直接還原鐵安全運輸.ppt

特種貨物運輸,航海學院,貨運教研室,一、案例,“Ythan”輪是一艘日本散貨船，建于1984年，加入英國勞氏船級社。最大載重量為35310噸 。 2004年，在1693航次中，該船舶裝載的是熱鑄型（HBI）和冷鑄型（DRI），從委內瑞拉出發(fā)前往目的港中國。,船上載有33760t直接還原鐵。裝貨期間 ，碼頭天氣良好，無雨。但事后調查證明在駁船上發(fā)現少量的水。 航行10天后，船上發(fā)生了爆炸，導致CAPT.死亡，及輪機部5人失蹤。,奧里若科鐵礦砂海上運輸指南： （1）奧里若科鐵礦是熱鑄塊狀鐵礦砂（HBI）的副產品，是在低于鐵的熔點溫度下進行的鐵礦直接鑄煉成金屬鐵的生產過程的產物。它是采用高溫下與氫氣和一氧化碳發(fā)生反應，把塊狀和球狀鐵礦石進行脫氧生成。 （2）奧里若科鐵礦砂只允許在干燥氣候條件下裝船，不能有水份。如果裝貨時天氣不好開始下雨，裝貨工作必須停止，直到下雨停止。 （3）在干燥氣候條件下，完成裝載此貨后，所有艙蓋需要打開，自然通風1到2天，以便奧里若科鐵礦砂中的水份得以揮發(fā)。如果裝的是潮濕的熱鑄型直接還原鐵礦，隨著它們的干燥，其溫度可以升高到60攝氏度以上，并有少量的水蒸汽及氫氣產生。由于這些氣體比空氣輕，因而就會向上揮發(fā)。在艙蓋敞開的時候，氫氣和水蒸氣就會跑到大氣中。在正常氣候條件下，需將所有艙蓋敞開12天以上，直至鐵礦干燥為止。,2月25日，“Ythan”輪離開奧里若科河，計劃通過巴拿馬運河然后前往中國。為了保持貨艙通風，所有貨艙的艙蓋有一部分是打開的。2月25日下午5點時候，將貨艙艙蓋全部關上。在該船上每一貨艙有兩個通風筒，貨艙內沒有通風總管，有一個通風筒在貨艙的左側前部，另一個在貨艙的右側后部。貨艙內沒有機械通風設備。2月26日，在大副的陳述中說到每個貨艙原來干燥的甲板上均有一些水跡。每一貨艙后端的艙口圍排水口處流出來一些水，該排水口是用來排放從貨艙艙蓋壓條和艙蓋膠條內壁處所聚集的冷凝水的，并將其排放到開敞甲板上。從貨物中蒸發(fā)出的水汽，將會在艙蓋下表面冷凝成水。根據記錄，早晨時，貨艙內的溫度為5560攝氏度，晚上關艙時，貨艙的溫度為3034攝氏度。當天下午0530，船員將五個貨艙關上，并間隔著使用壓緊器壓緊。2月27日，船員與前一天所做的事情相同，下午0500時，船員用所有壓緊器將艙蓋壓緊。,2月28日，船員計劃打開No.2貨艙的艙蓋使其通風，并對艙蓋滾輪及絞鏈涂油保養(yǎng)，然后卸下其他幾個艙艙蓋上的壓緊器，開艙進行通風。上午0950，船員正在拆卸艙蓋壓緊器時，No.1貨艙首先發(fā)生爆炸。艙蓋被掀起約2.5米高后落回到艙口圍上，所有艙蓋壓緊器全部爆開了。同時發(fā)現，絞纜機滾筒上朝向一號貨艙方向上的纜繩已被熔化。0953時，No.5貨艙發(fā)生爆炸。有報告說，在甲板室前方發(fā)現有淡灰色煙霧冒出。不一會，No.3貨艙也發(fā)生了爆炸，最后是No.4貨艙發(fā)生了爆炸。No.2貨艙由于艙蓋部分開啟著通風而沒有發(fā)生爆炸。大約上午1030該輪沉入哥倫比亞圣瑪爾塔以北30處約1200米深的海底。