Исмаилова А.А¹., Омарова Д.К.²

¹Национальный центр гигиены труда и профессиональных заболеваний МЗ РК, г.Караганда, д.м.н.,профессор, зам.директора по научно-клинической работе

² Национальный центр гигиены труда и профессиональных заболеваний МЗ РК, г.Караганда, к.м.н., докторант

Гигиеническая характеристика технологического процесса современного танталового производства

Ведущие страны мира уделяют приоритетное внимание развитию электронной промышленности. Как известно, электроника является локомотивом развития высоких технологий и имеет постоянно растущие рынки сбыта. Основной движущей силой процесса электронизации общества является прогресс в создании элементной базы изделий электронной техники. Начиная с середины 90-х годов содержание электронной элементной базы в составе законченного товара становится определяющим. При этом объем «интеллектуальной» электронной начинки конечной продукции каждые два года удваивается.

Танталовые конденсаторы являются обязательным компонентом любой электронной схемы. По сравнению с керамическими, алюминиевыми, пленочными и другими устройствами, обеспечивающими выпрямление и фильтрацию тока, формирование импульсов, развязку и согласование элементов, танталовые обеспечивают главную функцию - электростатической емкости. Они незаменимы в отраслях, где ценится надежность, - в авиационно-космических аппаратах, системах управления оружием, автомобильной электронике. Около 80% из производимых в мире 20 млрд. танталовых конденсаторов чипового типа применяются в сотовых телефонах, переносных компьютерах, цифровых видеокамерах, в системах коммуникаций.
В Казахстане в настоящее время реализуется проект по созданию производства высокоемких танталовых порошков для конденсаторов на Ульбинском металлургическом заводе (УМЗ).

Новые технологии, увеличение объема выпускаемой продукции повлекли за собой изменение условий труда работающих танталового производства.

Конденсаторы из высокоспециализированного металла электроники производятся из порошка чистого металлического тантала, одним из поставщиков которого и является казахстанский Ульбинский металлургический завод по объемам поставок танталовой продукции находится, по оценкам фирмы RIR, на четвертом месте в мире после «H.C.Starck» (подразделение «Bayer A.G.»), «Cabot Supermetals», «Ningxia Non-FerrousMetals».
Ключевой компетенцией танталового производства УМЗ является выпуск высокочистого металлического тантала (99.995% Ta). Парк электронно-лучевых печей УМЗ вместе с печами его партнера (КазНиобийИХМЗ) сопоставим с парком печей всех производителей тантала и ниобия в мире.

Акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" уникальный комплекс производств с пятидесятилетним опытом работы. С 1997 года предприятие входит в состав Национальной атомной компании "Казатомпром" Республики Казахстан. Танталовое производство ОАО "УМЗ" - это крупное предприятие, в состав которого входят цех по производству плавиковой кислоты, цех химико-металлургического вскрытия танталового и ниобиевого сырья, металлургический цех. Основными направлениями развития танталового производства являются разработка и освоение технологии производства высокоемких порошков, разработка технологии и создание мощностей по комплексной переработке танталониобиевого сырья, освоение производства полного спектра ниобиевой продукции. Завод производит более 8% мирового объема танталовой продукции.

Производство тантала и ниобия в АО «Ульбинский Металлургический завод» охватывает процессы вскрытия концентратов в смеси серной и плавиковой кислот. Для извлечения тантала и ниобия из сырья применяется метод экстракции. В технологических процессах танталового производства используются в больших количествах серная, плавиковая и соляные кислоты, раствор аммиака, металлический натрий, экстрагенты эксол, трибутилфосфат (ТБФ) и другие реагенты.

Продукцией производства являются пятиокись ниобия, слитки, прокат, порошки, изделия из тантала и ниобия.

Образующаяся в процессе производства танталовой и ниобиевой продукции пульпа экстракционных процессов подвергается известкованию до нейтральной реакции и откачивается в хвостохранилище.

