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73. 鉄と鋼

章の編集者: オーガスティン・モフィット


目次

図表

鉄鋼業
ジョン・マサイティス

圧延機
H.シュナイダー

健康と安全の問題とパターン

環境と公衆衛生の問題

テーブル類

以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。

1. コークス炉の回収可能な副産物
2. 日本の鉄鋼生産で発生する廃棄物とリサイクル

フィギュア

サムネイルをポイントすると、図のキャプションが表示されます。クリックすると、記事のコンテキストで図が表示されます。

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日曜日、13月2011 14:12

鉄鋼業

鉄は、さまざまな鉱物 (酸化物、水和鉱石、炭酸塩、硫化物、ケイ酸塩など) の形で、地球の地殻に最も広く見られます。 先史時代以来、人間は、鉱石を製錬可能にし、鉄鋼を得るために、脈石を分離し、か焼し、焼結し、ペレット化することにより、さまざまな洗浄、破砕、選別操作によってこれらの鉱物を準備および処理することを学びました。 有史以来、多くの国で繁栄した鉄産業が発展しました。これは、地元の鉱石の供給と、燃料となる木炭を供給する森林の近くに基づいていました。 18 世紀初頭、木炭の代わりにコークスを使用できることが発見され、業界に革命が起こり、産業革命の他のすべての発展の基礎としての急速な発展が可能になりました。 石炭と鉄鉱石の天然鉱床が近くにある国には大きな利点がありました。

製鋼は、主に 19 世紀の発展であり、溶解プロセスが発明されました。 ベッセマー (1855 年) は平炉で、通常はプロデューサー ガス (1864 年) によって燃焼されます。 そして電気炉(1900)。 20 世紀半ば以降、酸素転換、特に酸素ランスによるリンツ ドノウィッツ (LD) プロセスにより、比較的低い生産コストで高品質の鋼を製造することが可能になりました。

今日、鉄鋼生産は国家の繁栄の指標であり、造船、自動車、建設、機械、工具、産業および家庭用機器など、他の多くの産業における大量生産の基礎となっています。 特に海上輸送の発展により、必要な原材料 (鉄鉱石、石炭、燃料油、スクラップ、添加剤) の国際交換が経済的に有利になりました。 そのため、炭田近くに鉄鉱床を有する国はもはや特権ではなく、主要先進国の沿岸部に大規模な製錬所や製鉄所が建設され、現状に対応できる輸出国から原料が供給されている。高級素材の一日の要件。

過去数十年間、いわゆる直接還元プロセスが開発され、成功を収めてきました。 鉄鉱石、特に高品位またはアップグレードされた鉱石は、含まれる酸素を抽出することによって海綿鉄に還元され、スクラップに代わる鉄材料が得られます。

鉄鋼生産

578 年の世界の銑鉄生産量は 1995 億 1 万トンでした (図 XNUMX を参照)。

図 1. 地域別の 1995 年の世界の銑鉄生産量

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828 年の世界の粗鋼生産量は 1995 億 2 万トンでした (図 XNUMX を参照)。

図 2. 1995 年の地域別の世界の生鋼生産

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鉄鋼業界は技術革命を経験しており、新しい生産能力を構築する傾向は、小規模な工場によるリサイクル鋼スクラップを使用する電気アーク炉 (EAF) に向かっています (図 3 を参照)。 鉄鉱石から鋼を製造する総合製鉄所は記録的な効率で稼働していますが、世界の主要な鉄鋼生産国では、年間 1 万トン未満の生産能力を持つ EAF 製鉄所がより一般的になりつつあります。 .

図 3. スクラップチャージまたは電気炉

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製鉄

製鉄の全体の流れを図4に示します。

図4 製鋼の流れ

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製鉄に欠かせないのが、鉄鉱石を溶かして(還元して)銑鉄にする高炉です。 炉には、鉄鉱石、コークス、石灰岩が上から投入されます。 しばしば酸素が豊富な熱風が下から吹き込まれます。 コークスから生成される一酸化炭素は、鉄鉱石を炭素を含む銑鉄に変換します。 石灰岩はフラックスとして機能します。 1,600°C (図 5 参照) の温度で銑鉄が溶けて炉の底に集まり、石灰岩が土と結合してスラグを形成します。 炉は定期的に出銑され(つまり、銑鉄が取り出されます)、銑鉄は後で使用するために(例えば、鋳造所で)銑に注がれるか、まだ溶融したまま鋼に移される取鍋に注がれます。植物を作っています。

図 5. 高炉内の溶融金属の温度の取得

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一部の大型工場では、同じ敷地内にコークス炉があります。 鉄鉱石は通常、高炉に装入される前に特別な準備プロセス(洗浄、破砕と選別による理想的な塊の大きさへの縮小、焼結およびペレット化のための粉鉱の分離、脈石を分離するための機械による選別、焼成、焼結およびペレタイジング)。 炉から取り除かれたスラグは、敷地内で他の用途、特にセメントの製造に転用することができます。

図 6. 塩基性酸素炉の溶銑装入

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製鋼

銑鉄には大量の炭素とその他の不純物 (主に硫黄とリン) が含まれています。 したがって、それは洗練されなければなりません。 炭素含有量を減らし、不純物を酸化して除去し、鉄を鍛造して製造できる高弾性金属に変換する必要があります。 これが製鋼事業の目的です。 製鋼炉には、平炉、塩基性酸素法転炉(図6参照)、電気アーク炉(図7参照)のXNUMX種類があります。 平炉の大部分は、塩基性酸素転炉 (溶鉄に空気または酸素を吹き込んで鋼を作る) と電気アーク炉 (スクラップ鉄と海綿鉄ペレットから鋼を作る) に取って代わられました。

図7 電気炉鋳造の全体図

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特殊鋼は、特殊な品質と特殊な目的を備えた鋼を製造するために、他の金属元素が組み込まれた合金です (たとえば、錆を防ぐクロム、高温で硬度と靭性を与えるタングステン、強度、延性、および耐食性を高めるニッケル)。 . これらの合金成分は、高炉装入物 (図 8 を参照) または溶鋼 (炉または取鍋内) (図 9 を参照) に添加することができます。 製鋼プロセスからの溶融金属は、ビレット (図 10 を参照)、ブルーム (図 11 を参照)、またはスラブを形成するために連続鋳造機に注がれます。 溶融金属を金型に流し込んでインゴットを形成することもできます。 鋼の大部分は鋳造法で製造されます (図 12 を参照)。 連続鋳造の利点は、歩留まりの向上、品質の向上、エネルギーの節約、および資本コストと運用コストの両方の削減です。 インゴットを注入した鋳型は浸漬ピット (ドア付きの地下オーブン) に保管され、そこでインゴットを再加熱してから圧延機またはその他の後続処理に渡すことができます (図 4)。 最近、企業は連続鋳造機で鋼を製造し始めました。 圧延機については、この章の別の場所で説明します。 鋳造、鍛造、プレスについては、この章で説明します。 金属加工・金属加工業.

図 8. 溶銑チャージの背面

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図 9. 連続鋳造取鍋

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図 10. 連続鋳造ビレット

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図 11. 連続鋳造ブルーム

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図 12. 連続鋳造プロセスのコントロール パルピット

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危険

事故

鉄鋼業界では、ほとんどの業界の設備を圧倒する巨大な設備によって、大量の材料が処理、輸送、運搬されています。 製鉄所は通常、容赦のない環境での危険に対処するための高度な安全衛生プログラムを備えています。 危険を制御するには、通常、適切なエンジニアリングとメンテナンスの慣行、安全な作業手順、作業員のトレーニング、および個人用保護具 (PPE) の使用を組み合わせた統合的なアプローチが必要です。

火傷は、製鋼プロセスの多くの場所で発生する可能性があります。溶湯またはスラグからの出鋼中の炉の前部。 処理中、注入中(注入中)または輸送中の取鍋または容器からの溶銑のこぼれ、飛び散り、または噴出から; また、最終製品を形成する際の高温の金属との接触によるものです。

溶融金属またはスラグに閉じ込められた水は、広範囲に高温の金属または材料を発射する爆発力を発生させる可能性があります。 湿った器具を溶融金属に挿入すると、激しい噴火を引き起こす可能性もあります。

鉄鋼の製造において機械による輸送は不可欠ですが、労働者は危険にさらされたり挟まれたりする可能性があります。 天井クレーンは製鉄所のほぼすべての分野で使用されています。 また、大規模な工事のほとんどは、材料の輸送に固定レール設備と大型の産業用トラクターの使用に大きく依存しています。

クレーンを使用するための安全プログラムには、クレーンの適切かつ安全な操作を確保するためのトレーニングと、荷物の落下を防ぐための荷物の索具が必要です。 予期しないクレーンの動きによる怪我を防ぐために、クレーン運転手とスリンガーの間の標準的な手信号の良好なコミュニケーションと使用; 荷物の落下を防ぐためのクレーン部品、吊り具、スリング、フックの検査および保守プログラム。 クレーン横道での落下や事故を避けるためのクレーンへの安全なアクセス手段。