據后來其他船員描述，該輪是坐沉下去的，下沉速度很快。四名船員跳進海中被路過的船舶救起，船長被三號貨艙艙蓋板砸中并死亡，五名機艙工作人員因No.5貨艙的爆炸波及到機艙而造成死亡。,案例分析,船員只在白天開艙，夜里關艙的做法，使得貨物內的溫度上升到5560，關艙的結果阻止了貨艙通風，沒有得到有效通風。在艙口圍排水口處，發(fā)現了水分。這些所發(fā)現的水是夜里從艙口圍排水口流出來的、在上甲板上形成的水跡，是貨艙內的冷凝水。 2月28日，五個貨艙中其中有四個貨艙發(fā)生爆炸，第二貨艙是由于其艙蓋已經打開使貨艙內得到通風而沒有發(fā)生爆炸。,二、直接還原鐵定義,概念： 直接還原鐵(DRI-Direct Reduced Iron)是精鐵粉或氧化鐵在爐內經低溫還原形成的低碳多孔狀物質，其化學成分穩(wěn)定，雜質含量少，含鐵量一般都在90%及以上。主要用作電爐煉鋼的原料。,三、直接還原鐵市場 目前我國直接還原鐵的年生產能力已達到60萬噸。雖然我國鋼產量居世界第一位，但結構不合理，生產的普通鋼過多，許多橋梁、船舶、航天等專用特殊材料的優(yōu)質鋼仍然進口，國內鋼鐵工業(yè)亟需調整結構。鋼鐵發(fā)展的重點將由產量轉向品種質量。因此發(fā)展優(yōu)質鋼材是我國鋼鐵工業(yè)參與國內外市場的根本前提。由于優(yōu)質鋼材逐年增長，對直接還原鐵需求也相應增長。按國內電爐鋼年產2000萬噸，進口直接還原鐵以20-30%計算，每年需求量約500萬噸。,四、直接還原鐵的優(yōu)缺點： 優(yōu)點： （1）流程短，直接還原鐵加電爐煉鋼； （2）不用焦炭，不受煉焦煤短缺的影響； （3）污染少，取消了焦爐等工序； （4）其中硫、磷等有害雜質與有色金屬含量低，有利于電爐冶煉優(yōu)質鋼種。 缺點： （1）對原料要求較高：氣基要有天然氣；煤基要用灰熔點高、反應性好的煤； （2）其價格一般比廢鋼要高。,五、直接還原鐵的性質,1.物理性質： 隧道窯工藝生產的多是瓦片狀或棒狀, 長度大多數為250380mm, 密度在1.72.0t/m3。 回轉窯等其他等工藝方法產出的多是球型塊狀, 粒度在530mm，密度更大些。 2.化學成份和化學性質： 成份：含鐵量應該大于90% ，C的含量應該小于0.3%, P的含量應該小于0.03%, 硫的含量應該小于0.03%。,化學性質： 氧化性 與水反應 自燃性 溫度達到一定值時，可自燃。 （1）直接還原鐵持續(xù)不斷的發(fā)生再氧化反應。 （2）大量熱的直接還原鐵的積聚。 （3）未經過處理的直接還原鐵大量堆放。 （4）粉末狀直接還原鐵本身含有大量水分。,六、直接還原鐵運輸中的危害,1.自熱、自燃 在運輸的過程中，具有過熱、火災的危險。,2.燃燒、爆炸 直接還原鐵堆裝在船舶貨艙時，貨物本身會發(fā)生升溫現象。貨艙內有水或潮濕水汽，當與直接還原鐵接觸就會產生氫氣和釋放大量熱量。當船舶貨艙內溫度升至足夠高且氫氣含量與空氣混合達到一定濃度范圍時，遇到明火就會發(fā)生燃燒現象，導致貨艙內壓力升高，貨艙內會發(fā)生爆炸。 保持貨艙內良好的通風和干燥將會最大限度的減少該類貨物發(fā)生爆炸的危險。,3.易燃氣體積聚 散裝直接還原鐵在貨艙內，因發(fā)熱使自身溫度上升到50。當直接還原鐵遇到水時，就會發(fā)生氧化還原反應，在這個反應中緩慢的釋放出氫氣和大量熱量。特別是直接還原鐵遇到含有鹽分的水或與海水接觸后，這個反應將會加劇。這樣在艙內就會產生爆炸性混合氣體。,4.窒息 由于與船艙里的空氣發(fā)生氧化反應，消耗了大量的氧氣，致使船艙里面的氧氣減少。人員進入貨艙時會因氧氣不足而窒息。 所以進入船艙以前，一定測氧氣含量。,5.粉塵污染 直接還原鐵與大多數散裝貨物相同，在裝運過程中會產生粉塵。粉塵會對人體造成危害，當粉塵遇到海水后，會發(fā)生氧化還原反應，產生氫氣及堿性物質。,6.腐蝕 直接還原鐵在運輸過程中，由于與水蒸氣接觸，會發(fā)生氧化還原反應。在這個過程中，會產生氫氧化壓鐵。氫氧化亞鐵是一種弱堿性的物質，堿性物質對船體和船艙有一定的腐蝕作用。,七、直接還原鐵生產流程： (1)原料準備及烘干階段 在定量料斗中裝入脫硫劑、還原劑兩種原料，定量料斗按兩種物料的重量比進行分配，通過輸送機吧兩種原料送到烘干室內，并且對兩原料進行烘干、混合。烘干后的原料含水量應該低于3%，把烘干后的原料通過輸送機送到還原劑破碎機內進行粉碎，粉碎粒度在1.5毫米以下。被粉碎后的原料，經輸送機提升到高位料倉，然后再由輸送機送到儲存料倉。,(2)自動裝料階段 自動裝料工藝根據需要可以把直接還原鐵生產成為桶狀、柱狀或瓦片狀。裝料系統由料倉、定量管和裝料頭三部分組成。精礦粉和還原劑在經過儲存料倉，將料卸到布料倉內，再由裝料頭裝入每個還原坩堝，實現向坩堝布料。,(3)還原焙燒階段 還原焙燒工序在還原爐內快速完成。決定直接還原鐵質量的關鍵是需要有適宜穩(wěn)定的爐溫和還原時間，此工序包括預熱、還原、冷卻三個階段。 將載有原料的車床經過傳動機構，將載車送入快速還原爐內的預熱階段，在這個過程中，物料中的水分被完全蒸發(fā)。隨后脫硫劑得到分解，溫度升至還原溫度，進入高溫還原階段，在這個過程中，氧化鐵發(fā)生還原反應，形成單質鐵。然后進入冷卻階段進行冷卻，冷卻到200以下后出爐。,(4)自動卸料階段 物料出爐后，一般產品在常溫中降到10050后進入卸料系統進行卸料。通過風力吹走粉灰后，將直接還原鐵自動卸料。,(5)產品處理階段 該工序是完成直接還原鐵磁選、破碎及鈍化、壓塊處理的過程。 卸完料的載車進入裝料系統裝料，直接還原鐵經過卸料裝置進入中間料倉，中間料倉的直接還原鐵經過輸送機輸送至直接還原鐵破碎機進行破碎，破碎后的直接還原鐵經干磁選機進行磁選，磁選后的直接還原鐵粉由輸送機輸送到還原鐵壓塊機組進行壓塊成形，通過傳動機構進入倉庫。,八、直接還原鐵的分類： 直接還原鐵A 是由直接還原鐵鐵礦原料在溫度高于650攝氏度的情況下，通過稠化過程而產生的灰色膠質塊狀金屬物質，一般稱為熱鑄型直接還原鐵（HBI)。,A類的特性,直接還原鐵B 在低于鐵的熔點650攝氏度時，氧化鐵進行直接還原反應的過程，經過反應形成的多孔的黑和灰色金屬物質，也稱冷鑄型直接還原鐵，俗稱模磚（DRI）。