Eisen kommt am häufigsten in der Erdkruste in Form verschiedener Mineralien (Oxide, hydratisierte Erze, Karbonate, Sulfide, Silikate usw.) vor. Seit prähistorischer Zeit hat der Mensch gelernt, diese Mineralien durch verschiedene Wasch-, Zerkleinerungs- und Siebvorgänge, durch Abtrennung der Gangart, Kalzinierung, Sinterung und Pelletierung aufzubereiten und zu verarbeiten, um die Erze schmelzbar zu machen und Eisen und Stahl zu gewinnen. In historischer Zeit entwickelte sich in vielen Ländern eine blühende Eisenindustrie, basierend auf lokalen Erzvorkommen und der Nähe von Wäldern, um die Holzkohle als Brennstoff zu liefern. Anfang des 18. Jahrhunderts revolutionierte die Entdeckung, dass Koks anstelle von Holzkohle verwendet werden konnte, die Industrie und ermöglichte ihre rasante Entwicklung als Grundlage für alle anderen Entwicklungen der industriellen Revolution. Große Vorteile kamen jenen Ländern zugute, in denen natürliche Kohle- und Eisenerzvorkommen dicht beieinander lagen.

Die Stahlherstellung war größtenteils eine Entwicklung des 19. Jahrhunderts mit der Erfindung von Schmelzverfahren; der Bessemer (1855), die offene Feuerstelle, die normalerweise mit Produktionsgas befeuert wird (1864); und der Elektroofen (1900). Seit Mitte des 20. Jahrhunderts ermöglicht die Sauerstoffumwandlung, allen voran das Linz-Donowitz (LD)-Verfahren per Sauerstofflanze, die Herstellung hochwertiger Stähle mit relativ geringen Produktionskosten.

Heute ist die Stahlproduktion ein Index des nationalen Wohlstands und die Grundlage der Massenproduktion in vielen anderen Branchen wie Schiffbau, Automobil, Bauwesen, Maschinen, Werkzeugen sowie Industrie- und Haushaltsgeräten. Die Entwicklung des Transports, insbesondere auf dem Seeweg, hat den internationalen Austausch der benötigten Rohstoffe (Eisenerze, Kohle, Heizöl, Schrott und Zusatzstoffe) wirtschaftlich rentabel gemacht. Daher sind die Länder, die über Eisenerzvorkommen in der Nähe von Kohlefeldern verfügen, nicht mehr privilegiert, und in den Küstenregionen der großen Industrieländer wurden große Hüttenwerke und Stahlwerke errichtet, die mit Rohstoffen aus Exportländern versorgt werden, die in der Lage sind, den heutigen Bedarf zu decken. Tagesbedarf an hochwertigen Materialien.

In den vergangenen Jahrzehnten wurden sogenannte Direktreduktionsverfahren entwickelt und erfolgreich eingesetzt. Die Eisenerze, insbesondere Edel- oder Veredelungserze, werden durch Entzug des enthaltenen Sauerstoffs zu Eisenschwamm reduziert, wodurch ein Schrott ersetzender Eisenwerkstoff gewonnen wird.

Eisen- und Stahlproduktion

Die weltweite Roheisenproduktion betrug 578 1995 Millionen Tonnen (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1. Weltroheisenproduktion 1995, nach Regionen

Die weltweite Rohstahlproduktion betrug 828 1995 Millionen Tonnen (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2. Weltrohstahlproduktion 1995, nach Regionen

Die Stahlindustrie hat eine technologische Revolution durchgemacht, und der Trend beim Aufbau neuer Produktionskapazitäten ging in Richtung des Elektrolichtbogenofens (EAF) zur Verwendung von recyceltem Stahlschrott durch kleinere Werke (siehe Abbildung 3). Obwohl integrierte Stahlwerke, in denen Stahl aus Eisenerz hergestellt wird, mit Rekordeffizienz arbeiten, werden EAF-Stahlwerke mit Produktionskapazitäten in der Größenordnung von weniger als 1 Million Tonnen pro Jahr in den wichtigsten Stahl produzierenden Ländern der Welt immer häufiger .

Abbildung 3. Schrottchargen oder Elektroöfen

Eisen-Herstellung

Die Gesamtflusslinie der Eisen- und Stahlherstellung ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4. Fließlinie der Stahlherstellung

Wesentlich für die Eisenerzeugung ist der Hochofen, in dem Eisenerz zu Roheisen geschmolzen (reduziert) wird. Der Ofen wird von oben mit Eisenerz, Koks und Kalkstein beschickt; von unten wird heiße, häufig mit Sauerstoff angereicherte Luft eingeblasen; und das aus dem Koks entstehende Kohlenmonoxid wandelt das Eisenerz in kohlenstoffhaltiges Roheisen um. Der Kalkstein wirkt als Flussmittel. Bei einer Temperatur von 1,600 °C (siehe Abbildung 5) schmilzt das Roheisen und sammelt sich am Boden des Ofens, und der Kalkstein verbindet sich mit der Erde zu Schlacke. Der Ofen wird regelmäßig abgestochen (dh das Roheisen wird entfernt), und das Roheisen kann dann zur späteren Verwendung (z. B. in Gießereien) in Masseln oder in Pfannen gegossen werden, wo es noch geschmolzen in den Stahl überführt wird. Pflanze machen.

