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冶金安全生产基本知识

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冶金安全生产基本知识
总监办：陈肖潇
备注：冶金工业是国家基础工业之一，是国民经济赖以发展的重要基础。冶金工业产品在工业、农业、国防、交通运输和建筑业等领域有着广泛用途。
我国是全球冶金工业大国，钢铁产品总量世界第一，且绝大多数品种的产量也是世界第一。
据冶金科提供的最新统计数据：我市金属冶炼企业62家，压延加工114家。
因此，了解掌握冶金安全生产的基本知识是非常有必要的。
据【今日钢铁】不完全统计，2022年冶金企业已发生23起生产安全事故，共造成52人死亡，25人不同程度受伤。

备注：1
目录
02
01
03
冶金的基本知识
金属冶炼安全基本知识
冶金煤气安全基本知识
备注：2
01
01  冶金的基本知识
备注：3
是对矿物和金属材料的研究、制造和处理，以及生产和使用金属的科学，并用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。
冶 金
黑色金属冶金
有色金属冶金
是指含碳量多的铁、钢及铁合金的加工，又称钢铁冶金，主要研究钢铁冶炼和工艺流程及设备。
除钢铁之外，铜、镍、铅、锌、锡、铝、钨、钛等的加工称有色金属冶金，主要研究有色金属的冶炼和工艺流程及设备。
01冶金的基本知识
备注：世界上对于金属元素的分类基本有两种方法；美、英、日、韩等国，把金属元素分为铁金属和非铁金属两类；前苏联及东欧国家则将金属元素分为黑色金属和有色金属两类。
我国一直采用的是前苏联及工业基础的分类方法。
对于众多的有色金属，人们习惯按照它们的性质、用途、用途分布及其储量等的不同，又将其分为四类，即：重金属、轻金属、贵金属和稀有金属。
冶金和冶炼都是金属加工领域的术语，但它们分别指不同的工艺。
冶炼是将含金属或金属化合物的原料进行化学或物理加工，以提纯和提取金属的过程，是冶金工业中不可或缺的一部分。
而冶金则包含了冶炼在内。

冶金技术原理是将金属矿石经过一系列的物理、化学冶金的过程，并将其中的金属元素提取出来，制成各种金属材料的过程。这个过程是非常复杂的，需要多种技术和设备的支持。涉及金属成型的过程，比如矿石加工冶炼（黑色金属、有色金属），毛坯的粗炼，毛坯的再加工、有色金属提纯（一般铸造厂居多）。
01冶金的基本知识
冶金技术原理
从矿石中分离出有用的金属矿物，去除其中的杂质。这个过程需要利用物理和化学方法，如重选、浮选、磁选、化学浸出等。通过这些方法，将矿石中的金属矿物分离出来，为后续的冶金过程做准备。
?第一步  选矿
将选矿后的金属矿物进行加热、熔化、分离和精炼的过程。这个过程需要利用高温、高压和化学反应等方法，将金属矿物中的所需金属元素提取出来，并去除其中的杂质。不同的冶炼方法适用于不同的金属矿物和金属元素。
?第二步    冶炼
将冶炼后的金属材料进行精加工和处理，制成各种金属制品。这个过程需要利用机械加工、热处理、表面处理等方法，将金属材料加工成所需的形状和性能。金属制品的种类非常多，如钢材、铝材、铜材、锌材等，每种金属材料都有其特定的加工方法和应用领域。
?第三步  制品加工
主要冶金技术
火法冶金   是在高温条件下进行的冶金过程。矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化，生成另一种形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，达到所要提取的金属与脉石及其它杂质分离的目的。
01冶金的基本知识
备注：实现火法冶金过程所需热能，通常是依靠燃料燃烧来供给，也有依靠过程中的化学反应来供给的，比如，硫化矿的氧化焙烧和熔炼就无需由燃料供热；金属热还原过程也是自热进行的。 
火法冶金包括：干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼，蒸馏等过程。

湿法冶金   是在溶液中进行的冶金过程，用熔剂处理矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其他杂质不溶解，通过液固分离等制得含金属的净化液，然后再从净化液中将金属提取和分离出来的过程。
01冶金的基本知识
主要冶金技术
备注：湿法冶金温度不高，一般低于100℃，现代湿法冶金中的高温高压过程，温度也不过200℃左右，极个别情况温度可达300℃。
湿法冶金包括：浸出、净化、制备金属等过程。

电冶金   指利用电能从矿石或其他原料中提取、回收和精炼金属的冶金过程。
电冶金包括电炉冶炼、熔盐电解和水溶液电解等。廉价电能的大量供应，使电冶金成为大规模工业生产的先决条件。
01冶金的基本知识
主要冶金技术
备注：电冶金方法的采用，特别是电弧炉炼钢和熔盐电解炼铝是近代冶金技术的重大进步。
冶炼工艺
①电炉冶炼是利用电能获得冶金所要求的高温而进行的冶金生产。如电弧炉炼钢是通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能，以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢，可获得比用燃料供热更高的温度，且炉内气氛较易控制，对熔炼含有易氧元素较多的钢种极为有利。
②熔盐电解是利用电能加热并转化为化学能，将某些金属的盐类熔融并作为电解质进行电解，自熔盐中还原金属，以提取和提纯金属的冶金过程，如常见的铝、镁的熔盐电解生产。
③水溶液电解是利用电能转化的化学能使溶液中的金属离子还原为金属析出，或使粗金属阳极经由溶液精炼沉积于阴极，如铜、锌的电积、铅的电解精炼。
在电冶金的过程中，按其物理化学变化的实质来说，与火法冶金过程差别不大，两者的主要区别只是冶炼时热能来源不同。
从矿石或精矿中提取金属的生产工艺流程，常常是既有火法过程，又有湿法过程，即使是以火法为主的工艺流程，比如，硫化锌精矿的火法冶炼，最后还须要有湿法的电解精炼过程；而在湿法炼锌中，硫化锌精矿还需要用高温氧化焙烧对原料进行炼前处理。
     传统的工艺是将铁矿石在高炉内冶炼成生铁，用铁水炼成钢，再将钢水铸成钢锭或连铸坯，经轧制等塑性变形方法加工成各种用途的钢材。具有上述全过程生产设备的企业，称为钢铁联合企业。钢铁联合企业通常设有烧结（球团）、焦化、炼铁、 炼钢、轧钢、能源动力及相关配套服务单位。
01冶金的基本知识
钢铁生产工艺
备注：钢铁工业是国家的基础工业之一，工业、农业、国防、交通运输，乃至人们的许多日常生活用品都离不开钢铁材料。
钢铁产量往往是衡量一个国家工业化水平和生产能力的重要标志，钢铁质量和品种对国民经济其他工业部门产品的质量有极大的影响。
2022年，全球粗钢产量为18.315亿吨，中国粗钢产量为10.13亿吨，占全球粗钢总量的55.3%，连续三年粗钢产量超过10亿吨。
2022年全国钢铁产量，河北依然是钢铁第一大省，总量达到了2.11亿吨，比全球钢铁第二大国印度的钢铁产量（1.25亿吨）还要多；第二大省是江苏，粗钢产量为1.16亿吨，与印度的粗钢产量基本相当，远远超过日本全年的粗钢产量（8920万吨）；山东为全国钢铁产量第三大省，粗钢产量为（7600万吨），接近美国全国的粗钢产量（8000万吨），超过俄罗斯全年的粗钢产量（7150万吨）。
中国宝武是全球唯一产量破亿的钢铁企业。2022年，中国宝武的粗钢产量为1.32亿吨，营业收入为1.16万亿元，利润总额为312.8亿元。
我市钢铁联合企业3家，2022年粗钢产量达3376.95万吨，占全省的28.98%，基本与广东省接近（2022年广东省粗钢产量为3571万吨，在全国各省粗钢产量中排第10位），有煤气柜14座，占全省的21%，高炉20座、转炉16座、电炉7座、煤气管道112.1公里，从业人员超过4万人。
钢铁不仅具有良好的机械性能，而且资源丰富，冶炼和加工方法也较其他金属容易。因而钢铁生产具有规模大、效率高、产品成本低等一系列技术和经济上的优点，使钢铁成为现代工业生产中最主要的金属材料。
从世界金属产量来看，钢铁产量占全部金属产量的90%以上。目前世界钢铁产量随着经济的发展仍在不断增长，而且近年来钢铁材料与各种有色金属及合金、有机合成材料、无机非金属材料等组成复合材料，使其用途进一步扩大。
因此，迄今为止还没有哪一种材料能够取代钢铁现有的地位。

