有色金屬加工企業(yè)氯氣事故原因與防范措施

陳俊娜

(中色科技股份有限公司蘇州分公司，江蘇 蘇州 215026)

近年來，我國有色金屬加工事業(yè)發(fā)展迅速，早期電解項目的投產(chǎn)運行和國家產(chǎn)業(yè)調(diào)整政策的實施拉動了有色金屬加工工程的建設(shè)。隨著有色加工工藝的發(fā)展，高純氯氣越來越多的應(yīng)用于生產(chǎn)中。以鋁加工為例，從電解槽吸出的鋁液中含有各種雜質(zhì)，鑄造之前需要進(jìn)行凈化。氣體凈化是原鋁凈化的一種主要方法，所用氣體是氯氣、氮氣或氯氮混合氣體。

(1)氯氣凈化法。采用活性氣體氯氣作凈化劑(氯化法)。在氯化法中，把氯氣通入鋁液內(nèi)時生成很多異常細(xì)小的AlCl3氣泡，充分地混合在鋁液內(nèi)。溶解在鋁液中的氫以及一些機(jī)械夾雜物便吸附在AlCl3氣泡上，隨著AlCl3氣泡上升到鋁液表面而排出。通入氯氣時還能使某些比鋁更加負(fù)電性的元素氯化，如鈣、鈉、鎂等均因通入氯氣而生成相應(yīng)的氯化物，得以分離出來。所以氯化法是一種非常有效的原鋁凈化法。

(2)氮氣凈化法。又稱為無煙連續(xù)凈化法，用氧化鋁球(418mm)作過濾介質(zhì)，N2直接通入鋁液內(nèi)。鋁液連續(xù)送入凈化爐內(nèi)，通過氧化鋁球過濾層，并受到氮氣的沖洗，鋁液中的非金屬夾雜物以及溶解的氫得以清除，連續(xù)排出。細(xì)微的氮氣泡均勻分布在受處理的鋁液內(nèi)起到凈化的作用。氮氣對大氣無污染，且凈化處理量大，每分鐘可處理200～600kg鋁液，凈化過程中造成的鋁損失量少，故現(xiàn)在廣泛應(yīng)用。它不象氯氣那樣能夠清除鋁液中的鈣、鈉、鎂。

(3)混合氣體凈化法。采用氯氣和氮氣的混合物來凈化鋁液，其作用是一方面脫去氫氣和分離氧化物，另一方面清除鋁液中某些金屬雜質(zhì)(如鎂)，常用的組成是90%氮氣+10%氯氣，也有采用10%氯氣+10%二氧化碳+80%氮氣。這樣效果更好，二氧化碳能使氯氣與氮氣很好的擴(kuò)散，并縮短操作時間。

根據(jù)產(chǎn)品要求不同采用不同的凈化方式，對金屬成品表面要求高的多采用高純氯氣凈化。

供氯工藝如果嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范、操作規(guī)程，在通常情況下安全是完全保障的。各類氯氣安全事故的發(fā)生都是在外界條件異常、人為疏忽或故意破壞等情況下出現(xiàn)的。如地震、雷擊等不可抗力導(dǎo)致氯氣儲存、輸配系統(tǒng)的泄漏、爆炸；設(shè)備設(shè)施缺乏養(yǎng)護(hù)失靈、工作人員操作失誤所造成的氯氣安全事故；以及各類人為破壞氯氣基礎(chǔ)設(shè)施而引發(fā)的氯氣安全事故。

1 有色金屬加工中的氯氣生產(chǎn)工藝

有色金屬加工中氯氣用量很少，一般采用在當(dāng)?shù)刈庥靡郝蠕撈?根據(jù)氯氣計算消耗量，選用100kg、500kg、1000kg液氯鋼瓶不等)，在廠區(qū)建液氯氣化及純化站的做法。

工藝系統(tǒng)：液氯鋼瓶 →液氯蒸發(fā)器→氯氣純化裝置→氯氣緩沖罐→車間管網(wǎng)

2 氯氣特性

氯氣是黃綠色的氣體，有毒，并有刺激性氣味，密度比空氣大，熔沸點較低，能溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，在壓強(qiáng)為101kPa、溫度為-34.6℃時易液化。如果將溫度繼續(xù)冷卻到-101℃時，液氯變成固態(tài)氯。1體積水在常溫下可溶解2體積氯氣。

⑴ 燃燒性、爆炸性

氯氣不會燃燒，但可助燃。一般可燃物大都能在氯氣中燃燒，一般與易燃?xì)怏w或蒸汽形成爆炸性混合物。氯氣能與許多化學(xué)品如松花油、乙醚等反應(yīng)發(fā)生爆炸或生成爆炸性物質(zhì)。它幾乎對金屬和非金屬都有腐蝕作用。