Abbildung 5. Messen der Temperatur von geschmolzenem Metall in einem Hochofen

Einige große Werke haben Koksöfen am gleichen Standort. Die Eisenerze werden in der Regel vor der Beschickung des Hochofens speziellen Aufbereitungsprozessen unterzogen (Wäsche, Zerkleinerung auf Idealklumpengröße durch Brechen und Sieben, Abtrennung von Feinerz zum Sintern und Pelletieren, mechanisierte Sortierung zur Abtrennung der Gangart, Kalzinieren, Sintern u Pelletieren). Die aus dem Ofen entfernte Schlacke kann auf dem Gelände für andere Zwecke, insbesondere für die Zementherstellung, umgewandelt werden.

Abbildung 6. Roheisenbeschickung für basischen Sauerstoffofen

Stahlherstellung

Roheisen enthält große Mengen an Kohlenstoff sowie andere Verunreinigungen (hauptsächlich Schwefel und Phosphor). Es muss also verfeinert werden. Der Kohlenstoffgehalt muss reduziert, die Verunreinigungen oxidiert und entfernt und das Eisen in ein hochelastisches Metall umgewandelt werden, das geschmiedet und verarbeitet werden kann. Dies ist der Zweck der Stahlerzeugung. Es gibt drei Arten von Stahlerzeugungsöfen: den Herdofen, den Basis-Sauerstoff-Prozesskonverter (siehe Abbildung 6) und den Elektrolichtbogenofen (siehe Abbildung 7). Herdöfen wurden größtenteils durch Basis-Sauerstoff-Konverter (wo Stahl durch Einblasen von Luft oder Sauerstoff in geschmolzenes Eisen hergestellt wird) und Elektrolichtbogenöfen (wo Stahl aus Eisenschrott und Eisenschwammpellets hergestellt wird) ersetzt.

Abbildung 7. Gesamtansicht des Elektroofengusses

Spezialstähle sind Legierungen, denen andere metallische Elemente einverleibt werden, um Stähle mit besonderen Eigenschaften und für besondere Zwecke herzustellen (z. B. Chrom, um Rost zu verhindern, Wolfram, um Härte und Zähigkeit bei hohen Temperaturen zu verleihen, Nickel, um Festigkeit, Duktilität und Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen). . Diese Legierungsbestandteile können entweder dem Hochofeneinsatz (siehe Bild 8) oder der Stahlschmelze (im Ofen oder in der Pfanne) (siehe Bild 9) zugesetzt werden. Geschmolzenes Metall aus dem Stahlherstellungsprozess wird in Stranggussmaschinen gegossen, um Knüppel (siehe Abbildung 10), Vorblöcke (siehe Abbildung 11) oder Brammen zu formen. Das geschmolzene Metall kann auch in Formen gegossen werden, um Barren zu bilden. Der Großteil des Stahls wird im Gießverfahren hergestellt (siehe Abbildung 12). Die Vorteile des Stranggießens sind eine höhere Ausbeute, höhere Qualität, Energieeinsparungen und eine Reduzierung sowohl der Kapital- als auch der Betriebskosten. Blockgegossene Formen werden in Tieföfen (dh unterirdischen Öfen mit Türen) gelagert, wo die Barren wieder erhitzt werden können, bevor sie zu den Walzwerken oder einer anderen Weiterverarbeitung transportiert werden (Abbildung 4). Vor kurzem haben Unternehmen damit begonnen, Stahl mit Stranggießanlagen herzustellen. Walzwerke werden an anderer Stelle in diesem Kapitel besprochen; Gießereien, Schmieden und Pressen werden in diesem Kapitel behandelt Metallverarbeitende und metallverarbeitende Industrie.

Abbildung 8. Rückseite der Charge aus heißem Metall

Abbildung 9. Stranggießpfanne

Abbildung 10. Stranggussknüppel

Abbildung 11. Vorblock beim Strangguss

Abbildung 12. Steuerpult für den Stranggussprozess

Gefahren

Unfälle

In der Eisen- und Stahlindustrie werden große Materialmengen von massiven Anlagen verarbeitet, transportiert und gefördert, die die der meisten Industriezweige in den Schatten stellen. Stahlwerke verfügen in der Regel über ausgeklügelte Sicherheits- und Gesundheitsprogramme, um Gefahren in einer Umgebung zu begegnen, die unerbittlich sein kann. Ein integrierter Ansatz, der gute Ingenieurs- und Wartungspraktiken, sichere Arbeitsverfahren, Arbeiterschulung und die Verwendung von persönlicher Schutzausrüstung (PSA) kombiniert, ist normalerweise erforderlich, um Gefahren zu kontrollieren.

Verbrennungen können an vielen Stellen im Stahlherstellungsprozess auftreten: an der Vorderseite des Ofens beim Abstich von geschmolzenem Metall oder Schlacke; durch Verschütten, Spritzer oder Ausbrüche von heißem Metall aus Pfannen oder Behältern während der Verarbeitung, des Gießens (Gießens) oder des Transports; und vor Kontakt mit heißem Metall, wenn es zu einem Endprodukt geformt wird.

In geschmolzenem Metall oder Schlacke eingeschlossenes Wasser kann Explosionskräfte erzeugen, die heißes Metall oder Material über einen weiten Bereich schleudern. Das Eintauchen eines feuchten Gegenstands in geschmolzenes Metall kann ebenfalls heftige Eruptionen verursachen.