,B類的特性,直接還原鐵C 是直接還原鐵A和直接還原鐵B在進行生產和裝卸過程中產生的多孔的黑和灰色金屬物質。,C類的特性,九、直接還原鐵安全配裝,1. 積載與隔離 積載：貨物相容性、H2的危害、腐蝕性的 危害 隔離：B類貨物之間的隔離,2. 裝貨前安全操作 1）貨物適運判斷 貨物資料獲取,貨物適運性鑒定 根據貨物資料、有關規(guī)定及本船的技術條件做出能否安全裝運的判斷。 具體的判斷： 裝船前，直接還原鐵須陳化最少3天或經過空氣鈍化技術，需經主管當局的批準 。 如果溫度超過65，含水量超過0.3%，或是碎末和小顆粒按重量計含量大于5%時，不得裝載該貨物。 裝載前，需向船方提供由裝貨港國家主管機關認可簽發(fā)的證明，說明所托運的貨物在裝載時是適合船舶運輸的，并且符合IMSBC規(guī)則的要求。,2）貨物申報 從2011年1月1日開始， 我國對船舶從事B類固體散裝貨物運輸必須進行安全適運申報工作。承運人或其代理人應在船舶進港或裝貨前24小時填寫船舶載運固體散裝貨物申報單等。 固體散裝貨物安全適運申報單、 貨物含水量證書、 溫度證書、 風化證書,3）其他的準備工作 在裝貨前，碼頭須確保裝貨的傳送帶沒有任何積水或其它物質。如果需要開始或重新啟動作業(yè)時，特別是在雨后或沖洗后，任何裝貨傳送帶均須空載運行和避開船舶貨物處所上方。 備艙：除鹽分、易燃物質； 沖艙后對貨艙水密性檢查； 對艙蓋進行水密性能試驗； 污水井閥門是否正常工作。 驗艙：干燥清潔、其他同上。,防止該貨物的粉塵進入設備、機器和起居處所，船員工作要做好防護。 合理制定裝貨計劃：C/O及早認定貨物適運性，制定合理的裝艙順序表。,艙內管系包括測溫管處于良好可用狀態(tài)。,3.裝貨期間安全操作 1）溫度測定 溫度要求是小于65，如果高于65，停止裝貨并連續(xù)觀測，直至溫度降低，才可裝貨。當溫度超過75，需將貨物卸出。 檢測貨物的溫度，詳細記明裝載的每批貨物的溫度，并記入航海日日志，并向船長提供一份副本。,測溫線布置：測溫線探頭必須在貨表以下2m，船舶應該采用各艙前、中、后點布二條線，做好標記，下輪裝貨則將探頭埋于貨中。由于貨物含有較多水分，裝船后將產生大量水蒸汽，測溫線最好選用耐水型。每輪裝貨后檢測，測溫線工作狀態(tài)。,2）氫氣和氧氣測定 船上應裝有適用的氣體探測器 3）其他操作注意事項 裝載直接還原鐵時，具有較大沖擊力，應注意防止貨艙設備受到損壞，貨物均勻分布在艙內。 裝卸時應嚴格按照裝卸計劃表進行，并應密切注意船舶吃水，如實際裝卸效率和壓載水排放流量與計劃值出入較大時，應及時調整。,雨天停裝： 如果天氣不好，發(fā)生下雨情況，應該停止裝卸貨物，關閉貨艙。在下雨停止后，應空載運轉傳送帶以保證干燥。 貨物裝卸期間，須在甲板上和貨物處所毗鄰區(qū)域張貼“嚴禁吸煙”的告示牌。 在裝載后，須由裝貨港國家主管當局認可的適任人員簽發(fā)一份證書，證明整票貨的碎末和小顆粒（尺寸小于6.25毫米）按重量計含量小于5%，含水量不超過0.3%，溫度不超過65，氧氣不超過5%，H2不得超過1%。