铜火法冶炼厂安全设施设计研究
王立锋
【摘 要】由于铜火法这一工艺存在着比较多的安全隐患，故铜火法冶炼厂必须从原料的储存、使用，以及生产流程的管理等方面，对冶炼厂的安全设施进行设计，保证生产安全的同时，维护周边环境安全。为此，论文通过对铜火法冶炼工艺的流程进行概述，在分析了铜火法冶炼工艺危险因素的基础上，对铜火法冶炼厂的安全设施进行了设计，以期进一步提高我国铜火法冶炼厂生产的安全性，保护操作人员的生命安全。
【Abstract】 As the hidden danger of copper fire method， so the copper smelting plant must design the safety facilities of smelting plant form the aspects of the storage and use of raw materials， and the management of production process， to ensure the safety production and maintenance the safety of surrounding environment. This paper summarizes the copper smelting process， based on the analysis of the risk factors of copper smelting process， safety facilities of copper smelting plant is designed， in order to further improve the security of China's copper smelting plant， protect the safety of operating personnel.
【關键词】铜火法；安全设施；设计研究
【Keywords】copper fire method； safety facilities； design research
【中图分类号】TF63 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）11-0150-02
1 引言
铜作为一种主要的工业用料，具有较为广泛的应用范围。随着科学技术水平的不断提高，对于铜冶炼技术的研究程度也在不断深入，时至今日我国的铜冶炼水平较以往取得了极大进步，这也使得我国部分大型铜冶炼厂的冶炼技术得到了提高，不仅促进了相关产业的发展，同时也有利于推动地方经济进步。然而，由于铜冶炼过程中存在着比较多的危险因素，若未能做好相应的安全设计分析与安全管理，则极其容易发生安全事故，造成不同程度的经济损失甚至人员伤亡。鉴于此，对铜火法冶炼厂的安全设施设计进行研究，具有十分重要的实际意义。
2 铜火法冶炼工艺的流程概述
铜火法冶炼的工艺流程为：首先，利用蒸汽干燥机对经过配料后的铜精矿进行干燥处理，保证其含水率在0.3%以下，并利用加料系统将其喷射进闪速熔炼炉之中，在氧气与天然气的共同作用下，形成铜锍，再将铜锍放进吹炼炉中，形成铜含量在95%以上的粗铜；其次，利用阳极炉对粗铜进行氧化还原反应，形成铜含量在98%以上的阳极铜，经过浇筑后形成阳极板，之后利用湿法电解工艺形成铜含量约99.99%的阴极铜；再次，利用烟气的余热，通过两转两吸工艺，生成硫酸；最后，利用磨浮工艺对缓冷之后的熔炼渣进行铜精矿回收，同时，利用湿法电解工艺以及卡尔多炉火法工艺，对电解时产生的阳极泥进行金、银等有价金属的回收。
3 铜火法冶炼工艺危险因素分析
3.1 化学品危险分析
铜火法冶炼工艺的生产过程中，需要用到的化学物品主要包括二氧化硫、硫酸、氯气、盐酸、天然气、硝酸、二氧化硫、氢氧化钠、硫化氢以及压缩的氧、氮等[1]。其中，天然气是一种易燃性气体；氯气、硫化氢、二氧化硫属于有毒性气体；压缩的氧、氮则属于不燃的压缩性气体；硝酸、盐酸以及硫酸等属于腐蚀性液体。
3.2 生产过程危险分析
铜火法冶炼工艺生产过程中的危险，总体来说，主要包括机械性伤害、高空坠落、火灾、易燃易爆物品的爆炸、化学伤害、起重伤害、触点以及高温烫伤等。而不同的生产场所，其危险设施与主要危险因素是不同的[2]。例如，在储存生产原料的场所中，主要的危险设施便是吊车与胶带运输机，其主要危险因素便是起重伤害与机械性伤害这两种；而在熔炼车间，主要危险设施便是熔炼炉、吹炼炉、余热锅炉、阳极炉以及氧气管道、天然气管道和烟气管道，其主要危险因素便是火灾、爆炸、灼烫以及中毒和泄漏爆炸。