Der mechanische Transport ist in der Eisen- und Stahlherstellung unerlässlich, setzt die Arbeiter jedoch potenziellen Gefahren aus, von denen sie getroffen und zwischen denen sie eingeklemmt werden. Laufkrane sind in nahezu allen Bereichen von Stahlwerken zu finden. Die meisten großen Werke sind auch stark auf den Einsatz von Schienenfahrzeugen und großen Industrietraktoren für den Materialtransport angewiesen.

Sicherheitsprogramme für die Verwendung von Kränen erfordern eine Schulung, um den ordnungsgemäßen und sicheren Betrieb des Krans und das Aufspannen von Lasten zu gewährleisten, um ein Herunterfallen von Lasten zu verhindern. gute Kommunikation und Verwendung von Standard-Handzeichen zwischen Kranfahrern und Anschlägern, um Verletzungen durch unerwartete Kranbewegungen zu vermeiden; Inspektions- und Wartungsprogramme für Kranteile, Hebegeschirr, Schlingen und Haken, um das Herunterfallen von Lasten zu verhindern; und sichere Zugangsmöglichkeiten zu Kranen zur Vermeidung von Stürzen und Unfällen auf Kranquerwegen.

Sicherheitsprogramme für Eisenbahnen erfordern auch eine gute Kommunikation, insbesondere während des Schaltens und Kuppelns von Schienenfahrzeugen, um zu vermeiden, dass Personen zwischen Schienenfahrzeugkupplungen eingeklemmt werden.

Die Aufrechterhaltung eines angemessenen Abstands zum Passieren von großen Industrietraktoren und anderen Geräten und das Verhindern eines unerwarteten Startens und Bewegens sind notwendig, um Gefahren durch Anstoßen, Anstoßen und Einklemmen für Gerätebediener, Fußgänger und andere Fahrzeugführer zu beseitigen. Programme sind auch für die Inspektion und Wartung von Ausrüstungssicherheitsvorrichtungen und -durchgängen erforderlich.

Eine gute Betriebsführung ist ein Eckpfeiler der Sicherheit in Eisen- und Stahlwerken. Böden und Durchgänge können schnell mit Materialien und Geräten verstopft werden, die eine Stolpergefahr darstellen. Fette, Öle und Schmiermittel werden in großen Mengen verwendet und können, wenn sie verschüttet werden, leicht zu einer Rutschgefahr auf Geh- oder Arbeitsflächen werden.

Werkzeuge unterliegen starkem Verschleiß und werden schnell beeinträchtigt und möglicherweise gefährlich in der Verwendung. Obwohl die Mechanisierung den Umfang der manuellen Handhabung in der Industrie stark verringert hat, können ergonomische Belastungen immer noch bei vielen Gelegenheiten auftreten.

Scharfe Motoren oder Grate an Stahlprodukten oder Metallbändern stellen eine Verletzungs- und Stichgefahr für Arbeiter dar, die an Endbearbeitungs-, Versand- und Schrotthandhabungsarbeiten beteiligt sind. Schnittfeste Handschuhe und Handgelenkschützer werden häufig verwendet, um Verletzungen zu beseitigen.

Schutzbrillenprogramme sind besonders wichtig in Hütten- und Stahlwerken. Gefahren durch Fremdkörperaugen sind in den meisten Bereichen weit verbreitet, insbesondere bei der Handhabung von Rohmaterialien und der Stahlveredelung, wo Schleifen, Schweißen und Brennen durchgeführt werden.

Eine programmierte Wartung ist besonders wichtig für die Unfallverhütung. Ihr Zweck besteht darin, die Effizienz der Ausrüstung sicherzustellen und die voll funktionsfähigen Schutzvorrichtungen aufrechtzuerhalten, da ein Versagen Unfälle verursachen kann. Aufgrund der Komplexität, Größe und Geschwindigkeit von Prozessanlagen und -maschinen ist die Einhaltung sicherer Betriebspraktiken und Sicherheitsvorschriften ebenfalls sehr wichtig.

Kohlenmonoxidvergiftung

Hochöfen, Konverter und Kokereien erzeugen bei der Eisen- und Stahlherstellung große Mengen an Gasen. Nachdem der Staub entfernt wurde, werden diese Gase als Brennstoffquellen in den verschiedenen Werken verwendet, und einige werden Chemiefabriken zur Verwendung als Rohstoffe zugeführt. Sie enthalten große Mengen Kohlenmonoxid (Hochofengas 22 bis 30 %; Kokereigas 5 bis 10 %; Konvertergas 68 bis 70 %).

Kohlenmonoxid tritt manchmal aus oder tritt aus den Decken oder Körpern von Hochöfen oder aus den vielen Gasleitungen innerhalb von Anlagen aus und verursacht versehentlich eine akute Kohlenmonoxidvergiftung. Die meisten Fälle solcher Vergiftungen treten bei Arbeiten rund um Hochöfen auf, insbesondere bei Reparaturen. Andere Fälle treten bei Arbeiten um heiße Öfen, Inspektionsrundgänge um die Ofenkörper herum, Arbeiten in der Nähe der Ofendecken oder Arbeiten in der Nähe von Schlackenkerben oder Abstichkerben auf. Eine Kohlenmonoxidvergiftung kann auch durch Gas verursacht werden, das von wasserdichten Ventilen oder Dichtungstöpfen in den Stahlwerken oder Walzwerken freigesetzt wird; durch plötzliches Abschalten von Gebläseanlagen, Heizräumen oder Ventilatoren; vor Leckagen; aus Versäumnis, Prozessbehälter, Rohrleitungen oder Geräte vor der Arbeit ordnungsgemäß zu lüften oder zu spülen; und beim Schließen von Rohrventilen.

