Библиографическое описание:

Смаил Н. Н. Гигиеническая характеристика технологических процессов, технических усовершенствований и влияние их на условия труда рабочих заводов, получающих свинец пирометаллургическим способом // Молодой ученый. — 2013. — №11. — С. 225-228.

Внедрение технологии агломерации «с дутьем снизу» через слой шихты, центрифуги ПАФВ-1200–3У для рафинации, способа обезмеживания свинца, выведение мышьяка, сурьмы и селена из чернового свинца по Гаррисону, разделки и переработки аккумуляторного лома несколько улучшили условия труда рабочих, но не довели концентрации свинца в воздушной среде свинцовых заводов до ПДК.

Ключевые слова: агломерация, рафинация, плавка, черновой свинец, аккумуляторный лом, условия труда, теплоизлучения, скорость движения воздуха, ПДК свинца.

На свинцовых заводах свинец получают пирометаллургическим способом по схеме: подготовка шихты, агломерирующий обжиг, шахтная плавка и огневое рафинирование чернового свинца. В задачу шихтовки входит получение однородной по химическому составу и «крупности» смеси, обеспечивающей условия для качественного агломерирующего обжига. Шихту для машин составляют из свинец содержащих концентратов, оборотов цинкового, свинцового производства, флюсов, а также оборотного агломерата. Основным сырьем для производства свинца являются сульфидные свинцовые руды, содержащие минералы галенит, англезит, сфалерит, халькопирит, в которых содержится большое количество свинца. Количество свинца в рудах колеблется от 0,5 до 8 %. После обогащения в концентратах свинца содержится 30–70 %, цинка 3–13 %, серы 13–20 %, железа 4–15 %, меди 1–6 % [1, с. 201].

Цель агломерирующего обжига — превращение сульфидов свинца и других материалов в оксиды, пригодные для шахтной плавки. Обжиг и спекание шихты происходит на колосниковых решетках, расположенных на отдельных спекательных тележках-паллетах, при температуре 700–900°С. Окисленный агломерат подается в плавильные цеха для восстановительной плавки в шахтных печах при температуре 1000–1200°С. Целью плавки является максимальное извлечение свинца в черновой металл и получение наиболее подходящего для последующей переработки шлака. Свинец восстанавливается реакцией с углеродом топлива и оксидом углерода, образующемся при горении. Мышьяк, сурьма, золото, серебро, висмут переходят в черновой свинец.

Шахтные свинцово-плавильные печи состоят из горна, шахты и колошникового шатра. Над горном расположены фурмы, через которые в печь подается воздух. Отличительной особенностью шахтных свинцовых плавильных печей является внутренний горн и сифон для непрерывного выпуска свинца. По мере накопления свинца в горне последний вытекает через канал сифона и поступает по желобу в отстойник или котел. Стенки шахты состоят из плоских коробок — кессонов, охлаждаемых водой. В шахте печи происходит выплавка свинца. Верхняя загрузочная часть печи называется колошником, а площадка, с которой происходит загрузка шихты, колошниковой.

Агломерат от бункеров подается вагон-весами к шахтным плавильным печам и через загрузочные окна, расположенные на уровне колошниковых площадок печей, загружается послойно: кокс, агломерат и др. Во время плавки в печи происходит три основных процесса: восстановление, шлакообразование и сульфирование [2, с. 190].

