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82. Metallverarbeitende und metallverarbeitende Industrie

Kapitel-Editor: Michael McCann


Inhaltsverzeichnis

Tabellen und Abbildungen

Allgemeines Profil

Schmelz- und Raffinationsbetriebe

Schmelzen und Raffinieren
Pekka Roto

Schmelzen und Raffinieren von Kupfer, Blei und Zink

Aluminiumschmelze und Raffination
Bertram D. Dinman

Goldschmelze und Raffination
ID Gadaskina und LA Ryzik

Metallverarbeitung und Metallbearbeitung

Gießereien
Franklin E. Mirer

Schmieden und Stanzen
Robert M.Park

Schweißen und thermisches Schneiden
Philip A. Platcow und GS Lyndon

Drehmaschinen
Toni Retsch

Schleifen und Polieren
K. Welinder

Industrieschmierstoffe, Metallbearbeitungsflüssigkeiten und Automobilöle
Richard S. Kraus

Oberflächenbehandlung von Metallen
JG Jones, JR Bevan, JA Catton, A. Zober, N. Fish, KM Morse, G. Thomas, MA El Kadeem und Philip A. Platcow

Metallrückgewinnung
Melvin E. Cassady und Richard D. Ringenwald, Jr.

Umweltprobleme bei der Metallveredelung und Industriebeschichtungen
Stewart Forbes

Tische

Klicken Sie unten auf einen Link, um die Tabelle im Artikelkontext anzuzeigen.

1. Ein- und Ausgänge für die Kupferschmelze
2. Ein- und Ausgänge für die Bleischmelze
3. Ein- und Ausgänge für die Zinkschmelze
4. Ein- und Ausgänge für die Aluminiumschmelze
5. Arten von Gießereiöfen
6. Inputs von Prozessmaterialien und Outputs von Schadstoffen
7. Schweißverfahren: Beschreibung & Gefahren
8. Zusammenfassung der Gefahren
9. Steuerungen für Aluminium, nach Betätigung
10 Kontrollen für Kupfer nach Betrieb
11 Kontrollen für Blei, nach Betrieb
12 Kontrollen für Zink, nach Betrieb
13 Kontrollen für Magnesium, nach Betrieb
14 Kontrollen für Quecksilber, nach Betrieb
15 Kontrollen für Nickel nach Betrieb
16 Kontrollen für Edelmetalle
17 Kontrollen für Cadmium, nach Betrieb
18 Kontrollen für Selen, nach Betrieb
19 Kontrollen für Kobalt nach Betrieb
20 Kontrollen für Zinn, nach Betrieb
21 Kontrollen für Titan, nach Betrieb

Zahlen

Zeigen Sie auf eine Miniaturansicht, um die Bildunterschrift anzuzeigen, klicken Sie, um die Abbildung im Artikelkontext anzuzeigen.

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Kinder Kategorien

Mittwoch, März 16 2011 20: 28

Schmelzen und Raffinieren

Adaptiert von der 3. Auflage, Enzyklopädie des Arbeitsschutzes.

Bei der Herstellung und Veredelung von Metallen werden in einer Reihe unterschiedlicher physikalischer und chemischer Reaktionen wertvolle Bestandteile von wertlosem Material getrennt. Das Endprodukt ist Metall, das kontrollierte Mengen an Verunreinigungen enthält. Das primäre Schmelzen und Raffinieren erzeugt Metalle direkt aus Erzkonzentraten, während das sekundäre Schmelzen und Raffinieren Metalle aus Schrott und Prozessabfällen produziert. Schrott umfasst Bits und Stücke von Metallteilen, Stangen, Späne, Bleche und Drähte, die nicht den Spezifikationen entsprechen oder abgenutzt sind, aber recycelt werden können (siehe Artikel „Metallrückgewinnung“ in diesem Kapitel).

Überblick über Prozesse

Zwei Metallrückgewinnungstechnologien werden im Allgemeinen verwendet, um raffinierte Metalle herzustellen, pyrometallurgisch und hydrometallurgisch. Pyrometallurgische Prozesse verwenden Wärme, um gewünschte Metalle von anderen Materialien zu trennen. Diese Prozesse nutzen Unterschiede zwischen Oxidationspotentialen, Schmelzpunkten, Dampfdrücken, Dichten und/oder Mischbarkeit der Erzkomponenten im geschmolzenen Zustand. Hydrometallurgische Technologien unterscheiden sich von pyrometallurgischen Verfahren darin, dass die gewünschten Metalle von anderen Materialien unter Verwendung von Techniken getrennt werden, die sich die Unterschiede zwischen den Löslichkeiten der Bestandteile und/oder den elektrochemischen Eigenschaften in wässrigen Lösungen zunutze machen.

