CC BY
0
УДК: 613.633
ВРЕД И ОПАСНОСТЬ ПЫЛИ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ
Е.В. Кулакова, кандидат технических наук, доцент Орловский государственный аграрный университет имени Н.В.Парахина E-mail: [email protected]
Аннотация: одним из негативных факторов производственных предприятий, занимающихся обработкой древесины и изготовлением изделий из нее, является древесная пыль. Она образуется в достаточно больших количествах и может негативно влиять как на здоровье работников этих предприятий, так и на экологию, в частности на загрязнение атмосферы. Кроме того, опасность мелкой древесной пыли больших концентраций заключается в высокой вероятности возникновения пожаров и взрывов на деревообрабатывающих предприятиях, которые наносят огромный материальный ущерб.
Ключевые слова: механическая обработка древесины, древесная пыль, вредный фактор, вредные вещества, дисперсный состав пыли, пожаровзрывоопасность.
HARM AND HAZARDS OF DUST FROM WOOD PROCESSING INDUSTRIES
E.V. Kulakova, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Oryol State Agrarian University named after N.V. Parakhin
Abstract: One of the negative factors of manufacturing enterprises engaged in wood processing and manufacturing products from it is wood dust. It is formed in fairly large quantities and can negatively affect both the health of workers at these enterprises and the environment, in particular air pollution. In addition, the danger of fine wood dust in high concentrations lies in the high probability of fires and explosions at wood processing enterprises, which cause enormous material damage.
Keywords: mechanical processing of wood, wood dust, harmful factor, harmful substances, dispersed composition of dust, fire and explosion hazard.
Производственный процесс обработки древесины на различных предприятиях сопровождается значительными выделениями пыли непосредственно в производственные помещения. Древесная пыль образуется при различных операциях, таких как распиловка, шлифовка, строгание, фрезеровка и др. Основными источниками древесной пыли выступают деревообрабатывающая промышленность и производство мебели. Производственные процессы предприятий по обработке древесины не обходятся без выбросов в окружающую среду, большого количества разнообразных видов отходов, причем загрязняют окружающую среду как основные, так и вспомогательные подразделения. При механической обработке древесины, помимо древесной пыли, как одного из основных компонентов выбросов, на предприятиях имеют место выбросы также марганца и его соединений, азота диоксида, углерода оксида, фтористых газообразных соединений, бензина, бензапирена, керосина, пыли неорганической. Летучие пары лакокрасочных веществ и растворителей, частицы смолосодержащих клеевых веществ, тоже вносят свой вклад в загрязнение окружающей среды.
Древесная пыль разделяется на несколько групп в зависимости от дисперстного состава частиц: до 1 мкм; от 1 до 10 мкм (мелкодисперсный загрязнитель); от 10 до 50 мкм (среднедисперсный загрязнитель); от 50 до 140 мкм (крупнодисперсный загрязнитель); от 140 мкм (очень крупный загрязнитель). Чем мельче пылевые частицы, тем большую опасность представляют для человека, так как они обладают лучшей проникающей способностью в органы дыхания. В качестве примера отметим, что при шлифовке древесины наблюдаются частицы до 10 мкм в количестве до 0,43%, данная пыль является мелкодисперстной. При распиловке, фрезеровании древесины образуется крупнодисперстная пыль. Форма частиц загрязнителя, в основном, игловидная с зазубренными краями. Пыль от шлифовки дерева еще содержит частицы абразива, которые могут достигать порядка 30% от всей образующейся пыли [1].
Пылевые частицы находятся в постоянном движении, на сколько быстро они оседают на поверхности напрямую зависит от их размеров. Более крупные частицы оседают быстрее в следствии силы тяжести, в то время как мелкодисперсный загрязнитель дольше находится во взвешенном состоянии, не поддаваясь сопротивлению воздуха. Электрический заряд частиц также играет роль при воздействии пыли на организм человека - заряженные частички задерживаются в легких дольше, чем нейтральные, поэтому они более опасны для человеческого организма. Помимо всего, древесная пыль вредна и для оборудования, так как при ее попадании в узлы и механизмы агрегата происходит преждевременный выход его из строя и как следствие - дополнительные материальные потери для дальнейшего восстановления или ремонта.
Количество пыли, выделяющейся при обработке древесины на различных деревообрабатывающих станках, определяется по выражению:
Мп = YT , кг/ч
где Y - удельный показатель пылеобразования на единицу оборудования, кг/ч;
Т - время работы технологического оборудования, ч.
На примере производства фанеры, рассмотрим какие загрязняющие вещества образуются на различных участках. Фанера - материал, состоящий из трех или более листов шпона, которые склеены в плоский лист. В таблице 1 приведены участки производства фанеры, отмечено наличие, либо отсутствие загрязняющих веществ, которые выделяются в ходе технологического процесса [2].
