Domenica, Marzo 13 2011 14: 12

Industria siderurgica

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Il ferro è più diffuso nella crosta terrestre, sotto forma di vari minerali (ossidi, minerali idrati, carbonati, solfuri, silicati e così via). Fin dalla preistoria l'uomo ha imparato a preparare e lavorare questi minerali mediante varie operazioni di lavaggio, frantumazione e vagliatura, separando la ganga, calcinando, sinterizzando e pellettizzando, al fine di rendere i minerali fusi e ottenere ferro e acciaio. In tempi storici, in molti paesi si sviluppò una prospera industria siderurgica, basata sulle forniture locali di minerale e sulla vicinanza delle foreste per fornire il carbone per il combustibile. All'inizio del XVIII secolo, la scoperta che il coke poteva essere utilizzato al posto del carbone di legna rivoluzionò l'industria, rendendo possibile il suo rapido sviluppo come base su cui poggiavano tutti gli altri sviluppi della rivoluzione industriale. Grandi vantaggi derivavano da quei paesi in cui giacimenti naturali di carbone e minerale di ferro si trovavano vicini.

La produzione dell'acciaio fu in gran parte uno sviluppo del XIX secolo, con l'invenzione dei processi di fusione; il Bessemer (19), il focolare aperto, solitamente alimentato a gas produttore (1855); e il forno elettrico (1864). Dalla metà del XX secolo, la conversione dell'ossigeno, principalmente il processo di Linz-Donowitz (LD) mediante lancia di ossigeno, ha reso possibile la produzione di acciaio di alta qualità con costi di produzione relativamente bassi.

Oggi la produzione di acciaio è un indice di prosperità nazionale e la base della produzione di massa in molti altri settori come la costruzione navale, automobilistica, edilizia, macchinari, utensili e attrezzature industriali e domestiche. Lo sviluppo dei trasporti, in particolare via mare, ha reso economicamente redditizio lo scambio internazionale delle materie prime necessarie (minerali di ferro, carbone, olio combustibile, rottami e additivi). Pertanto, i paesi che possiedono giacimenti di minerale di ferro vicino ai giacimenti di carbone non sono più privilegiati e nelle regioni costiere dei maggiori paesi industrializzati sono stati costruiti grandi impianti fusori e acciaierie che si riforniscono di materie prime dai paesi esportatori in grado di soddisfare le esigenze attuali. requisiti giornalieri per materiali di alta qualità.

Negli ultimi decenni sono stati sviluppati e hanno avuto successo i cosiddetti processi di riduzione diretta. I minerali di ferro, in particolare i minerali nobili o nobilitati, vengono ridotti a spugna di ferro estraendo l'ossigeno in essi contenuto, ottenendo così un materiale ferroso che sostituisce il rottame.

Produzione di ferro e acciaio

La produzione mondiale di ghisa è stata di 578 milioni di tonnellate nel 1995 (vedi figura 1).

Figura 1. Produzione mondiale di ghisa nel 1995, per regioni

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La produzione mondiale di acciaio grezzo è stata di 828 milioni di tonnellate nel 1995 (vedi figura 2).

Figura 2. Produzione mondiale di acciaio grezzo nel 1995, per regioni

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L'industria siderurgica sta attraversando una rivoluzione tecnologica e la tendenza nella costruzione di nuove capacità produttive è stata verso il forno elettrico ad arco che utilizza rottami di acciaio riciclato (EAF) da parte di acciaierie più piccole (vedi figura 3). Sebbene le acciaierie integrate in cui l'acciaio è ricavato dal minerale di ferro operino a livelli record di efficienza, le acciaierie EAF con capacità produttive dell'ordine di meno di 1 milione di tonnellate all'anno stanno diventando sempre più comuni nei principali paesi produttori di acciaio del mondo .

Figura 3. Cariche di scarto o forni elettrici

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Fabbricazione del ferro

La linea di flusso complessiva della produzione di ferro e acciaio è mostrata in figura 4.

Figura 4. Linea di flusso della produzione dell'acciaio

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Per la lavorazione del ferro, la caratteristica essenziale è l'altoforno, dove il minerale di ferro viene fuso (ridotto) per produrre ghisa. Il forno viene caricato dall'alto con minerale di ferro, coke e calcare; l'aria calda, spesso arricchita di ossigeno, viene insufflata dal basso; e il monossido di carbonio prodotto dal coke trasforma il minerale di ferro in ghisa contenente carbonio. Il calcare funge da fondente. Ad una temperatura di 1,600°C (vedi figura 5) la ghisa fonde e si raccoglie sul fondo del forno, e il calcare si combina con la terra formando scorie. La fornace viene spillata (ovvero, la ghisa grezza viene rimossa) periodicamente, e la ghisa grezza può quindi essere versata nei pigs per un uso successivo (ad esempio, nelle fonderie), o nelle siviere dove viene trasferita, ancora fusa, all'acciaio- impianto di fabbricazione.