鉄道の安全プログラムでは、特に鉄道車両の移動中や連結中に人が挟まらないように、適切なコミュニケーションが必要です。

大型の産業用トラクターやその他の機器が通過するための適切なクリアランスを維持し、予期せぬ始動や移動を防止することは、機器のオペレーター、歩行者、その他の車両オペレーターに対する衝突、衝突、挟み込みの危険を排除するために必要です。 設備の安全装置や通路の点検や整備にもプログラムが必要です。

適切なハウスキーピングは、製鉄所および製鋼所の安全の基礎です。 床や通路は、つまずきの危険をもたらす物質や器具ですぐにふさがれる可能性があります。 大量のグリース、オイル、潤滑剤が使用されており、こぼれると、歩行面や作業面で簡単に滑る危険があります。

ツールは摩耗が激しいため、すぐに機能が損なわれ、使用するのが危険になる可能性があります。 機械化により、業界で手作業の量が大幅に減少しましたが、人間工学的な負担は依然として多くの場合に発生する可能性があります。

スチール製品または金属バンドの鋭利なエンジンまたはバリは、仕上げ、出荷、およびスクラップ処理作業に携わる労働者に裂傷および穿刺の危険をもたらします。 怪我を防ぐために、耐切創性の手袋とリストガードがよく使用されます。

鉄鋼業では、保護眼鏡プログラムが特に重要です。 異物による眼の危険は、ほとんどの分野で蔓延しており、特に原材料の取り扱いや、研磨、溶接、焼成が行われる鉄鋼仕上げの分野でよく見られます。

プログラムされたメンテナンスは、事故防止のために特に重要です。 その目的は、故障が事故を引き起こす可能性があるため、機器の効率を確保し、完全に機能するガードを維持することです。 プロセス機器や機械の複雑さ、サイズ、速度のため、安全な操作方法と安全規則を遵守することも非常に重要です。

一酸化炭素中毒

高炉、転炉、コークス炉では、鉄鋼の製造工程で大量のガスが発生します。 除塵後のガスは各工場で燃料として利用されるほか、一部は化学工場の原料として供給されます。 一酸化炭素を多く含んでいます(高炉ガス22~30%、コークス炉ガス5~10%、転炉ガス68~70%)。

高炉の炉頂や炉体、工場内の多くのガス管路から一酸化炭素が発生・漏洩し、急性一酸化炭素中毒を引き起こすことがあります。 このような中毒のほとんどのケースは、溶鉱炉周辺の作業中、特に修理中に発生します。 他のケースは、高温のストーブの周りの作業、炉体の周りの検査のツアー、炉の上部の近くでの作業、または燃えがらのノッチまたはタッピングのノッチの近くでの作業中に発生します。 一酸化炭素中毒は、製鋼工場や圧延工場のウォーターシールバルブやシールポットから放出されるガスによっても発生する可能性があります。 送風装置、ボイラー室、または換気扇の突然の停止から; 漏れから; 作業前にプロセス容器、パイプライン、または機器を適切に換気またはパージしないことによる。 およびパイプバルブの閉鎖中。

粉塵と煙

鉄鋼の製造工程では、さまざまな場所で粉塵や煙が発生します。 粉塵や煙は、準備プロセス、特に焼結、高炉や製鉄炉の前、およびインゴット製造中に見られます。 鉄鉱石や鉄金属からの粉塵や煙は肺線維症を引き起こしにくく、じん肺はまれです。 一部の肺がんは、コークス炉の排出物に含まれる発がん物質と関連していると考えられています。 酸素ランスの使用中や平炉での酸素の使用から放出される濃密な煙は、特にクレーンのオペレーターに影響を与える可能性があります。

シリカへの曝露は、80% ものシリカを含む可能性のある耐火材料を使用した溶鉱炉、製鋼炉、および容器のライニング、リライニング、および修理に従事する労働者にとってリスクとなります。 取鍋は、耐火レンガまたは結合された砕いたシリカで裏打ちされており、この裏地は頻繁な修理が必要です。 耐火物に含まれるシリカの一部はケイ酸塩の形をしており、珪肺ではなく塵肺を引き起こします。 労働者が粉塵の厚い雲にさらされることはめったにありません。

特殊鋼を製造する炉に合金を追加すると、クロム、マンガン、鉛、カドミウムにさらされる危険性が生じることがあります。

その他の危険

製鉄における高炉前のコークス化作業におけるベンチおよびトップサイド作業、および製鋼における炉前、インゴット製造および連続鋳造作業はすべて、高温環境での激しい活動を伴います。 熱中症予防プログラムを実施する必要があります。

適切な目の保護具を用意して着用しないと、炉は目を傷つける可能性のあるまぶしさを引き起こす可能性があります。 炉の煉瓦積みなどの手作業や、チッパーやグラインダーの手腕の振動は、人間工学的な問題を引き起こす可能性があります。

ブロワー プラント、酸素プラント、ガス放電ブロワー、および高出力電気炉は、聴覚障害を引き起こす可能性があります。 炉のオペレーターは、騒音源を消音材で囲んだり、防音シェルターを設けたりして保護する必要があります。 露出時間を短縮することも効果的です。 聴覚保護具 (耳栓または耳栓) は、他の手段では適切な騒音低減を得ることは不可能であるため、騒音の多い地域ではしばしば必要とされます。

安全衛生対策

安全組織

潜在的な危険に対する労働者の反応に安全性が大きく依存する鉄鋼業界では、安全組織は最も重要です。 管理者の最初の責任は、可能な限り安全な物理的条件を提供することですが、通常、安全プログラムでは全員の協力を得る必要があります。 事故防止委員会、労働者の安全代表、安全インセンティブ、競争、提案スキーム、スローガン、および警告通知はすべて、安全プログラムにおいて重要な役割を果たすことができます。 サイトの危険性評価、行動観察、およびフィードバック演習にすべての人を参加させることで、積極的な安全意識を促進し、怪我や病気の防止に取り組む作業グループに焦点を当てることができます。

事故の統計は、危険な領域と追加の身体的保護の必要性、および家事への大きなストレスを明らかにしています。 さまざまな種類の防護服の価値を評価し、その利点を関係する作業員に伝えることができます。

トレーニング

トレーニングには、危険、安全な作業方法、リスクの回避、および PPE の着用に関する情報を含める必要があります。 新しい方法やプロセスが導入されると、古いタイプの炉で長い経験を持つ労働者でさえ、再訓練が必要になる場合があります。 すべてのレベルの人員を対象としたトレーニングおよび再教育コースは、特に価値があります。 彼らは、安全な作業方法、禁止されるべき安全でない行為、安全規則、および事故防止に関連する主な法的規定について、要員を熟知させる必要があります。 トレーニングは専門家によって実施されるべきであり、効果的な視聴覚補助具を利用すべきです。 安全に関するトレーニングと認識を強化するために、すべての人を対象に安全会議または連絡先を定期的に開催する必要があります。

エンジニアリングおよび管理上の対策

リフト、コンベア、長い移動シャフト、天井クレーンのギアなど、機械や設備のすべての危険な部分は、しっかりと保護する必要があります。 プラントのすべての機械と設備、特にクレーン、吊り具、チェーン、フックには、定期的な検査、検査、保守のシステムが必要です。 メンテナンスと修理のために、効果的なロックアウト/タグアウト プログラムを運用する必要があります。 欠陥のあるタックルは廃棄する必要があります。 安全に使用できる荷物には明確に印を付け、使用していない釣り具はきちんと保管する必要があります。 天井クレーンへのアクセス手段は、可能な場合は階段であるべきです。 垂直はしごを使用する必要がある場合は、間隔をあけて輪を掛ける必要があります。 人が近くで作業している場合、天井クレーンの移動を制限する効果的な手配を行う必要があります。 XNUMX つ以上のクレーンが同じ滑走路を移動する場合、天井クレーンに適切な開閉装置を取り付けて衝突を防止することが、特定の国で法律で義務付けられている場合があります。

機関車、レール、ワゴン、バギー、およびカップリングは、優れた設計であり、適切に修理されている必要があり、信号と警告の効果的なシステムが運用されている必要があります。 連結器への乗り入れや貨車同士のすれ違いは禁止です。 機器へのアクセスまたは移動を制限するための措置が講じられていない限り、鉄道機器の線路内で操作を行ってはなりません。

酸素の貯蔵には細心の注意が必要です。 作業のさまざまな部分への供給は、配管され、明確に識別される必要があります。 すべてのランスは清潔に保つ必要があります。

適切なハウスキーピングに対する終わりのないニーズがあります。 床がふさがれたり、器具や工具が不用意に置かれたままになっているために転倒したりつまずいたりすると、それ自体が怪我をする可能性がありますが、高温または溶融した物質に人を投げつける可能性もあります。 すべての材料は慎重に積み重ねる必要があり、保管ラックはツールの便利な場所に配置する必要があります。 グリースやオイルがこぼれた場合は、すぐに掃除する必要があります。 店舗のすべての部分の照明と機械の警備員は、高水準でなければなりません。

