Гигиенические проблемы оздоровления условий труда при обогащении полезных ископаемых

А.Г. Чеботарёв, гл. научный сотрудник, докт. мед. наук, ФГБУ «НИИ медицины труда» Российской Академии медицинских наук (Москва) Н.П. Головкова, докт. мед. наук, профессор, руководитель лаборатории комплексных проблем отраслевой медицины труда, ФГБУ «НИИ медицины труда» Российской Академии медицинских наук (Москва)

Растущие потребности в цветных, редких, чёрных, благородных металлах, угле, удобрениях, строительных материалах вызывают необходимость резкого увеличения степени комплексности использования полезных ископаемых при их переработке и обогащении. На сегодняшний день основными в переработке многих полезных ископаемых являются наиболее универсальные флотационные методы обогащения, которые используются при обогащении более 95% руд цветных металлов, апатито-нефелиновых руд и других типов минерального сырья [1]. В последние годы, в связи с вовлечением в разработку месторождений с низким содержанием полезного ископаемого, значительно возросли объёмы переработки в добываемого сырья на обогатительных фабриках.

Технологические процессы обогащения полезных ископаемых условно можно разделить на три основных этапа: операции по подготовке к обогащению – дробление, грохочение и транспортировка сырья; процессы собственно обогащения и операции получения концентратов (сушка, упаковка, погрузка). Операции подготовки сырья к обогащению практически однотипны для фабрик и связаны с дроблением, стадийным измельчением горной массы до определенных размеров частиц. Поэтому все процессы по измельчению руд и угля на дробильных установках разных типов, грохочению и их поэтапной транспортировке связаны с интенсивным пылеобразованием, генерацией шума и вибрации [2–3]. При операциях обогащения, обработке концентратов, где превалируют химические процессы, возможно поступление в рабочие зоны токсических веществ разного класса опасности.

Сырьё из карьеров, шахт и рудников может доставляться на фабрики вагонетками, железнодорожными вагонами, автосамосвалами с последующим складированием его на площадях, в накопительных бункерах. При разгрузке вагонов, автосамосвалов содержание пыли в воздухе существенно зависит от погодных условий и, в частности, от направления движения ветра. В сухую ветреную погоду содержание пыли может достигать десятков мг в кубическом метре воздуха не только за счёт минеральной, но и за счёт взмётывания пыли с грунтовых дорог.

Степень запылённости воздуха на рабочих местах обусловлена характером перерабатываемого сырья, его влажности, стадией измельчения, а также во многом зависит от эффективности средств обеспыливания. Исследования по измерению концентраций пыли в рабочих зонах на ряде рудных обогатительных фабрик показали, что содержание пыли на разных участках дробления и измельчения может колебаться в весьма широких пределах. При этом на этапах измельчения сырья в воздухе рабочих зон присутствует минеральная пыль с разным содержанием свободного диоксида кремния, а на конечных этапах обогащения – пыль концентрата.

Первичное дробление горной массы производится, как правило, на щёковых дробильных установках разной мощности с последующей транспортировкой её конвейерами на последующие переделы. Конвейерная транспортировка сырья на фабриках – основная, имеет значительную протяженность (до нескольких километров) с множеством пунктов перегрузки и большую по численности занятость рабочих, обслуживающих конвейеры. До 30–35% рабочего времени машинисты конвейеров ведут контроль над работой оборудования в изолированных, расположенных на разных уровнях кабинах, в которых запыленность воздуха невысокая. На рабочих же местах ближе к источникам пылевыделения, где рабочие пребывают большую часть времени, отмечены концентрации пыли в среднем в 1,5–4 раза превышающие ПДК.

На этом фоне при устранении просыпей, при визуальном контроле наполнения бункеров у смотровых решеток и при сухой уборке концентрации пыли резко возрастают. На заключительном этапе дробления руды и этапе тонкого помола поступление пыли в рабочие зоны зависит от технического состояния дробильно-помольного оборудования, степени его изношенности, использования и эффективности санитарно-технических средств борьбы с пылью. Наиболее низкие концентрации пыли отмечаются на фабриках, где использовалось самое современное измельчительное оборудование, оснащенное эффективными вентиляционными системами. В то же время на фабриках, применяющих устаревшие конструкции щёковых и конусных дробилок, отмечаются высокие уровни запылённости рабочих мест на всех стадиях измельчения сырья, достигающие 36–48 мг/м3 [4].

