电解铝生产过程中的危险和有害因素分析

刘总兵

（东北大学设计研究院（有限公司），辽宁 沈阳 110166）

现代电解铝生产采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法工艺。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，950℃～970℃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。目前，国内已完成400kA、500kA以及600kA的现代化预焙槽产业化。在电解铝生产过程中，作业人员可能受到火灾爆炸、起重伤害、机械伤害和高处坠落等危险因素，以及尘毒危害、高温和噪声等有害因素。针对我院拟设计的某电解铝厂，本文全面地分析生产过程中潜在的危险有害因素，为后续防护设施的设计奠定基础，进而为项目投产后的安全生产工作提供支撑。

1 项目概况

本项目拟建于我国北方某地，电解槽采用NEUI600kA级高产率铝电解槽，建设规模为50万吨。本工程主要原料包括氧化铝、氟化铝、冰晶石和阳极碳块，中间产品液态铝，产品为普通铝锭。主要的生产车间包括电解车间、净化贮运车间和铸造车间，以及公用和辅助工程等。电解车间主要生产设备包括电解槽、多功能机组、出铝抬包、抬包拖车、阳极搬运车和叉车；烟气净化车间主要有主排烟机、罗茨风机、袋式除尘器和离心式风机等。铸造车间主要生产设备有固定式燃气炉和普通铝锭铸造机等。

2 危险和有害因素分析

2.1 主要危险因素分析

2.1.1 火灾和爆炸

铝电解槽因设备缺陷或其他外力因素发生漏炉事故，最常见危害是冲（熔）断供电母线，造成单台槽或大面积的停电停产。泄漏的髙温铝液接触空气会引起燃烧，容易形成火灾。一旦遇水或遇湿，熔融铝液与水发生反应形成大量水蒸汽，体积急剧膨胀，会发生剧烈爆炸。电解槽的母线短路口偶有放炮事件的发生。既有造成人员伤亡的可能，也有造成大面积停电停槽的可能，甚至会导致整个供电系统和生产系统的崩溃，通常经济损失相当严重。真空抬包车运输过程中，熔融的高温铝液遇水发生反应形成大量水蒸汽，体积急剧膨胀，会发生剧烈爆炸。铸造车间内的设备故障以及铝液运输、铸锭熔炼过程中，如发生跑铝、铝水外溢，一旦遇水或遇湿，熔融铝液与水发生反应形成大量水蒸汽，体积急剧膨胀，会发生剧烈爆炸。

2.1.2 起重伤害

铝厂使用的起重设备有桥式起重机和电动葫芦等。起重机械属于特种设备，其作业属于特殊作业。可能造成的起重伤害事故主要原因有吊钩坠落、吊索具脱钩、载荷坠落，吊索破断、超载、绑挂不当、斜吊、违章操作、违章指挥、人员违章进入危险区域、易伤人的区域无安全警示标志和操作人员无证上岗等。

2.1.3 机械伤害

机械伤害的实质，是机械能的非正常做功、流动或转化，导致对人员的接触性伤害。电解工艺的主要设备有母线提升机、风机、斗式提升机和带式输送机等。上述设备在生产过程中高速运转、往复运动的机械部件，因防护设施缺陷或无防护、违反操作规程作业等原因，可能造成作业人员遭受打击、挤压、绞卷和碾轧等各种机械伤害。

2.1.4 高处坠落

生产过程中，在作业基准面2m以上各操作平台、钢梯和设备上等场所进行作业时，可能发生髙处坠落事故。车间高处工作平台、坑洞等有跌落危险的地点，如防护设施设计、制作等不符合规范，或没有防护措施、防护措施有缺陷，工人在操作和检修时都有可能发生高处坠落；另外在生产巡查或设备抢修、维修时，因作业人员身体不适、注意力不集中、违反高处作业规定或不严格执行操作规程等，容易发生高处坠落事故。

2.1.5 触电

电解铝生产过程主要的能源是直流电，从供电整流系统到电解过程如存在防护设施缺陷、作业人员违章操作，都有触电的危险。电解车间内有大量裸露母线，母线通有强大直流电，操作不慎可能会造成触电事故；工人操作时不慎将导电工具连接在母线和地面之间，或槽与槽之间连接导电物体，易造成短路。变配电设备、电气线路和用电设备等如产品质量不佳、绝缘性能不良或运行不当、机械损伤、维修不善导致绝缘老化破损或设计、安装不规范，当安全净距离不足，或违章操作，均能引发触电事故。各种电气设备的非带电金属外壳，由于潮湿、漏电和接地不良等原因，操作人员在操作过程中，有可能发生触电事故。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。

