【摘 要】：通过对聚丙烯腈基（PAN）碳纤维生产工艺分析和现场调查，确定了碳纤维生产过程中危害物质的来源。根据危害物质的特性对存在的职业病危害进行了分类，并对危害性物质、生产性粉尘、噪声与振动和高温等职业病危害因素进行了检测与分析，为碳纤维生产职业危害的防控对策提供依据。
【关键词】：聚丙烯腈基碳纤维；职业病危害；有害因素；检测；分析
碳纤维生产过程中会产生丙烯腈、氰化氢、CO、氨、氮氧化物（NOx）等有害物质。为加强职业卫生管理，保护劳动者的健康，本文对碳纤维生产过程中可能产生的职业病危害因素及危害程度进行了检测与评价[2-4]。
1 工艺流程简介
以二甲基亚砜或硫氰酸钠为溶剂，丙烯腈与共聚单体经聚合制得PAN原丝，PAN原丝经放丝、预氧化、中低温炭化、高温炭化、表面处理和收丝卷绕等工序生产出PAN碳纤维。
2 职业病危害因素的检测
2.1主要危害因素
评价对象为碳丝车间洁净化厂房，包括预氧化、炭化、表面处理和收丝四个岗位。主要存在的职业病危害因素包括化学性有害因素、物理有害因素及粉尘3大类：（1）化学有害因素为氢氰酸、NO、二氧化氮、CO、二氧化碳、甲烷等，其中高毒化学物质1种；（2）物理有害因素为高温和噪声等；（3）粉尘为碳纤维粉尘。
2.2危害因素检测
2.2.1采样对象和检测点的确定
根据评价要求[5]，确定采样对象、检测点和采样时间，检测工作场所职业病危害因素浓度/强度，各因素检测对象和检测点见图2。
图1 检测对象和检测点设置
2.2.2采样与检测方法及分析仪器
职业病危害因素粉尘、有害气体和噪声的采样、检测和分析仪器见表1，危害因素采样与检测方法见表2。
表1 采样、检测和分析仪器
表2 危害因素采样与检测方法[6-8]
|
检测项目 |
采样方法 |
检测项目 |
采样方法 |
|
纤维粉尘浓度(定点/个体) |
过氯乙烯滤膜富集法 |
CO |
直读法 |
|
NH3 |
大气泡(液体吸收法) |
CO2 |
直读法 |
|
NO/NO2 |
多孔玻板(液体吸收法） |
甲烷 |
铝箔袋集气法 |
|
HCN |
小气泡(液体吸收法） |
噪声(定点/个体) |
直读法 |
2.2.3检测时间和频次
按照采样规范，粉尘个体采集一个工作班（8h），连续采样三个工作日；定点短时间每次采样15min，每日上午、下午不同时间段各采样1次，连续采样三个工作日；噪声强度个体采样时，每个工种测量1次/班（8h），连续测量3个工作日，定点测量时选取噪声设备集中且设备噪声强度较大或作业人员停留时间长的工作场所设置检测点。检测出的工作日内工作地点的最高浓度作为评价的使用值。
3检测结果与分析
粉尘及各种化学有害因素的时间加权平均浓度、短时间（15min）接触浓度的评价使用值选取检测结果的最高值；噪声强度定点检测结果选取测量数据的平均值，个人接触噪声等效声级检测结果的评价使用值选取每周（40h）接触的等效声级。
3.1毒物
在碳纤维生产的氧化炭化段选择5个作业点，即预氧化、炭化、表面处理、收丝岗位和控制室，检测7种毒物甲烷、NH3、NO、二氧化氮、HCN、CO、二氧化碳，毒物检测结果见表3。
表3 毒物检测结果
|
检测点 |
检测因素（mg/m3） |
|
甲烷 |
NH3 |
NO |
NO2 |
HCN |
CO |
CO2 |
|
控制室 |
＜4.2 |
1.0 |
— |
— |
0.06 |
— |
— |
|
预氧化 |
＜4.2 |
4.1 |
0.022 |
0.085 |
0.65 |
1.0 |
745 |
|
炭化 |
＜4.2 |
8.5 |
0.230 |
0.150 |
0.71 |
1.3 |
616 |
|
表面处理 |
＜4.2 |
7.3 |
