学士学位论文—-硫铁矿制硫酸及铁精矿生产过程中的定性定量分析以及安全对策措施研究评价.doc

安全环保节能工程安全环保节能工程考核（小论文）硫铁矿制硫酸及铁精矿生产过程中的定性定量分析以及安全对策措施研究评价研究学生姓名： 学生学号： 院（系）： 材料工程学院 年级专业： 2013级材料成型及控制工程3班 二一五年十二月目录1、生产制备工艺- 1 -2.主要危险、有害因素分析- 4 -2.1 物的不安全因素- 4 -2.1.1 硫酸生产现状及性质- 4 -2.1.2硫酸生产过程不安全因素- 5 -2.2环境存在的主要危险、有毒、有害因素- 5 -3、安全定性定量分析- 6 -3.1硫酸生产过程安全检查表- 6 -3.2故障树分析- 8 -4、安全措施和建议- 9 -4.1硫酸生产中三废的综合利用- 9 -4.1.1尾气处理和利用- 9 -4.1.2硫铁矿渣的综合利用- 10 -4.1.3排放液的处理和回收- 11 -4.2风险控制建议- 12 -4.2.1 重要危险有害因素控制- 12 -4.2.2一般危险有害因素控制- 12 -5、参考文献：- 13 -1、 生产制备工艺见图2-1硫铁矿以及有色金属伴生副产的硫精砂是我国的主要硫资源，国内硫酸生产原来一直以硫铁矿为主。硫铁矿在沸腾焙烧炉内通空气燃烧产生SO2气体,经余热锅炉回收热量后依次通过旋风除尘和电除尘进行干法除尘。随后,炉气再通过洗涤、冷却除雾等一系列的净化操作进入干燥塔。干燥后的炉气用主鼓风机压送至一转一吸或两转两吸制酸装置内制取硫酸1。其反应如下：焙烧反应： 2FeS22FeS+S2+Q （1）S2+O22SO2Q （2）二氧化硫接触氧化：SO2+1/2O2=SO3+Q （3） 三氧化硫吸收：SO3+H2O=H2SO4+Q （4）如果焙烧过程中床层温度低（400450），氧过量则会生成硫酸盐和三氧化硫：2FeS2+7O2Fe2（SO4）3+SO22SO2+O2=2SO31 天然矿石经过破碎、磨碎、选矿等加工处理成矿粉叫精矿粉。精矿粉按照选矿方法的不同分为多种精矿粉，如磁选、浮选、重选等精矿粉。2 焙烧工艺含硫48%、含水10%的硫铁矿由焙烧炉的加料斗，通过皮带给料机连续均匀地送至沸腾炉，采用氧表控制沸腾炉出口氧含量，根据其氧含量对沸腾炉的加矿量进行调节。沸腾炉出口炉气SO2浓度13%，温度约950。该炉气经废热锅炉后，温度降至340，废热锅炉产生的中压过热蒸汽，供凝汽式汽轮发电机组发电。从废热锅炉出来的炉气进旋风除尘器、电除尘器进一步除尘，出电除尘器的炉气温度320，含尘量0.2g/Nm3，然后进入净化工段。焙烧工序的主要流程为：“沸腾焙烧炉废热锅炉旋风除尘器电除尘器”流程。3 制酸工艺由电除尘器来的炉气，温度约320，进入动力波，用浓度约15%的稀硫酸除去一部分矿尘，降温后进入气液分离塔，然后进入冷却塔，进一步除去矿尘、砷、氟等有害物质。气体温度降至42以下，再经一级、二级电除雾器除去酸雾，出口气体中酸雾含量0.005g/Nm3。经净化后的气体进入干吸工段，在干燥塔前设有安全水封。分离塔为塔、槽一体结构，采用绝热蒸发，循环酸系统不设冷却器，热量由后面的冷却塔稀酸冷却器带走。分离塔淋洒酸出塔后，经斜管沉降器沉降，清液回增湿塔塔底的循环槽，进入动力波循环系统循环使用，一部分循环液通过分离塔循环泵打入脱气塔，经脱吸后的清液通过脱气塔循环泵全部送入干吸工段作为工艺补充水。