К.т.н. Досмухамедов Н.К., Сатимова Е.Г.

Научно-производственная фирма «Консалтинг металл сервис»

Оценка влияния вредных веществ на безопасность рабочего

персонала в условиях шахтной сократительной плавки

В условиях шахтной сократительной плавки снижение извлечения меди и свинца в целевые продукты – штейн и черновой свинец – происходит за счет перераспределения металлов между продуктами плавки [1-3]. Результаты проведенных исследований показывают, что причиной наблюдаемого распределения металлов между продуктами плавки в сторону ухудшения является, прежде всего, перераспределение форм нахождения меди и свинца в продуктах плавки. При этом особое влияние на конечное распределение и количественное соотношение форм нахождения меди и свинца во всех получаемых продуктах плавки оказывают составы получаемых штейнов, характеризующиеся повышенным содержанием мышьяка. При оценке негативного влияния меди и свинца на условия труда и безопасность рабочего персонала в условиях шахтной сократительной плавки недостаточно знания об их содержаниях в штейнах. Необходимо учитывать количественные соотношения всех возможных их соединений с другими металлами, которые могут оказывать не меньшее, а порой даже существенное отрицательное воздействие на атмосферу цеха рабочей зоны и безопасность рабочего персонала. Такой комплексный подход позволит более качественно оценить влияние всех вредных составляющих на условия труда на рабочем месте и окружающую среду, так как при этом появится возможность учета степени воздействия не только меди, свинца и мышьяка в отдельности, но и установленных их химических соединений в продуктах плавки. К примеру, на рисунке показано соотношение форм нахождения меди, свинца и мышьяка в штейнах и шлаках, а также схематичное их перемещение между продуктами плавки. Полученные результаты ясно показывают движение меди, свинца и мышьяка между жидкими продуктами и позволяют уточнить долю каждого из химических соединений указанных металлов переходящих в тот или иной жидкий продукт, что является весьма принципиальным при оценке влияния концентраций вредных веществ на условия труда и безопасность рабочих.

С целью уточнения выдвинутых предположений были проведены разовые замеры концентраций меди, свинца и мышьяка в воздухе рабочей зоны при выпуске шлакового расплава из печи. Результаты проведенных исследований представлены в таблице.

Рис. Формы нахождения меди, свинца, мышьяка в продуктах плавки

и схема их перемещения между взаимодействующими жидкими фазами:

- нежелательные перемещения

Таблица.

Результаты исследований по замеру концентрации меди, свинца и мышьяка в воздухе рабочей зоны печи.

№№ пп.	Содержание Ме в штейна,%			Содержание Ме в шлаке,%			Концентрации Ме в воздухе, мг/м^3
	Cu	Pb	As	Cu	Pb	As	Cu	Pb	As
1	28,39	25,29	1,14	0,31	1,06	0,11	1,11	0,027	0,045
2	27,63	19,76	1,06	0,27	0,8	0,09	1,02	0,018	0,04
3	31,21	24,62	1,16	0,38	2,45	0,14	1,18	0,032	0,049
4	27,06	20,27	1,46	0,2	1,36	0,08	0,84	0,02	0,04
5	26,08	19,61	0,98	0,26	1,4	0,09	0,93	0,027	0,039
6	29,05	17,64	1,62	0,29	2,09	0,12	1,06	0,029	0,042

Для исследований был выбран технологический режим отличный от обычных стабильных режимов плавки, когда доля конвертерного шлака в исходной шихте в 1,5 раза превышала расчетное его значение. Значительное увеличение доли конвертерного шлака в исходной шихте привело к нарушению технологического режима, что в свою очередь сильно сказалось на качестве получаемых продуктов плавки. Определение концентраций меди, свинца и мышьяка в воздухе рабочей зоны при таком режиме представляется наиболее важным для практики. Во время исследований проводили контроль следующих параметров: содержания меди, свинца и мышьяка в шлаке и штейне; температуры шлакового расплава при выпуске из печи; состава отходящих газов и концентрацию меди, свинца и мышьяка в воздухе рабочей зоны. В результате проведенных исследований установлено, что увеличение доли конвертерного шлака в исходной шихте ведет к нарушению технологического режима, а именно: получаемые штейны характеризовались низким содержанием меди в нем. При этом в штейнах концентрировалось значительное количество свинца и мышьяка. Содержания меди и свинца в шлаках характеризовались высокими их значениями. Температура шлаковых расплавов колебалась в пределах высоких температур – 1593 К-1653 К.

Рассчитанные значения парциальных давлений кислорода (для различных содержаний SO₂, CO и CO₂ в отходящих газах и контролируемых температурных колебаниях), изменялись в пределах от Р_О2=10^-7 до Р_О2=10^-8 атм. Полученные расчетные значения парциального давления кислорода указывают на то, что при исследованных параметрах технологический режим процесса не соответствовал условиям восстановительной плавки, как этого требует технологическая инструкция ведения процесса, а, скорее – протекал в условиях окислительной атмосферы.

Из таблицы нетрудно видеть четкую зависимость между концентрациями меди, свинца и мышьяка в воздухе рабочей зоны от их содержаний в шлаке и штейне: в процессе шахтной сократительной плавки концентрации меди, свинца и мышьяка в воздухе рабочей зоны повышаются с увеличением их содержаний в получаемых продуктах плавки. Следовательно, можно утверждать, что для улучшения условий труда процесса шахтной сократительной плавки необходимо, с одной стороны, стабилизировать содержания меди, свинца и мышьяка в получаемых продуктах плавки, с другой - оптимизировать их конечные содержания в них. Кроме того, как следует из полученных результатов, достижение указанных условий требует оптимизации и других технологических параметров процесса: состава исходной шихты, составов шлака, штейна, а также температуры и парциального давления кислорода, чрезмерное повышение которых резко увеличивает конечные содержания меди, свинца и мышьяка в шлаках. Поставленные задачи требуют проведения дополнительных исследований, направленных в первую очередь на совершенствование процесса шахтной сократительной плавки путем оптимизации его технологических параметров. При этом на начальном этапе должна быть решена задача построения количественных моделей прогнозирования содержания меди, свинца и мышьяка в шлаке, имеющая первостепенное значение для практики.

Литература

1. Досмухамедов Н.К. Переработка промпродуктов, оборотных материалов и шлаков. // Промышленность Казахстана, 2006 г., № 8, С.38-41.

2. Досмухамедов Н.К., Сатимова Е.Г. К вопросу экологизации технологических процессов цветной металлургии. Ж. «Поиск», Алматы, 2010, № 1, с.103-111.

3. Досмухамедов Н.К., Даулетбаков Т.С., Сатимова Е.Г. Определение предельных концентраций меди, свинца и мышьяка в выбросах шахтной сократительной плавки. Труды Международной конференции «Актуальные проблемы современных наук». Прага, 2010, с. 62-66.