Figura 5. Misurazione della temperatura del metallo fuso in un altoforno

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Alcuni grandi impianti hanno cokerie nello stesso sito. I minerali di ferro sono generalmente sottoposti a speciali processi preparatori prima di essere caricati nell'altoforno (lavaggio, riduzione a pezzatura ideale mediante frantumazione e vagliatura, separazione del minerale fine per la sinterizzazione e la pellettizzazione, cernita meccanizzata per separare la ganga, calcinazione, sinterizzazione e pellettizzazione). Le scorie prelevate dal forno possono essere convertite in loco per altri usi, in particolare per la produzione di cemento.

Figura 6. Carica di metallo caldo per forno ad ossigeno basico

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Produzione di acciaio

La ghisa contiene grandi quantità di carbonio e altre impurità (principalmente zolfo e fosforo). Deve, quindi, essere affinato. Il contenuto di carbonio deve essere ridotto, le impurità ossidate e rimosse e il ferro convertito in un metallo altamente elastico che può essere forgiato e fabbricato. Questo è lo scopo delle operazioni di produzione dell'acciaio. Esistono tre tipi di forni per la produzione dell'acciaio: il forno a focolare aperto, il convertitore di processo ossigeno-base (vedi figura 6) e il forno elettrico ad arco (vedi figura 7). I forni a focolare aperto per la maggior parte sono stati sostituiti da convertitori di ossigeno basico (dove l'acciaio viene prodotto soffiando aria o ossigeno nel ferro fuso) e forni elettrici ad arco (dove l'acciaio viene prodotto da rottami di ferro e pellet di spugna di ferro).

Figura 7. Vista generale della colata in forno elettrico

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Gli acciai speciali sono leghe in cui vengono incorporati altri elementi metallici per produrre acciai con qualità speciali e per scopi speciali, (es. cromo per prevenire la ruggine, tungsteno per dare durezza e tenacità alle alte temperature, nichel per aumentare la forza, la duttilità e la resistenza alla corrosione) . Questi costituenti di lega possono essere aggiunti o alla carica d'altoforno (vedi figura 8) o all'acciaio fuso (nel forno o nella siviera) (vedi figura 9). Il metallo fuso proveniente dal processo di produzione dell'acciaio viene versato in macchine di colata continua per formare billette (vedi figura 10), blumi (vedi figura 11) o bramme. Il metallo fuso può anche essere colato in stampi per formare lingotti. La maggior parte dell'acciaio è prodotta con il metodo della colata (vedi figura 12). I vantaggi della colata continua sono l'aumento della resa, la qualità superiore, il risparmio energetico e la riduzione dei costi operativi e di capitale. Le forme colate in lingotti vengono stoccate in fosse di macerazione (ovvero forni sotterranei con porte), dove i lingotti possono essere riscaldati prima di passare ai laminatoi o ad altre successive lavorazioni (figura 4). Recentemente, le aziende hanno iniziato a produrre acciaio con colate continue. I laminatoi sono discussi altrove in questo capitolo; fonderie, fucinatura e stampaggio sono discusse nel capitolo Industria della lavorazione dei metalli e lavorazione dei metalli.

Figura 8. Retro della carica di metallo caldo

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Figura 9. Siviera di colata continua

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Figura 10. Billetta da colata continua

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Figura 11. Bloom in colata continua

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Figura 12. Pulpito di controllo per il processo di colata continua

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Pericoli

incidenti

Nell'industria siderurgica, grandi quantità di materiale vengono lavorate, trasportate e convogliate da attrezzature massicce che fanno impallidire quelle della maggior parte delle industrie. Le acciaierie in genere hanno sofisticati programmi di sicurezza e salute per affrontare i pericoli in un ambiente che può essere spietato. Di solito, per controllare i pericoli è necessario un approccio integrato che combini buone pratiche ingegneristiche e di manutenzione, procedure di lavoro sicure, formazione dei lavoratori e uso di dispositivi di protezione individuale (DPI).

Le ustioni possono verificarsi in molti punti del processo di produzione dell'acciaio: nella parte anteriore del forno durante l'estrazione dal metallo fuso o dalle scorie; da fuoriuscite, schizzi o eruzioni di metallo caldo da siviere o recipienti durante la lavorazione, colatura (versamento) o trasporto; e dal contatto con il metallo caldo mentre viene formato in un prodotto finale.

L'acqua intrappolata da metallo fuso o scorie può generare forze esplosive che lanciano metallo o materiale caldo su una vasta area. Anche l'inserimento di uno strumento umido nel metallo fuso può causare violente eruzioni.

Il trasporto meccanico è essenziale nella produzione di ferro e acciaio, ma espone i lavoratori a potenziali rischi di collisione e intrappolamento. I carriponte si trovano in quasi tutti i settori delle acciaierie. La maggior parte dei lavori di grandi dimensioni fa anche molto affidamento sull'uso di attrezzature a rotaia fissa e di grandi trattori industriali per il trasporto dei materiali.

