يوجد الحديد على نطاق واسع في قشرة الأرض ، في شكل معادن مختلفة (أكاسيد وخامات رطبة وكربونات وكبريتيدات وسيليكات وما إلى ذلك). منذ عصور ما قبل التاريخ ، تعلم البشر تحضير ومعالجة هذه المعادن من خلال عمليات الغسل والتكسير والغربلة المختلفة ، عن طريق فصل الشوائب ، والتكلس ، والتلبيد ، والتكوير ، من أجل جعل الخامات قابلة للصهر والحصول على الحديد والصلب. في العصور التاريخية ، تطورت صناعة الحديد المزدهرة في العديد من البلدان ، بناءً على الإمدادات المحلية من الخام وقرب الغابات لتزويد الفحم بالوقود. في أوائل القرن الثامن عشر ، أدى اكتشاف إمكانية استخدام فحم الكوك بدلاً من الفحم إلى إحداث ثورة في الصناعة ، مما جعل تطورها السريع ممكنًا كأساس ترتكز عليه جميع التطورات الأخرى للثورة الصناعية. تعود المزايا العظيمة لتلك البلدان حيث توجد الرواسب الطبيعية للفحم وخام الحديد بالقرب من بعضها البعض.

كانت صناعة الصلب إلى حد كبير تطورًا في القرن التاسع عشر ، مع اختراع عمليات الصهر. بسمر (19) ، الموقد المكشوف ، الذي يطلق عادة بالغاز المنتج (1855) ؛ والفرن الكهربائي (1864). منذ منتصف القرن العشرين ، أتاح تحويل الأكسجين ، وبشكل بارز عملية Linz-Donowitz (LD) بواسطة أنبوب الأكسجين ، إمكانية تصنيع فولاذ عالي الجودة بتكاليف إنتاج منخفضة نسبيًا.

اليوم ، يعد إنتاج الصلب مؤشرًا للازدهار الوطني وأساس الإنتاج الضخم في العديد من الصناعات الأخرى مثل بناء السفن والسيارات والبناء والآلات والأدوات والمعدات الصناعية والمنزلية. أدى تطور النقل ، ولا سيما عن طريق البحر ، إلى جعل التبادل الدولي للمواد الخام المطلوبة (خامات الحديد والفحم وزيت الوقود والخردة والمواد المضافة) مربحًا اقتصاديًا. لذلك ، لم تعد الدول التي تمتلك رواسب خام الحديد بالقرب من حقول الفحم تتمتع بامتياز ، وتم بناء مصانع صهر كبيرة ومصانع فولاذية في المناطق الساحلية للدول الصناعية الكبرى ويتم تزويدها بالمواد الخام من البلدان المصدرة القادرة على تلبية ما يلي- متطلبات اليوم للمواد عالية الجودة.

خلال العقود الماضية ، تم تطوير ما يسمى بعمليات الاختزال المباشر وحققت نجاحًا. يتم اختزال خامات الحديد ، وخاصة الخامات عالية الجودة أو المطورة ، إلى حديد إسفنجي عن طريق استخراج الأكسجين الذي تحتويه ، وبالتالي الحصول على مادة حديدية تحل محل الخردة.

إنتاج الحديد والصلب

بلغ إنتاج الحديد الخام في العالم 578 مليون طن في عام 1995 (انظر الشكل 1).

الشكل 1. الإنتاج العالمي من حديد الزهر في عام 1995 ، حسب المناطق

بلغ إنتاج العالم من الصلب الخام 828 مليون طن في عام 1995 (انظر الشكل 2).

الشكل 2. إنتاج العالم من الصلب الخام في عام 1995 ، حسب المناطق

تشهد صناعة الصلب ثورة تكنولوجية ، وكان الاتجاه في بناء قدرة إنتاجية جديدة نحو فرن القوس الكهربائي المعاد تدويره باستخدام خردة الصلب (EAF) بواسطة مصانع أصغر (انظر الشكل 3). على الرغم من أن أعمال الصلب المتكاملة حيث يصنع الفولاذ من خام الحديد تعمل بمستويات قياسية من الكفاءة ، فإن أعمال الصلب في EAF بقدرات إنتاجية تقل عن مليون طن سنويًا أصبحت أكثر شيوعًا في البلدان الرئيسية المنتجة للصلب في العالم .

الشكل 3. شحنات الخردة أو الأفران الكهربائية

صنع الحديد

يظهر خط التدفق الكلي لصناعة الحديد والصلب في الشكل 4.

الشكل 4. خط تدفق صناعة الصلب

بالنسبة لصنع الحديد ، فإن الميزة الأساسية هي الفرن العالي ، حيث يتم صهر خام الحديد (تقليله) لإنتاج الحديد الخام. الفرن مشحون من الأعلى بخام الحديد وفحم الكوك والحجر الجيري ؛ يتم نفخ الهواء الساخن ، المخصب في كثير من الأحيان بالأكسجين ، من القاع ؛ ويحول أول أكسيد الكربون الناتج من فحم الكوك خام الحديد إلى حديد خام يحتوي على الكربون. يعمل الحجر الجيري كتدفق. عند درجة حرارة 1,600 درجة مئوية (انظر الشكل 5) يذوب الحديد الخام ويتجمع في قاع الفرن ، ويتحد الحجر الجيري مع الأرض لتشكيل الخبث. يتم نقر الفرن (أي يتم إزالة الحديد الزهر) بشكل دوري ، ويمكن بعد ذلك سكب الحديد الخام في الخنازير لاستخدامه لاحقًا (على سبيل المثال ، في المسابك) ، أو في مغارف حيث يتم نقله ، ولا يزال منصهرًا ، إلى الفولاذ- صنع النبات.

