CC BY
84
I.P. Karnachev, E.I. Zaharov, G.D. Ovsiynikov
THE INDUSTRIAL OCCUPATIONAL SAFETY LEVEL ON THE BASIS OF OCCURRENCE RATE OF INDUSTRIAL INJURIES AT THE MURMANSK REGION MINING ENTERPRISES
Results of the comparative analysis in the sphere of occupational safety are presented. The analysis is based on the statistical and mathematical methods of timing series predictive modeling of industrial injuries occurrence rate for leading mining and metallurgical enterprises in Murmansk region.
Key words: occurrence rate of industrial injuries, analysis methods, forecast errors.
Получено 17.02.2012
УДК 622.364.1:669.052:622.8
И.П. Карначёв, канд. техн. наук, старш. науч. сотр., (815-31) 9-24-64, igorkarnachev@yandex.ru (Россия, Кировск, Мурманская область, НИЛ ФГУН СЗНЦ гигиены и общественного здоровья Роспотребнадзора) К.А. Головин, д-р техн. наук, проф., (4872) 33-31-55, g-sps@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
В.М. Панарин, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-20-41 (Россия, Тула, ТулГУ)
ВРЕДНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ФАКТОРЫ В ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ И ПЕРАРАБОТКИ АПАТИТО-НЕФЕЛИНОВЫХ РУД КОЛЬСКОГО ЗАПОЛЯРЬЯ
Приведена краткая характеристика Хибинского горнодобывающего производства апатито-нефелиновыхруд (ОАО «Апатит») и с позиций производственной безопасности рассмотрены исходные физико-химические составляющие материалов, которые используются в производстве апатитового концентрата.
Ключевые слова: апатито-нефелиновая руда, радионуклиды, флотационные реагенты, нефтепродукты, сернистый газ, асбест.
Добыча отечественных апатито-нефелиновых руд основана преимущественно на буровзрывном способе рыхления горного массива, и общеизвестно, что на рудниках Крайнего Севера России преобладают системы с принудительным поэтажным обрушением, однако, кроме указанного варианта, дополнительно может применяться камерно-лавовая система с креплением и комбинированная система. Бурение шпуров в проходческих и очистных забоях рудников, расположенных в Хибинах (Мурманская область) с 80-х годов прошлого века осуществляется с помощью самоходного оборудования. В частности, используется многостаночная организация буровых работ станками НКР-100М, самоходное буровое и погрузочно-доставочное дизельное оборудование, в том числе и зарубежные модели. Основные операции технологического цикла добычи руды (бурение, взрывные работы, погрузка, доставка горной массы к рудоспускам) производятся в каждую из трех смен. В качестве взрывчатых материалов широко используются аммиачно-селитряные взрывчатые вещества, причем зарядка
шпуров на большинстве рудников ОАО «Апатит» механизирована. Обогащение апатито-нефелиновых руд осуществляется методом флотации на обогатительных фабриках, где дробление руды производится по трехста-дийной схеме. Оборудование, предназначенное для измельчения руды, представлено шаровыми мельницами, классификаторами. Аппаратурное оформление передела флотации включает последовательно установленные шестикамерные флотоциомашины, а в цикле сгущения применены гидроциклоны и сгустители. Апатитовый концентрат подвергается сгущению и сушке по обычным, принятым в обогатительной практике технологическим схемам. Процессы фильтрации, сушки осуществляются в барабанных фильтрах и в сушильных барабанах [1, 2]. Качество апатитового концентрата характеризуется содержанием P2O5 при извлечении до 93...96 %. Химический состав Хибинского апатита представлен в табл. 1.
Таблица 1
Химический состав Хибинского апатитового концентрата (%), добываемого в ОАО «Апатит» (г. Кировск)
Р205 Г102 8102 А10з Ее203 Ее0 Мп0 Mg0
39,54 0,46 0,05 0,60 0,73 0,03 0,04 0,22
шо К2О ВаО И0+ Н0- Са0 ГЯ20з
0,38 0,14 2,66 0,06 0,42 0,14 50,89 -
Токсичность рудной апатито-нефелиновой пыли определяется ее компонентным составом. По указанному химическому составу пыль перерабатываемых руд (ОАО «Апатит», г. Кировск, Мурманская область) может быть отнесена к малотоксичной. ПДК в воздухе рабочей зоны соответствует 6 мг/м (т.к. содержание свободного диоксида кремния <10 %) [3]. Однако подобное нормирование не учитывает возможного влияния микросостава, обусловленного примесными включениями, среди которых могут встречаться как высокотоксичные, так и радиоактивные элементы (свинец, мышьяк, барий, фтор, торий, уран и т.п.). Ввиду указанного, возникает необходимость более подробного рассмотрения основных составляющих вредных физико-химических производственных факторов в технологиях добычи и переработки апатито-нефелиновых руд Кольского полуострова России.
Радионуклиды
Сфен, являющийся постоянным спутником апатита Кольского месторождения, часто бывает радиоактивным за счет рассеянных, в горной породе радионуклидов земного происхождения, входящих в состав семейств и-238, ^235, ^-232, или других радионуклидов и продуктов их деления (К-40, Pb-87 и др.). Удельная радиоактивность апатитов Кольско-
го полуострова по данным авторов определяется присутствующими в них и-238, Яа-226, ТИ-232 и К-40 и характеризуется следующими величинами соответственно: 90, 40, 91, 170 Бк/кг. Кроме того, в каждом радиоактивном семействе (ряду) образуются эманации - газообразные радиоактивные вещества, так в ряду радия - радон (Ял), в ряду тория - торон (Тп), а в ряду актиноурана - актинон (Ап), которые являются изотопами радона [4]. Характерной особенностью изотопов радона является способность создавать на соприкасающихся с ними телах радиоактивный осадок из изотопов Ро, РЬ, В\, Бе, А{ (коротко- и долгоживущих продуктов распада радона). Все изотопы радона являются а-излучателями. Изотопы радона - обычная составная часть рудничного воздуха независимо от разрабатываемого вида сырья [5]. На обогатительных фабриках, перерабатывающие нерадиоактивные руды с примесью урана и тория, обычно не наблюдается значительных концентраций изотопов радона и продуктов их распада. Это связано с большим объемом производственных помещений и более эффективной вентиляцией. Однако на тех же обогатительных фабриках может создаваться так называемый технологический естественный радиационный фон, определяемый излучением от естественных источников ионизирующего излучения.
Флотационные реагенты
Основной состав реагентов, применяемых при флотации апатитовых руд, сводится к 8-и ингредиентам, расход которых при переработке 100 тыс. тонн руды достигает в среднем величин, которые для удобства восприятия сведены нами в табл. 2.
Большинство реагентов представляют собой органические вещества сложного состава чаще всего растительного происхождения (т.е. смесь высших насыщенных и ненасыщенных жирных и смоляных кислот) с примесью эфиров и ангидридов этих кислот (49 % от всей реагентной смеси).
Таблица 2
Среднесуточный расход реагентов при флотации апатитовых руд
№ п/п Реагенты кг/100 тыс. тонн руды
1 Дистиллированное талловое масло (ДТМ) 12,9
2 Сырое талловое масло (СТМ) 13,4
3 Вторичный масляный гудрон 4,0
4 Технические жирные кислоты (ТЖК) 10,7
5 Окисленный петролатум (ОП) 3,2
6 Полиоксиэтиленалкилфеноловый эфир (СП-4) 0,8
7 Жидкое стекло (ЖС) 12,3
8 Сода каустическая (СК) 18,4
Итого 75,7
Другая часть (ОП, маслянный гудрон - 10 % от всей смеси) представляет собой продукты высокотемпературных фракций нефти, содержа-
щих углеводороды с числом атомов углерода в цепи более 18, а также полиароматические углеводороды, одним из представителей которых является бенз(а)пирен. Реагент СП-4, доля которого в общей смеси составляет около 1 %, также относится к производным углеводородов, имеющим как алкильные цепочки, так и циклическую часть, представленную бензольным кольцом. Остальная часть реагентной смеси (около 40 %) представлена неорганическими компонентами (ЖК, СК - см. табл. 2), гигиеническая значимость которой определяется содержанием в ней свободной щелочи (ПДК-0,5 мг/м3).
Талловое масло, являющееся основным компонентом собирательной смеси, представлено ненасыщенными жирными кислотами, в основном олеиновой, линолевой и линоленовой, которые на воздухе легко окисляются и полимеризуются. Промежуточными и конечными продуктами их окисления могут быть карбонильные соединения (органические перекиси, альдегиды, кетоны). Среди органических перекисей есть соединения как высокой, так и сравнительно небольшой токсичности. Характерным для них является местное действие при попадании на кожу, некоторые из них обладают сенсибилизирующим эффектом. Имеются ограниченные сведения о вызываемых ими мутационных эффектах в тестах на бактериях и других объектах.
Нефтепродукты
Окисленный петролатум представляет собой продукт окисления высокотемпературной фракции нефти - смесь парафина и церезина с остаточным маслом. Данных о токсических свойствах нет. При высоких температурах (450.550 °С) парафины расщепляются с образованием предельных и непредельных углеводородов с более короткой цепочкой углеродных атомов, которые в свою очередь могут подвергаться дальнейшему превращению до альдегидов и кетонов. Вторичный масляный гудрон - остаток после вакуумной перегонки мазута, получаемый при отгонке легких газолевых и масляных фракций нефти. При нагревании возможно поступление в воздух малолетучих компонентов при нормальной температуре и различных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Показано, что ПАУ с 4.7 ароматическими кольцами и метильными группами (бенз(а)пирен, инден (1, 2, 3 - СО)пирен, бенз(в)флуорантен) оказывают канцерогенное действие на животных и человека [7].
