h e r l a n d s 
Cause and prevent ion o f dust exp los ions in gr~in elevators* 
and f lour m i l l g * * 
O.F. THEIMER 
Becker-Gundhal-Str. 16, 8 Munich 711 (Germany) 
(Received Oc tober I 0 , 1972; accepted Apr i l I 0 , 1973) 
S u m m a r y 
Grain and f l o u r dus t s can f o r m e x p l o s i v e 
c louds and, because e x p l o s i o n s f r o m such 
c louds have caused s o m e o f t he w o r s t indus- 
trial acc idents , it is necessary to d r a w p u b l i c 
a t t e n t i o n to this p r o b l e m . S ta t i s t i c s o f d u s t 
e xp lo s ions in t he U n i t e d S t a t e s s h o w tha t 
m o r e than 5 0 % o f all e x p l o s i o n s o f c o m b u s - 
t ible dus t s have o c c u r r e d in grain e leva tors 
and f l our mills. D u s t s f r o m w h e a t and o t h e r 
grains, as we l l as f r o m f lour , ign i t e a n d p r o p - 
agate f l a m e s readi ly because t he source o f 
hea t r equ i red is r e l a t w e l y small. T h e a u t h o r 
ana lyzes c o n d i t i o n s a n d causes o f d u s t e x p l o - 
s ions to d e t e r m i n e crit ical c o n c e n t r a t i o n s o f 
dus t and air a n d t he t e m p e r a t u r e s necessary 
to ignite an exp los ion . H e descr ibes the e f f e c t 
and d e s t r u c t i o n o f d u s t e x p l o s i o n s in e x a m - 
p l e s o f r e c e n t disasters in t he U n i t e d S t a t e s 
and E u r o p e a n d r e c o m m e n d s p r e v e n t i v e mea- 
sures, as we l l as s t ruc tura l f e a t u r e s o f bu i ld ing 
and p lan t , to avo id t h e m a n y injuries a n d 
deaths, as we l l as mater ia l losses w o r t h mil- 
l ions o f dollars, resu l t ing f r o m such e x p l o - 
sions. 
* In the Uni ted S ta tes and Canada, the bins for bu lk 
s torage o f grain are called "gra in e levators" , whereas 
in E n g l a n d a n d c o n t i n e n t a l Europe t hey are cal led 
"'grain si los". In t h e United States , the word " 'si lo" 
per tains pr imar i ly to fa rm storage tanks used largely 
for si lage. 
** Cont r ibu ted b y the Materials Handl ing Engineering 
Divis ion o f The Amer ican S o c i e t y o f Mechanical 
Engineers for representa t ion at t h e 2 n d S y m p o s i u m 
o n S t o r a g e and F l o w o f So l ids , Chicago , I l l . , S e p t e m - 
ber 1 7 - - 2 0 , 1 9 7 2 . 
INTRODUCTION 
E x p e r i e n c e a n d l a b o r a t o r y t e s t s h a v e 
showx~ t h a t f i n e l y d i v i d e d p a r t i c l e s o f v i r t u a l l y 
a l l c o m b u s t i b l e m a t e r i n l ~ c a n p r o d u c e v i o l e n t 
e x p l o s i o n s i f t h e p a r t i c l e s a r e s u s p e n d e d i n 
t h e a i r a n d i g n i t e d . A t t h e t u r n o f t h e c e n t u r y 
t h e m a j o r d u s t e x p l o s i o n h a z a r d s w e r e f a i r l y 
c o n f i n e d t o c o a l m i n e s , milling p r o p e r t i e s , 
a n d a f e w c h e m i c a l o p e r a t i o n s . S i n c e t h a t 
t i m e m a n y o t h e r d u s t s h a v e b e e n i n t r o d u c e d 
a n d h a v e b e c o m e m o r e p r e v a l e n t . T h e s e i n - 
c l u d e c h e m i c a l s , m e t a l s , p l a s t i c s , s o a p s a n d 
a d d i t i o n a l p r o d u c t s i n a g r i c u l t u r a l m i l l i n g . 
A n e x a m i n a t i o n o f t h e R e p o r t o f I m p o r - 
t an t D u s t E x p l o s i o n s I p u b l i s h e d b y t h e N a - 
t i o n a l F i r e P r o t e c t i o n A s s o c i a t i o n ( N F P A ) 
s h o w s t h a t d u s t i g n i t i o n s h a v e o c c u r r e d p r i - 
m a r i l y i n p l a n t s h a n d l i n g g r a i n , f e e d , s t a r c h , 
s u g a r , p o w d e r e d m i l k , f e r t i l i z e r , w o o d a n d 
p a p e r d u s t s . T h e n a t u r e o f t h e c o m b u s t i b l e 
m a t e r i a l i n f l u e n c e s t h e e x p l o s i o n s . I n t h e r e - 
p o r t 1 1 2 0 e x p l o s i o n s a r e m e n t i o n e d i n t h e 
U n i t e d S t a t e s d u r i n g t h e p e r i o d f r o m 1 9 0 0 t o 
1 9 5 6 , o f w h i c h 5 3 6 ( 4 8 % o f t h e t o t a l n u m b e r 
o f e x p l o s i o n s ) h a v e o c c u r r e d i n i n d u s t r i e s 
h a n d l i n g g r a i n , f e e d a n d f l o u r . I n t h e s e 5 3 6 
e x p l o s i o n s , 3 9 2 p e r s o n s w e r e k i l l e d , 1 0 1 5 
w e r e i n j u r e d a n d t h e m a t e r i a l l o s s e s a m o u n t e d 
t o $ 7 5 , 8 8 8 , 5 0 0 . T h i s i n d i c a t e s t h a t d u s t f r o m 
g r a i n p r o d u c t s i s m o s t d a n g e r o u s b e c a u s e i t 
i g n i t e s a n d p r o p a g a t e s f l a m e s e a s i l y , t h e 
s o u r c e o f h e a t r e q u i r e d b e i n g s m a l l . I n c l u d e d 
i n t h i s c a t e g o r y a r e f l o u r , d u s t f r o m w h e a t 
a n d o t h e r g r a i n s a n d s e e d s , w h i c h a r e t h e m a - 
teriAl~ o f f l o u r m i l l i n g a n d i n g r e d i e n t s o f t h e 
f o o d i n d u s t r i e s . 
138 
W h e n a m a s s o f s o l i d f l a m m a b l e m a t e r i a l is 
h e a t e d , i t b u r n s a w a y s l o w l y , o w i n g t o t h e 
l i m i t e d s u r f a c e e x p o s e d t o t h e o x y g e n o f t h e 
air . T h e e n e r g y p r o d u c e d is r e l e a s e d s l o w l y 
a n d h a r m l e s s l y t o t h e s u r r o u n d i n g a t m o - 
s p h e r e . B u t w h e n t h e s a m e m a s s o f m a t e r i a l is 
g r o u n d t o a f i n e p o w d e r a n d m i x e d w i t h a i r i n 
t h e f o r m o f a d u s t c l o u d , a n d i f i g n i t i o n n o w 
o c c u r s , t h e w h o l e m a t e r i a l w i l l b u r n a t o n c e 
v i o l e n t l y . T h e e n e r g y is n o w r e l e a s e d s u d d e n - 
ly w i t h t h e e v o l u t i o n o f l a rge q u a n t i t i e s o f 
c h e m i c a l r e a c t i o n p r o d u c t s . T h i s s u d d e n re- 
l ease o f p r e s s u r e a n d h e a t is t e r m e d as d u s t 
e x p l o s i o n . 
D u s t e x p l o s i o n s a r e s i m i l a r t o gas e x p l o - 
s i ons , a n d t h e s i m i l a r i t y is m o r e p r o n o u n c e d 
as t h e p a r t i c l e s i ze d e c r e a s e s . T h e f i n e r o r 
s m a l l e r t h e s i ze o f t h e p a r t i c l e s , t h e m o r e 
v i o l e n t is t h e e x p l o s i o n , t h e less e n e r g y ( h e a t ) 
is r e q u i r e d t o i g n i t e i t , a n d t h e m o r e l i k e l y i t 
is t h a t t h e d u s t w i l l r e m a i n i n s u s p e n s i o n i n 
t h e a i r f o r a l o n g e r p e r i o d o f t i m e . T h e d u s t 
c a n t r a v e l f r o m r o o m t o r o o m , f l o o r t o f l o o r , 
a n d b u i l d i n g t o b u i l d i n g , i f s t i r r e d u p b y a 
s m a l l p r i m a r y e x p l o s i o n . T h e d a m a g e s f r o m 
t h e e n s u i n g s e c o n d a r y e x p l o s i o n c a n b e d i sas - 
t r o u s , as w i l l b e s h o w n i n p i c t u r e s i n a f o l l o w - 
i n g p a r a g r a p h . 
CAUSES OF DUST EXPLOSIONS 
T h e r e a r e t h r e e p r i n c i p a l f a c t o r s r e s p o n - 
s ib l e f o r r e l e a s i n g d u s t e x p l o s i o n s : 
(1) a m i x t u r e o f d u s t a n d a i r i n t h e f r o m o f 
a d u s t c l o u d , 
(2) a s o u r c e o f i g n i t i o n , s u c h as h o t su r - 
faces , s p a r k s a n d f l a m e s , a n d 
(3)c h e m i c a l r e a c t i o n i n a c o n f i n e d v o l u m e . 
EXPLOSIVE LIMITS 
A l t h o u g h a m i x t u r e o f d u s t a n d a i r m a y 
b u r n w i t h e x p l o s i v e v i o l e n c e , n o t a l l m i x t u r e s 
wil l d o so . T h e r e is a c e r t a i n r a n g e o f c o n c e n - 
t r a t i o n o f d u s t a n d a i r w i t h i n w h i c h t h e m i x - 
t u r e c a n e x p l o d e , b u t m i x t u r e s a b o v e a n d be - 
l o w th i s r a n g e c a n n o t . 
T h e l o w e s t c o n c e n t r a t i o n - - o r l o w e r e x p l o - 
s ive l i m i t - - o f g r a i n a n d f l o u r d u s t s m a y b e 
a s s u m e d a t 0 . 0 2 o z / f t 3 ( 2 0 g / m 3 ) 2 . A l t h o u g h 
t h i s m a y s e e m t o b e a v e r y l o w c o n c e n t r a t i o n , 
t h e a p p e a r a n c e o f a d u s t c l o u d o f s u c h c o n - 
c e n t r a t i o n r e s e m b l e s a v e r y d e n s e fog . T h e 
r e a s o n w h y s t i l l l o w e r d u s t c o n c e n t r a t i o n s d o 
n o t e x p l o d e is t h e g r e a t e r d i s t a n c e b e t w e e n 
t h e d u s t p a r t i c l e s . H e a t is c o n s u m e d b y t h e a i r 
b e f o r e i t r e a c h e s t h e n e x t p a r t i c l e . O n l y i f t h e 
p a r t i c l e s a r e c l o s e e n o u g h t o e a c h o t h e r is t h e 
c o m b u s t i o n r e l e a s e d i n a c h a i n r e a c t i o n r e s u l t - 
i n g i n a d u s t e x p l o s i o n . 
T h e u p p e r e x p l o s i v e l i m i t s a r e n o t w e l l de- 
f m e d , b u t f o r f l o u r d u s t 1 . 0 o z / f t 3 
( 1 0 0 0 g / m 3 ) o f a i r , a n d f o r t h e o t h e r g r a i n 
d u s t s 2 . 0 o z / f t 3 ( 2 0 0 0 g / m 3 ) o f a i r h a v e b e e n 
s u g g e s t e d . F o r s t i l l h i g h e r d u s t c o n c e n t r a - 
t i o n s , t h e i n c o m p l e t e c o m b u s t i o n o f t h e d u s t 
p a r t i c l e s r e t a r d s t h e i g n i t i o n a n d p r e v e n t s t h e 
e x p l o s i o n . H e a p s o f d u s t a n d f l o u r d o n o t ex - 
p l o d e w h e n i g n i t e d , t h e y m e r e l y s m o u l d e r . 
A s a l r e a d y m e n t i o n e d , t h e p a r t i c l e s ize ex - 
e r t s a c o n s i d e r a b l e i n f l u e n c e o n t h e e x p l o s i v e - 
n e s s o f a d u s t c l o u d . A r e d u c t i o n i n s i ze o f 
t h e p a r t i c l e s m e a n s a n i n c r e a s e i n t h e s u r f a c e 
a r e a p e r u n i t weigh*_ a n d t h e r e f o r e a m o r e i n t i - 
m a t e c o n t a c t o f t h e p a r t i c l e s w i t h t h e o x y g e n 
o f t h e a i r , w h i c h m e a n s a n i n c r e a s e i n t h e 
c h a n c e o f i g n i t i o n . 
T h e m o i s t u r e c o n t e n t o f d u s t a l s o h a s a n 
i n f l u e n c e o n t h e e x p l o s i v e l i m i t . D r y d u s t 
t e n d s t o i n c r e a s e t h e f l a m m a b i l i t y o f d u s t p a r - 
t i c l e s a n d i n c r e a s e s t h e l i k e l i h o o d o f f o r m a - 
t i o n o f d u s t c l o u d s . D u s t a c c u m u l a t e s o n 
f l o o r s , ws11% o v e r h e a d s t r u c t u r a l m e m b e r s , 
l e d g e s o f d o o r s a n d w i n d o w s , o v e r h e a d d u c t s , 
p i p i n g s a n d e l e c t r i c a l c o n d u i t s , b e a m s a n d 
g i r d e r s . S u c h d u s t , r e s t i n g t h e r e f o r a l e n g t h 
o f t i m e , g e t s " ' s e a s o n e d " w i t h o x y g e n a n d b e - 
c o m e s m o s t d a n g e r o u s . T h e a c c u m u l a t i o n s 
o v e r h e a d p r e s e n t a n e v e n m o r e s e v e r e h a z a r d 
t h a n t h o s e o n t h e f l o o r , as t h e y c a n b e e a s i l y 
d i s t u r b e d t o c r e a t e a d u s t c l o u d . 
IGNITION TEMPERATURES 
M i x t u r e s o f d u s t a n d a i r w h i c h a r e c a p a b l e 
o f e x p l o s i o n w i l l n o t e x p l o d e o f t h e i r o w n 
a c c o r d , as , f o r i n s t a n c e , p y r o p h o r i c m a t e r i a l s . 
S o m e p a r t o f t h e c l o u d m u s t b e h e a t e d t o a 
m i n i m u m t e m p e r a t u r e t o i g n i t e t h e d u s t . T h i s 
t e m p e r a t u r e is r e f e r r e d t o as t h e i g n i t i o n t e m - 
p e r a t u r e , a n d i t v a r i e s a c c o r d i n g t o t h e m a t e r i - 
a l i n v o l v e d . A c c o r d i n g t o S a u e r t e i g 3, t h e i g n i - 
t i o n t e m p e r a t u r e s a r e : 
r y e d u s t 4 3 0 - - 5 0 0 ° C 
w h e a t d u s t 4 2 0 - - 4 8 5 ° C 
r y e f l o u r 4 3 5 - - 4 7 0 ° C 
w h e a t f l o u r 4 1 0 - - 4 3 0 ° C 
c o r n s t a r c h 4 1 0 - - 4 5 0 ° C 
T h e i g n i t i o n t e m p e r a t u r e s g i v e n a b o v e r e f e r t o 
r e l a t i v e h u m i d i t i e s o f t h e a i r o f 3 0 - - 9 0 % . 
T h e i g n i t i o n t e m p e r a t u r e is t h e l o w e s t t e m - 
p e r a t u r e o f a h e a t e d s u r f a c e n e c e s s a r y t o ig- 
n i t e d u s t b l o w n a g a i n s t t h i s s u r f a c e . T h e p a r - 
t i c l e s i z e is a l s o o f i n f l u e n c e o n t h e i g n i t i o n 
t e m p e r a t u r e . M o s t g r a i n a n d f l o u r d u s t s c a n 
b e i g n i t e d b y h o t s u r f a c e s a t t e m p e r a t u r e s o f 
t h e o r d e r o f 4 0 0 - - 5 0 0 ° C , a s s h o w n a b o v e . 
E v e n a t t e m p e r a t u r e s o f 2 0 0 ° C , d u s t c a n b e 
i g n i t e d i n f a v o r a b l e c o n d i t i o n s a n d c a u s e t h e 
d a n g e r o f s m o u l d e r i n g . S m o u l d e r i n g d u s t c a n 
s o c a u s e a n e x p l o s i o n . 
A l t h o u g h s o m e m a t e r i a l s a r e p y r o p h o r i c o r 
c a p a b l e o f i g n i t i n g s p o n t a n e o u s l y w h e n e x - 
p o s e d t o a i r , t h e f o l l o w i n g c o n d i t i o n s m u s t 
e x i s t i n o r d e r t h a t o r d i n a r y f i n e l y d i s p e r s e d 
m a t e r i a l s w i l l e x p l o d e : 
( 1 ) t h e c o n c e n t r a t i o n o f d u s t i n a i r m u s t 
f a l l w i t h i n t h e t h e e x p l o s i v e l i m i t s , a n d 
( 2 ) a s o u r c e o f h e a t a t o r a b o v e t h e i g n i t i o n 
t e m p e r a t u r e o f t h e d u s t c l o u d m u s t b e p r e - 
s e n t . 
