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Definition der Brandklasse D nach DIN EN 2: Brände von Metallen.

Grundsätzlich reagieren alle Metalle mit Sauerstoff. In der Regel erfolgt der Vorgang sehr langsam und es bildet sich über dem Metall eine Oxidschicht. Beispiele hierfür sind der Rost bei Eisen, die Patina bei Kupfer oder der Weißrost bei Aluminium. In Folge dessen kann man auch festhalten, dass fast alle Metalle unter bestimmten Bedingungen brennbar sind. Als brennbare Metalle werden aber in dieser Brandklasse in der Regel nur die Metalle angeführt, die unter den üblichen atmosphärischen Verhältnissen zu rasch verlaufenden Oxidationsvorgängen neigen. Typisch für Metallbrände ist die starke Glutbildung in Verbindung mit sehr hohen Verbrennungstemperaturen, die zur Schaffung dieser eigenen Brandklasse geführt haben. Bei den meisten Metallbränden sind Temperaturen von gut 1 000 °C zu erwarten, Leichtmetalle brennen bei 2 000 °C bis 3 000 °C und das Schwermetall Zirkon sogar bei über 4 600 °C. Diese hohen Temperaturen können chemische Reaktionen auslösen, beispielsweise die Zersetzung von Wasser oder Kohlestoffdioxid, die beim Löschen zu sehr unangenehmen, wenn nicht sogar lebensgefährliche Überraschungen führen können (siehe Kapitel 8.1.2 und 8.4).

Die größte Gruppe der brennbaren Metalle stellen aufgrund ihres ausgeprägten Oxidationsverhaltens die Alkali- und Erdalkalimetalle dar. Charakteristisch für diese Gruppe ist deren geringe Dichte und somit die Eingruppierung als Leichtmetalle sowie deren Reaktionsfreudigkeit. Die Alkalimetalle Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs) sind metallisch glänzend mit silbrig-weißer Farbe. Eine Ausnahme hierbei zeigt jedoch das Cäsium, das schon bei geringsten Verunreinigungen einen Goldton aufweist. Alle Alkalimetalle sind mit dem Messer schneidbar und reagieren mit vielen Stoffen, so beispielsweise mit Wasser, Luft, niedrigsiedenden Alkoholen, Säuren oder Halogenen teilweise äußerst heftig unter starker Wärmeentwicklung. Rubidium und Caesium können sich an der Luft selbst entzünden, weshalb sie unter Luftabschluss in Ampullen aufbewahrt werden. Lithium, Natrium und Kalium werden unter Schutzflüssigkeiten wie Paraffin oder Petroleum aufbewahrt. Lithium und Natrium reagieren mit Wasser zwar heftig unter Wasserstoffentwicklung, aber ohne dass es in der Regel zur Entzündung des Wasserstoffs kommt. Kalium und Rubidium reagieren unter spontaner Entzündung des Wasserstoffs, Caesium reagiert explosionsartig.

Bild 9: Charakteristische gelbe Flammfärbung von brennendem Natrium (Quelle: Roy Bergdoll)

Als Erdalkalimetalle werden die Elemente Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba) bezeichnet. Die Reaktionsfreudigkeit ist bei den Erdalkalimetallen nicht so stark ausgeprägt wie bei den Alkalimetallen. Beryllium ist bei Raumtemperatur an trockener Luft beständig, da es von einer passivierenden Oxidschicht überzogen wird, ebenso wird Magnesium passiviert. Diese Oxidschicht verhindert jedoch nicht, dass Magnesiumpulver, -bänder oder -folien sich leicht entzünden lassen. Calcium, Strontium und Barium laufen an trockener Luft schnell an und sind in fein verteilter Form selbstentzündlich. Auch in Verbindung mit Wasser werden Beryllium und Magnesium passiviert, die übrigen Erdalkalimetalle reagieren bei Raumtemperatur heftig mit Wasser. Auf Francium (Fr) als radioaktives Alkalimetall und Radium (Ra) als radioaktives Erdalkalimetall wird nicht näher eingegangen, da beide Elemente für die Feuerwehren in Bezug auf die Brandbekämpfung als nicht relevant angesehen werden können.

