Современные методы защиты здоровья работников от вредных факторов производства на предприятиях цветной металлургии
07.04.2020 11:34:00
В данной статье мы хотели бы сконцентрировать внимание на производстве меди, рассмотреть основные особенности технологических процессов и, обусловленных ими вредных факторов, действующих на рабочих местах. Также рассмотрим способы защиты от указанных вредных факторов.
В данной статье мы хотели бы сконцентрировать внимание на производстве меди, рассмотреть основные особенности технологических процессов и, обусловленных ими вредных факторов, действующих на рабочих местах.
Также рассмотрим способы защиты от указанных вредных факторов.
Автор публикации:
Нина БАРКАЛОВА,
ведущий инженер 3М Россия
Невозможно недооценить важность металлов в нашей жизни, сложно представить любую сферу, в которй можно обойтись хоть без малейшего участия продукции металлургической отрасли. Лишь за последние 20 лет ежегодное мировое потребление металлов удвоилось, и изготовленная с использованием черных и цветным металлов доля продукции составляет до 80% валового национального продукта государств [7].
Металлургическая отрасль делится на два основных типа — черная и цветная металлургия, в зависимости от получаемых металлов. Совместно с топливной промышленностью, энергетикой и машиностроением, черная и цветная металлургия — фундамент Российской экономики. При этом доля черной металлургии составляет около 8-9 % от общего объема произведенной промышленной продукции, доля цветной — более 10 %. В черной металлургии занято более 600 тыс. человек, более 1,5 тыс. предприятий, из которых 70 % — градообразующие.
Хотя Россия занимает восьмое место в мире по добыче меди (с долей около 4,0 %), но наша страна занимает четвертое место по ее общим запасам. Медная отрасль в мире развивается динамично, как по приросту мощностей, так и по производству меди, хотя неравномерно и нестабильно в различных компаниях.
СТАТИСТИКА
Рабочие места на предприятиях черной и цветной металлургии отличаются многообразием и высокими показателями различных вредных факторов. По статистическим данным большинство рабочих мест на металлургических производствах относятся к классу 3 и 4. К вредным факторам на черной и цветной металлургии относятся:
— повышенная температура воздуха рабочей зоны;
— электромагнитные, тепловые, ионизирующие излучения;
— АПФД и различные химические факторы (аэрозоли, газы и пары), которые значительно отличаются от типа производства и вида производимых или обрабатываемых металлов;
— повышенные уровни шума и вибрации и другие вредные производственные факторы.
Кроме этого ситуацию на рабочих местах усложняет и то, что вышеуказанные факторы присутсвтуют в совокупности, в различных сочетаниях.
Данные факторы обуславливают то, что металлургическая отрасль находится на третьем месте по показателям профессиональной заболеваемости. В Таблице 1 приведено среднее число заболеваний на 10000 работников для Металлургической отрасли и Российской Федерации в целом.
Таблица 1. Среднее число заболеваний на 10000 работников для
Металлургической отрасли и Российской Федерации в целом.
[ФБУЗ «Федеральный центр медицины и эпидемиологии» Роспотребнадзора]
Вид экономической деятельности
|
Годы
|
2011
|
2012 |
2013 |
2014 |
2015 |
Российская Федерация
|
1,92 |
1,71 |
1,79 |
1,74 |
1,65 |
Подраздец DJ «Металлургическое производство
и производство готовых металлических изделий
|
11,83 |
10,56 |
12,51 |
11,01 |
11,31 |
Согласно докладу «О реализации государственной политики в области условий и охраны труда в Российской Федерации в 2013 году» (опубликован в 2014 году) среди причин, вызывающих профессиональную патологию, лидирующую роль играют неудовлетворительные условия труда. Например, для металлургической отрасли почти каждое второе рабочее место является вредным (Таблица 2).
Таблица 2. Доля рабочих мест с какими-либо вредным факторами (%)
в зависимости от отрасли металлургии
Отрасль
|
Рабочие места с вредными
факторами, %
|
Металлургическое производство
|
63 % |
Добыча металлургических руд
|
55, 8 % |
Добыча и переработка меди, как неотъемлемая часть металлургической отрасли, также сопровождается большим количеством различных вредных факторов, что определяет высокий уровень профессиональной заболеваемости. Медь и ее соединения сами по себе как вредный фактор мало изучены. В тоже время достаточно много данных о различных веществах, которые используются или образуются на различных стадиях технологического процесса производства меди. Кроме этого, применительно к Российской Федерации необходимо учитывать и тот факт, что основные крупные медные заводы находятся на территориях Крайнего Севера. Это приводит к дополнительному воздействию особых климатических условий на работников что, как показывают современные исследования, в свою очередь потенциирует воздействие вредных производственных факторов [4].
