棕刚玉生产企业安全问题与对策

河南安科院安全科技服务有限公司 岳志奇 河南省应急管理科学技术研究院 司恭｜文

棕刚玉俗称金刚砂，具有质地致密，堆积密度大，自锐性强，韧性好，磁性物含量低等特点，是制造业的基础材料，主要用在耐火材料、砂轮、喷砂等方面，用其制成的磨具磨削性能好、发热率低、磨削比高、适用范围广、价格便宜，被广泛应用。其主要采用电弧炉冶炼法生产，因高温特点，生产过程具有熔融物遇水爆炸、迸溅、灼烫的危险，各类事故时有发生。例如，2019 年6 月1 日，登封市兆孚磨具磨料公司发生熔融棕刚玉灼烫事故，造成2 死8 伤，损失惨重。棕刚玉生产在我国是一个“小行业”，被关注度低，发展过程中缺少严谨的规划，实践中，各类生产经营单位安全设施“欠账”往往较严重，同时也缺乏有效监管。

对此，本文简要介绍了棕刚玉生产工艺及特点，分析了棕刚玉生产过程中涉及的主要危险因素和目前安全生产方面存在的主要问题，并提出了针对性的安全对策措施建议，希望能够为棕刚玉生产企业提高安全水平和监管部门实施安全监管提供参考。

棕刚玉生产工艺状况

棕刚玉是用熟铝矾土、原煤或焦炭、铁屑等多种原料，配比后在电弧炉中经过融化还原、发生晶态转变而制得的棕褐色人造刚玉，其主要成分是氧化铝(Al2O3)，含量在95.0%～97.0%，另含有少量的Fe、Si、Ti 等。

棕刚玉冶炼一般有三种方法。

1）流放法。连续生产，自动化程度高，但投资大，结构复杂，适合于大功率冶炼。该法是目前世界最先进的刚玉冶炼技术，但在我国应用极少。

2）倾倒法。连续生产，机械化程度高，投资较小，生产效率好，是目前使用普遍的一种方法。

3）固定法（熔块法）。间断生产，机械化程度低，投资小，设备简单，工艺方便，是目前小型磨料厂进行刚玉冶炼的主要方法。

棕刚玉冶炼温度高，通常可达2 200 ℃，熔炼周期长，一般需8 h 甚至更长；同时耗电量大，如1 台4 000 kVA 棕 刚 玉 冶 炼炉，炼成一炉就可能消耗上万度电能，而且工作中安全卫生条件往往较差。

棕刚玉生产过程中的危险因素

熔融物遇水爆炸

棕刚玉熔炼过程中炉液温度一般可达2 200 ℃。若不慎发生熔炉溢炉、穿漏，吊运时洒落等情况，熔融液遇到地面积水或者潮湿地面、冷材料等，则会发生猛烈爆炸、迸溅。其殃及面广，杀伤力大，对企业、设备设施往往是具有毁灭性的，且恢复难度大。熔融物遇水爆炸是目前我国棕刚玉生产企业面临的最主要的危险。

一氧化碳中毒

棕刚玉冶炼过程中由于需要使用煤或焦炭等材料，加上石墨电极的消耗，会产生一氧化碳。正常生产时，一氧化碳会被引风机抽吸，排放到大气中稀释处理，危害较小。但在熔炉停电、或夜间调峰运行而白天焖炉时，如果风机停运，炉中生成的一氧化碳不能有组织排放，则很容易受高温作用形成正压而逸散于作业场所，造成从业人员中毒事故。在实践中，此风险常常被企业忽略。

图1 棕刚玉生产工艺流程示意图

一氧化碳爆炸

由于熔炼周期长，很多企业为降低成本，采取错峰用电而白天焖炉，此时风机停运，一氧化碳不能排出，将在炉内风罩内积聚。当焖炉结束开炉开机时，空气会从炉侧炉底吸入，与一氧化碳混合形成爆炸性气体，在炉内高温作用下，极易发生一氧化碳爆炸。而此燃爆风险，也极易被企业忽略。

灼烫

在棕刚玉生产企业中，熔炼车间、冷却车间属于高温作业环境，涉及熔炼炉等为明火、高温设备，熔炼、倾倒、吊运、冷却过程中经常发生迸溅等现象，稍有不慎，易发生灼烫危险。此外，灼烫事故还常常是熔融物遇水爆炸之后派生的二次事故。

其他

棕刚玉的生产过程，往往还涉及如电气伤害、机械伤害、高处坠落、物体打击、起重伤害、高温、粉尘、噪声与振动等危险危害因素。

存在问题

本文以笔者实际走访调研的10余家棕刚玉生产企业实际情况为基础，探讨目前棕刚玉生产企业安全方面存在的问题，具体来说包括如下5 方面:

第一，平面布置及建构筑物方面，通常存在部分车间之间防火间距不足；电弧炉熔炼区和冷却区有非生产水槽、水管，炉底存在积水；电弧炉操作室空间过于狭窄，安全出口不畅，无隔热防喷溅措施；部分房间采用泡沫夹芯板材等问题。

第二，工艺设备自控方面，通常存在电弧炉未设置温度测量装置和相应的限位、锁定装置；电弧炉循环冷却水系统未设置进出水流量、温度、进水压力检测设施；一氧化碳泄漏检测报警仪未按要求设置等问题。

第三，供配电方面，通常存在生产系统为单回路供电系统；变压器底部未设置变压器油收容设施；变压器周围未设置防护栏；变压器与电弧炉之间未设置防高温烘烤设施等问题。

第四，消防应急方面，通常存在电弧炉出料区未设置熔融物料事故收容措施；生产车间未设置安全疏散通道等问题。

第五，常规防护和安全标志方面，通常存在破碎机除尘器钢制斜梯未设置栏杆；颚式破碎机落料地坑口未设置防坠落盖板，破碎机地坑无有限空间安全警示标志；炉顶操作平台未设置防坠落护栏；拉接包卷扬机电机皮带轮未设置防护罩；液氧、乙炔、液化石油气等钢瓶混放，气体钢瓶的瓶帽、防震圈、防倾倒设施缺失；车间顶部和四周部分区域未采取防雨措施等问题。

安全对策措施建议

根据以上分析，按照国家现有法律法规、标准规范和相关政策，笔者针对高温工艺、常见事故隐患，提出如下11 个安全对策措施:

第一，各级发改部门及企业应认真执行产业政策，按照《产业结构调整指导目录（2019 年本）》的规定，严格限制棕刚玉烧结块项目，坚决淘汰3 000 kVA 以下普通棕刚玉冶炼炉和4 000 kVA 以下固定式棕刚玉冶炼炉，积极促进行业的升级换代。

第二，相关行业主管部门应组织制定适合我国国情的棕刚玉生产安全技术规程。目前，除相关法律法规、通用标准等对棕刚玉生产有刚性约束外，我国国家标准、行业标准中尚无专业的棕刚玉生产安全技术规程，在棕刚玉的安全管控方面存在着一定的盲区。因此，笔者建议相关部门组织制定安全技术规程，对安全生产、监控系统、安全管理和个体防护及应急物品要求等方面进行喜欢规定，以规范指导全国棕刚玉的安全生产。

第三，从企业层面来说，应大力开展隐患排查，切实消除熔融物类重大事故隐患。例如，发现熔炼和熔融物转运、吊运、冷却等生产区域以及熔体泄漏、喷溅影响范围内有积水或潮湿物，有易燃易爆物品，有会议室、活动室、休息室、更衣室的，或吊运熔融物的起重机不符合冶金起重机相关要求的，吊钩、吊钩横梁、钢丝绳及其端头固定零件不定期检查的，或盛装熔融物的罐（包、盆）等容器耳轴未按国家标准规定要求定期进行探伤检测的，或炉、罐类设备本体及附属设施存在严重焊缝开裂、腐蚀、破损、衬砖损坏、壳体发红及明显弯曲变形等仍继续使用的，必须立即治理。

第四，行业主管部门应科学进行行业企业规划。各地棕刚玉生产企业存在规划、布局明显不合理的问题。对此，相关行业主管部门应在现状基础上，对棕刚玉企业的布点布局进行调整、规划，以促进行业的科学发展；对新建项目，应结合当地经济、资源、电力状况，科学规划企业布点，针对生产工艺流程，搞好平面布置，保证生产系统与辅助系统合理分区。特别是对于冶炼车间、冷却车间，由于危险程度较高，因此必须确保严格按国家规定保持相应的安全间距，控制危害范围，减少相互影响；对于熔融物，由于运输具有特殊性，因此应科学布置路线。

第五，企业应确保建构筑物安全。无论新老企业，建构筑物的火灾危险性、耐火等级、建筑面积、防火分区、通风设施、安全疏散通道、防火间距均应严格执行标准规定。同时，应强化安全措施，配置足够的消防设施和器材。目前一些企业建构筑物的围护结构仍使用聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等保温材料，对此必须特别注意，企业应立即拆除。

第六，企业应提高生产过程密闭化和自动化水平，应针对生产工艺过程的特点，以电弧炉为重点，努力实施密闭化和自动化控制，用自动加料替代人工加料，实现配料、卸料、转运、破碎、筛分等环节的密闭化、机械化和自动化操作，提高炉体倾倒控制、电极升降夹紧的自动化程度，实现熔炼电流、电压、功率、温度、液位等参数的自动监测及报警联锁，增加炉底温度监测功能以及与电极、电流调节的联锁控制装置，改进完善炉体炉盖循环冷却水系统的进出水温度、压力、流量的联锁控制系统，减少职工与危险危害因素的接触，减轻职工的劳动强度。

第七，企业应配置自动检测、报警控制系统。为防止一氧化碳气体逸散引起人员中毒以及火灾、爆炸事故，企业应根据作业场所特点，在值班室、操作室等人员较集中的地方，设置固定式一氧化碳检测报警装置。同时，在车间、仓库，应设置感温感烟探测器以及手动报警按钮等；在楼梯、走廊等处应设置应急照明和疏散指示标志。

第八，企业应完善电力装置的设置。棕刚玉企业是用电大户，熔炼过程中需要大量电力，厂区存在火灾、高温、粉尘等多种危险性环境，对电力装置的要求很高。对此，企业必须严格按规范要求设计建设厂区变配电系统、整流系统、车间用电设施、辅助用电设施。

第九，企业应确保重点工序的安全操作。熔炼工艺危险性最大，对此企业必须要严格按照国家要求，确定重点监控的工艺参数，如电压、电流、炉温、冷却水流量等，装备和完善自动控制系统以及紧急停车系统。熔融物运输、冷却工序的危险性虽次于熔炼工序，但往往是灼烫事故多发的场所，因此企业同样必须采取严格的避水、避潮措施，以促进棕刚玉企业安全生产条件的根本改善。

第十，企业应加强个体防护用品和应急救援物品配备，针对高温、粉尘、噪声等作业特点，为职工配备相应的高温防护服、防护手套、防护鞋、防护眼镜、防尘口罩、防噪耳塞等个体防护用品；同时，在应急救援方面，应配置事故柜，放置防火服、空气呼吸器、防毒面具、防灼伤用品、担架等物品。

第十一，行业主管部门应强化安全监管。棕刚玉生产类似于金属冶炼，笔者建议行业主管部门可按金属冶炼行业企业监管模式进行安全监管，并督促企业认真实施风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制。

结语

棕刚玉在建材行业内属于小品种，棕刚玉生产过程存在爆炸、中毒、灼烫等多种危险因素，属于高危行业。棕刚玉生产企业规模普遍较小，布点分散，被关注度低，不易进行安全监管。总体上看，其安全生产条件简陋，危险危害因素众多，技术力量薄弱，从业人员素质不高，作业环境恶劣，整体安全生产水平较低，发生生产安全事故的风险较高。

为消除安全生产盲点，各相关单位应迅速采取措施，严格棕刚玉企业的市场准入，规范棕刚玉行业的安全发展，引导企业改善安全生产条件，并参照金属冶炼行业企业监管模式对棕刚玉企业实施严格的安全监管，促进棕刚玉生产的整体安全水平提升。安