4 铜火法冶炼厂安全设施的设计
4.1 设计原则
由于铜火法这一冶炼工艺的生产环节比较多，生产流程比较长，故其大多数工艺流程中，均存在着安全隐患以及工业卫生问题。所以，铜火法冶炼厂安全设施的设计，必须秉承着“安全第一、预防为主”的原则。具体来说，首先，制定合理的工艺方案，选择自动化程度高、工作稳定性较强的设备，来增强生产过程中的安全性；其次，在符合安全间距的基础上，提高布置的科学性，进而确保整个生产过程的顺利，方便；最后，制定安全防范与应急救援设备，尽可能降低安全事故发生率，或者减轻事故的危害。
4.2 生产设备的安全设计
在铜火法冶炼厂中，主要的生产设备均放置在冶炼车间与电解车间中，需要此类生产装置处理的介质，不仅数量巨大，且其蕴含的能量也是巨大的，且部分还具有毒害性[3]。为此，自动化、大型化的冶炼设备的选择，是确保生产安全的主要途径。现如今，我国应用比较成熟的冶炼设备，主要有闪速吹炼炉、闪速熔炼炉以及回转式阳极炉等，不仅工艺先进，且具有比较高的自动化水平以及处理能力。具体来说，此类设备的共同特点即为自动化水平高，处理物料的能力强，能够在很大程度上降低工作量，进而降低工作人员的劳动强度。为了进一步确保生产过程的稳定性，通常情况下，大型的铜冶炼厂均会配置DCS控制系统，以此来对生产的整个过程进行监控，及时发现生产过程中的安全隐患，并采取有效措施予以解决。
4.3 建筑物与总布置图的安全设计
一方面，建筑物的安全设计。铜冶炼厂的建筑物主要分为熔炼主厂房、电解厂房、铜精矿库以及渣选矿厂房等，其安全等级与耐火等级均为二级。在对铜火法冶炼厂的建筑物进行安全设计时，必须根据防火规范对其钢结构的各个承重构件进行防火处理。同时，综合分析各个生产车间的腐蚀程度，实行针对性的防护处理。例如，地面与地沟要采取乙烯基树脂玻璃隔离层或者聚脲整体防腐面层；而钢结构的表面，则需要在除锈后，涂刷聚氯乙烯含氟萤丹防腐涂料，等[4]。另一方面，铜冶炼厂总布置图的安全设计，必须符合以下几方面原则：其一，尽可能满足生产工艺流程的实际需要，确保工艺物料运输的经济性，保证人、货分流；其二，明确功能分区以及路网结构，保证平面布局的合理性以及交通的顺畅性与安全性，达到土地的经济利用；其三，远近期布置相结合，即在确保近期布置合理性的同時，为远期发展留有余地；其四，严格遵守国家建筑防火设计标准，以及相关规程要求。
4.4 应急救援方案与设备的安全设计
第一，在必要的位置，安装洗眼器、防化服、喷淋装置、防毒面具等急救设备。第二，LNG站的设备要采取露天布置法，通过建立围墙将其与其他设备分离，并在站区的内外设置环形的消防通道[5]。同时，在LNG站内安装水喷淋消防以及完善的低温检测、火焰检测以及气体泄漏检测设备。第三，在存放易燃易爆等危险物料的位置，安装可燃气体报警器；在存放有毒化学物品的场所，安装有毒气体探测仪器，且要将信号与DCS系统相连接。第四，为工作人员分发劳动服装与鞋帽，火法车间的工作人员还要配备防护眼镜；同时，在行政区内设置洗浴中心、员工公寓，在各个车间内设置洗手池以及事故冲淋等安全卫生防护设施。最后，按照火灾危险级别，以及相关规范要求，在各个生产车间内安装火花自动报警系统。
5 结论
通过对铜冶炼技术的不断深入研究，现如今我国的铜冶炼技术已经处于领先水平，面对铜火法冶炼技术存在的化学品危险与生产过程中的危险，现代化的铜冶炼厂必须从设计原则、生产设备的安全设计、建筑物与总布置图的安全设计以及应急救援方案与设备的安全设计这四个方面着手，不断提高自身安全设施的设计水平，同时制定现代化的安全管理制度，对操作人员的专业素质进行培训与考核，进而实现对于铜火法冶炼生产设备的安全操作，以此来为铜冶炼厂的生产安全提供必要保障。
【参考文献】
【1】刘斌.浅析铜火法冶炼厂的高温通风机[J].有色设备，2014，14（04）：1-4.
【2】杨树赟.铜冶炼厂电炉缓冷渣中金属综合回收利用研究[J].云南冶金，2015，44（06）：18-21.
【3】陈谦.铜火法冶金含重金属废气控制技术研究[J].有色金属（冶炼部分），2013，10（09）：67-70.
【4】唐波.铜火法冶炼集烟烟气中重金属的处理方法分析[J].化工管理，2015，20（26）：185.
【5】王彤彤，余学德，郭峰，等.废杂铜火法精炼生产光亮铜杆现状浅析[J].有色冶金设计与研究，2012，33（06）：26-27.
