Основные положения

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПЫЛИ

Методические указания к практическим занятиям

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

для студентов всех специальностей всех форм обучения

Кемерово 2007

Цель работы: ознакомиться с вредными и опасными свойствами промышленной пыли, со способами определения её концентрации и индивидуальными средствами защиты.

Основные положения

Пылью называются измельченные или полученные иным путем мелкие частицы твердых веществ, витающие (находящиеся в движении) некоторое время в воздухе. Такое витание происходит вследствие малых размеров этих частиц (пылинок) под действием движения самого воздуха. Пыль образуется в процессе транспортирования, измельчения и пересыпки мелкозернистых материалов, бурения и взрывания в карьерах и рудниках, при работе на абразивных, шлифовальных и деревообрабатывающих станках, при эксплуатации авто­мобильного транспорта, автомобильных дорог и т.д.

Пыль является вредным производственным фактором и вызывает ряд профессиональных заболеваний органов дыхания, зрения, кожи, пищеварения и др. Вредное действие пыли на организм человека зависит от её физико-химических свойств, которые в основном зависят от её природы, то есть от того материала или вещества, из которого образовалась эта пыль, и механизма ее образования – каким образом она получена: размельчением, конденсацией, сгоранием и т.п. Наиболее важными физико-химическими свойствами являются дисперсность, форма частиц, их консистенция, электрический заряд, растворимость, химический состав.

От дисперсности, или размеров пылевых частиц, зависит длительность пребывания взвешенной пылевой частицы в воздушной среде, а также и глубина проникновения в дыхательные пути. Чем меньше размер частицы, тем больше времени эти частицы могут находиться во взвешенном состоянии и вместе с воздухом попадать в организм человека. Наиболее опасными для человека являются частицы размером от 0, 2 до 5 мкм, которые, попадая в легкие при дыхании, задерживаются в них и, накапливаясь, могут стать причиной заболевания.

Эффективная профилактика профессиональных пылевых болезней предполагает гигиеническое нормирование, технологические мероприятия, санитарно-гигиенические мероприятия, индивидуальные средства защиты и лечебно-профилактические мероприятия.

Гигиеническими нормативами ГН 2.2.5.1313-03 установлены предельно допустимые концентрации пыли (ПДК) в воздухе рабочей зоны, а также классы опасности различных пылей (табл. 1). Эти Нормативы используются при проектировании производственных зданий, технологических процессов, оборудования и вентиляции, для обеспечения производственного контроля за качеством производственной среды и профилактики неблагоприятного воздействия на здоровье работающих вредных веществ. Нормативы установлены на основании комплексных токсиколого-гигиенических исследований.

Таблица 1

Предельно допустимые концентрации некоторых видов пылей

в воздухе рабочей зоны

Предельно допустимые концентрации пыли в рабочей зоне назначаются с таким расчетом, чтобы при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов, но не более 40 часов в неделю, в течение всего рабочего стажа не должны вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

К техническим мероприятиям относятся вентиляция, очистка воздуха от пыли с помощью пылеулавливателей и фильтров различных типов, орошения мест преобразования, герметизация оборудования, закрытые виды транспорта сыпучих материалов, бурение с промывкой, предварительное увлажнение массива, поливка автомобильных дорог и т.д.

К лечебно-профилактическим мероприятиям относятся медицинское освидетельствование работающих, использование средств индивидуальной защиты, профилактические и реабилитационные мероприятия.

При проведении кратковременных работ в условиях значительной запыленности (ремонт, наладка пылящего оборудования) рабочие должны пользоваться индивидуальными защитными средствами, главным образом респираторами (приложение,
табл. 1) и противопылевыми очками. Для защиты кожного покрова от раздражающего действия пыли с острыми гранями пользуются спецодеждой из плотной ткани (лучше комбинезон), с плотным прилеганием ворота, рукавов и брюк (на завязках или резинках).

