CC BY
48
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(4)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-4-347-350
occupational exposure to methylene dianiline and toluene diamine in polyurethane foam. Hum. Exp. Toxicol. 2005; 24 (12): 655-62. Mikoczy Z., Welinder H., Tinnerberg H., Hagmor l. Cancer incidence and mortality of isocyanate exposed workers from the Swedish polyurethane foam industry: updated findings 1959-98. Occup. Environ. Med. 2004; 61 (5): 432-7. Kupczewska-Dobecka M., Czerczak S., Brzeznicki S.
Оriginal article
Assessment of exposure to TDI and MDI during polyurethane foam production in Poland using integrated theoretical and experimental data. Environ.Toxicol. Pharmacol. 2012; 34 (2): 512-8.
R 2.2.1766-03. Manual for assessment of occupational risk for worker health. Organizational and methodical fundamentals. Moscow; 2003. (in Russian)
Поступила 14.07.14 Принята к печати 30.12.14
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2016 УДК 613.633:669.3
Адриановский В.И.1,2, Липатов Г.Я.1,2, Зебзеева Н.В.1, Кузьмина Е.А.1
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ПЫЛЕВОГО ФАКТОРА В ПИРОМЕТАЛЛУРГИИ МЕДИ
'ФБУН Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург; 2ГБОУ ВПО Уральский государственный медицинский университет Минздрава России, 620014, Екатеринбург
Показано, что пыль, поступающая в воздух рабочей зоны металлургических цехов, представлена аэрозолями дезинтеграции, образующимися при дроблении и транспортировке рудных материалов и конденсации, встречающимися при плавке, конвертировании и огневом рафинировании меди. Преобладающее число пылинок имеют размеры 2,1-5 мкм, что определяет устойчивый характер присутствия данной пыли в воздухе рабочей зоны, длительное нахождение ее в глубоких отделах органов дыхания. На подготовительных этапах в составе пыли присутствуют значительные количества кремний диоксида кристаллического, обладающего фиброгенным действием на организм. Присутствие в пыли кремний диоксида кристаллического, мышьяка, никеля, кадмия определяет ее канцерогенную опасность. Повышенная запыленность воздуха отмечена при отражательной и особенно шахтной плавке, что обусловлено несовершенством технологического оборудования и санитарно-технических устройств. Автогенные процессы плавки продемонстрировали свое гигиеническое преимущество по сравнению с устаревшими способами получения черновой меди (шахтная и отражательная плавка).
Ключевые слова: металлургия меди; пыль; отражательная плавка; шахтная плавка; плавка в «жидкой ванне».
Для цитирования: Адриановский В.И., Липатов Г.Я., Зебзеева Н.В., Кузьмина Е.А. Результаты изучения пылевого фактора в пирометаллургии меди. Гигиена и санитария. 2016; 95 (4): 347-350. DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-4-347-350
Adrianovskiy V.I.12, Lipatov, G.Ya.12, Zebzeeva N.V.1, Kuzmina E.A.1 RESULTS OF DUST FACTOR IN COPPER PYROMETALLURGY
1Ekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers, Ekaterinburg, 620014, Russian Federation; 2Ural State Medical University, Ekaterinburg, 620014, Russian Federation
The dust entering the air of the working zone of metallurgical shops was shown to be presented by a disintegration aerosols originating in crushing and transporting ore materials and condensation occurring in the course of smelting, converting and fire-refining copper. The overwhelming majority of the grains have a size of 2,1-5,0 mm, which determines a fixed condition of the presence of given dust in the working area, its long presence in the deeper parts of the respiratory system. At the preparatory stages in the composition of the dust there are presented significant amounts of crystalline silicon dioxide possessing of the fibrogenic impact on the body. In the dust the presence of the crystalline silicon dioxide, arsenic, nickel, cadmium determines its carcinogenic hazard. The elevated dustiness of the air is noted with the reflective and especially mine melting, due to the imperfection of the technological equipment and sanitary technical devices. Autogenous smelting processes have demonstrated their hygienic advantage over outdated methods of producing blister copper (mining and smelting reflectivity.