I programmi di sicurezza per l'uso della gru richiedono una formazione per garantire il funzionamento corretto e sicuro della gru e il sollevamento dei carichi per evitare la caduta dei carichi; buona comunicazione e utilizzo di segnali manuali standard tra i gruisti e gli imbracatori per prevenire lesioni dovute a movimenti imprevisti della gru; programmi di ispezione e manutenzione per parti di gru, paranchi di sollevamento, imbracature e ganci per prevenire la caduta di carichi; e mezzi di accesso sicuri alle gru per evitare cadute e incidenti sulle vie trasversali delle gru.

I programmi di sicurezza per le ferrovie richiedono anche una buona comunicazione, specialmente durante lo spostamento e l'accoppiamento dei vagoni ferroviari, per evitare di intrappolare le persone tra gli accoppiamenti dei vagoni ferroviari.

Il mantenimento di un'adeguata distanza per il passaggio di grandi trattori industriali e altre attrezzature e la prevenzione di avviamenti e movimenti imprevisti sono necessari per eliminare i pericoli di urto, urto e intrappolamento tra operatori di attrezzature, pedoni e altri operatori di veicoli. I programmi sono necessari anche per l'ispezione e la manutenzione delle apparecchiature di sicurezza e delle vie di passaggio.

Una buona pulizia è un caposaldo della sicurezza nelle opere siderurgiche. Pavimenti e passaggi possono essere rapidamente ostruiti da materiale e attrezzi che rappresentano un pericolo di inciampo. Vengono utilizzate grandi quantità di grassi, oli e lubrificanti e, se versati, possono facilmente diventare un pericolo di scivolamento sulle superfici di lavoro o di calpestio.

Gli strumenti sono soggetti a forte usura e diventano presto compromessi e forse pericolosi da usare. Sebbene la meccanizzazione abbia notevolmente ridotto la quantità di movimentazione manuale nel settore, in molte occasioni possono ancora verificarsi sforzi ergonomici.

Motori affilati o sbavature su prodotti in acciaio o nastri metallici pongono rischi di lacerazione e perforazione per i lavoratori coinvolti nelle operazioni di finitura, spedizione e movimentazione dei rottami. Guanti e protezioni per i polsi resistenti al taglio vengono spesso utilizzati per eliminare le lesioni.

I programmi di occhiali protettivi sono particolarmente importanti nelle opere siderurgiche. I rischi per gli occhi da corpo estraneo sono prevalenti nella maggior parte delle aree, in particolare nella manipolazione delle materie prime e nella finitura dell'acciaio, dove vengono eseguite la molatura, la saldatura e la combustione.

La manutenzione programmata è particolarmente importante per la prevenzione degli infortuni. Il suo scopo è quello di garantire l'efficienza delle apparecchiature e mantenere le protezioni pienamente operative, poiché il guasto può causare incidenti. Anche il rispetto delle pratiche operative sicure e delle regole di sicurezza è molto importante a causa della complessità, delle dimensioni e della velocità delle attrezzature e dei macchinari di processo.

Avvelenamento da monossido di carbonio

Altiforni, convertitori e cokerie producono grandi quantità di gas nel processo di lavorazione del ferro e dell'acciaio. Dopo che la polvere è stata rimossa, questi gas vengono utilizzati come fonti di combustibile nei vari impianti e alcuni vengono forniti agli impianti chimici per essere utilizzati come materie prime. Contengono grandi quantità di monossido di carbonio (gas di altoforno, dal 22 al 30%; gas di cokeria, dal 5 al 10%; gas di convertitore, dal 68 al 70%).

Il monossido di carbonio a volte emana o fuoriesce dalle parti superiori o dai corpi degli altiforni o dai numerosi gasdotti all'interno degli impianti, provocando accidentalmente un avvelenamento acuto da monossido di carbonio. La maggior parte dei casi di tale avvelenamento si verifica durante i lavori intorno agli altiforni, specialmente durante le riparazioni. Altri casi si verificano durante i lavori intorno alle stufe calde, i giri di ispezione attorno ai corpi dei forni, i lavori in prossimità delle cime dei forni o nei pressi delle tacche della cenere o delle tacche di spillatura. L'avvelenamento da monossido di carbonio può anche derivare dal gas rilasciato dalle valvole di tenuta dell'acqua o dai vasi di tenuta negli impianti di produzione dell'acciaio o nei laminatoi; dallo spegnimento improvviso di apparecchiature di soffiaggio, locali caldaie o ventilatori; da perdite; dalla mancata ventilazione o spurgo adeguati di recipienti di processo, condutture o apparecchiature prima del lavoro; e durante la chiusura delle valvole dei tubi.