【摘 要】由于铜火法这一工艺存在着比较多的安全隐患，故铜火法冶炼厂必须从原料的储存、使用，以及生产流程的管理等方面，对冶炼厂的安全设施进行设计，保证生产安全的同时，维护周边环境安全。为此，论文通过对铜火法冶炼工艺的流程进行概述，在分析了铜火法冶炼工艺危险因素的基础上，对铜火法冶炼厂的安全设施进行了设计，以期进一步提高我国铜火法冶炼厂生产的安全性，保护操作人员的生命安全。
【Abstract】 As the hidden danger of copper fire method， so the copper smelting plant must design the safety facilities of smelting plant form the aspects of the storage and use of raw materials， and the management of production process， to ensure the safety production and maintenance the safety of surrounding environment. This paper summarizes the copper smelting process， based on the analysis of the risk factors of copper smelting process， safety facilities of copper smelting plant is designed， in order to further improve the security of China's copper smelting plant， protect the safety of operating personnel.
【關键词】铜火法；安全设施；设计研究
【Keywords】copper fire method； safety facilities； design research
【中图分类号】TF63 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）11-0150-02
1 引言
铜作为一种主要的工业用料，具有较为广泛的应用范围。随着科学技术水平的不断提高，对于铜冶炼技术的研究程度也在不断深入，时至今日我国的铜冶炼水平较以往取得了极大进步，这也使得我国部分大型铜冶炼厂的冶炼技术得到了提高，不仅促进了相关产业的发展，同时也有利于推动地方经济进步。然而，由于铜冶炼过程中存在着比较多的危险因素，若未能做好相应的安全设计分析与安全管理，则极其容易发生安全事故，造成不同程度的经济损失甚至人员伤亡。鉴于此，对铜火法冶炼厂的安全设施设计进行研究，具有十分重要的实际意义。
2 铜火法冶炼工艺的流程概述
铜火法冶炼的工艺流程为：首先，利用蒸汽干燥机对经过配料后的铜精矿进行干燥处理，保证其含水率在0.3%以下，并利用加料系统将其喷射进闪速熔炼炉之中，在氧气与天然气的共同作用下，形成铜锍，再将铜锍放进吹炼炉中，形成铜含量在95%以上的粗铜；其次，利用阳极炉对粗铜进行氧化还原反应，形成铜含量在98%以上的阳极铜，经过浇筑后形成阳极板，之后利用湿法电解工艺形成铜含量约99.99%的阴极铜；再次，利用烟气的余热，通过两转两吸工艺，生成硫酸；最后，利用磨浮工艺对缓冷之后的熔炼渣进行铜精矿回收，同时，利用湿法电解工艺以及卡尔多炉火法工艺，对电解时产生的阳极泥进行金、银等有价金属的回收。
3 铜火法冶炼工艺危险因素分析
3.1 化学品危险分析
铜火法冶炼工艺的生产过程中，需要用到的化学物品主要包括二氧化硫、硫酸、氯气、盐酸、天然气、硝酸、二氧化硫、氢氧化钠、硫化氢以及压缩的氧、氮等[1]。其中，天然气是一种易燃性气体；氯气、硫化氢、二氧化硫属于有毒性气体；压缩的氧、氮则属于不燃的压缩性气体；硝酸、盐酸以及硫酸等属于腐蚀性液体。
3.2 生产过程危险分析
铜火法冶炼工艺生产过程中的危险，总体来说，主要包括机械性伤害、高空坠落、火灾、易燃易爆物品的爆炸、化学伤害、起重伤害、触点以及高温烫伤等。而不同的生产场所，其危险设施与主要危险因素是不同的[2]。例如，在储存生产原料的场所中，主要的危险设施便是吊车与胶带运输机，其主要危险因素便是起重伤害与机械性伤害这两种；而在熔炼车间，主要危险设施便是熔炼炉、吹炼炉、余热锅炉、阳极炉以及氧气管道、天然气管道和烟气管道，其主要危险因素便是火灾、爆炸、灼烫以及中毒和泄漏爆炸。