Keywords: copper metallurgy; dust; reflective smelting; blast smelting; melting in the "molten bath"
For citation: Adrianovskiy V.I., Lipatov G.Ya., Zebzeeva N.V., Kuzmina E.A. Results of dust factor in copper pyrometallurgy. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2016; 95(4): 3437-350. (In Russ.). DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-4-347-350
For correspondence: Vadim I. Adrianovskiy, MD., PhD., Associate Professor of the Department of hygiene and occupational diseases with a course of qualification improvement and professional retraining, e-mail: [email protected]
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Funding. The study had no sponsorship. Received 10 November 2014 Accepted 30 December 2014
Введение
Начиная с 80-х годов XX века на российских медеплавильных заводах внедряют новый способ переработки рудного сырья - «плавку А.В. Ваню-кова», технологию, основанную на автогенном проДля корреспонденции: Адриановский Вадим Иннович, канд. мед. наук, доц. кафедры гигиены и профессиональных болезней ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава России. E-mail: [email protected].
цессе, протекающем непосредственно в слое расплава («жидкой ванне») при перемешивании шлака с извлекающей фазой. Автогенная плавка сульфидных медных руд в «жидкой ванне» (ПЖВ) при положительных технико-экономических показателях характеризуется простотой технологического оборудования и отсутствием необходимости тщательной подготовки рудного сырья [1].
гиена и санитария. 2016; 95(4)
РР1: 10.18821/0016-9900-2016-95-4-347-350_
Оригинальная статья
Концентрации пыли в воздухе рабочей зоны плавильных цехов (в мг/м3)
Производство, Максимально разовая Среднесменная
технология п X ± Sx Мах п X ± Sx
Подготовка шихты 280 25,85 ± 2,35 123,7 338 19,95 ± 2,05
Плавка:
шахтная 4 24,80 ± 3,20 81,20 8 5,30 ± 1,15
отражательная 2 9,35 ± 1,80 70,60 2 2,65 ± 0,55
в «жидкой ванне» 44 2,38 ± 0,02 10,60 0 0,92 ± 0,10
Конвертирование 32 11,98 ± 2,05 59,8 58 5,65 ± 1,55
Техническое перевооружение медеплавильных заводов обусловило необходимость комплексной гигиенической оценки новых технологических решений и оборудования. Известно, что все этапы пи-рометаллургического производства меди сопровождаются интенсивным пылеобразованием [2-4]. В связи с этим представляло интерес оценить содержание пыли в воздушной среде медеплавильных цехов, где при получении черновой меди используют устаревшие и новые технологические процессы.
Цель исследования - дать комплексную гигиеническую оценку пылевому фактору при различных технологических процессах в производстве черновой меди.
Материал и методы
Для реализации указанной цели нами проводилось изучение содержания пыли в медеплавильных цехах (МПЦ) ряда крупных металлургических предприятий уральского региона, где осуществляется получение черновой меди в шахтных, отражательных печах и печах ПЖВ.
Определение пыли в воздухе рабочей зоны проводили в соответствии с методическими указаниями [5]. Гигиеническую оценку концентраций пыли и вредных веществ в воздухе рабочей зоны проводили в сравнении их с ПДК на основании гигиенических нормативов 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны». Дисперсность пыли определяли методом микроскопии просветленных в парах ацетона фильтров АФА с помощью окулярного микрометра [6]. Полуколичественный спектральный анализ пыли, отобранной в виде сметов на рабочих местах МПЦ, проводился аналитическим испытательным центром ОАО «Уральская центральная лаборатория» (г. Екатеринбург).
Результаты и обсуждение
Технологическое оборудование в пирометаллургии меди по своей гигиенической характеристике можно условно разделить на две группы - для транспортировки рудного сырья и его механической обработки (дробление, измельчение и др.) и оборудование для термической переработки (плавка, конвертирование и огневое рафинирование).
Нами отмечена положительная динамика запыленности воздушной среды в цехах пирометаллур-гического производства меди. Так, если в середине
XX века концентрации пыли в воздушной среде достигали сотен мг/м3 [4, 7], то в настоящее время они снизились в 3-5 раз. Тем не менее уровень загрязнения воздушной среды на предприятиях остается достаточно высоким, особенно в цехах со старым технологическим оборудованием (см. таблицу).
Высокий уровень запыленности воздушной среды сохраняется на подготовительных этапах производства, прежде всего на этапе дробления и измельчения. Технический прогресс мало затронул процесс выгрузки вагонов (отсутствуют надежные средства механизации открытия вагонов, дистанционное управление разгрузкой и др.), по-прежнему используются конусные дробилки, не обеспечивающие должной герметизации процесса дробления [2].