SOURCES OF IGNITION 
E a c h s o u r c e o f h e a t a t t h e m i n i m u m i g n i - 
t i o n t e m p e r a t u r e c a n , w h e r e d u s t is d i s p e r s e d 
i n t h e a i r i n c r i t i c a l c o n c e n t r a t i o n s , c a u s e a 
d u s t e x p l o s i o n . A c c o r d i n g t o a B r i t i s h C o d e 
o f P r a c t i c e s 4, s u c h s o u r c e s o f i g n i t i o n s a r e : 
( a ) o p e n f l a m e s f r o m l i g h t s a n d m a t c h e s , 
a l s o f r o m b u r n i n g c i g a r e t t e s ; 
( b ) h e a t g e n e r a t e d o n p u l l e y s o f b u c k e t e l e - 
v a t o r s d u e t o b e l t s l i p ; 
( c ) h o t s u r f a c e s o f r a d i a t o r s , s t e a m h e a t i n g 
p i p i n g , h o t b e a r i n g s , h o t l i g h t b u l b s o r o t h e r 
e l e c t r i c a l a p p l i a n c e s ; 
( d ) s m a l l s p a r k s o r i g i n a t e d b y m e t a l p a r t s 
i n r o t a t i n g m a c h i n e r y b e t w e e n r o l l e r mil]_~ C_ ~ 
g r i n d i n g m a c h i n e s , o r c a u s e d b y a n a i l i n a 
s h o e ; 
( e ) e l e c t r i c s p a r k s g e n e r a t e d d u r i n g o p e r a - 
t i o n o f s w i t c h g e a r, o r w h e n f u s e s b l o w , o r 
c a b l e s o r e q u i p m e n t a r e d ~ m a g e d ; 
1 3 9 
( f ) f r i c t i o n s p a r k s a n d h e a t f r o m e x c e s s i v e 
f r i c t i o n i n b e a r i n g s , s p a r k s r e s u l t i n g f r o m 
c h m a g e d t r a n s f o r m e r s ; 
(g ) s t a t i c e l e c t r i c i t y d u e t o i n d u c t i o n f r o m 
d r i ~ i n g b e l t s a n d t o t h e g r i n d i n g e f f e c t , w h e n 
a c c u m u l a t i o n o f a n e l e c t r o s t a t i c c h a r g e i s r e - 
l e a s e d i n a d a n g e r o u s s p a r k c a p a b l e o f i g n i t i n g 
a d u s t c l o u d ; 
( h ) w e l d i n g , c u t t i n g a n d s o l d e r i n g w i t h i n 
t h e p l a n t ; 
( i ) s p o n t a n e o u s i g n i t i o n i n t h e s t o r a g e o f 
g r a i n a n d i t s p r o d u c t s . I f t h e h e a t is n o t d i s - 
p e r s e d , t h e i g n i t i o n t e m p e r a t u r e o f t h e m a t e - 
r i a l m a y b e r e a c h e d a n d c a u s e a d u s t e x p l o - 
s i o n a s w i l l b e e x p l a i n e d i n a r a r e c a s e o f a 
d u s t e x p l o s i o n l a t e r o n . 
E F F E C T S O F A DUST EXPLOSION 
A d u s t e x p l o s i o n i s a c c o m p a n i e d b y a n e x - 
t r e m e l y r a p i d r i s e i n p r e s s u r e . T h i s i s d u e p a r b 
l y t o t h e s u d d e n e v o l u t i o n o f l a r g e v o l u m e s o f 
g a s e s p r o d u c e d b y t h e c h e m i c a l r e a c t i o n , p a r t - 
l y a l s o t o t h e l o c a l p r e s s u r e r i s e c a u s e d b y t h e 
l a r g e a m o u n t o f h e a t l i b e r a t e d . F i g u r e 1 
s h o w s t h e _rise o f p r e s s u r e i n a l a b o r a t o r y t e s t 
i n a c l o s e d v e s s e l w i t h w h e a t d u s t a t a c o n c e n - 
t r a t i o n o f 0 . 5 o z / f t 3 ( 5 0 0 g / m 3 ) o f a i r 5. 
A s c a n b e s e e n f r o m t h e d i a g r a m , t h e h i g h - 
e s t p r e s s u r e r i s e o f 3 . 2 t o n s / f t 2 ( 3 2 M p / m 2 ) 
o c c u r s a f t e r 0 . 1 4 s e c f r o m t h e m o m e n t o f ig- 
n i t i o n , s h o w n b y t h e o r d i n a t e D - - H . T h e h i g h - 
e s t p r e s s u r e r i s e o c c u r r e d w i t h i n t h e f i r s t 
t e n t h o f a s e c o n d i n d i e a ~ e d b y t h e o r d i n a t e 
G - - F w i t h a r i s e o f 5 0 t o n s / f t 2 s e c ( 5 0 0 
M p / m 2 s e c ) . T h e a v e r a g e p r e s s u r e r i s e , £e . t h e 
f i n a l p r e s s u r e d i v i d e d b y t h e t i m e f r o m t h e 
m o m e n t o f i g n i t i o n , i n o u r c a s e 3 . 2 / 0 . 1 4 = 2 3 
t o n s / f t 2 / s e c ( 3 2 0 M p / m 2 / s e c ) , is a n i m p o r t a n t 
f a c t o r . A n e x p l o s i o n w i t h a s l o w p r e s s u r e r i s e 
c a n e s c a p e t h r o u g h v e n t i l a t i o n , d o o r s a n d 
t 
131 i 
0 ~1 ~ ~ 0,~. 
T I M E . ~ ¢ 
Fig. 1. Pressure curve o f c ombus t i on tes t w i th w h e a t 
dus t a t zh oz / f t 3 air concen t ra t ion . 
140 
w i n d o w s , i n t o t h e o p e n a i r . H o w e v e r , b y a 
r a p i d p r e s s u r e r i s e , a p r e s s u r e w a v e o f h i g h 
i n t e n s i t y is o r i g i n a t e d s o t h a t n o r m a l v e n t s f o r 
t h e r e l e a s e o f e x p l o s i o n p r e s s u r e s a r e i n s u f f i - 
c i e n t a n d t h e b u i l d i n g is b l o w n u p . 
U s u a l l y , i f a l l i g n i t i o n o f f l a m m a b l e d u s t 
t a k e s p l a c e in a r o o m o f t h e e l e v a t o r o r f l o u r 
m i l l , a t f i r s t a r e l a t i v e l y m i l d p r i m a r y e x p l o - 
s i o n is o r i g i n a t e d c o n n e c t e d w i t h a h o t b l a z e , 
b u t m o s t l y o f a n o n - d a n g e r o u s c h a r a c t e r . B u t 
t h i s f l a m e sel-Jes as a m e a n s o f i g n i t i o n o f d u s t 
d i s p e r s e d b y t h e f i r s t m i l d e x p l o s i o n . T h e sec - 
o n d a r y e x p l o s i o n , u s u a l l y f a r m o r e s e v e r e a n d 
p o w e r f u l t h a n t h e p r i m a r y e x p l o s i o n , d i s - 
p e r s e s m o r e d u s t a n d i g n i t e s t h e s e c l o u d s u n t i l 
t h e w h o l e b u i l d i n g is s w e p t b y e x p l o s i o n s . 
T h e c o m b u s t i o n o f t h e g r e a t a c c u m u l a t i o n s o f 
d u s t p r o d u c e s t h e h i g h p r e s s u r e r i s e w h i c h 
c a u s e s d i s a s t r o u s d a m a g e t o p l a n t a n d m a - 
c h i n e r y , e s p e c i a l l y in t h e b a s e m e n t o f t h e e l e - 
v a t o r , in t h e t u n n e l s u n d e r t h e b i n s , o r u p in 
t h e h e a d h o u s e . T h e p r e s s u r e b u i l d s u p in f r a c - 
t i o n s o f a s e c o n d a n d m a y b e s u f f i c i e n t l y 
g r e a t t o s h a t t e r t h e s t r o n g e s t b a r r i e r s . T h e 
e j e c t i o n o f b u r n i n g d u s t f r o m t h e p l a n t , a n d 
t h e h e a t r a d i a t e d f r o m t h e f l a s h o f t h e e x p l o - 
s i o n , a r e l i a b l e t o s t a r t f i r e s . T h a t is t h e r e a s o n 
w h y d u s t e x p l o s i o n s a r e u s u a l l y f o l l o w e d b y 
f i r e s w i t h d a m a g e t o p e r s o n s , p l a n t a n d b u i l d - 
ings . 