Staub und Dämpfe

Bei der Herstellung von Eisen und Stahl entstehen an vielen Stellen Staub und Dämpfe. Stäube und Dämpfe entstehen bei den Aufbereitungsprozessen, insbesondere beim Sintern, vor den Hoch- und Stahlöfen und bei der Barrenherstellung. Stäube und Dämpfe von Eisenerz oder Eisenmetallen verursachen nicht ohne weiteres Lungenfibrose und Pneumokoniose ist selten. Es wird angenommen, dass einige Lungenkrebsarten mit Karzinogenen in Verbindung stehen, die in Koksofenabgasen gefunden werden. Dichter Rauch, der beim Einsatz von Sauerstofflanzen und beim Einsatz von Sauerstoff in Herdöfen entsteht, kann Kranführer besonders beeinträchtigen.

Die Exposition gegenüber Kieselsäure ist ein Risiko für Arbeiter, die Hochöfen und Stahlöfen und Behälter mit feuerfesten Materialien auskleiden, neu auskleiden und reparieren, die bis zu 80 % Kieselsäure enthalten können. Pfannen sind mit Schamottesteinen oder gebundenem Quarzsand ausgekleidet, und diese Auskleidung erfordert häufige Reparaturen. Die in Feuerfestmaterialien enthaltene Kieselsäure liegt zum Teil in Form von Silikaten vor, die keine Silikose, sondern Pneumokoniose verursachen. Arbeiter sind selten schweren Staubwolken ausgesetzt.

Legierungszusätze zu Öfen zur Herstellung von Spezialstählen bringen manchmal potenzielle Expositionsrisiken durch Chrom, Mangan, Blei und Cadmium mit sich.

Verschiedene Gefahren

Bank- und Top-Side-Arbeiten in Kokereien vor Hochöfen in der Eisenherstellung und Ofenfront-, Barren- und Stranggussarbeiten in der Stahlherstellung beinhalten alle anstrengende Tätigkeiten in einer heißen Umgebung. Programme zur Vorbeugung von Hitzekrankheiten müssen implementiert werden.

Öfen können Blendlicht verursachen, das die Augen verletzen kann, es sei denn, es wird ein geeigneter Augenschutz bereitgestellt und getragen. Manuelle Arbeiten, wie z. B. Ofenmauern, und Hand-Arm-Vibrationen in Häckslern und Schleifmaschinen können ergonomische Probleme verursachen.

Gebläseanlagen, Sauerstoffanlagen, Gasentladungsgebläse und Hochleistungselektroöfen können Gehörschäden verursachen. Ofenbediener sollten geschützt werden, indem die Lärmquelle mit schalldämpfendem Material umschlossen oder schallisolierte Unterstände bereitgestellt werden. Auch eine Verkürzung der Expositionszeit kann sich als wirksam erweisen. Gehörschützer (Ohrenschützer oder Ohrstöpsel) sind oft in lauten Bereichen erforderlich, da es nicht möglich ist, auf andere Weise eine angemessene Lärmreduzierung zu erreichen.

Sicherheits- und Gesundheitsmaßnahmen

Sicherheitsorganisation

Die Sicherheitsorganisation ist von größter Bedeutung in der Eisen- und Stahlindustrie, wo die Sicherheit so sehr von der Reaktion der Arbeitnehmer auf potenzielle Gefahren abhängt. Die erste Verantwortung des Managements besteht darin, für möglichst sichere physische Bedingungen zu sorgen, aber normalerweise ist es notwendig, bei Sicherheitsprogrammen die Mitarbeit aller zu gewinnen. Unfallverhütungsausschüsse, Arbeitsschutzbeauftragte, Sicherheitsanreize, Wettbewerbe, Vorschlagswesen, Slogans und Warnhinweise können eine wichtige Rolle in Sicherheitsprogrammen spielen. Die Einbeziehung aller Personen in Gefährdungsbeurteilungen, Verhaltensbeobachtungen und Feedback-Übungen kann eine positive Sicherheitseinstellung fördern und Arbeitsgruppen fokussieren, die daran arbeiten, Verletzungen und Krankheiten vorzubeugen.

Unfallstatistiken zeigen Gefahrenbereiche und die Notwendigkeit eines zusätzlichen Körperschutzes sowie eine erhöhte Belastung der Haushaltsführung. Der Wert verschiedener Arten von Schutzkleidung kann bewertet und die Vorteile den betroffenen Arbeitern mitgeteilt werden.

Ausbildung

Die Schulung sollte Informationen über Gefahren, sichere Arbeitsmethoden, Vermeidung von Risiken und das Tragen von PSA umfassen. Bei der Einführung neuer Methoden oder Prozesse kann es erforderlich sein, auch Mitarbeiter mit langjähriger Erfahrung an älteren Ofentypen umzuschulen. Besonders wertvoll sind Schulungen und Auffrischungskurse für alle Personalebenen. Sie sollen das Personal mit sicheren Arbeitsmethoden, zu untersagenden unsicheren Handlungen, Sicherheitsregeln und den wichtigsten Rechtsvorschriften zur Unfallverhütung vertraut machen. Die Schulung sollte von Experten durchgeführt werden und effektive audiovisuelle Hilfsmittel verwenden. Sicherheitstreffen oder -kontakte sollten regelmäßig für alle Personen abgehalten werden, um das Sicherheitstraining und -bewusstsein zu stärken.