産業衛生

工場全体の良好な全体換気と、かなりの量の粉塵や煙が発生したり、ガスが漏れる可能性のある場所では、局所排気換気 (LEV) が必要であり、可能な限り最高水準の清潔さとハウスキーピングが必要です。 ガス機器は定期的に点検し、ガス漏れを防ぐために適切なメンテナンスを行う必要があります。 ガスを含む可能性のある環境で作業を行う場合は、安全を確保するために一酸化炭素ガス検知器を使用する必要があります。 危険な場所での作業が避けられない場合は、自給式または給気式呼吸器を着用する必要があります。 呼吸用空気シリンダーは常に準備しておく必要があり、作業員はそれらの操作方法について徹底的に訓練する必要があります。

作業環境を改善する目的で、冷気を供給するために誘導換気を設置する必要があります。 特に暑い作業場所では、局所的な送風機を配置して、個々の緩和を行うことができます。 作業員と炉や溶銑などの放射熱源との間に遮熱板を設置するか、炉の前にウォータースクリーンやエアカーテンを設置するか、耐熱ワイヤースクリーンを設置することにより、熱保護を提供できます。 エアライン呼吸装置を備えた耐熱材料のスーツとフードは、炉の労働者に最高の保護を提供します. 炉内の作業は非常に高温であるため、冷気ラインもスーツ内に導かれる場合があります。 炉に入る前に冷却時間を確保するための固定配置も不可欠です。

順化は、体の汗の塩分含有量の自然な調整につながります。 熱中症の発生率は、作業負荷を調整し、十分な間隔を空けて休息することによって、特に必要に応じて空調された涼しい部屋で過ごす場合に、大幅に軽減される可能性があります. 緩和策として、十分な量の水やその他の適切な飲み物を提供する必要があり、軽食をとるための設備が必要です。 冷たい飲み物の温度は低すぎてはならず、労働者は一度に冷たい液体を飲み込みすぎないように訓練する必要があります。 勤務時間中は、軽食を優先する必要があります。 多量の発汗を伴う仕事には塩分補給が必要であり、定期的な食事で塩分摂取量を増やすことによって最も効果的に達成できます.

寒冷地では、寒さに長時間さらされたり、突然の急激な温度変化による悪影響を防ぐために注意が必要です。 食堂、洗面所、衛生施設は、できれば近くにある必要があります。 洗濯設備にはシャワーが必要です。 更衣室とロッカーを提供し、清潔で衛生的な状態に維持する必要があります。

可能な限り、ノイズ源を隔離する必要があります。 リモート中央パネルは、騒がしいエリアから一部の工作員を排除します。 最悪の地域では聴覚保護が必要です。 騒音を発する機械を吸音材で囲んだり、防音シェルターで労働者を保護したりすることに加えて、聴覚保護プログラムは、騒音による難聴を制御する効果的な手段であることがわかっています。

個人用保護具

ほとんどの手術では体のすべての部分が危険にさらされますが、必要な保護服の種類は場所によって異なります。 炉で働く人は、火傷から身を守る衣服、つまり耐火素材のオーバーオール、スパッツ、ブーツ、手袋、フェイス シールド付きのヘルメット、または飛び散る火花やまぶしさを防ぐゴーグルが必要です。 安全靴、安全メガネ、ヘルメットは、ほとんどすべての職業で必須であり、手袋は広く必要です. 防護服は、過度の熱による健康と快適さへのリスクを考慮する必要があります。 たとえば、金網バイザー付きの耐火フードは、火花に対する優れた保護を提供し、熱に強いです。 さまざまな合成繊維も耐熱性に優れていることが証明されています。 個人用保護具の着用と適切なメンテナンスを確実に行うには、厳格な監督と継続的な宣伝が必要です。

エルゴノミクス

人間工学的アプローチ (つまり、作業者、機械、環境の関係の調査) は、鉄鋼業界の特定の作業で特に重要です。 作業者がさまざまな作業を行っているときの状況を調査するだけでなく、環境が作業者に与える影響や使用する機械の機能設計を調査するために、適切な人間工学的研究が必要です。

医療監督

重労働の鉄鋼業に適した人材を選抜する上で、配属前の健康診断は非常に重要です。 ほとんどの仕事には、良好な体格が必要です。高血圧、心臓病、肥満、慢性胃腸炎により、暑い環境での作業は不適格となります。 クレーン運転手の選択には、肉体的能力と精神的能力の両方に特別な注意が必要です。

医療監督は、熱ストレスにさらされている人に特に注意を払う必要があります。 ほこりにさらされた人には定期的な胸部検査を、騒音にさらされた人には聴力検査を提供する必要があります。 また、モバイル機器のオペレーターは定期的な健康診断を受けて、仕事に継続的に適合していることを確認する必要があります。

すべての蘇生器具を常に監督することが必要であり、応急処置蘇生手順における労働者の訓練も必要です。

緊急支援に必要な医療機器を備えた中央救急ステーションも提供する必要があります。 可能であれば、重傷を負った人を最寄りの病院に搬送し、有資格の救急車の付き添いの下で救急車を手配する必要があります。 大規模な工場では、救急ステーションまたはボックスをいくつかの中心点に配置する必要があります。

コークス事業

石炭準備

冶金コークスを製造するための最も重要な要素は、石炭の選択です。 低灰分、低硫黄分の石炭が最も望ましい。 通常、40% までの量の低揮発性石炭は、望ましい特性を達成するために高揮発性石炭とブレンドされます。 冶金用コークスの最も重要な物理的特性は、その強度と、高炉での取り扱いおよび使用中の破損や摩耗に耐える能力です。 石炭の取り扱い作業は、鉄道車両、船舶用はしけ、またはトラックからの荷降ろしで構成されています。 石炭の混合; 比例; 粉砕; ディーゼルグレードまたは類似のオイルを使用したかさ密度制御。 コークスバッテリーバンカーに運ぶ。

料理

ほとんどの場合、コークスは、石炭から揮発性物質を収集するように設計および操作される副産物のコークス炉で製造されます。 オーブンは、コーキング チャンバー、加熱煙道、再生チャンバーの 45 つの主要部分で構成されています。 鋼とコンクリートの構造的サポートとは別に、オーブンは耐火レンガで構成されています。 通常、各バッテリーには約 1.82 個の個別のオーブンが含まれています。 コークス室は一般に、高さ 6.7 ~ 9.14 メートル、長さ 15.5 ~ 1,535 メートル、加熱煙道ベースで 16 °C です。 コーキングに必要な時間はオーブンの寸法によって異なりますが、通常は 20 ~ XNUMX 時間の範囲です。

大型の縦型オーブンでは、石炭バンカーから石炭を運ぶレールタイプの「ラリーカー」から、上部の開口部から石炭が投入されます。 石炭がコークスになった後、動力駆動のラムまたは「プッシャー」によってコークスがオーブンから押し出されます。 ラムはオーブンの寸法よりもわずかに小さいため、オーブンの内面との接触が回避されます。 コークスは、レール式車両またはバッテリーのプッシャーとは反対側に集められ、クエンチ設備に運ばれます。 熱いコークスは、コークス埠頭に排出される前に水で湿式急冷されます。 一部のバッテリーでは、高温コークスを乾式急冷して顕熱を回収し、蒸気を発生させます。

コークスを製造するための石炭の乾留中の反応は複雑です。 石炭分解生成物には、最初は水、炭素酸化物、硫化水素、芳香族水素化合物、パラフィン、オレフィン、フェノール化合物、窒素含有化合物が含まれます。 合成と分解は、大量の水素、メタン、および芳香族炭化水素を生成する一次生成物の間で発生します。 複雑な窒素含有化合物をさらに分解すると、アンモニア、シアン化水素、ピリジン塩基、および窒素が生成されます。 オーブン内の残留物から継続的に水素を除去すると、ハード コークスが生成されます。

石炭化学薬品の回収・処理設備を備えた副生コークス炉では、表1の原料が生産されます。

表1 コークス炉の回収可能な副産物

副産物

回収可能な成分

コークス炉ガス

水素、メタン、エタン、一酸化炭素、二酸化炭素、エチレン、
プロピレン、ブチレン、アセチレン、硫化水素、アンモニア、酸素、
窒素

アンモニア酒

遊離および固定アンモニア

タール

ピリジン、タール酸、ナフタレン、クレオソート油、コールタールピッチ

軽油

約 40 ºC からの沸点を持つさまざまな量の石炭ガス製品
~200℃、ベンゼン、トルエン、キシレン、ソルベントナフサ

 

コンベヤベルトが損傷しないように十分に冷却した後、コークスはふるい分けおよび破砕ステーションに移動し、そこで高炉で使用するサイズに調整されます。

危険

物理的な危険

石炭の荷降ろし、準備、および取り扱い作業中に、何千トンもの石炭が処理され、粉塵、騒音、振動が発生します。 大量の粉塵が蓄積すると、吸入の危険に加えて爆発の危険が生じる可能性があります。

コークス化中、特に大部分の作業員が配置されているバッテリーの上面では、周囲および放射熱が物理的な主な懸念事項です。 モバイル機器では、主に駆動機構や振動部品が適切にメンテナンスされていないため、ノイズが問題になることがあります。 電離放射線および/またはレーザー生成装置は、モバイル機器の位置合わせの目的で使用できます。

