铜冶炼厂工艺安全管控五阶段

金川集团铜冶炼厂  郑天军  聂永艳/文、图

金川集团股份有限公司铜冶炼厂担负着利用火法处理铜精矿和外购铜原料，湿法冶炼工艺生产阴极铜的重要任务。从原料到产品的一条线管理，从火法26台冶金炉窑到湿法2 900个电解槽“水火交融”的分片管理，从余热锅炉、起重作业到涉氮涉氧等关键环节的重点管理，决定了工艺安全管理是该厂最重要的安全管理。2009年以来，该厂按金川“五阶段”工艺技术安全管控匹配化建设要求，以工艺安全动态评价为起点，以工艺安全防护为基础，以工艺安全三区建设为重点，以工艺安全本质化升级为手段，以工艺安全匹配化建设为目标，抓过程控制，抓目标结果，不断创造出本质化、匹配化和常态化的工艺安全环境，为全厂连续五年实现重伤以上事故为零奠定了坚实基础。

查找缺陷

金川五阶段工艺技术安全管控模式是一个动态的梯进式安全管控过程。动态的安全管控过程，必须以动态的安全评价为前提。该厂首先重点进行了系统的安全动态评价，对全厂自热炉、合成炉、转炉、阳极炉等火法生产系统、电解生产系统、原料供应系统、产品发运系统和辅助保障系统等，从设计、安装到运行，从控制室、熔体排放到电解出装，逐个岗位、逐个工序、逐个车间、逐个系统提出问题并予以分析，找出安全防护缺多少，可能发生事故的工艺环节有几个，工艺安全管理的难点有哪些，为五阶段建设初始阶段提供基础资料；其次，该厂进行了针对性的动态评价。例如，通过对全厂影响工艺安全的冶金炉窑进行评价后，发现安全保障程度相对较低，重工艺系统运行，轻工艺系统检修与改进，工艺设备防护、预防均存在一定的安全问题。因此，该厂在五阶段的第二阶段的主要任务是建设完善的工艺系统连锁闭锁装置，加强工艺系统检修与改进，工艺系统按计划检修与维护，并增设工艺设备预防设施。此外，该厂还进行了“回头看”动态性评价，每进行完一项工艺安全技术匹配化建设后，及时组织专家进行效果评估，保证质量，保证安全效果。

奠定基础

关注工艺技术点安全防护建设。 例如，该厂通过严格的程序和标准，对冶金炉窑排放口衬套、衬砖进行预防性维护和计划性更换，保证冶金炉窑的安全；对电解槽头设计安装防护踏板，消除人员易踩入槽内烫伤的危险。

关注工艺技术线的安全防护建设。每一个工艺技术系统是一个环环相扣的环节，上道工序影响下道工序的安全，原料影响着冶金炉窑的安全，产品影响着发运的安全。因此，该厂将冶金炉窑、锅炉、电解等关键工艺线上实现94处工艺闭锁连锁控制，从工艺本质上切断可能发生事故的链条。例如合成炉进料通过精矿风根称、配料刮板、加料刮板、风动溜槽闸板阀等4个程序环节。在生产流程中，如果出现操作失误，如少执行一道程序，将导致物料输送中断，在产生非生产性作业的同时，会影响冶金炉窑的安全。因此，该厂对“投、停料”程序进行联锁，实现“一键控制”投、停料，彻底杜绝了人工操作时出现误操作带来的各种安全问题。另外，该厂还对余热锅炉输灰系统、水循环系统、给水系统、配电系统进行连锁，共同保障余热锅炉设备的安全运行，避免因岗位疏忽、人员麻痹、操作不当，造成刮板机压死、锅炉爆管、汽包满水、汽包缺水、锅炉超压甚至爆炸等事故发生，做到彻底消除安全隐患。在电解系统，该厂将硅整流短路器与流量连锁，当流量小于规定值时，电解槽停止供电，防止产生氢气，避免爆炸事故的发生。

关注工艺系统技术面的安全防护建设。 每个环节都是员工操作的重要场所，都有可能危及员工的生命安全。为此，该厂共建设了3万0 561 m工艺设施防护栏杆，89处关键工艺设施防撞设施，272条安全通道，设置安全标识1 148块，为员工创造了良好的安全环境。

管控环节

铜冶炼厂一是实施关键工艺参数变量三区控制。将173个可能发生重大工艺事故的冶金炉窑温度、投料量、燃料量、给氧量和锅炉压力、温度、给水量以及电解液温度、酸度等关键工艺参数，按红、黄、绿3种颜色分为危险区、警戒区和安全区，通过安全区保障措施、警戒区调整措施和危险区禁止措施，保证关键参数在安全范围运行，使工艺系统控制逐渐实现由事后分析、调整向过程中及时分析转变，逐渐实现由管理人员滞后分析、调整向关键岗位人员过程中及时分析转变。例如，铜自热炉吹炼喷枪采用水冷却，如果控制不当，氧枪烧损漏水，就有可能发生水流进高温炉膛，产生冶金炉窑爆炸的安全风险。因此，该厂将冷却循环水水流量列为关键参数来控制，80～130 m3/h为安全区，80～90 m3/h为警戒区，及时调整水流量。小于80 m3/h为危险区，立即停炉检查处理。