Основным условием нормальной плавки является равномерная подача воздуха через фурмы. С целью интенсификации шахтных плавильных процессов на свинцовых заводах была внедрена подача в них воздуха, обогащенного кислородом. Выпуск продуктов плавки из печей производится непрерывно, при этом свинец выпускается через сифон в ковши, которые по мере заполнения транспортируются в рафинировочный цех. Шлак и штейн выпускаются через горн в стационарные, электрообогреваемые отстойники. В них происходит разделение продуктов свинцовой плавки на штейн, шлак и черновой свинец. Выпуск продуктов производится периодически, по мере накопления отстойников. Полученный при шахтной плавке свинец содержит много примесей и поэтому он называется черновым. Состав чернового свинца: свинец 92–93 %, меди 0,002 %, висмута 0,074 %, сурьмы 1,58 %, мышьяка 2,2 %. Такой свинец не может быть использован ни в одной отрасли промышленности, поэтому он подвергается тщательной очистки — рафинированию. Черновой свинец в расплавленном виде подается тельферным краном в малых котелках из плавильного в рафинировочный цех. Рафинировочные котлы емкостью 250 т каждый установлены на площадке рафинации в 2 ряда. Для удобства и безопасности обслуживания котлы выступают над уровнем пола рабочей площадки на 700 мм и имеют в окружности кольцевые площадки. Котлы работают на электрическом обогреве. Площадь расплавленного свинца в котле составляет 20 м2.

Пирометаллургическое рафинирование чернового свинца включает обезмеживание, обезтеллуривание, обесцинкование, обесвисмучивание, обессеребрение. Заключительным этапом рафинирования свинца является качественное щелочное рафинирование. Во время этой операции из свинца полностью удаляется цинк, кальций, магний, сурьма, раннее введенные в процесс рафинирования. Все трудовые процессы производятся при помощи мостовых кранов. Рафинированный свинец перекачивается в разливочный котел, из которого при температуре свинца 450–500°С, производится розлив его на карусельной машине. Во время розлива с поверхности чушек железными скребками вручную снимаются образующиеся окислы. Застывшие чушки выдергиваются из изложниц чушкозахватчиком. Этой же машиной они маркируются и штабелируются, затем электрокарами увозятся на склад готовой продукции [3, с. 50].

Таким образом, существующая технология производства свинца не исключает возможности поступления пыли, газов, аэрозолей свинца и других химических веществ в атмосферу производственных помещений. Значительные тепло излучающие поверхности приводят к повышенной температуре воздуха. Специфика процессов создает возможности для резких колебаний температуры и относительной влажности воздуха.

Результаты исследований воздушной среды, проведенные в аглоцехах свинцовых заводов, показали, что фактически на всех технологических переделах содержание свинца и других химических веществ превышает ПДК. Содержание пыли в воздушной среде различных аглоцехов колебалось (от 4,08 до 27,1 мг/м3), свинца (от 1,0 до 6,85 мг/ м3), цинка (от 0,18 до 5,6 мг/ м3), мышьяка (от 0,07 до 1,29 мг/ м3). Температура воздуха у агломашин в летний период достигала + 39°С.

Высокое содержание пыли в плавильных цехах регистрировалось на колошниковых площадках. Концентрации свинца на различных рабочих местах колебались в значительных пределах, но во всех случаях они превышали ПДК в десятки и сотни раз. Содержание цинка также было значительно. Регистрировались высокие концентрации сернистого ангидрида у отстойников, на горновой площадке, при выпуске шлака из штейна. Высокая температура и теплоизлучения регистрировались также у отстойников и на сифонных площадках. Пылевая обстановка в рафинировочных цехах свинцовых заводов также была неблагоприятная, например, у отражательной печи пыли было в среднем 28,1 мг/ м3.Концентрации свинца колебались в пределах от 0,12 до 3,53 мг/ м3 при выгрузке свинца из ковшей. При выполнении большинства операций в РАФ цехах свинца было меньше, чем в других цехах, что связано с хорошей «продуваемостью» производственной площадки. Средняя температура воздуха в РАФ цехах колебалась от 15 до 37°С.

В улучшении условий труда работающих на свинцовых заводах существенную роль играет разработка, внедрение новых технологий и оборудования. Была дана гигиеническая оценка агломерации «с дутьем снизу» через слой шихты; центрифуги ПАФВ-1200–3у; процессу обезмеживания свинца; выведению мышьяка, сурьмы и селена из чернового свинца; разделки и переработке аккумуляторного лома.