4 铜火法冶炼厂安全设施的设计
4.1 设计原则
由于铜火法这一冶炼工艺的生产环节比较多，生产流程比较长，故其大多数工艺流程中，均存在着安全隐患以及工业卫生问题。所以，铜火法冶炼厂安全设施的设计，必须秉承着“安全第一、预防为主”的原则。具体来说，首先，制定合理的工艺方案，选择自动化程度高、工作稳定性较强的设备，来增强生产过程中的安全性；其次，在符合安全间距的基础上，提高布置的科学性，进而确保整个生产过程的顺利，方便；最后，制定安全防范与应急救援设备，尽可能降低安全事故发生率，或者减轻事故的危害。
4.2 生产设备的安全设计
在铜火法冶炼厂中，主要的生产设备均放置在冶炼车间与电解车间中，需要此类生产装置处理的介质，不仅数量巨大，且其蕴含的能量也是巨大的，且部分还具有毒害性[3]。为此，自动化、大型化的冶炼设备的选择，是确保生产安全的主要途径。现如今，我国应用比较成熟的冶炼设备，主要有闪速吹炼炉、闪速熔炼炉以及回转式阳极炉等，不仅工艺先进，且具有比较高的自动化水平以及处理能力。具体来说，此类设备的共同特点即为自动化水平高，处理物料的能力强，能够在很大程度上降低工作量，进而降低工作人员的劳动强度。为了进一步确保生产过程的稳定性，通常情况下，大型的铜冶炼厂均会配置DCS控制系统，以此来对生产的整个过程进行监控，及时发现生产过程中的安全隐患，并采取有效措施予以解决。
4.3 建筑物与总布置图的安全设计
一方面，建筑物的安全设计。铜冶炼厂的建筑物主要分为熔炼主厂房、电解厂房、铜精矿库以及渣选矿厂房等，其安全等级与耐火等级均为二级。在对铜火法冶炼厂的建筑物进行安全设计时，必须根据防火规范对其钢结构的各个承重构件进行防火处理。同时，综合分析各个生产车间的腐蚀程度，实行针对性的防护处理。例如，地面与地沟要采取乙烯基树脂玻璃隔离层或者聚脲整体防腐面层；而钢结构的表面，则需要在除锈后，涂刷聚氯乙烯含氟萤丹防腐涂料，等[4]。另一方面，铜冶炼厂总布置图的安全设计，必须符合以下几方面原则：其一，尽可能满足生产工艺流程的实际需要，确保工艺物料运输的经济性，保证人、货分流；其二，明确功能分区以及路网结构，保证平面布局的合理性以及交通的顺畅性与安全性，达到土地的经济利用；其三，远近期布置相结合，即在确保近期布置合理性的同時，为远期发展留有余地；其四，严格遵守国家建筑防火设计标准，以及相关规程要求。
4.4 应急救援方案与设备的安全设计
第一，在必要的位置，安装洗眼器、防化服、喷淋装置、防毒面具等急救设备。第二，LNG站的设备要采取露天布置法，通过建立围墙将其与其他设备分离，并在站区的内外设置环形的消防通道[5]。同时，在LNG站内安装水喷淋消防以及完善的低温检测、火焰检测以及气体泄漏检测设备。第三，在存放易燃易爆等危险物料的位置，安装可燃气体报警器；在存放有毒化学物品的场所，安装有毒气体探测仪器，且要将信号与DCS系统相连接。第四，为工作人员分发劳动服装与鞋帽，火法车间的工作人员还要配备防护眼镜；同时，在行政区内设置洗浴中心、员工公寓，在各个车间内设置洗手池以及事故冲淋等安全卫生防护设施。最后，按照火灾危险级别，以及相关规范要求，在各个生产车间内安装火花自动报警系统。
5 结论
通过对铜冶炼技术的不断深入研究，现如今我国的铜冶炼技术已经处于领先水平，面对铜火法冶炼技术存在的化学品危险与生产过程中的危险，现代化的铜冶炼厂必须从设计原则、生产设备的安全设计、建筑物与总布置图的安全设计以及应急救援方案与设备的安全设计这四个方面着手，不断提高自身安全设施的设计水平，同时制定现代化的安全管理制度，对操作人员的专业素质进行培训与考核，进而实现对于铜火法冶炼生产设备的安全操作，以此来为铜冶炼厂的生产安全提供必要保障。
【参考文献】
【1】刘斌.浅析铜火法冶炼厂的高温通风机[J].有色设备，2014，14（04）：1-4.
【2】杨树赟.铜冶炼厂电炉缓冷渣中金属综合回收利用研究[J].云南冶金，2015，44（06）：18-21.
【3】陈谦.铜火法冶金含重金属废气控制技术研究[J].有色金属（冶炼部分），2013，10（09）：67-70.
【4】唐波.铜火法冶炼集烟烟气中重金属的处理方法分析[J].化工管理，2015，20（26）：185.
【5】王彤彤，余学德，郭峰，等.废杂铜火法精炼生产光亮铜杆现状浅析[J].有色冶金设计与研究，2012，33（06）：26-27.