Рассмотрим подробнее статистические данные по профессиональной заболеваемости у работников медных (и никелевых) переделов на примере работников медно-никелевой промышленности Мурманской области. В общей структуре преобладают заболевания органов дыхания, в которых лидируют хронические бронхолегочные заболевания ХБЛЗ (см. таб. 3) [4].
Таблица 3. Профессиональная заболеваемость
у работников медных и никелевых переделов
Профессиональные заболевания
|
Доля из общего числа выявленных, %
|
Заболевания органов дыхания
|
76,4 |
Болезни костно-мышечной системы (плечелопаточный периартроз, деформирующий остеартроз, миофиброз)
|
7,5 |
Заболевания нервной системы (радикулопатия, полиневропатия, рефлекторные синдромы)
|
7,1
|
Нейросенсорная тугоухость
|
6 |
Злокачественные новообразования
|
3 |
Таблица 4. Структура заболеваний органов дыхания работников
медно-никелевой промышленности Мурманской области
Профессиональные заболевания органов дыхания
|
Доля из общего числа выявленных, %
|
Хронические бронхолегочные
заболевания ХБЛЗ
|
87,2 |
Заболевания верхних дыхательных путей
|
12,8 |
Так как легочные заболевания преобладают в общих выявленных, была проведена работа по более подробному рассмотрению данных о заболеваемости органов дыхания (таблица 5) в зависимости от рабочих цехов [4].
Таблица 5. Доля различных заболеваний органов дыхания в зависимости от рабочих
цехов медно-никелевых производств Мурманской области
Доля заболеваний
органов дыхания
|
Добыча медноникелевой руды
|
Пирометаллургический передел меди |
Электролизный передел меди |
Хронический
необструктивный бронхит
|
50 % |
55,9 % |
42,9 % |
Хронический обструктивный бронхит
|
35,7 % |
25,4 % |
42,9 %
|
Токсический пневмосклероз
|
— |
6,8 % |
— |
Бронхиальная астма |
14,3%
|
8,5% |
— |
Экзогенный фиброзирующий альвеолит
|
— |
3,4% |
14,3% |
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА
Медь может быть произведена как пирометаллургическим, так и гидрометаллургическим способом, в зависимости от вида исходной руды. Рудный концентрат, содержащий сульфид меди и сульфид железа подвергается пирометаллургической обработке для меди высокой степени очистки. Находящиеся же в других выработках оксидные руды, которые содержат различные минералы, состоящие из оксидов меди, обрабатываются гидрометаллургическими способами. Переход меди из руды в металл происходит с помощью плавления. Во время плавления концентрат сушится и подается в одну из различных печей. Там сульфидные минералы частично окисляются и расплавляются с образованием слоя штейна, смеси сульфидов железа и меди со шлаком (верхнего слоя отходов производства).
Далее штейн перерабатывается для получения чистой меди, шлак выбирается из печи и хранится или выбраковывается в кучах. Третий продукт плавки это диоксид серы, газ, который может собираться, очищаться и использоваться для получения серной кислоты, которая, в свою очередь может использоваться в гидрометаллургическом процессе выщелачивания.
После процесса плавки медный штейн помещается в конвертер, горизонтальную цилиндрическую емкость (приблизительно 10*4 м), заполненную рядом трубок (фурмы), через которые в конвертер продувается воздух (кислород). В штейн добавляют известь и кремнезем, которые взимодействуют с образующимся в процессе оксидом железа и образует шлак. Также в конвертер может быть добавлен для дальнейшей переработки медный лом. Конвертер вращается, фурмы погружаются в смесь расплавленного штейна, извести и кремнезема, через весь объем смеси продувается воздух, в результате чего, сульфид железа реагирует с кислородом воздуха с образованием оксида железа, который уходит в шлак и диоксида серы. Конвертер переворачивается, чтобы убрать шлак.