R E C E N T D U S T E X P L O S I O N S I N T H E U N I T E D 
STATES, CANADA AND EUROPE 
O n e o f t h e e a r l i e s t a n d m o s t s e r i o u s a c c i - 
d e n t s w a s t h e g r a i n d u s t e x p l o s i o n o f t h e 
P e a v e y t e r m i n a l e l e v a t o r a t D u l u t h , M i n n . , i n 
1 9 1 6 ( F i g . 2 ) . A f t e r t h e e x p l o s i o n , t h e 
c r i b b e d g r a i n b i n s c a u g h t f i r e , c o m p l e t e l y d e s - 
t r o y i n g t h e e l e v a t o r . T h i s w a s o n e o f t h e 
w o r s t r o a r i n g i n f e r n o s in d u s t e x p l o s i o n s . 
In F ig . 3, t h e d a m a g e o f t h e P o r t C o l b o u r - 
ne e l e v a t o r in O n t a r i o , C a n a d a , is s h o w n . T h i s 
e x p l o s i o n o c c u r r e d in s t e e l b i n s , t h e r o o f 
b e i n g b l o w n o f f e n t i r e l y . T h e e n s u i n g f i r e a l s o 
d a m a g e d t h e h e a d h o u s e s e r i o u s l y . 
A g r a i n d u s t e x p l o s i o n a l s o s e r i o u s l y d a m - 
a g e d t h e ~ r a i n e l e v a t o r N o . 4 A o f t h e S a s k a t - 
c h e w a n g r a i n p o o l s , Sept. 24, 1 9 5 2 , w h e r e s i x 
m e n w e r e k i l l e d a n d 1 4 i n j u r e d . T h e p r i m a r y 
e x p l o s i o n in a s h i p p i n g b i n w a s f o l l o w e d b y a 
s e c o n d a r y e x p l o s i o n i n v o l v i n g l a r g e q u a n t i t i e s 
o f d u s t w h i c h h a d b e e n a l l o w e d t o a c c u m u - 
Fig. 2. D u s t e x p l o s i o n o f P e a v e y t e r m i n a l e l e v a t o r a t 
Duluth, Minnesota. 1916. 
l a t e in t h e b u i l d i n g . T h e d a m a g e d h e a d h o u s e 
is s h o w n in F i g . 4 . T h e r o o f g a l l e r y a b o v e t h e 
b i n s w a s a l s o d e s t r o y e d . 
F e e d m i l l s a r e f r e q u e n t l y s w e p t b y d u s t e x - 
p l o s i o n s . A c o r n d u s t e x p l o s i o n o c c u r r e d in 
t h e f e e d m i l l " W a y n e F e e d s " a t W a y n e s b o r o , 
G a . , M a y 2 5 , 1 9 5 5 , a s s h o w n in F i g . 5 . T h r e e 
m e n w e r e k i l l e d , 1 3 w e r e i n j u r ed , a n d e x t e n - 
s ive p r o p e r t y d a m a g e w a s c a u s e d b y t h e v i o - 
l e n t e x p l o s i o n . 
F i g u r e 6 s h o w s t h e r e s u l t o f a g r a i n d u s t 
e x p l o s i o n in t h e w o r k h o u s e o f t h e S o u t h 
C h i c a g o e l e v a t o r i n 1 9 5 6 . B e c a u s e o f t h e l i g h t 
s t e e l f r a m e c o n s t r u c t i o n o f t h e r o o f g a l l e r y o n 
F i g . 3 . D u s t e x p l o s i o n o f g r a i n e l e v a t o r a t P o r t C o l - 
b o u r n e in C a n a d a , 1 9 4 9 . 
141 
Fig. 4. Grain dust explosion, grain elevator of Sas- 
katchewan grain pools at Port Arthur , Canada, Sept. 
24, 1952. 
t o p o f b i n s , t h e e x p l o s i o n p r e s s u r e w a s re - 
l i e v e d so t h a t t h e c o n c r e t e b i n s b e l o w w e r e 
n o t s e r i o u s l y d a m a g e d . 
F i g u r e 7 s h o w s a n o t h e r s e v e r e exp los io ,1 
w h i c h o c c u r r e d i n K a n s a s C i t y , M o . , i n 1 9 5 8 , 
w h e n t h e M u r r a y e l e v a t o r w a s b a d l y d a m a g e d . 
T h e h e a d h o u s e o f s t e e l c o n s t r u c t i o n w a s c o m - 
p l e t e l y s h a t t e r e d a n d i t s i n s t a l l a t i o n s d e s t r o y - 
ed b y f i re . 
A d u s t e x p l o s i o n w h i c h was c a u s e d b y 
w e l d i n g o f a s p o u t , e x c e s s i v e l y w o r n b y t h e 
f l o w o f g r a i n , o c c u r r e d i n t h e K a m p f f m e y e r 
g r a i n s i lo a t A l b e r n n e a r V i e n n a , J u l y 4 , 
1 9 6 0 6 . T h e w e l d i n g w a s p e r f o r m e d i n t h e e le- 
Fig. 5. Corn dust explos ion in feed mill of Allied Mills 
at Waynesboro, Georgia, May 25, 1955. 
Fig. 6. Dust explosion of South Chicago elevator, 
1956. 
v a t o r p i t , w h e n a s p a r k i g n i t e d t h e d u s t i n t h e 
r u n n i n g b u c k e t e l e v a t o r . T h e p r e s s u r e w a v e o f 
t h e e x p l o s i o n w e n t u p t h r o u g h t h e e l e v a t o r 
s h a f t , r i p p i n g t h e c a s i n g o f t h e e l e v a t o r leg, 
F ig . 8 , a n d c o n t i n u i n g u p t o t h e roof~ c a u s i n g 
s e v e r e d a m a g e t o t h e b u i l d i n g a n d m a c h i n e r y . 
A m o r e r e c e n t f l o u r d u s t e x p l o s i o n c a u s e d 
s e r i o u s d a m a g e t o t h e S u n f l o u r m i l l s i n 
L o n d o n o n A u g . 7, 1 9 6 5 , as s h o w n i n F ig . 9. 
Fig. 7. Dust explosion of Murray elevator. Kansas 
City, l~lissouri, 1958. 
1 4 2 
Fig. 8. Shattered bucket elevator by dust explosion of 
Kampffmeyer grain silo at Albern, near Vienna, Aus- 
tria. 
F o u r m e n d i e d a n d 37 w e r e i n j u r e d w h e n a 
g ian t b l a s t s h a t t e r e d a n d se t a b l a z e t h e m i l l 
b u i l d i n g a n d a w h e a t s t o r a g e s i lo o f c r i b b e d 
c o n s t r u c t i o n . T h e e x p l o s i o n is b e l i e v e d t o h a v e 
b e e n i n i t i a t e d b y w e l d i n g a b i n c o n t a i n i n g 
f l o u r 7. 
Fig. 10. Dust explosion of grain silos at Kiel, North- 
ern Germany, Dec. 14, 1970. 
I n G e r m a n y , t h e g ra in s i los a t K i e l - N o r d - 
h a f e n o n t h e K a i s e r W i l h e l m s h i p p i n g cana l , 
c o n n e c t i n g t h e N o r t h a n d B a l t i c seas , w e r e 
s e r i o u s l y d a m a g e d b y a m o s t v i o l e n t d u s t ex- 
p l o s i o n o n D e c . 14 , 1 9 7 0 . F i g u r e 10 s h o w s t h e 
d a m a g e d b u i l d i n g s . I t was t h e w o r s t a c c i d e n t o f 
t h i s k i n d in G e r m a n y . S ix m e n d i e d a n d 17 
w e r e i n j u r e d . T h e d a m a g e t o p l a n t , b u i l d i n g 
a n d m a c h i n e r y is e s t i m a t e d a t 1 0 m i l l i o n do l - 
la rs . 
A n d f i n a l l y t h e l a t e s t i m p o r t a n t d u s t e x p l o - 
s i o n o c c u r r e d a g a i n in t h e U n i t e d S t a t e s a t 
D e s t r a h a n n e a r N e w O r l e a n s , w h e r e a B~mge 
C o r p . t e r m i n a l e l e v a t o r w i t h a n 8 , 0 C 0 , 0 0 0 - 
b u s h e l c a p a c i t y was b a d l y d a m a g e d . 7' . ;~tre 11 
s h o w s t h e r e s u l t o f t h e t e r r i f i c b i a s ' . S o f o r c e - 
furl w a s t h e e x p l o s i o n t h a t t h e ro.~f g a l l e r y 
a b o v e t h e s t o r a g e t a n k s w a s entire.~y b l o w n 
o f f . I t was r e p o r t e d l y c a u s e d b y a ch¢-ked b e l t 
c o n v e y o r . T h e h e a t f r o m t h e e x p l o s i o n a n d 
- . - - - . 
_ . . - . . 
Fig. 9. D u s t e x p l o s i o n , S u n flour mills, L o n d o n , Aug. 
7, 1965. 
