直接还原铁安全运输.ppt
特种货物运输,航海学院,货运教研室,一、案例,“Ythan”轮是一艘日本散货船，建于1984年，加入英国劳氏船级社。最大载重量为35310吨。2004年，在1693航次中，该船舶装载的是热铸型（HBI）和冷铸型（DRI），从委内瑞拉出发前往目的港中国。,船上载有33760t直接还原铁。装货期间，码头天气良好，无雨。但事后调查证明在驳船上发现少量的水。航行10天后，船上发生了爆炸，导致CAPT.死亡，及轮机部5人失踪。,奥里若科铁矿砂海上运输指南：（1）奥里若科铁矿是热铸块状铁矿砂（HBI）的副产品，是在低于铁的熔点温度下进行的铁矿直接铸炼成金属铁的生产过程的产物。它是采用高温下与氢气和一氧化碳发生反应，把块状和球状铁矿石进行脱氧生成。（2）奥里若科铁矿砂只允许在干燥气候条件下装船，不能有水份。如果装货时天气不好开始下雨，装货工作必须停止，直到下雨停止。（3）在干燥气候条件下，完成装载此货后，所有舱盖需要打开，自然通风1到2天，以便奥里若科铁矿砂中的水份得以挥发。如果装的是潮湿的热铸型直接还原铁矿，随着它们的干燥，其温度可以升高到60摄氏度以上，并有少量的水蒸汽及氢气产生。由于这些气体比空气轻，因而就会向上挥发。在舱盖敞开的时候，氢气和水蒸气就会跑到大气中。在正常气候条件下，需将所有舱盖敞开12天以上，直至铁矿干燥为止。,2月25日，“Ythan”轮离开奥里若科河，计划通过巴拿马运河然后前往中国。为了保持货舱通风，所有货舱的舱盖有一部分是打开的。2月25日下午5点时候，将货舱舱盖全部关上。在该船上每一货舱有两个通风筒，货舱内没有通风总管，有一个通风筒在货舱的左侧前部，另一个在货舱的右侧后部。货舱内没有机械通风设备。2月26日，在大副的陈述中说到每个货舱原来干燥的甲板上均有一些水迹。每一货舱后端的舱口围排水口处流出来一些水，该排水口是用来排放从货舱舱盖压条和舱盖胶条内壁处所聚集的冷凝水的，并将其排放到开敞甲板上。从货物中蒸发出的水汽，将会在舱盖下表面冷凝成水。根据记录，早晨时，货舱内的温度为5560摄氏度，晚上关舱时，货舱的温度为3034摄氏度。当天下午0530，船员将五个货舱关上，并间隔着使用压紧器压紧。2月27日，船员与前一天所做的事情相同，下午0500时，船员用所有压紧器将舱盖压紧。,2月28日，船员计划打开No.2货舱的舱盖使其通风，并对舱盖滚轮及绞链涂油保养，然后卸下其他几个舱舱盖上的压紧器，开舱进行通风。上午0950，船员正在拆卸舱盖压紧器时，No.1货舱首先发生爆炸。舱盖被掀起约2.5米高后落回到舱口围上，所有舱盖压紧器全部爆开了。同时发现，绞缆机滚筒上朝向一号货舱方向上的缆绳已被熔化。0953时，No.5货舱发生爆炸。有报告说，在甲板室前方发现有淡灰色烟雾冒出。不一会，No.3货舱也发生了爆炸，最后是No.4货舱发生了爆炸。No.2货舱由于舱盖部分开启着通风而没有发生爆炸。大约上午1030该轮沉入哥伦比亚圣玛尔塔以北30处约1200米深的海底。据后来其他船员描述，该轮是坐沉下去的，下沉速度很快。四名船员跳进海中被路过的船舶救起，船长被三号货舱舱盖板砸中并死亡，五名机舱工作人员因No.5货舱的爆炸波及到机舱而造成死亡。