Гигиенические исследования на Нерюнгринской углеобогатительной фабрике показали, что обогащение угля представляет собой многоступенчатый процесс и характеризуется тесной взаимосвязью основных и вспомогательных операций; наличием многократных подъёмов, перепадов и перегрузок угля; неравномерностью использования средств автоматизации, отсутствием укрытий и герметизации рабочих дисков вакуум-фильтров, что способствует выделению пыли в воздух производственных помещений. Особенно интенсивным пылеобразованием сопровождаются операции углеприёма, углеподготовки и погрузки при процессах дробления, грохочения, перегрузки и транспортировки. Перерабатываемые угли Нерюнгринского месторождения относятся к числу плохо смачиваемых, что осложняет борьбу с запылённостью. Угольная пыль – силикозоопасна и высокодисперсна (содержание диоксида кремния колеблется от 2 до 10%) [5]. В составе пыли находятся элементы, обладающие общетоксическим и аллергическим действием на организм человека. Из общего состава металлов по токсическим показателям к наиболее приоритетным относятся свинец, кадмий, хром, цинк, бериллий, кобальт. Анализ показал, что все идентифицированные металлы, входящие в состав витающей пыли воздуха рабочей зоны, находятся в концентрациях значительно ниже предельно допустимого уровня.

К особенностям обогатительных фабрик относится отличие уровней запыленности воздуха на рабочих местах в разные периоды года. Так, если на фабриках южных регионов колебания уровней запылённости в тёплый и холодный периоды года обычно незначительные, то на фабриках Крайнего Севера концентрации пыли в разные периоды года отличались в несколько раз. Длительность холодного периода в северо-восточных районах России составляет 8–9 месяцев и, следовательно, рабочие подвергаются воздействию пыли высоких уровней, что следует учитывать при расчете среднесменных концентраций, пылевых нагрузок и периодичности контроля запыленности в рабочих зонах основного и вспомогательного персонала.

После подготовительных процессов (дробление, измельчение и доизмельчение) железо-марганецсодержащие руды обогащаются, в основном, методом электромагнитной сепарации, а для руд полиметаллических применяется метод флотации с последующим сгущением и сушкой концентрата. Магнитное обогащение основано на использовании различия в магнитных свойствах минералов. Разделение минералов происходит в магнитном поле сепаратора, создаваемом электромагнитом, питаемым постоянным электрическим током. При мокром процессе руда поступает на сепарацию вместе с водой, а при сухом – без воды. В последнем, в местах поступления руды на сепараторы и в местах её перегрузки наблюдается интенсивное выделение пыли, для борьбы с которой устанавливаются аспирационные укрытия. Наибольшим пылеобразованием сопровождается процесс поступления руды с питателей на ленту. Концентрации пыли при этом у сепараторов первого и второго приёма велики. Основные причины, приводящие к пылевыделению – сравнительно большая высота падения руды и не эффективная работа местных вентиляционных устройств.

Собственно обогащение руд включает ряд процессов, из которых наиболее важные – флотация, концентрация и отсадка в специальных машинах (флотомашины, концентрационные столы, отсадочные машины и др.). Полученный на этих агрегатах концентрат подвергается затем сгущению и обезвоживанию. На крупных фабриках оборудование для сгущения, фильтрации и сушки концентрата обычно размещается в отдельных корпусах.

При процессах флотации применяются следующие основные группы флотореагентов: собиратели (сосновое масло, каменноугольный и берёзовый дёготь, креозотовое масло, ксантогенаты и др.), вспениватели (фенол, крезол, спирты, мыла и др.), активаторы (медный купорос, сернистый натрий и др.), депрессоры (цианистые соли и соли некоторых тяжёлых металлов и др.), регуляторы рН среды. Флотореагенты подаются к флотомашинам, а в некоторых случаях и к шаровым мельницам, классификаторам или к контактным чанам при помощи дозаторов различных систем. Сухие флотореаогенты (ксантогенат, аэрофлот-паста, цианистые соли, известь, кальцинированная сода, сернистый натрий, железный и медный купорос и др.) подаются на флотацию в виде водных растворов. Для приготовления этих растворов оборудуются специальные помещения – реагентные отделения.

