CC BY
1
С. И. КАНЕВСКАЯ (Харьков)
Борьба с загрязнением воздуха при нитрировании металла
Из Украинского центрального института гигиены труда и профессиональных
заболеваний
Нитрирование (азотизация) металлических изделий является сравнительно новым технологическим процессом в термическом производстве, мало изученным с санитарно-гигиенической точки зрения.
Нитрирование металлических изделий происходит при их длительном нагреве до 600—600° в атмосфере аммиака. (При этом поверхность изделий насыщается азотом, вследствие чего приобретает повышенную твердость. Изделия нагреваются в герметически закрытом муфеле, обычно в электрической печи сопротивления с автоматической регулировкой температуры нагрева.
Схема установки для нитрирования представлена на рис. 1. Жидкий безводный аммиак, содержащийся в специальном баллоне под давлением в 15—20 ат, испаряется и поступает через редукционный клапан по системе распределительных труб в муфель с нитрируемыми деталями, расположенный внутри печи. Отходящие от муфеля газы направляются через бублер (масляный затвор) в атмосферу по трубе, выведенной на крышу цеха, либо через диссоциометр для определения степени диссоциации аммиака в муфеле.
Диссоциометр представляет собой градуированный на 100 мл цилиндрический сосуд, снабженный воронкой с притертой пробкой и кранами. Для измерения степени диссоциации аммиака газы поступают в диссоциометр, который затем отключают от общего газопровода и открывают кран, предварительно наполнив воронку диссоциометра водой. Забранная проба газа состоит из аммиака и продуктов его диссоциации — азота и водорода. Первые капли воды поглощают из пробы много аммиака (I объем воды может растворить около 739 объемов аммиака .при 18°), вследствие чего в диссоциометре создается разрежение, и вода из воронки начинает заполнять прибор, пока давление в диссоциометре не уравновесится с атмосферным. Количество воды по объему градуированного диссоциометра соответствует количеству находящегося там аммиака, т. е. его процентному содержанию (чистый азот и водород практически нерастворимы в воде).
При нитрировании детали нагреваются в печах, чаще всего ;в электрических типа Гомо или камерных (муфельных) периодического либо непрерывного действия.
Наши наблюдения производились у горизонтальных муфельных передвижных печей полунепрерывного действия типа ВМес (рис. 2). Они устроены следующим образом. Два одинаковых муфеля 1 с деталями устанавливаются на длинный стационарный стол-подину печи 2. Собственно печь 3 состоит из свода, боковых стен, в которые вмонтирована система нагревателей, и двух подъемных дверец
в торцах печи. Печь помещается на половине стола (подины печи) и закрывает один муфель; она может передвигаться на колесах вдоль стола по рельсам, «накатывая» каретку на тот или другой муфель. Вся система подвода и отвода, а также вентиляторы для перемешивания горячей газовой смеси вмонтированы в стол, отдельно для каждого муфеля.
Производственный процесс заключается в следующем.
Обрабатываемые изделия помещаются в дырчатый металлический ящик — корзину муфеля 7; ящик закрывается съемной крышкой 4 и ставится на стол. Корзина и крышка устанавливаются мостовым краном, управляемым снизу. Объем муфеля около 1,2 м3. Для обеспечения герметичности его двойные борты 5 на столе засыпаются хромистой рудой, которая плотно утрамбовывается, а затем скрепляются четырьмя стяжными болтами по углам. После этого в муфель пропускают аммиак, сначала «на холодно», до образования внутри муфеля под контролем диссоциометра газовой смеси из 90% аммиака и 10%> воздуха; затем накатывается каретка печи и включается электроток. Через 6 часов нагрева температура внутри муфеля доводится до 560° и поддерживается на этом уровне в течение 50 часов, потом подача электротока прекращается, и муфель при том же поступлении аммиака остывает до 200°. Каретка печи откатывается уже при 450° и передвигается на заранее подготовленный второй муфель.
Собственно нитрирование заканчивается с прекращением нагрева печи; последующее поступление аммиака в муфель, до тех пор, пока последний не охладится до 200° («продувка муфеля»), должно предотвратить проникновение в муфель воздуха, который мог бы вызвать окисление нитрируемого металла.
Рис. 2. Горизонтальная муфельная печь полунепрерывного действия для нитрирования металла
При 200° подачу аммиака в печь прекращают, у муфеля освобождают стяжные болтьь поднимают крышку, вынимают ее из корзины и опрокидывают вблизи печи. Затем остывшие детали вручную выгружают из корзины, обычно остающейся на столе.