斜管沉降器沉降下来的污泥，排入酸沟，可用石灰中和处理后采用料浆泵送至焙烧工段增湿滚筒与热矿渣混合。冷却塔也为塔、槽一体结构，淋洒酸从冷却塔塔底循环槽流出，通过冷却塔循环泵打入冷却塔循环使用。增多的循环酸串入增湿塔循环系统，整个净化系统热量由稀酸冷却器带走。在生产中，考虑到因突然停电造成高温炉气影响净化设备，在动力波上方设置了紧急事故用水阀，通过分离塔出口气温与动力波紧急事故用水阀联锁来保护下游设备和管道。烟气净化采用稀酸洗涤绝热蒸发冷却，部分排放工艺，采用一级动力波洗涤，其烟气净化流程为：焙烧工序出口烟气一级动力波洗涤器填料冷却塔一级电除雾器二级电除雾器。净化系统热量由填料冷却塔循环酸泵出口设置的稀酸板式冷却器移走；为防止烟尘在洗涤循环酸中的富集，而影响烟气冷却净化效果，在一级动力波循环酸泵出口抽出部分循环酸进入斜板管沉降器，进行固液分离，上清液部分通过S02脱吸后送污水处理工序，部分返回一级动力波洗涤器循环使用。2.主要危险、有害因素分析2.1 物的不安全因素2.1.1 硫酸生产现状及性质硫酸是化学工业重要产品之一，也是重要的无机基础化工原料。硫酸的用途很广泛，其用途遍及国民经济建设的各个领。1994年我国硫酸生产量为14947kt,其中硫铁矿制酸占80.8%,冶炼烟气制酸占16.7%,其它原料制酸占2.5%。1995年硫酸计划产量为1500Okt,由于磷肥生产及化工、轻工、冶金、医药等行业对硫酸需求的增加,实际产量可达16000kt左右。截止2009年底,硫酸的产量达到了71000kt/a,其中硫磺制酸产量约345000kt/a,冶炼烟气制酸产量约19000kt/a，硫铁矿制酸产量约为17500kt/a。2004年我国硫酸产量达到39950kt,首次超过美国位居世界第一位,占到当年世界硫酸总产量184990kt的21.6%。2.1.2硫酸生产过程不安全因素1、结合行业及硫酸厂工作现场实际，经辨识，硫酸厂的主要危险因素有： 高处坠落、物体打击、机械伤害、车辆伤害、触电、锅炉爆炸、灼烫、中毒、火灾、爆炸； 其他，如摔、扭、挫、擦、割、刺伤； 职业危害，如噪声与振动、高温、辐射等方面因素所致。2、根据硫酸厂的生产设备及储存方式等，关键装置及重点部位为：（1）焙烧炉、转化器；（2）余热锅炉、省煤器等余热回收系统；（3）电除雾器、电除尘器；（4）二氧化硫风机、空气风机；（5）干吸循环系统，包括酸循环泵、酸冷却器、硫酸管道；（6）干燥塔；（7）硫酸储罐区。3、事故的严重程度事故的严重程度分为三个级别：严重伤害、伤害、轻微伤害。（1）轻微伤害，例如：表面损伤、轻微割伤和擦伤、粉尘对眼睛的刺激；烦躁和刺激(如头痛)、导致暂时性不适的疾病等；（2）伤害，例如：划伤、烧伤、脑震荡、严重扭伤、轻微骨折；耳聋、皮炎、哮喘、与工作有关的上肢损伤、导致永久性轻微功能丧失的疾病等；（3）严重伤害，例如：截肢、严重骨折、中毒、复合伤害、致命伤害；职业癌症、其他导致寿命严重缩短的疾病、急性不治之症等。2.2环境存在的主要危险、有毒、有害因素2归纳起来，硫酸生产过程中存在的危险有害因素有如下几类3：(11类）;1、化学腐蚀的危害生产过程中，由于主要工艺物料二氧化硫、三氧化硫、硫酸等酸性物质均具有腐蚀性，因此对建构筑物、设备、管道、仪表、电气设施、地坪、设备基础、操作平台等，均会造成腐蚀性破坏，影响生产安全。