Polvere e fumi

Polveri e fumi vengono generati in molti punti della produzione di ferro e acciaio. Polveri e fumi si trovano nei processi di preparazione, in particolare la sinterizzazione, davanti agli altiforni e ai forni di acciaio e nella fabbricazione dei lingotti. Polveri e fumi di minerale di ferro o metalli ferrosi non causano facilmente fibrosi polmonare e la pneumoconiosi è rara. Si pensa che alcuni tumori polmonari siano collegati ad agenti cancerogeni trovati nelle emissioni di cokeria. I fumi densi emessi durante l'utilizzo delle lance ad ossigeno e dall'utilizzo dell'ossigeno nei forni a suola aperta possono particolarmente interessare gli operatori delle gru.

L'esposizione alla silice rappresenta un rischio per i lavoratori impegnati nel rivestimento, nel rivestimento e nella riparazione di altiforni e forni e recipienti in acciaio con materiali refrattari, che possono contenere fino all'80% di silice. Le siviere sono rivestite con mattoni refrattari o silice frantumata legata e questo rivestimento richiede riparazioni frequenti. La silice contenuta nei materiali refrattari è in parte sotto forma di silicati, che non provocano silicosi ma bensì pneumoconiosi. I lavoratori sono raramente esposti a pesanti nuvole di polvere.

Le aggiunte di leghe ai forni che producono acciai speciali a volte comportano potenziali rischi di esposizione a cromo, manganese, piombo e cadmio.

Pericoli vari

Le operazioni al banco e in alto nelle operazioni di cokeria davanti agli altiforni nella produzione del ferro e nelle operazioni di fronte al forno, nella produzione di lingotti e di colata continua nella produzione dell'acciaio comportano tutte attività faticose in un ambiente caldo. Devono essere implementati programmi di prevenzione delle malattie da calore.

I forni possono causare abbagliamento che può ferire gli occhi a meno che non venga fornita e indossata un'adeguata protezione per gli occhi. Le operazioni manuali, come la fornace di muratura, e le vibrazioni mano-braccio nelle cippatrici e nelle smerigliatrici possono causare problemi ergonomici.

Impianti di soffiaggio, impianti di ossigeno, soffianti a gas e forni elettrici ad alta potenza possono causare danni all'udito. Gli operatori delle fornaci dovrebbero essere protetti racchiudendo la fonte del rumore con materiale fonoassorbente o fornendo rifugi insonorizzati. Anche la riduzione del tempo di esposizione può rivelarsi efficace. Le protezioni acustiche (cuffie o tappi per le orecchie) sono spesso necessarie nelle aree ad alto rumore a causa dell'impossibilità di ottenere un'adeguata riduzione del rumore con altri mezzi.

Misure di sicurezza e salute

Organizzazione della sicurezza

L'organizzazione della sicurezza è di primaria importanza nell'industria siderurgica, dove la sicurezza dipende molto dalla reazione dei lavoratori ai potenziali pericoli. La prima responsabilità della direzione è fornire le condizioni fisiche più sicure possibili, ma di solito è necessario ottenere la collaborazione di tutti nei programmi di sicurezza. I comitati antinfortunistici, i delegati dei lavoratori alla sicurezza, gli incentivi alla sicurezza, i concorsi, i suggerimenti, gli slogan e gli avvisi possono svolgere un ruolo importante nei programmi di sicurezza. Coinvolgere tutte le persone nelle valutazioni dei pericoli del sito, nell'osservazione del comportamento e negli esercizi di feedback può promuovere atteggiamenti positivi verso la sicurezza e focalizzare i gruppi di lavoro che lavorano per prevenire infortuni e malattie.

Le statistiche sugli infortuni rivelano aree di pericolo e la necessità di una protezione fisica aggiuntiva, nonché un maggiore stress per le pulizie. È possibile valutare il valore dei diversi tipi di indumenti protettivi ei vantaggi possono essere comunicati ai lavoratori interessati.

Allenamento

La formazione dovrebbe includere informazioni sui pericoli, sui metodi di lavoro sicuri, sulla prevenzione dei rischi e sull'uso dei DPI. Quando vengono introdotti nuovi metodi o processi, può essere necessario riqualificare anche quei lavoratori con una lunga esperienza su vecchi tipi di forni. Particolarmente preziosi sono i corsi di formazione e aggiornamento del personale di ogni livello. Dovrebbero familiarizzare il personale con i metodi di lavoro sicuri, gli atti pericolosi da vietare, le norme di sicurezza e le principali disposizioni legali relative alla prevenzione degli infortuni. La formazione dovrebbe essere condotta da esperti e dovrebbe avvalersi di supporti audiovisivi efficaci. Riunioni o contatti sulla sicurezza dovrebbero essere tenuti regolarmente per tutte le persone per rafforzare la formazione e la consapevolezza della sicurezza.

