Файл: Луговский С.И. Вентиляция в асбестотехнической промышленности.pdf

Глава III

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПЫЛЬ И ЕЕ СВОЙСТВА

Общие сведения

Пыль — это мельчайшие частицы твердого вещества, рассе­ янные в воздушной среде.

Промышленная пыль является основной вредностью при вы­ полнении многих технологических процессов, связанных с рез­ кой, заточкой, шлифованием изделий и т. д.

Производственная пыль по своему составу в основном всегда характерна для данного производства или технологического про­ цесса. Так, на текстильных предприятиях пыль образуется при процессах рыхления, трепания и чесания волокнистых материа­ лов: хлопка, асбеста, льна и др. Кроме того, пыль образуется при дроблении и размалывании различных материалов и изде­ лий (обдирке, резке, шлифовке и т. п.).

Пыль различают по размерам частиц, форме, химическому составу, электрическим и магнитным свойствам и т. п.

Обычно пыль классифицируют по размерам частиц. Степень измельчения частиц пыли называется степенью дисперсности или просто дисперсностью; чем меньше частицы, тем больше их дисперсность. Частицу произвольной формы условно считают шарообразной.

В производственных условиях встречаются пылинки самых разных размеров [86].

Пыль с размером частиц менее 100 микрон делится на сле­ дующие фракции:

Иногда частицы классифицируют по скорости витания, т. е. скорости падения в спокойном воздухе. В [86] приведёны зави­ симости скорости падения (витания) пылинок различного раз­ мера и их плотности при темпер'атуре воздуха 20°С. С помощью номограммы диаметр частиц можно определить по скорости ви­ тания, и наоборот. Из графика .видно, что скорость падения частиц в неподвижном воздухе зависит от их диаметра и плот­ ности.

46

Частңцы мельчайших размеров, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии, называются аэрозолями. Термин «аэро­ золь» относится и к- более крупным пылинкам, остающимся в воздухе во взвешенном состоянии.

При оценке вредности пыли не следует упускать из вида того, что химическая активность вещества тем выше, чем больше:еГо поверхность. Поверхность же вещества при измельчении увеличивается обратно пропорционально размеру частиц*

Классификация пыли и ее вредность

Свойства пыли зависят от степени ее дисперсности. Поэтому основой наиболее широко применяемых классификаций пыли являются размеры пылинок. В промышленной вентиляции при­ нято делить пыль на три группы:

1 Пыль с диаметром частиц, превышающим 10 мк; она осе­ дает в воздухе с возрастающей скоростью и не диффундирует.

2.Облака или туманы с диаметром частиц от 0,1 до 10 мк; они оседают в воздухе с постоянной скоростью согласно закону Стокса.

3.Дымы с диаметром частиц от 0,001 мк до 0,1 мк; частицы находятся в постоянном броуновском движении и энергично диффундируют.

Промышленная пыль представляет большую опасность для жизни и здоровья рабочих. Степень ее вредности зависит от химических свойств веществ, входящих в пылевую частицу, от размеров пылинок и концентрации их в воздухе.

К вредной пыли относится как минеральная (кремниевая, угольная, асбестовая, цементная, колчеданная), так и пыль ор­ ганических соединений (мучная, сахарная, хлопчатая и др).

Пыль может представлять опасность на предприятиях, с од­ ной стороны, как источник взрывов и, с другой,— как профес­ сиональная вредность.

Многие твердые тела (железо, цинк, алюминий, колчеданная и угольная пыль, мука, сахар и др.), будучи в состоянии тонкой пыли, способны взрываться как от источника открытого огня (спички, электрические искры), так и самопроизвольно, вследствие появления электрических разрядов молний, которые воз­ никают в пылевом облаке в результате заряжения пылинок статическим электричеством при их трении друг о друга.

Длительное вдыхание даже неядовитой пыли приводит к ле­ гочным заболеваниям, носящим название пневмокониоза. Суть этой болезни заключается в том, что мелкие пылинки, попав-

47

шне в альвеолы легких, под действием легочной жидкости по­ крываются нерастворимой пленкой различных кислот и медлен­ но, на протяжении длительного времени действуют разрушающе на легочную ткань. Защитной реакцией организма на вредное действие пыли является утолщение стенок альвеол легких, ко­ торое приводит к тому, что снижается газообмен организма через стенки альвеол с последующей гибелью человека от не­ достатка кийіорода.

Характеристика дисперсности и свойств пыли

Дисперсность частиц пыли определяется линейным размером. Обычно при измерении частиц за их величину принимают наи­ больший размер. Ряд существующих свойств (электрический заряд, адсорбция газов, смачиваемость и т,- п.) дисперсных ве­ ществ зависит от величины суммарной поверхности частиц, взве­ шенных в газовой среде. В связи с этим степень дисперсности иногда удобнее характеризовать величиной, обратной размеру частиц.

Для техники очистки воздуха от пыли и для санитарно-ги­ гиенической оценки важнее не размеры частиц, а свойства, со­ ответствующие этим размерам, и, в первую очередь, скорость оседания частиц пыли. Скорость оседания малых частиц (менее 10 мк) в неподвижном воздухе приблизительно пропорциональ­ на плотности частиц и квадрату их линейного размера.

