火法炼铜工艺过程中的危险、有害因素辨识与分析

火法炼铜工艺过程中的危险、有害因素辨识与分析

火法冶炼铜工艺为：混合精矿配料经富氧底吹炉熔炼，形成铜锍，铜锍在P-S转炉吹炼中经造渣去除杂质，形成粗铜，再经回转式阳极炉去除粗铜中的硫、铁、铅、铋、锑和砷等杂质，以满足电解精炼对阳极化学成分和物理规格的要求。火法冶炼铜工艺过程中需要用到熔炼炉、转炉、阳极炉、空压机、起重机、鼓风机、浇铸机等设备，以及冶炼过程的燃料、压缩氧、压缩空气等物料。因此在火法炼铜过程存在的危险、有害因素主要包括：为火灾、爆炸、中毒窒息、坍塌、灼烫、触电（含雷击）、机械伤害、高处坠落、起重伤害、物体打击、车辆伤害、容器爆炸、淹溺、噪声伤害、振动伤害和粉尘伤害等。

（1）火灾爆炸 ① 冶金炉

底吹熔炼炉、转炉等冶金炉设冷却水套，若出现水套内缺水，易损坏水套，威胁到炉子的安全；当发生水套大量漏水，冷却水遇到炉内高温熔体，或者冷却水在炉内受高温形成蒸汽，造成炉内压力升高，严重时将造成炉子的爆炸。放料口发生跑炉时，高温熔体大量流出，遇潮湿或水也有发生爆炸的危险。

铜锍遇潮或水份后，会发生化学反应：

Cu2S＋H2O=2Cu＋H2＋SO2 FeS＋H2O =FeO＋H2S

反应生成的H2、H2S气体与O2作用激烈，从而引起爆炸，在操作中要特别注意。另外，冶炼常见事故还有喷炉、死炉和炉体烧穿事故，这些事故也有引起火灾爆炸的危险性。因此，在生产中要控制好铜铳和渣层高度、

炉温、配料和渣型，严格按规程作业，避免事故发生。

②电气火灾

带电、用电设备，存在发生电气火灾事故的危害。 ③天然气输送管道

使用天然气作为燃料时，天然气是火灾和爆炸危险性较大的混合气体，其密度比空气小，如果出现泄漏则能无限制地扩散，易与空气形成爆炸性混合物，而且能顺风飘动，形成着火爆炸和蔓延扩散的重要条件，遇明火回燃。

④氧气管网

在氧气的制取、储存及输送的过程中，氧在设备、管道内运行或因设备损坏而泄漏，形成火灾爆炸危险环境，氧气管道未脱脂，遇油污等易燃物有导致火灾、爆炸的危险。泄漏液氧在常温常压下迅速蒸发、扩散，遇可燃物能导致重大火灾事故；氧气管网一旦发生爆炸会对生产系统造成影响。

⑤高温冶炼炉

冶炼炉的水冷系统发生故障或铜锍包子的熔融铜液遇水容易发生爆炸。

（2）中毒、窒息 ①氧气（O2）氮气（N2）

采用富氧底吹工艺需要通入富氧，所需氧气通过氧气管道供给。氧气在输送过程中发生泄漏，致使空气中的浓度过高，可能引发工作人员氧中毒。当输送氮气的管道发生泄漏时或检修涉氮设备、容器和管道时，若防护不当或缺少必要的防护措施及早期气体泄漏报警设备，会造成中毒、窒

息事故的发生。

②二氧化硫 (SO2)

冶炼烟气中含有一定量的SO2，如果没有进行有效的处理或烟气管道泄漏会污染作业环境，对作业人员的健康产生危害。

③一氧化碳中毒

一氧化碳比空气略轻，既是一种窒息性有毒气体，又是一种易燃易爆气体。经呼吸道进入体内破坏血液的携氧功能使机体组织缺氧，导致急性中毒或死亡。与空气的混合物达到爆炸极限时，遇火源发生爆炸。工作场所的最高允许浓度为30mg/m3或24PPM。爆炸极限范围为：12.5～74%。