Пыль многих веществ может воспламеняться и взрываться. В зависимости от величины нижнего концентрационного предела воспламенения пыли подразделяют на взрывоопасные (до 65 г/м³) и пожароопасные (более 65 г/м³).

2. Определение взрывчатых свойств пыли

Взрывчатость пыли зависит от её химического состава, размеров частиц, влажности, зольности и состава атмосферы. В зависимости от крупности частиц различают пыль макроскопическую (более 10 мкм), микроскопическую (10-0, 25 мкм), ультрамикроскопическую (0, 25-0, 01 мкм), субмикроскопическую (менее 0, 01 мкм). В неподвижном воздухе макроскопическая пыль оседает с нарастающей скоростью, микроскопическая – с постоянной скоростью, ультра- и субмикроскопическая пыль практически не оседает и находится в состоянии постоянного броуновского движения. Именно эта фракция пыли и представляет наибольшую опасность в отношении горения и взрыва, т.к. химическая реакция окисления твердого вещества происходит на поверхности последнего.

К числу взрывоопасных пылей относятся угольная, сланцевая, алюминиевая, магниевая, сульфидная, древесная, мучная
и др.

Одним из основных факторов, характеризующих склонность угольной пыли к взрыву, является выход летучих веществ, главными компонентами которых являются смолистые вещества, водород, этан и непредельные углеводороды. К опасным по пыли относятся угли с выходом летучих 15 %и более.

Угольная пыль взрывается при определенной концентрации. При отсутствии метана взрыв может произойти при её содержании в атмосфере 15 г/м³ и выше. Эта величина называется нижним пределом взрывчатости угольной пыли. Однако при наличии в выработках метана нижний уровень снижается и при концентрации 1 % уже составляет 5-8 г/м³, а при 2 % соответственно 3-4 г/м.

Вторым условием взрыва пыли является источник тепла с температурой 700-800 °С. В большинстве случаев инициаторами взрыва являются вспышка метана, электрическая искра, раскаленные газы при взрывных работах, открытое пламя.

Для экспериментального определения взрывчатых свойств пыли используется прибор ПКО-1, основанный на принципе визуального наблюдения за пылью, проходящей через раскаленную спираль, установленную в трубке из кварцевого стекла (рис. 1).

Рис. 1 Общий вид прибора ПКО-1

Прибор контроля осланцевания состоит из трубки из кварцевого стекла 1, закреплённой на двух опорах на деревянном основании, спирали 2 для воспламенения пыли, механизма 3 для подачи пыли на спираль, спускового устройства 4, загрузочного отверстия 5, амперметра 6 для контроля температуры спирали. Прибор включается в сеть через автотрансформатор 7.

Испытательная кварцевая трубка имеет деления, при помощи которых фиксируется длина пламени. Температура накала спирали 1150 º С.

2. Методы определения концентрации пыли

в воздухе рабочей зоны

2.1. Весовой метод

Сущность этого метода заключается в том, что определённый объём запыленного воздуха пропускается через фильтр, после чего рассчитывается масса пыли, осаждённой на фильтре.

Расчет производится по формуле

, мг/м³

где , масса фильтра до и после отбора пробы, мг;

– температура воздуха, º С;

– барометрическое давление, мм рт. ст.;

– время отбора пробы, мин;

– объёмная скорость воздуха, проходящего через фильтр, л/мин.

Приборы для измерения концентрации пыли весовым методом

Лабораторная установка 0T-1 состоит из пылевой камеры, имитирующей рабочую зону 1, и приборного отсека 2. Передняя стенка пылевой камеры откидная, закрывается на замок 3 (рис. 2).