化学的危険

鉱油は、通常、かさ密度の制御と粉塵の抑制のための運用目的で使用されます。 蓄積を最小限に抑え、副産物操作からの有害廃棄物の処分を容易にするために、石炭バンカーに運ばれる前に材料を石炭に適用することができる。

コークス化作業に関連する主な健康上の懸念は、石炭の装入、コークス化、およびコークスの押し出し中のオーブンからの排出です。 排出物には多数の多環芳香族炭化水素 (PAH) が含まれており、その一部は発がん性があります。 蓋とドアの漏れをシールするために使用される材料も、混合中および蓋とドアが取り外されたときに懸念される場合があります。 アスベストと屈折セラミック フィルターも断熱材とガスケットの形で存在する可能性がありますが、以前にアスベストを含んでいた製品には適切な代替品が使用されています。

機械的危険性

鉄道車両、海上はしけ、車両の通行、およびコンベア ベルトの動きに関連する石炭生産の危険性を認識しなければなりません。 事故の大半は、労働者がこれらの機器 (電気を含む) にぶつかったり、挟まれたり、落下したり、巻き込まれて閉じ込められたり、ロックアウトを怠ったりした場合に発生します。

最も懸念される機械的危険は、プッシャー側、コークス側、およびバッテリーの上のラリーカーのモバイル機器に関連しています。 この装置は、実質的に作業期間全体にわたって稼働しており、装置と作業の間にはほとんどスペースがありません。 コークス炉生産における致命的な事故の数が最も多いのは、移動式レール型設備に関連する巻き込まれ事故と衝突事故です。 高温の物質や表面による皮膚表面のやけど、および粉塵粒子による眼の炎症は、より多くの、より深刻ではない発生の原因となっています。

安全衛生対策

石炭生産中の粉塵濃度を許容レベルに維持するには、スクリーニング、破砕、搬送システムの封じ込めと囲いが必要です。 石炭に適用される湿潤剤に加えて、LEV も必要になる場合があります。 こぼれを最小限に抑え、プロセスおよび搬送装置のそばの通路に石炭がないように保つために、適切なメンテナンス プログラム、ベルト プログラム、およびクリーンアップ プログラムが必要です。 コンベヤ システムでは、ベルト クリーナー、スカート ボード、適切なベルト張力など、こぼれを減らし、封じ込めを維持するのに効果的であることがわかっているコンポーネントを使用する必要があります。

コーキング作業中に放出される PAH に関連する健康被害があるため、これらの排出物を封じ込めて収集することが重要です。 これは、工学的管理、作業慣行、および保守プログラムを組み合わせることによって最もよく達成されます。 効果的な人工呼吸器プログラムも必要です。 コントロールには以下を含める必要があります。

  • 充填する石炭の量を制御し、オーブンの上に車を適切に配置し、ドロップスリーブをしっかりと取り付け、石炭の上部に適切なチャネルを維持できる順序で石炭を充填することにより、排出物を排除するように設計および操作される充填手順充電直後のコレクタ主電源への排出ガスの流れと再充電
  • 充填されているオーブン内の XNUMX つ以上のポイントからドラフトし、十分な負圧と流れを維持するように設計および操作される吸引システム
  • 充電中の浸透を制御するプッシャー マシン レベル バーのエア シールと、カーボンの蓄積を除去するカーボン カッター
  • 排出物を運ぶのに十分な一様なコレクタ - メイン圧力
  • 必要に応じてチャックドアとガスケットを使用して、密閉を維持し、プッシャー側とコークス側のシールエッジを適切に清掃して維持します
  • 充電後の排出ガスを制御するために、必要に応じて蓋とドアを固定し、ドアのシールを維持します。
  • 適切な期間、石炭を均一に加熱することにより、グリーンプッシュを最小限に抑えます
  • コークスの押し出し中の排出量を制御するためのコークス側面全体にわたる大きな囲いの設置、または押し出される個々のオーブンに移動するトラベリング フードの使用
  • 排出物を適切に封じ込めるための定期的な検査、保守、および修理
  • 作業員の暴露レベルを制御するためのモバイル機器の正圧および温度制御されたオペレータ キャブ。 正圧キャブを実現するには、構造的な統合が不可欠であり、ドアと窓をぴったりと合わせ、構造作業での分離を排除します。

 

適切な作業慣行が使用され、排出量を最小限に抑えるための適切な手順の重要性が理解されるように、労働者のトレーニングも必要です。

レベルが許容可能かどうかを判断するために、定期的な作業員の曝露モニタリングも使用する必要があります。 主にコークスガスオーブンに一酸化炭素が存在するため、ガスの監視と救助プログラムを実施する必要があります。 医療監視プログラムも実施する必要があります。

 

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日曜日、13月2011 14:35

圧延機

第 3 版、労働安全衛生百科事典からの適応。

謝辞: 熱間および冷間圧延機の操作の説明は、American Iron and Steel Institute の許可を得て使用されています。

鋼の熱間スラブは、連続熱間圧延機で薄いシートの長いコイルに変換されます。 これらのコイルは、顧客に出荷されるか、製品を製造するために洗浄および冷間圧延される場合があります。 プロセスのフロー ラインについては、図 1 を参照してください。

図1 熱延・冷延鋼板製品のフローライン

IRO020F1

連続熱間圧延

連続熱間圧延機には、数千フィートの長さのコンベヤーがある場合があります。 鋼スラブは、スラブ再加熱炉からコンベアの先頭に出ます。 加熱されたスラブから表面のスケールが取り除かれ、スラブは、通常、粗引きスタンドと呼ばれる各ミルの水平ロールで絞られるにつれて、薄く長くなります。 端の垂直ロールは、幅を制御するのに役立ちます。 鋼は次に最終圧下のための仕上げスタンドに入り、冷却テーブルを横切ってコイル状に巻かれながら、最高時速 80 キロメートルの速度で移動します。

熱間圧延された鋼板は、通常、熱間圧延中に形成された表面酸化物 (スケール) を除去するために、硫酸または塩酸の浴で洗浄または酸洗されます。 最新のピクラーは継続的に稼働しています。 鋼の XNUMX つのコイルがほとんどきれいになったら、その端を四角にせん断し、新しいコイルの始点に溶接します。 ピックラーでは、シートがラインの酸洗または洗浄セクションに入る前に、テンパー ミルがスケールを粉砕するのに役立ちます。

アキュムレーターは、ゴムで裏打ちされた酸洗タンク、リンサー、ドライヤーの下にあります。 このシステムに蓄積されたシートは、新しいコイルを溶接するためにラインの入口が停止するときに、酸洗タンクに供給されます。 したがって、シートを毎分 360 m (1,200 フィート) の速度で連続的にクリーニングすることが可能です。 ラインの配送端にある小さなループシステムにより、コイリングの中断中も連続したライン操作が可能になります。

冷間圧延

洗浄され熱間圧延された鋼板のコイルは、製品をより薄く滑らかにするために冷間圧延される場合があります。 このプロセスにより、熱間圧延機で製造できるよりも高い強度対重量比の鋼が得られます。 最新の 1 スタンド タンデム コールド ミルは、厚さ約 10/0.25 インチ (3 cm)、長さ 4/1.2 マイル (2 km) のシートを受け取ります。 0.03 分後、シートは厚さ 75 インチ (2 mm) に丸められ、長さは 3.2 マイル (XNUMX km) 以上になります。

冷間圧延プロセスは鋼板を硬化させるため、通常、成形しやすくするために焼鈍炉で加熱する必要があります。 冷間圧延されたシートのコイルがベース上に積み重ねられます。 アニーリングを制御するためにスタックの上にカバーが置かれ、その後、カバーされたスタックの上に炉が下げられます。 鋼板の加熱と再冷却には 5 ~ 6 日かかる場合があります。

焼鈍工程で鋼を軟化させた後、調質ミルを使用して、鋼に必要な平坦度、冶金特性、および表面仕上げを与えます。 製品は、コイルとして消費者に出荷されるか、さらにサイドトリムまたは切断された長さに切断されます。

危険とその防止

事故. 機械化により、機械のトラッピング ポイントの数は減少しましたが、特に冷間圧延工場や仕上げ部門では、トラッピング ポイントが依然として存在します。

冷間圧延では、特に移動中のクリーニングを試みると、ロール間にトラップが発生するリスクがあります。 ロールのニップを効率的に保護し、動作中のクリーニングを防ぐために厳密な監視を行う必要があります。 危険な部分がしっかりと守られていないと、剪断機、トリミング機、トリミング機、ギロチン機で重傷を負う可能性があります。 メンテナンスと修理には、効果的なロックアウト/タグアウト プログラムが不可欠です。

特に熱間圧延では、許可されていない場所でローラー コンベアを横切ろうとすると、重傷を負う可能性があります。 適切な数のブリッジを設置し、それらの使用を強制する必要があります。 ループやラッシングは、大怪我や火傷、さらには下肢の切断を引き起こす可能性があります。 完全な機械化によってこの危険が排除されない場合は、保護ポストまたはその他のデバイスが必要です。