钢铁联合企业
主要生产工艺流程
分为长流程和短流程。
长流程  是铁矿石原料经过烧结、球团处理，加焦炭和一定配比的溶剂（辅料），采用高炉生产铁水，铁水经预处理，由转炉炼钢、炉外精炼至合格成分钢水，由连铸浇铸成不同形状的铸坯，轧制成各类成品的工艺。
短流程  是将回收再利用的废钢(或直接还原的铸铁块)经破碎、分选加工后，经预热直接加入电炉中，电炉利用电能作热源来进行冶炼，再经过二次炉外精炼，获得合格钢水，后续工序同长流程工序。

01冶金的基本知识
备注：跟长流程相比，短流程具有工艺流程简捷、生产环节少、生产周期短、节能环保、投资少、劳动生产率高等优点。目前全球粗钢产量的1/3是由电炉生产的，我国粗钢产量的12%左右由电炉生产。

01冶金的基本知识
熔炼后得到的液态铜中还含有其他杂质元素，例如铅、锡、镍等。这些杂质元素会影响铜的物理和化学性能，因此需要通过精炼的过程将这些杂质去除。精炼的过程可以分为电解精炼和火法精炼两种方式。
精炼后的铜可以被用于铸造各种形状的铜制品，例如铜管、铜板、铜棒等。铸造的过程需要将精炼后的铜液态化，然后倒入铸型中，冷却后就可以得到所需要的铜制品。
经过浮选处理的铜矿石粉末被送入熔炉中进行熔炼。以硫化物的形式存在的铜矿石，在熔炼过程中需要加入氧化剂，例如空气或氧气，将铜矿石中的硫化物氧化成二氧化硫和三氧化硫，同时铜元素被还原出来，形成液态铜。
首先，铜矿石经过粉碎，磨成细粉，通过浮选工艺将铜矿与其他杂质分离开来，这个过程中需要使用浮选剂，例如黄原胶、丙酮、氧化铜等。铜矿石需要经过多次的加工才能被用于冶炼。
      随着有色金属在日常生活中的广泛应用，有色金属冶炼工艺流程也显得尤为重要。以下将以铜为例，介绍有色金属冶炼的工艺流程。
有色金属冶炼工艺
?第一步  矿物加工
?第二步  熔炼
?第三步  精炼
?第四步  铸造
备注： 电解精炼是将液态铜放在电解槽中，通过电解的方式将铜中的杂质去除。
火法精炼则是将液态铜倒入精炼炉中，加入氧化剂和草酸或硝酸，将杂质元素氧化成烟气排出，精制铜则从炉底流出。

生产作业环境复杂
作业现场人员类型复杂
危险作业类别众多
危险有害因素种类众多
可能发生重特大人员伤亡事故
可能引起次生安全事故

冶金安全生产特点
企业规模大
工艺流程长
配套专业多
设备大型化
操作复杂
连续作业
01冶金的基本知识
备注：治金企业具有规模大、工艺流程长、配套专业多、设备大型化、操作复杂、连续作业特点，这也决定了其在安全生产方面具备下述特点。
一、生产作业环境复杂
治金企业生产场所既可能存在高温、高湿、噪声、粉尘，也可能存在易燃易爆、有毒有害物质。治金企业生产场所通常还配置有众多大型生产设备及连续化生产设备，且其中还有相当数量的持种设备。
二、作业现场人员类型复杂
治金企业生产场所作业人员除本单位在岗编制人员外，还可能包括临时工作人员、外协人员及其他外来人员等。各类人员接受安全教育培训力度不同，对生产现场危险认识程度不一，给安全管理带来较大难度。
三、危险作业类别众多
冶金企业生产过程中，涉及检修作业、有限空间作业、动火作业、吊装作业、抽堵盲板作业、高处作业、动土作业、断路作业等危险作业，具有时空立体交叉、动态控制困难,事放多发等特点。
四、危险有害因素种类众多
冶金企业生产工艺流程长，沙及的专业多，作业连续性强，炉窑、塔器、管道与大型机械纵横交错，作业空间狭窄，存在各种危险有害因素，容易引发中毒窒息、火灾、爆炸、灼烫、高处坠落、触电、起重伤害、机械伤害等事故和尘肺病、噪声聋、职业性肿瘤等职业病。
五、可能发生重特大人员伤亡事故
冶金企业生产场所危险源点多，且危险源的危害性大。例如，冶金生产高温冶炼过程中产出的铁水、钢水危险性极大。罐体倾翻、泼溅、炉体烧穿导致铁水、钢水遇水爆炸，可能引发重特大事故，适成重大经济损失。
六、可能引起次生安全事故
冶金企业主体生产系统对辅助系统的依赖程度较高，辅助系统故障极易诱发全局性生产安全事故。例如，煤气是冶金生产的副产品和重要能源，生产和使用量大，作为燃料被广泛使用。焦炉炼焦、高炉炼铁、转炉炼钢产生大量煤气，轧钢及其他辅助生产将煤气作为燃料，同时，煤气管网分布区域广、周围环境复杂。如果煤气系统故障，极易导致主体生产系统瘫痪，并引发次生安全事故。