Жидкие флотореагенты (фенол, крезол и др.) из бочек или цистерн непосредственно передаются на дозировочные площадки. Сюда же поступают по закрытым коммуникациям также водные растворы сухих флотореагентов, приготовление которых производится в водных чанах. Операции раскупорки тары и засыпки сухих реагентов в растворные чаны, как правило, не механизированы, производятся вручную, что обуславливает поступление их в воздух рабочих зон и требует значительных физических усилий. Приготовление растворов цианистых солей производится в отдельном помещении.

Операции, связанные с приготовлением растворов флотореагентов, при определённых условиях могут стать источником загрязнения воздушной среды реагентных отделений и дозировочных площадок пылью некоторых сухих реагентов (извести, кальцинированной соды, цианистых солей, ксантогената и др.) или парами жидких и летучих реагентов (фенола, крезола, скипидара, керосина, серной кислоты и др.). Кроме того, водные растворы некоторых флотореагентов (цианистых солей, ксантогената, аэрофлота и сернистого натрия) при определённых условиях (под влиянием влаги и углекислоты воздуха и других причин) разлагаются с выделением очень токсических продуктов. При применение цианистых солей образование в воздухе повышенных концентраций цианистого водорода возможно по пути приготовления и дозировки растворов этих солей. Специалисты-реагентщики и дозировщики во время выполнения этих операций пользуются противогазами, а помещение, в котором готовятся растворы, закрыто для посторонних лиц.

Поступление в воздух летучих токсических продуктов разложения водных растворов реагентов возможно не только в реагентном помещении, но и на дозировочных площадках, где размещены расходные баки для флотореагентов и их дозаторы.

При мокрых способах обогащения рудных полезных ископаемых, как было отмечено выше, используются различные химические соединения, которые поступают в воздух рабочих зон операторов. Каждая обогатительная фабрика имеет свои особенности как по ассортименту полезных ископаемых, так и по способу их обработки и, следовательно, применения технических токсических веществ и методов их контроля в воздухе рабочих зон. Как показали исследования, превышение в несколько раз ПДК в воздухе рабочих зон обследованных фабрик имело место по ряду химических веществ (соляной кислоте, кальцинированной соде, акролеину, цианистому водороду и цианистому натрию) [6].

Руководство по гигиене труда (Р 2.2.2006-05) предусматривает в приложении №9 «Общие методические требования к организации и проведению контроля содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны» периодичность отбора проб, согласно которым контроль веществ с остронаправленным механизмом действия должен осуществляться приборами непрерывного автоматического действия, а для остальных периодичность контроля осуществляется в зависимости от класса опасности:

- для веществ 1 класса опасности – не реже одного раза в 10 дней;

- для веществ 2 класса – не реже одного раза в месяц;

- для веществ 3–4 классов – не реже одного раза в квартал.

На Нерюнгринской углеобогатительной фабрике воздух рабочей зоны на участках обогащения (подготовка флотореагентов, флотация и сушка) загрязнялся предельными и ароматическим углеводородами. Сушка угля сопровождается выделением в воздух, помимо углеводородов, и альдегидов.

Из большого количества веществ, полученных в результате идентификации их состава, к приоритетным компонентам относятся предельные углеводороды, бензол, толуол, изомеры ксилола, нафталин и альдегиды (металакролеины, пеларголовый, каприноловый, капроновый). Концентрации обнаруженных веществ в воздухе рабочей зоны часто превышали ПДК. При этом следует учитывать возможность их однонаправленного действия на организм [7].

В системе химической безопасности контроль применяемых химических веществ на фабриках должен учитывать: класс опасности химического вещества, от чего зависит периодичность контроля его содержания в воздухе рабочих зон; характер действия химического вещества на организм (вещества остронаправленного действия требуют постоянного автоматического контроля); наиболее характерное место отбора проб; время пребывания работающего в загрязненной зоне.