الشكل 5. قياس درجة حرارة المعدن المنصهر في الفرن العالي

تحتوي بعض النباتات الكبيرة على أفران فحم الكوك في نفس الموقع. تخضع خامات الحديد عمومًا لعمليات تحضيرية خاصة قبل شحنها في فرن الصهر (الغسل ، والتقليل إلى حجم الكتلة المثالي عن طريق التكسير والغربلة ، وفصل الخام الناعم للتلبيد والتكوير ، والفرز الآلي لفصل الشوائب ، والتكلس ، والتلبيد و تكوير). قد يتم تحويل الخبث الذي يتم إزالته من الفرن في المبنى لاستخدامات أخرى ، لا سيما في صناعة الأسمنت.

الشكل 6. شحنة معدنية ساخنة لفرن الأكسجين الأساسي

صناعة الصلب

يحتوي الحديد الزهر على كميات كبيرة من الكربون بالإضافة إلى الشوائب الأخرى (الكبريت والفوسفور بشكل رئيسي). لذلك يجب صقلها. يجب تقليل محتوى الكربون ، وأكسدة الشوائب وإزالتها ، وتحويل الحديد إلى معدن عالي المرونة يمكن تشكيله وتصنيعه. هذا هو الغرض من عمليات صناعة الصلب. هناك ثلاثة أنواع من أفران صناعة الصلب: فرن الموقد المفتوح ، ومحول عملية الأكسجين الأساسي (انظر الشكل 6) وفرن القوس الكهربائي (انظر الشكل 7). تم استبدال أفران المجمرة المفتوحة في معظمها بمحولات أكسجين قاعدي (حيث يصنع الفولاذ بنفخ الهواء أو الأكسجين إلى حديد مصهور) وأفران القوس الكهربائي (حيث يصنع الفولاذ من الحديد الخردة وكريات الحديد الإسفنجي).

الشكل 7. منظر عام لصب الفرن الكهربائي

الفولاذ الخاص عبارة عن سبائك يتم فيها دمج عناصر معدنية أخرى لإنتاج الفولاذ ذي الصفات الخاصة ولأغراض خاصة (على سبيل المثال ، الكروم لمنع الصدأ ، والتنغستن لإعطاء الصلابة والمتانة في درجات الحرارة العالية ، والنيكل لزيادة القوة والليونة ومقاومة التآكل) . يمكن إضافة مكونات السبائك هذه إما إلى شحنة فرن الصهر (انظر الشكل 8) أو إلى الفولاذ المصهور (في الفرن أو المغرفة) (انظر الشكل 9). يُسكب المعدن المنصهر من عملية تصنيع الفولاذ في آلات الصب المستمر لتشكيل كتل (انظر الشكل 10) أو أزهار (انظر الشكل 11) أو ألواح. يمكن أيضًا سكب المعدن المنصهر في قوالب لتشكيل سبائك. يتم إنتاج غالبية الفولاذ بطريقة الصب (انظر الشكل 12). وتتمثل فوائد الصب المستمر في زيادة العائد والجودة العالية وتوفير الطاقة وتقليل تكاليف رأس المال والتشغيل. يتم تخزين القوالب المصبوبة بالسبائك المعدنية في حفر نقع (أي أفران تحت الأرض مع أبواب) ، حيث يمكن إعادة تسخين السبائك قبل تمريرها إلى مصانع الدرفلة أو المعالجة اللاحقة (الشكل 4). في الآونة الأخيرة ، بدأت الشركات في تصنيع الفولاذ بعجلات مستمرة. تتم مناقشة مصانع الدرفلة في مكان آخر في هذا الفصل ؛ يناقش الفصل المسابك والتزوير والضغط صناعة معالجة المعادن وصناعة المعادن.

الشكل 8. ظهر الشحنة المعدنية الساخنة

الشكل 9. مغرفة الصب المستمر

الشكل 10. قضبان الصب المستمر

الشكل 11. ازهر الصب المستمر

الشكل 12. التحكم في المنبر لعملية الصب المستمر

المخاطر

الحوادث

في صناعة الحديد والصلب ، تتم معالجة كميات كبيرة من المواد ونقلها ونقلها بواسطة معدات ضخمة تفوق تلك الموجودة في معظم الصناعات. عادةً ما تحتوي أعمال الصلب على برامج سلامة وصحة متطورة لمعالجة المخاطر في بيئة يمكن أن تكون لا ترحم. عادة ما يكون هناك حاجة إلى نهج متكامل يجمع بين ممارسات الهندسة والصيانة الجيدة وإجراءات العمل الآمنة وتدريب العمال واستخدام معدات الحماية الشخصية (PPE) للتحكم في المخاطر.

قد تحدث الحروق في العديد من النقاط في عملية صناعة الصلب: في مقدمة الفرن أثناء سحب المعدن المنصهر أو الخبث ؛ من انسكاب أو ترشيش أو ثوران المعدن الساخن من المغارف أو الأوعية أثناء المعالجة أو الازدحام (السكب) أو النقل ؛ ومن التلامس مع المعدن الساخن أثناء تشكيله إلى منتج نهائي.

قد تولد المياه المحتجزة بمعدن مصهور أو خبث قوى انفجارية تطلق معدنًا ساخنًا أو مادة فوق منطقة واسعة. قد يتسبب إدخال أداة رطبة في المعدن المنصهر أيضًا في حدوث ثوران عنيف.