Technische und administrative Maßnahmen

Alle gefährlichen Teile von Maschinen und Anlagen, einschließlich Aufzügen, Förderern, langen Fahrschächten und Getrieben an Laufkränen, sollten sicher geschützt werden. Für alle Maschinen und Anlagen des Werkes, insbesondere für Kräne, Anschlagmittel, Ketten und Haken, ist eine regelmäßige Inspektion, Prüfung und Wartung erforderlich. Für Wartungs- und Reparaturarbeiten sollte ein effektives Lockout/Tagout-Programm vorhanden sein. Defekte Geräte sollten verschrottet werden. Sichere Arbeitslasten sollten deutlich gekennzeichnet sein, und nicht benutztes Gerät sollte ordentlich aufbewahrt werden. Der Zugang zu Brückenkränen sollte nach Möglichkeit über eine Treppe erfolgen. Wenn eine Steigleiter verwendet werden muss, sollte sie in Abständen umreift werden. Es sollten wirksame Vorkehrungen getroffen werden, um die Bewegung von Laufkränen zu begrenzen, wenn Personen in der Nähe arbeiten. Es kann erforderlich sein, wie in bestimmten Ländern gesetzlich vorgeschrieben, geeignete Schaltanlagen an Laufkränen zu installieren, um Kollisionen zu vermeiden, wenn zwei oder mehr Krane auf derselben Bahn fahren.

Lokomotiven, Schienen, Waggons, Buggys und Kupplungen sollten von guter Konstruktion sein und in gutem Zustand gehalten werden, und ein wirksames Signal- und Warnsystem sollte in Betrieb sein. Das Mitfahren auf Kupplungen oder das Überholen zwischen Wagen sollte verboten werden. Auf dem Gleis von Eisenbahnausrüstung sollte kein Betrieb durchgeführt werden, es sei denn, es wurden Maßnahmen ergriffen, um den Zugang oder die Bewegung der Ausrüstung zu beschränken.

Bei der Lagerung von Sauerstoff ist große Sorgfalt geboten. Die Zuleitungen zu verschiedenen Teilen des Werks sollten verrohrt und eindeutig gekennzeichnet sein. Alle Lanzen sollten sauber gehalten werden.

Es gibt einen nie endenden Bedarf an guter Haushaltsführung. Stürze und Stolperfallen, die durch versperrte Böden oder achtlos liegen gelassene Geräte und Werkzeuge verursacht werden, können selbst Verletzungen verursachen, aber auch eine Person gegen heißes oder geschmolzenes Material schleudern. Alle Materialien sollten sorgfältig gestapelt werden, und Lagerregale sollten bequem für Werkzeuge platziert werden. Verschüttetes Fett oder Öl sollte sofort entfernt werden. Die Beleuchtung aller Teile der Werkstätten und der Maschinenschutzvorrichtungen sollte einen hohen Standard aufweisen.

Industrielle Hygiene

Eine gute allgemeine Belüftung im gesamten Werk und eine lokale Absaugung (LEV) überall dort, wo erhebliche Mengen an Staub und Rauch entstehen oder Gas austreten kann, sind zusammen mit den höchstmöglichen Standards für Sauberkeit und Ordnung erforderlich. Gasanlagen müssen regelmäßig inspiziert und gut gewartet werden, um Gaslecks zu vermeiden. Wann immer Arbeiten in einer wahrscheinlich gashaltigen Umgebung durchgeführt werden müssen, sollten Kohlenmonoxid-Gasdetektoren verwendet werden, um die Sicherheit zu gewährleisten. Wenn Arbeiten in einem gefährlichen Bereich unvermeidbar sind, sollten umluftunabhängige Atemschutzgeräte getragen werden. Atemluftflaschen sollten immer bereitgehalten werden und das Personal sollte gründlich in den Methoden der Bedienung geschult werden.

Um das Arbeitsumfeld zu verbessern, sollte eine Zwangsbelüftung installiert werden, um kühle Luft zuzuführen. Lokale Gebläse können aufgestellt werden, um individuelle Entlastung zu geben, insbesondere an heißen Arbeitsplätzen. Hitzeschutz kann durch die Installation von Hitzeschilden zwischen Arbeitern und strahlenden Wärmequellen wie Öfen oder heißem Metall, durch die Installation von Wasser- oder Luftvorhängen vor Öfen oder durch die Installation von hitzebeständigen Drahtgittern erreicht werden. Ein Anzug und eine Haube aus hitzebeständigem Material mit einem Atemschutzgerät bieten den besten Schutz für Ofenarbeiter. Da in den Öfen extrem heiß gearbeitet wird, können auch Kühlluftleitungen in den Anzug geführt werden. Unerlässlich sind auch feste Vorkehrungen zur Abkühlung vor dem Eintritt in die Öfen.

Die Akklimatisierung führt zu einer natürlichen Anpassung des Salzgehalts des Körperschweißes. Das Auftreten von Hitzeleiden kann durch Anpassung der Arbeitsbelastung und durch gut verteilte Ruhezeiten erheblich verringert werden, insbesondere wenn diese in einem kühlen Raum verbracht werden, der gegebenenfalls klimatisiert ist. Als Palliativmittel sollte eine reichliche Versorgung mit Wasser und anderen geeigneten Getränken bereitgestellt werden, und es sollte Möglichkeiten zur Einnahme leichter Mahlzeiten geben. Die Temperatur von kühlen Getränken sollte nicht zu niedrig sein und die Arbeiter sollten darin geschult werden, nicht zu viel kühle Flüssigkeit auf einmal zu schlucken; leichte Mahlzeiten sind während der Arbeitszeit zu bevorzugen. Ein Salzersatz ist bei Berufen mit starkem Schwitzen erforderlich und wird am besten durch eine erhöhte Salzaufnahme mit regelmäßigen Mahlzeiten erreicht.