На всех этапах измельчения и обогащения полезных ископаемых шум, инфразвук, вибрации, ионизирующие излучения и другое выступают неблагоприятными производственными факторами, присутствующими на многих рабочих местах постоянного или временного пребывания работников. Разнообразные виды и типы технологического оборудования, приводящего в движение с помощью мощных электродвигателей, множество центробежных насосов по перекачиванию жидкости, установленных на разных уровнях, вибрации защитных ограждений являются источниками интенсивного шума. Особенно велики его уровни на рабочих местах машинистов шаровых мельниц, на участках основной флотации, в момент заполнения бункеров, где уровень шума превышают значения 100 и более дБА. В цехах сушки и готовой продукции, комнате мастеров и операционистов за наблюдением технологического процесса уровень шума ниже допустимого и колеблется от 60 до 65 дБА.

На ряде фабрик, перерабатывающих руды высокой крепости на дробильно-измельчительных участках, уровни звукового давления значительные и на частотах 125, 250 и 500 Гц превышают допустимые для рабочих мест мельников 2 и 3 стадии дробления соответственно на 34, 39 дБ. Дозовые нагрузки по шуму, получаемые рабочими обогатительных фабрик, могут колебаться в весьма широких пределах и часто у рабочих, обслуживающих дробильное и мельничное оборудование, превышают допустимые величины. Машинисты конвейеров, флотаторщики не имеют фиксированных рабочих мест и в течение смены перемещаются по отдельным участкам, при этом до 30–35% рабочего времени находятся в операторских помещениях, поэтому среднесменная доза шума у них снижается. При практическом использовании результатов измерения шума (аттестация рабочих мест по условиям труда, анализ материалов периодических медицинских осмотров и др.) следует учитывать то обстоятельство, что на всех фабриках слесари-ремонтники, электрики, осуществляющие ремонт оборудования в цехах, подвергаются воздействию постоянного шума, значительно превышающего предельно допустимые уровни.

На участках переработки энергетических углей Нерюнгринской фабрики нашими измерениями установлены повышенные уровни шума на рабочих местах машиниста установки обогащения (+16 дБ), машиниста насосных установок (+18 дБ), аппаратчиков (+11...+15 дБ).

На обогатительных фабриках, помимо шума, вибрации и факторов физической природы, на рабочих местах регистрируются повышенные уровни инфразвука. Так, в цехах углеобогащения на основных рабочих местах превышение инфразвука составляло 11–15 дБ Лин (по линейной характеристике) и 13–20 дБ по частоте 16 Гц. Давая гигиеническую характеристику инфразвука, необходимо отметить его постоянное присутствие, имеющее ярко выраженный гармонический характер, а по степени выраженности относительно шума может быть охарактеризован как «выраженный инфразвук». Анализируя частотную характеристику инфразвука, следует отметить, что мощное производственное оборудование генерирует, в основном, инфразвук с частотой 16 Гц, где и отмечаются наибольшие превышения допустимых уровней от +8,6 до +18,5 дБ [5–6].

К существенному неблагоприятному фактору на обогатительных фабриках следует отнести микроклиматические условия рабочих мест. В зависимости от технологического назначения помещений параметры микроклимата в рабочих зонах могут существенно меняться и определяться архитектурно-планировочными решениями, поступлением холодного воздуха на участки рудоподготовки, влаги от открытых водных поверхностей, состоянием систем дежурного отопления и вентиляции. Параметры микроклимата на фабриках имеют сезонные колебания. Наиболее низкие температуры, особенно в зимний период, наблюдаются на этапах складирования, подготовки сырья к измельчению, поскольку через дверные, люковые и транспортные проемы поступают значительные массы холодного воздуха из открытых территорий. На фабриках Сибири и Крайнего Севера температура воздуха на рабочих местах подготовки сырья может опускаться до минус 8–12°С, при продолжительности холодного периода – 7–8 месяцев в году. В то же время из-за низкой эффективности вентиляции в летний период на участках флотации, выщелачивания и сгущения и, особенно, в сушильном отделении температура воздуха возрастает в отдельные дни до +30°С и выше. Следовательно, на обогатительных фабриках, расположенных в разных климатических зонах, параметры микроклимата на рабочих местах могут колебаться в широких пределах и часто не соответствуют действующим санитарным нормам, что может приводить к напряжению механизмов терморегуляции, снижению уровня работоспособности и нарушению здоровья работающих.