يعتبر النقل الميكانيكي ضروريًا في صناعة الحديد والصلب ولكنه يعرض العمال للمخاطر المحتملة التي تتعرض لها. توجد الرافعات العلوية في جميع مجالات أعمال الصلب تقريبًا. تعتمد معظم الأعمال الكبيرة أيضًا بشكل كبير على استخدام معدات السكك الحديدية الثابتة والجرارات الصناعية الكبيرة لنقل المواد.

تتطلب برامج السلامة الخاصة باستخدام الرافعة تدريبًا لضمان التشغيل السليم والآمن للرافعة وتجهيز الأحمال لمنع سقوط الأحمال ؛ التواصل الجيد واستخدام إشارات اليد القياسية بين سائقي الرافعات والقلاع لمنع الإصابات الناجمة عن حركة الرافعة غير المتوقعة ؛ برامج الفحص والصيانة لأجزاء الرافعة ، ورافعة الرفع ، والرافعات والخطافات لمنع سقوط الأحمال ؛ والوسائل الآمنة للوصول إلى الرافعات لتلافي السقوط والحوادث على طرق الرافعة العرضية.

تتطلب برامج الأمان الخاصة بالسكك الحديدية أيضًا اتصالًا جيدًا ، خاصة أثناء تبديل وربط عربات السكك الحديدية ، لتجنب اصطياد الأشخاص بين أدوات توصيل عربات السكك الحديدية.

يعد الحفاظ على الخلوص المناسب لمرور الجرارات الصناعية الكبيرة وغيرها من المعدات ومنع بدء التشغيل غير المتوقع والحركة أمرًا ضروريًا للتخلص من المخاطر التي يتعرض لها مشغلو المعدات والمشاة وغيرهم من مشغلي المركبات. البرامج ضرورية أيضًا لفحص وصيانة أجهزة وممرات سلامة المعدات.

التدبير المنزلي الجيد هو حجر الزاوية للسلامة في أعمال الحديد والصلب. يمكن أن تسد الأرضيات والممرات بسرعة بالمواد والأدوات التي تشكل خطر التعثر. يتم استخدام كميات كبيرة من الشحوم والزيوت ومواد التشحيم وإذا انسكبت يمكن أن تصبح بسهولة خطر الانزلاق على أسطح المشي أو العمل.

الأدوات عرضة للتآكل الثقيل وسرعان ما تتعرض للخطر وربما تكون خطرة في الاستخدام. على الرغم من أن الميكنة قد قللت بشكل كبير من كمية المناولة اليدوية في الصناعة ، إلا أن السلالات المريحة قد تحدث في العديد من المناسبات.

تشكل المحركات الحادة أو النتوءات الموجودة على منتجات الصلب أو الأشرطة المعدنية مخاطر تمزق وثقب على العمال المشاركين في عمليات الإنهاء والشحن ومعالجة الخردة. غالبًا ما تستخدم القفازات المقاومة للقطع وواقيات المعصم للتخلص من الإصابات.

تعد برامج ارتداء النظارات الواقية مهمة بشكل خاص في أعمال الحديد والصلب. تنتشر مخاطر الأجسام الغريبة على العين في معظم المناطق ، لا سيما في مناولة المواد الخام وتشطيب الصلب ، حيث يتم إجراء عمليات الطحن واللحام والحرق.

الصيانة المبرمجة مهمة بشكل خاص للوقاية من الحوادث. والغرض منه هو ضمان كفاءة المعدات والحفاظ على حراس عاملين بالكامل ، لأن الفشل قد يتسبب في وقوع حوادث. يعد الالتزام بممارسات التشغيل الآمنة وقواعد السلامة أمرًا مهمًا أيضًا نظرًا لتعقيد وحجم وسرعة معدات وآلات العملية.

التسمم بأول أكسيد الكربون

تنتج أفران الصهر والمحولات وأفران الكوك كميات كبيرة من الغازات في عملية تصنيع الحديد والصلب. بعد إزالة الغبار ، يتم استخدام هذه الغازات كمصادر وقود في المصانع المختلفة ، ويتم توفير بعضها للمصانع الكيماوية لاستخدامها كمواد خام. تحتوي على كميات كبيرة من أول أكسيد الكربون (غاز الفرن العالي ، 22 إلى 30٪ ؛ غاز فرن الكوك ، 5 إلى 10٪ ؛ غاز المحول ، 68 إلى 70٪).

ينبعث أول أكسيد الكربون أحيانًا أو يتسرب من أسطح أو أجسام الأفران العالية أو من العديد من أنابيب الغاز داخل المصانع ، مما يتسبب في حدوث تسمم حاد بأول أكسيد الكربون. تحدث معظم حالات التسمم أثناء العمل بالقرب من أفران الصهر ، خاصة أثناء عمليات الإصلاح. تحدث حالات أخرى أثناء العمل حول المواقد الساخنة ، أو جولات التفتيش حول أجسام الفرن ، أو العمل بالقرب من أسطح الفرن أو العمل بالقرب من الشقوق الخرسانية أو شقوق التنصت. قد ينتج التسمم بأول أكسيد الكربون أيضًا عن الغاز المنطلق من صمامات ختم المياه أو أواني الختم في مصانع تصنيع الصلب أو مصانع الدرفلة ؛ من الإغلاق المفاجئ لمعدات النفخ أو غرف الغلايات أو مراوح التهوية ؛ من التسرب من الفشل في تهوية أو تطهير أوعية العمليات أو خطوط الأنابيب أو المعدات بشكل صحيح قبل العمل ؛ وأثناء إغلاق صمامات الأنابيب.