In kalten Klimazonen ist Vorsicht geboten, um die negativen Auswirkungen einer längeren Kälteeinwirkung oder plötzlicher und heftiger Temperaturänderungen zu vermeiden. Kantine, Wasch- und Sanitäranlagen sollten möglichst in unmittelbarer Nähe vorhanden sein. Zu den Wascheinrichtungen sollten Duschen gehören; Umkleidekabinen und Schließfächer sollten bereitgestellt und in einem sauberen und hygienischen Zustand gehalten werden.

Wo immer möglich, sollten Lärmquellen isoliert werden. Entfernte zentrale Panels entfernen einige Mitarbeiter aus den lauten Bereichen; Gehörschutz sollte in den schlimmsten Bereichen erforderlich sein. Neben der Einhausung lauter Maschinen mit schallabsorbierendem Material oder dem Schutz der Arbeiter durch schallisolierte Unterstände haben sich Gehörschutzprogramme als wirksame Mittel zur Kontrolle von lärmbedingtem Hörverlust erwiesen.

Persönliche Schutzausrüstung

Bei den meisten Operationen sind alle Körperteile gefährdet, aber die Art der erforderlichen Schutzkleidung variiert je nach Einsatzort. Wer an Hochöfen arbeitet, braucht Kleidung, die vor Verbrennungen schützt – Overalls aus feuerfestem Material, Gamaschen, Stiefel, Handschuhe, Helme mit Gesichtsschutz oder Schutzbrillen gegen Funkenflug und auch gegen Blendung. Sicherheitsschuhe, Schutzbrillen und Schutzhelme sind in fast allen Berufen unerlässlich, und Handschuhe sind weithin erforderlich. Die Schutzkleidung muss die Risiken für Gesundheit und Komfort durch übermäßige Hitze berücksichtigen; zum Beispiel bietet eine feuerfeste Haube mit Maschendrahtschirm einen guten Schutz gegen Funken und ist hitzebeständig; verschiedene synthetische Fasern haben sich auch als effizient in der Hitzebeständigkeit erwiesen. Strenge Überwachung und kontinuierliche Propaganda sind notwendig, um sicherzustellen, dass die persönliche Schutzausrüstung getragen und korrekt gewartet wird.

Ergonomie

Der ergonomische Ansatz (dh die Untersuchung des Verhältnisses Mensch-Maschine-Umwelt) ist bei bestimmten Betrieben in der Eisen- und Stahlindustrie von besonderer Bedeutung. Eine angemessene ergonomische Studie ist nicht nur notwendig, um die Bedingungen zu untersuchen, während ein Arbeiter verschiedene Tätigkeiten ausführt, sondern auch um die Auswirkungen der Umgebung auf den Arbeiter und die funktionale Gestaltung der verwendeten Maschinen zu untersuchen.

Ärztliche Aufsicht

Ärztliche Voruntersuchungen sind von großer Bedeutung bei der Auswahl geeigneter Personen für die schwere Arbeit in der Eisen- und Stahlerzeugung. Für die meisten Arbeiten ist eine gute körperliche Verfassung erforderlich: Bluthochdruck, Herzkrankheiten, Fettleibigkeit und chronische Gastroenteritis disqualifizieren Personen von der Arbeit in heißer Umgebung. Bei der Auswahl von Kranfahrern ist besondere Sorgfalt erforderlich, sowohl hinsichtlich der körperlichen als auch der geistigen Fähigkeiten.

Die medizinische Überwachung sollte besonders auf Personen gerichtet sein, die Hitzestress ausgesetzt sind; bei Staubexponierten sollten regelmäßige Thoraxuntersuchungen und bei Lärmexponierten audiometrische Untersuchungen vorgesehen werden; Betreiber mobiler Geräte sollten außerdem regelmäßig ärztlich untersucht werden, um sicherzustellen, dass sie weiterhin für den Job geeignet sind.

Eine ständige Überwachung aller Wiederbelebungsgeräte ist ebenso erforderlich wie eine Schulung der Arbeiter in Erste-Hilfe-Wiederbelebungsverfahren.

Außerdem sollte eine zentrale Erste-Hilfe-Station mit der erforderlichen medizinischen Ausrüstung für die Notfallhilfe vorhanden sein. Nach Möglichkeit sollte ein Krankenwagen für den Transport von Schwerverletzten in das nächstgelegene Krankenhaus unter der Obhut eines qualifizierten Krankenwagenbegleiters vorhanden sein. In größeren Anlagen sollten Erste-Hilfe-Stationen oder -Boxen an mehreren zentralen Stellen aufgestellt werden.

Cola-Operationen

Kohleaufbereitung

Der wichtigste Einzelfaktor für die Herstellung von metallurgischem Koks ist die Auswahl der Kohlen. Kohlen mit niedrigem Asche- und niedrigem Schwefelgehalt sind am wünschenswertesten. Schwerflüchtige Kohle in Mengen bis zu 40 % wird üblicherweise mit hochflüchtiger Kohle gemischt, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Die wichtigste physikalische Eigenschaft von metallurgischem Koks ist seine Festigkeit und Fähigkeit, Bruch und Abrieb während der Handhabung und Verwendung im Hochofen zu widerstehen. Der Kohleumschlag besteht aus dem Entladen von Eisenbahnwaggons, Schiffen oder Lastwagen; Mischen der Kohle; Dosieren; Pulverisieren; Schüttdichtekontrolle mit Dieselöl oder ähnlichem Öl; und Transport zu den Koksbatteriebunkern.