在锅炉中煤燃烧过程、底吹炉熔炼和阳极炉精炼过程中的天然气燃烧等可产生一氧化碳，如果没有很好地控制进入烟囱废气处理除尘器的一氧化碳浓度，有发生一氧化碳爆炸的危险。人员进入受限空间作业有发生中毒窒息可能。煤堆自燃也会产生一氧化碳造成一氧化碳中毒。

④珠光砂窒息

珠光砂，又名膨胀珍珠岩，它是由玻璃质山岩经破碎及高温焙烧而成，呈白色圆珠松散颗粒。无毒，无味，不燃烧，不腐蚀。由于它具有极低的导热性和可靠的化学稳定性，良好的充填流动性和极低的容重性；珠光砂的粒度一般为0.05～1mm，松散度45～80kg/m3，易飞扬，会刺激喉头和眼，易被吸入肺内，人落入其层内将被淹没窒息。

另外，在设备检修时，人员进入鼓风系统、炉体等受限空间作业，没有对有害气体进行检测、没有加设盲板、没有通风、没有监护等均有可能导致窒息事故发生。

（3）坍塌

物体在外力或重力作用下，超过自身的强度极限或因结构稳定性破坏而造成的事故，地面安装的机械设备、厂房等建构筑物，由于基础处理不当、桩基不稳、地基剪切破坏、应力不均、建构筑物裂损变形、承载力不均等原因，均可能造成坍塌事故的发生；基础在冻土消融时造成基础破坏，导致建构筑物坍塌；另在进行地基处理时的基坑边坡、工程建设时的土石塌方、脚手架、堆置物等也有倒塌可能。

工业场地内设置有原料堆场、成品堆场等场所，由于堆场相对高度较高，可能造成作业人员受到坍塌事故的伤害。

（4）灼烫

火法冶金生产过程中存在熔炼以及高温物品加工过程，如底吹熔炼炉等出炉物料温度均约1200℃，因此，不可避免地存在灼烫危险因素。熔炼炉、吹炼炉等处的高温作业人员有受到喷溅灼烫伤害的危险。另外冶炼车间起重设备调运的高温熔体一旦发生倾斜、吊具损坏、钢丝绳破断都有导致熔体泄漏，造成灼烫。灼烫主要引发原因有：

①各冶金炉炉体、流槽、高温包子转运及停放区、烤包区未设置隔离栏杆或高温警示标志；②冶金炉生产区域内地坪有积水或潮湿，熔融金属或熔渣溅落至地坪发生崩溅；③铜锍、粗铜、阳极铜流槽在出料前未进行检查、清理导致出料时熔融物料溢出；④渣包、熔融金属包未合理确定最高盛装液面或超最高液面盛装高温熔渣、金属液（含铜锍）；⑤吊运高温金属液和熔渣未使用冶金铸造起重机，吊装线路不合理，与水池或人流密集区域相交叉；⑥人员误入熔炼设备及其流槽、熔渣吊运通道下部；⑦渣材料石英砂加入量不足或过量导致不能得到预期渣型，渣层中氧势较高导致

生成高熔点的Fe3O4，冷料投入量过多或富氧空气中氧气比例较低导致熔池及渣层温度较低，监测发现异常时未及时停风等原因导致泡沫渣喷炉；⑧高温作业场所（如各熔炼炉及流槽、渣缓冷场、浇铸、焊接切割等）未配备隔热工作服、阻燃鞋及护目镜等个体防护用品。另外在氧气站生产过程中，存在高温气体，空压机中的压缩空气及纯化器再生使用的再生气体等，最高温度达180℃，事故泄漏有可能烫伤人体。

