電解鋁生產(chǎn)過程中的危險(xiǎn)和有害因素分析

劉總兵

（東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司），遼寧 沈陽 110166）

現(xiàn)代電解鋁生產(chǎn)采用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法工藝。生產(chǎn)鋁的原材料為氧化鋁和氟化鹽，其生產(chǎn)設(shè)備為預(yù)焙陽極電解槽。原料在電解槽內(nèi)，在強(qiáng)大的直流電，950℃～970℃溫度作用下熔融并進(jìn)行還原反應(yīng)，陽極生成二氧化碳，陰極得到液態(tài)鋁。目前，國內(nèi)已完成400kA、500kA以及600kA的現(xiàn)代化預(yù)焙槽產(chǎn)業(yè)化。在電解鋁生產(chǎn)過程中，作業(yè)人員可能受到火災(zāi)爆炸、起重傷害、機(jī)械傷害和高處墜落等危險(xiǎn)因素，以及塵毒危害、高溫和噪聲等有害因素。針對我院擬設(shè)計(jì)的某電解鋁廠，本文全面地分析生產(chǎn)過程中潛在的危險(xiǎn)有害因素，為后續(xù)防護(hù)設(shè)施的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而為項(xiàng)目投產(chǎn)后的安全生產(chǎn)工作提供支撐。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目擬建于我國北方某地，電解槽采用NEUI600kA級高產(chǎn)率鋁電解槽，建設(shè)規(guī)模為50萬噸。本工程主要原料包括氧化鋁、氟化鋁、冰晶石和陽極碳塊，中間產(chǎn)品液態(tài)鋁，產(chǎn)品為普通鋁錠。主要的生產(chǎn)車間包括電解車間、凈化貯運(yùn)車間和鑄造車間，以及公用和輔助工程等。電解車間主要生產(chǎn)設(shè)備包括電解槽、多功能機(jī)組、出鋁抬包、抬包拖車、陽極搬運(yùn)車和叉車；煙氣凈化車間主要有主排煙機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)、袋式除塵器和離心式風(fēng)機(jī)等。鑄造車間主要生產(chǎn)設(shè)備有固定式燃?xì)鉅t和普通鋁錠鑄造機(jī)等。

2 危險(xiǎn)和有害因素分析

2.1 主要危險(xiǎn)因素分析

2.1.1 火災(zāi)和爆炸

鋁電解槽因設(shè)備缺陷或其他外力因素發(fā)生漏爐事故，最常見危害是沖（熔）斷供電母線，造成單臺槽或大面積的停電停產(chǎn)。泄漏的髙溫鋁液接觸空氣會引起燃燒，容易形成火災(zāi)。一旦遇水或遇濕，熔融鋁液與水發(fā)生反應(yīng)形成大量水蒸汽，體積急劇膨脹，會發(fā)生劇烈爆炸。電解槽的母線短路口偶有放炮事件的發(fā)生。既有造成人員傷亡的可能，也有造成大面積停電停槽的可能，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)供電系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)的崩潰，通常經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重。真空抬包車運(yùn)輸過程中，熔融的高溫鋁液遇水發(fā)生反應(yīng)形成大量水蒸汽，體積急劇膨脹，會發(fā)生劇烈爆炸。鑄造車間內(nèi)的設(shè)備故障以及鋁液運(yùn)輸、鑄錠熔煉過程中，如發(fā)生跑鋁、鋁水外溢，一旦遇水或遇濕，熔融鋁液與水發(fā)生反應(yīng)形成大量水蒸汽，體積急劇膨脹，會發(fā)生劇烈爆炸。

2.1.2 起重傷害

鋁廠使用的起重設(shè)備有橋式起重機(jī)和電動葫蘆等。起重機(jī)械屬于特種設(shè)備，其作業(yè)屬于特殊作業(yè)?？赡茉斐傻钠鹬貍κ鹿手饕蛴械蹉^墜落、吊索具脫鉤、載荷墜落，吊索破斷、超載、綁掛不當(dāng)、斜吊、違章操作、違章指揮、人員違章進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域、易傷人的區(qū)域無安全警示標(biāo)志和操作人員無證上崗等。