Как только изъят весь оксид железа, конвертер снова переворачивается, происходит повторная продувка воздухом для окисления оставшейся серы (из сульфида меди). Затем конвертер вновь переворачивается, из него выливается расплавленная медь, которая на этом этапе называется черновой (так как если дать ей затведеть на этом этапе, у нее будет неровная поверхность из-за присутствия газообразного кислорода и серы.
Черновая медь, которая содержит по разным данным от 90,5 до 98,5% меди, подвергается дальнейшей очистке в два этапа — на первом этапе она помещается в в цилиндрическую печь, похожую на конвертер, где через расплав сначала продувается воздух (или кислород) и затем природный газ или пропан, что позволяет провести очистку от остаточной серы и кислорода. Затем медь выливается в литейное колесо, чтобы сформировать аноды для электролизной очистки.
Катоды, изымаемые из электролитических ячеек — основной продукт производства меди, который содержит до 99,99+% меди. Далее медь может быть продана как заготовка для проволоки непосредственно в виде катодов или подвергнута дальнейшей переработке для получения например медного прутка. При его производстве катоды плавятв шахтной печи и расплав заливают в литейное колесо для формирования брусков, из которых можно получить пруток заданного диаметра. Из прутка уже получают медную проволоку различного диаметра.
Гидрометаллургический метод всегда был менее популярен, но в наше время используется все чаще (до 25% меди получают этим способом), так как возникает необходимость получать медь из достаточно небогатых руд — рудных отвалов, небольших месторождений).
Гидрометаллургическое получение меди кучное выщелачивание — процесс, когда окисленную руду и побочные продукты обрабатывают серной кислотой (аммиаком или, наиболее современным способом — бактериями), полученной в процессе плавления. Обработка происходит либо «как есть» — в рудниках и шахтах, либо в в специально подготовленных кучах, когда кислота распределяется по верху и просачивается через всю смесь вниз, где и собирается. Поверхность под такими кучами обязательно должна быть покрыта специальными кислотостойкими покрытиями, чтобы избежать попадания непрореагировшей кислоты в грунтовые воды.
Когда сульфат меди собран, чистая медь может быть получена двумя способами — цементацией или осаждением ее из раствора реакцией с металлическим железом. Когда осаждено достаточное количество меди, железо с медным осадком помещается в плавильную печь с концентратом руды для получения меди пирометаллургическим методом.
Второй метод — технология экстракции из раствора и электроосаждения. В этом процессе раствор, образующийся в процессе выщелачивания, сгущается при помощи экстракции, причем экстрагированию подвергается именно медь, а не загрязняюще металлы (железо и другие примеси). Обогащенная медью органический раствор отстаивается в специальной камере, где происходит отделение сточных вод.
Затем к экстракту добавляется отработанный оборотный электролит (из процесса электролиза), содержащий серную кислоту, электролит обогащается медью и поступает на электролиз. При этом в данном процессе, в отличии от предыдущего используется постоянный изолированный анод. Медь аналогично предыдущему процессу выделяется на на катод и подвергается дальнейшей обработке и получения медного прутка и других продуктов.
ВРЕДНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ФАКТОРЫ. ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ И ЗАЩИТА
Основные вредные факторы, которые находятся в рабочей зоне, — аэрозоли, образующиеся в процессе измельчения руды, расплавления концентрата, металлические пары (включая медь, свинец и мышьяк). Кроме аэрозолей в воздухе рабочей зоны также могут находиться различные газы — диоксид серы и т.д. В рабочих зонах с повышенным уровнем АПФД необходимо использовать соответствующие средства защиты органов дыхания — респираторы (рекомендуется использовать респираторы с клапанами выдоха из-за высокой влажности и температуры), полумаски или полнолицевые маски. Очень важно обеспечить работнику комплексную защиту с учетом всех вредных факторов в комплексе. Рассмотрим несколько примеров выбора средств индивидуальной защиты для различных цехов медных производств.
Например, в цехах электролиза меди в воздухе рабочей зоны находится большое количество аэрозолей, но недостаточно будет обеспечить только обычную противоаэрозольную защиту рабочему — необходимо учесть, что в воздухе присутствует значительные концентрации паров серной кислоты, поэтому требуется комплексная защита от аэрозолей и паров. Такую защиту могут например обеспечить специальные респираторы с угольным слоем или комплексные фильтры от аэрозолей и кислых газов и паров. Кроме этого, если обслуживание электролизных ванн происходит вручную, то для дополнительного комфорта работника в условиях высокой физической нагрузки целесообразно использовать полумаску с комплексными фильтрами. Также необходимо учитывать и воздействие паров кислоты на слизистую оболочку глаз и, в целом, опасность брызг — защищать глаза при помощи защитных очков закрытого типа.