2、化学灼伤的危害人体接触到生产过程中泄漏和喷溅的稀硫酸或浓硫酸，稀硫酸或浓硫酸会对人体造成腐蚀，形成化学灼伤。3、化学中毒的危害生产过程中产生的二氧化硫、三氧化硫、一氧化碳等有毒气体一旦外泄被人吸入会造成人体中毒或死亡。4、高温烫伤工艺制酸生产过程中高温灼伤主要是沸腾炉、排渣机、原料烘干机、净化中的除尘设备管道、转化工段电加热器等，当人体接触这些高温设备以及高温炉渣时会有被烫伤的危险。5、静电、雷电的危害生产过程中，在有弱电、强电操作的环境，如变压器室、配电室、中控室等处，静电放电、雷电放电均可造成仪表损坏或引起燃烧的点火源，导致火灾或造成因控制失灵产生的其他伤害事故。6、火灾和爆炸危险性硫酸在生产过程中为不燃物，但硫酸遇金属反应放出氢气，能与空气形成爆炸性混合物；生产过程中余热锅炉为压力容器，如果超压有可能发生物理爆炸。生产中使用的润滑油、点火用的柴油、木材及变压器室，低压配电柜（箱），配电线路、开关、熔断器、插销、电热设备、照明器具、电动机等均可能引起火灾。7、机械伤害生产过程中使用的行车、胶带运输机、振动筛、提升机、链式破碎机、罗茨风机、干燥机、泵等设备的传动轴、皮带轮及其它传动部件均可使对检修巡查或操作作业人员造成意外伤害。8、噪声危害生产过程中动力设备产生的振动、机械设备转动如鼓风机、泵等产生的噪声对人体均可产生不良影响，如损伤耳膜、听力下降，严重时引起耳聋。9、高处坠落该项目的许多作业现场均在2米以上，如行车操作、除雾除尘器、吸收塔、泡沫塔现场巡查检修等，这些操作及维修需在高处作业，作业人员在生产、检修过程中可能发生坠落的危险。10、粉尘危害项目中产生粉尘的场所主要为原料工段及沸腾炉的排渣岗位，工人长期暴露在硫铁矿粉尘或炉渣灰粉尘环境中，会因吸入粉尘而产生尘肺等危害。11、其他在生产过程中还有可能在操作行车时发生起重伤害、物料运输和驾驶车辆时发生车辆伤害、炉内检修时发生物体打击及窒息、高空落物、滑跌等。3、安全定性定量分析3.1硫酸生产过程安全检查表硫酸生产车间安全检查表单位： 检查人： 年 月 日序号检查范围检查内容检查标准检查结果1安全教育1、是否定期对职工进行安全教育？每周一次2安全制度1、是否按规程操作设备？操作人员熟悉操作规程2、存储成品（硫酸）的储罐是否妥善放置？妥善放置在安全的地方3防火措施1、易燃品保管是否妥善？有专人保管2、防火器材是否配备有效？按标准配备，有效安全、方便、道路畅道3、消防器材放置是否合适？放置在易于使用的位置4、各种易燃气体是否有专人保管？要有专有保管5、易燃品处有否吸烟现象？禁止吸烟4仪器措施1、仪器设备有否漏电现象？无2、仪器摆放是否符合规范？符合车间操作安全要求3、仪器设备的开关、旋钮是否灵活？操作前检查，要灵活、有效4、动力和照明电线是否有破损现象电线无破损5、电闸保险丝是否符合规格？要符合用电要求6、“三废”有否有治理措施？有治理预防措施5环境1、车间安全通道是否有堵塞？要求畅通无障碍2、车间内仪器、材料、工具是否整齐？要摆放整齐3、有无漏水、漏气、漏油现象？