ストリップおよびシート圧延工場の労働者に対する切傷の危険に特別な注意を払う必要があります。 このような怪我は、薄い圧延金属だけでなく、コイルに使用されている金属ストラップによっても引き起こされ、取り扱い中に破損して重大な危険をもたらす可能性があります。

大量のオイル、防錆剤などの使用は、一般的にスプレーで適用されますが、シート圧延機で一般的に遭遇するもう XNUMX つの危険です。 スプレーされた製品を閉じ込めるために講じられた保護措置にもかかわらず、それらはしばしば床や通信経路に集まり、滑りや転倒を引き起こす可能性があります. したがって、床の定期的な清掃に加えて、格子、吸収材、および滑り止めの靴底を備えたブーツを用意する必要があります。

自動化された作業でも、架台で重いローラーを交換する際の変換作業で事故が発生します。 多くの場合、適切な計画を立てることで、必要なロール交換の回数を減らすことができます。 この作業は時間のプレッシャーの下で行うべきではなく、適切なツールを提供することが重要です。

現代のプラントの自動化は、多くの場合、プラントまたはその一部を停止することなく乗組員によって修理される、多数の小さな故障に関連しています。 このような場合、必要な機械的安全装置を使用するのを忘れて、重大な事故につながる可能性があります。 油圧システムの修理に伴う火災の危険性は、しばしば無視されます。 油圧機器を含むプラントでは、特に注意して防火を計画および編成する必要があります。

熱い材料をつかむために使用されるトングは、互いにぶつかる可能性があります。 重いロール部を手で動かす際に使用する角スパナは、バックラッシュにより頭部や上半身に大けがをする恐れがあります。 すべての手動工具は適切に設計され、頻繁に検査され、適切に維持されている必要があります。 工場で使用されるトングは、リベットを頻繁に交換する必要があります。 ロール交換作業員には、リング スパナとインパクト レンチを用意する必要があります。 曲がったオープンエンドのスパナは使用しないでください。 労働者は、すべての手工具の使用について適切な訓練を受けるべきです。 すべての手工具について、適切な保管方法を講じる必要があります。

多くの事故は、吊り上げや取り扱いの不備、クレーンや吊り具の欠陥によって引き起こされる可能性があります。 すべてのクレーンと吊り具は、検査と検査の定期的なシステムの下にある必要があります。 スリングの保管と使用には特に注意が必要です。 クレーンの運転手とスリンガーは、特別に選ばれ、訓練されている必要があります。 機械輸送による事故のリスクは常に存在します。機関車、貨車、台車は適切に維持管理され、十分に理解された警告および信号システムが実施されなければなりません。 フォークリフトやその他のトラックのために、明確な通路を確保する必要があります。

多くの事故は、転倒やつまずき、床の手入れの悪さ、材料の積み方の悪さ、ビレットの端の突き出し、ロールのクリビングなどによって引き起こされます。 すべての床面とアクセス手段、明確に定義された通路、材料の適切な積み重ね、がれきの定期的なクリアランスを適切に維持することにより、危険を排除できます。 ヤードを含む工場のすべての部分で、適切なハウスキーピングが不可欠です。 工場全体で適切な照度を維持する必要があります。

熱間圧延では、フライング ミル スケールが原因で火傷や目の損傷を引き起こす可能性があります。 スプラッシュ ガードは、スケールや熱湯の排出を効果的に減らすことができます。 粉塵の粒子やケーブル スリングの衝撃により、目に怪我をする可能性があります。 目もまぶしさの影響を受けることがあります。

個人用保護具 (PPE) は、圧延工場での事故を防ぐ上で非常に重要です。 適切なリスクに対応するために、ヘルメット、安全靴、ゲートル、腕の保護具、手袋、アイシールド、およびゴーグルを着用する必要があります。 保護装置の使用と保護服の着用において、従業員の協力を確保することが不可欠です。 訓練だけでなく、労働者またはその代表者が参加する効果的な事故防止組織も重要です。

熱。 最大1,000 kcal/mの放射熱レベル2 圧延機の作業点で測定されています。 熱ストレスによる病気が懸念されていますが、現代の工場の労働者は通常、空調された説教壇を使用して保護されています。 予防については記事「製鉄」をご覧ください。

ノイズ。 ロールと矯正機のギアボックス、圧力水ポンプ、剪断機とのこぎり、完成品をピットに投入すること、および金属板で材料の動きを止めることから、圧延ゾーン全体でかなりの騒音が発生します。 動作ノイズの一般的なレベルは約 84 ~ 90dBA で、最大で 115 dBA 以上になることも珍しくありません。 予防については記事「製鉄」をご覧ください。

振動. 完成品を高速パーカッション ツールで洗浄すると、肘、肩、鎖骨、尺骨遠位部、橈骨関節の関節炎の変化、および舟状骨と月状骨の損傷につながる可能性があります。

手と腕のシステムの関節欠陥は、ロール間のギャップに導入された材料の反動と跳ね返りの影響により、圧延工場の労働者によって支えられる可能性があります。

有害なガスおよび蒸気。 鉛合金鋼を圧延したり、鉛を含む切断ディスクを使用したりすると、有毒な粒子が吸入される可能性があります。 したがって、作業場の鉛濃度を常に監視する必要があり、暴露しやすい作業者は定期的に健康診断を受ける必要があります。 鉛は、同時に窒素酸化物 (NOx)、クロム、ニッケル、酸化鉄。

突き合わせ溶接はオゾンの形成に関連しており、これを吸入すると、NO によるものと同様の刺激を引き起こす可能性があります。x. ピット炉および再加熱炉の係員は、使用する燃料 (高炉ガス、コークス炉ガス、石油) によってその組成が異なり、一般に一酸化炭素と二酸化硫黄を含む有害なガスにさらされる可能性があります。 LEV または呼吸保護が必要な場合があります。

オイルミストで圧延設備を潤滑する労働者は、使用されているオイルとそれに含まれる添加剤のために健康を害する可能性があります。 オイルまたはエマルションを冷却および潤滑に使用する場合、粘膜の刺激だけでなく、露出した労働者の急性皮膚炎も防ぐために、オイルと添加剤の比率が正しいことを確認する必要があります。 章の記事「工業用潤滑剤、金属加工油および自動車用油」を参照してください。 金属加工・金属加工業.

仕上げ作業には大量の脱脂剤が使用されます。 これらの薬剤は蒸発し、吸入される可能性があります。 それらの作用は有毒であるだけでなく、皮膚の劣化を引き起こし、溶剤が適切に取り扱われないと脱脂する可能性があります. LEV を用意し、手袋を着用する必要があります。

. 漬物屋の強酸は皮膚や粘膜を腐食させます。 適切な LEV と PPE を使用する必要があります。

電離放射線。 X 線やその他の電離放射線装置は、測定や検査に使用される場合があります。 地域の規制に従った厳格な予防措置が必要です。

 

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日曜日、13月2011 14:39

健康と安全の問題とパターン

Simon Pickvance による未発表の記事の一部を改変。

鉄鋼産業は「重工業」です。巨大なプラント、大規模な設備、大量の材料の移動に固有の安全上の問題に加えて、労働者は最高 1,800° の溶融金属とスラグの熱にさらされています。 C、有毒または腐食性物質、呼吸可能な空気中の汚染物質、および騒音。 労働組合、効率化を求める経済的圧力、および政府の規制に後押しされて、業界は、より安全性を高め、物理的および化学的危険をより適切に制御できる、より新しい機器と改善されたプロセスの導入において大きな進歩を遂げました。 職場での死亡事故と休業災害は大幅に減少しましたが、依然として重大な問題です (ILO 1992)。 鉄鋼製造は、潜在的な危険を常に回避できるとは限らない危険な取引であり続けています。 したがって、これは日常のプラント管理にとって手ごわい課題です。 それは、継続的な研究、継続的な監視、責任ある監督、およびあらゆるレベルでの労働者の最新の教育と訓練を求めています。

物理的危険性

人間工学の問題

筋骨格系の損傷は、鉄鋼製造では一般的です。 機械化や支援機器の導入にもかかわらず、大きくてかさばる、および/または重い物体を手作業で取り扱うことが依然として頻繁に必要とされています。 スリップや転倒の回数を減らすには、ハウスキーピングに常に注意を払う必要があります。 炉のレンガ職人は、仕事に関連した上腕と腰の問題のリスクが最も高いことが示されています. 仕事の身体的および精神的要件の研究に基づく機器および制御装置 (例: クレーン運転室) の設計への人間工学の導入は、ジョブ ローテーションやチーム作業などの革新と相まって、最近の開発であり、鉄鋼労働者の安全、健康、パフォーマンス。

ノイズ

鉄鋼業は最も騒がしい産業の 10 つですが、聴力保護プログラムにより難聴のリスクは減少しています。 主な発生源には、煙抽出システム、蒸気エジェクタを使用した真空システム、変圧器、および電気アーク炉のアーク プロセス、圧延機、および換気に使用される大型ファンが含まれます。 騒音にさらされた労働者の少なくとも半数は、わずか 15 年または XNUMX 年勤務しただけで、騒音による難聴に悩まされます。 本書の別の場所で詳細に説明されている聴覚保護プログラム 百科事典には、定期的な騒音と聴覚の評価、機械と設備の騒音制御エンジニアリングと保守、個人保護、および労働者の教育と訓練が含まれます。