Перед проведением измерения в пылевую камеру засыпается исследуемая пыль через бункер-дозатор, который управляется ручкой 4. Для визуального наблюдения за наличием пыли в камере на её стенке имеется окно 5. Для отбора пробы имеется отверстие 6, в которое вставляется аллонж с фильтром, в остальное время оно закрыто пробкой. На правой стенке пылевой камеры установлен фонарь 7, освещающий камеру, а на левой – вентилятор 8, предназначенный для взвихривания пыли в период замера. Органы управления вентилятором 9 и электроаспиратором 10 выведены на панель приборного блока и контролируются с помощью лампочек. Выключатель 11 обеспечивает питание прибора от сети 220 В и также дублируется лампочкой.

Ротаметр состоит из четырёх патрубков 12, четырёх мерных шкал 13 и регуляторов 14. Резиновая трубка с пылевым патроном во время замера присоединяется к одному из четырёх патрубков, а пылевой патрон вставляется в отверстие 6.

Рис. 2. Общий вид лабораторной установки 0T-1

для измерения концентрации пыли весовым методом

Аспиратор эжекторный рудничный автоматический (АЭРА). Прибор состоит из корпуса 1, стального баллона 2 со сжатым воздухом, манометра 3, редуктора 4, крана 5 для одновременного включения секундомера 6 и эжектора 7. Фильтр 8 устанавливается в пылевом патроне 9 и соединяется гибкой трубкой с эжектором 7. Автоматический регулятор потока 10 обеспечивает просасывание через фильтр воздуха со скоростью
20л/мин (рис. 3).

Нa месте отбора пробы открывают кран баллона 2. Сжатый воздух поступает в редуктор 4, где давление воздуха снижается до 0, 7 МПа. Из редуктора 4 воздух поступает к крану 5, после включения которого, открывается выход сжатому воздуху через эжектор 7 в атмосферу и включается секундомер, фиксирующий время отбора пробы.

Рис. 3. Схема воздушных коммуникаций аспиратора АЭРА
(корпус 1 на рисунке не показан)

При измерении запылённости весовым методом, кроме указанных приборов, необходимо иметь термометр для измерения температуры в месте замера, барометр для измерения давления и аналитические весы для взвешивания фильтра до и после взятия пробы с точностью до 0, 001 г.

2.2 Счётный метод

В ряде отраслей промышленности предъявляются повышенные требования к чистоте воздуха в производственных помещениях. В этих случаях ведомственные нормы устанавливают предельно допустимые концентрации пыли не в весовых, а в счётных показателях, выражающихся в числе пылевых частиц на единицу объема воздуха (литр или сантиметр кубический).

Сущность счётного метода заключается в предварительном осаждении пылинок из определенного объёма и их подсчитывании с помощью микроскопа. Счётная концентрация пыли определяется по формуле

,

где k_n – количество полей зрения (клеток сетки) в 1 см² окуляра микроскопа;

n_ср – среднее количество пылинок в одном поле зрения, определённое на основе подсчёта в пяти различных сетках;

h – высота ёмкости для осаждения пыли, см.

2.3. Фотоэлектрический метод

Данный метод основан на изменении светового потока, проходящего через запылённый воздух в специальной пылевой камере.

Световой поток от лампочки 1 через конденсатор 2 падает на зеркало 3 и, отразившись от него, направляется на фотосопротивление 4 через линзу 5. Степень ослабления светового потока зависит от концентрации пыли в воздухе (рис. 4).

Рис. 4. Оптическая схема фотопылемера Ф-1

Пылевая камера включена в электрическую схему в качестве плечевого элемента одинарного моста постоянного тока, где незначительные колебания светового потока, исходящего от источника света и принимаемого фотосопротивлением, фиксируются измерительным прибором, градуированным в единицах запыленности (г/м³).

Описанный выше принцип положен в основу работы фотопылемера Ф-1, состоящего из вмонтированного в него миллиамперметра, источника питания, коммутационных и регулирующих узлов и пылевой камеры с зеркалом отражения (рис. 5).

Рис. 5. Общий вид фотопылемера Ф-1

Прибор имеет два предела измерения: 1 – от 0 да 1, 5 г/м³;
2 – от 0 до 15 г/м³, устанавливаемых переключателем шкалы.

