3489

Литейное производство на протяже-

Ribeiro,

W.R.P.

Filho

[14],

D.

нии многих десятилетий обеспечивает необ-

RosenmanKenneth,

ReillyMaryJo, RiceCarol,

ходимым человеку строительным материа-

HertzbergVicki,

TsenChin-Yu,

A.

лом. Однако, несмотря на все плюсы, данное

AndersonHenry [15], которые провели некото-

производство очень пагубно влияет на окру-

рые исследования, касающиеся данной темы.

жающую среду в целом и на человека в част-

Зарубежные

технологические

меро-

ности, выделением вредных веществ. На дан-

приятия практически не отличаются от отече -

ный момент проблема экологии является гла-

ственных, однако есть ученые, которые пред-

венствующей во всем мире, поэтому обще-

лагают уже на стадии проектирования исклю -

ство ищет способы разрешить эту ситуацию,

чить

возможное

распространение пылевых

проводя ряд мероприятий по ее улучшению.

частиц в литейных цехах.

Среди отечественных ученых к вопро-

Охрана труда в строительстве состоит

сам, связанным с воздействием вредных про-

из системы различных мероприятий, которые

изводственных факторов на рабочих , обраща-

взаимосвязаны. К таким мероприятиям отно-

лись А. В. Румянцева [1], Г. В. Пачурин, А. А.

сятся

законодательные, социально-экономи-

Филиппов [2], И. Е. Доронин, А. Е. Свяжин

ческие, технические, гигиенические и органи -

[3], А. М. Лазаренков и С. А. Хорева [4].

зационные. Основной целью охраны труда

Проблемы охраны труда на литейных

является защита здоровья рабочих от произ-

производствах обсуждаются в работах зару-

водственных негативных факторов и несчаст -

бежных

ученых

A.

Omidianidost,

M.

ных случаев, а также обеспечение таких усло -

Ghasemkhani, F. Golbabaei, M.R. Azari [12], J.

вий для трудящихся, которые были бы благо-

Gomes,

O. Lloyd,

N.

Norman [13],

M.G.

приятны и способствовали повышению про-

Характер

негативного

воздействия

изводительности труда и качества изготавли-

пыли на организм определяют следующие по -

ваемой продукции.

казатели: токсичность, дисперсность, концен-

Охрана труда включает в себя вопросы

трация, а также физико-механические свой-

трудового

законодательства, техники

без-

ства пылевых частиц. В зависимости от про-

опасности, санитарно-гигиенических

меро-

исхождения различают органическую, неор-

приятий,

противопожарной

безопасности,

а

ганическую и смешанную пыль. При взаимо-

также надзор и контроль за выполнением тре -

действии человека с пылевыми частицами во

бований норм и правил по охране труда[5].

время производственного процесса возникает

Органы законодательной

и

исполнительной

риск развития заболеваний дыхательной си-

власти обеспечивают государственное управ-

стемы, наиболее распространенными из кото -

ление охраной труда. Соблюдение норм, са-

рых являются пневмокониоз и силикоз [9].

нитарных правил и гигиенических нормати-

От размера частиц пыли зависит, как

вов на производственных объектах обеспечи-

долго они будут находиться в воздухе во взве -

вается органами местного самоуправления.

шенном состоянии, (это повышает вероят-

Контроль играет значительную роль в реали-

ность их вдыхания человеком), а также смо-

зации управления охраной труда. Государ-

гут ли они проникнуть в дыхательные пути и ,

ственный

надзор,

ведомственный

и

обще-

если смогут, то насколько глубоко. Когда че-

ственный

контроль осуществляют

контроль

ловек вдыхает частицы размером до5 мкм,

за состоянием охраны труда [6,7].

они проникают в альвеолы и поражают ,их

Металлургическое

производство

-па

считается, что наиболее негативно на здоро-

губно влияет на организм человека. Для сни-

вье человека влияет пыль с размерами частиц

жения причиняемого ущерба проводят ряд са -

от 0,1 до 10,0 мкм [10].

нитарно-гигиенических мероприятий, к кото-

Существуют различные формы частиц

рым можно отнести обустройство всем необ-

пыли (сферическая, плоская, неправильная),

ходимым рабочих мест и бытовых помеще-

от вида которых зависит ее поведение в орга-

ний,

создание

благоприятной

воздушнойнизме человека. Частицы сферической формы

среды и степени освещенности, снижение

более легко проникают в легочную ткань, а

уровня шума и вибрации [5].