Алкилфениловые эфиры полиэтиленгликоля оказывают при вдыхании аэрозоля слабое раздражающее действие на верхние дыхательные пути. Вместе с тем, при деструкции этого вещества возможно выделение фенола, радикал которого входит в молекулу ОП-4. В условиях эксперимента фенол может потенцировать канцерогенное действие малых доз бенз(а)пирена. При дальнейшем окислении фенола может образоваться гидрохинон. Другим возможным источником загрязнения производственных помещений канцерогенными веществами является использование ма-
зута в качестве топлива [6]. При сжигании мазута в воздух рабочих помещений попадают продукты его сгорания: оксид углерода, сернистый газ, 1,2 - бенз(а)пирен и другие ПАУ. Известно, что мазут содержит 0,0015.0,0002 % 1, 2 - бенз(а)пирена (ПДК- 0,00015 мг/м3). Установлено, что выделение 1, 2 - бенз(а)пирена при сгорании мазута увеличивается пропорционально повышению температуры сжигания, а при температуре 7000С освобождение его достигает максимальной величины.
Сернистый газ и асбест
Известно, что помимо раздражающего действия на слизистые верхних дыхательных путей, сернистый газ стимулирует легочный канцерогенез, индуцируемый ПАУ, что доказано как эпидемиологическими, так и экспериментальными наблюдениями. Необходимо отметить еще один канцероген - асбест, вероятность поступления которого в воздух рабочей зоны определяется подачей разогретого мазута в топку по трубам, покрытым асбестом. В настоящее время асбест приобрел характер повсеместного загрязнителя окружающей среды. Он найден в питьевой воде, водоемах, воздухе административных и жилых зданий, почве, овощах. Проблема асбестового рака приобретает коммунальное значение. С этих позиций идентификация асбеста в витающей пыли сушильного отделения имеет значительную важность, тем более, что онкобезопасность действующей ПДК для пыли, содержащей асбест до 10 % (4 мг/м ) подвергается сомнению [8].
Таким образом, рассмотрев с позиций производственной безопасности исходные химические материалы, используемые при производстве апатито-нефелинового концентрата, а также продукты их деструкции, омыления и синтеза (появление которых обусловлено особенностями технологического процесса), негативно воздействуют как непосредственно на здоровье работников горно-химического комплекса, так и на здоровье населения, проживающего в районе производства. Указанное замечание потребует проведения дополнительного исследования технологии добычи и переработки апатито-нефелиновых руд Кольского Заполярья, но уже c учетом позиций медико-биологической оценки риска такого производства., т.е. с привлечением специалистов упомянутых научных направлений и соответствующего инструментария.
Список литературы
1. Горное дело в Артике. Труды 8-го Межународного симпозиума «Горное дело в Артике», Апатиты, 20-23 июня 2005 г. / под ред. Н.Н. Мельникова, С.П. Решетняка. С.-Пб.: изд-во «Типография Иван Федоров», 2005. 304 с.
2. Чащин В.П. Труд и здоровье человека на Севере / В.П. Чащин, И.И. Деденко. Мурманск: кн. изд-во, 1990. 104 с.
3. Гичев Ю.П. Загрязнение окружающей среды и здоровье человека. / Ю.П. Гигичев. М., Новосибирск, 2002. 229 с.
4. Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества. Справочник. Л.: Химия, 1990. 461 с.
5. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. / Под ред. Н.В.Лазарева, И.Д. Гадаскиной. Л.: Химия, 1973. Т.3. 675 с.
6. Вредные химические вещества. Углеводороды. Галоген-производные углеводородов. Справочник. Л.:Химия,1990. 252 с.
7. Вредные вещества в промышленности Л.: Химия,1976. Т.2. 130c.
8. Окружающая среда и здоровье: подходы к оценке риска / Под ред. А.П. Щербо. С.-Пб: СПбМАПО, 2002. 376 с.
I.P. Kornachev, K.A. Golovin, V.M. Ponarin
HARMFUL INDUSTRIAL FACTORS AT THE TECHNOLOGY OF MINING AND REPROCESSING APA TITE-NEPHELINE ORES IN KOLA ARCTIC TERRITORY
Short characteristics of Khibini mining apatite-nepheline ores industry were brought and initial physicochemical components, which using for getting apatite concentrate, were considered by industrial safety positions.
Key words: apatite-nepheline ore, radionuclide, flotation reagent, oil products, sulfur dioxide gas, asbestos.
Получено 17.02.2012
УДК 622.411.33
Н.М. Качурин, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (4872) 35-20-41, ecology@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
A.Н. Качурин, асп. МГГУ (Россия, Москва, МГГУ),
B.А. Фатуев, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой (Россия, Тула, ТулГУ)
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ АЭРОГАЗОДИНАМИКИ ТОННЕЛЕЙ ПРИ ИХ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Рассмотрены схемы вентиляции тоннелей в период их строительства и показано, что важнейшими характеристиками аэрогазодинамических процессов в тоннелях при их проведении являются параметры движения воздушного потока и диффузионного переноса выделяющихся газовых примесей. Обоснованы базовые теоретические положения моделирования движения и диффузии газовых примесей в горных выработках. Получены уравнения для расчета продольного профиля скорости воздуха в тоннеле, динамики средней концентрации газовых примесей по длине тоннеля и в призабой-ной части.
Ключевые слова: тоннель, аэрогазодинамика, диффузия, воздушный поток, вентиляция.