الغبار والأبخرة

يتولد الغبار والأبخرة في العديد من النقاط في صناعة الحديد والصلب. تم العثور على الغبار والأبخرة في عمليات التحضير ، وخاصة التلبيد ، أمام أفران الصهر والأفران الفولاذية وفي صناعة السبائك. لا تسبب الأتربة والأبخرة الناتجة عن خام الحديد أو المعادن الحديدية التليف الرئوي بسهولة ، كما أن داء الغدد الرئوية نادر الحدوث. يُعتقد أن بعض سرطانات الرئة مرتبطة بمواد مسرطنة موجودة في انبعاثات أفران الكوك. قد تؤثر الأبخرة الكثيفة المنبعثة أثناء استخدام رماح الأكسجين ومن استخدام الأكسجين في أفران المجمرة المفتوحة بشكل خاص على مشغلي الرافعات.

يمثل التعرض للسيليكا خطرًا على العمال المنخرطين في تبطين وتبطين وإصلاح أفران الصهر والأفران الفولاذية والأوعية التي تحتوي على مواد مقاومة للحرارة ، والتي قد تحتوي على ما يصل إلى 80٪ من السيليكا. المغارف مبطنة بالطوب الناري أو السيليكا المسحوقة ، وتتطلب هذه البطانة إصلاحًا متكررًا. تتكون السيليكا الموجودة في المواد المقاومة للصهر جزئيًا في شكل السيليكات ، والتي لا تسبب السحار السيليسي بل التهاب الرئة. نادرا ما يتعرض العمال لغيوم كثيفة من الغبار.

في بعض الأحيان ، تؤدي الإضافات السبائكية إلى الأفران التي تصنع فولاذًا خاصًا إلى مخاطر التعرض المحتملة من الكروم والمنغنيز والرصاص والكادميوم.

مخاطر متنوعة

عمليات المنضدة والجانب العلوي في عمليات التكويك أمام أفران الصهر في صناعة الحديد وواجهات الفرن ، وصنع السبائك ، وعمليات الصب المستمر في صناعة الصلب ، كلها تنطوي على أنشطة شاقة في بيئة حارة. يجب تنفيذ برامج الوقاية من أمراض الحرارة.

قد تتسبب الأفران في حدوث وهج يمكن أن يؤدي إلى إصابة العينين ما لم يتم توفير واقي العين المناسب وارتداؤه. قد تتسبب العمليات اليدوية ، مثل عمل الطوب في الفرن ، واهتزاز ذراع اليد في ماكينات التقطيع والمطاحن ، في حدوث مشكلات مريحة.

قد تتسبب محطات النفخ ومحطات الأكسجين ومنفاخ تفريغ الغاز والأفران الكهربائية عالية الطاقة في تلف السمع. يجب حماية مشغلي الأفران بإحاطة مصدر الضوضاء بمادة كاتمة للصوت أو بتوفير ملاجئ عازلة للصوت. قد يكون تقليل وقت التعرض فعالًا أيضًا. غالبًا ما تكون واقيات السمع (غطاء للأذنين أو سدادات أذن) مطلوبة في المناطق عالية الضوضاء بسبب عدم إمكانية الحصول على الحد الكافي من الضوضاء بوسائل أخرى.

إجراءات السلامة والصحة

منظمة السلامة

يعتبر تنظيم السلامة ذا أهمية قصوى في صناعة الحديد والصلب ، حيث تعتمد السلامة كثيرًا على رد فعل العمال تجاه المخاطر المحتملة. تتمثل المسؤولية الأولى للإدارة في توفير أكثر الظروف المادية أمانًا ، ولكن من الضروري عادةً الحصول على تعاون الجميع في برامج السلامة. يمكن أن تلعب لجان الوقاية من الحوادث ومندوبي سلامة العمال وحوافز السلامة والمسابقات وخطط الاقتراحات والشعارات وإخطارات التحذير دورًا مهمًا في برامج السلامة. إن إشراك جميع الأشخاص في تقييمات مخاطر الموقع ومراقبة السلوك وتمارين التغذية الراجعة يمكن أن يعزز مواقف السلامة الإيجابية وتركيز مجموعات العمل التي تعمل على منع الإصابات والأمراض.

تكشف إحصائيات الحوادث عن مناطق الخطر والحاجة إلى حماية جسدية إضافية بالإضافة إلى زيادة الضغط على التدبير المنزلي. يمكن تقييم قيمة الأنواع المختلفة من الملابس الواقية وإيصال المزايا إلى العمال المعنيين.

قادة الإيمان

يجب أن يتضمن التدريب معلومات حول المخاطر ، وطرق العمل الآمنة ، وتجنب المخاطر وارتداء معدات الوقاية الشخصية. عند إدخال طرق أو عمليات جديدة ، قد يكون من الضروري إعادة تدريب حتى هؤلاء العمال ذوي الخبرة الطويلة على الأنواع القديمة من الأفران. تعتبر الدورات التدريبية والتنشيطية لجميع مستويات الموظفين ذات قيمة خاصة. يجب عليهم تعريف الموظفين بأساليب العمل الآمنة ، والأعمال غير الآمنة التي يجب حظرها ، وقواعد السلامة والأحكام القانونية الرئيسية المرتبطة بمنع الحوادث. يجب أن يتم التدريب من قبل خبراء ويجب أن يستفيدوا من الوسائل السمعية والبصرية الفعالة. يجب عقد اجتماعات أو اتصالات السلامة بانتظام لجميع الأشخاص لتعزيز التدريب والتوعية في مجال السلامة.

