Eine Staubexplosion ist die Variante einer Explosion, bei der in der Luft feinverteilte feste Stoffpartikel gezündet werden. Die Folge ist eine plötzlich verlaufende Kraftentfaltung, die auf dem Ausdehnungsbestreben von plötzlich erhitzten Gasen und Dämpfen beruht.
Gemische aus Staub und Luft sind explosionsfähig, wenn der Staub aus brennbarem Material besteht wie z. B. Kohle, Mehl, Holz, Kakao, Kaffee, Zucker, Stärke oder Cellulose. Auch anorganische Stoffe und Elemente wie Magnesium, Aluminium und sogar Eisen und Stahl sind in dieser Form explosiv (oder zumindest brennbar). Neben der Brennbarkeit (der Fähigkeit, mit dem Luftsauerstoff exotherm zu reagieren) ist die geringe Partikelgröße der Stäube entscheidend, d. h. die explosiven Effekte steigen mit abnehmender Größe. Im Allgemeinen ist Staub nur dann explosionsfähig, wenn die Partikelgröße 0,5 mm unterschreitet.[1] Infolge der Zerkleinerungen entstehen große Oberflächen, wodurch die Staubpartikel gut Wärme aufnehmen, damit rasant durchzünden und dann extrem schnell oxidieren können. Durch diese Effekte ist es möglich, dass auch Materialien, die in kompakter Form als nicht brennbar gelten, in einer feinverteilten Form brennen können. Feine Stahlwolle z. B. brennt mit heller Flamme, während ein massiver Stahlblock unter normalen Umständen niemals entzündet werden könnte. Entscheidend für die Zündfähigkeit sind auch der Sauerstoffanteil in der Luft und der Aggregatzustand (z. B. tiefstgekühlt flüssig und damit hochkonzentriert). Ein weiterer maßgeblicher Faktor für das Zustandekommen von Staubexplosionen ist das Staubungsverhalten von Schütt- und Rieselgütern. Bei Risikoanalysen wird es herangezogen, wenn andere Kenngrößen keine klare Beurteilung zulassen.[1]
Im Allgemeinen sind Staubexplosionen bei Staubkonzentrationen von weniger als 20 Gramm pro Kubikmeter Luft nicht zu befürchten.[2] Bei Nahrungs- und Futtermittelstäuben sind die wesentlichen Voraussetzungen einer Staubexplosion gegeben, wenn je nach Feinheit und Substanz 60 bis 2000 Gramm Staub je Kubikmeter Luft auf eine geeignete Zündquelle treffen.
Als Zündquelle können verschiedene elektrische oder mechanische Effekte mit ausreichender Temperatur und Energiedichte dienen. Ein Funke kann ausreichen, der z. B. durch das Ziehen eines elektrischen Steckers oder Fehlfunktionen in Elektrogeräten entsteht. Aber auch im ordnungsgemäßen Zustand treten beim Betätigen von Schaltern und dergleichen unter gewissen Umständen energiereiche Funken auf. Ebenfalls eine bedeutende Gefahrenquelle besteht in der elektrostatischen Aufladung (durch Ladungstrennung). Im kleinen beispielsweise durch elektrostatisch wirksame Kleidung, viel häufiger in Fördermitteln (Transportbänder aus Gummi oder ähnliche), die durch ihre andauernde Reibung und Bewegung ganz erhebliche elektrostatische Spannungen und Ladungen erzeugen können (Bandgeneratorprinzip). Weitere Zündquellen sind heiße Oberflächen (Nahrungsmittelproduktion), Schleif- oder Reibfunken, Glimmnester und ähnliches.
Auch eine große Menge Hausstaub, der oft zu 80 Prozent aus abgeschilferten Hautzellen des Menschen und weiterem organischen Material besteht und der sich z. B. in einer abgehängten, aber nicht luftdicht abgeschlossenen Decke sammelt, kann im Brandfall zünden und durch die Druckwelle, die weiteren Hausstaub aufwirbelt, bei ungenügender Abtrennung der abgehängten Decken zwischen den Räumen eine Staubexplosion in einem gesamten Stockwerk auslösen.