Fig. 11 . D u s t e x p l o s i o n o f 8 , 0 0 0 , 0 0 0 - b u s h e l B u n g e 
Corp. t ermina l e levator at D e s t r a h a n near N e w Or- 
leans, Apri l , 1 9 7 1 . 
t h e r e s u l t a n t f i r e b a d l y d a m a g e d t h e c o n c r e t e 
s t o r a g e b i n s a n d t h e a d j a c e n t w o r k h o u s e . 
T h e s e p i c t u r e s s h o w o n l y a f e w o f t h e m o s t 
i m p o r t a n t d u s t e x p l o s i o n a c c i d e n t s o f r e c e n t 
y e a r s . T h e m a n y m i n o r e x p l o s i o n h a z a r d s in 
s u b t e r m i n a l s a n d c o u n t r y e l e v a t o r s h a v e b e e n 
so f r e q u e n t t h a t i n s u r a n c e c o m p a n i e s h a v e 
b e e n r e l u c t a n t t o c o v e r t h e g r e a t r i sk s c o n - 
n e c t e d w i t h d u s t e x p l o s i o n s . I n s p i t e o f t h e 
g u i d e l i n e s i s s u e d b y t h e N a t i o n a l F i r e P r o t e c - 
t i o n A s s o c i a t i o n ( N F P A ) in B o s t o n s , t h e s im- 
p l e s t p r e c a u t i o n s a r e o f t e n d i s r e g a r d e d , caus- 
ing s u c h s e r i o u s a c c i d e n t s . 
PREVENTIVE MEASURES 
W i t h t h e k n o w l e d g e o f h o w e x p l o s i o n s axe 
c a u s e d , t h e m e a n s f o r p r e v e n t i n g t h e m be- 
c o m e o b v i o u s . P r e v e n t i o n o f d u s t e x p l o s i o n s 
c a n b e a c h i e v e d b y a v o i d i n g e x p l o s i v e c o n c e n - 
t r a t i o n s o f d u s t a n d i g n i t i o n t e m p e r a t u r e s . A s 
i t is p r a c t i c a l l y i m p o s s i b l e t o a v o i d t h e s e t w o 
p r i n c i p a l f a c t o r s c o m p l e t e l y in g ra in e l e v a t o r s 
a n d f l o u r mi l l s , t h e r e wi l l b e a l w a y s a r i sk o f 
a n e x p l o s i o n . D u s t wi l l a l w a y s d e v e l o p a n d 
i g n i t i o n s o u r c e s a r e a l w a y s p r e s e n t . B u t a l l ef- 
f o r t s s h o u l d b e m a d e t o m i n i m i z e t h e e f f e c t s 
o f a n e x p l o s i o n i f o n e o c c u r s as a r e s u l t o f 
d i s r e g a r d i n g t h e d e v e l o p m e n t o f e x p l o s i v e 
d u s t c o n c e n t r a t i o n s a n d i g n i t i o n t e m p e r a - 
t u r e s . C o d e s a n d r e c o m m e n d a t i o n s in t h i s r e - 
s p e c t h a v e b e e n i s s u e d b y i n s u r a n c e c o m p a - 
n ies a n d p u b l i c agenc i e s . O n l y t h e m a i n r u l e s 
wi l l b e m e n t i o n e d h e r e in o r d e r t o give a gen- 
e ra l p i c t u r e o f t h e p r o b l e m o f d u s t e x p l o - 
s ions . 
P r e v e n t i o n o f d u s t c l o u d s 
I t was r e c o g n i z e d t h a t c o n c e n t r a t i o n s o f 
d u s t in a i r c a n n o t b e a v o i d e d a l t o g e t h e r in t h e 
p r o c e s s i n g an d c o n v e y i n g o f m a t e r i a l s . H o w - 
ever , t h i s c o n d i t i o n c a n b e c o n f i n e d t o t h e 
p r o c e s s i n g e q u i p m e n t , t r a n s f e r s y s t e m s , a n d 
s t o r a g e f ac i l i t i e s . T h e e m i s s i o n o f d u s t i n t o 
b u i l d i n g a reas , a n d t h e s u b s e q u e n t a c c u m u l a - 
t i o n o f s t a t i c d u s t , c a n a n d s h o u l d b e a v o i d e d . 
Ca re m u s t b e t a k e n t o k e e p d u s t t o a m i n i - 
m u m . G o o d h o u s e k e e p i n g is t h e m o s t i m p o r - 
t a n t r u l e in g ra in e l e v a t o r s a n d f l o u r mi l l s . 
T h e d u s t m u s t b e p r e v e n t e d f r o m e s c a p i n g 
f r o m t h e e q u i p m e n t . T h e b e s t m e t h o d o f c o n - 
t r o l l i n g d u s t a c c u m u l a t i o n is t h e i n s t a l l a t i o n 
o f a p e r m a n e n t e x h a u s t s y s t e m f o r d u s t . Suc - 
1 4 3 
t i o n is t h e p r i n c i p a l m e t h o d b y w h i c h d u s t 
c l o u d s a r e c o n t r o l l e d b y m e a n s o f i n d u c e d a i r 
c u r r e n t s s u p p l i e d t h r o u g h s p e c i a l l y d e s i g n e d 
d u s t ~ c o l l e c t i n g s y s t e m s . V e n t i n g m a y a l s o b e 
u s e d f o r t h e r e l i e f in b ins , h e a d s o f b u c k e t 
e l e v a t o r s , g a r n e r s a n d sca le h o p p e r s . W h e n 
p r a c t i c a b l e , t h e e x h a u s t s y s t e m s h o u l d b e 
o p e r a t e d u n d e r s l i gh t n e g a t i v e p r e s s u r e t o re - 
d u c e t h e e s c a p e o f d u s t . 
T o f a c i l i t a t e c l e a n i n g , c a r e f u l d e s i g n mud 
c o n s t r u c t i o n o f w o r k r o o m s is r e c o m m e n d e d . 
A c c o r d i n g t o t h e G e r m a n C o d e f o r t h e p r e - 
v e n t i o n o f d u s t e x p l o s i o n s 9, al l f l o o r s a n d 
wa l l s s h o u l d be m a d e s m o o t h a n d c o r n e r s 
s h o u l d b e r o u n d e d . H o r i z o n t a l s u r f a c e s 
s h o u l d b e k e p t t o a m i n i m u m t o r e d u c e t h e 
a c c u m u l a t i o n o f d u s t . I n t h e case o f h o r i z o n - 
t a l s u r f a c e s i n a c c e s s i b l e f o r a d e q u a t e c l e a n i n g , 
t h e y s h o u l d b e i n c l i n e d as s t e e p l y as p o s s i b l e . 
C o r n i c e s a n d l edges s h o u l d b e b e v e l l e d t o a n 
ang le o f 60 ° t o m i n i m i z e s e t t l e m e n t o f d u s t . 
D o o r f r a m e s a n d f i t t i n g s s h o u l d b e m a d e f l u s h 
w i t h t h e wa l l s . G i r d e r s a n d b e a m s s h o u l d b e 
e n c l o s e d . E q u i p m e n t s h o u l d n o t b e p l a c e d 
t o o c l o s e t o t h e wa l l s t o p e r m i t c l e a n i n g . 
P a i n t i n g o f wa l l s s h o u l d b e m a d e in s u c h a 
c o l o r t h a t d u s t c a n b e e a s i l y r e c o g n i z e d . I n 
t h e s e t t l e d s t a t e , d u s t is n o t e x p l o s i v e , b u t 
a n y u n u s u a l s h o c k m a y d i s p l a c e s o m e o f i t 
a n d d i s p e r s e i t i n t h e f o r m o f a d u s t c l o u d . 
P r e v e n t i o n o f m e a n s o f ign i t ion 
A f t e r a l l p r a c t i c a l p r e c a u t i o n s h a v e b e e n 
t a k e n t o a v o i d t h e f o r m a t i o n o f d u s t c l o u d s , 
t h e s e c o n d p r e c a u t i o n a r y m e a s u r e h a s t o b e 
c o n s i d e r e d - - t h e a v o i d a n c e o f i g n i t i o n t e m - 
p e r a t u r e s . Th i s is p e r h a p s t h e m o s t d i f f i c u l t 
p a r t o f t h e w h o l e p r o b l e m . E v e r y p r e c a u t i o n 
m u s t b e t a k e n t o f o r e s e e i g n i t i o n a n d t o a v o i d 
i t . S o m e o f t h e m o r e o b v i o u s o n e s a r e : 
F l a m e s a n d h o t su r face s 
N a k e d f l a m e s , h o t s u r f a c e s o r a n y g l o w i n g 
e l e m e n t s m u s t n o t b e e x p o s e d in p r e m i s e s 
w i t h f l a m m a b l e d u s t c l o u d s . O p e n l i gh t s , 
s t r i k i n g o f m a t c h e s , t h e u se o f c i g a r e t t e l i gh t - 
e rs a n d , a b o v e a l l , s m o k i n g s h o u l d b e abso- 
l u t e l y f o r b i d d e n , t h e o n l y e x c e p t i o n b e i n g in 
s p e c i a l l y a u t h o r i z e d places., s u c h as c a n t e e n s , 
o f f i c e s , w a s h a n d r e c r e a t i o n r o o m s , w h e r e 
n o t i c e s t o t h i s e f f e c t h a v e t o b e p o s t e d . 