الإجراءات الهندسية والإدارية

يجب حماية جميع الأجزاء الخطرة من الآلات والمعدات ، بما في ذلك المصاعد ، والناقلات ، وأعمدة النقل الطويلة ، والتروس على الرافعات العلوية ، بشكل آمن. يعد نظام الفحص والفحص والصيانة المنتظم ضروريًا لجميع آلات ومعدات المصنع ، خاصة للرافعات ومرافقة الرفع والسلاسل والخطافات. يجب أن يكون برنامج الإغلاق / الوسم الفعال قيد التشغيل للصيانة والإصلاح. يجب إلغاء المعالجة المعيبة. يجب وضع علامات واضحة على أحمال العمل الآمنة ، ويجب تخزين المعالجة غير المستخدمة بدقة. يجب أن تكون وسائل الوصول إلى الرافعات العلوية ، حيثما أمكن ، عن طريق السلالم. إذا كان لا بد من استخدام سلم رأسي ، فيجب أن يتم طيه على فترات. يجب اتخاذ ترتيبات فعالة للحد من حركة الرافعات العلوية عندما يكون الأشخاص في العمل في المنطقة المجاورة. قد يكون من الضروري ، وفقًا لما يقتضيه القانون في بعض البلدان ، تركيب مجموعة مفاتيح مناسبة على الرافعات العلوية لمنع الاصطدامات إذا تحركت رافعتان أو أكثر على نفس المدرج.

يجب أن تكون القاطرات والسكك الحديدية والعربات والعربات والوصلات ذات تصميم جيد وأن يتم صيانتها في حالة جيدة ، ويجب أن يكون هناك نظام فعال للإشارات والإنذار قيد التشغيل. يجب حظر الركوب على أدوات التوصيل أو المرور بين العربات. لا ينبغي إجراء أي عملية في مسار معدات السكك الحديدية ما لم يتم اتخاذ تدابير لتقييد الوصول أو حركة المعدات.

هناك حاجة إلى عناية كبيرة في تخزين الأكسجين. يجب أن تكون الإمدادات لأجزاء مختلفة من الأعمال موصلة بالأنابيب ومحددة بوضوح. يجب أن تبقى جميع الرماح نظيفة.

هناك حاجة لا تنتهي للتدبير المنزلي الجيد. يمكن أن يتسبب السقوط والتعثر الناجم عن الأرضيات أو الأدوات والأدوات المسدودة بلا مبالاة في حدوث إصابة في حد ذاتها ، ولكن يمكن أيضًا أن يتسبب في إصابة الشخص بالمواد الساخنة أو المنصهرة. يجب تكديس جميع المواد بعناية ، ويجب وضع رفوف التخزين بشكل ملائم للأدوات. يجب تنظيف انسكاب الشحوم أو الزيت على الفور. يجب أن تكون إضاءة جميع أجزاء المحلات وحراس الماكينات على مستوى عالٍ.

الصحة الصناعية

تهوية عامة جيدة في جميع أنحاء المصنع وتهوية العادم المحلي (LEV) حيثما تتولد كميات كبيرة من الأتربة والأبخرة أو تسرب الغاز أمرًا ضروريًا ، جنبًا إلى جنب مع أعلى معايير النظافة والتدبير المنزلي الممكنة. يجب فحص معدات الغاز بانتظام وصيانتها جيدًا لمنع أي تسرب للغاز. عندما يتم القيام بأي عمل في بيئة يحتمل أن تحتوي على غاز ، يجب استخدام كاشفات غاز أول أكسيد الكربون لضمان السلامة. عندما يكون العمل في منطقة خطرة أمرًا لا مفر منه ، يجب ارتداء كمامات التنفس المستقلة أو المزودة بالهواء. يجب أن تظل أسطوانات هواء التنفس دائمًا في حالة استعداد ، ويجب أن يكون العاملون مدربين تدريباً شاملاً على طرق تشغيلها.

من أجل تحسين بيئة العمل ، يجب تركيب نظام تهوية لتوفير الهواء البارد. قد يتم وضع المنافيخ المحلية لتوفير الراحة الفردية ، خاصة في أماكن العمل الساخنة. يمكن توفير الحماية من الحرارة عن طريق تركيب دروع حرارية بين العمال ومصادر الحرارة المشعة ، مثل الأفران أو المعدن الساخن ، عن طريق تركيب شاشات مائية أو ستائر هوائية أمام الأفران أو عن طريق تركيب شاشات سلكية عازلة للحرارة. توفر البدلة والغطاء المصنوع من مادة مقاومة للحرارة مع جهاز تنفس بخطوط الهواء أفضل حماية لعمال الفرن. نظرًا لأن العمل في الأفران شديد السخونة ، فقد يتم أيضًا إدخال خطوط الهواء البارد في الدعوى. الترتيبات الثابتة للسماح بوقت التبريد قبل الدخول إلى الأفران ضرورية أيضًا.

