銅火法冶煉廠安全設施設計研究

王立鋒

【摘 要】由于銅火法這一工藝存在著比較多的安全隱患，故銅火法冶煉廠必須從原料的儲存、使用，以及生產流程的管理等方面，對冶煉廠的安全設施進行設計，保證生產安全的同時，維護周邊環境安全。為此，論文通過對銅火法冶煉工藝的流程進行概述，在分析了銅火法冶煉工藝危險因素的基礎上，對銅火法冶煉廠的安全設施進行了設計，以期進一步提高我國銅火法冶煉廠生產的安全性，保護操作人員的生命安全。

【Abstract】 As the hidden danger of copper fire method， so the copper smelting plant must design the safety facilities of smelting plant form the aspects of the storage and use of raw materials， and the management of production process， to ensure the safety production and maintenance the safety of surrounding environment. This paper summarizes the copper smelting process， based on the analysis of the risk factors of copper smelting process， safety facilities of copper smelting plant is designed， in order to further improve the security of China's copper smelting plant， protect the safety of operating personnel.

【關鍵詞】銅火法；安全設施；設計研究

【Keywords】copper fire method； safety facilities； design research

【中圖分類號】TF63 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）11-0150-02

1 引言

銅作為一種主要的工業用料，具有較為廣泛的應用范圍。隨著科學技術水平的不斷提高，對于銅冶煉技術的研究程度也在不斷深入，時至今日我國的銅冶煉水平較以往取得了極大進步，這也使得我國部分大型銅冶煉廠的冶煉技術得到了提高，不僅促進了相關產業的發展，同時也有利于推動地方經濟進步。然而，由于銅冶煉過程中存在著比較多的危險因素，若未能做好相應的安全設計分析與安全管理，則極其容易發生安全事故，造成不同程度的經濟損失甚至人員傷亡。鑒于此，對銅火法冶煉廠的安全設施設計進行研究，具有十分重要的實際意義。

2 銅火法冶煉工藝的流程概述

銅火法冶煉的工藝流程為：首先，利用蒸汽干燥機對經過配料后的銅精礦進行干燥處理，保證其含水率在0.3%以下，并利用加料系統將其噴射進閃速熔煉爐之中，在氧氣與天然氣的共同作用下，形成銅锍，再將銅锍放進吹煉爐中，形成銅含量在95%以上的粗銅；其次，利用陽極爐對粗銅進行氧化還原反應，形成銅含量在98%以上的陽極銅，經過澆筑后形成陽極板，之后利用濕法電解工藝形成銅含量約99.99%的陰極銅；再次，利用煙氣的余熱，通過兩轉兩吸工藝，生成硫酸；最后，利用磨浮工藝對緩冷之后的熔煉渣進行銅精礦回收，同時，利用濕法電解工藝以及卡爾多爐火法工藝，對電解時產生的陽極泥進行金、銀等有價金屬的回收。

3 銅火法冶煉工藝危險因素分析

3.1 化學品危險分析

銅火法冶煉工藝的生產過程中，需要用到的化學物品主要包括二氧化硫、硫酸、氯氣、鹽酸、天然氣、硝酸、二氧化硫、氫氧化鈉、硫化氫以及壓縮的氧、氮等[1]。其中，天然氣是一種易燃性氣體；氯氣、硫化氫、二氧化硫屬于有毒性氣體；壓縮的氧、氮則屬于不燃的壓縮性氣體；硝酸、鹽酸以及硫酸等屬于腐蝕性液體。

3.2 生產過程危險分析

銅火法冶煉工藝生產過程中的危險，總體來說，主要包括機械性傷害、高空墜落、火災、易燃易爆物品的爆炸、化學傷害、起重傷害、觸點以及高溫燙傷等。而不同的生產場所，其危險設施與主要危險因素是不同的[2]。例如，在儲存生產原料的場所中，主要的危險設施便是吊車與膠帶運輸機，其主要危險因素便是起重傷害與機械性傷害這兩種；而在熔煉車間，主要危險設施便是熔煉爐、吹煉爐、余熱鍋爐、陽極爐以及氧氣管道、天然氣管道和煙氣管道，其主要危險因素便是火災、爆炸、灼燙以及中毒和泄漏爆炸。

4 銅火法冶煉廠安全設施的設計

4.1 設計原則

由于銅火法這一冶煉工藝的生產環節比較多，生產流程比較長，故其大多數工藝流程中，均存在著安全隱患以及工業衛生問題。所以，銅火法冶煉廠安全設施的設計，必須秉承著“安全第一、預防為主”的原則。具體來說，首先，制定合理的工藝方案，選擇自動化程度高、工作穩定性較強的設備，來增強生產過程中的安全性；其次，在符合安全間距的基礎上，提高布置的科學性，進而確保整個生產過程的順利，方便；最后，制定安全防范與應急救援設備，盡可能降低安全事故發生率，或者減輕事故的危害。

