4.6 湿法冶金

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有色金属工程设计防火规范 GB50630-2010

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4.6.1 湿法冶金生产中使用或产生易燃（助燃）气体、金属（非金属）粉料（尘）以及腐蚀性介质时，其生产工艺的防火设计应符合下列规定：
    1 使用（或产生）氢气的反应装置，应配置氢气与氧气分析仪、氢气自动切断放散装置和相应显示以及事故报警装置，并应符合现行国家标准《氢气使用安全技术规程》GB 4962的有关规定；
    2 使用氧气等助燃气体时，防火设计应符合本规范第4.5.5条的有关规定；
    3 使用或产生易燃、易爆的金属（非金属）粉料（尘）时，应选用相应的防爆型设备；应设置温度、压力和氧浓度等参数的监测和报警装置，并应符合现行国家标准《铝镁粉加工粉尘防爆安全规程》GB 17269和《粉尘防爆安全规程》GB 15577的有关规定；
    4 使用硫酸、硝酸等强酸或者氢氧化钠强碱等腐蚀性介质时，必须充分满足各类设施、装置腐蚀防护的相关技术要求。
4.6.2 工艺装置的基础、管道的支架（含基础、支座、吊架、支撑）应采用不燃烧体。工艺装置、生产管道及其保温层宜采用不燃材料，当确有困难时，应采用难燃材料制作。
4.6.3 厂房（仓库）的建筑构件应采用不燃烧体。当生产厂房（仓库）内可能散发（落）密度大于同一状态空气密度的可燃气体以及易燃爆的粉料（尘）时，应采用不发火花的楼、地面，且不宜设置地坑及地沟。厂房（仓库）的墙面应平整、光滑，厂房（仓库）内裸露金属构件（含管道）应采取导除静电的可靠措施。
    处于腐蚀性区域的厂房（仓库）应做好应对腐蚀的防护设计，应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046的有关规定。
4.6.4 湿法冶金工艺中采用高温、高压的生产装置（高压釜、闪蒸器、溶出器）应设置温度、压力监测、报警和泄压排放以及应急切换等联锁装置，并应符合现行国家标准《钢制压力容器》GB 150的有关规定。
4.6.5 使用（产生）硫化氢、氨气（液氨）、液氯等介质的厂房（场所），其防火设计应符合下列规定：
    1 必须设置气体浓度监测及报警装置；
    2 使用的生产设备及电气应选择防爆型；
    3 应有良好的通风条件；
    4 厂房宜采用开敞式建筑，对封闭环境应设置机械通风装置；
    5 控制（操作、值班）室应远离有害介质操作区。
    6 萃取作业（含储存、制备、使用）区的地（楼）面应形坡，其排污和管沟的设置应符合本规范第6.2.8条的有关规定。