يؤدي التأقلم إلى التعديل الطبيعي لمحتوى الملح في عرق الجسم. يمكن تقليل حدوث التأثيرات الحرارية بشكل كبير عن طريق ضبط عبء العمل وفترات الراحة المتباعدة جيدًا ، خاصةً إذا تم إنفاقها في غرفة باردة ومكيفة الهواء إذا لزم الأمر. كمسكنات ، يجب توفير إمدادات وفيرة من المياه والمشروبات المناسبة الأخرى ويجب أن تكون هناك مرافق لتناول الوجبات الخفيفة. يجب ألا تكون درجة حرارة المشروبات الباردة منخفضة للغاية ويجب تدريب العمال على عدم ابتلاع الكثير من السوائل الباردة في المرة الواحدة ؛ يفضل تناول الوجبات الخفيفة خلال ساعات العمل. هناك حاجة إلى استبدال الملح للوظائف التي تنطوي على التعرق الغزير وأفضل طريقة لتحقيق ذلك هي زيادة تناول الملح مع وجبات الطعام المنتظمة.

في المناخات الباردة ، يجب توخي الحذر لمنع الآثار السيئة للتعرض المطول للبرد أو التغيرات المفاجئة والعنيفة في درجة الحرارة. يفضل أن تكون المقاصف والغسيل والمرافق الصحية في متناول اليد. يجب أن تشتمل مرافق الغسيل على دشات ؛ يجب توفير غرف تغيير الملابس والخزائن وصيانتها في حالة نظيفة وصحية.

حيثما أمكن ، يجب عزل مصادر الضوضاء. تقوم الألواح المركزية البعيدة بإخراج بعض النشطاء من المناطق الصاخبة ؛ يجب أن تكون حماية السمع مطلوبة في أسوأ المناطق. بالإضافة إلى إحاطة الآلات المزعجة بمواد ممتصة للصوت أو حماية العمال بملاجئ عازلة للصوت ، تم العثور على برامج حماية السمع كوسيلة فعالة للتحكم في فقدان السمع الناجم عن الضوضاء.

معدات الحماية الشخصية

تكون جميع أجزاء الجسم معرضة للخطر في معظم العمليات ، لكن نوع الملابس الواقية المطلوبة سيختلف وفقًا للموقع. يحتاج العاملون في الأفران إلى ملابس تحمي من الحروق - ملابس واقية من مواد مقاومة للحريق ، ولقطات ، وأحذية طويلة ، وقفازات ، وخوذات مع دروع للوجه أو نظارات واقية ضد الشرر المتطاير وأيضًا ضد الوهج. تعتبر أحذية السلامة ونظارات الأمان والقبعات الصلبة أمرًا ضروريًا في جميع المهن تقريبًا ، كما أن القفازات ضرورية على نطاق واسع. يجب أن تأخذ الملابس الواقية في الاعتبار المخاطر على الصحة والراحة من الحرارة الزائدة ؛ على سبيل المثال غطاء مقاوم للحريق مزود بواقي من شبكة سلكية يوفر حماية جيدة ضد الشرر ومقاوم للحرارة ؛ أثبتت الألياف الاصطناعية المختلفة أيضًا فعاليتها في مقاومة الحرارة. الإشراف الصارم والدعاية المستمرة ضروريان لضمان ارتداء معدات الحماية الشخصية وصيانتها بشكل صحيح.

توازن

النهج المريح (أي التحقيق في العلاقة بين العامل والآلة والبيئة) له أهمية خاصة في عمليات معينة في صناعة الحديد والصلب. تعد الدراسة المريحة المناسبة ضرورية ليس فقط للتحقيق في الظروف أثناء تنفيذ العامل لعمليات مختلفة ، ولكن أيضًا لاستكشاف تأثير البيئة على العامل والتصميم الوظيفي للآلة المستخدمة.

الإشراف الطبي

تعتبر الفحوصات الطبية قبل التنسيب ذات أهمية كبيرة في اختيار الأشخاص المناسبين للعمل الشاق في صناعة الحديد والصلب. يتطلب معظم العمل اللياقة البدنية الجيدة: ارتفاع ضغط الدم وأمراض القلب والسمنة والتهاب المعدة والأمعاء المزمن يحرم الأفراد من العمل في المناطق الحارة. هناك حاجة إلى عناية خاصة عند اختيار سائقي الرافعات ، لكل من القدرات البدنية والعقلية.

يجب أن يولي الإشراف الطبي اهتمامًا خاصًا لأولئك المعرضين للإجهاد الحراري ؛ يجب إجراء فحوصات دورية للصدر لأولئك المعرضين للغبار ، وفحوصات قياس السمع لأولئك المعرضين للضوضاء ؛ يجب أن يخضع مشغلو الأجهزة المحمولة أيضًا لفحوصات طبية دورية لضمان استمرار ملاءمتهم للوظيفة.

من الضروري الإشراف المستمر على جميع أجهزة الإنعاش ، وكذلك تدريب العمال على إجراءات إحياء الإسعافات الأولية.

كما يجب توفير محطة إسعافات أولية مركزية مزودة بالمعدات الطبية اللازمة للمساعدة في حالات الطوارئ. إذا أمكن ، يجب أن تكون هناك سيارة إسعاف لنقل المصابين بجروح خطيرة إلى أقرب مستشفى تحت رعاية عامل إسعاف مؤهل. في المصانع الكبيرة ، يجب أن تكون محطات الإسعافات الأولية أو الصناديق موجودة في عدة نقاط مركزية.

عمليات فحم الكوك

تحضير الفحم

أهم عامل منفرد لإنتاج فحم الكوك المعدني هو اختيار الفحم. الفحم الذي يحتوي على رماد منخفض ومحتوى منخفض من الكبريت هو الأكثر تفضيلاً. عادة ما يتم مزج الفحم منخفض التطاير بكميات تصل إلى 40٪ مع الفحم عالي التطاير لتحقيق الخصائص المرغوبة. إن أهم خاصية فيزيائية لفحم الكوك المعدني هي قوتها وقدرتها على تحمل الكسر والتآكل أثناء المناولة والاستخدام في فرن الصهر. تتكون عمليات مناولة الفحم من التفريغ من عربات السكك الحديدية أو المراكب البحرية أو الشاحنات ؛ مزج الفحم تناسب. يسحق. التحكم في الكثافة الظاهرية باستخدام درجة الديزل أو زيت مشابه ؛ ونقلها إلى مخابئ بطاريات فحم الكوك.

فحم الكوك

بالنسبة للجزء الأكبر ، يتم إنتاج فحم الكوك في أفران تفحيم المنتجات الثانوية التي تم تصميمها وتشغيلها لتجميع المواد المتطايرة من الفحم. تتكون الأفران من ثلاثة أجزاء رئيسية: غرف فحم الكوك ، ومداخن التسخين ، وغرفة التجديد. بصرف النظر عن الدعم الهيكلي الفولاذي والخرساني ، فإن الأفران مبنية من الطوب المقاوم للحرارة. عادةً ما تحتوي كل بطارية على ما يقرب من 45 فرنًا منفصلاً. يبلغ ارتفاع غرف فحم الكوك بشكل عام 1.82 إلى 6.7 متر وطولها من 9.14 إلى 15.5 مترًا و 1,535 درجة مئوية عند قاعدة مداخن التسخين. يختلف الوقت اللازم لفحم الكوك باختلاف أبعاد الفرن ، ولكنه يتراوح عادة بين 16 و 20 ساعة.

في الأفران العمودية الكبيرة ، يتم شحن الفحم من خلال الفتحات الموجودة في الجزء العلوي من "عربة لاري" من نوع السكك الحديدية التي تنقل الفحم من خزان الفحم. بعد أن يتحول الفحم إلى فحم الكوك ، يتم دفع فحم الكوك خارج الفرن من جانب بواسطة كبش يعمل بالطاقة أو "دافع". الكبش أصغر قليلاً من أبعاد الفرن بحيث يتم تجنب ملامسة الأسطح الداخلية للفرن. يتم جمع فحم الكوك في عربة من نوع السكك الحديدية أو في جانب البطارية المقابل للدفعة ويتم نقلها إلى مرفق التبريد. يتم إخماد الكوك الساخن بالماء قبل تصريفه على رصيف الكوك. في بعض البطاريات ، يتم إخماد الكوك الساخن جافًا لاستعادة الحرارة المعقولة لتوليد البخار.

التفاعلات أثناء كربنة الفحم لإنتاج فحم الكوك معقدة. تشتمل منتجات تحلل الفحم في البداية على الماء وأكاسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والمركبات العطرية المائية والبارافينات والأوليفينات والمركبات المحتوية على النيتروجين والفينول. يحدث التخليق والتحلل بين المنتجات الأولية التي تنتج كميات كبيرة من الهيدروجين والميثان والهيدروكربونات العطرية. يؤدي التحلل الإضافي للمركبات المحتوية على النيتروجين المعقد إلى إنتاج الأمونيا وسيانيد الهيدروجين وقواعد بيريدين والنيتروجين. ينتج عن الإزالة المستمرة للهيدروجين من البقايا في الفرن فحم الكوك الصلب.

تنتج أفران فحم الكوك التي تحتوي على معدات لاستعادة ومعالجة المواد الكيميائية للفحم المواد المدرجة في الجدول 1.

الجدول 1. المنتجات الثانوية القابلة للاسترداد من أفران فحم الكوك

بعد التبريد الكافي بحيث لا يحدث تلف في سير الناقل ، يتم نقل الكوك إلى محطة الغربلة والتكسير حيث يتم تحديد حجمه لاستخدام فرن الانفجار.

المخاطر

الأخطار المادية

أثناء عمليات تفريغ وتحضير ومناولة الفحم ، يتم التلاعب بآلاف الأطنان من الفحم ، مما ينتج عنه الغبار والضوضاء والاهتزازات. يمكن أن يؤدي وجود كميات كبيرة من الغبار المتراكم إلى خطر الانفجار بالإضافة إلى خطر الاستنشاق.

أثناء فحم الكوك ، تعتبر الحرارة المحيطة والإشعاعية من الاهتمامات المادية الرئيسية ، لا سيما على الجانب العلوي من البطاريات ، حيث يتم نشر غالبية العمال. قد تكون الضوضاء مشكلة في المعدات المتنقلة ، بشكل أساسي من آلية القيادة ومكونات الاهتزاز التي لا تتم صيانتها بشكل كافٍ. يمكن استخدام الإشعاع المؤين و / أو أجهزة إنتاج الليزر لأغراض محاذاة المعدات المتنقلة.

المخاطر الكيميائية

يستخدم الزيت المعدني عادةً لأغراض التشغيل للتحكم في الكثافة الظاهرية وإخماد الغبار. يمكن تطبيق المواد على الفحم قبل نقلها إلى خزان الفحم لتقليل التراكم وتسهيل التخلص من النفايات الخطرة من عمليات المنتجات الثانوية.

يتمثل الشاغل الصحي الرئيسي المرتبط بعمليات التكويك في الانبعاثات الصادرة عن الأفران أثناء شحن الفحم وفحم الكوك ودفع فحم الكوك. تحتوي الانبعاثات على العديد من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) ، وبعضها مادة مسرطنة. قد تكون المواد المستخدمة لإغلاق التسريبات في الأغطية والأبواب مصدر قلق أيضًا أثناء الخلط وعند إزالة الأغطية والأبواب. قد توجد أيضًا مرشحات الأسبستوس والسيراميك الانكساري في شكل مواد عازلة وحشيات ، على الرغم من استخدام بدائل مناسبة للمنتجات التي كانت تحتوي سابقًا على الأسبستوس.