S m e l l o f b u r n i n g 
I f a n y t h i n g s u g g e s t i n g t h e p o s s i b i l i t y o f f i r e 
144 
is n o t i c e d in t he e l e v a t o r o r f l o u r mill, s u c h as 
t he smell o f s m o u l d e r i n g d u s t o r w h e a t , t h e 
cause o f w h i c h c a n n o t be t r a c e d in s t an t ly , im- 
med ia t e s teps s h o u l d be t a k e n t o i n f o r m the 
f o r e m a n unt i l t h e cause is d i s cove red a n d t h e 
necessary a c t i o n t a k e n . 
Hot bearings 
A n y h o t bea r ing o f m o t o r s , b u c k e t eleva- 
tors, c leaners , e tc . , w h i c h are d e t e c t e d s h o u l d 
be r e p o r t e d i m m e d i a t e l y t o t h e p e r s o n in 
charge o f t h e sh i f t a n d b y h i m t o t h e super in- 
t enden t , so t h a t t h e p l a n t can be s t o p p e d and 
the h o t s p o t s e l im ina t ed . 
Welding 
M a n y d u s t e x p l o s i o n s have been caused b y 
the use o f e lec t r ic o r gas c u t t i n g a n d we ld ing 
e q u i p m e n t . T h e r e f o r e , all e m p l o y e e s s h o u l d 
be aware t h a t we ld ing , so lde r ing o r c u t t i n g 
e q u i p m e n t s h o u l d never be used in a n y p a r t 
o f the bu i ld ing w i t h o u t t h e exp l ic i t a p p r o v a l 
o f the s u p e r i n t e n d e n t . W o r k involv ing cu t t i ng , 
so lder ing o r we ld ing is o f t e n u n d e r t a k e n b y 
ou t s ide c o n t r a c t o r s . I n e v e r y o n e ' s in te res t , all 
e m p l o y e e s s h o u l d see t o i t t h a t t h e a b o v e ru le 
is obse rved b y o u t s i d e w o r k e r s as t h e y m a y 
n o t be aware o f t h e ser ious r isks a n d danger s 
involved. 
Spontaneous heating 
The s torage o f grain a n d its p r o d u c t s can , 
u n d e r cer ta in c o n d i t i o n s , p r o m o t e se l f -heat- 
ing. High wa te r c o n t e n t o f t h e grain , o r leak- 
ing ,-vails and_ roofs , can lead t o " ' ho t s p o t s " in 
bins and bu lk f l ou r con t a ine r s . D a m p n e s s c an 
cause swelling and se l f -hea t ing o f f l o u r a n d 
grain, and is d a n g e r o u s w h e n i t c o m e s h~£o 
c o n t a c t wi th electr ical e q u i p m e n t . 
Mos t modern, bu lk s to rage faci l i t ies a re 
e q u i p p e d wi th t e m p e r a t u r e d e t e c t i o n s y s t e m s , 
ind ica t ing such " ' ho t spots . ' " I f t h e h e a t is n o t 
dissipated, t he ign i t ion t e m p e r a t u r e o f t h e 
mater ia l m a y be r e a c h e d . E x p l o s i o n s m a y fol- 
love if dus t is s u b s e q u e n t l y d i spe rsed i n t o a 
c loud. A n e x a m p l e o f s u c h an e x p l o s i o n is an 
a c c i d e n t w h i c h o c c u r r e d in a gra in s t o r age ele- 
va to r a t t he Har r i sburg , Pa. , p l a n t o f t h e Ral- 
s ton Pur ina C o m p a n y o n Dec . 7, 1 9 6 8 1 o_ T h e 
pe r sonne l b e c a m e a wa r e o f t h e p r o b l e m w i t h 
corn s to red w h e n t h e y d e t e c t e d a smel l o f 
burn ing . This was t r a c e d t o a b in b y r ead ings 
on a r e m o t e t e m p e r a t u r e i nd i ca to r . B y t rans- 
ferVmg the c o r n t o a n o t h e r b in , large c h u n k s 
o f g lowing ma te r i a l began t o d i scha rge a n d 
d r o p o n t o t h e be l t c o n v e y o r in t h e t u n n e l be- 
l ow bins. A f t e r s o m e t i m e a ball ~f f i re c a m e 
d o w n o u t o f t h e h o p p e r . S o n e c o r n h a d 
h u n g - u p o n t h e b in w~ll.% a n d wl~en i t b r o k e 
loose e n o u g h t u r b u l e n c e was c r e a t e d in t h e 
bin t o st ir u p a d u s t c l o u d a n d t o igni te i t b y 
t h e b u r n i n g c o r n . A se r ious s e c o n d a r y exp lo - 
s ion f o l l o w e d , d a m a g i n g t h e e l e v a t o r s t r u c t u r e 
ser ious ly . T h e r e f o r e , i f a p p r e c i a b l e t e m p e r a - 
t u re rise is d e t e c t e d in gra in bins, t h e ma te r i a l 
s h o u l d be r e ~ i r c u l a t e d t o d i ss ipa te t h e hea t . 
Electrical appliances 
Elec t r i c cables o r t h e wi r ing o f e lec t r ica l 
app l i ances s h o u l d n o t be i n t e r f e r e d w i t h ex- 
c e p t b y c o m p e t e n t e lec t r ic ians . D u s t exp lo - 
s ions m a y be ign i t ed b y spa rks g e n e r a t e d b y 
loose e lec t r ica l c o n t a c t s , o r d u r i n g o p e r a t i o n 
o f sw i t ch gear , w h e n fuses b l o w , o r cables o r 
e lec t r ica l e q u i p m e n t is d a m a g e d . 
Frict ion sparks and heat 
M a n y e x p l o s i o n s have b e e n c a u s e d b y fric- 
t i ona l spa rks r e su l t i ng f r o m fo r e ign b o d i e s 
e n t e r i n g t h e e l eva to r m a c h i n e r y . T h e e n t r y o f 
t r a m p i ron can be p r e v e n t e d b y t h e instal la- 
t i o n o f m a g n e t i c sepa ra to r s . N o n m a g n e t i c 
f o r e ign bod ies , s u c h as sand , s t o n e s a n d t h e 
like, m a y be r e m o v e d b y t h e use o f p n e u m a t i c 
sepa ra to r s . Men s h o u l d be r e q u i r e d t o w e a r 
s h o e s w i t h o u t nails. 
A n o t h e r ign i t ion haza rd , w h i c h is n o t c o m - 
m o n l y k n o w n , is t h e c o m b i n a t i o n o f alu- 
m i n u m a n d rus t . I f a l u m i n u m pa in t , o r o t h e r 
p a i n t c o n t a i n i n g h igh p e r c e n t a g e s o f l ight 
m e t a l p o w d e r s , is app l i ed t o r u s t y sur faces , 
and th i s p a i n t is s t r u c k sha rp ly b y a h a r d ob- 
j e c t , an i n t ense f lash can resul t . S u c h p a i n t s 
s h o u l d be a v o i d e d in e l eva to r a n d mill bui ld- 
ings. 
Stat ic electrici ty 
Sta t i c e l ec t r i c i t y is g e n e r a t e d b y e i the r 
s epa ra t i ng t w o diss imilar sur faces , w h i c h have 
b e e n in i n t i m a t e c o n t a c t , o r b y f r i c t i on o f 
n o n c o n d u c t i v e mater ia ls , w h i c h m a y cause 
ign i t ion b y spa rks i f t h e a c c u m u l a t i o n o f elec- 
t r ica l charges e x c e e d s t h e s p a r k d ischarge 
po t en t i a l . P o o r l y c o n d u c t i n g p o w d e r s l ike 
f l o u r b e c o m e e l ec t ro s t a t i ca l l y cha rged w h e n 
c o n v e y e d p n e u m a t i c a l l y t h r o u g h d u c t s o f 
n o n c o n d u c t i n g mate r ia l , o r a lso t h r o u g h 
m e t a l duc t s . T h e r e f o r e , all e lec t r ic m o t o r s , 
c y c l o n e s , d u s t c o l l e c t o r s , d u s t s o f p n e u m a t i - 
cal c o n v e y i n g s y s t e m s , a i r - p i p e s a n d p i p e s 
c o n v e y i n g s t o c k s , a l l m e t a l b i n s o r b i n s w i t h 
m e t a l h o p p e r s , e t c . , s h o u l d b e a d e q u a t e l y 
g r o u n d e d . A l l g r o u n d w i r e s s h o u l d b e c o n - 
n e c t e d t o b a r e m e t a l a n d n o t t o p a i n t o r a n y 
o t h e r c o v e r i n g . P r e f e r a b l y , a c o m m o n g r o u n d - 
ing s y s t e m s h o u l d b e u s e d a n d s h o u l d b e t e s t - 
e d r e g u l a r l y t o e n s u r e i t s a d e q u a c y . 