2.1.3 機(jī)械傷害

機(jī)械傷害的實(shí)質(zhì)，是機(jī)械能的非正常做功、流動或轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致對人員的接觸性傷害。電解工藝的主要設(shè)備有母線提升機(jī)、風(fēng)機(jī)、斗式提升機(jī)和帶式輸送機(jī)等。上述設(shè)備在生產(chǎn)過程中高速運(yùn)轉(zhuǎn)、往復(fù)運(yùn)動的機(jī)械部件，因防護(hù)設(shè)施缺陷或無防護(hù)、違反操作規(guī)程作業(yè)等原因，可能造成作業(yè)人員遭受打擊、擠壓、絞卷和碾軋等各種機(jī)械傷害。

2.1.4 高處墜落

生產(chǎn)過程中，在作業(yè)基準(zhǔn)面2m以上各操作平臺、鋼梯和設(shè)備上等場所進(jìn)行作業(yè)時(shí)，可能發(fā)生髙處墜落事故。車間高處工作平臺、坑洞等有跌落危險(xiǎn)的地點(diǎn)，如防護(hù)設(shè)施設(shè)計(jì)、制作等不符合規(guī)范，或沒有防護(hù)措施、防護(hù)措施有缺陷，工人在操作和檢修時(shí)都有可能發(fā)生高處墜落；另外在生產(chǎn)巡查或設(shè)備搶修、維修時(shí)，因作業(yè)人員身體不適、注意力不集中、違反高處作業(yè)規(guī)定或不嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程等，容易發(fā)生高處墜落事故。

2.1.5 觸電

電解鋁生產(chǎn)過程主要的能源是直流電，從供電整流系統(tǒng)到電解過程如存在防護(hù)設(shè)施缺陷、作業(yè)人員違章操作，都有觸電的危險(xiǎn)。電解車間內(nèi)有大量裸露母線，母線通有強(qiáng)大直流電，操作不慎可能會造成觸電事故；工人操作時(shí)不慎將導(dǎo)電工具連接在母線和地面之間，或槽與槽之間連接導(dǎo)電物體，易造成短路。變配電設(shè)備、電氣線路和用電設(shè)備等如產(chǎn)品質(zhì)量不佳、絕緣性能不良或運(yùn)行不當(dāng)、機(jī)械損傷、維修不善導(dǎo)致絕緣老化破損或設(shè)計(jì)、安裝不規(guī)范，當(dāng)安全凈距離不足，或違章操作，均能引發(fā)觸電事故。各種電氣設(shè)備的非帶電金屬外殼，由于潮濕、漏電和接地不良等原因，操作人員在操作過程中，有可能發(fā)生觸電事故。原本不帶電的物體，因電氣系統(tǒng)發(fā)生故障而異常帶電，可導(dǎo)致觸電事故的發(fā)生。

2.1.6 車輛傷害

在電解鋁生產(chǎn)工序有叉車、真空抬包拖車和陽極拖車等，可能會由于廠房通道和視野狹小等因素的影響，不可預(yù)見的因素多，易發(fā)生撞車、溜車、撞人、撞物，以及在運(yùn)輸過程中會出現(xiàn)人員被物體擠傷、砸傷等傷害。若駕車人員素質(zhì)不高或車況不好等，可引發(fā)車輛傷害事故。

2.1.7 坍塌

坍塌是指物體在外力或重力作用下，超過自身的強(qiáng)度或因結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性破壞而造成的事故。如袋裝氧化鋁和氟化鹽堆垛過高、鋁錠堆垛不整齊、殘極堆放不當(dāng)造成局部塌陷、滾落等都可能會造成坍塌事故。另外，建構(gòu)筑物，大型設(shè)備因工程施工砌體質(zhì)量不良，受到地震、地質(zhì)沉降或其他外力因素可能發(fā)生坍塌事故，對人員和設(shè)備造成傷害。

2.1.8 物體打擊

當(dāng)從高平臺或高處作業(yè)墜落重物，容易發(fā)生物體打擊傷害。發(fā)生物體打擊事故的主要原因有：對危險(xiǎn)墜落物件認(rèn)識不足，判斷失誤；不按要求佩戴勞動防護(hù)用品；照明不足，對周圍觀察不清；登高作業(yè)人員物件跌落或扔?xùn)|西砸傷下面人員。