騒音以外の難聴の原因には、スラグ、スケール、または溶融金属の粒子による鼓膜の火傷、激しい衝撃音による鼓膜の穿孔、および物体の落下または移動による外傷が含まれます。 カナダの鉄鋼労働者が提出した補償請求に関する調査では、職業性難聴者の半数が耳鳴りも持っていることが明らかになりました (McShane、Hyde、および Alberti 1988)。

振動

潜在的に危険な振動は、機械の動きが振動することによって発生します。ほとんどの場合、機械の動きのバランスが取れていない場合、製造現場の機械を操作している場合、および空気圧ドリルやハンマー、のこぎり、砥石などの携帯ツールを使用している場合に発生します。 椎間板の損傷、腰痛、および脊椎の変性は、オーバーヘッド クレーンのオペレーターに関する多くの研究で、全身の振動に起因するとされています (Pauline et al. 1988)。

全身の振動により、さまざまな症状(乗り物酔い、かすみ、視力低下など)を引き起こし、事故につながるおそれがあります。 手腕の振動は、手根管症候群、変形性関節変化、指先のレイノー現象 (「白指病」) に関連しており、永久的な障害を引き起こす可能性があります。 チッパーとグラインダーの研究では、デュピュイトラン拘縮を発症する可能性が、比較対象の労働者グループよりも 1992 倍以上高いことが示されました (Thomas and Clarke XNUMX)。

熱暴露

熱暴露は、鉄鋼業界全体、特に暑い気候にある工場で問題となっています。 最近の研究では、これまでの考えに反して、最高の暴露は鍛造中に発生し、労働者が溶融中ではなく、高温の鋼を継続的に監視しているとき、温度は高くても断続的であり、その影響は激しい加熱によって制限されていることが示されています。露出した皮膚から保護し、目の保護具を使用する (Lydahl and Philipson 1984)。 適切な水分摂取、十分な換気、熱シールドと防護服の使用、および休憩や涼しい場所での作業のための定期的な休憩によって、熱ストレスの危険性が軽減されます。

レーザー

レーザーは鉄鋼製造において幅広い用途があり、皮膚に影響を与えるために必要な出力レベルよりもはるかに低い出力レベルで網膜損傷を引き起こす可能性があります。 レーザー オペレーターは、ビームの焦点を鋭くし、保護ゴーグルを使用することで保護できますが、他の作業者が無意識にビームに足を踏み入れたり、不注意に反射したりすると、負傷する可能性があります。

放射性核種

放射性核種は、多くの測定装置に使用されています。 被ばくは通常、警告標識の掲示と適切な遮蔽によって制御できます。 しかし、はるかに危険なのは、リサイクルされる鉄くずに放射性物質が偶発的または不注意に混入することです。 これを防ぐために、多くのプラントは高感度の放射線検出器を使用して、すべてのスクラップが処理に入る前に監視しています。

大気汚染物質

鉄鋼労働者は、特定のプロセス、関連する材料、監視および制御手段の有効性に応じて、さまざまな汚染物質にさらされる可能性があります。 悪影響は、関連する汚染物質の物理的状態と傾向、曝露の強度と期間、体内への蓄積の程度、およびその影響に対する個人の感受性によって決まります。 すぐに現れる効果もあれば、数年から数十年かかるものもあります。 プロセスと設備の変更、および曝露を毒性レベル未満に保つための対策の改善により、労働者へのリスクが軽減されました。 しかし、これらは汚染物質の新しい組み合わせももたらし、事故、火災、爆発の危険が常にあります。

粉塵と煙

フュームと微粒子の排出は、溶融金属を扱う従業員、コークスの製造と取り扱い、炉の装入とタッピングに従事する従業員にとって大きな潜在的な問題です。 また、機器のメンテナンス、ダクトの清掃、耐火物の解体作業に割り当てられた作業員にとっても面倒です。 健康への影響は、粒子のサイズ (つまり、呼吸に適した割合) と、粒子の表面に吸着される可能性のある金属とエアロゾルに関連しています。 刺激性の粉塵や煙にさらされると、鉄鋼労働者が気道の可逆的な狭窄 (喘息) にかかりやすくなり、時間の経過とともに永続的になる可能性があるという証拠があります (Johnson et al. 1985)。

Silica

珪肺症を伴うシリカへの曝露は、溶解工場や溶鉱炉の炉のメンテナンスなどの仕事でかつて非常に一般的でしたが、炉のライニングに他の材料を使用したり自動化したりすることで、労働者の数が減り、減少しました。これらのプロセスで。

アスベスト

かつては断熱や遮音のために広く使用されていたアスベストは、以前に設置されたアスベスト材料が乱されて空気中の繊維を生成する場合にのみ、保守および建設活動でのみ遭遇します. アスベスト曝露の長期的な影響については、本書の他のセクションで詳しく説明しています 百科事典には、石綿肺、中皮腫、その他のがんが含まれます。 最近の横断研究では、鉄鋼労働者 20 人中 900 人 (2%) に胸膜病変が見られ、その多くは石綿肺に特徴的な拘束性肺疾患と診断された (Kronenberg et al. 1991)。

重金属

製鋼で発生する排出物には、重金属 (鉛、クロム、亜鉛、ニッケル、マンガンなど) が煙、微粒子、および不活性粉塵粒子の吸着物の形で含まれる場合があります。 それらはしばしばスクラップ鋼の流れに存在し、特殊なタイプの鋼製品の製造にも導入されます。 マンガン合金を溶解する労働者に対して実施された調査では、ほとんどの国で現在許容されている限度を大幅に下回る暴露レベルで、身体的および精神的能力の障害およびその他のマンガニズムの症状が示されました (Wennberg et al. 1991)。 高レベルの亜鉛やその他の気化した金属に短期間さらされると、発熱、悪寒、吐き気、呼吸困難、疲労を特徴とする「金属煙熱」を引き起こす可能性があります。 重金属によって引き起こされるその他の毒性効果の詳細は、本書の別の場所に記載されています。 百科事典.

酸性ミスト

酸洗エリアからの酸性ミストは、皮膚、目、および呼吸器への刺激を引き起こす可能性があります。 ある研究では、酸洗槽からの塩酸および硫酸のミストへの曝露も、喉頭がんのほぼ 1988 倍の増加と関連しています (Steenland et al. XNUMX)。

硫黄化合物

製鋼における硫黄排出の主な原因は、高硫黄化石燃料と高炉スラグの使用です。 硫化水素には特有の不快な臭いがあり、比較的低レベルの曝露による短期的な影響には、鼻腔や上気道の乾燥や刺激、咳、息切れ、肺炎などがあります。 低レベルに長時間さらされると目の炎症を引き起こす可能性がありますが、高レベルにさらされると永続的な眼の損傷が生じる可能性があります. より高いレベルでは、臭気が一時的に失われる可能性があり、これにより、労働者はもはや暴露されていないと信じ込ませる可能性があります.

オイルミスト

鋼の冷間圧延で発生するオイルミストは、皮膚、粘膜、上気道の刺激、吐き気、嘔吐、頭痛を引き起こす可能性があります。 ある研究では、長時間暴露した圧延工場労働者におけるリポイド肺炎の症例が報告された (Cullen et al. 1981)。

多環芳香族炭化水素

PAH はほとんどの燃焼プロセスで生成されます。 製鉄所では、コークス製造が主な供給源です。 コークスを製造するために石炭が部分的に燃焼されると、多くの揮発性化合物が PAH を含むコール タール ピッチの揮発性物質として留去されます。 これらは、蒸気、エアロゾル、または微粒子の吸着物として存在する可能性があります。 短期間の曝露は皮膚や粘膜の刺激、めまい、頭痛、吐き気を引き起こす可能性があり、長期の曝露は発がんに関連しています. 調査によると、コークス炉労働者の肺がん死亡率は一般人口の 1984 倍です。 コール タール ピッチの揮発性物質に最もさらされている人は、最もリスクが高くなります。 これらには、オーブンの上面にいる労働者と、曝露期間が最も長い労働者が含まれていました (IARC 1995; Constantino、Redmond、および Bearden XNUMX)。 一部の国では、工学的管理により、危険にさらされている労働者の数が減少しています。

その他の化学薬品

鉄鋼製造では、1,000 を超える化学物質が使用または遭遇します。原料として、またはスクラップや燃料の汚染物質として。 特別なプロセスの添加剤として; 耐火物として; また、プラントの運転および保守に使用される作動油および溶剤として。 コークス製造では、タール、ベンゼン、アンモニアなどの副産物が生成されます。 その他は、さまざまな製鋼プロセスで生成されます。 化学物質の性質、種類、暴露のレベルと期間、他の化学物質との反応性、および暴露された労働者の感受性に応じて、すべてが有毒である可能性があります。 二酸化硫黄と窒素酸化物を含む煙に偶発的に大量にさらされると、化学性肺炎の症例が発生します。 バナジウムおよびその他の合金の添加は、化学性肺炎を引き起こす可能性があります。 すべての燃焼プロセスで放出される一酸化炭素は、機器のメンテナンスとその制御が標準以下である場合、危険になる可能性があります。 ベンゼンは、トルエンおよびキシレンとともにコークス炉ガスに存在し、急性暴露で呼吸器系および中枢神経系の症状を引き起こします。 長期暴露は、骨髄損傷、再生不良性貧血、白血病につながる可能性があります。