При агломерации по способу «прососа», который существовал раннее, восстановленный свинец проходил через слой шихты и заплавлял колосники тележек, снижая эффективность их работы. Недостатком было и сильное разубоживание обжиговых газов воздухом. При этом 50–60 % мощность эксгаустеров расходовалась на просос воздуха, не участвующего в обжиге и спекании, что приводило к значительной перегрузке отсасывающих устройств. В настоящее время свинцовые заводы перешли на агломерацию «с дутьем снизу». Этот способ обеспечивает высокую производительность агрегата, обжиг без заливки колосников, меньший подсос воздуха, снижение нагрузки на отсасывающие устройства, меньший расход колосников и физический труд на их чистку [4, с. 138].

После внедрения нового способа агломерации концентрация пыли у рабочих окон агломашин несколько снизилась, отмечалось некоторое снижение температуры воздуха и теплоизлучения, сократились затраты физического труда на 20–25 %, улучшилась работа отсасывающих устройств.

Таким образом, данный способ оказался рациональным и с гигиенической точки зрения, поскольку привел к снижению концентрации свинца, но не обеспечил его ПДК.

Центрифуга ПАФВ-1200–3У внедрена в рафинировочном цехе и предназначена для рафинирования чернового свинца методом центробежной фильтрации на промышленных рафинировочных котлах вместимостью 310 т и рассчитана на удаление из расплава твердых примесей размером до 150 мм. Применение данной центрифуги с целью улучшения рафинирования свинца не привело к положительному гигиеническому эффекту.

Некоторое снижение пыли во время работы центрифуги было несущественно (4,15±0,73 и 3,05±0,24 мг/м3, Р>0,05). При выбросе шликеров из контейнеров центрифуги концентрация пыли возросла. Концентрация свинца снизилась с 0,52±0,06 до 0,38±0,09 мг/м3 (Р<0,05), что связано с частичным укрытием поверхности котла центрифугой во время ее работы.

При подъеме центрифуги пылегазовыделения возрастали. Температура воздуха и теплоизлучения на рабочих местах также снизились. В то же время потребности в ремонте и чистке центрифуги привели к использованию физического труда, которого раньше не было [5, с. 23].

Таким образом, гигиеническая оценка внедренной в рафинировочном цехе центрифуги ПАФВ-1200–3У показала, что условия труда изменились незначительно.

Непрерывное грубое обезмеживание свинца основано на ликвидации меди и ее соединений. Существовавшая печь для обезмеживания свинца имела ряд недостатков: малый объем ванны, нестойкость футеровки, что требовало частого ремонта, слабый отсос газов, из-за чего была реконструирована. Было сделано замкнутое кольцевое водяное охлаждение печи, над изложницами был установлен телескопический зонт для отсоса пыли и газов, увеличена мощность аспираторов.

Исследования показали, что пыль на рабочей площадке снизилась с 5,92±0,48 до 2,6±0,17 мг/м3 (Р<0,05). Концентрация свинца на указанных местах снизилась с 1,9±0,21 до 0,69±0,08 мг/м3 (Р<0,01).

Замкнутое кольцевое водяное охлаждение уменьшило температуру футеровки и наружного корпуса печи, что привело охлаждению воздушной среды на 4,5–3,5°С. Время ремонтных работ, которые раннее проходили в условиях высокой температуры и пылегазовыделений, сократилось на 20–25 %.

Таким образом, реконструкция печи обезмеживания с созданием кольцевого замкнутого водяного охлаждения, оборудование более мощной вытяжной вентиляции и телескопического зонта дала положительный гигиенический эффект и способствовала улучшению условий труда. Однако и это техническое усовершенствование не способствовало доведению уровня свинца и его соединений до ПДК.