4.2 生產設備的安全設計

在銅火法冶煉廠中，主要的生產設備均放置在冶煉車間與電解車間中，需要此類生產裝置處理的介質，不僅數量巨大，且其蘊含的能量也是巨大的，且部分還具有毒害性[3]。為此，自動化、大型化的冶煉設備的選擇，是確保生產安全的主要途徑?，F如今，我國應用比較成熟的冶煉設備，主要有閃速吹煉爐、閃速熔煉爐以及回轉式陽極爐等，不僅工藝先進，且具有比較高的自動化水平以及處理能力。具體來說，此類設備的共同特點即為自動化水平高，處理物料的能力強，能夠在很大程度上降低工作量，進而降低工作人員的勞動強度。為了進一步確保生產過程的穩定性，通常情況下，大型的銅冶煉廠均會配置DCS控制系統，以此來對生產的整個過程進行監控，及時發現生產過程中的安全隱患，并采取有效措施予以解決。endprint

4.3 建筑物與總布置圖的安全設計

一方面，建筑物的安全設計。銅冶煉廠的建筑物主要分為熔煉主廠房、電解廠房、銅精礦庫以及渣選礦廠房等，其安全等級與耐火等級均為二級。在對銅火法冶煉廠的建筑物進行安全設計時，必須根據防火規范對其鋼結構的各個承重構件進行防火處理。同時，綜合分析各個生產車間的腐蝕程度，實行針對性的防護處理。例如，地面與地溝要采取乙烯基樹脂玻璃隔離層或者聚脲整體防腐面層；而鋼結構的表面，則需要在除銹后，涂刷聚氯乙烯含氟螢丹防腐涂料，等[4]。另一方面，銅冶煉廠總布置圖的安全設計，必須符合以下幾方面原則：其一，盡可能滿足生產工藝流程的實際需要，確保工藝物料運輸的經濟性，保證人、貨分流；其二，明確功能分區以及路網結構，保證平面布局的合理性以及交通的順暢性與安全性，達到土地的經濟利用；其三，遠近期布置相結合，即在確保近期布置合理性的同時，為遠期發展留有余地；其四，嚴格遵守國家建筑防火設計標準，以及相關規程要求。

4.4 應急救援方案與設備的安全設計

第一，在必要的位置，安裝洗眼器、防化服、噴淋裝置、防毒面具等急救設備。第二，LNG站的設備要采取露天布置法，通過建立圍墻將其與其他設備分離，并在站區的內外設置環形的消防通道[5]。同時，在LNG站內安裝水噴淋消防以及完善的低溫檢測、火焰檢測以及氣體泄漏檢測設備。第三，在存放易燃易爆等危險物料的位置，安裝可燃氣體報警器；在存放有毒化學物品的場所，安裝有毒氣體探測儀器，且要將信號與DCS系統相連接。第四，為工作人員分發勞動服裝與鞋帽，火法車間的工作人員還要配備防護眼鏡；同時，在行政區內設置洗浴中心、員工公寓，在各個車間內設置洗手池以及事故沖淋等安全衛生防護設施。最后，按照火災危險級別，以及相關規范要求，在各個生產車間內安裝火花自動報警系統。

5 結論

通過對銅冶煉技術的不斷深入研究，現如今我國的銅冶煉技術已經處于領先水平，面對銅火法冶煉技術存在的化學品危險與生產過程中的危險，現代化的銅冶煉廠必須從設計原則、生產設備的安全設計、建筑物與總布置圖的安全設計以及應急救援方案與設備的安全設計這四個方面著手，不斷提高自身安全設施的設計水平，同時制定現代化的安全管理制度，對操作人員的專業素質進行培訓與考核，進而實現對于銅火法冶煉生產設備的安全操作，以此來為銅冶煉廠的生產安全提供必要保障。

【參考文獻】

【1】劉斌.淺析銅火法冶煉廠的高溫通風機[J].有色設備，2014，14（04）：1-4.

【2】楊樹赟.銅冶煉廠電爐緩冷渣中金屬綜合回收利用研究[J].云南冶金，2015，44（06）：18-21.

【3】陳謙.銅火法冶金含重金屬廢氣控制技術研究[J].有色金屬（冶煉部分），2013，10（09）：67-70.

【4】唐波.銅火法冶煉集煙煙氣中重金屬的處理方法分析[J].化工管理，2015，20（26）：185.

【5】王彤彤，余學德，郭峰，等.廢雜銅火法精煉生產光亮銅桿現狀淺析[J].有色冶金設計與研究，2012，33（06）：26-27.endprint