Производственная пыль образуется в результате механического измельчения твердых тел, транспортировки пылевидных материалов, неполного сгорания горючих веществ и при конденсации (разливка металлов, электросварка и т. п.).
По происхождению пыль бывает органической, неорганической и смешаной, состоящей из органических и неорганических веществ.
По размеру частиц (дисперсности) пыль подразделяют на «собственно» пыль, размер частиц которой более 10 мкм, «облако», размер частиц от 10 мкм до 0,1 мкм и «дым», размер частиц менее 0,1 мкм. Дым практически не оседает и постоянно загрязняет атмосферу.
Пылинки размером более 50 мкм задерживаются при дыхании в носу, носоглотке, трахее и крупных бронхах. Пылинки в 15—10 мкм задерживаются в верхних дыхательных путях, в том числе и в мелких бронхах. Пылинки в 10—5 мкм могут достигать альвеол легких, однако главным образом задерживаются в верхних дыхательных путях. Мелкая пыль с частицами размером 5—0,1 мкм и менее при дыхании попадает в альвеолы легких и, следовательно, является наиболее опасной.
Различаются следующие виды воздействия пыли на организм человека:
- общетоксическое (соединение свинца, мышьяка, марганца, окиси цинка и др.);
- местное раздражающее (цементная, карбидкальциевая, хлорная известь и др.);
- инфицирующее (шерстяная, тряпичная и т. п.);
- канцерогенное (способствует стойким заболеваниям кожи, например раку кожи, вызывается пылью пека и радиоактивных веществ);
- воздействующее на органы дыхания (окись кремния, окислы железа и др.).
Пыль многих веществ, не вызывающих заметного отрицательного действия на организм человека, относится к нейтральной пыли (угольная, гипсовая).
Пыль в металлургическом производстве
В металлургическом производстве чаще всего приходится встречаться с пылью, содержащей окись кремния SiO2, окислы железа, окислы марганца и фтористые соединения. Главная опасность пыли, содержащей SiO2, заключается в возникновении у работающих уплотнения (фиброза) легочной ткани, именуемого силикозом, в результате чего отдельные участки легких перестают выполнять функцию дыхания, что сопровождается значительным ухудшением работы сердца и других органов.
Уплотнение легочной ткани вызывается также пылью окислов железа. Заболевания легких вызываются пылью, содержащей фтористые и мышьяковистые соединения, имеющиеся в плавиковом шпате и в шлаках мышьяковистых руд.
По действующим санитарным нормам предельно допустимыми концентрациями пыли в воздухе рабочей зоны являются, мг/м3:
Контроль за содержанием пыли в воздухе рабочих помещений производится обычно весовым и счетным методами.
Весовой метод заключается в просасывании определенного объема воздуха через фильтр, заключенный в стеклянной трубке. По окончании просасывания требуемого объема воздуха фильтр (доведенный как и перед отбором пробы до постоянного веса) взвешивается на аналитических весах. По увеличению веса фильтра определяется весовое содержание пыли в пересчете на один кубометр воздуха.
Сущность счетного метода заключается в осаждении пыли из определенного объема воздуха с помощью специальных приборов (счетчиков пыли) на покровное стеклышко микроскопа. После этого под микроскопом при увеличении более чем в тысячу раз подсчитывают пылинки и определяют их форму и размеры.
Для быстрого определения степени запыленности воздуха пользуются фот оэлектрическим методом, который основан на тем, что запыленный воздух ослабляет проходящие через него световые лучи.
К числу наиболее радикальных мероприятий по борьбе с пылью относится рационализация технологических процессов и усовершенствование оборудования в направлении предупреждения образования и распространения пыли при переработке и транспортировке материалов. К таким мероприятиям можно отнести улучшение процесса спекания шихты на аглофабриках, увлажнение пылящих материалов, замену абразивного способа удаления пороков у слитков и заготовок огневым методом, применение пневмотранспорта и других видов закрытого транспорта для перемещения пылящих материалов и т. п. Широкое внедрение механизации и автоматизации процессов также является одним из важнейших оздоровительных мероприятий.
Серьезного внимания заслуживает вопрос о герметизации пылящих агрегатов и транспортных устройств по всему циклу производственного процесса. Герметизацией производственного оборудования в некоторых случаях удается полностью предотвратить выделение пыли в окружающее пространство.
Гидрообеспыливание является одним из эффективных методов борьбы с распространением пыли. На металлургических заводах этот способ с успехом применяется для подавления пыли на агломерационных фабриках и в доменных цехах установкой водораспыляющих форсунок в местах образования пыли.
Испытанным средством в борьбе с пылью является обеспыливающая вентиляция, которую устанавливают в виде местных отсосов от кожухов-укрытий и пылящих устройств.