0.037 |
0.062 |
0.42 |
1.5 |
526 |
|
收丝 |
＜4.2 |
2.0 |
0.016 |
0.054 |
0.21 |
1.2 |
542 |
|
接触限值 |
666 |
30 |
30 |
10 |
1.0 |
30 |
18000 |
注：接触限值CH4以PC-TWA表示、HCN以MAC表示，其它以PC-STEL表示。
由45个样品的分析结果可知，甲烷含量小于4.2mg/m3，氨含量在1.0～8.5mg/m3之间，一氧化氮为0.016～0.230mg/m3，二氧化氮为0.054～0.150mg/m3，氰化氢在0.06～0.71mg/m3之间，一氧化碳在1.0～1.5mg/m3之间，二氧化碳含量在526～745mg/m3之间。由此可知，作业工人接触浓度均不超过职业接触限值。
3.2粉尘浓度
由于收丝岗位接触的粉尘均属于PAN碳纤维粉尘，其接触碳纤维粉尘的时间加权平均浓度CTWA检测结果为1.00～1.70mg/m3，时间加权平均容许浓度PC-TWA为3.00mg/m3；对有粉尘污染的工作场所进行了定点检测，结合作业工人接触情况，判断收丝岗位粉尘的短时间接触浓度C为0.50～1.81mg/m3，短时间接触平均容许浓度C/PC-TWA为4.00mg/m3。根据CTWA、C综合判断，收丝岗位接触粉尘浓度均不超过职业接触限值，判定合格。
3.3 噪声
对4个工种进行40h等效声级、定点噪声强度测量，各岗位作业工人接触噪声情况和工作场所噪声强度见表4。
表4 作业人员接触噪声情况
|
工 种 |
40h等效声级dB(A) |
定点噪声强度dB(A) |
|
氧化巡操工 |
82.2 |
79.6 |
|
炭化巡操工 |
78.3 |
70.3 |
|
表面处理工 |
80.5 |
65.2 |
|
收丝工 |
80.1 |
72.5 |
选择4个作业点，噪声强度定点检测结果选取测量数据在65.2～79.6 dB(A)之间，个人接触噪声等效声级检测结果在78.3～82.2 dB(A)之间，接触噪声40h等效声级、定点噪声强度均未超过职业接触限值。国家标准的接触限值为：作业工人接触噪声85dB(A)。
4危害因素评价
现场检测数据表明，作业人员接触氨、氰化氢、一氧化碳的浓度均不超过接触限值[9]，这可能与生产过程中生产设备密闭，有害因素及时排出工作场所有关。根据规定[10]，综合作业工人接触的各种毒物浓度等因素，得出该车间预氧化、炭化、表面处理和收丝四个岗位有毒作业级别为0级，即相对无害作业。
参考文献
[1]张家杰．国内外碳纤维生产现状及发展趋势[J]．化工技术经济，2005，23(4)：12-15，19．
[2]建设项目职业病危害控制效果评价技术导则[S]．GBZ/T 197-2007，2007．
[3]工作场所有害因素职业接触限值[S]．GBZ 2.1-2007，2007．
[4]工作场所有害因素职业接触限值 第2部分：物理因素[S]．GBZ 2.2-2007，2007．
[5]工作场所空气中有害物质监测的采样规范[S]．GBZ 159-2004，2004．
[6]工作场所空气中粉尘测定[S]．GBZ/T 192.1～5-2007，2007．
[7]工作场所空气有毒物质测定[S]．GBZ/T160-2004，2004．
[8]工作场所物理因素测量-噪声[S]．GBZ/T189.8-2007，2007．
[9]工作场所有害因素职业接触限值 第1部分：化学有害因素[S]．GBZ 2.1-2007，2007．
[10]邢娟娟，陈江，杨力，等．企业作业场所职业危害识别与控制[M]．北京：中国工人出版社，2009．
现在位置：频道首页 >> 信息正文