В рафинировочном цехе для щелочного рафинирования внедрен способ Гаррисона для выведения мышьяка, сурьмы и селена из чернового свинца. Суть этого способа заключается в том, что в рафинировочный котел устанавливают цилиндр с колпаком и в него порциями загружают каустик и селитру. Рядом с цилиндром устанавливают питатель для селитры. Он периодически загружается в аппарат для сгущения слоя каустика, через который проходит свинец, перекачиваемый из РАФ котла при помощи насоса. Затем клапан цилиндра открывается, и свинец вновь поступает в котел, создавая тем самым дополнительную искусственную циркуляцию свинца. Находящийся в рафинировочном котле свинец содержит сурьмы 1,5–2,5 %, мышьяка 0,5–1,5 %, селена, теллура, висмута 0,17–0,2 %, которые, взаимодействуя с селитрой и каустиком, переходят в щелочной сплав в виде натриевых солей этих металлов. Образующиеся соли сливаются на переработку с аппарата Гаррисона в отделение щелочных сплавов.

С точки зрения очистки свинца от примесей способ оказался эффективным, однако гигиенические исследования показали, что во время работы аппарата Гаррисона количество пыли повышалось с 4,14±0,73 до 7,82±0,91 мг/м3, а свинца с 0,52±0,06 до 1,18±0,26 мг/м3 (Р<0,001).Недостаток способа Гаррисона на наш взгляд, состоит в том, что требует значительного физического труда, а это существенно влияет на состояние здоровья работников, и способствует развитию свинцовой интоксикации.

Переработка вторичных цветных металлов, в частности свинца, имеет исключительное значение, и эффективным путем решения этой задачи является максимальное вовлечение в производство вторичных источников сырья.

Вторичные ресурсы значительно быстрее вовлекаются в производство. Количество аккумуляторного лома велико и в общем балансе вторичного сырья составляет 70 %. Аккумуляторный лом содержит около 60 % свинца и по его содержанию превосходит все рудные концентраты. Половину составляет металлический свинец, содержание сурьмы 4–7 %, остальная часть свинца находится в виде сульфатно-окисной массы, 17 % составляют банки (эбонит, полипропилен), 4–5 % изоляционной прокладки из поливинилхлорида, остальное — крышки, стекловолокно, битумная мастика. Суть метода заключается в механизированной разделке аккумуляторного лома на металлический свинец, сульфатно-окисную массу, органику банок и отвальную хлорсодержащую органику. Плавка свинцовых продуктов происходит в атмосфере технического кислорода в факельно-электротермическом агрегате. В качестве топлива используется хлорсодержащая органика банок аккумуляторов. На начальном этапе работы цеха условия труда были неблагоприятными. В воздушную среду выделялось значительное количество пыли, свинца, мышьяка и сурьмы. Дробилки, грохота, транспортеры, бункера, сепараторы, сгустители были недостаточно механизированы и автоматизированы. Местная вытяжная вентиляция оказалась неэффективной, «бой» получали вручную [6, с. 15].

Исследования показали высокие концентрации свинец содержащей пыли от 6,25–0,69 до 12,0–0,77 мг/м3 у дробилок и опрокидывателя. На всех подготовительных участках количество свинца, пыли и других веществ было стабильно высоким, что вызывало частое развитие свинцовых интоксикаций у рабочих.

Литература:

1.         Севрюков Н. Н. Металлургия цветных металлов. — М.:1969. — с.194–232

2.         Шиврин Г. Н. Металлургия свинца и цинка. — М.: 1982. — с.183–311.

3.         Кистяковский Б. Б., Гудима Н. В., и др. Производство цветных металлов. — М.: 1984

4.         Нищий Р. А., Исмаилов Н. Н. Гигиеническая оценка условий труда рабочих и пути их улучшения при производстве свинца и цинка//Труды ЦНИИПП «Охрана труда и техники безопасности на предприятиях цветной металлургии». — Свердловск. — 1980. — с.136–141.

5.         Смаилов Д. Б. Совершенствование процессов рафинирования свинца на УКСЦК им.Ленина с целью улучшения условий труда//Профилактика свинцовых интоксикаций на предприятиях цветной металлургии. — Свердловск. — 1972. — с.21–24.

6.         Гущин Ю. А. Технология переработки аккумуляторного лома//Усть-Каменогорск, ВНИИцветмет. — 1980.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle