铝厂危险源辨识及有害因素分析

1 引言

铝厂是以生产铝、镁、硅、钛为主导产品的综合性大型有色金属冶炼企业。该厂采用熔盐电解法工艺生产铝。生产铝的原材料为氧化铝和氟化盐，其生产设备为预焙阳极电解槽。原料在电解槽内，在强大的直流电，945C ~955C温度作用下熔融并进行还原反应，阳极生

成二氧化碳，阴极得到液态铝。在生产过程中，作业工人可能受到毒物危害、粉尘危害、高温辐射伤害、机械设备、触电伤害、雷电伤害及火灾爆炸危险等。

2 主要生产设备

电解车间主要设备有电解槽、双梁桥式天车、高压离心风机、液气分离器、除尘器；炭素车间主要有反击式破碎机、电磁振动给料机、振动筛、电动机；烟气净化车间主要有主排烟机、罗茨风机、静电除尘器、袋式除尘器、冷却塔、离心式通风机等。

3 主要危险源辨识及有害因素分析

辨识预焙铝电解槽生产过程中存在的主要有害、危险因素并对其进行详尽的分析，有利于指导安全生产和管理。

3．1 主要有害因素分析

3．1．1 粉尘危害

本工程在生产过程中产生的粉尘主要有氧化铝粉尘、石油焦粉尘、沥青烟尘。氧化铝粉尘主要存在于电解厂房内、氧化铝贮运系统；煅烧工段的上料系统、排料系统、煅后工段的混捏机、预热螺旋机以及磨粉系统有粉尘和沥青烟产生；成型工段有沥青烟产生；残极处理工段的粗碎、配料、筛分等过程均有粉尘产生。一个成年人每天大约需要19m3 空气，如果

粉尘量大，伴随呼吸进入肺部，当吸入的粉尘达到一定数量时，会引起肺组织发生纤维化病变，失去正常的呼吸功能，发生矽肺。天车司机，电解车间工人，炭素粉破碎、筛分等岗位工人受粉尘危害较大。根据

TJ36—79《工业企业设计卫生标准》规定，我国颁布的车间空

气中有害物质最高允许浓度为，生产性粉尘中的氧化铝粉尘不得超过6mg/m3 ;其他粉尘，

当游离二氧化硅含量在10%以下，不得超过10 mg/m3。

3．1．2 毒物危害

作业工人接触到毒物主要有氟化物、硫化物、沥青烟、一氧化碳等。毒物主要存在电解槽附近及烟气净化系统。

铝电解以冰晶石一氧化铝、氟化铝的熔体为电解质，以炭素材料为电极进行电解，电解

时在阴极上析出液态的金属铝，在阳极上产生阳极气体。同时还散发出以氟化物、粉尘等污

染物统称为电解烟气。在400C ~600C温度下，氧化铝中仍可含有0.2%~0.5%的水分。原料

中的水分与固态氟化盐在高温条件下可发生化学反应。同时，进入熔融态电解质中的水分也可与液态的氟化盐发生化学反应，生成有害的氟化氢，反应式如下：

2Na3AlF6+3H2O=Al2O+6NaF+6HF

2AlF3+3H2O=Al2O3+6HF

人体吸入过量的氟，常常会引起骨硬化、骨质增生、斑状齿等氟骨病，严重者丧失劳动能力。对呼吸道粘膜及皮肤有强烈的刺激和腐蚀作用。我国卫生标准规定，车间空气中氟化

物（以氟计）的最高允许浓度为0.5 mg/m3，按照现行国家标准《职业性接触毒物危害程度

分级》中对毒物毒性分级的原则，氟化物为n级，属于高度危害。

沥青烟主要来源于该工程生阳极工段的混捏机、预热螺旋机、磨粉系统及成型工段。煤沥青的软化点为100C ~110 C,属高温沥青。沥青对人体的主要危害作用有两个方面。一是由于沥青中所含的蒽等光感物质，长时间接触皮肤，并经阳光照射，可引起皮炎。二是沥青

烟对皮肤及粘膜的刺激作用。按照现行国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》中对毒物毒性分级的原则，沥青烟或按川级，属中度危害。

一氧化碳产生于电解槽的阳极，一氧化碳为无色、无臭气体。人体吸入一氧化碳后，在血中与血红蛋白结合而造成组织缺氧。轻度中毒者出现头痛、头晕、耳鸣、心悸、恶心、呕吐、无力、脉快、烦躁、浅至中度昏迷；重度患者深度昏迷、瞳孔缩小、肌张力增强、频繁抽搐、大小便失禁、肺水肿、严重心肌损害等。我国车间空气中的一氧化碳最高允许浓度为30mg/m3，按照现行国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》中对毒物毒性分级的原则，一氧化碳为n级，属于高度危害。

在电解过程中有硫化物产生。二氧化硫为无色气体，对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。轻度中毒时，皮肤或眼接触发生炎症或灼伤；严重中毒可在数小时内发生肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。我国车间空气中二氧化硫最高允许浓度为15mg/m3，按照现