Magne t s 
A l l e l e c t r i c m a g n e t s s h o u l d b e i n s p e c t e d 
a n d c l e a n e d a t l e a s t o n c e a w e e k . I t is n o t 
s u f f i c i e n t m e r e l y t o c l e a n t h e m a g n e t s ; t h e 
c o l l e c t e d m e t a l s h o u l d a l so b e e x a m i n e d . 
W h e n a n y p a r t i c l e s r e c u r p e r s i s t e n t l y , t h e o r i - 
g in s h o u l d b e t r a c e d a n d t h e c a u s e e l i m i n a t e d . 
Care s h o u l d a l so b e t a k e n t o see t h a t n o re - 
l e a s e d m e t a l fall~ i n t o t h e s p o u t i n g o r t h e 
m a c h i n e w h i c h f o l l o w s t h e m a g n e t t o a v o i d 
friction s p a r k s . 
B i n s 
I t s h o u l d b e k e p t in m i n d c o n s t a n t l y t h a t 
t h e i n t r o d u c t i o n o f b u l k s t o r a g e o f g r a i n a n d 
mi l l p r o d u c t s has c r e a t e d a p o t e n t i a l h a z a r d . 
I n a d d i t i o n t o t h e d u s t h a z a r d , a m a s s o f p o w - 
d e r c a n r e t a i n c o n s i d e r a b l e s t a t i c e l e c t r i c a l 
cha rge , p a r t i c u l a r l y i f i t is d r y a n d p n e u m a t i - 
ca l l y c o n v e y e d . I n t h e s e c i r c u m s t a n c e s , t h e 
l o w e r i n g o f m e t a l o b j e c t s i n t o b i n s is a d a n g e - 
r o u s p r a c t i c e . T h e r e f o r e , s t e p s s h o u l d b e 
t a k e n t o e n s u r e t h a t : 
(a) L a m p s o n e l e c t r i c a l l e a d s s h o u l d n o t in 
a n y c i r c n m s t a n c e s b e l o w e r e d i n t o b in s f o r 
i n s p e c t i n g t h e i n t e r i o r . B a t t e r y o p e r a t e d b e a m 
t y p e h a n d l a m p s axe r e c o m m e n d e d f o r b i n in- 
s p e c t i o n . 
(b ) M e t a l o b j e c t s , i n c l u d i n g r e i n f o r c e d s t e e l 
m e t a l t a p e s , s h o u l d n o t b e l o w e r e d i n t o b i n s . 
(c) A l l m e t a l b i n s , o r b i n s w i t h m e t a l h o p - 
p e t s , s h o u l d b e g r o u n d e d , as a l r e a d y m e n t i o n - 
ed . 
(d ) E x t e r n a l m e t a l b i n s s h o u l d b e f i t t e d 
w i t h l i g h t n i n g c o n d u c t o r s . 
I n c o n n e c t i o n w i t h t h e a f o r e m e n t i o n e d , i t 
is w o r t h m e n t i o n i n g t h a t a s e r i o u s d u s t e x p l o - 
s i o n w a s c a u s e d in t h e p u b l i c e l e v a t o r a t Cor - 
p u s Chr i s t i , T e x a s , w h e n a b o l t o f l i g h t n i n g 
s t r u c k t h e h e a d h o u s e in t h e m i d s t o f a h e a v y 
t h u n d e r s t o r m * . T h e e x p l o s i o n is b e l i e v e d t o 
* S e e Grain, F e b . 1 9 6 9 , p- 18 . 
145 
h a v e r e s u l t e d f r o m a c o m b i n a t i o n o f l i g h t n i n g 
a n d g r a i n d u s t . F o c u s o f t h e e x p l o s i o n w a s 
t h e head_house o f t h e e l e v a t o r , w h i c h h a d n o 
l i g h t n i n g c o n d u c t o r . D a m a g e w a s e x t e n s i v e , as 
t h e w o r k h o u s e w a s in t h e c e n t e r o f t h e e l eva - 
t o r c o m p l e x , h o u s i n g m a c h i n e r y f o r h a n d l i n g 
a n d s t o r a g e o p e r a t i o n s . I t w a s e s t i m a t e d t h a t 
t h e c o m p l e t e r e p a ir s w i l l c o s t m o r e t h a n 1 
m i l l i o n d o l l a r s . 
B u c k e t e leva tors 
D u s t e x p l o s i o n s h a v e f r e q u e n t l y b e e n caus - 
e d b y t h e h e a t i n g o f e l e v a t o r p u l l e y s , w h e n 
e l e v a t o r b e l t s w e r e s l i p p i n g a n d h e a t w a s gen- 
e r a t e d . Th i s is o f t e n d u e t o o v e r - l o a d i n g o f 
b u c k e t e l e v a t o r s . P r o p e r m a i n t e n a n c e a n d 
l u b r i c a t i o n o f i n t e r n a l p u l l e y s a n d a t t e n t i o n 
t o t h e e l e v a t o r t e n s i o n is o f g r e a t i m p o r t a n c e . 
B e l t - t i g h t e n i n g g e a r a n d a n t i - r u n - b a c k d e v i c e s 
a h o u l d b e i n s t a l l e d . 
W a t c h m a n 
A n i m p o r t a n t c o n t r i b u t i o n t o t h e p r e v e n - 
t i o n o f d u s t e x p l o s i o n s is a l so t h e reg~dar in- 
s p e c t i o n o f t h e p l a n t b y a w a t c h m a n . I t is 
r e c o m m e n d e d t h a t a s e n i o r e m p l o y e e s h o u l d 
p a t r o l t h e w h o l e p l a n t f o r a t l e a s t t w o h o u r s 
a f t e r c e s s a t i o n o f p r o d u c t i o n . T h e p u r p o s e is 
t o d e t e c t p o s s i b l e s m o u l d e r i n g f i r e s o r e x t r e - 
m e l y h o t h e a r i n g s o r r a d i a t o r s , t o m a k e ce r - 
t a i n t h a t n o a c t u a l c a u s e f o r a p o s s i b l e d u s t 
e x p l o s i o n ex i s t s . 
DESIGN OF BUILDING AND PLANT 
A n o t h e r m e a n s o f p r e v e n t i n g o r a t l e a s t 
m i n i m i z i n g t h e d a n g e r o f d u s t e x p l o s i o n s is 
t h e p r o p e r d e s i g n o f b u i l d i n g s a n d p l a n t . 
P l a n t s h a n d l i n g f l a m m a b l e m a t e r i a l s s h o u l d - 
i d e a l l y b e i n s t a l l e d in t h e o p e n a i r , o r b e n e a t h 
l i g h t s t r u c t u r e s . A l t h o u g h t h i s is q u i t e i m p r a c - 
t i c a l f o r g ra in e l e v a t o r s a n d f l o u r mi l l s , i t is 
p o s s i b l e a n d a d v i s a b l e t o g ive s p e c i a l a t t e n t i o n 
t o t h e l o c a t i o n o f t h e b u i l d i n g so t h a t a n e x - 
p l o s i o n c a n b e l o c a l i z e d . A s l a r g e a s p a c e as 
p o s s i b l e s h o u l d b e p r o v i d e d b e t w e e n t h e va r i - 
o u s b u i l d i n g s , o r s e c t i o n s o f t h e e l e v a t o r , t o 
o b t a i n a d e q u a t e p r o t e c t i o n f r o m s p r e a d i n g o f 
f i r e a n d s e c o n d a r y d u s t e x p l o s i o n s . 
A d e q u a t e e x p l o s i o n v e n t i n g o f t h e b u i l d i n g 
is e s s e n t i a l a t p o i n t s w h e r e t h e r e a r e d u s t 
h a z a r d s . A n e x p l o s i o n r e l i e f v e n t s h o u l d o p e n 
t o r e l i e v e p r e s s u r e w h i c h m i g h t o t h e r w i s e 
] .46 
b u r s t t h e s t r u c t u r e . S u c h e x p l o s i o n r e l i e f s 
m a y b e : 
(a) r e l i e f p a n e l s o f l i g h t b r i c k w a l l , o r l i g h t 
r o o f c o n s t r u c t i o n , 
(b ) l a rge w i n d o w s a n d a r m o r e d b u r s t i n g re- 
l i e f pane l s , 
(c) m o v a b l e e x p l o s i o n r e l i e f s s u c h em v e n t s , 
seals , l o u v r e s a n d t o p h i n g e d t y p e w i n d o w s 
o p e n i n g t o t h e o u t s i d e o f t h e r o o m . 