Особенно неблагоприятная ситуация по запыленности сохраняется на брикетных фабриках, что обусловлено низкой степенью герметизации оборудования (приемный бункер, обжиговая печь, валковый пресс и др.) и аспирации мест интенсивного пыле-образования. На брикетной фабрике максимально разовые концентрации пыли в воздухе рабочей зоны обжигальщика достигают 102,4 мг/м3, а у машиниста брикетного пресса - 46,4 мг/м3.
На всех этапах обогащения и подготовки сырья к плавке определяющим фактором является степень герметизации оборудования и аспирации мест интенсивного пылеобразования. Внедрение барабанных сушил позволило снизить концентрации пыли, однако радикального оздоровления воздушной среды не обеспечило, что обусловлено использованием мелкодисперсной фракции обезвоженной шихты, а также недостаточной степенью аспирации агрегата и тракта шихтоподачи.
Зависимость запыленности производственной среды от технологии производства и вида прослеживается при эксплуатации плавильных печей.
Из таблицы следует, что наиболее интенсивное загрязнение воздушной среды пылью наблюдается при шахтной плавке медьсодержащего сырья, что закономерно, т.к. введенные в эксплуатацию более полувека назад шахтные печи технически и морально устарели. Наиболее высокие концентрации пыли отмечаются на шихтовой площадке, где рабочие подвергаются воздействию смешанных аэрозолей: дезинтеграции шихтового материала и конденсации (51,1 мг/м3). Пыление шихтового материала зависит от его механической прочности. В производстве меди, использующем брикеты, прочность которых весьма незначительна, концентрации пыли в воздухе при обслуживании шахтных печей в 10 раз выше, чем при ПЖВ.
Пылеобразование при отражательной плавке несколько меньше, чем при шахтной. Вместе с тем наиболее высокие концентрации пыли отмечаются при загрузке печей и выпуске шлака (14,4 и 10,4 мг/м3 соответственно).
Значительным источником загрязнения производственной среды аэрозолями конденсации при всех видах плавки служат шлаковые и штейновые емкости (ковши, чаши), шпуровые отверстия и же-
лоба в период выпуска продуктов плавки. Эффективность укрытия перечисленного оборудования, как правило, незначительна, что обусловлено большой поверхностью расплава (штейна), его агрессивностью к металлическим стенкам вытяжных устройств и громоздкостью последних (поворотные зонты, шторные укрытия).
Снижение концентраций аэрозолей металлов на горновой площади при отдельных операциях обеспечивается в основном за счет внедрения промежуточных (накопительных) емкостей полупродуктов плавки и сифонного выпуска, не требующего громоздких желобов. Однако, как показала практика, эксплуатации отражательных и шахтных печей, все оздоровительные мероприятия имеют паллиативный характер, т.к. многочисленные неплотности в пределах колошника, загрузочных течек, газоходов не дают осуществить максимальную герметизацию агрегатов. Кроме того, технологический режим плавки не позволяет локализовать пылевыделение из подсводового пространства - с увеличением аспирации снижается температура плавления шихты.
В настоящее время радикально изменить сложившуюся гигиеническую ситуацию в плавильных корпусах может только комплексное внедрение автогенных процессов плавки. Согласно результатам исследований, запыленность воздушной среды в плавильных цехах с печами ПЖВ значительно ниже, чем при шахтной и отражательной плавках (см. таблицу). Гигиеническое преимущество автогенных печей обусловлено герметизацией «ванны», а также неограниченными объемами удаляемых технологических газов из подсводового пространства. При загрузке шихты концентрации пыли в воздухе могут достигать в среднем 4,1 мг/м3, максимально - 10,6 мг/м3.
Основным источником загрязнения воздушной среды конвертерного передела являются конвертера, особенно в период вывода их из-под напыльника, занимающего около 50% смены. Но и в остальное время конвертер находится под дутьем, что приводит к значительному выделению технологических газов, загрязненных пылью, и поступлению их в рабочую зону конвертерщика.
Концентрация аэрозолей в рабочей зоне конвер-терщика в среднем равна 3,85 мг/м3, максимально достигает 59,8 мг/м3. На таком же уровне находится запыленность воздуха в рабочей зоне разливщика. Высокие концентрации пыли отмечаются в кабине машиниста мостового крана, осуществляющего транспортировку продуктов плавки и конвертирования непосредственно над конвертерами. Кабины кранов, как правило, негерметичны и не имеют правильно организованной вентиляции. В связи с этим представляется целесообразным внедрение дистанционного управления кранами в плавильных цехах.
Для всех переделов пирометаллургического производства меди характерно некоторое увеличение концентраций пыли в воздухе рабочей зоны в холодный период года, что объясняется уменьшением кратности воздухообмена.