Таблица 1 - Наличие вредных веществ в воздухе рабочей зоны при производстве фанеры
Участки производства фанеры Загрязняющее вещество
пыль фенол формальдегид аммиак
Разделка фанерного сырья + - - -
Лущения чураков + - - -
Сортировка шпона + - - -
Починка шпона + - - -
Обрезка слоеной фанеры + - - -
Сортировка фанеры + - - -
Упаковка фанеры + - - -
Производство древесных слоистых пластиков + + + -
Склеивание шпона - + + +
Приготовление смол - + + +
Как видно из таблицы, пыль присутствует практически на большинстве участков в отличие от остальных загрязняющих веществ, которые встречаются на некоторых операциях технологического процесса.
В таблице 2 представлено количество отходов, в том числе пыли, образующихся при механической обработке древесины на некоторых видах станков.
Таблица 2 - Образование пыли при механической обработке древесины
Наименование станков
Вид отходов
Среднечасовая масса отходов
Всего, кг
в том числе пыль
кг
% от всех отходов
Круглопильные
ЦБ-2
ЦТЗФ-1
ЦМЭ-2, ЦКБ-4
ЦА2А
ЦПА-40
опилки, пыль
29,7 46,3 44,0 61,0 44,0
10,7
15.7
15.8 21,5 15,3
36 33 36 36 35
Строгальные СФ-3, СФ-4 СФ-6
СФА-4, СР-3 СФА-6
стружка, пыль
33,0 73,0 97,0
190,0
8,2 18,2 24,2
47,6
25 25 25
25
Фрезерные
ФЛ. ФЛА, ФСШ
Ф-4, Ф-5, Ф-6
ФС-1
ВФК-2
СР-18
СП-30, С-26
стружка, пыль
24.0
26.1 47,5 27,0 500,0 600,0
4,8 5,2 9,5 5,4 125,0 150,0
20 20 20 20 25 25
Шипорезные
Ш0-10: от торцовочной пилы;
опилки, стружка,
4,6
0,7
16
от шипорезной фрезы; пыль 73,0 11,6 16
от проушечной фрезы 24,0 3,8 16
ШО-6: от торцовочной пилы; 3,7 0,6 16
от шипорезной головки; 54,0 8,6 16
от проушечного диска 15,3 2,4 16
Ленточнопильные
ЛС-80-4 ЛД-140 опилки, пыль 29,0 245,0 9,8 83,5 33 34
Сверлильные и долбежные СКПА СВА-2 ДЦА-2 стружка, пыль 14,0 27,0 2,5 4,8 17 18
Шлифовальные ШлПС-5П 2,8 2,8 100
ШлПС-7 5,6 5,6 100
ШлНСВ 1,2 1,2 100
ШлДБ-4 3,2 3,1 96
ШлСЛ пыль 1,8 1,7 94
Шл2Д 4,0 3,8 95
ШлВЦ-3 27,0 26,5 98
ШлЗВЦ-З 48,0 45,6 95
ШлНС 2,8 2,7 96
Пыль, образующаяся в результате механической обработки древесины, составляет порядка 16-100% от всей массы отходов и зависит от применяемых станков. В большей степени пыль выделяется при работе на шлифовальных станках (более 90%), меньше на круглопильных и ленточнопильных станках (33-36%), еще меньше на строгальных и фрезерных станках (20-25%).
Древесная пыль может быть как вредным производственным фактором, так и опасным - при большой ее концентрации [3].
Сама по себе древесная пыль относится к IV классу (малоопасные вещества) и при контакте с кожей работника может вызывать аллергические реакции. Однако постоянный контакт с этой пылью может способствовать развитию различных заболеваний органов дыхания, кожи и глаз, а также приводить к развитию пневмокониоза и пылевого бронхита (возникают в результате механического и химического воздействия пыли на органы дыхания). Пневмокониозы являются общим хроническим заболеванием организма с преимущественным поражением легких. Изменения в органах дыхания начинаются с верхних дыхательных путей. Проникновение пыли в легкие, вызывает их защитную реакцию, а именно происходит сжатие легких, вследствие чего уменьшается рабочий объем и дыхание становится частым и поверхностным. В результате этого уменьшается обогащение артериальной крови кислородом и развивается кислородная недостаточность. Ранними признаками пневмокониоза являются повышенная утомляемость и общая слабость, которые по мере развития болезни прогрессируют и в дальнейшем приводят к потере трудоспособности.