（5）触电

供配电系统以及所有用电设备、电线、电缆、插座回路及各插座箱，正常情况下不带电的金属部件等均有可能造成人员触电伤亡。机械设备基本全为电动类型，各设备的电动机及相关配电设施（如空气开关、电线电缆、配电柜、避雷针等设施）。如果与生产设施配套的各类电气设备、电气开关、电缆敷设的接地或接零及屏蔽措施不完善、耐压强度低、耐腐蚀性差等都会造成漏电，如果工作人员违章用电、防火措施和电气安全保护设施不完善、电缆敷设不合理、绝缘损坏等造成电气设备、电缆外壳意外带电，人体如果与之接触就会发生触电伤害事故。人体触电轻则受伤致残，丧失劳动能力，重则造成死亡，影响生产系统的安全运行。对生产企业来说，触电伤害主要对象以操作运行人员和维修人员为主。因无避雷设施或避雷设施失效引发人身和设备安全事故。

（6）机械伤害

生产过程存在大量的机械设备，如：胶带输送机、给料机、破碎机、振动筛、风机、空压机、电机等，不可避免存在机械伤害危险因素。造成机械伤害事故原因：

1）违规操作机械设备和工人缺乏自我保护意识是主要原因。

操作人员未按操作规程操作机械设备和工人未按规定穿戴劳动保护用品、自我保护意识不强，头发或服装卷进或夹入旋转部件及直线运动部件。例如，留长发的操作者未戴护发帽，而使长发卷入丝杠或线盘；未穿工作服使得领带、袖口或头巾等卷进机械传动部位，使手、臂或身体的其它部位绞伤。如果发生机械伤害将会严重影响工作人员的健康，影响生产的正常运行，严重者还可造成人员伤亡和财产损失。

2）机械设备不符合人机学原理。机械设备不符合人机学原理主要表现以下几个方面：

①控制器件设置的位置不当。②控制状态设置不当。 ③操作手轮、手柄操纵力过大。 ④操纵器件安装高度不当。⑤不适当的工作面照明。

3）机械设备由于安全措施设置不合理产生的危险

①防护装置的联锁可靠性。②各类有关安全装置。③各类防护装置。④启动和停机装置。⑤安全信号和装置。⑥各类信息和报警装置。⑦安全调整和维修的主要设备和附件。

4）机械设备移动、维修、拆装、吊运等作业违章也会造成人员伤害和设备、设施的损坏。

（7）高处坠落

生产车间采用多层布置，生产区内设置有高大设备及地坑，较多生产场所或操作平台均与地面之间存在较大高差，有平台，室内、外有登高梯台，作业过程中如果稍有不慎，可造成高处坠落伤害事故。它们往往具有较高的高度，在该类设备检修或巡检的过程中，岗位人员或检修人员经常需要登高作业，如果防护栏杆不完善或高处平台、走梯强度不足，均有可能造成高处坠落。

在高处作业需要搭建脚手架的场所，如果脚手架的强度不够大，作业人员在作业的过程中由于脚手架的倒塌而从高空坠落，有造成伤亡事故的可能。

高处坠落的主要原因是由于高处作业人员安全意识不强、违章作业造成的，登高作业不系安全带或没有按照要求系安全带、酒后上岗、监护不到位、没有防护栏等，均有造成高处坠落事故的可能。