ストレス

鉄鋼業界では、高いレベルの作業ストレスが見られます。 放射熱と騒音への曝露は、事故や潜在的に危険な曝露を回避するための絶え間ない警戒の必要性によって悪化します。 連続稼働する工程が多いため、シフト制の勤務が必須です。 幸福と労働者の不可欠な社会的支援へのその影響は、本書の別の場所で詳述されています。 百科事典. 最後に、プロセスの自動化と変更、工場の移転、および労働力の縮小によって生じる潜在的な雇用喪失の強力なストレッサーがあります。

予防プログラム

鉄鋼労働者を潜在的な毒性から保護するには、次の要素を含む、継続的で包括的かつ調整されたプログラムに適切なリソースを割り当てる必要があります。

    • すべての原材料と燃料の評価、および可能であれば、危険であることがわかっている製品をより安全な製品に置き換える
    • 原材料、製品、副産物、廃棄物の保管と安全な取り扱いのための効果的な管理
    • 労働者の個人的な職業環境と周囲の空気の質を継続的に監視し、必要に応じて生物学的監視を行い、労働者の定期的な医学的監視を行って、より微妙な健康への影響を検出し、仕事への適合性を検証します。
    • 潜在的な暴露を制御するための工学システム (例: 機器の囲いおよび適切な排気および換気システム) および工学時の個人用保護具 (例: シールド、手袋、安全メガネおよびゴーグル、聴覚保護具、人工呼吸器、足および身体の保護具など) によって補足されるコントロールが不十分
    • 怪我を防ぎ、労働者の福利を向上させるための介入のガイドとして、機器、機械制御およびツールの設計、および仕事の構造と内容の分析への人間工学的原則の適用
    • 進行中の労働者教育および訓練プログラムの一環として、労働者と監督者の間で普及されなければならない、潜在的な危険に関する容易に入手可能な最新情報の維持
    • 膨大な量の安全衛生データの保管と検索、および検査結果、事故、労働者の怪我と病気の記録の分析と報告のためのシステムの設置と保守。

                 

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                日曜日、13月2011 14:43

                環境と公衆衛生の問題

                UNEP および IISI 1997 と、Jerry Spiegel による未発表の記事から改作。

                鉄鋼業は、その事業の膨大な量と複雑さ、およびエネルギーと原材料の広範な使用のために、他の「重工業」と同様に、環境と近隣地域の人々に重大な影響を与える可能性があります。 . 図 1 は、主要な生産プロセスから発生する汚染物質と廃棄物をまとめたものです。 それらは、大気汚染物質、廃水汚染物質、固形廃棄物の XNUMX つの主なカテゴリで構成されています。

                図 1. さまざまなプロセスによって生成される汚染物質と廃棄物のフローチャート

                IRO200F1

                歴史的に、鉄鋼産業の公衆衛生への影響に関する調査は、鉄鋼生産が集中している人口密集地域、特に深刻な大気汚染エピソードが経験されている特定の地域における局所的な影響に集中してきました。ドノラ渓谷とムーズ渓谷、そしてポーランド、旧チェコスロバキア、旧ドイツ民主共和国の間の三角形 (WHO 1992)。

                大気汚染物質

                製鉄および製鋼事業からの大気汚染物質は、歴史的に環境問題となっています。 これらの汚染物質には、硫黄酸化物、二酸化窒素、一酸化炭素などのガス状物質が含まれます。 さらに、酸化鉄を含む可能性のあるすすやほこりなどの微粒子は、制御の焦点となっています。 コークス炉およびコークス炉副産物プラントからの排出が懸念されてきましたが、過去 1 年間の製鉄技術および排出制御の継続的な改善と、より厳しい政府規制により、このような排出は大幅に削減されました。北米、西ヨーロッパ、日本で。 公害防止の総コストは、その半分以上が大気への排出に関連しており、総生産コストの 3 ~ 10% の範囲であると推定されています。 大気汚染防止設備は、プラント投資全体の約 20 ~ XNUMX% を占めています。 このようなコストは、開発途上国や、経済的に限界のある古い企業に最先端の制御をグローバルに適用する際の障壁となります。

                大気汚染物質は、特定のプロセス、プラントのエンジニアリングと建設、使用される原材料、必要なエネルギー源と量、廃棄物がプロセスにリサイクルされる程度、および汚染制御の効率によって異なります。 例えば、脱酸素法による製鋼の導入により、排ガスの回収と再利用が制御された方法で可能になり、排出される量が減少し、連続鋳造プロセスの使用によりエネルギーの消費が減少し、結果として排出量の削減。 これにより、製品の歩留まりが向上し、品質が向上しました。

                二酸化硫黄

                主に燃焼プロセスで生成される二酸化硫黄の量は、主に使用される化石燃料の硫黄含有量に依存します。 燃料として使用されるコークスとコークス炉ガスの両方が、二酸化硫黄の主な発生源です。 大気中で、二酸化硫黄は酸素ラジカルおよび水と反応して硫酸エアロゾルを形成し、アンモニアと結合して硫酸アンモニウムエアロゾルを形成する可能性があります。 硫黄酸化​​物に起因する健康への影響は、二酸化硫黄だけによるものではなく、呼吸に適したエアロゾルを形成する傾向にも起因しています。 さらに、二酸化硫黄は微粒子に吸着される可能性があり、その多くは呼吸に適した範囲にあります。 このような潜在的な被ばくは、硫黄含有量の低い燃料を使用するだけでなく、微粒子の濃度を下げることによっても減らすことができます。 電気炉の使用の増加により、コークスが不要になり、硫黄酸化物の排出量が減少しましたが、これにより、この公害防止の負担が発電所に転嫁されました。 コークス炉ガスの脱硫は、還元された硫黄化合物、主に硫化水素を燃焼前に除去することによって達成されます。

                窒素酸化物

                硫黄酸化​​物と同様に、窒素酸化物、主に窒素酸化物と二酸化窒素は、燃料の燃焼プロセスで形成されます。 それらは、紫外線 (UV) 放射の存在下で酸素および揮発性有機化合物 (VOC) と反応してオゾンを形成します。 また、水と結合して硝酸を形成し、次にアンモニアと結合して硝酸アンモニウムを形成します。 これらはまた、湿式または乾式沈着によって大気から除去できる呼吸可能なエアロゾルを形成する可能性があります。

                粒子状物質

                最も目に見える汚染形態である粒子状物質は、有機物質と無機物質の多様で複雑な混合物です。 粉塵は、鉄鉱石、石炭、コークス、石灰石の備蓄から吹き飛ばされるか、積み込みや輸送中に空気中に入る可能性があります。 粗い素材は、こすり合わせたり、車両の下で押しつぶしたりすると、粉塵が発生します。 焼結、製錬、溶解の過程で発生する微粒子は、特に溶鉄が空気と接触して酸化鉄を形成する際に発生します。 コークス炉は微粉炭コークスとタールを排出します。 潜在的な健康への影響は、呼吸可能な範囲内の粒子の数、粉塵の化学組成、および曝露の期間と濃度によって異なります。

                粒子汚染レベルの大幅な削減が達成されました。 たとえば、ドイツのある製鉄所では、電気集塵機を使用して酸素製鉄の乾燥廃ガスを浄化することにより、9.3 年の粗製鋼 1960 トン当たり 5.3 kg だった粉塵の放出量を 1975 年には 1 kg/トンに減らし、1990 トン未満に減らしました。しかし、コストはエネルギー消費の著しい上昇でした。 粒子汚染を制御する他の方法には、湿式スクラバー、バグハウス、サイクロン (大きな粒子に対してのみ有効) の使用が含まれます。

                重金属

                カドミウム、鉛、亜鉛、水銀、マンガン、ニッケル、クロムなどの金属は、粉塵、煙、または蒸気として炉から放出されるか、粒子に吸着される可能性があります。 本書の別の場所で説明されている健康への影響 百科事典、露出のレベルと期間によって異なります。

                有機排出

                一次鉄鋼事業からの有機排出物には、ベンゼン、トルエン、キシレン、溶剤、PAH、ダイオキシン、フェノールが含まれる場合があります。 原材料として使用される鉄くずには、その発生源と使用方法に応じて、さまざまなこれらの物質が含まれる場合があります (塗料やその他のコーティング、その他の金属や潤滑剤など)。 これらの有機汚染物質のすべてが、従来のガス洗浄システムによって捕捉されるわけではありません。

                放射能

                近年、鉄くずに放射性物質が誤って混入した事例が報告されています。 核種の物理化学的特性 (例えば、融解温度、沸騰温度、酸素に対する親和性) によって、製鋼プロセスで核種に何が起こるかが決まります。 鉄鋼製品、副産物、およびさまざまな種類の廃棄物を汚染するのに十分な量が存在する可能性があり、したがって費用のかかる清掃と処分が必要になります。 製鋼設備の汚染の可能性もあり、その結果、製鋼労働者が暴露される可能性があります。 ただし、多くの鉄鋼事業では、購入したすべての鉄スクラップを選別するために高感度の放射線検出器を設置しています。

                二酸化炭素

                二酸化炭素は、通常の大気レベルでは人間の健康や生態系に影響を与えませんが、地球温暖化に関連する「温室効果」に寄与するため、重要です。 鉄鋼業は二酸化炭素の主要な発生源であり、エネルギー源としての炭素の使用よりも、鉄鉱石からの鉄の生産における還元剤としての炭素の使用によるものです。 1990 年までに、高炉コークス率の削減、廃熱回収、および省エネルギーのためのさまざまな対策により、鉄鋼業界の二酸化炭素排出量は 47 年のレベルの 1960% まで削減されました。

                オゾン

                オゾンは、地表近くの大気スモッグの主成分であり、窒素酸化物に対する太陽光の光化学反応によって空気中に形成される二次汚染物質であり、一連の VOC によって、その構造と反応性に応じてさまざまな程度で促進されます。 . オゾン前駆物質の主な発生源は自動車の排気ガスですが、製鉄所やその他の産業によっても発生するものがあります。 大気および地形条件の結果として、オゾン反応は発生源から遠く離れた場所で発生する可能性があります。

                廃水汚染物質

                製鉄所は大量の水を湖、川、小川に排出し、コークスや鉄鋼を冷却する際に追加の量の水を気化させます。 封印されていない、または漏れている保持池に保持された廃水は浸透し、地域の地下水面や地下水路を汚染する可能性があります。 これらは、原材料の山や固形廃棄物の蓄積による雨水の浸出によっても汚染される可能性があります。 汚染物質には、浮遊物質、重金属、油、グリースが含まれます。 より高温のプロセス水(製鋼プロセス水の70%が冷却に使用される)の排出による自然水の温度変化は、これらの水の生態系に影響を与える可能性があります。 したがって、排出前の冷却処理は不可欠であり、利用可能な技術を適用することによって達成することができます。

                浮遊物質

                浮遊物質 (SS) は、鉄鋼生産中に排出される主な水系汚染物質です。 それらは、主に加工中のスケール形成による酸化鉄で構成されています。 石炭、生物汚泥、金属水酸化物、その他の固体も存在する可能性があります。 これらは、通常の排出レベルの水環境ではほとんど無毒です。 より高いレベルでのそれらの存在は、川の変色、脱酸素化、沈泥を引き起こす可能性があります.

                重金属

                製鋼プロセスの水には高レベルの亜鉛とマンガンが含まれている可能性があり、冷間圧延およびコーティング領域からの排水には亜鉛、カドミウム、アルミニウム、銅、およびクロムが含まれている可能性があります。 これらの金属は水生環境に自然に存在します。 人間と生態系への潜在的な影響についての懸念を生み出すのは、通常よりも高い濃度で存在することです。 これらの懸念は、多くの有機汚染物質とは異なり、これらの重金属が無害な最終製品に生分解されず、堆積物や魚やその他の水生生物の組織に濃縮される可能性があるという事実によって増大します. さらに、他の汚染物質 (例えば、アンモニア、有機化合物、油、シアン化物、アルカリ、溶媒、および酸) と組み合わされることによって、それらの潜在的な毒性が増加する可能性があります。

                オイルとグリース

                オイルとグリースは、水溶性と不溶性の両方の形で廃水中に存在する可能性があります。 ほとんどの重油やグリースは不溶性で、比較的簡単に除去できます。 ただし、洗剤やアルカリとの接触や攪拌により乳化することがあります。 乳化油は、コールドミルのプロセスの一部として日常的に使用されています。 水面の変色を引き起こすことを除いて、少量のほとんどの脂肪族油化合物は無害です. しかしながら、一価芳香族油化合物は有毒であり得る。 さらに、オイル成分には、PCB、鉛、その他の重金属などの有害物質が含まれている場合があります。 毒性の問題に加えて、油やその他の有機化合物の生物学的および化学的酸素要求量 (BOD および COD) によって水の酸素含有量が減少し、水生生物の生存率に影響を与える可能性があります。

                固形廃棄物

                鉄鋼製造で発生する固形廃棄物の多くは再利用可能です。 たとえば、コークスの製造プロセスでは、化学産業にとって重要な原材料である石炭誘導体が生成されます。 多くの副産物(コークスダストなど)が生産プロセスに戻される可能性があります。 石炭や鉄鉱石に含まれる不純物が溶けて、製錬でフラックスとして使用される石灰と結合するときに生成されるスラグは、さまざまな方法で使用できます。高炉。 鋼は、等級、サイズ、用途、または使用期間に関係なく、完全にリサイクル可能であり、その機械的、物理的、または冶金学的特性を劣化させることなく繰り返しリサイクルできます。 リサイクル率は90%と推定されています。 表 1 は、日本の鉄鋼業界における廃棄物のリサイクルの達成度の概要を示しています。

                表1 日本の鉄鋼生産における廃棄物発生量とリサイクル量

                 

                ジェネレーション(A)
                (千トン)

                埋立(B)
                (千トン)

                再利用
                (A-B/A) %

                スラグ

                高炉
                基礎酸素炉
                電気アーク炉
                小計

                24,717
                9,236
                2,203
                36,156

                712
                1,663
                753
                3,128

                97.1
                82.0
                65.8
                91.3

                ほこり

                4,763

                238

                95.0

                スラッジ

                519

                204

                60.7

                廃油

                81

                   

                トータル

                41,519

                3,570

                91.4

                出典: IISI 1992.

                省エネルギー

                省エネルギーは、経済的な理由だけでなく、電力会社などのエネルギー供給施設での公害を減らすためにも望ましいことです。 鉄鋼生産で消費されるエネルギー量は、使用されるプロセスと、原料中のスクラップ金属と鉄鉱石の混合によって大きく異なります。 1988 年の米国のスクラップベースのプラントのエネルギー強度は、21.1 トンあたり平均 25 ギガジュールでしたが、日本のプラントは約 10.1% 少ない消費量でした。 モデルの国際鉄鋼協会 (IISI) のスクラップベースのプラントでは、1992 トンあたりわずか XNUMX ギガジュールしか必要としませんでした (IISI XNUMX)。

                エネルギーコストの上昇は、省エネルギーおよび省材料技術の開発を刺激してきました。 高炉やコークス炉で発生する副生ガスなどの低エネルギーガスを回収・洗浄し、燃料として利用しています。 830 年には平均 1960 kg/トンだったドイツの鉄鋼産業によるコークスと補助燃料の消費量は、510 年には 1990 kg/トンにまで減少しました。 20.5 年から 1973 年には約 7% に減少しました。米国の鉄鋼産業は、省エネルギーに多額の投資を行ってきました。 平均的な工場は、1988 年以来、プロセスの変更、新技術、および再構築を通じて、エネルギー消費を 45% 削減しました (二酸化炭素排出量はそれに比例して減少しました)。

                未来に向かって

                従来、政府、業界団体、および個々の業界は、メディア固有の基準で環境問題に取り組んできました。たとえば、大気、水、廃棄物処理の問題などを個別に扱ってきました。 これは有用ではありますが、深刻な地下水汚染を引き起こす可能性のある処理スラッジの処分の問題を残す、費用のかかる廃水処理の場合のように、問題をある環境領域から別の領域に移すだけの場合もあります。

                しかし、近年、国際的な鉄鋼業界は、統合汚染管理を通じてこの問題に対処してきました。これは、すべての影響を同時に検討し、優先分野に体系的に対処するプログラムである総合環境リスク管理にさらに発展しました。 同様に重要な XNUMX 番目の開発は、是正措置よりも予防​​措置に重点が置かれています。 これは、工場の立地、敷地の準備、工場のレイアウトと設備、日々の管理責任の特定、および環境規制の順守を監視し、結果を適切な当局に報告するための適切なスタッフとリソースの保証などの問題に対処します。

                1975 年に国連環境計画 (UNEP) によって設立された産業環境センターは、環境に配慮した産業開発を促進するために、産業と政府間の協力を促進することを目的としています。 その目標は次のとおりです。

                • 産業開発計画への環境基準の組み込みの奨励
                • 環境保護のための手順と原則の実施の促進
                • 安全でクリーンな技術の使用の促進
                • 世界中の情報と経験の交換の刺激。

                 

                UNEP は、単一の業界に特化した初の国際業界団体である IISI と緊密に連携しています。 IISI のメンバーには、世界の鉄鋼生産の 51% 以上を占める 70 か国の公的および民間の鉄鋼生産会社、国および地域の鉄鋼業界団体、連合、研究機関が含まれます。 IISI は、しばしば UNEP と協力して、環境政策と原則の声明、およびこの記事の多くが基づいているものなどの技術報告書を作成しています (UNEP および IISI 1997)。 彼らは協力して、環境原則、政策、規制の遵守に影響を与える経済的、社会的、道徳的、個人的、管理的、および技術的要因に対処するために取り組んでいます。

                 

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                内容

                鉄と鋼の参考資料

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