01冶金的基本知识
高温熔融
冶炼过程中产出的高温熔融金属危险性极大。
工业气体
特种设备
危险作业
职业危害
事故概率
使用大量的各种工业气体，危险性较大。
冶金企业大量使用起重机械、压力容器和压力管道等特种设备，危险性大。
冶金生产设备大型化、机械化、自动化程度较高，高温作业、煤气作业岗位多。
冶金企业粉尘、噪声、高温、有毒有害等职业危害严重，治理困难。
主体生产对辅助系统的依赖程度高，一旦出现紧急状况，处置不当极易引发重特大事故。
冶金企业主要危险有害因素
1
2
3
4
5
6
备注：1.冶炼过程一旦由于罐体倾翻、泼溅、炉体烧穿导致铁水、钢水遇水，就会爆炸，导致人员大量伤亡，并造成重大经济损失。铁水喷溅还易造成灼烫事故。
2.冶金过程使用大量煤气作燃料，煤气的来源多，使用场所更多，煤气输送管网和设备复杂，对主体生产系统影响大，一旦失控立即影响到主体生产系统；煤气还极易导致中毒、爆炸事故，造成人员大量伤亡。
氧气是冶金工业重要的氧化剂，用量大，也极易发生爆炸事故。氮气作为保护气体，使用范围越来越大，易发生窒息事故。
3.起重机械负荷大，吊运高温物体，作业环境恶劣，可能发生起重伤害事故，一旦发生铁水罐、钢水罐倾翻事故，后果十分严重。压力容器和压力管道内的介质通常为高温、高压、有毒有害物质，运行线路长，监测、维护困难。
4.作业时经常涉及高空，高温，高速运动机械，易燃、易爆、有毒气体泄漏、腐蚀等危险状况，作业空间狭窄，立体交叉作业，容易发生中毒窒息、火灾爆炸、灼伤、高处坠落、触电、起重伤害和机械伤害等事故。
5.冶金企业粉尘、噪声、高温、有毒有害等职业危害严重，治理困难。在一些老企业，职业病患病人数超过了工亡人数，尤其是焦化厂和炼铁厂，作业条件十分恶劣。随着自动化水平的不断提高，单调作业引起疲劳等问题的影响越来越大。
02
02  金属冶炼安全基本知识
-----钢铁篇
备注：14
炼铁部分
02  金属冶炼安全基本知识
备注：高炉炼铁，是利用含铁矿石、燃料、熔剂等原燃料通过冶炼生产合格生铁的工艺过程。自然界中的铁绝大多数是以铁的氧化物的形态存在于矿石中，如赤铁矿、磁铁矿等。高炉炼铁就是从铁矿石中将铁还原出来，并熔炼成液态生铁。
2022年12月，全球首例120万吨富氢气体直接还原氢冶金示范工程一期全线贯通，引领了传统“碳冶金”向新型“氢冶金”的变革。主要污染物二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘排放分别减少30%、70%和80%以上。与同等生产规模的长流程相比，每年减少二氧化碳排放80万吨，减排比例达到70%。
?高炉炉体是一个密闭容器，除了装料、出铁、出渣以及渣铁口的煤气火苗以外， 其他冶炼的全过程，操作人员都无法直接观察到其反应状况，只能凭借仪器仪表间接观察、分析、判断完成冶炼操作。 
?高炉冶炼是在炉料与煤气流的逆向运动过程中完成各种复杂的化学反应和物理变化，其反应气氛是还原性气氛。
?高炉生产过程是长久连续性的循环往复过程。
?大规模、高强度、高压力、高风温、高消耗的生产工序。 
?机械化和自动化程度越来越高。
?生产的联合性。
02  金属冶炼安全基本知识-炼铁部分
高炉冶炼生产的特点
备注：高炉炼铁的一般过程是：炉料从炉顶装料设备装入高炉后，自上而下运动。从高炉下部的风口处鼓入热风(1000～1300℃),燃料中的碳素(还有少量碳氢化合物)在热风中发生燃烧反应，产生具有很高温度的还原性气体(CO、H?)。炉料下降过程中被上升的炽热煤气流加热，在此过程中发生一系列的物理化学变化，有炉料的挥发与分解，铁氧化物和其他物质的还原，生铁与炉渣的形成，燃料的燃烧，热交换等。这些过程不是单独进行的，而是在相互制约下数个过程同时进行的。基本过程是燃料在炉缸风口前燃烧形成高温煤气，煤气不停地向上运动，与不断下降的炉料相互作用，其温度、数量和化学成分逐渐发生变化，最后从炉顶逸出炉外。炉料在不断下降过程中，由于受到高温还原煤气的加热和化学作用，其物理形态和化学成分逐渐发生变化，最后在炉缸里形成液态渣铁，铁水定期从铁口放出。矿石中的脉石与熔剂作用变成炉渣浮在液态的金属铁液面上，从铁口或渣口排出。反应后的气态产物称为高炉煤气，从炉顶排出。煤气含有可燃性气体，经净化处理后成为气体燃料。

高炉炼铁安全生产特点
02  金属冶炼安全基本知识-炼铁部分
1.长期连续生产
3.现代化程度越来越高

2.规模越来越大
4.生产的联合性
备注：高炉炼铁生产是通过气、固、液多相的复杂物理化学反应获得高温液态渣铁及有毒有害高炉煤气的过程，其基本过程是燃料在炉缸风口前燃烧形成高温还原煤气，煤气不停地向上运动，与不断下降的炉料相互作用，其温度、数量和化学成分逐渐发生变化，最后从炉顶逸出炉外。炉料在不断下降的过程中，由于受到高温还原煤气的加热和化学作用，其物理形态和化学成分逐渐发生变化，最后在炉缸里形成液态渣铁，从渣铁口排出炉外。
规模化、机械化特性决定了高炉炼铁生产需要庞大而复杂的原燃料储运、能源动力介质保证、高温渣铁处理、煤气净化处理，大量的物质在系统中流动转移并进行能量的转换。
高炉冶炼的产品是生铁，副产品是炉渣、煤气和一定量的炉尘（俗称除尘灰）等。
高炉炼铁的特点
1.高炉从开炉到大修停炉一直不停地连续运转，仅在设备检修或发生事故时才休风（暂停生产)。高炉运行时，炉料不断地装入炉内，下部不断地鼓风，煤气不断地从炉顶排出并回收利用，生铁、炉渣不断地聚集在炉缸定时排出。
2.目前5000m3以上容积的高炉，日产生铁万吨以上，日消矿石近20000t,焦炭等燃料5000t。目前全世界超过5000m3的大型高炉有32座，其中，中国有9座，日本有12座，韩国有7座，俄罗斯、德国、乌克兰、巴西各一座！中国现在有超过900座高炉。
3.为了准确完成每日成千上万吨原料及产品的装入和排出，以及改善劳动条件、保证安全、提高劳动生产率，要求有较高的机械化和自动化水平。
4.就高炉炼铁本身而言，从上料到排出渣铁，从送风到煤气回收，各个系统必须有机地协调联合工作。
就钢铁联合企业中炼铁的地位而言，炼铁是非常重要的一环，高炉休风或减产会给整个联合企业的生产秩序带来严重的影响。
02  金属冶炼安全基本知识-炼铁部分
高炉生产设备
备注：高炉生产设备由高炉本体和原料系统、送风系统、煤气净化系统、喷吹燃料系统及渣铁处理5个辅助系统组成。一般自上而下可分为5段：炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸。

高炉炼铁生产过程几乎涵盖了可能造成人身伤害事故的所有类别，如灼烫、物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、淹溺、火灾、高处坠落、坍塌、爆炸、中毒和窒息等。

02  金属冶炼安全基本知识-炼铁部分
高炉炼铁危险有害因素
一、炉基的危险有害因素分析
1.高炉炉基出现不均匀沉降。
2.炉基耐热基墩开炉后大幅上涨、破损，致使大量煤气泄漏。
3.炉基区域属于煤气区域。
4.炉基排水槽不畅或炉基周边积水。
02  金属冶炼安全基本知识-炼铁部分
  高炉本体主要危险有害因素分析
 
备注： 高炉本体是矿石还原成液态生铁熔炼全过程的载体 ，是炼铁生产工序中的核心装备 。下面从五大方面来了解一下高炉本体主要危险有害因素。 
1.高炉生产过程中，在各种应力的作用下，炉基会发生不均匀沉降，不仅破坏高炉与辅助设施的联系，造成炉基、炉壳开裂，煤气泄漏，而且会使炉料偏行，炉况失控，甚至出现生产无法进行的局面。
2.炉基耐热基墩开炉后大幅上涨、破损，致使大量煤气泄漏。如果耐热基墩浇注未按设计要求用料，施工过程未按施工工艺要求施工，导致开炉生产后耐热基墩上涨、破碎，致使炉底煤气密封板被顶破裂，造成较大范围煤气泄漏，会导致大范围人员中毒和高炉报废的严重后果。
3.炉基区域属于煤气区域。炉底水冷管、炉缸冷却壁的进出口水管与炉壳焊接点不可避免会渗漏的煤气，铁口下窜的煤气等，使炉基区域成为煤气区域，若防护措施不到位，会造成该区域作亚人员中毒。
4.炉基排水槽不畅或炉基周边积水，炉底水冷管冷却强度不够，炉基温度升高导致炉缸烧穿引起炉基区域着火爆炸，造成人员伤亡事故。

二、冶炼中液态渣铁遇水产生的爆炸
高炉冶炼爆炸多因高温铁水遇水引发，其反应机理为水快速与其他高温物质传热，瞬间过热产生蒸汽爆炸，压力超1000kPa，温度超3000℃，破坏力强。此类爆炸无需点火源，水在一定条件下可变为危险的蒸汽，是此类事故特征。
02  金属冶炼安全基本知识-炼铁部分
  高炉本体主要危险有害因素分析
备注： 水与高温物体接触引起的蒸汽爆炸非常有代表性。据资料统计，容易发生此类事故的行业以钢铁业为最多，约占全部爆炸事故的60%。炼铁发生蒸汽爆炸基本上是高炉生产事故的延续扩大和次生事故。
三、煤气中毒
     由于高炉工艺特性可能发生煤气渗漏，如出渣、出铁时的一氧化碳排放，风口、渣口、铁口泄漏，煤气取样，炉顶设备泄漏，均压过程的排放，以及通风不良的环境因素。中毒风险常在看水岗位、维修人员，特别是在正常休风、检修和事故休风期间发生。
02  金属冶炼安全基本知识-炼铁部分
  高炉本体主要危险有害因素分析
备注：煤气中毒是高炉生产的主要危险之一。高炉煤气主要成分为CO、CO?、N?、H?、CH?等，其中CO约占25%  ，H?、CH?的含量很少。按GB 6222-2005《工业企业煤气安全规程》的规定，可较长时间工作环境中CO含量不应超过24×10-6。