E x p l o s i o n r e l i e f p a n e ! s a n d v e n t i n g d u c t s t o 
a t m o s p h e r e s h o u l d b e so c o n s t r u c t e d , in- 
s t a l l e d a n d p o s i t i o n e d as t o p r e s e n t m i n i m u m 
h a z a r d t o e x t e r n a l a r e a s in t h e e v e n t o f a n 
e x p l o s i o n . R e l i e f s s h o u l d o p e n a t a p r e d e t e r - 
m i n e d p r e s s u r e t o e n s u r e sa fe o p e r a t i o n . 
W h e n t h e p r e d e t e r m i n e d p r e s s u r e h a s b e e n ex - 
c e e d e d , t h e r e l i e f s s h o u l d o p e n r a p i d l y . 
W o r k r o o m s w h e r e e x p l o s i v e d u s t c o n c e n - 
t r a t i o n s a r e p r e s e n t s h o u l d b e p r o v i d e d w i t h 
1 m 2 o f l i g h t r e l i e f p a n e l s ( w i n d o w s , v e n t s , 
l o u v r e s ) f o r e a c h 2 5 m 3 o f t h e r o o m (1 f t 2 o f 
r e l i e f p a n e l t o e a c h 8 0 f t 3 o f v o l u m e ) . F o r 
p l a n t t h e v e n t r a t i o r e q u i r e d is 1 m 2 f o r e a c h 
6 m s (1 f t 2 f o r e a c h 2 0 f t ~ ) . R e l i e f p a n e l s 
m u s t b e d u s t - t i g h t a n d h a v e s u f f i c i e n t 
s t r e n g t h t o r e s i s t d e t e r i o r a t i o n o r c o r r o s i o n , 
so t h a t t h e p r e d e t e r m i n e d o p e r a t i o n p r e s s u r e 
is n o t i n c r e a s e d . 
P r o p e r g e n e r a l de s ign a n d l a y o u t o f p l a n t 
a n d m e c h a n i c a l e q u i p m e n t a n d m a c h i n e r y 
a l so c o n t r i b u t e s t o t h e p r e v e n t i o n o f d u s t ex - 
p l o s i o n s . A l l p l a n t s s h o u l d be s t r o n g l y con - 
s t r u c t e d , e n c l o s e d as f a r as p o s s i b l e a n d m a d e 
d u s t - t i g h t t o p r e v e n t t h e e s c a p e o f d u s t . D u s t - 
c o l l e c t o r u n i t s s h o u l d b e l o c a t e d n e a r t h e 
m a c h i n e b e i n g e x h a u s t e d . A l l l a rge d u s t - c o l - 
l e c t i n g u n i t s s h o u l d b e s i t u a t e d as c l o s e t o t h e 
o u t s i d e o f t h e b u i l d i n g as p o s s i b l e a n d p r o - 
v i d e d w i t h a d e q u a t e e x p l o s i o n re l i e f s . C y c l o - 
nes s h o u l d b e a d e q u a t e l y v e n t e d . A l l d u s t co l - 
l e c t o r s a n d c y c l o n e s s h o u l d b e g r o u n d e d . A l l 
e x h a u s t d u c t i n g s h o u l d b e d e s i g n e d a n d o p e r - 
a t e d so as t o b e s e l f c l e an ing . 
R o l l e r mi l l s s h o u l d b e i m m e d i a t e l y p r e - 
c e d e d b y m a g n e t i c s e p a r a t o r s . R o l l e r - r a i n 
f r a m e s s h o u l d b e g r o u n d e d t o a l l o w t h e es- 
c a p e o f a n y s t a t i c e l e c t r i c i t y . 
B u c k e t e l e v a t o r s b y t h e i r n a t u r e p r o d u c e a 
d u s t y a t m o s p h e r e w i t h i n t h e cas ing . T h e y 
s h o u l d b e f i t t e d w i t h s t r o n g d u s t - t i g h t m e t a l 
cas ings , a n d f o r h a n d l i n g w h e a t a n d f l o u r h a v e 
s p e c i a l l y c o n s t r u c t e d m e t a l h e a d s a n d b o o t s . 
H i g h - c a p a c i t y e l e v a t o r s s h o u l d b e f i t t e d w i t h 
s p e e d - r e s p o n s i v e s w i t c h e s a n d a n t i - r u n - b a c k 
d e v i c e s t o p r e v e n t t h e p o s s i b i l i t y o f f i r e b y 
f r i c t i o n d u e t o b e l t s l ip . 
B ins a n d t a n k s s h o u l d b e c o n s t r u c t e d o f 
n o n , c o m b u s t i b l e o r f i r e - r e s i s t a n t : m a t e r i a l . 
T h e y s h o u l d b e p r o v i d e d w i t h d u s t - t i g h t a n d 
w a t e r - t i g h t m a n h o l e cove r s . A l l b i n t o p s 
s h o u l d b e p r o v i d e d w i t h e x p l o s i o n r e l i e f 
p a n e l s . T h e s p a c e a b o v e a b l o c k o f b i n s 
s h o u l d b e p r o v i d e d w i t h e x p l o s i o n r e l i e f 
p a n e l s a n d a m p l e w i n d o w a r e a o p e n i n g out~ 
w a r d s , o r h a v e l i g h t r o o f s t r u c t u r e s .S m a l l 
p r o d u c t b in s i n c l u d e d w i t h i n t h e p l a n t s h o u l d 
b e c o n s t r u c t e d o f f i r e - r e s i s t a n t .n~aterial a n d 
b e a d e q u a t e l y v e n t e d . 
E l e c t r i c m o t o r s s h o u l d b e t h e t o t a l l y en- 
c l o s e d f a n - c o o l e d t y p e a n d a d e q u a t e l y 
g r o u n d e d . F o r l i g h t i n g o f t h e p r e m i s e s , f l u o - 
r e s c e n t l i g h t i n g is r e c o m m e n d e d . T o c o m p l y 
w i t h t h e d u s t , p r e v e n t i o n c o d e s , a l l l i g h t i n g f i t - 
t i ngs s h o u l d b e o f t h e d u s t ~ p r o t e c t e d t y p e . 
P e n d e n t l igh ts , a n d al l p o r t a b l e o r e x t e n s i o n 
l igh t s s h o u l d b e e q u i p p e d w i t h h e a v y - d u t y 
r u b b e r j a c k e t e d c o r d . A l l p o r t a b l e l i g h t s u s e d 
in l o c a t i o n s w h e r e c o m b u s t i b l e d u s t m a y b e 
p r e s e n t a re n o t sa fe u n l e s s e q u i p p e d w i t h ap - 
p r o v e d d u s t - t i g h t o u t e r g l o b e s a n d w i r e 
gua rds . F o r m o r e d e t a i l e d r e c o m m e n d a t i o n 
w i t h r e s p e c t t o de s ign o f b u i l d i n g , p l a n t a n d 
m a c h i n e r y see N F P A S t a n d a r d N o . 61 B o f 
1 9 7 0 . 
CONCLUSION 
A s m a y h a v e b e e n n o t e d f r o m t h e a b o v e 
s t a t e m e n t s , t h e r e is l i t t l e c h a n c e o f a v o i d i n g 
e x p l o s i v e c o n c e n t r a t i o n s o f d u s t a n d a i r a t 
s o m e p o i n t s . I t w i l l a l so h a v e b e e n n o t e d t h a t 
i t is n e v e r s a f e t o a s s u m e t h a t a l l s o u r c e s o f 
i g n i t i o n h a v e b e e n a v o i d e d . 
I t f o l l o w s t h a t t h e r e is a r i s k o f a n e x p l o - 
s i o n in a n y g r a i n e l e v a t o r o r f l o u r m i l l , b u t t h e 
r i s k w i l l b e n e g l i g i b l e i f p r o p e r p r e c a u t i o n s a r e 
t a k e n . 
T h e o n l y c e r t a i n m e t h o d o f p r e v e n t i n g in - 
j u r y a n d d a m a g e f r o m e x p l o s i o n s is t o p r e v e n t 
e x p l o s i o n s f r o m o c c u r r i n g a t a l l . A s t h i s is 
p r a c t i c a l l y i m p o s s i b l e , a n d as h l l m ~ n negl i - 
g e n c e a n d i n a t t e n t i o n c a n n o t b e a v o i d e d , c o n - 
s t a n t a t t e n t i o n t o e | i m l r t a t i n g d u s t l e a k a g e , 
g o o d h o u s e k e e p i n g , f r e q u e n t c l e ~ i r l g , a n d 
a b o v e a l l , e t e r n a l v i g i l a n c e a r e e s s e n t i a l f o r t h e 
s a f e t y o f p e o p l e a n d s t r u c t u r e . 
I f a l l p e o p l e c o n c e r n e d , w o r k e r s a n d m a n -