,裝運直接還原鐵B、C貨物時，要進行平艙。 平艙要求按照靜止角30的固體散貨平艙標準進行。 及時清理：由于直接還原鐵揚塵比較嚴重，裝貨時，掉在甲板上面的粉塵難免較多，當發(fā)生下雨或結露時，容易導致板結，而除去該粉塵比較困難。所以，要用盡一切可能辦法安排船員立即清掃甲板的粉塵。,對于直接還原鐵的裝卸應該根據散貨船安全裝卸操作規(guī)則和散裝固體貨物碼頭裝卸手冊進行安全操作。,4.海上航行安全操作 航行中，未進行檢測或沒有進行有效通風的情況下，不能進入貨艙。 航行中，嚴禁在甲板、貨艙、庫房、通風等地方使用明火。 在航行中，要經常測量貨艙O2含量、H2含量及貨艙內溫度等數據，每天都把測量的數據向托運人報告，這樣就能使托運方能實時監(jiān)控該貨物。,在航行期間，應該按固定間隔測量貨物溫度，并須記錄測量結果和在船上保存最少兩年。由于直接還原鐵自身發(fā)熱或與水反應都產生熱量，一般內部溫度在40到60，表面溫度在30左右。如貨物處所的溫度超過65，須按照托運人提供的應急程序采取適當的安全措施。 應該定期檢查污水井是否含有水。 未進行惰化、封艙的貨艙里，應該保持貨艙有效地機械通風。,5. 卸貨安全操作 （1）卸貨前主要工作 對于易損壞的電器設備、外露的雷達設備等都要使用防塵罩把遮蓋起來。 （2）卸貨期間主要工作 卸貨作業(yè)揚塵比較嚴重，因此應該立即清掃甲板上所積聚的粉塵。監(jiān)督卸貨工人將艙內貨物盡量清除干凈，在臨近卸貨完后，如條件允許，可以組織船員配合清理，可以縮短掃洗艙的時間和工作量。,（3）卸貨后主要工作 卸貨完后應立即組織船員對貨艙和甲板進行清掃，使用草酸與水按1kg溶液和20kg的水相混合，得到的溶液沖洗甲板和貨艙，清掃時必須干凈。,6. 制定應急計劃 （1）在碼頭、裝貨港都應該制定一個應急計劃，這樣可以保證碼頭裝卸工人在遇到緊急情況能迅速實施應急計劃。對于裝上船的溫度超過75的貨物能及時迅速使用抓斗卸下。為保證能夠及時卸貨，帶有抓斗的裝卸設備和操作工人隨時待命。,（2）在航行過程中，船長也應制定一個周密、詳細的應急計劃，并保證在發(fā)生事故情況下，能迅速實施這個應急計劃。這樣有利于減少事故發(fā)生，對貨物溫度超過75或者貨物著火時，直接航行就近港口，及時卸下危險的貨物。應急計劃還應包括船東、貨主、租家的應急通信聯系方式、地址等信息，以方便船長在貨物發(fā)生過熱或著火時，能迅速向有關專家得到切實有效的方案，以減少事故對船舶的危害程度。,（3）若貨艙一旦著火，千萬不能用水滅火，由于直接還原鐵與水會發(fā)生化學反應，還可以發(fā)出熱量及可燃氣體，所以一旦著火，就不能用水去撲滅。出現緊急情況時，應查閱和采用托運人提供的應急程序。不要使用二氧化碳來滅火。遇到直接還原鐵燃燒時，要對貨艙進行封艙，可利用船上的惰性氣體來滅火。加快監(jiān)測頻率，如溫度和（或）氫氣濃度持續(xù)上升，盡快征詢專家意見。如貨物處所的溫度超過120，船舶應駛往最近的合適港口，卸下受影響的貨物。如有額外的氮氣，使用該氣體可有助于保持較低氧氣濃度并可