похожие на кристаллы с рваными гранями

Технологические

процессы,

которые

приводят к более сильному раздражению, ко-

сопровождают производство

строительных гда попадают на слизистые оболочки глаз и

конструкций в литейных цехах, влекут за со-

верхних дыхательных путей. Электрически

бой не только получение требуемой продук-

заряженные частицы в 2,5 раза больше задер-

ции, но и выделение различных вредных для

живаются в дыхательных путях. Наиболее

здоровья человека веществ, к которым отно-

опасные последствия для организма человека

сится пыль.

приносит токсичная пыль (аэрозоли металлов

Пыль – это взвешенные в воздухе, мед-

и т.п.) своим физико-химическим влиянием

ленно оседающие твердые частицы, которые

на ткани верхних дыхательных путей и лег-

имеют размеры от нескольких десятков долей

ких [9,10].

мкм, их основной составляющей частью, за-

Для охраны здоровья человека прово-

частую, являются железо, фтор и кремнезём.

дится следующий ряд технологических меро-

Многие виды производственной пыли пред-

приятий, направленных на уменьшение запы-

ставляют собой аэрозоль.

ленности в литейных цехах.

Образование пылевых частиц в произ-

1.

Переход на

литье в

металлические

водственных помещениях происходит на ста-

формы: кокиль, центробежное

литье, литье

диях

промежуточной

подготовки

сырьевых под давлением и др.

материалов, готовой

продукции, при

пере-

2.

Автоматизация и герметизация про-

грузке и выпуске продуктов плавки, а также

цессов, сопровождающихся

выделением

других процессах

переработки

и

обработки пыли, таких как приготовление формовочной

металла [8].

смеси в бегунах, распределение ее по бунке-

очистки литья и очистки литья в барабанах от

рам, прием и отвод горелой смеси из-под вы-

обдирки его на наждачных точилах.

бивных

решеток; применение

накатных

Все рабочие в литейных цехах должны

укрытий у выбивных решеток и др.

быть укомплектованы спецодеждой из водо-

гидравлической очистки литья.

питанные

полимеризованными

раститель-

4.

Применение гидравлической, электро-

ными маслами или другими водоупорными

коронной или воздушной регенерации отра-

пропитками, брезентовые и хлопчатобумаж-

ботанной смеси и воздушная сепарация све-

ные ткани), такими же рукавицами и резино-

жего песка для отделения частиц размеромвой обувью и обеспечены средствами инди-

менее 60 мкм.

видуальной

защиты. При

пескоструйной

5.

Применение дробеметной и дробес-

очистке свободной струей , а также при работе

труйной обработки отливок.

на больших камерах с заходом в последние

6.

Применение пневматического транс-

пескоструйщики должны работать в специ-

порта для перемещения пылящих сухих сы-

альных шлемах с подводкой в пространство

пучих материалов.

шлема чистого подогреваемого

в

зимнее

7.

Использование плакированных песков

время воздуха в объеме 12 - 15 м3/час [10,11].

для приготовления смесей.

Особое внимание за

границей

уделя-

разогрева и сушки ковшей.

свободный диоксид кремния. Речной песок,

9.

Исключение процессов сушки, где это

который используется во многих литейных

возможно, и применение смесей, самотверде-

цехах, примерно на 95% состоит из диоксида

ющих на воздухе.

кремния; гранит содержит от 25 до 40 %, сла-

вания с встроенными укрытиями для мест-

зема во всех эти материалах представляет со-

ного

отсоса

выделяющихся в

процессе - рабой кварц, кристаллическую структуру. Две

боты вредностей.

другие кристаллические формы кремнезема,

11.

Замена

песчанниковых

абразивныхкристобалит и тридимит, менее распростра-

кругов искусственными (в пыли этих кругов

нены. Кристобалит иногда встречается в ли-

содержится только до 3,5% свободной крем-

тейном цехе, потому что он может быть обра-

ниевой кислоты).

зован при воздействии на кварц высокой тем-

лесосов) для уборки пыли с металлоконструк -

на литейных производствах.

ций и машин из форм и отливок.

Существует большое количество ис-

13.

Применение водовоздушного ороше-

следований, связанных с воздействием пыле-

ния на участках выделения пыли , применение

ватых частиц на организм рабочего литей-

цехе перед уборкой (кроме технологических

основным фактором, который приводит к раз -

участков, где установка таких устройств не-

витию такого профессионального заболева-

допустима).

ния как силикоз, можно назвать превышение

14.

Выделение в самостоятельные пропредельно допустимого значения вдыхаемого

леты (крылья) или даже здания отделений:

человеком диоксида кремния . Отличительной

обрубно-очистных землеприготовительных,

особенностью данного заболевания является

формовочных, плавильно-заливочных и вы-

образование узелков и диффузное разраста-

бивных.

ние соединительной ткани в легких, это при-

15.

Изоляция пыльных процессов, сопро-

водит к тому, что в легких снижается уровень

вождающихся выделением особо агрессивно

переработки кислорода. Эта патология необ-

действующей пыли, от менее пыльных

иратима и неизлечима, она может перерасти в

агрессивных, например, пескоструйной

такие серьёзные недуги как бронхит, эмфизе-

малёгких и даже привести к развитию рака

легкого. Диоксид кремния встречается прак-

Выводы. Установлено, что промыш-

тически повсеместно на земной поверхности,

ленная пыль, образующаяся при производ-

он присутствует в большинстве скальных по-

стве в литейных цехах, отрицательно влияет

род, гравии, песке, и почве. Однако размеры

на состояние дыхательной системы человека.

частиц должны быть меньше или равны5

Степень воздействия пыли на организм зави-

мкм, чтобы стать опасными для здоровья че-

сит от ее физико-химических свойств, ток-

ловека. Литейное производство осуществляет

сичности, дисперсности и концентрации.

выбросы частиц такого размера. Благодаря

Наиболее опасна для здоровья рабочего пыль

научным исследованиям данной проблемы и

с размерами частиц от 0,1 до 10 мкм, а также

введению на производствах

определенныхтоксичная пыль. Решением данной проблемы

мер безопасности, смертность

от силикоза

занимаются научные сообщества и организа-

резко снизилась за последние50 лет. Кроме

ции охраны труда всего мира. Отечественные

того, уровень воздействия диоксида кремния

и зарубежные ученые выявили ряд техноло-

на рабочих также снизился за последние30

гических

мероприятий, которые

способ-

лет. Учитывая, что существует длительный

ствуют снижению риска развития профессио-

латентный период между воздействием вред-

нальных заболеваний, что дает позитивный

ных частиц и развитием заболевания, веро-

прогноз на его сведение к минимуму в буду-

ятно, что в будущем уровень заболеваемости

щем.

снизится еще больше [16].

Введение. В

технологии

литейного

Пыль, основной составляющей кото-

производства на различных этапах техноло-

рой является кремнезём, образуется при при-

гического процесса, выделяются

высокие

готовлении и регенерации формовочных и

концентрации пыли и вредных газов. Целью

стержневых смесей, плавке литейных сплавов

исследования

является оценка дисперсного в различных плавильных агрегатах, выпуске

состава пыли, который определяет гигиени-

жидкого металла из печи, внепечной обра-

ческое состояние

рабочей

зоны

литейногоботке его и заливке в формы, на участке вы-

производства.

бивки отливок, в процессе обрубки и очистки

При

выполнении

технологическихлитья, при подготовке и транспортировке ис-

процессов изготовления отливок, которые ха-

ходных сыпучих материалов.

рактеризуются большим числом операций,

Опасность пыли для здоровья опреде-

выделяются пыль, аэрозоли и газы [1]. Литей-

ляется ее гранулометрическим составом, т.е.

ный цех машиностроительного производства

количественным соотношением в ней фрак-

располагается в городской застройке. Сте-

ций пыли различных размеров [4, 5, 6, 7].

пень экологической

безопасности

определя-

Описание лабораторной установки.

установки и межкорпусной зоне завода(при

пользовался метод гранулометрического ана-

рассеивании выбросов) [2]. Состояние воз-

лиза. Определение гранулометрического со-

духа рабочей зоны литейного производства,

става предоставленной пробы порошка про-

как правило, не соответствует нормативным

водилась в Воронежском государственном

гигиеническим требованиям. Это определя-

техническом университете в центре коллек-

ется сложностью технологических процессов

тивного пользования им. проф. Ю.М. Бори-

производства в целом [3].

сова.

Был применён методом лазерной дифракции,

Обработка

полученных

результа-

реализуемой на лазерном анализаторе частиц

тов. По результатам проведенного анализа

Fritsch NanoTec «ANALISETTE 22» (рис. 1) с

определен гранулометрический состав пред-

пакетом управляющих программ Fritsch Mas

ставленной пробы.

Результаты, сформиро-

control, в соответствии с требованиямиISO

ванные программным обеспечением анализа-

13320-2009.

тора Fritsch NanoTec «ANALISETTE 22»,

Принцип дифракции лазерного излу-

приведены в табл. 1.

чения на дисперсных образцах заключается в

В табл. 1 для фиксированного значе-

том, что при попадании на частицу порошка

ния долевого содержания частиц определён

лазерный луч отклоняется на некоторый угол ,

максимальный её размер. В результате иссле-

зависящий от размера частицы. Далее рассе-

дования состава пыли установлено, что ча-

янный луч попадает на детектор. Измерение

стицы размером меньше или равно115.049

интенсивности излучения, попавшего на каж-

мкм в пробе содержится около90 %, а круп-

дый элемент детектора, и последующая мате-

ных частиц (более 115.049 мкм) 10%. Наибо-

матическая обработка сигнала позволяютлее опасными для

человека являются пыли,

определить размер частиц образца и оценить

частицы которых имеют размер от 0,2 мкм до

их форму.

10 мкм, так как вызываю пневмокониозы, а

Для исследования частиц в анализа-

при наличии пленки SiO2 силикозы.

торе осуществлялось сравнение лазерного из-

В табл. 2 показаны результаты обра-

лучения от образцов и объекта исследования.

ботки исходного статистического

материала

При этом использовалась дифракционная мо-

для получения эмпирической зависимости,

дель Фраунгофера. Данная модель применя-

связывающей долевое содержание и размер

ется только для образцов с частицами круп-

частиц предоставленной пробы.

нее 0,1 мкм (100 нм).

Гранулометрический состав пробы

Таблица 1

Значение, %

размер частиц,

Значение, %

размер частиц,

Значение, %

размер частиц,

мкм

мкм

мкм

5.0%

<= 19.285 мкм

10.0%

<=26.295мкм

15.0%

<=30.679мкм

20.0%

<=34.802мкм

25.0%

<=38.617мкм

30.0%

<=42.615мкм

35.0%

<=46.354мкм

40.0%

<=50.105мкм

45.0%

<=53.895мкм

50.0%

<=57.549мкм

55.0%

<=61.440мкм

60.0%

<=65.570мкм

65.0%

<=70.497мкм

70.0%

<=75.998мкм

75.0%

<=82.355мкм

80.0%

<=89.220мкм

85.0%

<=97.614мкм

90.0%

<=115.049мкм

95.0%

<=162.398мкм

99.0%

<=189.947мкм

Таблица 2

Долевое содержание частиц зафиксированного размера в пробе

Исходные данные

Результат вычислений

i

ji , долевое со-

di , размер

j

d j

=

di + di+1

,

f S (d j )=

ji+1 - ji

держание

-ча

частиц, мкм

2

di+1 - di

стиц

мкм

0.

0,0

0,0

0

–

–

1.

0,05

≤ 19,29

1

9,6

0,0026

2.

0,1

≤ 26,30

2

22,8

0,0071

3.

0,15

≤ 30,68

3

28,5

0,0114

4.

0,2

≤ 34,80

4

32,7

0,0121

5.

0,25

≤ 38,62

5

36,7

0,0131

6.

0,3

≤ 42,62

6

40,6

0,0125

7.

0,35

≤ 46,35

7

44,5

0,0134

8.

0,4

≤ 50,11

8

48,2

0,0133

9.

0,45

≤ 53,90

9

52,0

0,0132

10.

0,5

≤ 57,55

10

55,7

0,0137

11.

0,55

≤ 61,44

11

59,5

0,0129

12.

0,6

≤ 65,57

12

63,5

0,0121

13.

0,65

≤ 70,50

13

68,0

0,0101

14.

0,7

≤ 76,00

14

73,2

0,0091

15.

0,75

≤ 82,36

15

79,2

0,0079

16.

0,8

≤ 89,22

16

85,8

0,0073

17.

0,85

≤ 97,61

17

93,4

0,0060

18.

0,9

≤ 115,05

18

106,3

0,0029

19.

0,95

≤ 162,40

19

138,7

0,0011

20.

0,99

≤ 189,95

20

180,7

0,0014

Для большей наглядности , данные таб-

участками с позиции выделения пыли явля-

лицы 2 представлены в графическом виде на

ются камеры и решетки. Однако с позиции

рис. 2 и рис. 3.

моделирования отмечено, что в составе пыли

Моделирование

гранулометриче-

весовое содержание фракций с диаметром до

ского состава пыли. Подходы к моделирова-

20 мкм достигает 43,8% по массе. Даная пыль

нию состава пыли были осуществлены в ра-

наиболее опасна для здоровья работающего

ботах [9, 10]. В этих работах показано, что в

персонала и создает проблемы при очистке

рабочей зоне литейных цехов кроме пыли вы -

воздуха.

деляется значительное количество загрязняю -

щих веществ. Наиболее

неблагополучными