Металлический тантал и ниобий не являются токсичными продуктами, однако танталовые концентраты нередко содержат 1-3% радиоактивного элемента тория, а также дочерние элементы ряда тория и урана, согласно данным инвентаризации в выбросах завода танталового производства показана общая альфа-активность. В технологических газах присутствуют аммиак и фтористый водород, которые перед выбросом в атмосферу частично извлекаются из отходящих газов.

Действующее на объединении производство тантала охватывает процессы от вскрытия его концентратов в смеси серной и плавиковой кислот до получения готовых видов продукции в виде слитков, танталовых порошков конденсаторных классов и для производства твердых сплавов, проката в виде листов фольги, проволоки различного назначения, дисков, прутков и т.д.

В качестве сырья для производства танталовой продукции используются концентраты, вторичные продукты и гидроокись тантала, поступающие от потребителей и других производителей.

В процессе извлечения тантала и ниобия из сырья используется экстракционный процесс и пульсационное оборудования с приборным контролем и управлением процессом.

После реэкстракции тантала проводится осаждение фтортантала калия хлористым калием. Из ниобиевой фазы аммиаком осаждается техническая гидроокись ниобия.

Техническая гидроокись ниобия очищается от примесей в трубчатых экстракторах, промывается, и полученная пятиокись ниобия является товарной продукцией.

Фтортанталат калия после центрифугирования и сушки подвергается восстановлению металлическим натрием до порошка тантала. Дальнейшие операции – отмывка порошков тантала, приготовление шихты и прессование таблеток, плавка таблеток в вакуумных дуговых печах, а затем электронно-лучевой переплав. Часть слитков тантала является товарным продуктом, а основное количество поступает на токарно-волочильный передел и для производства конденсаторных порошков.

Получение конденсаторных порошков основано на гидрировании слитков и отходов прокатно-волочильного производства, измельчение гидридов, дегидрировании, классификации порошков тантала в инертной среде на требуемые классы для конденсатостроения.

Прокатное производство тантала основано на таких операциях, как получение катанки, ее вакуумный отжиг, прокатка, вновь вакуумный отжиг, затем прокатка до конечных размеров с отжигом готовой продукции (листов, фольги, дисков, ленты).

Волочильное производство танталовой продукции связано с проведением таких операций, как прессование заготовок, их вакуумный отжиг, волочение проволоки и токарная обработка прутков.

В ходе технологического процесса рабочие танталового производства подвергаются комбинированному воздействию пылегазовыделений, радиоактивному излучению, неблагоприятным факторам микроклимата, значительным сенсорным нагрузкам. Так, за 2006-2007 гг. наблюдалось превышение концентрации фтористого водорода до 3 ПДК в воздухе рабочей зоны, содержание пыли, марганца, никеля, хромового ангидрида, оксида углерода, оксида азота, сернистого ангидрида, оксида железа находится в верхних пределах допустимых концентраций. Из всего количества замеров шума выше предельно-допустимого уровня (ПДУ) оказалось 20,7%, замеров вибрации 14% выше ПДУ.

Согласно хронометражным исследованиям труд рабочих основных профессий танталового производства по показателям напряженности трудового процесса относится к классу 3.3 условий труда, т.к. большинство операций автоматизировано - с приборным контролем и управлением процессом; по показателям тяжести трудового процесса труд рабочих относится к классам 2; 3.1; 3.2 в зависимости от технологического этапа.

Таким образом, условия труда рабочих современного танталового производства характеризуется воздействием комплекса неблагоприятных производственных факторов: полиметаллическая пыль, фтористый водород, марганец, никель, хромового и сернистого ангидрида, оксида углерода, азота и железа, радиоактивных излучений в условиях шума и вибрации и сопровождается нервно-эмоциональным напряжением.

Оздоровление условий и характера труда рабочих современного танталового производства возможно при проведении необходимых санитарно-гигиенических мероприятий.