四、灼烫事故
       灼烫伤是高炉冶炼生产中主要危害之一。高炉生产过程中，液态渣、铁、高温气流，以及烧穿事故的红料和气流，风口、渣口、铁口事故的液态熔融渣铁，炉缸、炉底事故的泄漏，高温设施的拆除，喷吹管、风口、渣口、冷却壁、铁口框架、保护板、喷煤枪等更换，煤气、渣、铁的取样，易产生灼烫事故。
02  金属冶炼安全基本知识-炼铁部分
  高炉本体主要危险有害因素分析
五、高空坠落事故
      高炉的大、中修阶段，由于炉内空间有限，立体交叉作业较为普遍。炉内作业通常是集聚大量人群的团队工作，任何一个坠落物都可能给作业人员带来伤害，且炉内空间的坠落物引发的事故后果是相当严重的。
02  金属冶炼安全基本知识-炼铁部分
  高炉本体主要危险有害因素分析
备注：我国曾经出现过大钟坠人炉缸，砌筑炉衬的活动工作吊盘坠入炉缸，挖炉缸、装枕木作业时炉顶施工工具和边角废料坠入炉缸等事故。
02  金属冶炼安全基本知识-炼铁部分
原料系统主要危险有害因素分析
料车上料设备对人体伤害事故
炉顶装料设备对人体伤害事故

带式输送机对人体伤害事故
原燃料供应
上料
装料
备注：   原料系统是原燃料进入炼铁到装入高炉炉喉的整套系统。具体为原料的储存、中和、储矿焦槽、称量与筛分，最后通过斜桥或带式输送机把炉料运至炉顶，经装料设备装入炉内。
主要任务是及时、准确、稳定地将合格原燃料送入高炉。
原料供应
带式输送机是原燃料转运的主要方式，带式输送机卸料小车是原燃料分装的主要设备，矿、焦槽是原燃料贮存的设施，带式输送机通廊和栈桥建筑物是容纳供料设备的设施。带式输送机常出现绞伤、挤压事故，在检修中出现头、尾轮击伤、夹击等事故，卸料小车也常出现撞伤、挤伤和走行轮压伤事故，矿、焦槽易出现坍塌事故，更为严重的是式输送机通廊、栈桥屋面垮塌、栈桥吊装孔物体坠落等事故。
上料
检查料车卷扬机，因触摸而受击打，因钢绳碾轧而受伤。检查料车，因扬尘大、照明不足，导致被挤压。封锁漏洞，杂物块料滚落砸伤过往行人。衬板与钢丝绳同步检修，因沟通失误，车轮碾压或将作业人员倒入受料斗。卷扬机安全保护失效，料车脱轨、拉断、摔落。
装料
(一)钟式炉顶艺设备在生产检修中事故
高炉钟式炉顶设备正常工作时，如均压管堵塞、积水、压力不足、漏煤气等问题导致均压不畅，大小钟无法按程序自动开闭。若在未查明原因情况下强行关闭大小钟，可能导致大小钟拉杆弯曲、折断、脱落掉入炉内，引发重大事故。大小钟使用周期分别为4年和1年，尾期严重磨损导致泄漏煤气，形成煤气重灾区，导致炉顶作业人员煤气中毒。高炉短期休风时，大小钟压料来密封煤气。更换受料斗衬板或大钟拉杆保护套时，煤气渗漏导致人员中毒。如违规动火可能引发火灾。钟式炉顶设备补焊作业时，由于空间限制、煤气、火苗、高温，可能导致作业人员中毒、烫伤、窒息等人身伤害。
二、无钟式炉顶工艺设备在生产检修中事故
并罐的活动小车漏斗的下料口堵塞时，除影响正常自动上料程序和装料速度外，在正常生产状况下进行疏通作业时，容易引起煤气中毒。因为单罐上料时，上料罐每开一次上密封阀就会放出煤气，可能造成煤气中毒。无论并罐还是串罐的罐内作业，为缩短休风时间未关闭眼镜阀和均压阀，可能会造成炉内煤气或回压管煤气窜入罐内，致使作业人员煤气中毒。
      送风系统的主要任务是将鼓风机送来的冷风经过热风炉的预热后进入高炉，主要设备有鼓风机、热风炉、热风总管和围管等。可能发生的危险事故包括冷风管道煤气爆炸、热风炉拱顶塌陷、炉壳炸飞以及煤气中毒。除一氧化碳外，该系统的主要职业病危害因素包括煤气调节阀组、冷风管道上的放风阀以及助燃风机产生的噪声。
02  金属冶炼安全基本知识-炼铁部分
送风系统主要危险有害因素分析
备注： 1.热风炉冷风管煤气爆炸事故的分析
(1)由于高炉休风时未堵风口，也未拆卸风管，从而在高炉炉缸与冷风管之间形成一条通道。而冷风大闸同热风阀一样是靠压力密封的，休风没压力时，阀柄处于中间位置，阀板与阀体之间有空隙。
(2)在未关闭烟道阀的情况下，关鼓风机出口风门，使冷风管道呈现负压。由于冷风阀处于开启位置，形成冷风管道与烟道连通，炉缸的残余煤气抽入冷风管道，当烟道阀关闭，煤气与空气混合积存在冷风管道中。
(3)当休风倒流阀关闭后，使更多的残余煤气通过冷风大闸进入冷风管道，煤气本身的热量，可能导致爆炸。
2.热风炉炉壳开放式爆炸事故
热风炉拱顶吹塌或进砖口处大面积炸飞的事故性质和原因基本一致，只是部位不同。
(1)热风炉炉壳使用时间过长，钢板老化、腐蚀、破损而反复焊补，造成钢性疲劳、变质；加之在拱顶下部开有两个进砖口，其焊缝只能采用对接形式焊接，也在一定程度上降低了强度。这些都是造成拱顶吹塌事故的潜在因素。
(2)上部人孔变形、周边炉壳经常出现发红、鼓包逐步发展到进砖口，致使焊缝开裂，使耐火材料吹出，迅速加快了对炉壳的破坏。
(3)发现炉顶炉壳发红，进砖口开焊、漏风后，仍然继续使用，可能发生事故。
职业病危害因素
噪声的危害严重影响人们的心理、生理健康：使人烦躁、精力不集中，妨碍睡眠和休息；会使人耳聋、头痛、消化不良、视觉模糊等，严重的神志不清、休克或死亡。

煤气净化系统设备包括上升管、下降管、重力除尘器、煤气切断阀和水封、高压高炉的高压阀组、回压管道及其附属均压阀等。有的高炉采用静电除尘器、干式布袋除尘器，高压高炉还有高压阀组以及余压透平发电装置。
    该系统常见事故主要是煤气着火、爆炸和中毒。
02  金属冶炼安全基本知识-炼铁部分
煤气净化系统主要危险有害因素分析
备注： 主要任务是将高炉冶炼所产生的煤气进行回收，通过重力除尘器的初始净化生成半净化煤气，其中一小部分通过回压管送回炉顶作均压使用，其余大部分送燃气工序 进一步净化后并入净煤气管网系统。

喷吹燃料系统的主要设备设施包括原煤场、桥式起重机、磨煤机 （球磨机、中速磨）、 加热炉、粗粉分离器、煤粉仓、喷吹罐、给煤机、带式输送机、布袋收粉器、分配器、煤粉输送管道、供气动力系统（空气压缩机、压缩空气罐、氮气罐及附属设施）、喷煤枪等。
       煤在空气中与氧发生氧化反应，能产生自燃。煤的氧化是放热反应，如果放出的热量不能及时散发，在煤堆或煤层中就会越积越多，使煤的温度升高，当温度达到一定值时，就会引起煤自燃。煤在堆放中易发生自燃，煤粉制备、输送、喷吹过程中也可能产生煤尘爆炸。
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喷吹燃料系统主要危险有害因素分析
备注： 喷吹燃料系统的主要任务是将经过加工制成的煤粉（无烟煤、烟煤、混合煤三类煤种）均匀、稳定地喷入炉内。
     喷吹工艺流程为 ：原煤贮运→干燥（ 含干燥气体制备） →煤粉制备→煤粉输送（含供气动力系 统）→煤粉喷吹。