,案例分析,船员只在白天开舱，夜里关舱的做法，使得货物内的温度上升到5560，关舱的结果阻止了货舱通风，没有得到有效通风。在舱口围排水口处，发现了水分。这些所发现的水是夜里从舱口围排水口流出来的、在上甲板上形成的水迹，是货舱内的冷凝水。2月28日，五个货舱中其中有四个货舱发生爆炸，第二货舱是由于其舱盖已经打开使货舱内得到通风而没有发生爆炸。,二、直接还原铁定义,概念：直接还原铁(DRI-Direct Reduced Iron)是精铁粉或氧化铁在炉内经低温还原形成的低碳多孔状物质，其化学成分稳定，杂质含量少，含铁量一般都在90%及以上。主要用作电炉炼钢的原料。,三、直接还原铁市场目前我国直接还原铁的年生产能力已达到60万吨。虽然我国钢产量居世界第一位，但结构不合理，生产的普通钢过多，许多桥梁、船舶、航天等专用特殊材料的优质钢仍然进口，国内钢铁工业亟需调整结构。钢铁发展的重点将由产量转向品种质量。因此发展优质钢材是我国钢铁工业参与国内外市场的根本前提。由于优质钢材逐年增长，对直接还原铁需求也相应增长。按国内电炉钢年产2000万吨，进口直接还原铁以20-30%计算，每年需求量约500万吨。,四、直接还原铁的优缺点：优点：（1）流程短，直接还原铁加电炉炼钢；（2）不用焦炭，不受炼焦煤短缺的影响；（3）污染少，取消了焦炉等工序；（4）其中硫、磷等有害杂质与有色金属含量低，有利于电炉冶炼优质钢种。缺点：（1）对原料要求较高：气基要有天然气；煤基要用灰熔点高、反应性好的煤；（2）其价格一般比废钢要高。,五、直接还原铁的性质,1.物理性质：隧道窑工艺生产的多是瓦片状或棒状,长度大多数为250380mm,密度在1.72.0t/m3。回转窑等其他等工艺方法产出的多是球型块状,粒度在530mm，密度更大些。2.化学成份和化学性质：成份：含铁量应该大于90%，C的含量应该小于0.3%,P的含量应该小于0.03%,硫的含量应该小于0.03%。,化学性质：氧化性 与水反应自燃性 温度达到一定值时，可自燃。（1）直接还原铁持续不断的发生再氧化反应。（2）大量热的直接还原铁的积聚。（3）未经过处理的直接还原铁大量堆放。（4）粉末状直接还原铁本身含有大量水分。,六、直接还原铁运输中的危害,1.自热、自燃 在运输的过程中，具有过热、火灾的危险。,2.燃烧、爆炸 直接还原铁堆装在船舶货舱时，货物本身会发生升温现象。货舱内有水或潮湿水汽，当与直接还原铁接触就会产生氢气和释放大量热量。当船舶货舱内温度升至足够高且氢气含量与空气混合达到一定浓度范围时，遇到明火就会发生燃烧现象，导致货舱内压力升高，货舱内会发生爆炸。保持货舱内良好的通风和干燥将会最大限度的减少该类货物发生爆炸的危险。,3.易燃气体积聚 散装直接还原铁在货舱内，因发热使自身温度上升到50。当直接还原铁遇到水时，就会发生氧化还原反应，在这个反应中缓慢的释放出氢气和大量热量。特别是直接还原铁遇到含有盐分的水或与海水接触后，这个反应将会加剧。这样在舱内就会产生爆炸性混合气体。,4.窒息 由于与船舱里的空气发生氧化反应，消耗了大量的氧气，致使船舱里面的氧气减少。人员进入货舱时会因氧气不足而窒息。所以进入船舱以前，一定测氧气含量。,5.粉尘污染 直接还原铁与大多数散装货物相同，在装运过程中会产生粉尘。粉尘会对人体造成危害，当粉尘遇到海水后，会发生氧化还原反应，产生氢气及碱性物质。