Вводить системы обеспыливающей вентиляции в эксплуатацию можно только после того, как будет достигнута эффективность ее работы. Вентиляционные установки требуют квалифицированного надзора и ухода. Запыленный воздух перед выбросом его в атмосферу должен очищаться от пыли в специальных установках.
Для очистки запыленного воздуха применяются различные способы: сухая очистка в пылеосадительных камерах, циклонах, мультициклонах, инерционных и матерчатых фильтрах, мокрая очистка в различного рода скрубберах и аппаратах,электрическая очистка в сухих и мокрых электрофильтрах, очистка пыли ультразвуком. В металлургии для очистки запыленного воздуха и газов применяются пылеосадительные камеры, циклоны и мультициклоны, мокрая очистка в скрубберах и электрическая очистка.
Иногда полезно изолировать пыльные производственные участки от других помещений. Такая изоляция выполняется установкой перегородок или заключением отдельных особо пылящих агрегатов в специальные кожухи—кабины. В помещениях с повышенной и трудно устранимой запыленностью воздуха, в местах фиксированной работы можно создать местные зоны чистого воздуха посредством искусственной подачи воздуха на рабочие места по трубопроводам большого сечения с незначительной скоростью выдачи воздуха (порядка 0.3—0,5 м/сек). Хороший эффект дают кабины с подачей в них чистого воздуха.
Убирать пыль с полов, стен конструкций и оборудования следует смыванием ее водой. В отдельных случаях для уборки пыли используются пылесосы.
В условиях особо повышенной запыленности воздуха (при очистке нижней части элеваторов, пылеулавливающих устройств и т. п.) надо пользоваться для защиты органов дыхания респираторами, причем предпочтение следует отдавать респираторам шлангового типа с забором чистого воздуха извне.
Вентиляция в конвертерном цехе
Вентиляция — эффективное средство очищения атмосферы цеха от нагретого воздуха, пыли, паров и газов. Применяют различные способы вентиляции: естественную и механическую, общеобменную и местную, приточную и вытяжную, комбинированную.
Естественная общеобменная вентиляция (аэрация) происходит в результате свободного притока в помещение чистого и более холодного наружного воздуха. Воздух извне вытесняет нагретые загрязненные массы цехового воздуха через вытяжные фонари на крыше (рисунок 1).
Интенсивность аэрации определяют по тепловому напору Рт приточного воздуха (Па):
Тепловой напор расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений, которые возникают на пути перемещения воздушных масс. Движущей силой аэрации является также ветровой напор Рв. Действие его вызвано образованием зоны разрежения при обтекании ветром вытяжных фонарей. Благодаря зоне разрежения выход цехового воздуха через фонари ускоряется. Ветровой напор рассчитывают по формуле (Па):
Интенсивность аэрации рассчитывают только на тепловой напор, исходя из среднегодовой температуры воздуха в данной местности и средней температуры воздуха в цехе. Напор ветра ввиду его непостоянства рассматривается как фактор резервный.
Тепловые напоры аэрации незначительны, всего 15—20 Па. Они намного меньше гидравлических напоров, создаваемых принудительной вентиляцией. Но аэрация позволяет осуществить многократный воздухообмен, понизить температуру воздуха в цехе на 3—5°С, уменьшить его запыленность и загазованность без применения специального оборудования и затрат энергии.
Наружный воздух поступает в помещение цеха и неорганизованным путем (инфильтрацией), через неплотно прикрытые ворота и жалюзи, разбитые стекла, щели. Возникающие сквозняки вызывают простудные заболевания работающих.
Аэрационные проемы располагают в несколько ярусов: нижний и средний соответственно на уровне 1,8 и 4 м от пола, верхний — на уровне подкрановых балок.
Зимой разрешается открывать только створки средних проемов. Важное условие эффективного использования аэрационных проемов — надежное устройство механизмов открывания и закрывания створок, фрамуг.
Механическую вентиляцию устраивают для местного воздухообмена. Использование общеобменной механической вентиляции нецелесообразно, так как в этом случае нагретый и загрязненный воздух перемещался бы по всему цеху.
В конвертерном цехе применяют способы местной вентиляции: приточную (воздушный душ на рабочих местах в конвертерном, разливочном, стрипперном отделениях, во дворе подготовки разливочных составов: летом — с водораспылением через форсунки, зимой — с подогревом воздуха в калорифере) и вытяжную (отсасывающую) — аспирацию. Последнюю применяют в галереях шихтоподачи, миксерном отделении и др. Для приточной вентиляции необходимо обеспечить постоянный забор чистого воздуха в местах, удаленных от грязных выбросов. Лучшее место — зеленый массив санитарно защитной зоны предприятия с отметки не ниже + 3 м. При выборе мест забора чистого воздуха учитывают преобладающее направление воздушных течений. Загрязненный воздух аспирационных систем перед выбросом в атмосферу должен быть предварительно очищен в специальных аппаратах.