渣铁处理系统是一个大的辅助系统 ，也是设备设施 、作业活动 、在线作业人员最多的系统。
      因此，常见事故类别也较多，如铁口爆炸、渣口爆炸、砂口爆炸、灼烫伤事故。相对其他系统，该系统不仅危险有害因素多，职业病危害因素也不少，如煤气中毒、高温辐射、噪声、有毒有害烟尘和气体等。
02  金属冶炼安全基本知识-炼铁部分
渣铁处理系统主要危险有害因素分析
备注：渣铁处理系统的主要设备设施包括炉前工作平台、出铁场、渣铁沟、开口机、泥炮、堵渣机、铁水罐、活动摆动溜嘴、炉前吊车、挖掘机、搅拌机、渣罐、铸铁机、炉渣处理设备（ 水冲渣沟、渣池、转鼓渣过滤系统、带式输送机、轮法冲渣设施）、大修停炉放残铁设施等 。
主要任务是及时将炉内的渣、铁排放出来 ，铁水通过铁罐送给转炉炼钢，或利用铸铁机浇注成铁块。炉渣有的通过冲渣池生产水渣外销；有的形成干渣后再加工综合利用。

炼钢部分
02  金属冶炼安全基本知识
备注：30
炼钢的生产过程是一个高温氧化的物理化学反应过程。转炉炼钢是先加入废钢，然后兑入铁水 ，经过一定时间的熔化与提温 ，当温度合适后，进入氧化期；电炉炼钢是加入废钢铁（也可以兑入 20%～30% 的铁水），经过长时间的熔化和提温，再进入氧化期。

02  金属冶炼安全基本知识-炼钢部分
备注：炼钢的主要任务是脱硫、脱磷、脱碳、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分，可简单地归纳为 “ 四脱”“ 二去” “ 二调整” 。
所采用的主要技术手段为供氧、造渣、升温、加脱氧剂和合金化操作。

02  金属冶炼安全基本知识-炼钢部分
炼钢安全生产特点
?危险因素复杂
?相互影响大
?波及范围广
?伤害严重
备注：炼钢生产过程既有冶金工艺所决定的高热能、高势能的危险，又有化工生产具有的有毒有害、易燃易爆和高温高压危险。同时，还有机具、车辆、高处坠落等伤害，特别是生产中易发生的钢水喷溅爆炸，煤气中毒或着火、爆炸等事故，其危害程度极为严重。此外，炼钢生产的主体工艺和设备对辅助系统的依赖程度很高，如突然停电等可能造成钢水在炉内凝固，突然停水造成冶炼设备无冷却水，煤气管网压力突然骤降等而引发重大事故。

主要危险因素有高温熔融金属喷溅与爆炸 、氧枪回火燃烧爆炸 、煤气中毒 、机械伤害 、起重伤害 、高处坠落等。由于整个生产过程 ，都是在高温状态下进行的 ，每道生产工序和环节都与高温液体金属相关联 ，稍不注意就会发生事故 。同时，炼钢生产还存在高温 、噪声、粉尘 、电离辐射和工业毒物等职业病有害因素 。

02  金属冶炼安全基本知识-炼钢部分
炼钢危险有害因素
备注：炼钢生产中高温作业线长，设备和作业种类多，起重作业和运输作业频繁。炼钢生产的主要事故类别有高温辐射，钢水和熔渣喷溅等引起的灼烫、爆炸，氧枪回火燃烧爆炸，起重伤害，车辆伤害，机械伤害，物体打击，高处坠落，以及触电与煤气中毒等事故。
统计表明，炼钢发生生产安全事故的主要原因有：违章作业和误操作，作业环境条件不良，设备缺陷，技术操作不熟悉 ，作业现场缺乏督促检查和指导，安全规程不健全或执行不严格 ，个体防护措施和用品有缺陷等。

转炉炼钢工作环境复杂、事故频繁，生产过程的危险有害因素主要涉及高温金属液、能源介质（风、水、电、气（汽））、原材料，以及人工取样、起重机械、罐车运行、渣态控制、挡渣出钢、钢水强脱氧和渣洗、炉后喂线、修复炉体等风险较高岗位的人员操作。
02  金属冶炼安全基本知识-炼钢部分
转炉炼钢主要危险有害因素分析

备注：转炉炼钢是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不需要外加热源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量在转炉中完成炼钢过程，经常辅以废钢、矿石等冷却剂来降温。
当氧气吹入铁水时，铁水中易氧化元素就开始氧化，产生的氧化物和加入的石灰形成渣。各项元素按其与氧结合能力大小的顺序依次氧化。首先氧化的是硅、锰和少量的铁。开始时因温度较低(1200～1300℃),而且石灰溶解很慢，组成低氧化钙的铁一锰硅酸渣。随着温度的升高，碳开始剧烈氧化，石灰也逐渐溶解，炉渣转变为硅酸钙渣或磷酸钙渣，磷和硫亦被脱除。
   转炉吹炼终了时，钢液中存在着少量过剩的溶解氧，一般为0.01%～0.08%,其含量主要取决于终点钢水的碳含量。但在固体钢中氧的溶解度很低，仅为0.002%～0.003%。因此，在浇铸后的钢水凝固过程中，氧便以FeO形式析出，影响钢的质量。所以，要炼成合格的钢，就必须进行脱氧。脱氧是将与氧亲和力较大的元素及其合金作为脱氧剂加入钢液中，利用脱氧产物不溶于钢液而析出上浮脱离钢液的原理，便钢中的氧含量降到规定限度之下。在生产中常用的脱氧元素有锰、硅、铝，它们的脱氧能力依次递增。
   
转炉主要由转炉本体及其倾动机构、氧枪和副枪的升降及更换系统、原料供应系统、烟气净化回收系统、出钢及出渣以及转炉拆修等设备和设施组成。

02  金属冶炼安全基本知识-炼钢部分
转炉炼钢主要设备设施
备注：转炉主要由原料供应系统、供气系统、烟气净化系统和煤气回收系统构成，
其中原料供应系统包含铁水、废钢、铁合金以及各种原辅料的储备和运输。
供气系统由制氧机、加压机、中压储气罐、输氧管、控制闸阀、测量器具、氧枪等主要设备组成。
氧枪是转炉炼钢的关键部件，由喷嘴和枪身组成。由于氧枪的工况恶劣，需采用高压水冷却，枪身由三层套管组成，外层、中层通高压水冷却，最内层通氧气，氧气从喷嘴喷出，具有较高的动能，转化为金属熔池的动能。喷嘴由收缩段、喉口和扩张段组成。
电炉炼钢涵盖多种危险有害因素，如含氧量、氧化铁浓度过高导致钢液喷溅和炉盖崩塌，水冷构件接触高温熔体可能引发爆炸，电气设备故障、泄漏可能导致触电和人员伤害。检修过程中贸然进入炉气管道或烟道净化装置可能引发中毒窒息。
02  金属冶炼安全基本知识-炼钢部分
电炉炼钢主要危险有害因素分析
备注：电炉炼钢生产主要事故类别包括火灾、爆炸、灼烫、中毒窒息、起重伤害、机械伤害、车辆伤害、物体打击、高处坠落、触电和其他伤害等。
电炉炼钢是以电能作为主要热源的各类炼钢方法的统称。由于电能转化为热能的途径是多种多样的，所以电炉炼钢所包含的炼钢设备和炼钢方法也是多样的。
电炉炼钢主要是指电弧炉炼钢，是靠电极和炉料间气体放电产生的电弧，加热并熔化金属和炉渣。电弧炉炼钢一般是按造渣工艺特点来划分的，有单渣氧化法、单渣还原法、双渣还原法与双渣氧化法，目前普遍采用后两种。
双渣还原又称返回吹氧法，其特点是冶炼过程中有较短的氧化期(≤10min),既造氧化渣，又造还原渣，能吹氧脱碳，去气、去夹杂。但由于这种方法脱磷较难，故要求炉料应由含低磷的返回废钢组成。由于它采取了小脱碳量、短氧化期，不但能去除有害元素，还可以回收返回废钢中大量的合金元素，因此，此法适合冶炼不锈钢、高速钢等含Cr、W高的钢种。
双渣氧化法又称氧化法，它的特点是冶炼过程有正常的氧化期，能脱碳、脱磷，去气、去夹杂，对炉料也无特殊要求，还有还原期，可以冶炼高质量钢。目前，几乎所有的钢种都可以用氧化法冶炼。
传统氧化法冶炼工艺是电炉炼钢法的基础。其操作过程分为补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期与出钢六个阶段。因主要由熔化期、氧化期、还原期组成，俗称老三期。