⑵ 擴(kuò)散性

液氯泄漏時直接蒸發(fā)的液氯將以細(xì)小液滴的形式形成云團(tuán)，與空氣相混合而吸熱，若空氣傳給液氯煙霧熱量充足則不會形成液池。根據(jù)經(jīng)驗液氯泄漏后不會形成液池，泄漏的液氯全部蒸發(fā)形成云團(tuán)。這樣氯氣與周圍空氣混雜在一起沿著地面擴(kuò)散，范圍擴(kuò)大。

⑶ 壓力性

氯氣的儲存及輸配都保持一定的壓力。氯氣通常以壓力管道形式輸送，用戶壓力0.2～0.4MPa。液氯鋼瓶在40℃時的飽和壓力大約1.16 Mpa，由于其壓力較大且易于氣化，在安全事故中危害性大于氯氣管道。

⑷ 危害性

氯氣屬于高度危害介質(zhì)。氯氣是一種呼吸刺激劑，它的刺激性十分強(qiáng)烈，在空氣中低濃度時即很容易被人們察覺。遭受高濃度氯氣刺激后癥狀為惡心和嘔吐，隨之而來是呼吸困難，極端情況下患者可能由窒息發(fā)展到死亡。

3 氯氣泄漏爆炸事故原因分析

氯氣管道設(shè)備設(shè)施較多，在任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)不安全因素都可能給整個供氣系統(tǒng)和用戶帶來損害。液氯鋼瓶具有使用靈活、重復(fù)灌裝使用的特點，鋼瓶超過檢定期還在服役的情況時有發(fā)生。一般來說，氯氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因大致如下：

⑴ 管道、閥門、連接件等腐蝕老化導(dǎo)致氯氣泄漏。如：赤壁市自來水二廠一個盛裝500kg的氯氣罐，由于閥門長時間腐蝕未予維修，出現(xiàn)故障。

⑵ 安全防護(hù)裝置失效導(dǎo)致氯氣泄漏，如安全閥、泄壓閥、報警系統(tǒng)等失效。

⑶鋼瓶超期未檢。在金屬加工工藝中根據(jù)不同產(chǎn)品，氯氣不常啟。鋼瓶超期服役導(dǎo)致鋼瓶的角閥、瓶體等部位故障率和安全護(hù)具失效率顯著增加，甚至不合格，報廢鋼瓶仍在繼續(xù)流通使用如同流動炸彈。

⑷用氣企業(yè)安全管理措施不到位，缺乏搶險專業(yè)技術(shù)和專業(yè)裝備。各崗位操作人員培訓(xùn)有死角，各項規(guī)章制度、操作規(guī)程不完善，應(yīng)急救援預(yù)案編制不具體，沒有按要求進(jìn)行桌面演練和實際演習(xí)，缺乏應(yīng)對事故的能力。

⑸企業(yè)操作人員違反操作規(guī)程違章操作，疏于監(jiān)護(hù)。

4 事故防范措施和建議

⑴ 用氣企業(yè)要建立健全規(guī)章制度并貫徹落實。包括崗位操作規(guī)程、崗位責(zé)任制、應(yīng)急救援預(yù)案、內(nèi)部巡查巡檢記錄、設(shè)備運行記錄等。從根源上消除事故隱患，增強(qiáng)防火救災(zāi)能力。

⑵ 嚴(yán)格選材，確保工程質(zhì)量。在常溫下干燥的氯能與鋁、砷、金、汞、硒、錫及鈦發(fā)生反應(yīng)。在某些溫度條件下鈉、鉀能在氯氣中燃燒。碳鋼在氯氣中于251℃時著火。碳鋼是一種在溫度低于150℃的條件下用于氯(氣態(tài)或液態(tài))的非常令人滿意的材料。設(shè)計、施工、監(jiān)理單位資質(zhì)要齊備，施工中要按圖施工，驗收過程中對不符合要求之處要堅決返工整改，確保工程質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，保障人民生命財產(chǎn)安全。

⑶ 提前宣傳貫徹制定氯氣泄漏后的應(yīng)急救援預(yù)案，提高監(jiān)管部門的職能，針對不同層次、不同群體的用戶，要淺顯易懂、符合實際。

⑷更新觀念，及時掌握、接受和引進(jìn)新技術(shù)、新產(chǎn)品。時刻關(guān)注氯氣應(yīng)用行業(yè)最新動態(tài)，關(guān)注最新的安全技術(shù)和產(chǎn)品，推廣和應(yīng)用符合發(fā)展實際且成效顯著的新技術(shù)、新產(chǎn)品。以科技為武器，提高氯氣供應(yīng)系統(tǒng)的可靠性，創(chuàng)造更加安全的氯氣運行環(huán)境。

⑸應(yīng)特別注意液氯鋼瓶是壓力容器，工程直徑大于25 mm的氯氣管道是壓力管道(小于等于25mm的不是)，在儲存、運輸、使用、施工等過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照特種設(shè)備的要求申報各項相關(guān)材料，接受相關(guān)部門的監(jiān)督監(jiān)察，按規(guī)定年檢，確保各項設(shè)施在有效控制之中。

1.GB50016-2006 建筑設(shè)計防火規(guī)范

2．GB11984-2008 氯氣安全規(guī)程