4.6.6 溶剂萃取工艺生产的防火设计应符合下列规定：

1 萃取溶剂（含稀释剂、萃取剂）的储槽（罐）宜设置温度、挥发物浓度的监控装置；萃取有机相的调配宜设置独立用房；

2 主厂房内存储可燃剂液的总量应予控制：乙类不应大于2.0m³；丙类不宜大于10.0m³，储存间与厂房应实施防火分隔；

3 溶剂制备、储存、使用区域不得设置高温、明火的加热装置；

4 电缆宜架空配置；

5 厂房内电缆应采取防潮、防油、防腐蚀的相关措施，防止作业区内电气短路电弧发生；

6 萃取作业（含储存、制备、使用）区的地（楼）面应形坡，其排污和管沟的设置应符合本规范第6.2.8条的有关规定。

条文说明

有色湿法冶金是以适度的酸、碱等作溶剂，从原料中溶出主金属成分，并从溶液中以化学或电化学方式，还原金属离子提取金属；或者使被提取金属以纯化合物形态结晶、沉淀或析出的工艺过程。湿法冶金主要包括：浸出（溶出）（将有价金属利用各类液态溶剂进行溶解，获得浸出液的工艺过程，分为酸浸、碱浸，化学浸出、生物浸出，常压浸出、加压浸出等类型）、溶剂萃取（利用不同种类的溶质在互不相溶的两种溶剂中分配不同的原理进行分离的方法，通过控制萃取与反萃取两个过程，达到富集和分离的目的。溶剂萃取使用的大多为有机溶剂，能挥发、可燃）、离子交换（使用固体或液体的离子交换剂，进行可逆地交换离子的方法，一般用于微量元素的回收或高纯产品的提取。离子交换剂通常使用有机合成的离子交换树脂）、净液（对溶液中的杂质进行清理、去除的净化过程）、电解沉积（以浸出液做为电解液，采用不溶阳极进行电解，使得主金属在阴极上析出的工艺过程，用于铜、镉、锰、铬等生产）、水解沉淀（利用水解使杂质生成氢氧化物易于沉淀，而予以分离的工艺过程，常用于净液生产）、置换沉淀（利用离子化倾向的差别，向溶液中添加电位较负的金属，如锌粉、铁粉和镍粉〈部分金属粉尘具有燃爆性〉，置换正电位的金属离子，使其还原成金属状态，从溶液中沉淀出来，从而提取有价金属）、气体还原（将溶液中的金属化合物，还原成金属粉末，或形成金属硫化物等沉淀。采用氢气、硫化氢、一氧化碳、蒸汽等气体和添加相关化合物，通常在高温、高压的压煮器内反应，达到还原金属获得高纯度产品一金属粉体或者化合物的工艺过程，具有易燃、易爆的火灾危险性，常用于镍、铜等生产）、分步结晶（种子分解）（通过物理或化学结晶方式，在特定温度、压力的密闭容器内，从浸出液中析出金属化合物的工艺过程，如氧化铝、硫酸氧钛、氯化镁等）、电解精炼（将拟精炼的金属先铸成极板作为系统的阳极，而以同种纯金属薄板或不锈钢作系统的阴极，在易于导电的适当溶液内，通过直流电形成回路，使主金属离子从阳极逐步转移到阴极表面上，从而获得高纯度金属产品〈铜、铅、镍）工艺过程。同时，金属电位更负的杂质离子一锑、砷、铋等进入电解液，而比主金属电位更正的杂质一金、银、铂族等成为阳极泥，再经过富集处理即可获得多种有色金属产品）以及溶液回收配套工序等众多个工艺分支系统。其生产特点和要求，具有冶金工艺和化工工艺双重特性，且金属产品类别多、应用（产生）介质广、工艺装置不一、规模差异很大。因此，防火设计需要以工艺类别和易燃、易爆介质火灾危险性的特征以及环境特点，对应、比照本规范采用。

4.6.1 湿法冶金中使用或产生各类易燃、易爆介质时，应作好相关的防火设计。

4 有色湿法冶金工艺大量使用各类酸、碱、盐等化学介质，其中普遍采用硫酸（还有硝酸、盐酸、氢氟酸）等强酸类，它们具有较强的氧化性能，遇到有机物质可能引发燃烧。稀硫酸还能与多种金属作用生成氢气，对于防火安全都构成一定的威胁。以氢氧化钠为代表的强碱，也具有较强的腐蚀性，遇水会大量放热，能与某些轻金属反应，逸出氢气等可燃易爆气体，处置不当也会发生危险事故。鉴于这些酸碱介质都是湿法冶金生产必不可少的重要原料，针对其较强的腐蚀性，在使用过程中都必须做好各类设备及装置的腐蚀防护，防止操作中“跑、冒、滴、漏”，认真做好维护管理，从而实现防腐蚀和防火灾双重目标，这是有色金属湿法冶金安全生产密不可分的统一体。