Misure ingegneristiche e amministrative

Tutte le parti pericolose di macchinari e attrezzature, inclusi ascensori, nastri trasportatori, alberi di corsa lunghi e ingranaggi su gru a ponte, devono essere protette in modo sicuro. Un regolare sistema di ispezione, esame e manutenzione è necessario per tutti i macchinari e le attrezzature dello stabilimento, in particolare per gru, paranchi di sollevamento, catene e ganci. Un efficace programma di lockout/tagout dovrebbe essere operativo per la manutenzione e la riparazione. L'attrezzatura difettosa deve essere rottamata. I carichi di lavoro sicuri devono essere chiaramente contrassegnati e l'attrezzatura non in uso deve essere conservata in modo ordinato. I mezzi di accesso alle gru a ponte dovrebbero, ove possibile, essere tramite scale. Se è necessario utilizzare una scala verticale, dovrebbe essere intelaiata a intervalli. Dovrebbero essere prese disposizioni efficaci per limitare la corsa delle gru a ponte quando le persone sono al lavoro nelle vicinanze. Potrebbe essere necessario, come richiesto dalla legge in alcuni paesi, installare adeguati quadri sui carriponte per evitare collisioni se due o più gru viaggiano sulla stessa pista.

Locomotive, rotaie, vagoni, passeggini e giunti dovrebbero essere di buona progettazione e mantenuti in buone condizioni, e dovrebbe essere in funzione un efficace sistema di segnalazione e avvertimento. Dovrebbero essere vietati il ​​passaggio sui ganci o il passaggio tra i carri. Nessuna operazione dovrebbe essere effettuata sul binario dell'attrezzatura ferroviaria a meno che non siano state prese misure per limitare l'accesso o il movimento dell'attrezzatura.

È necessaria una grande cura nell'immagazzinare l'ossigeno. Le forniture alle diverse parti dei lavori dovrebbero essere convogliate e chiaramente identificate. Tutte le lance devono essere mantenute pulite.

C'è un bisogno infinito di buone pulizie. Le cadute e gli inciampi causati da pavimenti ostruiti o attrezzi e strumenti lasciati incustoditi possono causare lesioni a se stessi, ma possono anche scagliare una persona contro materiale caldo o fuso. Tutti i materiali devono essere impilati con cura e le rastrelliere devono essere opportunamente posizionate per gli strumenti. Le fuoriuscite di grasso o olio devono essere pulite immediatamente. L'illuminazione di tutte le parti dei negozi e delle protezioni delle macchine dovrebbe essere di alto livello.

Igiene industriale

Sono necessarie una buona ventilazione generale in tutto l'impianto e una ventilazione di scarico locale (LEV) ovunque siano generate quantità sostanziali di polvere e fumi o dove possono fuoriuscire gas, insieme ai più elevati standard possibili di pulizia e pulizia. Le apparecchiature a gas devono essere regolarmente ispezionate e ben manutenute in modo da evitare qualsiasi perdita di gas. Ogni volta che si deve eseguire qualsiasi lavoro in un ambiente che può contenere gas, è necessario utilizzare rilevatori di gas di monossido di carbonio per garantire la sicurezza. Quando il lavoro in un'area pericolosa è inevitabile, è necessario indossare respiratori autonomi o ad adduzione d'aria. Le bombole di aria respirabile dovrebbero essere sempre pronte e gli operatori dovrebbero essere accuratamente addestrati sui metodi per azionarle.

Al fine di migliorare l'ambiente di lavoro, dovrebbe essere installata una ventilazione indotta per fornire aria fresca. I soffiatori locali possono essere posizionati per dare sollievo individuale, specialmente nei luoghi di lavoro caldi. La protezione dal calore può essere fornita installando schermi termici tra i lavoratori e le fonti di calore radiante, come forni o metallo caldo, installando schermi d'acqua o cortine d'aria davanti ai forni o installando schermi di filo metallico resistenti al calore. Una tuta e un cappuccio di materiale resistente al calore con respiratore ad aria offre la migliore protezione per i lavoratori della fornace. Poiché il lavoro nelle fornaci è estremamente caldo, nella tuta possono essere condotte anche linee di aria fredda. Sono inoltre essenziali disposizioni fisse per consentire il tempo di raffreddamento prima dell'ingresso nei forni.

L'acclimatazione porta alla regolazione naturale del contenuto salino del sudore corporeo. L'incidenza delle affezioni da caldo può essere molto attenuata da adattamenti del carico di lavoro e da periodi di riposo ben distanziati, specialmente se questi vengono trascorsi in un locale fresco, se necessario climatizzato. Come palliativi, dovrebbe essere fornita un'abbondante scorta di acqua e altre bevande adatte e dovrebbero esserci strutture per consumare pasti leggeri. La temperatura delle bevande fresche non dovrebbe essere troppo bassa e i lavoratori dovrebbero essere addestrati a non ingerire troppo liquido fresco alla volta; pasti leggeri sono da preferire durante l'orario di lavoro. La sostituzione del sale è necessaria per i lavori che comportano un'abbondante sudorazione e si ottiene al meglio aumentando l'assunzione di sale con pasti regolari.