（8）起重伤害

熔炼车间等处配备有各种起重设备。在起重作业过程中可能会因设备故障、人员违规作业等原因造成起重伤害，主要表现为吊物坠落、物体打击等。造成起重伤害的主要原因有：

1）操作人员没有经过培训，没有操作证。 2）所吊重物超过其额定能力。 3）所吊物质为固定物。天车刹车失灵。 4）钢丝绳不合格，没有及时更换。

5）天车在行走过程中，重物来回摇晃，造成重物坠落。 6）指挥失误，操作失误。

7）严重机械故障（联轴节断裂或联轴节失效等）。 8）其他原因。 （9）物体打击

生产线有较多的高处检修场所，在高处检修的过程中，如果检修工具、设备零件放置不牢固，从高空坠落，有可能造成物体打击事故。

高速旋转的机轮，如果对轮销安装不好，在旋转过程中飞出，有可能造成物体打击。

在砂轮机操作过程中，没有安全防护装置，砂轮在运行过程中解体，沿着切线飞出，会造成物体打击事故。

（10）车辆伤害

物料输送过程中使用车辆进行运输。车辆运行中碰撞建筑物、构筑物、堆积物引起建筑物倒塌、物体飞溅下落和撞击地面而产生物体飞溅等造成的人身伤害。

（11）容器爆炸

压力管道及压力容器，如天然气管道、蒸汽管道、氧气、压缩空气管道和空气储罐等。由于材料缺陷、安全阀、压力表等安全附件失效等原因，压力容器及压力系统有超压发生爆炸的可能。如液氧储罐、液氮储罐等压力容器一旦超压或安全附件失效会引起物理爆炸；压力容器内部存在大量的液化气体，液化气体遇高温热源气化超压，可能造成爆炸事故；空分装置中乙炔及碳氢化合物在液氧、液化空气中积聚，浓缩会引起爆炸事故发生；

（12）淹溺

生产中的生产水池、消防水池、循环水池、浓密机等场所没有安装护栏灯安全设施，有发生淹溺的可能。

（13）粉尘

物料运输、破碎等过程中产生粉尘；冶金炉的加料口、放料口、放渣口有烟尘产生。 产尘物料为煤、石英砂、精矿及冶炼烟尘等。

（14）噪声

生产过程中所产生的噪声主要为气流减压、高速气流与管道摩擦发出的噪声，及压缩机、空压机、破碎机、球磨机、空压机、鼓风机、风机、

大型电机等。运行产生的噪声等。噪声对人体的听力、心理、生理产生影响，长时间在噪声中工作能引起听觉功能敏感或下降甚至造成耳聋，或引起神经衰弱、心血管疾病及消化系统等疾病的高发。在高噪音环境中作业，人的心情易烦躁，容易疲劳，反应迟钝，工作效率低，可诱发事故。噪声干扰影响信息交流，听不清谈话或信号，促使误操作发生率上升，易诱发事故。

长期接触超标噪声会对人体产生危害；噪声还可使人反应迟钝，判断或操作失误，从而增加事故发生频率。此外，噪声还可能干扰和掩盖信号、报警声响，可能引发安全事故。

（15）振动

空压机、给料机、破碎机、空压机等在高速运转过程中通常会产生振动，在振动环境工作的工人由于振动使他们的视觉受到干扰，手的动作受妨碍和精力难以集中等原因，往往会造成操作速度下降，生产效率降低，工人感到疲劳，并且可能出现质量事故，甚至安全事故。如果振动强度足够大，或者工人长期在相当强度下的振动环境里工作，则工人可能会在神经系统、消化系统、心血管系统、内分泌系统、呼吸系统等方面造成危害或影响。由于振动强度和频率的不同，将会使得某些建筑物的建筑结构受到破坏。常见的破坏现象表现为基础和墙壁的龟裂、墙皮剥落、石块滑动、地基变形和下沉等，重者可使建筑物倒塌。

（16）高温

火法冶炼、湿法作业均属于高温作业。高温环境的危害主要体现在影响人体的体温调节和水盐代谢及循环系统等。高温还可以抑制中枢神系统，使工人在操作过程中注意力分散，肌肉工作内能力降低，从而导致工伤事

故。

火法冶炼的高温熔融物质主要有：液态铜锍、液态粗铜、液态阳极铜、液态金银、熔渣等，其温度高达1000℃，物料输送、冷却过程中，将产生大量的辐射热，对岗位工人造成危害。

从其危害方式来看，由于与环境存在着极高的温差，当与环境中的人和物接触时，其热能会发生转移，造成人的烧伤、烫伤和死亡或造成物的燃烧、变形、融化以及其他引起物失去本身作用和功能的变化。其次，由于高温熔融物质具有良好的流动性，一旦泄露，熔融物质易流散，遇水等物料易喷溅，影响范围大且事故后果极严重。再次，高温熔融物质的自身能量还会转变成较为强烈的光能和高温辐射能，如果防护不当，还有可能造成人的损伤或物的损害。

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