4.6.2 当今国内外有色金属湿法冶金工程，仍较普遍地选用高分子有机化工材料制作的工艺装置（设备）或管道，还有用来为生产厂房、各类设施作为抵御腐蚀作用的防护层。鉴于多种有机材质能有效抵御腐蚀作用的侵袭，具有良好的耐酸、耐碱的特性，可靠性高，材料来源广，经济性较好，业内具有多年应用的实践经验。但它们耐火性能一般较差，防火安全存在明显的缺欠，在实际的应用中利弊十分鲜明，成为当前工程中需要正视的课题。面对这一对矛盾体，在现阶段工程设计中必须认真协调，力求扬长避短，否则可能会影响到生产的正常运行，不是大大提高成本就是存在火灾隐患，会出现不应有的经济损失。为此，本规范在涉及设备、装置、衬里、管道等生产设施的材质要求（构件的燃烧性能和耐火极限）上，尽可能照顾现实，不提过高的防火要求。但在建筑结构（构件、支架、基础）设计选用要求则从严掌握，厂房（仓库）结构构件应采用不燃烧体且具有足够的耐火极限，部分建筑防腐蚀配件采用难燃材料制作，并应努力做好其选型和构造。从而，使得工程设计在保证防火安全和生产正常进的双重目标要求下，解决好“防火”与“防腐”之间的现实矛盾。

难燃材料应按现行国家标准《建筑材料燃烧性能分级方法》GB8624-2006的有关标准加以确定，鉴于原规范GB8624-1997尚处于交替阶段（部分规范仍在引用），为此，国家公安部消防局2007年以公消〔2007）18号文“关于实施国家标准《建筑材料燃烧性能分级方法》GB8624若干问题的通知”其中有关规定摘录为下：

“二、目前，现行国家标准《建筑内部装修设计防火规范》GB50222、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045、《建筑设计防火规范》GB50016等关于材料燃烧性能的规定与GB8624-1997的分级方法相对应，在目前这些规范尚未完成相关修订的情况下，为保证现行规范和GB8624-2006的顺利实施，各地可暂参照以下分级对比关系，规范修订后，按规范的相关规定执行：

1、按GB8624-2006检验判断为A1级和A2级的，对应于相关规范和GB8624-1997的A级；

2、按GB8624-2006检验判断为B级和C级的，对应于相关规范和GB8624-1997的B1级；

3、按GB8624-2006检验判断为D级和E级的，对应于相关规范和GB8624-1997的B2级.”

4.6.3 厂房（仓库）结构构件应采用不燃烧体，是与前条要求相对应的（上述已作说明）。另外，当厂房内散发（落）密度大于同一状态下空气密度的可燃气体（气体密度是个波动的值，例如标准状态下干燥空气的平均密度为0.001293g/cm³即处在同一标准状态下可燃气体的密度应较上述空气的密度值大）或易燃易爆粉尘的，为避免该类介质大量聚集在厂房底部或地坑内，难以排除并可能引发事故，本条规定应采用不发火花地面，不宜设置地坑、地沟。

当难以避免，必需设置地沟、地坑时，应当采用有效的防火、防爆技术措施。

此外，厂房建筑结构及构件的防腐蚀设计是极其关键的，它既涉及生产的安全，又确保工程的使用寿命，应特别加以重视。建筑防腐蚀的有关要求，应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046的有关规定。

4.6.4 工艺生产中选用具有高温、高压功能的关键装置一高压釜、溶出器、闪蒸器等，在生产过程中经常会因物料反应、分解、爆聚，致使反应装置瞬间会出现超温、超压，甚至可能导致釜体、装置爆裂的危险，引起火灾爆炸重大恶性事故。必须采取泄压排放、报警、紧急切换等安全措施。此外，采用钛材类制作的高温、高压容器，当使用氧气时，为防止发生燃爆的可能性，还应当增设氧气分析、监测及报警装置。