Verkokung

Koks wird zum größten Teil in Nebenproduktkokereien hergestellt, die so konstruiert und betrieben werden, dass sie die flüchtigen Stoffe aus der Kohle sammeln. Die Öfen bestehen aus drei Hauptteilen: den Verkokungskammern, den Heizzügen und der Regenerationskammer. Abgesehen von der Stahl- und Betonkonstruktion sind die Öfen aus feuerfesten Steinen gebaut. Typischerweise enthält jede Batterie etwa 45 separate Öfen. Die Kokskammern sind in der Regel 1.82 bis 6.7 Meter hoch, 9.14 bis 15.5 Meter lang und an der Heizzugsohle 1,535 °C heiß. Die zum Verkoken benötigte Zeit variiert mit den Ofenabmessungen, liegt aber gewöhnlich zwischen 16 und 20 Stunden.

Bei großen Vertikalöfen wird die Kohle durch Öffnungen in der Decke von einem schienenartigen „Lastwagen“ geladen, der die Kohle aus dem Kohlebunker transportiert. Nachdem die Kohle zu Koks geworden ist, wird der Koks von einer Seite durch einen motorbetriebenen Stößel oder „Pusher“ aus dem Ofen geschoben. Der Stößel ist etwas kleiner als die Ofenabmessungen, so dass ein Kontakt mit den Ofeninnenflächen vermieden wird. Der Koks wird in einem Schienenwagen oder in der dem Pusher gegenüberliegenden Seite der Batterie gesammelt und zur Löschanlage transportiert. Der heiße Koks wird vor dem Entladen auf der Kokerei mit Wasser nass abgeschreckt. Bei einigen Batterien wird der heiße Koks trocken abgeschreckt, um fühlbare Wärme für die Dampferzeugung zurückzugewinnen.

Die Reaktionen bei der Karbonisierung von Kohle zur Koksherstellung sind komplex. Abbauprodukte der Kohle sind zunächst Wasser, Kohlenoxide, Schwefelwasserstoff, hydroaromatische Verbindungen, Paraffine, Olefine, phenolische und stickstoffhaltige Verbindungen. Synthese und Abbau finden unter den Primärprodukten statt, die große Mengen an Wasserstoff, Methan und aromatischen Kohlenwasserstoffen produzieren. Die weitere Zersetzung der komplexen stickstoffhaltigen Verbindungen erzeugt Ammoniak, Cyanwasserstoff, Pyridinbasen und Stickstoff. Durch die kontinuierliche Entfernung von Wasserstoff aus dem Rückstand im Ofen entsteht Hartkoks.

Die Nebenprodukt-Koksöfen, die über Einrichtungen zur Rückgewinnung und Verarbeitung von Kohlechemikalien verfügen, produzieren die in Tabelle 1 aufgeführten Materialien.

Tabelle 1. Verwertbare Nebenprodukte von Koksöfen

Nach ausreichender Kühlung, damit das Förderband nicht beschädigt wird, wird der Koks zur Sieb- und Brechstation transportiert, wo er für die Verwendung im Hochofen klassiert wird.

Gefahren

Physikalische Gefahren

Während des Entladens, der Vorbereitung und des Umschlags von Kohle werden Tausende von Tonnen Kohle verarbeitet, wodurch Staub, Lärm und Vibrationen entstehen. Das Vorhandensein großer Mengen angesammelten Staubs kann zusätzlich zur Gefahr beim Einatmen zu einer Explosionsgefahr führen.

Beim Verkoken sind Umgebungs- und Strahlungswärme die größten physikalischen Probleme, insbesondere auf der Oberseite der Batterien, wo die meisten Arbeiter eingesetzt werden. Lärm kann ein Problem in mobilen Geräten sein, hauptsächlich von Antriebsmechanismen und vibrierenden Komponenten, die nicht angemessen gewartet werden. Ionisierende Strahlung und/oder lasererzeugende Geräte können für Ausrichtungszwecke mobiler Geräte verwendet werden.

Chemische Gefahren

Mineralöl wird typischerweise für Betriebszwecke zur Schüttdichtekontrolle und Staubunterdrückung verwendet. Materialien können auf die Kohle aufgebracht werden, bevor sie zum Kohlebunker gebracht wird, um die Ansammlung zu minimieren und die Entsorgung gefährlicher Abfälle aus den Nebenproduktvorgängen zu erleichtern.

Das größte Gesundheitsproblem im Zusammenhang mit Verkokungsvorgängen sind Emissionen aus den Öfen während des Einfüllens der Kohle, des Verkokens und des Koksschiebens. Die Emissionen enthalten zahlreiche polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), von denen einige krebserregend sind. Materialien, die zum Abdichten von Lecks in Deckeln und Türen verwendet werden, können auch ein Problem beim Mischen und beim Entfernen von Deckeln und Türen darstellen. Asbest und brechende Keramikfilter können auch in Form von Isoliermaterialien und Dichtungen vorhanden sein, obwohl für Produkte, die zuvor Asbest enthielten, geeignete Ersatzstoffe verwendet wurden.