电炉炼钢设备分：机械结构和电气设备。机械结构主要由炉体装置、炉体倾动机构、电极升降机构和炉盖升降机构组成。电气设备包括主回路设备和电控设备 。
电炉种类有电弧炉（简称 EAF）、感应电炉、电渣炉、电子束炉、自耗电弧炉等。
02  金属冶炼安全基本知识-炼钢部分
电炉炼钢主要设备设施
备注：炉体是电弧炉最主要的装置，它用来熔化炉料和进行各种冶金反应。
炉体由金属构件和耐火材料砌筑成的炉衬两部分组成。
炉体的金属构件包括炉壳、炉门、出钢槽、炉盖和电极密封圈。
炉壳、炉门、炉盖大多通水冷却，炉盖上有3个电极孔，在电极孔之间设有密封圈。
电极通过电极夹持器装在电极升降装置上，电极升降装置由横臂、立柱和传动机构组成，电极的升降受电极自动调节装置控制，电极夹持器可以夹紧和松放电极。
炉体倾动装置的作用：电弧炉出钢时需要向出钢槽侧倾动，使钢液从出钢槽流出；在熔炼过程中，为了便于扒渣，需要把炉体向炉门侧倾动。
电弧炉的装料方式有炉门手工装料和炉顶装料。
炉门手工装料只适用于很小的电炉。绝大多数电弧炉都采用炉顶装料。
按装料时炉体和炉盖位置变动情况的不同，炉顶装料又可分为炉体开出式、炉盖旋转式和炉盖开出式3种类型。

炉外精炼主要危险有害因素包括水冷系统漏水，冶炼照常进行；精炼过程中钢包耳轴、渣线、包壁等发生钢水渗漏均有可能爆炸。氩气、氮气泄漏，可能造成人员中毒窒息。精炼系统电气设备多、容量大、电压高，环境恶劣，易引发电气火灾。煤气、天然气场所，设备故障或不当使用，可能引发火灾。
02  金属冶炼安全基本知识-炼钢部分
炉外精炼主要危险有害因素分析
备注： 炉外精炼是将在转炉或电炉中初炼过的钢液移至另一个容器(钢包)进行精炼的治金过程，也称“钢包治金”或“二次冶金”,即把传统的炼钢过程分为初炼和精炼两步进行。炉外精炼是设置在炼钢和连铸之间的中间工序，它顺畅地连接了这两个工序，同时提高了炼钢和连铸两个过程的生产率，提高了钢的质量。
常用的炉外精炼方法可分为钢包处理型和钢包精炼型两类。常见的精炼设备有吹氧设备 、喂丝设备 、LF 炉 、RH 炉 、VD 炉 、VOD 炉等。初炼时，炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳、去除杂质和合金化，获得初炼钢液；
我国炉外精炼设备配置的特点是，以转炉炼钢为主的大型钢铁企业主要应用钢包吹氩、钢包加合成渣吹氩、钢包喷粉和真空处理技术；以电炉炼钢为主的中型钢铁企业则多采用VOD、VAD、AOD、LF和钢包喷粉等炉外精炼技术。
钢包处理型的特点是精炼时间短(10～30min),精炼任务单一，没有补偿加热装置，可进行钢液脱气、脱硫、成分控制和改变夹杂物形态等。真空循环和真空提升脱气法(RH、DH)、钢包真空吹氩法（Gazid)、钢包喷粉处理法(TN、SL)等均属此类钢包精炼型的特点是精炼时间长(60～180min),具有多种精炼功能，有补偿钢水温度的加热装置，适用于各类高合金钢和特殊性能钢种(如超纯钢种)的精炼生产。
真空吹氧脱碳炉(VOD)、真空电弧加热脱炉(VAD)和钢包精炼炉(ASEA-SKF)等均属此类。与此类似的还有氩氧炬(AOD)以及钢包加热炉(LF)。
各种炉外精炼方法各有所长。LF炉由于工艺流程简便，精炼成本相对较低，已成为开发品种、提高质量的主要精炼设备之一。
国内大量采用转炉-LF一连铸的生产工艺路线。我国于1957年开始研究钢液真空处理技术，建立了钢液真空脱气、真空铸锭装置，70年代又建立了AOD炉、VOD炉、ASEA-SKF精炼炉、VAD炉、LF炉和钢包喷粉等炉外精炼装置，至90年代得到了广泛的应用。
炉外精炼技术能使传统炼钢法难以生产的许多高质量钢种、各种特殊用途钢都可以以非常经济的方法大量生产，并使钢中气体含量、夹杂物含量与形态、成分偏差等影响质量的因素均达到前所未有的水平，进而大大改善了钢的化学与机械性能，取得巨大的经济效。

钢包回转台故障或中间包车制动失效可能导致钢水溢出； 钢水包壁砖脱落或中间包砖滑动水口、塞棒失效，可能导致中间包或结晶器溢流，引发烧穿结晶器和钢水溢出，并可能导致爆炸；向未充分干燥或含有水分中间包、塞棒和水口注入钢水可能引发爆炸；潮湿的引锭头与保护渣接触钢水，或者在设备检修时未切断气源，可能引发天然气或丙烷气爆炸；电气设备、配电系统未按规定安装漏电保护和过电压保护装置，线路绝缘层破损或开关接触不良发热，可能导致电气火灾；当钢水跑漏或液压站、润滑站漏油时，若接触明火，存在火灾风险。
02  金属冶炼安全基本知识-炼钢部分
连铸工序主要危险有害因素分析
连铸生产的工艺流程为:钢包→中间包→结晶器→二次冷却→拉坯矫直→切割→辊道输送→推钢机→铸坯
备注：连铸是连接炼钢和轧钢的中间环节,是炼钢厂(或车间)的重要组成部分。钢水不断地通过结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料的铸造工艺过程。
与传统方法相比，连铸技术简化了铸坯生产的工艺流程,省去了模铸工艺的脱模、整模、钢锭均热和开坯工序,基建投资可节省40%,占地面积可减少30%,操作费用可节省40%,耐火材料的消耗可减少15%，具有大幅度提高金属收得率和铸坯质量，节约能源等显著优势。
连铸即为连续铸钢（Continuous Steel Casting）的简称。使钢水凝固成型有两种方法 ：传统的模铸法和连续铸钢法 。连铸主要设备由钢包回转台（塔） 、中间罐（包） 、结晶器 、结晶器振动装置 、二次冷却和铸坯导向装置 、拉坯矫直装置 、切割装置 、出坯装置等部分组成 。