Die Verbrennung von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen verläuft unter erheblicher Rauchentwicklung und es zeigen sich dabei charakteristische Flammenfärbungen, die teilweise zum qualitativen Nachweis dienen können. Ausnahme sind Beryllium und Magnesium, die keine Flammfärbung im sichtbaren Spektrum ausweisen, in metallischer Form verbrennen sie jedoch mit einer blendend weißen Flamme mit hohem UV-Anteil.

Lithium und seine Salze färben die Flamme karminrot,

Natrium und seine Salze färben die Flamme gelb,

Kalium und seine Salze färben die Flamme rotviolett,

Rubidium und seine Salze färben die Flamme rot,

Caesium und seine Salze färben die Flamme blauviolett,

Calcium und seine Salze färben die Flamme ziegelrot,

Strontium und seine Salze färben die Flamme rot,

Barium und seine Salze färben die Flamme fahlgrün.

Aufgrund dieser Flammenfärbung werden Alkalimetallverbindungen für Feuerwerke und Wunderkerzen benutzt und sind den Feuerwehren auch beispielsweise als bengalische Feuer in Form von Magnesiumfackeln bei Fußballspielen oder als Seenot-Handfackeln bekannt.

Neben den Alkali- und Erdalkalimetallen gibt es weitere Metalle und Metalllegierungen, die brennbare Eigenschaften aufweisen. Hier ist zum einen das Aluminium (Al) zu nennen, das zwar selbst nicht brennt, aber unter bestimmten Bedingungen, zum Beispiel in feinster Pulverform oder als Granulat, unter hoher Wärmefreisetzung reagiert. Als feinstes, unbehandeltes Pulver (sogenanntes nicht-phlegmatisiertes Pulver) ist Aluminium extrem reaktionsfreudig, entzündet sich bei Luftkontakt explosionsartig von selbst und verbrennt mit blendend weißer Flamme. Die hohe Wärmefreisetzung wird technisch zum Beispiel beim sogenannten Thermitschweißen von Bahnschienen genutzt. Hier wird ein Gemisch aus Aluminiumgrieß und Eisenoxidpulver mittels Magnesiumband oder Bariumperoxid entzündet und bei Reaktionstemperaturen von ungefähr 2 400 °C bildet sich flüssiges Eisen. Weniger bekannt ist, dass reines Aluminium auch mit Wasser reagiert und dabei Wasserstoff freisetzt. Zwar bildet sich sehr schnell eine Schutzschicht (Passivierung) und eine weitergehende Reaktion wird unterbunden, jedoch setzt die Passivierung so viel Wärme frei, dass es zu einer Reaktion des freigesetzten Wasserstoffs mit dem umgebenden Sauerstoff (der sogenannte Knallgasreaktion) kommen kann.

Abhängig vom Zerteilungsgrad verbrennen auch Metalle wie beispielsweise Eisen, Kupfer, Zink, Blei, Titan oder Zirkonium. Eisen ist in feinverteilter Form wie Stahlwolle oder Eisenpulver sehr leicht entzündlich, Bleipulver ist sogar selbstentzündlich. Stahlwolle lässt sich bereits durch den Kontakt mit den beiden Polen einer Flachbatterie entzünden – eine immer wieder vorkommende Brandursache in Werkstätten. Eisen verbrennt mit orange-gelber Flamme, Kupfer zeigt eine grünliche Flamme und Zink verbrennt bläulich weiß. Somit ist vor allem bei Einsätzen, bei denen Abfallprodukte von Schredder-, Fräs- und Drehmaschinen anzutreffen sind und somit ungewöhnliche Flammfarben sowie erhebliche Verbrennungstemperaturen entstehen können, ein besonderes Augenmerk auf die verwendeten Löschmittel zu legen.