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(4)
_DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-4-347-350
Original article
Разнообразие сырьевых материалов и много-компонентность медьсодержащих руд определяют сложность химического состава и неоднородность физических свойств пыли, содержащей более десятка основных химических компонентов: медь, железо, диоксид кремния, сера, мышьяк, никель, алюминий, магний, кальций, свинец и др. Содержание меди в пыли возрастает с 4,6 до 16,80% на подготовительных этапах производства, с 18,8 до 31,2% -при плавке и конвертировании. Напротив, содержание двуокиси кремния в пыли снижается с 23,4 до 0,1%, отражая, таким образом, специфику технологии получения меди, когда кремний и его соединения используются как шлакообразующие компоненты шихты. Кремнезем в большинстве образцов пыли представлен его кристаллической фазой, и лишь в аэрозолях конденсации присутствует аморфная двуокись кремния.
Наибольшее процентное содержание кремния диоксида кристаллического отмечается в пыли подготовительных отделений МПЦ. Использование в качестве сырья конвертерных шлаков обусловливает содержание кристаллических форм кремния на уровне 4,9-9,02%.
При выплавке меди на уральских заводах, использующих мышьяк содержащие руды, в составе промышленных аэрозолей обнаруживают до 0,7% неорганических соединений мышьяка (арсенопирит, арсин и др.), которые, однако, на 90% определяют нахождение в неприемлемом диапазоне значений профессионального канцерогенного риска, рассчитанного для основных профессий МПЦ одного из крупнейших металлургических предприятий Свердловской области [8].
Возросший объем переработки отходов производства цветных металлов на предприятиях медной промышленности увеличил содержание в пыли соединений свинца, особенно при плавке шихты (2,5%).
Содержание в пыли кадмия и никеля подчиняется той же закономерности, что и других металлов, обладающих канцерогенными свойствами, достигая максимального уровня на этапе конвертирования штейна (0,205 и 0,05% соответственно).
Аэрозоли, выделяющиеся при подготовительных процессах, относятся к аэрозолям дезинтеграции, отличаясь относительно высоким содержанием частиц размером от 2,1 до 5 мкм (69,8-78,4%). При подготовке к плавке, транспортировке и загрузке сырьевого материала размер большинства частиц уменьшается до 2 мкм (89,2-95%). В образцах пыли подготовительных переделов наблюдаются частицы преимущественно неправильной формы с зазубренными краями. Взвешенная в воздухе пыль при получении штейна состоит преимущественно из респирабельных пылевых частиц размером до 5 мкм (95,4-98%).
Пыль, образующаяся при плавке, конвертировании и огневом рафинировании меди, относится к аэрозолям конденсации, о чем свидетельствует сферическая форма частиц, размер которых колеблется от 1 до 2-3 мкм, с некоторым преобладанием частиц размером до 2 мкм (50,2%).
дигиена и санитария. 2016; 95(4)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-4-347-350
Оригинальная статья
Преобладание в воздухе частиц аэрозоля размером менее 5 мкм определяет устойчивый характер присутствия пыли в воздухе рабочей зоны и длительное нахождение в глубоких отделах органов дыхания.
Заключение
Таким образом, технологические процессы и оборудование в производстве черновой меди формируют комплекс неблагоприятных факторов производственной среды, среди которых ведущим является пыль. Поступающая в воздух рабочей зоны пыль представлена аэрозолями дезинтеграции, образующимися при дроблении и транспортировке рудных материалов и конденсации, встречающимися при плавке и конвертировании штейна. Преобладающее число пылинок имеют размеры 2,1-5 мкм, что определяет устойчивый характер присутствия данной пыли в воздухе рабочей зоны, длительное нахождение ее в глубоких отделах органов дыхания. На подготовительных этапах в составе пыли присутствуют значительные количества кремний диоксида кристаллического, обладающего фиброгенным действием на организм и определяющего канцерогенную опасность пыли. Повышенная запыленность воздуха отмечена при отражательной и особенно шахтной плавке, что обусловлено несовершенством технологического оборудования и санитарно-технических устройств. Внедрение печей ПЖВ позволило существенно снизить запыленность воздуха рабочей зоны металлургов.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Литер ату р а
1. Ванюков А.В., Мечев В.В. О расширении применения процесса плавки в жидкой ванне. Цветные металлы. 1987; (3): 23-7.