Mechanische Gefahren

Die Gefahren der Kohleförderung, die mit dem Verkehr von Eisenbahnwaggons, Schiffen und Fahrzeugen sowie der Bewegung von Förderbändern verbunden sind, müssen erkannt werden. Die meisten Unfälle ereignen sich, wenn Arbeiter von solchen Geräten (einschließlich elektrischer Geräte) getroffen, eingeklemmt, herunterfallen, mitgerissen und eingeklemmt werden oder es versäumen, sie zu verriegeln.

Die mechanischen Gefahren, die am meisten Anlass zur Sorge geben, sind mit der mobilen Ausrüstung auf der Schubseite, der Koksseite und dem Larry-Wagen auf der Batterie verbunden. Diese Ausrüstung ist praktisch während der gesamten Arbeitszeit in Betrieb, und zwischen ihr und den Arbeitsgängen ist wenig Platz vorgesehen. Zwischen- und Überfahrunfälle im Zusammenhang mit mobilen Schienenfahrzeugen machen die meisten tödlichen Zwischenfälle in der Koksofenproduktion aus. Verbrennungen der Hautoberfläche durch heiße Materialien und Oberflächen und Augenreizungen durch Staubpartikel sind für zahlreichere, weniger schwerwiegende Vorkommnisse verantwortlich.

Sicherheits- und Gesundheitsmaßnahmen

Um die Staubkonzentrationen während der Kohleförderung auf akzeptablen Niveaus zu halten, sind Eindämmung und Einhausung von Sieb-, Zerkleinerungs- und Fördersystemen erforderlich. LEV kann auch zusätzlich zu den auf die Kohle aufgetragenen Benetzungsmitteln erforderlich sein. Angemessene Wartungsprogramme, Bandprogramme und Reinigungsprogramme sind erforderlich, um das Verschütten zu minimieren und die Durchgänge entlang der Verarbeitungs- und Förderanlagen frei von Kohle zu halten. Das Fördersystem sollte Komponenten verwenden, von denen bekannt ist, dass sie das Verschütten wirksam reduzieren und die Eindämmung aufrechterhalten, wie z. B. Bandreiniger, Schürzen, richtige Bandspannung und so weiter.

Aufgrund der Gesundheitsgefahren, die mit den beim Verkokungsvorgang freigesetzten PAK verbunden sind, ist es wichtig, diese Emissionen einzudämmen und zu sammeln. Dies wird am besten durch eine Kombination aus technischen Kontrollen, Arbeitspraktiken und einem Wartungsprogramm erreicht. Es ist auch notwendig, ein effektives Beatmungsprogramm zu haben. Die Kontrollen sollten Folgendes umfassen:

• Ein Ladeverfahren, das entwickelt und betrieben wird, um Emissionen zu eliminieren, indem das Volumen der geladenen Kohle gesteuert wird, das Auto richtig über dem Ofen ausgerichtet wird, Fallhülsen fest sitzen und die Kohle in einer Reihenfolge geladen wird, die es ermöglicht, einen angemessenen Kanal auf der Kohle aufrechtzuerhalten für den Abfluss der Emissionen zum Kollektornetz und Wiederzündung unmittelbar nach dem Laden
• Luftzug von zwei oder mehr Punkten im Ofen, der beschickt wird, und ein Absaugsystem, das so ausgelegt und betrieben wird, dass es einen ausreichenden Unterdruck und Durchfluss aufrechterhält
• Luftdichtungen an den Stangen der Schubmaschine zur Kontrolle der Infiltration während des Ladens und Kohlenstoffschneider zum Entfernen von Kohlenstoffablagerungen
• gleichmäßiger Kollektor-Hauptdruck, der ausreicht, um die Emissionen zu befördern
• Futtertür und Dichtungen nach Bedarf, um eine dichte Abdichtung aufrechtzuerhalten, und angemessen gereinigte und gepflegte Dichtkanten auf der Druckseite und Koksseite
• Verkleben von Deckeln und Türen und Wartung von Türdichtungen nach Bedarf, um die Emissionen nach dem Laden zu kontrollieren
• Grünschübe werden durch gleichmäßiges Erhitzen der Kohle über einen angemessenen Zeitraum minimiert
• Installation von großen Einhausungen über den gesamten Bereich der Koksseite, um Emissionen während des Koksschiebens zu kontrollieren, oder Verwendung von fahrbaren Hauben, die zu den einzelnen zu schiebenden Öfen bewegt werden
• routinemäßige Inspektion, Wartung und Reparatur zur ordnungsgemäßen Eindämmung von Emissionen
• Überdruck- und temperaturgesteuerte Fahrerkabinen auf mobilen Geräten zur Kontrolle der Expositionsniveaus der Arbeiter. Um die Überdruckkabine zu erreichen, ist eine strukturelle Integration mit dicht schließenden Türen und Fenstern und der Beseitigung von Trennungen in der Strukturarbeit unerlässlich.

Eine Mitarbeiterschulung ist ebenfalls erforderlich, damit die richtigen Arbeitspraktiken angewendet werden und die Bedeutung der richtigen Verfahren zur Minimierung von Emissionen verstanden wird.

Es sollte auch eine routinemäßige Expositionsüberwachung der Arbeiter durchgeführt werden, um festzustellen, ob die Konzentrationen akzeptabel sind. Gasüberwachungs- und Rettungsprogramme sollten vorhanden sein, hauptsächlich wegen des Vorhandenseins von Kohlenmonoxid in Koksgasöfen. Außerdem sollte ein medizinisches Überwachungsprogramm implementiert werden.

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