Включение прибора осуществляется нажатием кнопки «включение». Контроль напряжения, питающего цепь моста, производится с помощью миллиамперметра, который нажатием кнопки «контроль питания» включается параллельно мосту.

Для производства замера фотопылемер Ф-1 берут в левую руку и указательным пальцем нажимают кнопку включения прибора. Затем правой рукой открывают пылевую камеру, выпускают запылённый воздух и вновь её закрывает. Отсчёт берётся по шкале в соответствии с установленным пределом.

Контрольные вопросы к лабораторной работе

1. Что называется пылью?

2. В чём заключается профессиональная вредность пыли?

3. Как классифицируется пыль по размерам частиц?

4. Что такое предельно допустимая концентрация пыли в атмосфере (ПДК) икаким образом она устанавливается?

5. Как подразделяется пыль по взрываемости?

6. Какие мероприятия предусматриваются для защиты от пыли на предприятиях?

7. В чём заключается весовой метод определения концентрации пыли в атмосфере?

8. Какие приборы и установки применяются для определения запылённости весовым методом?

9. В чём заключается счётный метод определения концентрации пыли в атмосфере?

Список рекомендуемой литературы

1. Гигиенические нормативы «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»
(ГН 2.2.5.1313-03).

2. Безопасность жизнедеятельности: учебник / под ред. Э. А. Арустамова. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°». – 2004. – 496 с.

Приложение
Таблица 1
Противопылевые СИЗОД в виде фильтрующих полумасок
Наименование	Лепесток-200/40	Юлия-М с клапаном (комплект 10 шт)	Юлия-М без клапана (бытовой)	Алина-П
Степень защиты
ГОСТ	12.4.191-99 (р. 5, 6, 9, 11)	12.4.191-99	12.4.191-99	12.4.191-99
Срок хранения, лет	4, 2
Условный срок эксплуатации	1 смена	3 смены	2 смены	3 смены
Предел концентрации аэрозолей	12 ПДК	4 ПДК	4 ПДК	12 ПДК
Защита от: аэрозолей пыли	Да Да	Да Да	Да Да	Да Да

Продолжение табл. 1
Конструктивные особенности	Облегченная полумаска из фильтрующего материала	Облегченная цельноформованная полумаска с клапаном выдоха и х/б обтюратором, предусмотрена замена полумаски	Облегченная цельноформованная полумаска, х/б обтюратор	Облегченная полумаска с клапаном выдоха
Где используется	Горнодобывающая, металлургия, асбестовые и алюминиевые производства, глиноземные комбинаты, мукомольная промышленность, машиностроение, судостроение, деревообработка, строительство, с/х	Горнодобывающая, металлургия, асбестовые и алюминиевые производства, глиноземные комбинаты, мукомольная промышленность, машиностроение, судостроение, деревообработка, строительство, с/х	Горнодобывающая, металлургия, асбестовые и алюминиевые производства, глиноземные комбинаты, мукомольная промышленность, машиностроение, судостроение, деревообработка, строительство, с/х	Машиностроение, металлургия, литейные производства, работа в карьерах и открытых разрезах, строительство