行国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》中对毒物毒物分级的原则，二氧化硫可为W级，

属于轻度危害。

3．1．3 高温危害

现行国家标准《高温作业分级》中规定，其工作地点平均WBGT 指数等于或大于

25C的作业，即为高温作业。铝电解槽电解温度高达940 C ~960 C,是主要的生产性热源。

炭素工段的煅烧、焙烧、连续混捏、预热螺旋、沥青溶化生产设备均为生产性热源。研究资料表明，环境温度达到28 C时，人的反应速度、运算能力、感觉敏感性及感觉运动协调功能都明显下降。35 C时则仅为一般情况下的70%左右；极重体力劳动作业能力，30 C时只有一般情况下的50%~70% , 35C时则仅有30%左右。高温使劳动效率降低，增加操作失误率。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。

3．1．4 噪声危害

产生噪声的设备主要有净化系统风机、炭素系统破碎机、球磨机、成型机、给料机、振动筛、输送机及焙烧烟气净化系统风机和附尘风机等。在球磨车间，焦炭研磨产生的噪声水平高达100dB （A）。在电解车间电解槽附近，使用气动渣壳破碎机产生的噪声水平达到100dB（A）。噪声能引起人听觉功能敏感度下降甚至造成耳聋，或引起神经衰弱、心血管疾

病及消防系统等疾病，噪声干扰影响信息交流，促使误操作发生率上升。

3．2 主要危险因素分析

3．2．1 起重机械伤害

起重机械属于危险设备，起重作业属于特殊作业。重物在空间的吊运、起重机的多机构组合运动，庞大金属结构整机移动性，以及大范围、多环节的群体运作，使起重作业的安全问题尤其突出。根据统计，在事故多发的特殊工种作业中，起重作业事故的起数高，事故后果严重、重伤、死亡人数比例大，应引起有关方面的高度重视。

铝厂采用的高位电解多功能天车为桥式起重机，其功能包括：打电解质结壳、往电解槽内加氧化铝、更换阳极、吊运阳极母线柜架提升机、安装和检修电解槽的吊运工作、出铝及吊运抬包，此外，还可以吊运其它重物。

桥式起重机的常见事故有以下几种类型：①重物坠落：吊具或吊装容器损坏、物件捆绑不牢、挂钩不当、电磁吸盘突然失电、起升机构的零件故障（特别是制动器失灵、钢丝绳断裂）等都会引发重物坠落。处于高位置的物体具有势能，当坠落时，势能迅速转化为动能，上吨重的吊载意外坠落，或起重机的金属结构件破坏、坠落，都可能造成严重后果。② 挤压：起重机轨道两侧缺乏良好的安全通道或与建筑结构之间缺少足够的安全距离，使运行或回转的金属结构机体对人员造成夹挤伤害；运行机构的操作失误或制动器失灵引起溜车，造成碾压伤害等。③高处跌落：人员在离地面大于2m的高度进行起重机的安装、拆卸、检

查、维修或操作等作业时，从高处跌落造成的伤害。④触电：起重机在输电线附近作业时，其任何组成部分或吊物与高压带电体距离过近，感应带电或触碰带电物体，都可以引发触电伤害。⑤其他伤害：其他伤害是指人体与运动零部件接触引起的绞、碾、戳等伤害；液压起重机的液压元件破坏造成高压液体的喷射伤害；飞出物件的打击伤害；装卸高温液体金属、易燃易爆、有毒、腐蚀等危险品，由于坠落或包装捆绑不牢破损引起的伤害等。

起重机的不安全状态和操作人员的不安全行为是事故的直接原因，环境因素和管理是事故发生的间接条件。事故的发生往往是多种因素综合作用的结果，只有加强对相关人员、起重机、环境及安全制度整个系统的综合管理，才能从根本上解决问题

3．2．2 机械伤害及高处坠落危险

机械伤害的实质，是机械能（动能和势能）的非正常做功、流动或转化，导致对人

员的接触性伤害。其形式因生产设备的差异有以下几种：①咬入和挤压；②碰撞或撞击；③

接触：包括夹断、剪切、割伤和擦伤、卡住或缠住等。

电解工艺的主要设备有：高位电解多功能天车、拖盘清理机、振动筛、破碎机、提升机、残极压脱机、磷铁环压脱机、铝导杆矫直机等，炭素工艺主要设备有：球磨机、破碎机、筛分机、预热螺旋机、连续混捏机、振动成型机、阳极焙烧炉用多功能机组等。操作人员易于接近的各种可动零、部件都是机械的危险部位，机械加工设备的加工区也是危险部位。如果这些机械设备的转动部件外露或防护措施和必要的安全装置不完善，很容易造成人身伤