Nei climi freddi è necessaria la cura per prevenire gli effetti negativi di una prolungata esposizione al freddo o di sbalzi di temperatura improvvisi e violenti. Mense, lavanderie e servizi igienici dovrebbero essere preferibilmente a portata di mano. I servizi di lavaggio dovrebbero includere docce; gli spogliatoi e gli armadietti devono essere forniti e mantenuti in condizioni pulite e igieniche.

Ove possibile, le fonti di rumore dovrebbero essere isolate. I pannelli centrali remoti allontanano alcuni operatori dalle zone rumorose; la protezione dell'udito dovrebbe essere richiesta nelle aree peggiori. Oltre a racchiudere i macchinari rumorosi con materiale fonoassorbente o proteggere i lavoratori con ripari insonorizzati, i programmi di protezione dell'udito si sono rivelati mezzi efficaci per controllare la perdita dell'udito causata dal rumore.

Equipaggiamento per la protezione personale

Tutte le parti del corpo sono a rischio nella maggior parte delle operazioni, ma il tipo di abbigliamento protettivo richiesto varia a seconda del luogo. Coloro che lavorano nelle fornaci hanno bisogno di indumenti che proteggano dalle ustioni: tute di materiale resistente al fuoco, ghette, stivali, guanti, elmetti con visiere o occhiali protettivi contro le scintille volanti e anche contro l'abbagliamento. Stivali di sicurezza, occhiali di sicurezza e elmetti sono indispensabili in quasi tutte le occupazioni e i guanti sono ampiamente necessari. L'abbigliamento protettivo deve tenere conto dei rischi per la salute e il comfort dovuti al calore eccessivo; ad esempio un cappuccio ignifugo con visiera in rete metallica offre una buona protezione contro le scintille ed è resistente al calore; varie fibre sintetiche si sono anche dimostrate efficienti nella resistenza al calore. Una rigorosa supervisione e una propaganda continua sono necessarie per garantire che i dispositivi di protezione individuale siano indossati e mantenuti correttamente.

Ergonomia

L'approccio ergonomico (vale a dire l'indagine sul rapporto lavoratore-macchina-ambiente) è di particolare importanza in alcune operazioni nell'industria siderurgica. Uno studio ergonomico appropriato è necessario non solo per indagare le condizioni in cui un lavoratore sta eseguendo varie operazioni, ma anche per esplorare l'impatto dell'ambiente sul lavoratore e la progettazione funzionale dei macchinari utilizzati.

Supervisione medica

Gli esami medici pre-collocamento sono di grande importanza nella selezione delle persone adatte per l'arduo lavoro nella lavorazione del ferro e dell'acciaio. Per la maggior parte del lavoro è richiesto un buon fisico: ipertensione, malattie cardiache, obesità e gastroenterite cronica precludono le persone dal lavoro in ambienti caldi. Particolare cura è necessaria nella selezione dei gruisti, sia per le capacità fisiche che mentali.

La supervisione medica dovrebbe prestare particolare attenzione a coloro che sono esposti a stress da calore; devono essere previsti esami periodici del torace per chi è esposto alla polvere, ed esami audiometrici per chi è esposto al rumore; gli operatori di apparecchiature mobili dovrebbero anche sottoporsi a visite mediche periodiche per garantire la loro continua idoneità al lavoro.

È necessaria una supervisione costante di tutti i dispositivi di rianimazione, così come la formazione degli operatori nelle procedure di pronto soccorso.

Dovrebbe inoltre essere fornito un posto di pronto soccorso centrale con le attrezzature mediche necessarie per l'assistenza di emergenza. Se possibile, dovrebbe esserci un'ambulanza per il trasporto di feriti gravi all'ospedale più vicino sotto la cura di un assistente di ambulanza qualificato. Negli impianti più grandi le postazioni o le cassette di pronto soccorso dovrebbero essere collocate in più punti centrali.

Operazioni di coca

Preparazione del carbone

Il singolo fattore più importante per la produzione di coke metallurgico è la selezione dei carboni. I carboni con basso contenuto di ceneri e basso contenuto di zolfo sono i più desiderabili. Il carbone a bassa volatilità in quantità fino al 40% viene solitamente miscelato con carbone ad alta volatilità per ottenere le caratteristiche desiderate. La proprietà fisica più importante del coke metallurgico è la sua forza e capacità di resistere alla rottura e all'abrasione durante la manipolazione e l'uso nell'altoforno. Le operazioni di movimentazione del carbone consistono nello scarico da vagoni ferroviari, chiatte marittime o camion; miscelazione del carbone; proporzionamento; polverizzazione; controllo della densità apparente utilizzando olio diesel o simile; e convogliamento ai bunker della batteria del coke.

cucinare

Per la maggior parte il coke viene prodotto in cokerie di sottoprodotti progettate e gestite per raccogliere il materiale volatile dal carbone. I forni sono costituiti da tre parti principali: le camere di cottura, le canne fumarie e la camera di rigenerazione. A parte il supporto strutturale in acciaio e cemento, i forni sono costruiti in mattoni refrattari. Tipicamente ogni batteria contiene circa 45 forni separati. Le camere di cokeria sono generalmente alte da 1.82 a 6.7 ​​metri, lunghe da 9.14 a 15.5 metri e 1,535 °C alla base della canna fumaria. Il tempo necessario per la cottura varia a seconda delle dimensioni del forno, ma solitamente oscilla tra le 16 e le 20 ore.

