煉鉛奧斯麥特爐尾氣的預防

馬忠旭， 姜有澤

（1.甘肅有色冶金技術學院， 甘肅 金昌 737100；

2.蘭州金川新材料科技股份有限公司， 甘肅 金昌 737100）

尾氣處理的風險體現在如若氣體控制失效對工作人員和設備的影響。爐體的安全控制需要將瓦斯泄露至周圍環境和大氣中的時間降到最低。維持安全級別系統和器件需要確保足夠的安全，并且符合環境標準。在噴槍被關閉的情況下，爐體氣體控制的突然失效將顯露許多嚴重的潛在事故如火焰、煙霧、高熱廢氣、會從爐體較高部分溢出。在這種情況下，建議人員離開工作臺從安全出口撤離，如沒有監管人員的允許不得再次進入。

配備煙氣凈化系統的目的是為了移除從給料系統和材料轉運沖洗點以及出渣口的收集點逃逸的灰塵和氣體。密封裝置是作為系統的一部分安裝的但是不僅僅限于頂替金屬的未使用的室口（燃燒室口，樣品室口），噴槍口密封，給料口密封單元，出渣平臺和傳送系統等。為了維護一個良好的爐體操作環境將設備維持在一個良好的狀態下并按要求使用是非常重要的。密封不嚴密將導致設備廢棄或不能使用。如果這些系統未被安裝，操作或維持的話，將導致環境變壞，個人受到煙氣和廢氣的侵蝕。

1 尾氣污染防控分析

1.1 二氧化硫

二氧化硫主要是化石燃料，礦/精礦和給料物質中含有硫在燃燒或處理過程釋放出來的[1]。

二氧化硫（SO2）是無色，活潑的氣體，它有刺激性氣味，并且是有毒氣體[2]。根據研究顯示二氧化硫能夠引起肺部問題并加重呼吸道疾病（尤其是支氣管炎）并且影響肺部自身清潔能力。在對哮喘的重癥呼吸道疾病時更為嚴重[3]。吸入二氧化硫會造成眼睛喉嚨和支氣管的疼痛，可以引起呼吸的不規律。在一些情況下，吸入后會導致肺部的水腫。二氧化硫在短期內就能夠表現出較大的呼吸問題。

二氧化硫會存在于奧斯麥特的氣體管道和操作過程中的爐內氣體中。當爐內壓力變為正值時，也可能存在于爐體鄰近的操作夾板中，在爐體接口處有生產氣體排出口在出渣口和產品處理區域存在濃聚物。

防治二氧化硫的基本方法包括：

1）在負壓強的情況下操作奧斯麥特爐來限制作為過程廢氣的一部分的二氧化硫。

2）加強奧斯麥特爐的密封來減少過程處理中的揮發性氣體的溢出。

3）出閘口上方安置裝置來捕獲氣體。

4）使用PPE 如防毒面罩來作為最后一道防線。

對于已經吸入二氧化硫氣體的人員的主要處理步驟包括：

1）將病人移動到一個安全溫暖沒有二氧化硫的地方。

2）如果呼吸停止，首選的方案就是嘴對嘴立即進行人工呼吸或者使用“氧氣氣袋裝置”或使用當時能夠使用的其他裝置。

3）立即執行藥物急救。

1.2 一氧化碳

一氧化碳的產生是由于不完全燃燒或者原料中含有碳，一般是由于空氣或氧氣的進氣不足。奧斯麥特爐中一氧化碳的產生一般是由于爐內碳還原及（或）如果系統參數設置錯誤導致的用于完全燃燒的空氣或氧氣的不足而使得燃料未完全燃燒[4]。

一氧化碳存在于奧斯麥特爐的氣體管道中以及熔爐的爐壁中，也有可能從爐體接口和廢氣排放口溢出。當向爐內添加不正常的還原劑時一氧化碳濃度會增加。

一氧化碳（CO）是無色，無味的氣體[6]。血紅蛋白與一氧化碳的融合性要遠高于氧氣，這將導致血紅蛋白快速的與一氧化碳融合形成羧基-血紅蛋白[7]。一氧化碳這一特性將導致人體缺氧而窒息。吸入一氧化碳的性狀有頭痛（最初是前額處）惡心，頭昏眼花，并且反應遲鈍，胸部憋悶四肢無力。這將導致逐漸虛弱，昏迷并死亡。人體由于吸入一氧化碳過多而導致快速昏迷，不一定所有癥狀都會顯示出來。高濃度的一氧化碳（高于5×10-3）將產生迅速的影響并且容易在1 min 之內昏倒。一氧化碳影響的區域取決于空氣中一氧化碳的濃度，暴露在一氧化碳中的時間以及身體的強健程度[8]。