03
03  冶金煤气安全基本知识
备注：40
      在长流程的钢铁企业中，煤气既是高炉炼铁、焦炉炼焦、转炉炼钢的副产品，又是冶金炉窑加热的主体燃料。此外，还可用煤气化的发生炉和从油气田输入的天然气，补充或调节煤气量的不足。 常见的冶金煤气有焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、发生炉煤气等。
高炉风口及以上平台、转炉炉口及以上平台 、煤气柜活塞上部 、烧结点火器及热风炉 、加热炉 、管式炉 、燃气锅炉等燃烧器旁等易产生煤气泄漏的区域和焦炉地下室 、加压站房 、风机房等封闭或半封闭空间等 。
03  冶金煤气安全基本知识
煤气危险区域 
备注：煤气作为气体燃料，具有输送方便，操作简单，燃烧均匀，用量易于调节等优点，是工业生产的主要能源之一。
煤气危险区域应设置固定式一氧化碳检测报警器 。报警信号应发送至现场报警器和有人值守的控制室或现场操作室的指示报警设备，并且进行声光报警。

名称	单位	焦炉煤气	高炉煤气	转炉煤气	发生炉煤气	天然气
CH4	（ 体积）%	23 -28	0. 2 -0. 5	　	I. 8 左右	95 以上
co	（ 体积）%	5 -8	23-30	60-70	23 -27	　
H2	（体积）%	55-60	2-4	< I.5	10 -18	　
02	（ 体积）%	0. 4 -1	<0. 8	< 2	0.15-0.5	　
C02	（体积）%	I.5-3	16 -18	15 - 20	5 -8	　
N 2	（体积）%	3 - 5	51 -56	10-20	48-60	　
热值	kJ/ m3	1680-18900	3349 -4187	6800～10000	3768 -6280	35700-37800
密度	kg/m3	0.45	1. 37	I.31	1. 125	0. 7 -0. 8
着火温度	°C	550-650	730	530	650-700	550
理论燃烧温度	°C	2150	1500左右		1300	1080
煤气的组成及性能
03  冶金煤气安全基本知识
焦炉煤气
焦炉煤气无色、部分因含硫化氢是有臭味、有毒的可燃气体。密度是0.45 kg/m3，密度较轻，是空气密度的1/3；因CO含量最低，毒性较高炉煤气小，易燃、因氢气含量高易爆，与空气混合的爆炸极限为4.6-35.4%。

转炉煤气
转炉煤气无色、无味、有毒的可燃气体。密度是1.31kg/m3，与空气密度（1.29kg/m3）相近，转炉煤气因CO含量最高，毒性最强，极易中毒。与空气混合的爆炸极限为16.5-79.8%。
高炉煤气
高炉煤气无色、无味、有毒可燃气体。密度1.37kg/m3，与空气密度（1.29kg/m3）相近，毒性强。与空气混合的爆炸极限为28.8—91.8%。
备注：冶金煤气是在炼钢、炼铁、炼焦、发生炉、铁合金生产过程中产生的含有大量CO的可燃性混合气体。煤气的成分一般受制气原料和煤气的生产、回收工艺方法的不同，其组成和相应成分所占的百分比也不尽相同，常见的冶金煤气种类有焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气。煤气为可燃性混合气体，是由可燃气体(如一氧化碳、氢气、甲烷)和不可燃气体(如氮气、二氧化碳等)组成的。煤气和空气在一定比例下混合达到爆炸极限，遇激发能源(机械能、热能、光能、电能等)即发生爆炸；煤气中含有大量一氧化碳，散发在作业场所时，容易使人中毒；天然气含有甲烷，散发在作业点或厂房内，易爆炸或使人窒息。防止媒气中毒、着火和爆炸.由于制气原料和煤气的生产、回收方法不同，所以各种煤气的组成部分及所占的百分比也不同，根据冶金炉窑对热值的不同需要，高炉煤气与焦炉煤气混合，或者高炉煤气与天然气按一定比例混合叫做混合煤气。

03  冶金煤气安全基本知识
    
煤气事故主要是中毒、着火、爆炸，事故一旦发生，影响较大、易造成重、特大事故。因此，防止煤气事故应从了解事故机理着手，才能做到有效预防。

煤气事故及事故机理
一氧化碳中毒，缺氧，窒息性毒物
煤气中毒机理
放热性、瞬时性和放出大量气体，必备三个条件
煤气爆炸机理
燃烧三个条件，三者共同作用才能发生
煤气燃烧机理
煤气种类	爆炸极限（体积）%	爆炸极限（体积）%
煤气种类	下限	上限
高炉煤气	28.8	91.8
焦炉煤气	4.,6	35.4
转炉煤气	16.5	79.8
发生炉煤气	21.5	67.5
备注：1.通常所说的煤气中毒是指一氧化碳(CO)中毒。CO具有多种引起缺氧的作用，是强的室息性毒物。比重是气体的自身重度与空气的比值，转炉、高炉煤气比空气来得重，焦炉煤气比空气轻，由此，当转炉、高炉煤气一旦发生泄漏不易向上扩散，容易造成中毒事故。 
正常时人体中HbO2,(氧合血红蛋白)和其他正铁血红素的分解产生的CO反应生成HbCO(碳氧血红蛋白),其浓度为0.5%,只要HbCO不严重地干扰血液中02的运输，即HbCO的浓度低于20%,是相对无害的。CO与Hb(血红蛋白)结合成HbCO,CO与Hb之间的亲和力要比02与Hb的亲和力大200～300倍。CO与Hb结合的速度比0,与Hb结合的速度快，所需时间仅为后者的1/10。当吸人CO后，血浆中CO便迅速把HbO?中的O?排挤出来，形成HbCO。CO亦和Mb(肌红蛋百)结合，其化学亲和力为氧的30-50倍，一旦结合后也形成HbCO和Mb-CO。CO的解离是较缓慢的，排出方式主要是通过肺。在常压下，HbCO脱离速度仅为Hb02的1/3600。空气中CO由血液释放的半量排除期平均为320min,如吸入1个大气压（101.325kPa)的纯氧可缩短排除期至80.3min,吸入3个大气压的纯氧可缩短到23.3min。这是高压氧舱治疗CO中毒的理论基础。
煤气中毒发病较急，症状严重，通常分轻度、中度、重度三级。
轻度中毒：血液碳氧血红蛋白浓度小于30%。中毒者出现头痛、头昏、头沉重、恶心、呕吐、全身疲乏等；有的出现轻度至中度意识障碍，但不会昏迷。中毒者离开中毒场所，经过治疗或不经过任何治疗，数小时后或次日即可好转。
中度中毒：血液碳氧血红蛋百浓度为30%～50%。中毒者除上述症状加重外，面部呈樱桃红色，呼吸困难，心率加快，意识障碍表现为浅至中度昏迷，经抢救可恢复。
重度中毒：血液碳氧血红蛋百浓度高于50%。中毒者深度昏迷或有意识障碍，且具有下列症状之一：脑水肿，休克或严重的心肌损害，肺水肿，呼吸衰竭，上消化道出血，脑局灶损害。重度中毒死亡率高，存活者也常有后遗症。
爆炸是系统的一种非常迅速的物理或化学的能量释放过程，在这个过程中，系统内物质所含的能量迅速转变为机械能以及热和光的辐射。爆炸具有三大特征，即放热性、瞬时性和放出大量气体。煤气爆炸必须具备三个条件：一是煤气和空气(或氧气)在煤气管道、设备或炉窑里混合；二是煤气浓度达到爆炸极限；三是要有激发能源。三个条件同时存在才能发生爆炸。防止煤气爆炸事故可从三个方面采取措施，但重点是控制煤气和空气的混合，使其达不到爆炸极限。
可燃气体在空气中的浓度低于某一极限时,氧化反应产生的热量不足以弥补散失的热量,则燃烧不能进行;浓度超过某一极限时,由于缺氧也无法燃烧。
爆炸极限可用于评定可燃气体的火灾危险性大小,作为确定可燃气体火灾危险性类别的标准,确定建筑物的耐火等级,评定气体生产、储存的火险类别及设计厂房通风系统、防爆电器的选型等,亦可作为制定安全生产操作规程的依据。
焦炉煤气爆炸下限小于10%属于具有甲级火灾危险性有爆炸危险的；爆炸下限大于或等于10%的属于具有乙级火灾危险性有爆炸风险。
3.煤气燃烧机理
燃烧是可燃物质与氧或氧化剂剧烈化合而放出光和热的物理化学反应。在燃烧过程中，物质会改变原有性质而变成新的物质。
燃烧应具备三个条件：可燃物质、助燃物质和激发能源。三个条件在燃烧过程中缺一不可，统称燃烧三要素。但即使具备了燃烧三要素，也不一定发生燃烧。因此，燃烧三要素只是发生燃烧的三个必要条件)三者共同作用才能发生燃烧。