Nei grandi forni verticali, il carbone viene caricato attraverso le aperture nella parte superiore da un "carro larry" su rotaia che trasporta il carbone dal bunker del carbone. Dopo che il carbone è diventato coke, il coke viene spinto fuori dal forno da un lato da un ariete motorizzato o "spingitore". Il pistone è leggermente più piccolo delle dimensioni del forno in modo da evitare il contatto con le superfici interne del forno. Il coke viene raccolto in un vagone su rotaia o nel lato della batteria opposto allo spintore e trasportato all'impianto di tempra. Il coke caldo viene temprato a umido con acqua prima dello scarico sul molo del coke. In alcune batterie, il coke caldo viene raffreddato a secco per recuperare calore sensibile per la generazione di vapore.

Le reazioni durante la carbonizzazione del carbone per la produzione di coke sono complesse. I prodotti di decomposizione del carbone comprendono inizialmente acqua, ossidi di carbonio, idrogeno solforato, composti idroaromatici, paraffine, olefine, composti fenolici e contenenti azoto. La sintesi e la degradazione avvengono tra i prodotti primari che producono grandi quantità di idrogeno, metano e idrocarburi aromatici. L'ulteriore decomposizione dei complessi composti contenenti azoto produce ammoniaca, acido cianidrico, basi piridiniche e azoto. La continua rimozione di idrogeno dal residuo nel forno produce coke duro.

Le cokerie di sottoprodotto che dispongono di attrezzature per il recupero e la lavorazione dei prodotti chimici del carbone producono i materiali elencati nella tabella 1.

Tabella 1. Sottoprodotti recuperabili delle cokerie

Sottoprodotto

Componenti recuperabili

Gas di cokeria

Idrogeno, metano, etano, monossido di carbonio, anidride carbonica, etilene,
propilene, butilene, acetilene, idrogeno solforato, ammoniaca, ossigeno e
azoto

Liquore ammoniacale

Ammoniaca libera e fissa

Catrame

Piridina, acidi di catrame, naftalene, olio di creosoto e pece di catrame di carbone

Olio leggero

Quantità variabili di prodotti di gas di carbone con punti di ebollizione da circa 40 ºC
a 200 ºC, e benzene, toluene, xilene e nafta solvente

 

Dopo un raffreddamento sufficiente affinché non si verifichino danni al nastro trasportatore, il coke viene trasferito alla stazione di vagliatura e frantumazione dove viene dimensionato per l'utilizzo in altoforno.

Pericoli

Rischi fisici

Durante le operazioni di scarico, preparazione e movimentazione del carbone, migliaia di tonnellate di carbone vengono manipolate, producendo polvere, rumore e vibrazioni. La presenza di grandi quantità di polvere accumulata può produrre un pericolo di esplosione oltre al pericolo di inalazione.

Durante la cokeria, il calore ambientale e radiante sono i principali problemi fisici, in particolare nella parte superiore delle batterie, dove è impiegata la maggior parte dei lavoratori. Il rumore può essere un problema nelle apparecchiature mobili, principalmente a causa del meccanismo di azionamento e dei componenti vibranti che non sono adeguatamente mantenuti. Radiazioni ionizzanti e/o dispositivi che producono laser possono essere utilizzati per scopi di allineamento di apparecchiature mobili.

Rischi chimici

L'olio minerale viene generalmente utilizzato per scopi operativi per il controllo della densità apparente e l'abbattimento della polvere. I materiali possono essere applicati al carbone prima di essere portato nel bunker del carbone per ridurre al minimo l'accumulo e facilitare lo smaltimento dei rifiuti pericolosi dalle operazioni dei sottoprodotti.

La principale preoccupazione per la salute associata alle operazioni di cokeria sono le emissioni dai forni durante il caricamento del carbone, la cokefazione e la spinta del coke. Le emissioni contengono numerosi idrocarburi policiclici aromatici (IPA), alcuni dei quali cancerogeni. Anche i materiali utilizzati per sigillare le perdite nei coperchi e negli sportelli possono costituire un problema durante la miscelazione e quando i coperchi e gli sportelli vengono rimossi. L'amianto ei filtri ceramici rifrangenti possono essere presenti anche sotto forma di materiali isolanti e guarnizioni, anche se sono stati utilizzati opportuni sostituti per prodotti che in precedenza contenevano amianto.