害事故。

坠落伤害：电解车间厂房的残极处理部分建筑物为三层，在清理、筛分、破碎及定

量等诸多工段过程中，因设备安装在不同平面上，有不同形式的操作平台、地沟、升降口、坑洞及护坎，如果没有防护措施或防护措施有缺陷，工人在操作时有坠落摔伤危险。

3．2．3 电气伤害

电气事故可分为触电事故、静电危险事故、雷电灾害事故和电气系统故境危险事故等几种。

1．触电事故

触电事故的伤害是由电流的能量造成的。触电事故可分为电击和电伤两种情况。

电击：电击是电流通过人体内部引起的可感知的物理效应。电击对人体伤害程度与通过人体电流的强度、种类、持续、通过途径及人体状况等多种因素有关。电流破坏人的心脏、呼吸及神经系统的正常工作而造成伤害，会使人出现痉挛、窒息、心室纤维性颤动、心跳骤停等症状，严重时会造成死亡。触电事故绝大多数是由电击造成的。电解还原槽是以低电压高电流串联运转的，因此，电击事件通常并不严重。但是，在电力车间高压电源与电解车间联网络的连接点可能发生严重的电击事故，部分原因是交流高压电流。

电伤：在铝电解生产中，其能源主要是直流电能，约占整个能源消耗的97%左右。

在电解槽系列上，系列电压达数百伏至上千伏。尽管人们把零电压设在系列中点，但系列两端对地电压仍高达500V 左右，一旦短路，易出现人身和设备事故，而且，电解用直流电，槽上电气设备用交流电，若直流窜入交流系统，会引起设备事故，需进行交、直流隔离，因此，电解槽许多部位需要进行绝缘。电解车间内电缆若没有采取有效的阻燃和其他预防电缆层损坏的措施；电气设备接地接零措施不完善；临时性及移动设备（含手持电动工具及插座）的供电没有采用漏电保护器或漏电保护器性能不完善等都会造成生产设备及电动设备，厂房电器设备漏电而引发触电伤亡事故。

2．静电危害事故

焙烧炉、煅烧炉的输气输油管路、炭素生产系统的除尘管路及燃油锅炉系统等存在着静电伤害。

3．雷电伤害事故

电解车间厂房的残极破碎、筛分部分，高度超过10m ;锻烧工段、生阳极及残极处

理工段中的除尘排烟系统排气筒高度都在20m 以上，在雷雨天存在着被雷击的危险。因此，雷电伤害应引起一定的重视，

4．电气系统故障危害事故

电气系统故障危害是由于电能在传递、分配、转换的过程中失去控制而产生的，系统中电气线路或电气设备故障可导致人员伤亡及设备损坏，其主要表现为：（1 ）线路、开关、熔断器、插座插头、明照器具、电动机、电热器具等均可能成为引起火灾的火源。（2）原本不带电的物体，因电气系统发生故障而异常带电，可导致触电事故的发生。如电气设备的金属外壳，由于内部绝缘不良而带电；高压故障接地时，在接地处附近呈现出较高的跨步电压，均可造成触电事故。

3．2．4 火灾爆炸危险性

物料的火灾危险性

(1)沥青：工程生阳极工段的预热螺旋机和混捏机所用的原料之一是煤沥青，煤

沥青的软化点为100C ~115C，闪点大于200 C,煤沥青属于高分子有机物的混合物。根据GBJ16—87《建筑设计防火规范》对生储存物品的火灾危险性分类，煤沥青属于丙类，在一定的条件下，能够发生猛烈的燃烧，具有火灾危险性。

(2)石油焦：石油焦是预焙烧阳极的主预焙阳极的主要物料之一，石油焦在制造阳极的过程中需要破碎二次，破碎后，形成粉尘。根据《建筑设计防火规范》对生储存物品的火灾危险性分类，石油焦属于丙类。

(3)重油：重油可燃，其蒸气遇明火、高热能引起燃烧。根据《建筑设计防火规范》对生产储存物品的火灾危险性分类，重油属于丙类。

(4)煤气：工频炉

所用煤气为发生炉煤气，发生炉煤气相对密度对0.4~0.6，爆炸浓度极限为20%~77%，自燃点700C，发生炉煤气低发热值为5900 (KJ/NM 3 )。煤气与

空气可形成爆炸性混合气体，遇明火、高热能引起爆炸。根据《建规》对生产储存物品的火灾危险性分类，煤气属于甲类。

( 5) 轻柴油：轻柴油易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热有引起燃烧爆炸。根据《建规》对生产储存物品的火灾危险性分类，闪点低于60C的轻柴油

属于乙类，闪点大于60 C的轻柴油属于丙类。

油罐库火灾危险性分析

油罐库主要是为满足焙烧生产过程中所用燃油的需要，主要用于储存重油和柴油，

油罐库是主要的火灾爆炸危险源之一。油罐区火灾爆炸事故发生一般由以下情况引起：(1) 油蒸气逸散积聚与空气形成爆炸气体，当浓度达到爆炸极限时，遇明火即产生爆炸。( 2)油品失控：跑、溢、滴、漏、洒等情况的发生。( 3)火源失控：设备修焊、明火、电器、发动

机、静电和雷电等。加强对油罐区的安全管理及监测，严格控制火源，严禁吸烟和动有明火，防止铁器撞击及电火花的产生，罐区内电气装置要符合防火防爆要求等，这些都是防止油罐库火灾爆炸的必要措施。