无滴漏现象4、有无通风橱，通风状况是否良好车间名称：检查地点：3.2故障树分析图：硫酸泄露事故 表：基本事件清单事件编号事件名称事件概率X12操作失误0.25X1装置强度设计不合格0.33X2材质选择不当0.5X3制造加工的质量差0.5X4检测不符合质量要求0.5X5安装质量差0.33X6焊接质量差0.33X7撞击挤压破坏0.33X8装置内外腐蚀0.5X9日常维护不及时0.5X10自然灾害0.5X11人为破坏0.5定性分析1、(X1),X1:装置强度设计不合格。2、(X2),X2:材质选择不当。3、(X3*X4),X3:制造加工的质量差，X4:检测不符合质量要求。4、(X5),X5:安装质量差。5、(X6),X6:焊接质量差。6、(X7),X7:撞击挤压破坏。7、(X8),X8:装置内外腐蚀。8、(X9),X9:日常维护不及时。9、(X10*X11),X10:自然灾害，X11:人为破坏。10、(X12),X12:操作失误。4、安全措施和建议4.1硫酸生产中三废的综合利用硫酸生产主要采用的原料有硫铁矿、硫磺、石膏及冶炼烟气等,我国广泛使用硫铁矿制取硫酸,其产量一直占全国硫酸总产量的80%以上。生产过程中产生的三废主要有含未完全转化或吸收的SO2、S03的制酸尾气,炉气净化工序产生的污酸、污水及厂区内冲洗工艺设备、被污染地面的排出水,硫铁矿高温焙烧所产生的烧渣。上述三废直接排放将对环境造成严重的污染,同时也是资源的极大浪费。因此,硫酸生产的三废治理对保护环境、提高资源利用率均具有十分重要的意义。最大的问题是对环境污染大，大量的污水、粉尘及矿渣严重影响着周围环境；另外操作环境恶劣、操作强度高。同时能耗也高，环保费用无法承受4。4.1.1尾气处理和利用硫酸厂尾气中的有害物,主要是S02、少量的S03、酸雾,其组成随工艺流程、工况不同而异。近年来,由于广泛采用二转二吸等先进流程,尾气中的有害组分已基本可满足排放标准,但考虑开停车及事故排放,仍需建有尾气处理系统。常用碱法或氨法吸收。(1)碱法采用各种碱液吸收尾气中的S02,常用的碱吸收液有碳酸钠(钾)溶液,氢氧化镁溶液及石灰乳等。特点是脱除率高,工艺简单。国外普遍采用石灰乳法,其反应如下:Ca(OH)2+SO2+H2O=CaSO32H2OCa(OH)2+SO3+H2O =CaSO42H2O2CaSO32 H2O +O2=2CaSO42 H2O生成的亚硫酸钙和硫酸钙,经处理后回收,或经澄清分离后铺路、填沟。其突出优点是石灰来源方便,价格低廉,投资和操作费用都较低。日本由于资源缺乏,故此法应用极为广泛。我国石灰石资源丰富,该法副产品市场需求有限。(2)氨法常用氨一酸法。用氨水或按盐溶液吸收SO3,多余循环液用浓硫酸进行分解,得到高浓度SO2气及硫酸铵溶液,SO2返回制酸系统,或加工成液体SO2出售,硫酸铵溶液中和后直接出售或加工成固体硫铵。反应式如下:2NH4OH+S02=(NH4)2S03+H2O(NH4)2S03+S02+H2O=2NH4HSO32NH4HSO3+H2SO4=(NH4)2S04+2S02个+ H2O(NH4)2S03+ H2SO4=(NH4)2S04+ S02个+ H2O其它方法有金属氧化物法、干法净化法、活性炭法、离子交换树脂法等。4.1.2硫铁矿渣的综合利用硫铁矿渣是硫铁矿制酸中在沸腾炉高温焙烧后的产物,主要组分Fe2O3和Fe3O4、金属的硫酸盐、硅酸盐和氧化物。我国目前每年堆置的硫铁矿渣近千万吨,约占化工废渣的1/3。烧渣成分一般含30写50%的铁及少量的铜、锌、钻等。由于产地不同,渣的成份有差异。但总的来说,具有很好的利用价值,综合回收具有重要的环境效益和经济效益。(1)炼铁硫铁矿烧渣中铁含量一般较高,可用作炼铁原料，高品位硫铁矿烧渣,其铁含量高,可直接掺烧后炼铁。中低品位硫铁矿的烧渣中,铁含量较低,有害杂质含量较高,不符合炼铁要求,必须进行造矿。采用选矿后炼铁,过去一般将烧渣还原熔烧成磁性渣(Fe3O4),如重油还原法、还原磁化焙烧法等,目前直接采用磁性焙烧,使排出的矿渣以磁性铁为主,再进行磁选获得精矿,此法更先进、经济。(2)回收有色金属有的硫铁矿中含有多量的有色金属,其价值超过了硫的价值。氯化焙烧法综合回收是比较成熟的方法。氯化焙烧法分高温、中温两种。高温氯化焙烧是将烧渣与氯化剂(CaC12)等均匀混合、制成干燥球团，在回转窖或立窖内经1000一1250摄氏度焙烧,使有色金属以氯化物形式挥发,湿法处理回收,同时获得优质球团供高炉炼铁。中温氯化法将硫铁矿渣、硫铁矿与食盐混合,使混合料含硫67%及食盐4%左右，然后投入沸腾炉内，在600一650摄氏度温度下进行氯化、硫酸化焙烧，使矿渣中有色金属由不溶物转为可溶的氯化物或硫酸盐，然后用水或稀酸把可溶性有色金属氯化物浸出并回收，除去了有色金属的氧化铁作为炼铁原料。硫铁矿渣可分别用盐酸法和硫酸法生产铁铝净水剂和聚合经基硫酸铁净水剂(PFS)；经还原、酸浸、碱沉淀、空气氧化等可制取氧化铁黄或氧化铁红等铁系颜料；亦可大量用于建材中。4.1.3排放液的处理和回收硫酸厂排出液主要含As、F、SS等,其处理主要是除砷。目前国内外一般采用石灰中和法、硫化法、铁盐法、离子交换法、溶剂萃取法等。姜云龙采用硫化法处理含砷废水,一级处理后砷含量降到0.05一0.somg/IJ;郭万清等用离子交换法处理含砷废水,可将砷含量降至0.3mg/IJ以下;试验表明,用硫酸亚铁沉淀一石灰中和一鼓风氧化法两级处理工艺,控制一、二级处理时废水的PH值分别为9.6和89,Fe/As摩尔比分别为1和5,可使废水中的砷含量由115mg/L降到0.14mg/L,若用PFS替代硫酸亚铁,可使砷含量降至0.32mg/L,其它各项指标亦符合GB8978一1996中的一级标准。4.2风险控制建议4.2.1 重要危险有害因素控制（1）、重要职业危险有害因素由安环处和责任部门共同管理。（2）、安环处组织相关责任部门策划重要危险有害因素的控制方式，在工作现场重大风险清单中应明确。（3）、安环处负责保存危险有害因素识别与评价过程、危险源辨识与风险评价过程的有关记录。4.2.2一般危险有害因素控制(1)、一般危险有害因素由责任部门管理，安环处进行监督。(2)、 危险废物控制A、各单位进行危险废物处置均须向综合管理部填写危险废物处置申请单，经同意后方可进行处置。B、危险废物处置后要由处置部门填写并保存废弃物处置记录，对送外处理的危险废弃物，应保存对方开具的接收单据或票据或对方的签字。3、风险控制措施记录重大风险，确定风险控制措施。在确定风险控制时，应考虑：（1）有关法规、标准的要求；（2）风险发生的可能性和后果的严重性；（3）企业的声誉和社会关注程度等。4、职业危害告知和警示（1）企业与从业人员订立劳动合同时，应将工作过程中可能产生的职业危害及其后果和防护措施如实告知从业人员，并在劳动合同中写明。