Rischi meccanici

Devono essere riconosciuti i pericoli della produzione di carbone associati ai vagoni ferroviari, alle chiatte marittime e al traffico veicolare, nonché al movimento dei nastri trasportatori. La maggior parte degli incidenti si verifica quando i lavoratori vengono colpiti, intrappolati, cadono, vengono trascinati e intrappolati o non riescono a bloccare tali apparecchiature (anche elettricamente).

I rischi meccanici di maggiore preoccupazione sono associati all'attrezzatura mobile sul lato dello spintore, sul lato del coke e sul carrello elevatore sopra la batteria. Questa apparecchiatura è in funzione praticamente per tutto il periodo di lavoro e viene lasciato poco spazio tra essa e le operazioni. Gli incidenti intrappolati e colpiti da incidenti associati ad apparecchiature mobili su rotaia rappresentano il numero più elevato di incidenti mortali nella produzione di forni a coke. Le ustioni della superficie cutanea dovute a materiali e superfici caldi e l'irritazione oculare causata da particelle di polvere sono responsabili di eventi più numerosi e meno gravi.

Misure di sicurezza e salute

Per mantenere le concentrazioni di polvere durante la produzione di carbone a livelli accettabili, è necessario il contenimento e la chiusura dei sistemi di vagliatura, frantumazione e trasporto. Può anche essere richiesto LEV in aggiunta agli agenti bagnanti applicati al carbone. Sono necessari programmi di manutenzione adeguati, programmi di nastro e programmi di pulizia per ridurre al minimo le fuoriuscite e mantenere i passaggi lungo le apparecchiature di processo e di trasporto sgombri dal carbone. Il sistema di trasporto dovrebbe utilizzare componenti noti per essere efficaci nel ridurre le fuoriuscite e nel mantenere il contenimento, come pulitori del nastro, battiscopa, corretta tensione del nastro e così via.

A causa dei rischi per la salute associati agli IPA rilasciati durante le operazioni di cokeria, è importante contenere e raccogliere queste emissioni. Ciò si ottiene al meglio con una combinazione di controlli tecnici, pratiche di lavoro e un programma di manutenzione. È inoltre necessario disporre di un efficace programma respiratorio. I controlli dovrebbero includere quanto segue:

  • una procedura di ricarica progettata e gestita per eliminare le emissioni controllando il volume di carbone che viene caricato, allineando correttamente l'auto sopra il forno, adattando saldamente i manicotti di caduta e caricando il carbone in una sequenza che consenta di mantenere un canale adeguato sopra il carbone per l'afflusso delle emissioni alla rete di collettori e il reintegro subito dopo la carica
  • tiraggio da due o più punti nel forno in fase di caricamento e un sistema di aspirazione progettato e azionato per mantenere una pressione negativa e un flusso sufficienti
  • guarnizioni d'aria sulle barre di livello della macchina di spinta per controllare l'infiltrazione durante il caricamento e tagliatori di carbonio per rimuovere l'accumulo di carbonio
  • pressione collettore-rete uniforme adeguata a convogliare le emissioni
  • porta mandrino e guarnizioni secondo necessità per mantenere una tenuta ermetica e bordi di tenuta lato spintore e lato coke adeguatamente puliti e mantenuti
  • Luting di coperchi e porte e manutenzione delle guarnizioni delle porte necessarie per controllare le emissioni dopo la ricarica
  • spinte verdi minimizzate riscaldando uniformemente il carbone per un periodo adeguato
  • installazione di grandi cappe su tutta la zona lato coke per il controllo delle emissioni durante la spinta del coke o utilizzo di cappe mobili da spostare ai singoli forni in spinta
  • ispezioni, manutenzioni e riparazioni ordinarie per un adeguato contenimento delle emissioni
  • cabine operatore a pressione positiva e temperatura controllata su attrezzature mobili per controllare i livelli di esposizione dei lavoratori. Per ottenere la cabina a pressione positiva, l'integrazione strutturale è fondamentale, con porte e finestre aderenti e l'eliminazione delle separazioni nel lavoro strutturale.

 

È inoltre necessaria la formazione dei lavoratori in modo che vengano utilizzate pratiche di lavoro adeguate e sia compresa l'importanza di procedure adeguate per ridurre al minimo le emissioni.

Dovrebbe essere utilizzato anche il monitoraggio di routine dell'esposizione dei lavoratori per determinare che i livelli siano accettabili. Dovrebbero essere in atto programmi di monitoraggio e salvataggio del gas, principalmente a causa della presenza di monossido di carbonio nei forni a gas da coke. Dovrebbe essere implementato anche un programma di sorveglianza medica.

 

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Leggi 43455 volte Ultima modifica Sabato 03 Settembre 2011 17:08
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