При обработке древесностружечных плит образуется пыль, которая содержит токсичные химические вещества. Основным токсичным компонентом является формальдегид, выделение которого из древесностружечных плит происходит длительное время. Постоянное вдыхание пыли, содержащей формальдегид даже в небольших концентрациях, может привести к хроническому отравлению.
При контакте древесной пыли с кожей человека могут возникать различные кожные заболевания (дерматиты, экземы), а присутствие химических веществ, входящих в состав клеев и лаков, усугубляет результат этого воздействия. Кроме того, в литературе имеются сведения о том, что среди рабочих, занятых обработкой любой твердой породы древесины, были отмечены заболевания раком.
Опасность мелкой древесной пыли больших концентраций заключается в высокой вероятности возникновения пожаров и взрывов на деревообрабатывающих предприятиях, которые наносят огромный ущерб - разрушаются здания, выводится из строя оборудование, вызывают гибель людей и представляют угрозу здоровью остальных, загрязнение окружающей среды.
Производственная пыль может находиться во взвешенном состоянии в виде аэрозоля или осадка на различных поверхностях в виде аэрогеля. Аэрозоли и аэрогель представляют пожаро- и взрывоопасность. Тепловое воздействие на аэрозоль сопровождается сложными физико-химическими процессами, состоящих из нескольких стадий, отличающихся скоростью распространения фронта пламени и величиной развиваемого при этом давления. По тепловой теории горения причиной самовоспламенения являются активные центры медленно протекающих реакций с постепенным нарастанием температуры веществ. Это происходит в
результате того, что выделяющаяся при реакции окисления теплота не успевает отводиться в окружающую среду. Постепенное увеличение температуры тела ускоряет ход реакции, что, в свою очередь, создает условия для развития быстрого лавинообразного процесса и приводит к воспламенению аэровзвеси в одной точке. Тем временем еще не воспламенившиеся пылевые частицы, находящиеся перед фронтом пламени, нагреваются за счет его теплоты до начальной температуры распада и в результате чего происходит их газификация. Газы пиролиза диффундируют в зону горения и таким образом осуществляют их зажигание.
В условиях производства взрыв может распространяться при значительных отложениях промышленной пыли в состоянии геля, которая обычно имеет высокую степень дисперсности. При возникновении сравнительно небольшой вспышки местного значения, аэрогель быстро переходит во взвешенное состояние, образуя концентрации, намного превосходящие первоначальные, что создает условия для вторичного, более сильного пылевого взрыва. Взрывная ударная волна, опережая фронт пламени и переводя во взвешенное состояние по пути своего движения все большие и большие количества пыли, подготавливает питательную среду для пламени и тем самым последовательно усиливает взрывной эффект. По различным данным, каждые 60 взрывов дают 10 вторичных, при этом более 50% погибших и раненых приходится на вторичные взрывы, что свидетельствует об их опасности.
Воспламенение пыли зависит от ее физико-химических характеристик, параметров источника воспламенения и других условий. Многочисленными исследованиями установлено, что взрывчатость пыли зависит от содержании в ней летучих веществ. Данные хроматографического анализа пылей показывают следующий суммарный выход летучих веществ в процентах: береза - 91, красное дерево - 88, ясень - 85,6, лаковая пыль - 98,7, картон - 71,7.
Подводя итог, отметим, что древесные частицы являются основным компонентом древесной пыли и представляют как вред, так и опасность для человека, поэтому необходимо принимать соответствующие меры при контакте с таким загрязнителем, чтобы минимизировать риск возникновения профессиональных заболеваний и травм.
Мероприятия по защите воздушной среды на участках при обработке древесины следует разрабатывать с особой тщательностью, так как в воздушную среду может поступать комплекс веществ, оказывающих неблагоприятное воздействие на работников. Кроме мероприятий по защите воздушной среды, необходимы технические меры, исключающие прямой контакт работников с обрабатываемой древесиной и предупреждающие пожаровзрывоопасные ситуации.
Литература:
1. Азаров, В. Н. О концентрации и дисперсном составе пыли в воздухе рабочих и обслуживаемых зон предприятий стройиндустрии / В. Н. Азаров // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды : матер, междунар. конф. Волгоград. 2003. С. 1-7.
2. Экба, С. И. Организация исследований концентрации пыли в воздушной среде помещений деревообрабатывающих производств / С. И. Экба, П. А. Сидякин // Новый университет. Сер. : Технические науки. 2013. №3 (13). С. 31-34.
3. Кулакова, Е. В. Вопросы безопасности в условиях производства / Е. В. Кулакова // Инновации природообустройства и защиты окружающей среды : Материалы I Национальной научно-практической конференции с международным участием, Саратов, 23-24 января 2019 года. - Саратов: Общество с ограниченной ответственностью Издательство «КУБиК», 2019. - С. 269-272.
