CC BY
141
Д. В. Гусарова (асп.), А. В. Васильев (проф., д.т.н.)
Анализ негативного воздействия смазочно-охлаждающих жидкостей в условиях химического производства и методов его снижения
Тольяттинский государственный университет, институт химии и инженерной экологии, кафедра инженерной защиты окружающей среды 445667, Самарская обл., г. Тольятти, ул. Белорусская, д. 14; тел. (8482) 546376, факс 546484,
e-mail: avassil62@mail.ru.
D. V. Gusarova, A. V. Vasilyev
Analysis of negative impact of lubricating cooling liquids in conditions of chemical industry and of the ways of it reduction
Togliatti State University
14, Beloruskaya Str, 445667, Samara Region,
Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) представляют большую опасность как для человека, так и для окружающей среды. Рассмотрены различные типы СОЖ. Проведена систематизация негативного воздействия СОЖ на человека в условиях химической промышленности. Разработана классификация методов снижения негативного воздействия СОЖ. Проанализированы возможности перехода к экологически чистому производству путем исследования и внедрения методов обработки без использования СОЖ.
Ключевые слова: здоровье; методы обработки без СОЖ; негативное воздействие; окружающая среда; смазочно-охлаждающие жидкости; снижение вредного воздействия СОЖ.
Промышленное производство является одним из основных источников загрязнения окружающей среды и негативного воздействия на здоровье человека как в производственных условиях, так и в жилых районах. В связи с этим вопросы анализа негативного влияния производственной деятельности на состояние окружающей среды и выбора эффективных способов уменьшения или ликвидации этого влияния стали занимать существенное место как при развитии новых технологий, так и при модернизации и реконструкции уже существующих предприятий 1. В работе рассматривается негативное воздействие на человека и на окружающую среду смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), которые являются сложными многокомпонентными системами, в со-
Дата поступления 23.11.12
Togliatti city; ph. (8482) 546376, fax 546484
Metalworking fluids (coolant) are dangerous for humans and for the environment. The different types of coolant. Systematization held negative impact on human coolant in the chemical industry. The classification methods to reduce the negative impact of the coolant. The possibilities of transition to cleaner production through the study and implementation of methods for processing without using coolant.
Key words: health; processing methods without coolant; reduce the harmful effects of coolant; negative impact; lubricating cooling liquids; environment; reduction.
став которых входят минеральные масла, присадки с противоизносными и противозадирными свойствами или их водные эмульсии, включающие кроме того эмульгаторы, ингибиторы коррозии, антивспениватели, бактерициды и другие компоненты, опасные с точки зрения воздействия на человека и окружающую среду.
Основными типами СОЖ, используемыми в настоящее время, являются масляные и водосмешиваемые 2-4. Масляные СОЖ представляют собой в основном минеральные масла вязкостью при 50 0С от 2 до 40 мм2/с, без присадок или с присадками различного функционального назначения. Обладая хорошими смазывающими свойствами, масляные СОЖ имеют ряд недостатков: низкую охлаждающую способность, высокую стоимость, повышенную испаряемость и пожароопасность.
Водосмешиваемые (водные) СОЖ представляют собой водные растворы, в состав которых входят эмульгаторы, ингибиторы коррозии, биоциды, противоизносно-противоза-дирные присадки, антипенные добавки, электролиты, связующие вещества (вода, спирты, гликоли и пр.) и другие органические и неорганические вещества.
Водосмешиваемые СОЖ обладают рядом преимуществ по сравнению с масляными: более высокой охлаждающей способностью, пожаробезопасностью и меньшей опасностью для здоровья работающего персонала, невысокой стоимостью. Вместе с тем им присущ и ряд недостатков — повышенная поражаемость микроорганизмами, пенообразование, необходимость утилизации отработанных водных растворов 4.
На рис. 1 показаны возможные последствия воздействия отработанных СОЖ на человека и окружающую среду.
Достаточно хорошо изучено воздействие СОЖ на человека в условиях производства, приводящее к возникновению ряда профессиональных заболеваний. Работы отечественных ученых подтверждают тот факт, что аэрозоли нефтяных масел могут привести к поражению организма вплоть до липоидной пневмоники. Известно, что пары углеводородов обладают наркотическим действием, триэтаноламин вызывает дерматиты, хлорсодержащие присадки могут вызвать поражение печени и почек. Кроме того, медиками установлено, что продукты термической деструкции безвредных компонентов СОЖ, а также возможные новые химические образования в зоне обработки металла зачастую не являются индифферентными для организма человека.
Важнейшей мерой по охране здоровья работников предприятий, где используются СОЖ, становится профилактика профессиональных дерматозов. Проведенный авторами анализ
причин возникновения профессиональной патологии кожи показал, что в 40% случаев оно обусловлено отсутствием или недостаточным использованием средств индивидуальной защиты. Например, использование только перчаток не обеспечивает надежной защиты, более того, они сами часто являются причиной контактного дерматита. Проведенный авторами анализ показывает, что острой для предприятий химической промышленности является проблема заболеваний кожи при воздействии СОЖ. Тем более, в процессе производства работники сталкиваются с негативным воздействием не только СОЖ, но и различного вида других загрязнителей, которые определяют уровень загрязнения и способы их очистки. При этом пыль и пот относятся к легким загрязнениям; масло и почва — к средним; нефтепродукты, жир, сажа и смазочные вещества к устойчивым; краска, лак, смола и клей
— к особо устойчивым.
