李潔，朱斌，卜凡，弓創(chuàng)周

（1.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院，天津300131；2.江蘇揚(yáng)農(nóng)化工集團(tuán)有限公司）

碳化法生產(chǎn)碳酸鋇安全風(fēng)險(xiǎn)分析與預(yù)防

李潔1，朱斌2，卜凡1，弓創(chuàng)周1

（1.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院，天津300131；2.江蘇揚(yáng)農(nóng)化工集團(tuán)有限公司）

碳化法是生產(chǎn)碳酸鋇的主要工藝之一，其生產(chǎn)過(guò)程存在火災(zāi)、爆炸、中毒等安全隱患。運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)法，對(duì)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)分析，并提出相應(yīng)的安全對(duì)策及預(yù)防措施，以提高企業(yè)安全生產(chǎn)管理水平，預(yù)防事故的發(fā)生。

碳化法；碳酸鋇；安全風(fēng)險(xiǎn)；分析；預(yù)防

碳酸鋇是一種重要的無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于工業(yè)陶瓷、無(wú)線電、光學(xué)玻璃、油漆、建筑等行業(yè)。中國(guó)碳酸鋇的生產(chǎn)大都采用碳化法，即重晶石經(jīng)煅燒生成硫化鋇，再經(jīng)碳化、脫硫、烘干制得碳酸鋇。碳酸鋇的生產(chǎn)過(guò)程存在火災(zāi)、爆炸、中毒、環(huán)境污染等安全隱患，如不采取預(yù)防措施，可能會(huì)造成人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。筆者對(duì)碳化法制備碳酸鋇生產(chǎn)過(guò)程的危險(xiǎn)性進(jìn)行辨識(shí)和分析，確定各生產(chǎn)工序的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

1　碳化法生產(chǎn)碳酸鋇工藝流程［1］

碳化法生產(chǎn)工藝得到的碳酸鋇產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)成本較低，是行業(yè)內(nèi)普遍使用的生產(chǎn)工藝。重晶石和煤粉經(jīng)粉碎、篩分、煅燒制得硫化鋇熔體，將硫化鋇熔體用水浸取再經(jīng)澄清，制得硫化鋇漿液，向硫化鋇漿液中通入二氧化碳進(jìn)行碳化得到碳酸鋇漿液，碳酸鋇漿液經(jīng)脫硫、真空過(guò)濾及洗滌、干燥、粉碎制得碳酸鋇成品。碳化法生產(chǎn)碳酸鋇工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1　碳化法生產(chǎn)碳酸鋇工藝流程圖

2　安全風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1物料危險(xiǎn)性分析

按照《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》（2015版）對(duì)碳化法生產(chǎn)碳酸鋇所使用的原料以及產(chǎn)品、中間產(chǎn)品的危險(xiǎn)性進(jìn)行辨識(shí)分析，屬于危險(xiǎn)化學(xué)品的有硫化鋇、硫化氫、二氧化碳、一氧化碳、碳酸鋇等，從《危險(xiǎn)化學(xué)品安全技術(shù)全書(shū)》［2］查出各物料危險(xiǎn)性列于表1。

表1　碳化法生產(chǎn)碳酸鋇主要物料危險(xiǎn)性

重晶石煅燒工序、石灰窯造氣工序使用的煤粉未列入《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》。對(duì)照GB 12268—2012《危險(xiǎn)貨物品名表》，原料煤粉屬于4.2類易于自燃的物質(zhì)，使用儲(chǔ)存不當(dāng)可導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。對(duì)照GB 50058—2014《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄E，煤粉屬于導(dǎo)電性爆炸粉塵，該類粉塵與空氣形成爆炸性粉塵混合物，其濃度在爆炸極限范圍內(nèi)遇火花、高溫、靜電放電等點(diǎn)火源時(shí)可發(fā)生粉塵爆炸。

2.2工藝安全風(fēng)險(xiǎn)分析

1）原料粉碎工序。煤粉屬于導(dǎo)電性爆炸粉塵，在煤粉的粉碎、篩分、輸送過(guò)程中有發(fā)生粉塵爆炸的可能性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，煤粉的爆炸下限最低為33 g/m3。煤粉懸浮在空氣中形成爆炸性混合物，當(dāng)其濃度達(dá)到其爆炸極限時(shí)，無(wú)論是在封閉的設(shè)備內(nèi)部（如制粉、輸送設(shè)備等），或是在敞開(kāi)的空間（如設(shè)備檢、維修時(shí)），遇點(diǎn)火源（明火、高熱等）將導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生。若在設(shè)備內(nèi)部發(fā)生煤粉燃爆事故，將引起設(shè)備內(nèi)壓力迅速提高，造成整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)損壞。

該工序使用粉碎機(jī)等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，若設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)部位未設(shè)置防護(hù)網(wǎng)、防護(hù)罩等防護(hù)措施或防護(hù)措施存在缺陷或操作人員違章作業(yè)，將導(dǎo)致機(jī)械傷害事故的發(fā)生。

2）煅燒還原工序。重晶石與煤粉在回轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行還原反應(yīng)，溫度在600～800℃時(shí)按下式反應(yīng)：

隨著反應(yīng)溫度的升高反應(yīng)速度明顯加快。溫度在900～1 200℃時(shí)按下式反應(yīng)：

在回轉(zhuǎn)爐中由于煤的作用還會(huì)發(fā)生下式反應(yīng)：

反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的一氧化碳為易燃?xì)怏w，其爆炸極限為12.5%～74.0%（體積分?jǐn)?shù)）。當(dāng)一氧化碳與空氣混合且濃度在爆炸極限以內(nèi)，遇明火、高熱能引起火災(zāi)爆炸。

當(dāng)爐溫較低空氣過(guò)剩時(shí)或重晶石還原制得的粗硫化鋇與潮濕空氣反應(yīng)將會(huì)生成二氧化硫、硫化氫：

二氧化硫、硫化氫在回轉(zhuǎn)爐爐氣中的體積分?jǐn)?shù)較小，一般不會(huì)引起火災(zāi)爆炸事故。但該類酸性氣體在高溫、潮濕環(huán)境會(huì)對(duì)設(shè)備、管線造成較大程度的腐蝕，造成設(shè)備缺陷，將會(huì)提高發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)。

3）浸取工序。硫化鋇在水中水解反應(yīng)如下：

煅燒還原工序物料溫度高達(dá)1 000℃，反應(yīng)結(jié)束后將粗制硫化鋇轉(zhuǎn)移至浸取槽的過(guò)程中存在著高溫灼燙的危險(xiǎn)。硫化鋇浸取溫度一般控制在90℃左右，高濃度的硫化鋇溶液一旦發(fā)生泄漏將導(dǎo)致化學(xué)性灼燙傷、中毒事故的發(fā)生。硫化鋇在水中水解過(guò)程可生成少量硫化氫氣體，有導(dǎo)致人員中毒的危險(xiǎn)。

4）石灰窯制氣工序。石灰窯制氣工序產(chǎn)生的窯氣含有少量一氧化碳，石灰窯中一氧化碳體積分?jǐn)?shù)低于其爆炸下限，一般不會(huì)發(fā)生爐內(nèi)火災(zāi)爆炸。但是若設(shè)備、管道破損造成大量窯氣泄漏，當(dāng)作業(yè)場(chǎng)所通風(fēng)不良時(shí)，積聚的一氧化碳達(dá)到其爆炸極限時(shí)遇點(diǎn)火源能引起火災(zāi)爆炸。一氧化碳通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體而引起中毒。

5）碳化工序。碳化工序是整個(gè)碳酸鋇生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生有毒氣體的主要工序，主要為硫化氫氣體并伴隨少量一氧化碳。

若設(shè)備、管道選材不當(dāng)或磨損、疲勞、腐蝕、誤操作、維護(hù)保養(yǎng)不到位等造成儲(chǔ)罐、管道、閥門(mén)等設(shè)備設(shè)施受損，進(jìn)而引發(fā)硫化氫、一氧化碳泄漏事故，將導(dǎo)致中毒、火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生。

6）過(guò)濾、烘干、包裝工序。碳化得到的碳酸鋇漿加熱至90℃，加入純堿脫硫、過(guò)濾，鋇漿泄漏將導(dǎo)致中毒、灼燙事故的發(fā)生。產(chǎn)品碳酸鋇是白色斜方結(jié)晶或粉末，操作人員吸入高濃度的碳酸鋇粉末可造成急性中毒。碳酸鋇漿脫硫工序通常采用蒸汽加熱，高溫蒸汽噴出可導(dǎo)致高溫灼燙。

根據(jù)GB 6441—1986《企業(yè)職工傷亡事故分類標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)上述生產(chǎn)過(guò)程可能發(fā)生的事故類型進(jìn)行歸納，并采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)（RAC）［3-4］矩陣法，對(duì)碳酸鋇生產(chǎn)過(guò)程主要的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可以看出，碳化法生產(chǎn)碳酸鋇過(guò)程安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為2級(jí)或3級(jí)，整個(gè)系統(tǒng)可能發(fā)生的事故類型其嚴(yán)重性等級(jí)為Ⅰ～Ⅲ級(jí)，可能性等級(jí)為C～D級(jí)。從嚴(yán)重性看系統(tǒng)中無(wú)災(zāi)難性事故。從可能性看系統(tǒng)中無(wú)頻發(fā)性或多發(fā)性事故。其中煤粉投放料、石灰窯制氣、碳化、脫硫工序安全風(fēng)險(xiǎn)較大，安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為2級(jí)，即不希望有的風(fēng)險(xiǎn)，必須采取相應(yīng)安全措施方可作業(yè)。其他工序安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為3級(jí)，即有條件可接受的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)采取相關(guān)措施降低風(fēng)險(xiǎn)，盡可能避免事故發(fā)生。

表2　碳化法生產(chǎn)碳酸鋇工藝安全風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果

3　安全對(duì)策及預(yù)防措施

3.1防火、防爆措施

1）具有燃爆危險(xiǎn)性的生產(chǎn)場(chǎng)所，應(yīng)充分考慮防火、防雷、抗震、泄壓、安全疏散等安全技術(shù)措施，并確保符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。2）對(duì)涉及易燃、易爆危險(xiǎn)物質(zhì)的壓力容器和壓力管道設(shè)置壓力釋放裝置，包括安全閥、釋放閥、壓力控制閥等，一旦超壓，可把危險(xiǎn)物料泄放到安全的地方。加強(qiáng)設(shè)備、管道、閥門(mén)的密封措施，防止可燃物料泄漏引起火災(zāi)、爆炸事故。定期對(duì)儀表檢測(cè)裝置進(jìn)行校驗(yàn)，確保其可靠性及靈敏度。3）原料煤粉碎、篩分等工序應(yīng)設(shè)置可靠有效的通風(fēng)除塵系統(tǒng)，降低作業(yè)場(chǎng)所粉塵濃度，且除塵系統(tǒng)管網(wǎng)間禁止互通互連。當(dāng)班人員應(yīng)定期檢測(cè)和清理粉塵，除塵系統(tǒng)停運(yùn)期間和粉塵超標(biāo)時(shí)嚴(yán)禁作業(yè)。4）在設(shè)備管道連接處、閥門(mén)等容易發(fā)生泄漏和積聚易燃物質(zhì)的危險(xiǎn)區(qū)域，應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警儀和火災(zāi)報(bào)警器。5）嚴(yán)格控制作業(yè)場(chǎng)所內(nèi)點(diǎn)火源，禁止一切明火，嚴(yán)禁吸煙，嚴(yán)格控制作業(yè)區(qū)內(nèi)的焊接、切割等動(dòng)火作業(yè)，動(dòng)火需履行嚴(yán)格的動(dòng)火手續(xù)和審批程序。6）按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的要求設(shè)置消防設(shè)施，配備適當(dāng)?shù)南榔鞑摹?/p>

3.2防毒、防塵措施

1）根據(jù)作業(yè)環(huán)境及生產(chǎn)條件，設(shè)備設(shè)施應(yīng)選用耐酸耐腐蝕材質(zhì)，降低有毒有害物質(zhì)泄漏的可能性。2）生產(chǎn)過(guò)程中可產(chǎn)生硫化氫、一氧化碳等易造成人員急性中毒的有毒有害氣體，應(yīng)在煅燒、制氣、碳化、脫硫等易泄漏和積聚有毒物質(zhì)的區(qū)域（如采樣口、輸送泵等）設(shè)置有毒氣體檢測(cè)報(bào)警裝置，保證事故通風(fēng)。鋇漿罐上空存在無(wú)組織排放的硫化氫，可采用管道連接鋇漿罐，通過(guò)引風(fēng)機(jī)直接引入尾氣焚燒爐進(jìn)行處理。3）原料稱量、粉碎、輸送等作業(yè)中都有大量粉塵產(chǎn)生，原料粉碎、裝卸前可用水噴淋減少粉塵產(chǎn)生。在原料存放地點(diǎn)及粉碎工序，應(yīng)設(shè)置帶噴嘴的水帶。粉碎工序設(shè)置引風(fēng)機(jī)，安裝旋風(fēng)、布袋除塵器，將產(chǎn)生的粉塵收集回收入爐。烘干、包裝工序易產(chǎn)生碳酸鋇粉塵，為作業(yè)人員配備必要的勞動(dòng)防護(hù)用品。4）在有毒性危害作業(yè)場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置淋洗器、洗眼器等安全防護(hù)措施，淋洗器、洗眼器的服務(wù)半徑不應(yīng)大于15 m，并配備基本急救藥品和個(gè)人防護(hù)用品。5）加強(qiáng)對(duì)操作人員的安全教育及培訓(xùn)，使其熟練掌握安全操作技能，了解危險(xiǎn)物質(zhì)特性，正確配戴和使用勞動(dòng)防護(hù)用品及急救用品，提高員工自救互救能力。

3.3其他

1）各類傳動(dòng)設(shè)備均應(yīng)有可靠的安全防護(hù)裝置和緊急停車(chē)安全裝置，各種機(jī)械設(shè)備的安全防護(hù)設(shè)施應(yīng)定期檢查維護(hù)，確保完好。2）作業(yè)人員在操作中要按規(guī)定穿戴好防護(hù)用品，防止肢體直接接觸高溫設(shè)備或酸堿腐蝕性物質(zhì)。

［1］陳英軍.碳化法生產(chǎn)工業(yè)碳酸鋇［J］.河北化工，2005（2）：24-25.

［2］周?chē)?guó)泰.危險(xiǎn)化學(xué)品安全技術(shù)全書(shū)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［3］朱木秀，馮定.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)矩陣方法的研究和應(yīng)用［J］.辦公自動(dòng)化：辦公設(shè)備與耗材，2004（4）：33-35.

［4］中國(guó)就業(yè)培訓(xùn)技術(shù)指導(dǎo)中心.安全評(píng)價(jià)師（國(guó)家職業(yè)資格一級(jí)）［M］.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2010.

聯(lián)系方式：lijie95813@163.com

Safety risk analysis and prevention for barium carbonate produced by carbonation method

Li Jie1，Zhu Bin2，Bu Fan1，Gong Chuangzhou1
（1.CNOOC Tianjin Chemical Research＆Design Institute，Tianjin 300131，China；2.Jiangsu Yangnong Chemical Group Co.，Ltd.）

Abstruct：The production course of barium carbonate with carbonation method was one of main processes，which had lots of potential safety hazard，such as fire，explosion，and poisoning etc..By the application of the method of risk assessment code（RAC），the safety risks in the production process of barium carbonate were analyzed，and then measures were put forward to improve the level of enterprise′s safe administration and to prevent the occurrence of accidents.

carbonation；barium carbonate；safety risk；analysis；prevention

TQ132.35

A

1006-4990（2015）12-0060-03

2015-06-18

李潔（1982—），女，碩士研究生，工程師，主要從事安全技術(shù)咨詢工作。