2. Липатов Г.Я., Сакнынь А.В., Старков П.С., Зыкова В.А. Гигиеническая характеристика пылевого фактора при электротермическом процессе получения медно-никелевого штейна. В кн.: Профессиональные болезни пылевой этиологии. М.: Медицина; 1975: 18-23.
3. Маратканова А.А., Гурвич В.Б., Серова А.А. Химико-гигиеническая характеристика воздушной среды в производстве черновой меди. В кн.: Вопросы гигиены, организации здравоохранения, общей и профессиональной патологии рабочих медеплавильных комбинатов. Свердловск; 1979: 24-30.
4. Липатов Г.Я. Пылевой фактор, его действие на организм и профилактика заболеваемости рабочих при плавке медных и никелевых руд. Гигиена труда и профессиональные заболевания. 1990; (9): 34-7.
5. НИИ гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР. Методические указания по измерению концентраций аэрозолей преимущественно фиброгенного действия. М.: Медицина; 1987.
6. Лобова Т.Т. Изучение дисперсности пыли методом микроскопии. В кн.: Методы изучения производственной пыли и заболеваемость пневмокониозами. М.: Медицина; 1965: 43-8.
7. Гилева Ю.М., Адриановский В.И., Липатов Г.Я., Лестев М.П. Результаты изучения пылевого фактора при обогащении медьсодержащего сырья. Фундаментальные исследования. 2011; 9 (1): 29-33.
8. Зебзеева Н.В., Кузьмина Е.А., Адриановский В.И., Русских К.Ю. К вопросу оценки профессионального канцерогенного риска при получении черновой меди. В кн.: Материалы V Всеростйской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов с международным участием «Окружающая среда и здоровье. Здоровая среда - здоровое наследие». 25-26 сентября 2014 г М.; 2014: 179-83.
References
1. Vanyukov A.V., Mechev V.V. About expansion of the application of the melting process in a liquid bath. Tsvetnye metally. 1987; (3): 23-7. (in Russian)
2. Lipatov G.Ya., Saknyn' A.V., Starkov P.S., Zykova V.A. Hygienic characteristics of dust factor in the electrothermal process of obtaining copper-nickel matte. In: Occupational Diseases Dust Etiology [Professional'nye bolezni pylevoy etiologii]. Moscow: Meditsina; 1975: 18-23. (in Russian)
3. Maratkanova A.A., Gurvich V.B., Serova A.A. Chemical and hygienic characteristics of air pollution in the production of blister copper. In: Hygiene, Healthcare Organization, General and Professional Pathology Copper Smelter Workers [Voprosy gigieny, organizatsii zdravookhraneniya, obshchey i professional'noy patologii rabochikh medeplavil'nykh kombinatov]. Sverdlovsk; 1979: 24-30. (in Russian)
4. Lipatov G.Ya. Dust factor, its effect on the body and disease prevention workers in the smelting of copper and nickel ores. Gigi-ena truda i professional'nye zabolevaniya. 1990; (9): 34-7. (in Russian)
5. Research Institute of Hygiene and Occupational Diseases of the USSR AMS. Guidelines for the measurement of concentrations of aerosols predominantly fibrogenic action. Moscow: Medit-sina; 1987. (in Russian)
6. Lobova T.T. The study of dust dispersion by microscopy. In: Methods of Study of Industrial Dust and Incidence of Pneumo-coniosis [Metody izucheniya proizvodstvennoy pyli i zabolevae-most'pnevmokoniozami]. Moscow: Meditsina; 1965: 43-8. (in Russian)
7. Gileva Yu.M., Adrianovskiy V.I., Lipatov G.Ya., Lestev M.P. The results of the study of the dust factor in enriching copper raw material. Fundamental'nye issledovaniya. 2011; 9 (1): 29-33. (in Russian)
8. Zebzeeva N.V., Kuz'mina E.A., Adrianovskiy V.I., Russkikh K.Yu. On assessment of professional carcinogenic risk in the obtaining of blister copper. In: Environment and Health. Healthy Environment - Healthy Legacy: V Russian Scientific and Practical Conference of Young Scientists and Specialists with International Participation. 2014, September 25-26 [Materialy V Vserosciyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii molodykh uchenykh i spetsialistov s mezhdunarodnym uchastiem «Ok-ruzhayushchaya sreda i zdorov'e. Zdorovaya sreda - zdorovoe nasledie». 25-26 sentyabrya 2014 g]. Moscow; 2014: 179-83. (in Russian)
Поступила 10.11.14 Принята к печати 30.12.14