03  冶金煤气安全基本知识
加强煤气安全管理
对煤气作业人员，进行生产操作及安全技术培训考核，合格后方准上岗工作，制定严格的岗位责任制，并确保实施。
01
加强CO2浓度监测和警报
从生产设施的密闭式入手，提高系统的自动化程度，防正和减少一氧化碳在生产环境中形成危及人的健康与安全的浓度。
02
设备或管道检修时，首先要把设备或管道内煤气吹扫干净(煤气设施内部气体置换是否达到预定要求，应按预定目的，根据含氧量和一氧化碳分析或爆发试验确定)。
03
采取措施降低中毒危险
建立煤气中毒事故的救援机制，配备必要的防护器具和急救器材。
04
采取有效个体防护
煤气中毒事故的预防
备注：3.新建或大修的煤气设备及管道要进行强度或气密性试验；在煤气区域工作，须两人以上，并要携带便携式一氧化碳报警器。一旦发生煤气泄漏，则要站在上风侧监视，严禁任何无关人员进入危险区，同时立即通知有关单位处理。
4.如一氧化碳监测器、空气呼吸器等，平时要经常检查，确保器具有效。佩戴时，也须认真检查，尤其注意不应在煤气危险区域摘掉口罩、鼻卡或面具。进入高浓度一氧化碳环境中工作时，一定要戴好防护面具，控制时间，并有足够的监护和抢救措施。

03  冶金煤气安全基本知识
01
首先应对煤气危险区域进行辨识、判断、分级，并采取相应预防措施，防止爆炸性混合气体的产生。

02
对容易泄漏煤气的场所，应防止激发能源，并设置自动报警装置，同时定期调校自动报警装置，以免误报警或失效。
03
各类设备及电气照明应依据爆炸场所等级，采用相应的防爆类型。

04
从设计及生产过程中考虑抑爆、隔爆、泄爆等安全措施，如设置泄爆装置，相关的建筑物应有符合规定的泄爆面积等。

煤气爆炸事故的预防
备注：煤气发生爆炸除了煤气与空气混合必须达到一定浓度外，还必须有激发能源。因此，杜绝这两个条件同时出现，即可防止煤气爆炸事故发生。
03  冶金煤气安全基本知识
03
严格执行煤气设施和煤气区域动火作业的管理制度，动火时应事先办理动火证，应有防火措施，并经安全部门检查确认，按规定的要求、时间、地点动火。
04
带煤气作业应在降低压力的状况下进行，并应使用符合规定的工具。
01
防止煤气泄漏，保证煤气设施的严密性，发现泄漏及时处理。经常检查阀芯、法兰、膨胀器、焊缝口、计量导管、接头、排水器、煤气柜与活塞间、风机轴头、蝶阀轴头等易泄漏部位
02
煤气设施要有良好的接地装置，对接地线要定期检查测试。

05
工作场所规定的范围内应禁止火源(防加热，防静电、自燃等),不应堆放易燃易曝物品；带煤气作业地点附近的裸露高温管道，应做绝热处理。

煤气着火事故预防
备注：46
03  冶金煤气安全基本知识
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将中毒者迅速及时地救出煤气危险区域，抬到空气新鲜的地方，解除一切阻碍呼吸的衣物，并注意保暖。抢救场所应保持清静、通风，并指派专人维持秩序。
抢救煤气中毒者时，应根据其中毒轻重程度采取相应的处理措施。
在抢救中毒人员同时，应对事故现场进行控制，严禁火源和其他无关人员进入，保持现场空气流通，室内应打开门窗通风，将有害气体排出与稀释；难以进行自然通风的场所，应采用人工强制通风。
严格检查事故现场，找出泄漏点进行修复。
-----煤气中毒事故的救援

备注：煤气中毒事故的现场与一般事故发生后的现场不同，爆炸、坍塌、机械事故等发生后现场不保持原有的危险状态，而煤气中毒事故发生后现场一般保持原有的危险状态。所以，进行煤气中毒事故现场救援时，救护人员首先应做好个人自身的防护。
2.中毒轻微者，如出现头痛、恶心、呕吐等症状，可直接送往附近医院急救。对于中度中毒者，如出现意识模糊、口吐白沫等症状，应立即进行现场输氧，等其恢复知觉、呼吸正常后，再送附近医院救治；如有高压氧舱可进舱治疗。对重度中毒者，如出现失去知觉、呼吸停止等症状时，应立即施行人工呼吸或强制苏生；在恢复知觉之前，不准用车送往较远的医院；中毒者身上没有出现尸斑或未经医务人员允许，不得停正急救。

煤气爆炸事故的救援

03  冶金煤气安全基本知识
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对已经爆炸的煤气设施，应立即切断其煤气来源，迅速把煤气处理干净，防止二次爆炸。
对出事地点应加强警戒，以防发生煤气中毒事故。
在爆炸地点40m以内禁止火源，以防发生煤气着火事故
迅速查明爆炸原因，在未查明原因之前不准送煤气。
备注：煤气设备一旦发生爆炸，不仅损坏设备本身，还有可能伤人，而且可能发生煤气中毒、着火事故，或者产生第二次爆炸。抢救爆炸事故应首先救人，救护人员进入有残余煤气区域时应戴防护面具，抢救组织者应采取有效措施防止事故扩大。

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因设施不严密而轻微泄漏引起的着火，可用湿泥、湿麻袋等堵住着火处，待火熄灭后再补好泄漏处

煤气设施内沉积物(如萘、焦油、硫化铁等)着火时，可将设施的人孔、放散管等一切与大气相通的附属孔关闭，使其隔绝空气自然灭火；同时应通入蒸汽或氮气。但灭火后不要立即停送蒸汽或氮气，以防设施内沉积物自燃引起爆炸。
煤气管道着火，管道直径在100mm以下的可直接切断煤气灭火；管道直径大于100mm的应逐渐降低煤气压力，但煤气压力不应低于100Pa,不应突然关闭煤气阀门，以防回火爆炸

煤气设施已烧红时，不应用水骤然冷却，以防煤气设施急剧收缩造成变形而泄漏出煤气。
煤气隔断装置、压力表、蒸汽或氮气管接头，应有专人控制操作。

火警解除后恢复通气前，应仔细检查，保证管道设施完好并进行置换操作后才充许通气。
03  冶金煤气安全基本知识
-----煤气着火事故的救援

备注：煤气设施着火时，处理正确，能迅速灭火；若处理错误，则可能造成爆炸事故。灭火时，应设法降低煤气压力或局部停正使用煤气；往着火的设施内通入大量的蒸汽或惰性体；保护周围设施不被烧红或烧坏。
2.煤气压力下降后引起的管道着火，可用黄泥、湿麻袋、石棉布等堵灭、捂灭，也可用蒸汽或灭火器扑灭。在通风不良的场所，煤气压力降低以前不要灭火；否则灭火后煤气仍大量泄漏，会形成爆炸性气体，遇烧红的设施或火花，可能引起爆炸

?	2015年12月31日，国家安全监管总局发布《金属冶炼目录（2015版）》（安 监总管四〔2015〕124号），明确了冶金行业金属冶炼企业包括的生产工序单元。
?	2016年8月29日，国家安全监管总局2016年第3号公告发布《金属冶炼单位主 要负责人/安全生产管理人员安全生产培训大纲和考核标准》（AQ/T2060）， 2017年3月1日施行。
?	钢铁企业具有金属冶炼生产工序管理职责的各级主要负责人和安全生产管理 人员，自任职之日起6个月内，未依法经考核合格，即为重大生产安全事故隐患。
第11条 金属冶炼企业主要负责人和安全生产管理人员未依法经考核合格。

安全生产知易行难
不当之处，请批评指正！
备注：50

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