,6.腐蚀 直接还原铁在运输过程中，由于与水蒸气接触，会发生氧化还原反应。在这个过程中，会产生氢氧化压铁。氢氧化亚铁是一种弱碱性的物质，碱性物质对船体和船舱有一定的腐蚀作用。,七、直接还原铁生产流程：(1)原料准备及烘干阶段 在定量料斗中装入脱硫剂、还原剂两种原料，定量料斗按两种物料的重量比进行分配，通过输送机吧两种原料送到烘干室内，并且对两原料进行烘干、混合。烘干后的原料含水量应该低于3%，把烘干后的原料通过输送机送到还原剂破碎机内进行粉碎，粉碎粒度在1.5毫米以下。被粉碎后的原料，经输送机提升到高位料仓，然后再由输送机送到储存料仓。,(2)自动装料阶段 自动装料工艺根据需要可以把直接还原铁生产成为桶状、柱状或瓦片状。装料系统由料仓、定量管和装料头三部分组成。精矿粉和还原剂在经过储存料仓，将料卸到布料仓内，再由装料头装入每个还原坩埚，实现向坩埚布料。,(3)还原焙烧阶段 还原焙烧工序在还原炉内快速完成。决定直接还原铁质量的关键是需要有适宜稳定的炉温和还原时间，此工序包括预热、还原、冷却三个阶段。将载有原料的车床经过传动机构，将载车送入快速还原炉内的预热阶段，在这个过程中，物料中的水分被完全蒸发。随后脱硫剂得到分解，温度升至还原温度，进入高温还原阶段，在这个过程中，氧化铁发生还原反应，形成单质铁。然后进入冷却阶段进行冷却，冷却到200以下后出炉。,(4)自动卸料阶段 物料出炉后，一般产品在常温中降到10050后进入卸料系统进行卸料。通过风力吹走粉灰后，将直接还原铁自动卸料。,(5)产品处理阶段 该工序是完成直接还原铁磁选、破碎及钝化、压块处理的过程。卸完料的载车进入装料系统装料，直接还原铁经过卸料装置进入中间料仓，中间料仓的直接还原铁经过输送机输送至直接还原铁破碎机进行破碎，破碎后的直接还原铁经干磁选机进行磁选，磁选后的直接还原铁粉由输送机输送到还原铁压块机组进行压块成形，通过传动机构进入仓库。,八、直接还原铁的分类：直接还原铁A 是由直接还原铁铁矿原料在温度高于650摄氏度的情况下，通过稠化过程而产生的灰色胶质块状金属物质，一般称为热铸型直接还原铁（HBI)。,A类的特性,直接还原铁B 在低于铁的熔点650摄氏度时，氧化铁进行直接还原反应的过程，经过反应形成的多孔的黑和灰色金属物质，也称冷铸型直接还原铁，俗称模砖（DRI）。,B类的特性,直接还原铁C 是直接还原铁A和直接还原铁B在进行生产和装卸过程中产生的多孔的黑和灰色金属物质。,C类的特性,九、直接还原铁安全配装,1.积载与隔离积载：货物相容性、H2的危害、腐蚀性的 危害隔离：B类货物之间的隔离,2.装货前安全操作 1）货物适运判断 货物资料获取,货物适运性鉴定 根据货物资料、有关规定及本船的技术条件做出能否安全装运的判断。具体的判断：装船前，直接还原铁须陈化最少3天或经过空气钝化技术，需经主管当局的批准。如果温度超过65，含水量超过0.3%，或是碎末和小颗粒按重量计含量大于5%时，不得装载该货物。装载前，需向船方提供由装货港国家主管机关认可签发的证明，说明所托运的货物在装载时是适合船舶运输的，并且符合IMSBC规则的要求。,2）货物申报 从2011年1月1日开始，我国对船舶从事B类固体散装货物运输必须进行安全适运申报工作。