В целом, профессиональные заболевания кожи плохо поддаются лечению. Только около 25% случаев дают полную ремиссию, в 50% случаев наблюдаются периодические рецидивы, а 25% пациентов имеют стойкую хроническую форму дерматита, даже несмотря на смену работы и терапевтическое вмешательство. Приблизительно у 20% всех больных профессиональными кожными заболеваниями ежегодно теряется в среднем 11 рабочих дней, а общая сумма затрат, вызванных ПЗК, складывается из стоимости лечения, выплат по нетрудоспособности и потерь, обусловленных снижением производительности труда.
Так как в состав СОЖ входят индустриальное масло, щелочь, полигликоли, асидол и другие токсичные вещества, при попадании СОЖ в окружающую среду (воздушную, водную, литосферу) возможен серьезный экологический ущерб. Загрязнение атмосферы происходит не только в процессе эксплуатации
£
со
8
Ч
8
н
Выбросы в воду и почву
Отработанные
СОЖ
Сжигание
Кожные НН болезни
Раковые ^ болезни
Нарушени
дыхания
Заболевания, связанные с СОЖ
Рис. 1. Вредное воздействие СОЖ
Возможные пути снижения воздействия СОЖ
Замена СОЖ на экологически чистые материалы
Обработка без использования и с минимальным количеством СОЖ
Профилактика воздействия СОЖ
Рис. 2. Возможные пути снижения воздействия СОЖ
СОЖ, но и в результате испарения и сжигания отработавших смазочных масел. Доказано, что отработанные смазочно-охлаждающие средства в 15—30 раз токсичнее свежих.
Авторами проведена систематизация негативного воздействия СОЖ на человека в условиях химической промышленности, разработана классификация методов снижения негативного воздействия СОЖ. Проведенная систематизация показывает, что основными методами и средствами снижения токсичного воздействия СОЖ на человека и окружающую среду являются:
— использование малотоксичных и био-разлагаемых СОЖ, в т.ч. на основе природных материалов (рапс и др.);
— внедрение методов механической обработки без использования или с использованием минимального количества СОЖ;
— использование установок для удаления масляного тумана, дыма и запахов;
— автоматизированное проектирование и моделирование экологических свойств создаваемых СОЖ на основе разработанных методик ранжирования и оценки СОЖ по их токсикологическим и другим характеристикам;
— совершенствование процесса утилизации СОЖ;
— повторное использование СОЖ;
— очистка смазочно-охлаждающих жидкостей как во время производственного процесса, так и при простаивании оборудования (в т.ч. использование сепараторов);
— обезвреживание отработанных СОЖ и др.
Основные пути развития исследований в данной области показаны на рис. 2.
Исследования по замене СОЖ на экологически чистые материалы получили значительное развитие именно в последние годы. В качестве альтернативных материалов чаще всего исследуются рапс, подсолнечное масло,
жиры и др. Число предлагаемых материалов все более расширяется. Так, институт машиноведения Уральского отделения РАН (г. Екатеринбург) предлагает на основе разработанной технологии комплексной переработки фекальных отходов свино- и птицекомплексов получение фекона — специфического вещества, которое служит исходным сырьем для производства смазок и смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), обладающих высокой эффективностью, они экологически чисты, пожаробезопасны, водорастворимы. Применение их при холодной прокатке листа и в процессах механической обработки металлов (резании) позволяет отказаться от линий обезжиривания производимой продукции. Это позволяет использовать новое воспроизводимое сырье для производства СОЖ и тем самым исключить применение для этих целей минеральных масел и растительных и животных жиров.
Одним из перспективных направлений к экологически чистому производству является исследование и внедрение методов обработки без использования СОЖ. Статистические данные свидетельствуют об экономической целесообразности этого направления. Согласно данным швейцарской фирмы «М1сгоп БА Agno», средняя стоимость СОЖ, используемых для одного станка, ежедневно равна 50— 250 долларов США. Значит, ежегодно фирма «Мюгоп БА Agno» тратит на использование СОЖ для одного станка 12 750—63 730 долларов США, т.е. средняя стоимость СОЖ, используемых для одного станка, в год составляет примерно 8000 долларов. По данным германского агентства по охране окружающей среды, негативное воздействие при использовании СОЖ ежегодно увеличивается, при этом наносится ущерб и экологии, и экономике предприятия. Следует также отметить, что отсутствие СОЖ в зоне обработки позволит более широко использовать активный контроль в
процессе обработки и устранить эффект тепло-шока на поверхности инструмента.
Таким образом, перед руководителями производств и специалистами встает сложная задача по обеспечению эффективной защиты работников и окружающей среды от негативного воздействия СОЖ. Сложность решения этой задачи состоит в комплексном воздействии на организм работников физических, химических, биологических, производственных факторов, обусловленных одновременным воздействием компонентов смазочно-охлаждающих жидкостей.
Литература
1. Васильев А. В., Хамидуллова Л. Р. // Безопасность в техносфере.— 2008.— №1.— С.40.
2. Кундиев Ю. И., Трахтенберг И. М., Поруц-кий Г. В. Гигиена и токсикология смазочно-охлаждающих жидкостей.— Киев: Здоровье, 1982.- 120 с.
3. Хамидуллова Л. Р., Васильев А. В. Воздействие СОЖ предприятий машиностроения как проблема техносферной безопасности / В сб. трудов II международного экологического конгресса (IV международной научно-технической конференции) «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» БЬР1Т-2009, г. Тольятти, 24-27 сентября 2009 г.- изд-во Тольяттинского государственного университета. Т.4.- С.290.
4. Худобин Л. В., Бердичевский Е. Г. Техника
применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке.- М.: Машиностроение,
1977.- 189 с.
Работа поддержана грантом на проведение научных исследований в рамках реализации федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009—2013 гг., ХЬУШ очередь, мероприятие 1.3.2, технические науки