Продолжение табл. 1
Наименование	Ф-62Ш	Кама-200	У-2К	Алина П (Б) с антибактериальным слоем
Степень защиты
ГОСТ	12.4.041-2001	12.4.191-99 (р. 5, 6, 9, 11)	12.4.191-99 (р. 5, 6, 9, 11)	12.4.191-99
Срок хранения, лет
Условный срок эксплуатации	1-6 смен	2 смены	30 смен	5 смен
Предел концентрации аэрозолей	12 ПДК	12 ПДК	4 ПДК	12 ПДК
Защита от: аэрозолей пыли	Нет Да	Да Да	Нет Да	Да Да
Конструктивные особенности	Резиновая полумаска с фильтрующим патроном, предусмотрена замена фильтров	По периметру полумаски закреплена полоса пенополиуретана, 2 слоя фильтрующего материала	Фильтрующий слой, наружный слой из пенополиуретана, внутренний слой из п/э пленки, клапан выдоха и вдоха	Фильтрующая неформованная полумаска универсального размера без клапана выдоха
Продолжение табл. 1
Где используется	Горнодобывающая промышленность, глиноземные комбинаты	Асбестовые производства, глиноземные комбинаты, мукомольная промышленность, машиностроение, строительство	Асбестовые производства, глиноземные комбинаты, мукомольная промышленность, машиностроение, строительство	Защита от вирусов, бактерий и инфекций, передающихся воздушно-капельным путем
Наименование	3М 9310/9320	3М 9312/9322/9332	3М 8101/8102	3М 8812/8822
Степень защиты	1/2	1/2/3	1/2	1/2
ГОСТ	12.4, 191-99	12.4, 191-99	12.4, 191-99	12.4, 191-99
Срок хранения, лет
Условный срок эксплуатации	До появления запаха под маской	До появления запаха под маской	До появления запаха под маской	До появления запаха под маской
Предел концентрации аэрозолей	4 ПДК/ 12 ПДК	4 ПДК/ 12 ПДК/ 50 ПДК	4 ПДК/ 12 ПДК	4 ПДК/ 12 ПДК

Продолжение табл. 1

Защита от: аэрозолей пыли	Да Да	Да Да	Да Да	Да Да
Конструктивные особенности	3-компонентная конструкция: мягкая ткань на внутренней стороне респиратора, малая масса и возможность складывать, индивидуальная упаковка, новая конструкция головных ремней	Клапан выдоха, 3-компонентная конструкция: мягкая ткань на внутренней стороне респиратора, малая масса и возможность складывать, индивидуальная упаковка, новая конструкция головных ремней	Облегченная фильтрующая полумаска, 4-точечное крепление резинок (цвет белый), противовпитывающая прокладка, дополнительная внутренняя подкладка из гипоаллергенного материала	Облегченная фильтрующая полумаска, 4-х точечное крепление резинок (цвет желтый/синий), противовпитывающая прокладка, клапан выдоха
Где используется	Металлургия, строительство, машиностроение, судостроение, лакокрасочное производство, фармакология, пищевая промышленность, агрохимия, сельское хозяйство	Металлургия, литейные производства, строительство, машиностроение, производство кирпича/огнеупорных материалов, судостроение, лакокрасочное производство, фармакология, пищевая промышленность, агрохимия, сельское хозяйство	Металлургия, литейное производство, механическая переработка руды, горнодобывающая промышленность, машиностроение, целлюлозо-бумажная промышленность, производство красителей, фармацевтика и др.	Металлургия, машиностроение, химия, нефтехимия, нефтегазовая отрасль, коммунальное хозяйство, авторемонт, горнодобывающая промышленность

Продолжение табл.1

Наименование	Феникс 1/5 FFP 1	Феникс 1/5 FFP 2	Феникс 2/5 FFP 2	Молдех 2405
Степень защиты
ГОСТ	12.4.191-99	12.4.191-99	12.4.191-99	12.4.191-99
Срок хранения, лет
Условный срок эксплуатации	5 смен	5 смен	5 смен	До появления запаха под маской
Предел концентрации аэрозолей	4 ПДК	12 ПДК	12 ПДК	12 ПДК
Защита от: аэрозолей пыли	Да Да	Да Да	Да Да	Да Да
Конструктивные особенности	Формованная фильтрующая полумаска из специального многослойного материала	Формованная фильтрующая полумаска из специального многослойного материала	Формованная фильтрующая полумаска из специального многослойного материала, клапан выдоха	Структура Dura Menh защищает фильтрующий слой от загрязнений, обеспечивает прочность и гибкость; клапан Ventex облегчает выдох и уменьшает уровень температуры

Продолжение табл.1