（2）企业应以适当、的有效的方法对从业人员及相关方进行宣传，使从业人员对本企业的危险化学品了如指掌。硫酸厂涉及的危险化学品主要有：二氧化硫；三氧化硫；硫酸；柴油；氢氧化钠；氨水。企业应将这些危险化学品的危险特性、活性物质、禁配物质、预防及应急处理措施等告知从业人员，并在显眼的地方张贴告知牌。5、监督检查（1）、硫酸厂对所管辖区域的安全管理情况进行检查，并填写工作现场安全检查记录表；（2）、安环处不定期对工作现场的危险源安全管理情况进行监督检查，并填写工作现场安全检查记录表。（3）、对检查中的不符合，责任部门及时采取改进或纠正预防措施。6、生产、贮存硫酸的车间要有可靠的防火、防爆措施。由于硫酸与金属反应时可释放出氢，氢可与空气形成爆炸性混合物，因此，在维护硫酸储槽时，要特别注意检测储槽内的氢含量，并采取有效措施避免维修动火引起火灾爆炸。万一发生物品着火，应用干粉灭火器、二氧化碳灭火器、沙土灭火，切忌水流冲击物品，以免遇水会放出大量热量发生喷溅而灼伤皮肤。7、加大安全投入，不断提高硫酸生产过程的密闭化和操作的机械化、自动化水平。加强操作人员的技能培训,掌握机械设备的结构组成、原理、性能及工业要求、操作技巧和诊断、维修能力，不断强化对机械设备的日常维护保养，确保良好运行。8、硫酸贮存地点要设置明显的安全标志，仓间要保持阴凉、干燥、通风，应与易燃或可燃物、碱类、金属粉未等分开存放。酸罐要密封加盖，装有呼吸管，应设有计量装置，储酸时要保留200500mm的空间。储存时间不宜太长，否则会使硫酸残渣含量和混浊度升高。储酸周围要留有一定的安全空地，并设有漏酸的处理装置。9、硫酸运输容器应标明品种、数量、生产厂名、商标和出厂日期等。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。运输硫酸时要尽可能避免与其它物资混装。使用汽车运输硫酸时，硫酸浓度超过90%以上者，车身前面要有“危险”标志，超过10%的要挂有“毒”字标志，行走时要选择流通量小的道路，因转载、休息、事故等需要暂时停放时，要尽可能先择安全的场所。10、硫酸生产单位应配有淋浴器、浴室，作业现场附近要备有清洗用水龙头。作业人员工作时，应穿戴符合要求的个体防护用品，包括防护眼镜、面罩、手套、胶靴及防护服等。人触及硫酸后要采取适当措施，当眼睛接触时，应立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟;皮肤接触时，应立即脱去被污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟;吸入时，迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸通畅;食入时，误服者用水漱口，给饮牛奶或蛋清。以上情况发生后应尽快转送医院救治。5、参考文献：1张振全，张曼曼. 硫酸生产工艺的发展状况J. 广东化工, 2012, (16): 97-98+103.2王广亮. 硫酸生产风险分析J. 硫酸工业, 2009, (01): 44-47.3蔡掛才. 论硫酸生产工艺安全管理C. 2005:3.4胡细全. 硫酸生产中三废的综合利用J. 黄石高等专科学校学报, 1999, (04): 6-9.