2.2 有害因素分析

（1）粉塵危害。本工程生產(chǎn)工序中存在著氧化鋁粉塵、氧化鋁電解質(zhì)混合塵、氟化物粉塵及其他粉塵傷害。如除塵設(shè)施未正常運(yùn)行、產(chǎn)生粉塵設(shè)備密封不好，突發(fā)事故致使粉塵大量泄漏以及長期在粉塵超標(biāo)環(huán)境作業(yè)，，當(dāng)作業(yè)人員長時(shí)間吸入粉塵，能引起肺部組織纖維化為主的病變、硬化，喪失正常的呼吸功能從而導(dǎo)致塵肺病，最后可使人的肺部失去功能而窒息死亡。

（2）毒物危害。電解生產(chǎn)過程中產(chǎn)生電解煙氣，其含有氟化物和粉塵等。氟化物（氟化鋁）和的分解產(chǎn)物氟化氫有刺激性，可對眼睛、呼吸道粘膜造成刺激，嚴(yán)重者可發(fā)生支氣管炎、肺炎，甚至產(chǎn)生反射性窒息。氟化物以氣體或塵霧狀態(tài)存在，在設(shè)備密封不好，或因設(shè)備管道腐蝕造成泄漏，設(shè)備檢修，操作失誤，發(fā)生事故等情況下，有毒有害物質(zhì)便迅速外泄并污染作業(yè)環(huán)境，如防護(hù)不當(dāng)或處理不及時(shí)，則很容易發(fā)生中毒和窒息。

（3）高溫危害。按照《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第2部分：物理因素》的規(guī)定，在生產(chǎn)勞動過程中，工作地點(diǎn)平均WBGT指數(shù)≥25℃的作業(yè)，即為高溫作業(yè)。鋁電解槽電解溫度高達(dá)940℃～970℃，是主要的生產(chǎn)性熱源。高溫作業(yè)人員受環(huán)境熱負(fù)荷的影響，作業(yè)能力隨溫度的升高而明顯下降。據(jù)研究資料表明，環(huán)境溫度達(dá)到28℃時(shí)，人的反應(yīng)速度、運(yùn)算能力、感覺敏感性及感覺運(yùn)動協(xié)調(diào)功能都明顯下降。35℃時(shí)僅為一般情況下的70%左右；極重體力勞動作業(yè)能力，30℃時(shí)只有一般情況下的50%～70%，35℃時(shí)僅有30%左右。使勞動效率降低，增加操作失誤率。另外，高溫環(huán)境會引起中暑，長期高溫作業(yè)（數(shù)年）可出現(xiàn)高血壓、心肌受損和消化功能障礙病癥。

（4）噪聲危害。本工程產(chǎn)生噪聲的設(shè)備主要有離心風(fēng)機(jī)、除塵器的清灰過程、空壓機(jī)和變壓器等。人的聽覺器官的適應(yīng)性是有一定限度的，當(dāng)長期在強(qiáng)噪聲的作用下，聽力逐漸減弱，引起聽覺疲勞。如果長年累月在強(qiáng)烈噪聲的反復(fù)作用下，內(nèi)耳器官發(fā)生了器質(zhì)性病變，成為噪聲性耳聾。噪聲可以使交感神經(jīng)緊張，表現(xiàn)為心跳加快、心率不齊、血壓波動、心電圖陽性率增高。噪聲引起神經(jīng)衰弱癥侯群，如頭痛、失眠、乏力、記憶力衰退等。另外，噪聲易使人煩躁不安與疲乏，注意力分散，導(dǎo)致工作效率降低。特別是當(dāng)噪聲級超過生產(chǎn)中的音響警報(bào)信號的聲級時(shí)，會遮蔽音響警報(bào)信號，易造成事故。

3 結(jié)語

通過對某擬建工程的電解鋁生產(chǎn)過程中危險(xiǎn)有害因素的分析，可知本項(xiàng)目生產(chǎn)過程中存在的主要的危險(xiǎn)因素是火災(zāi)爆炸、起重傷害、機(jī)械傷害、高處墜落、觸電、車輛傷害、坍塌和物體等，主要的有害因素是粉塵、毒物、噪聲和高溫等。對本項(xiàng)目上述潛在危險(xiǎn)有害因素的識別，有助于工程設(shè)計(jì)人員了解和掌握事故預(yù)防特性，進(jìn)而有針對性的開展防護(hù)設(shè)施的設(shè)計(jì)工作。