Удаление пыли в конвертерном цехе
Все выполняемые в конвертерном цехе технологические, ремонтные и вспомогательные операции сопровождаются выделением пыли. В шихтовом отделении и в галереях шихтоподачи воздух загрязнен известковой и рудной пылью, в миксерном — графитной пылью из миксеров и ковшей с чугуном. В конвертерном отделении пыль и дым выделяются при заливке чугуна и загрузке шлакообразующих в конвертер, особенно интенсивно — в процессе продувки плавки. Много пыли выделяется при выбивке старой футеровки во время ремонта конвертеров.
В разливочном пролете источниками пыли, паров и газов являются стенды сушки и очистки сталеразливочных ковшей, составы смазанных и залитых изложниц, шлаковые чаши. Загрязняет воздух и кантовка в думпкары коробок с мусором.
В стрипперном, шлакоразделочном, подготовительном отделениях, на участках душирования, чистки и смазки изложниц воздух загрязняет металлическая, шлаковая и керамическая пыль, графит, испарения смазки, вредные газы (СО, SО2).
Взвешенная в воздухе пыль ухудшает микросреду производственных помещений. При выбросе в атмосферу она загрязняет воздушный бассейн, а при длительной работе людей в запыленных местах вызывает профессиональные болезни дыхательной системы — пневмокониозы. Вдыхаемые с воздухом твердые частички пыли повреждают легочную ткань и постепенно выключают ее из процесса дыхания. Нарушается снабжение организма кислородом. Наступает разлад в общем обмене веществ. Необратимо падает работоспособность человека.
При наличии в пыли свободного кремнезема пневмокониоз принимает форму силикоза. Промышленная нетоксичная пыль вызывает также заболевания кожи (угри, фурункулы). Частички пыли в воздухе могут стать переносчиками микроорганизмов и возбудителей инфекционных заболеваний.
Содержание пыли в воздухе рабочих помещений ограничивается санитарными нормами и ГО СТ 12.1.005—76, которые устанавливают предельно допустимую концентрацию (ПДК) ее в рабочей зоне и при выбросе в атмосферу из дымовых труб и аспирационных устройств.
Если содержание свободного кремнезема в пыли не превышает 10%, то в воздухе рабочей зоны допускается не более 4 мг/м3, а в организованных выбросах не более 100 мг/м3.
Борьба с пылью на предприятиях ведется во многих направлениях. Разрабатываются средства подавления пыли в местах ее образования, отсева от сыпучих материалов мелких фракций и пыли; снижения потерь материалов при транспортировке, хранении на складах, на погрузке и выгрузке; герметизации перевалочных узлов.
Средствами индивидуальной защиты органов дыхания работающих служат противопылевые респираторы и изолирующие приборы. Загрязненный в результате газопылевых и аспирационных выбросов воздух предварительно очищается в специальных установках. Вместе с действующими газопылевыми установками других горячих цехов— доменного, агломерационного, мартеновского, литейного — эти аппараты выполняют важные функции в комплексе природоохранных мероприятий.
Обеспыливание конвертерных газов производится сухим, мокрым, электростатическим и комбинированным способом. Сухим способом очищаются аспирационные выбросы в пылеосадительных камерах и циклонах. Действие этих аппаратов основано на принципе осаждения крупных частичек пыли (20 мкм и больше) под действием сил тяжести, центробежных и инерционных. Широкое распространение получили центробежные циклоны (рис. 1)
В циклоне за счет непрерывного выноса очищенных газов создается разрежение. Если корпус не герметичен, то в циклон будет засасываться воздух извне, который взмутит осевшую пыль и частично возвратит ее в проходящий поток газов. Циклон сам станет очагом загрязнения атмосферы. То же произойдет и при нерегулярной очистке аппарата от пыли. Поступивший в неочищенный циклон грязный газ сделает меньше витков и часть пыли не успеет отделиться.
Из пылесборников (бункеров), осадочных камер и циклонов пыль периодически выгружают и вывозят. Для транспортировки целесообразно использовать грузовые машины с закрытым кузовом типа цементовозов.
Сухую очистку газов и аспирационных выбросов производят также с помощью фильтров. Применяют пылеочистные фильтры трех видов: матерчатые (из хлопчатобумажной или шерстяной ткани), пористые или насыпные (из гравия или мелкого коксика) и сетчатые.
Мокрое обеспыливание газов осуществляют в скрубберах-промывателях различных конструкций, действующих по принципу противотока воды и загрязненного воздуха.
Электростатическое обеспыливание позволяет выполнить тонкую очистку газов и аспирационного воздуха.
Электрофильтр работает на постоянном токе высокого напряжения (60— 100 кВ). Принципиальная схема такого устройства представлена на рисунке 2.