В комплексе гигиенических проблем по оздоровлению условий труда на обогатительных фабриках следует выделить ремонтные работы. На всех технологических участках выполняется значительный объём работ по текущему и профилактическому ремонту машин, механизмов и прочего оборудования. На этих работах заняты, в основном, мужчины, составляя 10–15% штата предприятия. Слесари, сварщики, электрики, плотники, ведущие ремонтные работы на участках, подвергаются периодическому воздействию всех неблагоприятных факторов, характерных для того или иного технологического процесса. При разборке и очистке оборудования, его демонтаже, ремонте емкостей концентрации пыли и химических веществ могут быть высокими, продолжительными по времени воздействия. Всё это должно быть правильно оценено и объективно учитываться при проведении аттестации рабочих мест по условиям труда и установлении их степени вредности и опасности.

Особое внимание следует обратить на профессиональный маршрут мужчин, привлекаемых на фабриках для выполнения работ, поскольку часто они в начале трудовой деятельности были заняты на подземных работах и подвергались воздействию высоких концентраций пыли, газов, а также – уровней шума и вибрации, которые в этих условиях существенно выше, чем в цехах обогатительных фабрик. Учёт этих факторов имеет особое значение в объективной оценке влияния условий труда на показатели общей и профессиональной заболеваемости работников.

Обобщая выполненные исследования по ряду обогатительных фабрик разного направления, можно заключить, что работники подвергаются воздействию комплекса неблагоприятных факторов рабочей среды и трудового процесса и общая оценка условий труда на дробильно-измельчительных, сушильно-топочном участках рудных обогатительных фабрик, согласно Р 2.2.2006-05, соответствует 3 классу 1–2 степени вредности и опасности, на участках собственно обогащения, сгущения от 2 класса (допустимого) до 3 (вредного) первой степени вредности и опасности. В то же время на отдельных рабочих местах, по интенсивности превышения пыли и шума, условия труда по этим факторам характеризуются классом 3.2–3.3. У работников основных профессиональных групп Нерюнгринской углеобогатительной фабрики общая оценка условий труда по всем факторам производственной среды соответствовала 3 классу 3,4 степени вредности [5].

Условия труда в основных цехах обогатительных фабрик обуславливают риск развития острых и обострения хронических общих заболеваний, возникновение профессиональной патологии. Изучение влияния неблагоприятных условий труда на развитие заболеваний у работающих на Нерюнгринской фабрике показало, что наиболее высокие показатели заболеваемости с временной утратой трудоспособности (ЗВУТ) отмечены у работающих в цехе обогащения и сушильно-топочном отделении и составили 47,2±1,6 и 46,5±3,6 болевших лиц, 78,9±2,9 и 76,6±6,3 случаев на 990,2 и 1017,6 дней нетрудоспособности на 100 работающих соответственно. В структуре временной нетрудоспособности работающих более половины всех случаев заболеваний приходится на болезни органов дыхания. Широкое распространение среди работающих на обогатительной фабрике получили заболевания костно-мышечной системы и соединительной ткани, уровни которых у работающих сушильно-топочного отделения и цеха обогащения составили 15,0±2,6 и 12,8±1,1 болевших лица, 17,6±3,0 и 15,9±1,3 случаев на 257,0 и 223,4 дня нетрудоспособности соответственно, что достоверно выше по сравнению с контрольной группой (р<0,05). Среди работающих на углеприёме и в КПЭУ временная нетрудоспособность находилась на уровне контрольной группы и составила 7,4±1,0 болевших лица, 8,7±1,1 случаев и 118,2 дня нетрудоспособности [6].