المخاطر الميكانيكية

يجب التعرف على مخاطر إنتاج الفحم المصاحبة لعربات السكك الحديدية والمراكب البحرية وحركة مرور المركبات وكذلك حركة حزام النقل. تحدث غالبية الحوادث عندما يتعرض العمال للضرب ، أو الوقوع بين ، أو السقوط من ، أو الحبس ، أو الوقوع في شراك ، أو فشل في قفل هذه المعدات (بما في ذلك كهربائيًا).

ترتبط المخاطر الميكانيكية الأكثر إثارة للقلق بالمعدات المتنقلة على جانب الدافع وجانب فحم الكوك وسيارة لاري أعلى البطارية. هذا الجهاز قيد التشغيل عمليًا طوال فترة العمل ولا يتم توفير مساحة صغيرة بينها وبين العمليات. تمثل الحوادث التي تقع في الفترات الفاصلة أو المصابة المرتبطة بمعدات من نوع السكك الحديدية المتنقلة أكبر عدد من حوادث إنتاج فحم الكوك القاتلة. حروق سطح الجلد من المواد والأسطح الساخنة وتهيج العين من جزيئات الغبار هي المسؤولة عن حدوث عدد أكبر وأقل شدة.

إجراءات السلامة والصحة

للحفاظ على تركيزات الغبار أثناء إنتاج الفحم عند مستويات مقبولة ، يلزم احتواء وتغليف أنظمة الغربلة والسحق والنقل. قد تكون هناك حاجة أيضًا إلى تهوية العادم المحلي بالإضافة إلى عوامل الترطيب المطبقة على الفحم. يلزم وجود برامج صيانة مناسبة وبرامج أحزمة وبرامج تنظيف لتقليل الانسكاب والحفاظ على الممرات جنبًا إلى جنب مع العملية ومعدات النقل خالية من الفحم. يجب أن يستخدم نظام الناقل مكونات معروفة بفعاليتها في تقليل الانسكاب والحفاظ على الاحتواء ، مثل منظفات الحزام وألواح التنورة وشد الحزام المناسب وما إلى ذلك.

نظرًا للمخاطر الصحية المرتبطة بالهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المنبعثة أثناء عمليات التكويك ، فمن المهم احتواء هذه الانبعاثات وتجميعها. وأفضل طريقة لتحقيق ذلك هي مزيج من الضوابط الهندسية وممارسات العمل وبرنامج الصيانة. من الضروري أيضًا أن يكون لديك برنامج تنفس فعال. يجب أن تتضمن الضوابط ما يلي:

• إجراء شحن تم تصميمه وتشغيله للتخلص من الانبعاثات من خلال التحكم في حجم الفحم المشحون ، ومحاذاة السيارة بشكل صحيح فوق الفرن ، وتركيب الأكمام المتساقطة بإحكام وشحن الفحم في تسلسل يسمح بصيانة قناة مناسبة أعلى الفحم لتدفق الانبعاثات إلى أنابيب التجميع وإعادة وضعها مباشرة بعد الشحن
• صياغة من نقطتين أو أكثر في الفرن المشحون ونظام شفط مصمم وتشغيله للحفاظ على ضغط وتدفق سلبي كافيين
• أختام الهواء على قضبان مستوى آلة الدفع للتحكم في التسلل أثناء الشحن وقواطع الكربون لإزالة تراكم الكربون
• ضغط رئيسي موحد للمجمع مناسب لنقل الانبعاثات
• باب ظرف وحشيات مانعة للتسرب حسب الحاجة للحفاظ على إحكام الغلق وتنظيفها وصيانتها بشكل كافٍ وجانب دافع وحواف مانعة للتسرب من فحم الكوك
• تنظيف الأغطية والأبواب والحفاظ على أختام الأبواب عند الضرورة للتحكم في الانبعاثات بعد الشحن
• تم تقليل الدفعات الخضراء عن طريق تسخين الفحم بشكل موحد لفترة كافية
• تركيب حاويات كبيرة فوق المنطقة الجانبية لفحم الكوك بالكامل للتحكم في الانبعاثات أثناء دفع فحم الكوك أو استخدام أغطية متحركة ليتم نقلها إلى الأفران الفردية التي يتم دفعها
• التفتيش الروتيني والصيانة والإصلاح لاحتواء مناسب للانبعاثات
• كابينة مشغل الضغط الإيجابي والتحكم في درجة الحرارة على المعدات المتنقلة للتحكم في مستويات تعرض العمال. لتحقيق الكابينة ذات الضغط الإيجابي ، يعد التكامل الهيكلي أمرًا ضروريًا ، مع وجود أبواب ونوافذ ضيقة التثبيت وإزالة الفواصل في الأعمال الهيكلية.

يعد تدريب العمال ضروريًا أيضًا حتى يتم استخدام ممارسات العمل المناسبة وفهم أهمية الإجراءات المناسبة لتقليل الانبعاثات.

يجب أيضًا استخدام المراقبة الروتينية لتعرض العمال لتحديد أن المستويات مقبولة. يجب أن تكون برامج مراقبة الغاز والإنقاذ في مكانها الصحيح ، ويرجع ذلك أساسًا إلى وجود أول أكسيد الكربون في أفران غاز الكوك. كما يجب تنفيذ برنامج المراقبة الطبية.

الرجوع