二是实施危险工艺环节“三区”控制。对56个可能发生重大事故的强碱、强酸储存区域、涉氮涉氧区域和高温熔体排放区域，实施以“区域封闭、红色警示、安全告知、条件准入”岗位“三区”控制。

三是厂房通道，人车繁忙区域，实施以“人机隔离、人车分道、红黄绿警示”等厂房“三区”控制，确保工艺流程的有效衔接，也保证了安全流程的畅通。

提升水平

提高系统安全水平。合成炉系统是铜冶炼厂主要的生产系统之一。例如，合成炉系统原由于喷嘴结构的局限性，影响了对热负荷的均衡控制，也影响了合成炉安全运行，同时也造成合成炉喉口部粘接严重、余热锅炉故障频繁等，产生非生产性的作业增多，增加了新的次生隐患。2012年以来，该厂通过工艺改造，用先进的处理量大、效率高的单喷嘴替代传统的四喷咀，不仅大大提高了投料量，同时通过优化工艺控制，实现了系统能量交换的平衡，减少了非生产性作业，降低了操作员工的劳动强度，提高了系统的综合安全保障水平。

削减安全风险。合成炉上升烟道喉口部结瘤爆破高危作业，多进行一次爆破，就多一份安全风险。2012年以来，该厂工程技术人员经过不断探索实践，采用改变工艺控制和增加辅助设施相结合的升级改造，使原来12～15天爆破周期，延长至45天，减少了爆破危险作业频次，减少了安全风险。另外，自热炉余热锅炉过渡段粘结一直影响着自热炉系统的作业率，过渡段粘结达到一定程度时必须停料化过渡段，平均每7天就需要化过渡段一次，增加了危险作业的频次。对此，该厂通过对自热炉锥段冷却水分配工艺和对氧枪喷头内部结构改进，使需要化过渡段时间延长到11天以上，降低了自热炉过渡段清理次数，消减了安全风险。

消除危险作业。该厂将电解工艺系统原人工加盐酸作业，改为设备自动加入方式，彻底消除人员在操作过程中直接和盐酸接触、加入过程盐酸喷溅带来的安全风险，降低了岗位人员劳动强度，改善了人员作业环境；在产品发运系统，应用机械原理设计制作专用吊具，该厂实现了无人把吊、自动吊装摆放的吊运作业，彻底消除了人员把吊作业带来的安全风险。

找准平衡点

关注员工操作与工艺技术的匹配化。铜冶炼厂在全厂编撰下发了人手一册的包括“作业指导书、安全操作规程”等《员工安全生产手册》，并坚持进行每年一次的“应知”“应会”安全技术培训、考试，使员工安全技术素质逐渐与系统的工艺技术水平相适应，引领员工“上标准岗、干标准活、做安全人”。

关注生产组织与工艺技术的匹配化。通过工艺技术的过程控制，实现生产组织的目标；通过生产组织的目标，体现工艺技术安全管控的效果。在生产组织中，坚持追求“例行”，减少“例外”，变“例外”为“例行”。即通过平稳的工艺技术运行参数，减少非生产性特殊作业，保证生产组织流程的畅通，降低安全风险。同时，一旦发生突发性生产、工艺中断事件，通过完善程序、监督保障等措施，使“例外”事件，步入正常的管理轨道。

关注设备设施与工艺技术的匹配化。通过设备、设施的安全运行，为工艺技术保驾护航，该厂倡导设备安全管理以点检为基础，抓实效，抓质量，实现“预知维修”和“安全检修”，减少设备故障率，保障设备长周期安全经济运行，保障工艺系统连续平稳运行，通过技术改造、升级增加设备技术含量。仅2013年，该厂就实施了44项设备升级改造项目，提升了设备安全保障水平与设备与工艺技术的匹配化程度。

关注环境与工艺技术的匹配化。营造人文环境，为工艺技术营造氛围。该厂通过安全标识、安全橱窗、安全园地、安全活动、安全宣誓等，增强员工的安全操作意识，为安全工艺操作创造条件；创造良好的现场环境，为工艺技术提供保障。例如，将原电解槽面的半覆盖，改为全覆盖，并通过一系列管理措施，改善现场作业环境，降低蒸汽消耗，同时也保证了工艺安全。

关注各项指标与工艺的匹配化。以合成炉为例，该厂通过工艺优化提高合成炉作业率1个百分点，将减少非生产时间3天以上；通过工艺优化，提高直收率1个百分点，将增加铜量2 000 t；按全年生产42.5万t阴极铜，通过工艺优化，降低残极率1%，将减少约4 000 t铜量在流程循环，在降低成本、增加效益的同时，也降低了安全风险。

       编辑  刘莉莉