На вольфрамо-молибденовой фабрике (Кавказ) среди мужчин показатели ЗВУТ характеризовались 38,3±1,1 болевших лиц, 45,1±2,0 случаев, 868 дней нетрудоспособности на 100 работающих, а у женщин эти показатели равнялись 39,8±1,6, 47,2±2,3 и 823. При углубленном осмотре сотрудниками клиники Института работников этой фабрики среди выявленных заболеваний наиболее преобладала патология сердечно-сосудистой системы 30,1%, на втором месте по частоте занимали заболевания желудочно-кишечного тракта (10,8%) и третье – бронхолёгочная патология (6,2%). Среди обследованных были выявлены единичные случаи лёгочной профессиональной патологии, при стаже работы на фабрике более 25 лет.


Таким образом, условия труда на обогатительных фабриках характеризуются воздействием целого комплекса вредных производственных факторов (пыль, шум, неблагоприятный микроклимат и другие на фоне тяжёлого физического труда), которые способствуют возникновению общих острых и обострению хронических заболеваний, развитию профессиональных заболеваний органов дыхания.

Комплекс оздоровительных мероприятий на обогатительных фабриках должен быть направлен на снижение содержания пыли, вредных веществ в воздухе рабочих зон, уровней шума и вибрации, нормализацию параметров микроклимата. Дробилки, транспортёрные ленты для подачи сырья, места их пересыпки и загрузки их в оборудование должны обеспечиваться аспирационными укрытиями или системами гидрообеспыливания. С целью предупреждения распространения вредных веществ, склады сыпучих материалов, отделения флотации, хранения флотореагентов, приготовления растворов флотрореагентов, сгущения следует располагать в изолированных помещениях. Подача реагентов в контактные чаны, флотационные машины и к другим агрегатам необходимо осуществлять по закрытым коммуникациям и обеспечивать наименьшую возможность разлива продукта и контакта с ним работника. В помещениях управления производством следует устанавливать автоматическую систему информации о работе всех вентиляционных систем и систем гидрообеспыливания.

При обслуживании и ремонте оборудования, загрязнённого токсическими реагентами и агрессивными веществами, проведение работ должно осуществляться только при использовании соответствующей спецодежды и средств индивидуальной защиты. В комплексе профилактических мер важное место должны занимать мероприятия, направленные на обеспечение качественного проведения предварительных (при поступлении на работу) и периодических медицинских осмотров, совершенствование медицинского обслуживания работников.


ЛИТЕРАТУРА:

1. Абрамов А.А. Флотационные методы обогащения // М., издво «Недра», 2008,  711 с.

2. Рыжик Л.А. Гигиена труда на фабриках обогащения металлических руд // Издво «Медицина»,  М.,  1968,  81 с.

3. Российская энциклопедия по медицине труда // Гл. редактор Н.Ф. Измеров,  М.; ОАО «Изда тельство «Медицина»,  2009,  656 с.

4. Чеботарёв А.Г., Елгаев А.Г., Мельникова В.П. Гигиеническая оценка условий труда на Балей ской золотоизвлекательной фабрике // «Гигиена труда и профзаболевания»,  9,  1979,  с. 19–22.

5. Головкова Н.П., Чеботарёв А.Г., Лескина Л.М., Михайлова Н.С. Гигиенические проблемы оздо ровления условий труда на горнодобывающих предприятиях республики САХА(Якутия) // Сб. Современные проблемы социальнотрудовых отношений,  Якутск: Издво ЯНИ СО РАН,  2005,  с. 235–247.

6. Чеботарёв А.Г., Наумова А.П. Условия труда и их социальногигиенический мониторинг на предприятиях горнорудного комплекса // Медицина труда и промэкология,  2002,  6,  с. 17–21.

7. Головкова Н.П., Чеботарёв А.Г., Лескина Л.М., Королёва Е.П. Оценка профессионального риска нарушения здоровья работающих в отдельных отраслях экономики // Сб. Актуальные пробле мы медицины труда, под ред. академика РАМН Н.Ф. Измерова – М.,  2006,  с. 315–373.

Ключевые слова: пылеобразования, наук, полезных, медицины, условий, вредных, главные, воздействий, организм

Журнал "Горная Промышленность" №2 2013 стр.104