承运人或其代理人应在船舶进港或装货前24小时填写船舶载运固体散装货物申报单等。固体散装货物安全适运申报单、货物含水量证书、温度证书、风化证书,3）其他的准备工作在装货前，码头须确保装货的传送带没有任何积水或其它物质。如果需要开始或重新启动作业时，特别是在雨后或冲洗后，任何装货传送带均须空载运行和避开船舶货物处所上方。备舱：除盐分、易燃物质；冲舱后对货舱水密性检查；对舱盖进行水密性能试验；污水井阀门是否正常工作。验舱：干燥清洁、其他同上。,防止该货物的粉尘进入设备、机器和起居处所，船员工作要做好防护。合理制定装货计划：C/O及早认定货物适运性，制定合理的装舱顺序表。,舱内管系包括测温管处于良好可用状态。,3.装货期间安全操作 1）温度测定 温度要求是小于65，如果高于65，停止装货并连续观测，直至温度降低，才可装货。当温度超过75，需将货物卸出。检测货物的温度，详细记明装载的每批货物的温度，并记入航海日日志，并向船长提供一份副本。,测温线布置：测温线探头必须在货表以下2m，船舶应该采用各舱前、中、后点布二条线，做好标记，下轮装货则将探头埋于货中。由于货物含有较多水分，装船后将产生大量水蒸汽，测温线最好选用耐水型。每轮装货后检测，测温线工作状态。,2）氢气和氧气测定 船上应装有适用的气体探测器 3）其他操作注意事项 装载直接还原铁时，具有较大冲击力，应注意防止货舱设备受到损坏，货物均匀分布在舱内。装卸时应严格按照装卸计划表进行，并应密切注意船舶吃水，如实际装卸效率和压载水排放流量与计划值出入较大时，应及时调整。,雨天停装：如果天气不好，发生下雨情况，应该停止装卸货物，关闭货舱。在下雨停止后，应空载运转传送带以保证干燥。货物装卸期间，须在甲板上和货物处所毗邻区域张贴“严禁吸烟”的告示牌。在装载后，须由装货港国家主管当局认可的适任人员签发一份证书，证明整票货的碎末和小颗粒（尺寸小于6.25毫米）按重量计含量小于5%，含水量不超过0.3%，温度不超过65，氧气不超过5%，H2不得超过1%。,装运直接还原铁B、C货物时，要进行平舱。平舱要求按照静止角30的固体散货平舱标准进行。及时清理：由于直接还原铁扬尘比较严重，装货时，掉在甲板上面的粉尘难免较多，当发生下雨或结露时，容易导致板结，而除去该粉尘比较困难。所以，要用尽一切可能办法安排船员立即清扫甲板的粉尘。,对于直接还原铁的装卸应该根据散货船安全装卸操作规则和散装固体货物码头装卸手册进行安全操作。,4.海上航行安全操作航行中，未进行检测或没有进行有效通风的情况下，不能进入货舱。航行中，严禁在甲板、货舱、库房、通风等地方使用明火。在航行中，要经常测量货舱O2含量、H2含量及货舱内温度等数据，每天都把测量的数据向托运人报告，这样就能使托运方能实时监控该货物。,在航行期间，应该按固定间隔测量货物温度，并须记录测量结果和在船上保存最少两年。由于直接还原铁自身发热或与水反应都产生热量，一般内部温度在40到60，表面温度在30左右。如货物处所的温度超过65，须按照托运人提供的应急程序采取适当的安全措施。应该定期检查污水井是否含有水。未进行惰化、封舱的货舱里，应该保持货舱有效地机械通风。,5.卸货安全操作（1）卸货前主要工作 对于易损坏的电器设备、外露的雷达设备等都要使用防尘罩把遮盖起来。