Для техники обеспыливания важным качеством является форма пылинок, которая, в известной мере, зависит от проис­ хождения пыли и физического строения вещества, из которого она состоит. Кристаллическое, аморфное или волокнистое строе­ ние вещества придает и соответствующую форму пылинкам.

При одном и том же весе волокнистая частица легче будет задержана дыхательными путями человека при вдохе или фильтрации при очистке воздуха от пыли, нежели частица ок­ ругленной формы. Крупность пылинок обычно определяется как среднее арифметическое из двух ее измерений только под микро­ скопом.

Как правило, в каждой фракции, определяемой данной ско­ ростью витания, размеры частиц будут достаточно разнообразг ны, поскольку они зависят от формы частиц и плотности их ма­ териала.

Если газ и пар приходят в соприкосновение с поверхностью твердых веществ, то часть молекул газа или пара поглощается (адсорбируется) на этой поверхности, образуя сгущенную фазу

48

в виде тонкой пленки, обволакивающей твердую частицу. Моле­ кулы, образующие пленку, могут выходить из нее, испаряясь плп диффундируя в окружающую среду, а также проникая вглубь частиц диспергированного вещества. Процесс адсорбции будет происходить до тех пор, пока скорость поглощения не ста­ нет равной скорости испарения и диффузии, т. е. пока не уста­ новится равновесие.

Возникающие на поверхности частичек диспергированного вещества газовые пленки, предельно насыщенные газом и проч­ но ее окутывающие, повышают устойчивость (стабильность) аэрозоля, препятствуя объединению частиц (коагуляции). В за­ висимости от адсорбированного вещества увеличивается или

-уменьшается химическая активность аэрозоля. Количество газа, адсорбированного единицей веса данного твердого вещества, пропорционально величине поверхности пли иначе — степени дисперсности адсорбента. Большое значение имеет степень сма­ чиваемости частиц при борьбе с запыленностью воздуха в рабо­ чих помещениях путем разбрызгивания воды п содержание во влажном состоянии поверхностей, на которые пыль может осаж­ даться.

Образование пыли в помещениях

Мелкие частицы твердых веществ обычно всегда содержатся в исходных материалах, поступающих на переработку: образу­ ются они и в ходе технологического процесса — при измельче­ нии или истирании этих материалов, а также при пересыпании и транспортировании. Во всех этих случаях пыль~~поступает в воздух рабочего помещения через неплотности как в самом обо­ рудовании, так и в укрытиях его. Несомненно, что некоторая часть пылинок обладает такой скоростью, которую необходимо учитывать в расчетах.

Мелкие частицы, преодолевая сопротивление воздуха, очень быстро утрачивают сообщенную им кинетическую энергию и практически перестают самостоятельно двигаться почти мгно­ венно. Практическое значение собственная скорость движения пылинок может иметь только для частиц диаметром не менее 100 мк. Пыль обычно поступает в рабочее помещение с возду­ хом, выходящим через неплотности в укрытиях машин, бункерах, затворах и т. д. В некоторых случаях пыль, уже осевшая на оборудовании и строительных конструкциях, вновь поднимается в воздух при движении людей, машин, перемещении материа­ лов. Сухая уборка (подметание) пола и обдувка сжатым возду-

хом оборудования приводят к значительному увеличению запы­

машин) механизированной с применением пневматической убор­ ки пыли — одна из задач всемерного оздоровления п облегчения условий труда. Механизированная уборка пыли может быть передвижной или стационарной. Такая уборка сокращает за­ траты на чистку оборудования, так как в настоящее время кваліГфнцнрованные рабочие текстильных предприятий затрачива­ ют на чистку оборудования и рабочего места до 50% своегс времени.

Оседание частиц пыли из воздуха происходит по определен­ ному закону только в спокойном воздухе. В производственных условиях конвективные потоки и непрерывное движение воздуха задерживают оседание ныли.

Обработка волокнистых материалов па текстильных пред­ приятиях сопровождается значительным выделением пыли в воз­ дух помещений. На предприятиях, перерабатывающих асбесто­ вое волокно, загрязнение воздуха пылью особенно велико, так как в массе асбестового волокна, кроме мельчайших обломков п обрывков волокон, имеется значительное количество мельчай­ ших остатков породы. Все это вместе образует мелкодисперсную пыль, которая легко поднимается в воздух н, распространяясь, загрязняет его.

Одновременно с этим при работе машин, действии нагрева­ тельных приборов it скоплении людей происходит избыточное выделение тепла, а также загрязнение воздуха углекислотой, водяными парами, органическими веществами и газами.

Одной из важнейших задач оздоровления труда является борьба с запыленностью воздуха рабочих помещений цехов и очистка воздуха .от пыли.

Запыленность воздуха характеризуется весовым количеством пыли в единице объема воздуха мг/м3 или числом пылинок, содержащихся в 1 см3 воздуха.

Качество воздуха по степени его запыленности оценивают по количеству миллиграммов пыли в 1 м3 воздуха: чистый воз­

Состав пыли, как известно, характеризуется степенью ее измельченностп (дисперсностью). Чем меньше частицы пыли, тем меньше силы земного притяжения, которые уменьшаются про­ порционально квадрату ее радиуса, и тем меньше скорость осе­ дания частиц. По закону Стокса скорость витания частиц

50