Результаты определения аммиака в воздухе у печи для нитрирования приведены в табл. 1.
Как видно из табл. 1, в воздухе рабочей зоны в процессе нитрирования и при первых операциях раскрытия муфеля (раздвижка стяжных болтов, освобождение крышки из рудного затвора) содержание аммиака не превышает предельно допустимой концентрации (0,02 мг/л) Это свидетельствует о достаточной герметичности оборудования печи. Вместе с тем в муфеле к моменту подъема крышки, безусловно, содержится много недиссоциированного аммиака, оставшегося от предшествующего процесса продувки. Вследствие этого при опрокидывании крышки муфеля в воздух рабочей зоны поступают большие
Таблица 1
Момент исследования Место забора о о о. в о о Концентрация аммиака в мг/л
проб и <и В" ч о Ь5 средняя максимальная
Муфель с деталями выгружен из печи . . 0,5 м над стяжным болтом То же 4 0,006 0,009
Крышка муфеля вынимается из рудного 3 0,01 0,012
Крышка муфеля поднимается и дывается.......... опроки- На рабочем месте, зона дыхания 5 7,35 9,77
количества аммиака — до 10 мг/л (в среднем 7 мг/л). Подъем и опрокидывание крышки муфеля производятся рабочими в противогазах, причем в соседних помещениях чувствуется резкий запах аммиака.
Для устранения поступления аммиака в воздух рабочих помещений мы предложили перед открыванием муфеля продувать его азотом как безвредным газом. Наше предложение проверялось в производственных условиях при участии инж. Сорокиной; при этом пользовались обычным оборудованием печи.
Баллон с азотом включался в аммиачную сеть (рис. 3). Поступление аммиака в муфель прекращалось поворотом четырехходового крана; через этот же кран подавался в муфель азот по описанному ранее пути (газопровод — муфель — вывод в атмосферу). Степень вытеснения аммиака азотом контролировалась диссоциометром. Подача азота прекращалась при 2% содержании аммиака в газовой смеси внутри муфеля, что обычно наступало через 20—25 минут после начала продувки.
Сперва продувка азотом производилась при отсутствии подогрева муфеля в печи после получения в муфеле газовой смеси, содержащей 90% аммиака. Последующие продувки делались уже по окончании обычного процесса нитрирования. Температура в муфеле к началу продувки была 200°; за 25 минут пропускалось около 3 м3 азота.
Содержание аммиака в воздухе печи для нитрирования при продувке муфеля азотом видно из табл. 2.
Таблица 2
Момент исследования
Место забора пробы
Концентрация аммиака в мг/л
„на хо- после
обычной
лодно" работы
Муфель вне печи, перед началом продувки азотом 0,5 м над стяжным болтом 0,0027 0,0027 0,007 0,003 0,007 0,015
Продувка азотом закончена, муфель не вскрыт Там же Следы Следы 0,002 0,0019 0,С03 0,002
Крышка муфеля освобождается из рудного затвора На рабочем месте, зона дыхания 0,003 0,006 0,003 0,003
Крышка поднимается полностью Там же 0,004 Следы 0,003 0,003 0,021
Крышка опрокидывается Там же — 0,004 0,015
Как видно из табл. 2, во всех случаях продувки муфелей азотом перед вскрытием их содержание аммиака после подъема крышки муфеля оставалось незначительным; при поднятии и опрокидывании крышки муфеля концентрация аммиака в воздухе не превышала 0,02 мг/л вместо 7—9 мг/л (табл. 1).
Работа производилась без противогазов.
Применение для продувки муфелей азота вместо аммиака, помимо значительного гигиенического эффекта, оказалось и экономически целесообразным, так как позволило отказаться от проектировавшейся громоздкой и дорогой искусственной вытяжной вентиляционной установки. Пропускание через муфель азота в течение 20— 25 минут не увеличивает длительности производственного процесса в сравнении с обычным способом продувки аммиаком.
Предложенное нами мероприятие одобрено администрацией цеха и принято к реализации.
М. И. КУЛЕНОК (Ленинград)
Новый метод определения углекислоты
в воздухе
Из школьно-санитарной лаборатории Ленинградского горздравотдела
Предлагаемый нами метод газового анализа основан на заборе определенного количества воздуха аспиратором нашей конструкции, двукратном промывании его в измеренном количестве абсорбента и кондуктометрическом определении исходной и конечной концентраций абсорбента (до и после соприкосновения с воздухом).