4.6.5 在有色金属的冶金生产中有时需要使用（或产生）硫化氢、氨气（液氨）氯、（液氯）等类介质，它们易燃、易爆，且多数对人体具有剧毒危害。其生产（存储）的火灾危险性类别较高，如硫化氢的爆炸下限在10%以下（属于甲类）；氨气的爆炸下限为15.7%~27.4%（属于乙类）；液氯会在日光下挥发生成易燃爆的混合气体（属于乙类）。因此，必须对其使用场所制定严格的防火措施，应设置必要的监测、报警以及防（泄）爆等装置，应使生产场所具有良好的通风条件，宜采用开敞式建筑，对封闭的场所应设置机械通风。还应在操作场所设置新鲜风供应系统、空气呼吸器等装置，确保操作人员的安全。否则恶性事故就会发生：2007年10月某公司在净出系统生产中，由于操作失当，物料中的硫化物与净出槽中过量的盐酸反应生成硫化氢气体，同时相关的应对设施不完善，导致发生5人中毒死亡的重大事故，所幸及时进行处置，未出现爆炸、燃烧等更大的恶性灾害发生。

鉴于硫化氢、氨气等类介质的火灾危险性等级较高，故在其工艺管道、储运设施、事故排放以及安全防护等，都有严格的技术要求。在具体工程实施中，应符合现行国家标准《氯气安全规程》GB11984、《冷库设计规范》GB50072（用于氨冷冻站设计）以及《石油化工企业设计防火规范》GB50160的有关规定。

4.6.6 有色金属生产中，对部分液态混合物的分离，经常采用萃取的方法。即在液体混合物（原料液）中加人一个与其基本不相容的液体作为溶剂，造成第二相，利用原料液中各组分在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分离。萃取工艺所采用的萃取剂具有化学稳定性、热稳定性和重复利用等特点。溶剂萃取生产工艺所用的萃取剂，通常要选用稀释剂溶解并组成有机相的惰性溶剂。目前普遍使用煤油或溶剂油等乙、丙类介质，且在有机相中占较大的比例。鉴于其存在一定的火灾危险性，在车间内存储量应做必要控制，油品的存储量，不应大于车间二昼夜生产的总需求量，乙类也不应超过2m³，丙类不宜超过10m³。

萃取生产是在相对密闭的生产环境中，通过原料液与溶剂的搅拌混合一沉降分离一脱除溶剂等一系列工序，完成混合物的分离目标。作业中使用一定数量的乙（丙）类溶剂，当其遇到高温及明火（包括电加热、电取暖、以及其他引起的高温）时，会加速溶剂挥发形成混合气体或液体雾滴，一旦出现明火即引发燃烧，且火势发展很猛烈，采用普通消火栓难以扑救。如无有效的防火分隔，大面积车间短时间就会被全面危及甚至整体被毁。

2007年6月7日晨某公司萃取车间发生火灾，大火烧了数个小时难以扑灭，“6·7”事故致使约7000m²厂房和大量设备、装置几乎全部焚毁，一个现代化的厂房遭到灭顶之灾，造成的经济损失达数千万元。

通过有关部门对“6·7”事故的调查鉴定，结论是：事故的原因是电缆敷设的保护措施不到位，电缆等设施长期处于潮湿和受腐蚀的环境中，导致电缆绝缘性能下降，发生放电产生火花，引燃附近可燃物并殃及整个萃取车间。为此，火灾事故调查专家组建议：应对该类厂房的防火分区（以防火墙或防火卷帘等分隔）、电缆敷设、槽盒封堵等措施加强落实。此外，经相关专家分析研究后提出：通风（空调）系统应按规定设置防火阀，并具有事故状态下的连锁控制；作业区地面应设置坡度及排污明沟，有利于生产操作泄漏液的及时排除；不宜在作业区地面下设置管沟，当必须设置时管沟的盖板应严密封堵，防止渗漏液进入管沟，引发窜烟、窜火；另外，鉴于普通灭火系统不完全适用有机溶剂的火灾，宜设置相应的自动灭火系统。

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