（2）卸货期间主要工作 卸货作业扬尘比较严重，因此应该立即清扫甲板上所积聚的粉尘。监督卸货工人将舱内货物尽量清除干净，在临近卸货完后，如条件允许，可以组织船员配合清理，可以缩短扫洗舱的时间和工作量。,（3）卸货后主要工作 卸货完后应立即组织船员对货舱和甲板进行清扫，使用草酸与水按1kg溶液和20kg的水相混合，得到的溶液冲洗甲板和货舱，清扫时必须干净。,6.制定应急计划（1）在码头、装货港都应该制定一个应急计划，这样可以保证码头装卸工人在遇到紧急情况能迅速实施应急计划。对于装上船的温度超过75的货物能及时迅速使用抓斗卸下。为保证能够及时卸货，带有抓斗的装卸设备和操作工人随时待命。,（2）在航行过程中，船长也应制定一个周密、详细的应急计划，并保证在发生事故情况下，能迅速实施这个应急计划。这样有利于减少事故发生，对货物温度超过75或者货物着火时，直接航行就近港口，及时卸下危险的货物。应急计划还应包括船东、货主、租家的应急通信联系方式、地址等信息，以方便船长在货物发生过热或着火时，能迅速向有关专家得到切实有效的方案，以减少事故对船舶的危害程度。,（3）若货舱一旦着火，千万不能用水灭火，由于直接还原铁与水会发生化学反应，还可以发出热量及可燃气体，所以一旦着火，就不能用水去扑灭。出现紧急情况时，应查阅和采用托运人提供的应急程序。不要使用二氧化碳来灭火。遇到直接还原铁燃烧时，要对货舱进行封舱，可利用船上的惰性气体来灭火。加快监测频率，如温度和（或）氢气浓度持续上升，尽快征询专家意见。如货物处所的温度超过120，船舶应驶往最近的合适港口，卸下受影响的货物。如有额外的氮气，使用该气体可有助于保持较低氧气浓度并可以抑制火灾和防止产生氢气时的爆炸气体。,7.海运直接还原铁燃爆预防 直接还原铁在运输的过程中，由于遇到水或者是海水将会发生氧化反应，释放出氢气和大量热量。释放出来的氢气是一种可燃烧气体，当与空气混合，氢气浓度按体积百分数大于4%的时候可以形成爆炸性混合物，这将导致发生火灾及爆炸危险。,8.海运直接还原铁火灾消防 当船舶运输直接还原铁时，如发生燃烧事故后，在码头时如出现明火，可以根据当时情况采取相关措施对火灾进行扑灭。而在海上由于受到条件的限制，灭火比较困难，我们可以通过切断货舱中氧气的供给、采用外围喷水冷却降温的方法。对于直接还原铁引起的火灾一般是向货舱注入惰性气体的方法来灭火，也就是通过惰性气体来冲淡货舱中的氧气浓度，当氧气浓度下降到一定程度时，直接还原铁的氧化反应就会停止。因为直接还原铁发生燃烧时使用CO2灭火效果不明显，所以应灌入液态氮灭火。,液氮是无色无味的液体，具有不燃烧，不助燃的特性，温度为-196。当液氮以的压力，通过管道喷射，密集的液氮冲击在燃烧物上，迅速气化，体积扩大643倍，这将强有力的冷气流直接冲击和覆盖着火源，并使燃烧区和整个空间的气体发生对流，起到迅速冷却、降温、窒息的作用，能达到扑灭火灾的目的。释放惰性气体灭火时必须保证货舱密封。通风机和通风管，在喷发惰性气体前应该完全关闭。在确定火已经熄灭后也不该开舱通风，除非船舶靠妥码头，并已经得到码头的支持。对于直接还原铁引起的火灾，要对船舱进行有效的封舱，不得用水去灭火，也不得使用二氧化碳。当把火扑灭后，应该及时测量舱内温度。经过长时间观测，确定火已熄灭后也不应开舱通风。,