Для цеха плавления меди необходимо учитывать сразу несколько факторов — наличие в водухе рабочей зоны газа диоксида серы, и то, что несмотря на свой молекулярный вес значительно большй, чем у воздуха, благодаря очень высокой температуре нагретых воздушных потоков, вместе с ним выходящих из печей, он поднимается вверх. Также подъему диоксида серы могут способствовать конструкционные особенности цехов (например конструкции вохдуховодов), в сочетании все эти факторы приводят к тому, что диоксид серы входит в состав, так назывемых, крышных газов и его концентрация на высоких отметках может значительно превышать концентрацию на низких.Таким образом, если на низких отметках работники могут использовать например полумаски, то на верхних крайне желательно работать в полнолицевых масках, так как диоксид серы проявляет сильнейшее раздражающее действие на слизистые глаз и кожные покровы в целом. Кроме этого очень важно учитывать и тот факт, что вместе с диоксидом серы в воздух выбрасывется огромное количество различных аэрозолей — в том числе имеющих первый класс опасности, являющихся канцерогенами — без(а)пирен, различные смолы и тд. Поэтому очень важно использовать полумаску или полнолицевую маску в сочетании с противогазовыми фильтрами и противоаэрозольной защитой до FFP3.
Кроме этого, на многих медных заводах есть цеха получения элементарной серы и цеха сероподготовки. В данном случае, особое внимание следует уделить твердому аэрозолю серы — он имеет сильно выраженно раздражающее воздействие на глаза, вызывая придлительном воздействии резь в глазах, раздражения, коньюктивиты. Кроме это при воздействии на кожные покровы могут возникать различные дерматиты и экземы. Очень часто в таких цехах могут присутствовать и сероводород и сернистый газ (диоксид серы) и различные органические соединения. Поэтому работникам следует использовать полнолицевые маски с плотно прилегающими капюшонами для защиты кожи с комплексной противоаэрозольной и противогазоваой защитой или специальные средства защиты дыхания с подачей воздуха в комплекте, например с головной частью в виде капюшонов, которые обеспечивают полную защиту органов дыхания, зрения и кожи.
Очень важно обеспечивать работнику защиту зрения и на многих других рабочих местах — защита от окалины, выплесков реагентов и т.д. Для этого могут быть использованы полнолицевые маски, закрытые или открытые очки (в зависимости от рабочего места) или лицевые щитки, которые также защищают все лицо работника (поликарбонат, из которого сделаны лицевые щитки является очень эфективным барьером от инфракрасного излучения).
Кроме этого на рабочих местах зачастую повышенный уровень шума из-за работы дробилок и мельниц, конвекторов (при продувке воздуха шум может превышать 110 дБ), для работы на местах с повышенным уровнем шума необходимо использовать средства защиты органов слуха — ушные вкладыши, пассивные наушники, коммуникационные решения. Очень важно при выборе средств защиты органов слуха учитывать факторы среды — окружающую температуру, влажность и т.д.
Кроме этого, от печей идет сильнейшее инфракрасное излучение, таким образом на работника постоянно действуют повышенные температуры, что может приводить к различным нарушениям состояния организма. Необходимо использовать специальную одежду, график работника должен быть строго нормирован с учетом перерывов на отдых и охлаждение, также необходимо соблюдать режимы обеспечения работников питьевой водой в необходимом объеме.
Таблица 6. Повреждающие здоровье производственные факторы и средства
защиты работников, связанных с переработкой медной руды
Процесс |
Используемые материалы
|
Отходы процесса |
Остальные отходы |
Выбросы
в воздух |
СИЗОД |
Обогащение меди |
Медная руда,
вода,
химические реагенты, сгустители |
Отходы флотации |
Хвосты содержащие побочные минералы —
известняк, кварц |
АПФД
(при дроблении и транспортировке руды) |
Противоаэрозольная защита (респираторы, полумаски).
