有色金属加工企业氯气事故原因与防范措施

陈俊娜

(中色科技股份有限公司苏州分公司，江苏 苏州 215026)

近年来，我国有色金属加工事业发展迅速，早期电解项目的投产运行和国家产业调整政策的实施拉动了有色金属加工工程的建设。随着有色加工工艺的发展，高纯氯气越来越多的应用于生产中。以铝加工为例，从电解槽吸出的铝液中含有各种杂质，铸造之前需要进行净化。气体净化是原铝净化的一种主要方法，所用气体是氯气、氮气或氯氮混合气体。

(1)氯气净化法。采用活性气体氯气作净化剂(氯化法)。在氯化法中，把氯气通入铝液内时生成很多异常细小的AlCl3气泡，充分地混合在铝液内。溶解在铝液中的氢以及一些机械夹杂物便吸附在AlCl3气泡上，随着AlCl3气泡上升到铝液表面而排出。通入氯气时还能使某些比铝更加负电性的元素氯化，如钙、钠、镁等均因通入氯气而生成相应的氯化物，得以分离出来。所以氯化法是一种非常有效的原铝净化法。

(2)氮气净化法。又称为无烟连续净化法，用氧化铝球(418mm)作过滤介质，N2直接通入铝液内。铝液连续送入净化炉内，通过氧化铝球过滤层，并受到氮气的冲洗，铝液中的非金属夹杂物以及溶解的氢得以清除，连续排出。细微的氮气泡均匀分布在受处理的铝液内起到净化的作用。氮气对大气无污染，且净化处理量大，每分钟可处理200～600kg铝液，净化过程中造成的铝损失量少，故现在广泛应用。它不象氯气那样能够清除铝液中的钙、钠、镁。

(3)混合气体净化法。采用氯气和氮气的混合物来净化铝液，其作用是一方面脱去氢气和分离氧化物，另一方面清除铝液中某些金属杂质(如镁)，常用的组成是90%氮气+10%氯气，也有采用10%氯气+10%二氧化碳+80%氮气。这样效果更好，二氧化碳能使氯气与氮气很好的扩散，并缩短操作时间。

根据产品要求不同采用不同的净化方式，对金属成品表面要求高的多采用高纯氯气净化。

供氯工艺如果严格按照国家标准、技术规范、操作规程，在通常情况下安全是完全保障的。各类氯气安全事故的发生都是在外界条件异常、人为疏忽或故意破坏等情况下出现的。如地震、雷击等不可抗力导致氯气储存、输配系统的泄漏、爆炸；设备设施缺乏养护失灵、工作人员操作失误所造成的氯气安全事故；以及各类人为破坏氯气基础设施而引发的氯气安全事故。

1 有色金属加工中的氯气生产工艺

有色金属加工中氯气用量很少，一般采用在当地租用液氯钢瓶(根据氯气计算消耗量，选用100kg、500kg、1000kg液氯钢瓶不等)，在厂区建液氯气化及纯化站的做法。

工艺系统：液氯钢瓶 →液氯蒸发器→氯气纯化装置→氯气缓冲罐→车间管网

2 氯气特性

氯气是黄绿色的气体，有毒，并有刺激性气味，密度比空气大，熔沸点较低，能溶于水，易溶于有机溶剂，在压强为101kPa、温度为-34.6℃时易液化。如果将温度继续冷却到-101℃时，液氯变成固态氯。1体积水在常温下可溶解2体积氯气。

⑴ 燃烧性、爆炸性

氯气不会燃烧，但可助燃。一般可燃物大都能在氯气中燃烧，一般与易燃气体或蒸汽形成爆炸性混合物。氯气能与许多化学品如松花油、乙醚等反应发生爆炸或生成爆炸性物质。它几乎对金属和非金属都有腐蚀作用。

⑵ 扩散性

液氯泄漏时直接蒸发的液氯将以细小液滴的形式形成云团，与空气相混合而吸热，若空气传给液氯烟雾热量充足则不会形成液池。根据经验液氯泄漏后不会形成液池，泄漏的液氯全部蒸发形成云团。这样氯气与周围空气混杂在一起沿着地面扩散，范围扩大。

⑶ 压力性

氯气的储存及输配都保持一定的压力。氯气通常以压力管道形式输送，用户压力0.2～0.4MPa。液氯钢瓶在40℃时的饱和压力大约1.16 Mpa，由于其压力较大且易于气化，在安全事故中危害性大于氯气管道。

⑷ 危害性

氯气属于高度危害介质。氯气是一种呼吸刺激剂，它的刺激性十分强烈，在空气中低浓度时即很容易被人们察觉。遭受高浓度氯气刺激后症状为恶心和呕吐，随之而来是呼吸困难，极端情况下患者可能由窒息发展到死亡。

3 氯气泄漏爆炸事故原因分析

氯气管道设备设施较多，在任何一个环节出现不安全因素都可能给整个供气系统和用户带来损害。液氯钢瓶具有使用灵活、重复灌装使用的特点，钢瓶超过检定期还在服役的情况时有发生。一般来说，氯气系统出现故障的原因大致如下：

⑴ 管道、阀门、连接件等腐蚀老化导致氯气泄漏。如：赤壁市自来水二厂一个盛装500kg的氯气罐，由于阀门长时间腐蚀未予维修，出现故障。

⑵ 安全防护装置失效导致氯气泄漏，如安全阀、泄压阀、报警系统等失效。

⑶钢瓶超期未检。在金属加工工艺中根据不同产品，氯气不常启。钢瓶超期服役导致钢瓶的角阀、瓶体等部位故障率和安全护具失效率显著增加，甚至不合格，报废钢瓶仍在继续流通使用如同流动炸弹。

⑷用气企业安全管理措施不到位，缺乏抢险专业技术和专业装备。各岗位操作人员培训有死角，各项规章制度、操作规程不完善，应急救援预案编制不具体，没有按要求进行桌面演练和实际演习，缺乏应对事故的能力。

⑸企业操作人员违反操作规程违章操作，疏于监护。

4 事故防范措施和建议

⑴ 用气企业要建立健全规章制度并贯彻落实。包括岗位操作规程、岗位责任制、应急救援预案、内部巡查巡检记录、设备运行记录等。从根源上消除事故隐患，增强防火救灾能力。

⑵ 严格选材，确保工程质量。在常温下干燥的氯能与铝、砷、金、汞、硒、锡及钛发生反应。在某些温度条件下钠、钾能在氯气中燃烧。碳钢在氯气中于251℃时着火。碳钢是一种在温度低于150℃的条件下用于氯(气态或液态)的非常令人满意的材料。设计、施工、监理单位资质要齐备，施工中要按图施工，验收过程中对不符合要求之处要坚决返工整改，确保工程质量符合标准，保障人民生命财产安全。

⑶ 提前宣传贯彻制定氯气泄漏后的应急救援预案，提高监管部门的职能，针对不同层次、不同群体的用户，要浅显易懂、符合实际。

⑷更新观念，及时掌握、接受和引进新技术、新产品。时刻关注氯气应用行业最新动态，关注最新的安全技术和产品，推广和应用符合发展实际且成效显著的新技术、新产品。以科技为武器，提高氯气供应系统的可靠性，创造更加安全的氯气运行环境。

⑸应特别注意液氯钢瓶是压力容器，工程直径大于25 mm的氯气管道是压力管道(小于等于25mm的不是)，在储存、运输、使用、施工等过程中，应严格按照特种设备的要求申报各项相关材料，接受相关部门的监督监察，按规定年检，确保各项设施在有效控制之中。

1.GB50016-2006 建筑设计防火规范

2．GB11984-2008 氯气安全规程