2.1.6 车辆伤害

在电解铝生产工序有叉车、真空抬包拖车和阳极拖车等，可能会由于厂房通道和视野狭小等因素的影响，不可预见的因素多，易发生撞车、溜车、撞人、撞物，以及在运输过程中会出现人员被物体挤伤、砸伤等伤害。若驾车人员素质不高或车况不好等，可引发车辆伤害事故。

2.1.7 坍塌

坍塌是指物体在外力或重力作用下，超过自身的强度或因结构稳定性破坏而造成的事故。如袋装氧化铝和氟化盐堆垛过高、铝锭堆垛不整齐、残极堆放不当造成局部塌陷、滚落等都可能会造成坍塌事故。另外，建构筑物，大型设备因工程施工砌体质量不良，受到地震、地质沉降或其他外力因素可能发生坍塌事故，对人员和设备造成伤害。

2.1.8 物体打击

当从高平台或高处作业坠落重物，容易发生物体打击伤害。发生物体打击事故的主要原因有：对危险坠落物件认识不足，判断失误；不按要求佩戴劳动防护用品；照明不足，对周围观察不清；登高作业人员物件跌落或扔东西砸伤下面人员。

2.2 有害因素分析

（1）粉尘危害。本工程生产工序中存在着氧化铝粉尘、氧化铝电解质混合尘、氟化物粉尘及其他粉尘伤害。如除尘设施未正常运行、产生粉尘设备密封不好，突发事故致使粉尘大量泄漏以及长期在粉尘超标环境作业，，当作业人员长时间吸入粉尘，能引起肺部组织纤维化为主的病变、硬化，丧失正常的呼吸功能从而导致尘肺病，最后可使人的肺部失去功能而窒息死亡。

（2）毒物危害。电解生产过程中产生电解烟气，其含有氟化物和粉尘等。氟化物（氟化铝）和的分解产物氟化氢有刺激性，可对眼睛、呼吸道粘膜造成刺激，严重者可发生支气管炎、肺炎，甚至产生反射性窒息。氟化物以气体或尘雾状态存在，在设备密封不好，或因设备管道腐蚀造成泄漏，设备检修，操作失误，发生事故等情况下，有毒有害物质便迅速外泄并污染作业环境，如防护不当或处理不及时，则很容易发生中毒和窒息。

（3）高温危害。按照《工作场所有害因素职业接触限值第2部分：物理因素》的规定，在生产劳动过程中，工作地点平均WBGT指数≥25℃的作业，即为高温作业。铝电解槽电解温度高达940℃～970℃，是主要的生产性热源。高温作业人员受环境热负荷的影响，作业能力随温度的升高而明显下降。据研究资料表明，环境温度达到28℃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℃时仅为一般情况下的70%左右；极重体力劳动作业能力，30℃时只有一般情况下的50%～70%，35℃时仅有30%左右。使劳动效率降低，增加操作失误率。另外，高温环境会引起中暑，长期高温作业（数年）可出现高血压、心肌受损和消化功能障碍病症。

（4）噪声危害。本工程产生噪声的设备主要有离心风机、除尘器的清灰过程、空压机和变压器等。人的听觉器官的适应性是有一定限度的，当长期在强噪声的作用下，听力逐渐减弱，引起听觉疲劳。如果长年累月在强烈噪声的反复作用下，内耳器官发生了器质性病变，成为噪声性耳聋。噪声可以使交感神经紧张，表现为心跳加快、心率不齐、血压波动、心电图阳性率增高。噪声引起神经衰弱症侯群，如头痛、失眠、乏力、记忆力衰退等。另外，噪声易使人烦躁不安与疲乏，注意力分散，导致工作效率降低。特别是当噪声级超过生产中的音响警报信号的声级时，会遮蔽音响警报信号，易造成事故。

3 结语

通过对某拟建工程的电解铝生产过程中危险有害因素的分析，可知本项目生产过程中存在的主要的危险因素是火灾爆炸、起重伤害、机械伤害、高处坠落、触电、车辆伤害、坍塌和物体等，主要的有害因素是粉尘、毒物、噪声和高温等。对本项目上述潜在危险有害因素的识别，有助于工程设计人员了解和掌握事故预防特性，进而有针对性的开展防护设施的设计工作。