Для сильно пахнущих реагентов —
дополнительная противогазовая защита
|
Выщелачивание меди |
Медный концентрат,
серная кислота |
Сточные
воды |
Отвалы |
АПФД, пары серной кислоты (аммиака) |
Комплексная защита (респираторы с
угольным слоем
с защитой от
кислых газов и паров —
для серной кислоты или полумаски с комплексной защитой — для серной силоты или аммиака)
|
Плавка меди |
Медный концентрат, кремнезем |
|
Кислые газы, шлам, шлак (содержащий сульфиды железа,
кремний) |
АПФД, диоксид серы, аэрозоли (пары металлов) —
включая сурьму, кадмий,
свинец, ртуть и цинк, мышьяк |
Комплексная защита
от аэрозолей и кислых
газов —
специализированные респираторы или полумаски с противогазовыми и противоаэрозольными фильтрами
|
Переработка меди |
Медный штейн, скрап меди, кремнезем |
|
Кислые газы, шлам, шлак (содержащий сульфиды железа,
кремний) |
АПФД, диоксид серы, аэрозоли (пары металлов)
— включая сурьму, кадмий, свинец,
ртуть и цинк, мышьяк |
Комплексная защита
от аэрозолей и кислых
газов —
специализированные респираторы или полумаски с противогазовыми и противоаэрозольными фильтрами
|
Электролитическое рафинирование меди |
Черновая медь, серная кислота |
|
Шлам, содержащий такие примеси как золото, серебро, сурьма, мышьяк, висмут, железо, свинец, никель, селен, сера и цинк
|
Пары серной кислоты, водные аэрозоли |
Комплексная защита от аэрозолей и
кислых газов —
специализированные респираторы или полумаски с противогазовыми и противоаэрозольными фильтрами
|
Итак, мы рассмотрели все основные вредные факторы и способы защиты от них работника. В окончании данной статьи хотелось бы сделать следующие выводы.
Для медного производства характерно наличие большого количества различных вредных факторов, сложных условий среды и тяжелые физические нагрузки. При подборе средств защиты для работника необходимо рассматривать целесооборазность тех или иных решений исходя из полной картины. Основной проблемой на производстве меди являются АПФД и химический фактор (остальные аэрозоли, кислые газы и пары), что подтверждается и статистическими данными о проф.заболеваниях. Таким образом необходимо уделять должное внимание правильному подбору комфортных и эффективных СИЗ, обучению работников их правильному использованию и контролю за постоянным ношением СИЗОД. Так как защита, которую обеспечивает любое эффективное средство защиты органов дыхания, работает только в том, случае, если работник использует его весь период нахождения в рабочей зоне.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК:
1. PekkaRoto «Copper, lead, and zinc smelting and refining» adapted from the 3rd edition, Encyclopadia of Occupational Health and Safety.
2. Аналитическая записка о состоянии металлургической отрасли Комитета ТПП РФ по металлургии, Москва, 2016 г. Авторы: Председатель Комитета ТПП РФ по металлургии: А.А. Козицын, члены Комитета ТПП РФ по металлургии: Е.В. Брагин, И.Д. Лысенко, М.И. Бочкарев.
3. «Производство меди». Обзор отрасли за июнь 2003 г. Росбизнесконсалтинг.
4. Профессиональная патология работников различных производств медно-никелевой промышленности Крайнего Севера, 2012 г. С.А. Сюрин, И.В. Гущин, А.Н. Никанов. Научно-исследовательская лаборатория Северо-Западного научного центра гигиены и общественного здоровья, г. Кировск. / Журнал Экология человека Выпуск № 6 / 2012.
5. Доклад Минтруда России «О реализации государственной политики в области условий и охраны труда в Российской Федерации в 2013 году» (2014 год).
6. О состоянии профессиональной заболеваемости в Российской Федерации в 2013 году: Информационный сборник статистических и аналитических материалов / Под ред. Главного врача ФБУЗ ФЦГиЭ Роспотребнадзора, к.м.н. Верещагина А.И. — М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2014.
7. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия / Под ред. — Учебник для вузов. — 6-изд., перераб. и доп. — М.: Академкнига, 2005. — 768 с.
Партнерский материал.
Публикуется в сокращении.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ИСТОЧНИК:
Материал предоставлен компанией «3М Россия»
www.3mrussia.ru.
Все публикации