從各種不同濃度的一氧化碳中安全撤離的有效時間如表1 所示：

此外必須考慮其他可能出現的有毒性氣體。

在需要較高還原條件的地方，要連續監控爐內氣體成分，來及時發覺一氧化碳的狀態。尾氣監控設備需要安裝在氣體處理系統中，余熱鍋爐的下游（WHB）。手動的監控設備也必須在爐底可用以防止正壓強氣流或溢出的氣體。

表1 不同濃度一氧化碳安全撤離的有效時間

防止一氧化碳溢出的主要措施包括：

1）連續監控爐子廢氣中的一氧化碳（適當的位置）。

2）在負壓下驚醒窯爐操作防止氣體溢出。

3）確保爐體所有接口都已密封完好來防止爐體操作過程中氣體的溢出。

4）在進入任何空間以前使用有限空間許可系統（包括氣體測試）這樣可以在一氧化碳濃度過高時有所保護。

處理一氧化碳中毒人員的主要步驟包括：

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1）將病人轉移到一個安全溫暖的沒有CO 的地點并且立即聯系醫療救援。絕對不可以讓病人在周圍漫走或步行至工廠醫療區域。為病人保溫直至救援到來。

2）病人不得返回任何氣體區域，除非得到醫生的允許，因為一氧化碳在血液中消散的很慢。

3）如果呼吸停止，首選的方案就是嘴對嘴立即進行人工呼吸或者使用“氧氣氣袋裝置”或使用當時能夠使用的其他裝置。

4）立即執行藥物急救。

要防止由于一氧化碳覆蓋爐體及（或）尾氣處理系統而可能存在的爆炸，操作員知道起因以及這種情況下的危害是非常重要的。爐子控制系統的某一模塊設計中有噴槍或管道或作為爐子給料物質為附加的煤炭提供空氣/氧氣的連鎖互鎖程序，目的就是防止爐子操作過程中廢氣中既有一氧化碳又有氧氣，進而可能引起爆炸。

1.3 氧化鉛

氧化鉛主要源自鉛煙塵。當溫度達到鉛熔點以上時，鉛和氧化鉛煙塵便可能產生。當奧斯麥特爐處于可控狀態時（例如負壓下），鉛蒸汽和氧化鉛通過尾氣收集系統離開爐體。鉛及氧化鉛煙塵的最普遍來源是熔煉爐體內的鉛蒸汽以及處理含鉛煙塵、鉛錠和鉛渣時。包括鉛在內的所有重金屬，主要通過吸入和食入進到人體[9]。

當溫度超過鉛的熔點后，鉛會很容易的產生鉛煙氣，并被氧化成氧化鉛，吸入鉛煙塵或蒸汽可能會引起上呼吸道和肺部疼痛。接觸鉛后產生的癥狀如表2 所示。

表2 接觸鉛后產生的癥狀

多數的吸入問題可以通過通風和采取呼吸防護的辦法避免。對于在鉛車間工作或進去的人員，保護好皮膚和呼吸道（口鼻）是一個最低的要求。預防和控制鉛接觸的其他方法如下：

1）盡量使奧斯麥特爐負壓運行以避免正常情況下的煙氣外泄。

2）確保爐頂密封以避免外泄。

3）確保所有進料及材料轉運點（放渣口、溜槽、備用容器及長勺）均設置有衛生保健系統。

4）遵守良好的個人衛生習慣以避免吸食，包括在進食、吸煙或者離開工作區域前洗手、臉、頸和胳膊。

大氣監測可以評估出人們吸入的鉛（通常以鉛煙塵和鉛蒸汽或霧狀的形式）含量水平。

初次進入含鉛區域工作的工人，最好進行體檢。體檢的主要目的是檢測暴露在含鉛環境下的工人的健康。體檢不能用來決定是否進行和繼續風險控制。通過體檢可以把鉛對人體健康的不利影響降至最低[10]：

1）辨別哪些人需要更仔細的檢查。這些人因為懷孕或貧血或腎臟疾病等，可能更容易受到鉛中毒的影響。

2）確認生物監測結果在正常范圍。

3）檢測出哪些人必須離開含鉛作業環境。

4）工人也要定期檢測，主要是測量血液中鉛含量（血鉛水平）。

鉛中毒的主要處理方法是使血鉛高或有中毒征兆的人離開鉛作業環境，補充鐵、鈣和鋅化合物。如果員工由于已檢測出血鉛含量提高而離開原作業場所后，只有當鉛含量降低后方可返回含鉛作業環境，并且應盡量采取措施以避免接觸和吸入。

2 結語

奧斯麥特煉鉛工藝雖然充分利用了氧氣強化熔煉技術[11]，具有生產效率高、能耗低、自動化水平高、勞動強度低、系統配置緊湊、節約用地、設備密閉性好、煙氣含硫濃度高[12]，便于制酸，較好地解決了環境污染等問題的優點，但是工作環境依然較為惡劣，還存在一線從業人員血鉛含量高的現象，需要更進一步的改進。