Pyrometallurgie

 Während der pyrometallischen Verarbeitung wird ein Erz nach begünstigt (konzentriert durch Zerkleinern, Mahlen, Schweben und Trocknen), wird mit anderen Materialien wie Sackhausstaub und Flussmitteln gesintert oder geröstet (kalziniert). Das Konzentrat wird dann in einem Hochofen geschmolzen oder geschmolzen, um die gewünschten Metalle zu einem unreinen geschmolzenen Barren zu verschmelzen. Dieser Goldbarren wird dann einem dritten pyrometallischen Prozess unterzogen, um das Metall auf den gewünschten Reinheitsgrad zu veredeln. Jedes Mal, wenn das Erz oder Goldbarren erhitzt wird, entstehen Abfallmaterialien. Staub aus Lüftungs- und Prozessgasen kann in einem Filterhaus aufgefangen und je nach Restmetallgehalt entweder entsorgt oder dem Prozess wieder zugeführt werden. Schwefel im Gas wird ebenfalls aufgefangen und kann bei Konzentrationen über 4 % in Schwefelsäure umgewandelt werden. Je nach Herkunft des Erzes und dessen Restmetallgehalt können auch verschiedene Metalle wie Gold und Silber als Nebenprodukte anfallen.

Das Rösten ist ein wichtiger pyrometallurgischer Prozess. Sulfatierendes Rösten wird bei der Herstellung von Kobalt und Zink verwendet. Sein Zweck ist es, die Metalle abzutrennen, damit sie für die weitere hydrometallurgische Verarbeitung in eine wasserlösliche Form überführt werden können.

Beim Schmelzen von sulfidischen Erzen entsteht ein teilweise oxidiertes Metallkonzentrat (matt). Beim Schmelzen bildet das wertlose Material, meist Eisen, mit Flussmitteln eine Schlacke und wird in das Oxid umgewandelt. In der Konversionsstufe, die in Konversionsöfen stattfindet, erhalten die wertvollen Metalle ihre metallische Form. Dieses Verfahren wird in der Kupfer- und Nickelproduktion eingesetzt. Eisen, Ferrochrom, Blei, Magnesium und Eisenverbindungen werden durch Reduktion des Erzes mit Holzkohle und einem Flussmittel (Kalkstein) hergestellt, wobei der Schmelzprozess üblicherweise in einem Elektroofen stattfindet. (Siehe auch die Eisen- und Stahlindustrie Kapitel.) Die Salzschmelzelektrolyse, die bei der Aluminiumherstellung verwendet wird, ist ein weiteres Beispiel für einen pyrometallurgischen Prozess.

Die für die pyrometallurgische Behandlung von Metallen erforderliche hohe Temperatur wird durch Verbrennung fossiler Brennstoffe oder durch Ausnutzung der exothermen Reaktion des Erzes selbst (z. B. im Schwebeschmelzverfahren) erreicht. Das Schwebeschmelzverfahren ist ein Beispiel für ein energiesparendes pyrometallurgisches Verfahren, bei dem Eisen und Schwefel des Erzkonzentrats oxidiert werden. Die exotherme Reaktion gekoppelt mit einem Wärmerückgewinnungssystem spart viel Energie beim Schmelzen. Die hohe Schwefelausbeute des Verfahrens kommt auch dem Umweltschutz zugute. Die meisten der kürzlich gebauten Kupfer- und Nickelhütten verwenden dieses Verfahren.

Hydrometallurgie

Beispiele für hydrometallurgische Prozesse sind Auslaugen, Ausfällen, elektrolytische Reduktion, Ionenaustausch, Membrantrennung und Lösungsmittelextraktion. Die erste Stufe hydrometallurgischer Prozesse ist das Auslaugen wertvoller Metalle aus weniger wertvollem Material, beispielsweise mit Schwefelsäure. Der Laugung geht häufig eine Vorbehandlung (z. B. Sulfatrösten) voraus. Der Laugungsprozess erfordert oft hohen Druck, die Zugabe von Sauerstoff oder hohe Temperaturen. Das Auslaugen kann auch mit Strom durchgeführt werden. Aus der Auslaugungslösung wird das gewünschte Metall oder seine Verbindung durch Präzipitation oder Reduktion unter Verwendung verschiedener Verfahren gewonnen. Die Reduktion erfolgt beispielsweise in der Kobalt- und Nickelproduktion mit Gas.

Auch die Elektrolyse von Metallen in wässrigen Lösungen wird als hydrometallurgisches Verfahren angesehen. Bei der Elektrolyse wird das Metallion zum Metall reduziert. Das Metall befindet sich in einer schwach sauren Lösung, aus der es unter dem Einfluss eines elektrischen Stroms an Kathoden ausfällt. Die meisten Nichteisenmetalle können auch durch Elektrolyse veredelt werden.

Häufig sind metallurgische Verfahren eine Kombination aus pyro- und hydrometallurgischen Verfahren, je nach zu behandelndem Erzkonzentrat und Art des zu veredelnden Metalls. Ein Beispiel ist die Nickelproduktion.

Gefahren und ihre Vermeidung

Die Verhütung von Gesundheitsrisiken und Unfällen in der metallurgischen Industrie ist in erster Linie eine pädagogische und technische Frage. Ärztliche Untersuchungen sind zweitrangig und haben nur eine ergänzende Rolle bei der Prävention von Gesundheitsrisiken. Ein harmonischer Informationsaustausch und die Zusammenarbeit zwischen den Planungs-, Linien-, Sicherheits- und Arbeitsschutzabteilungen im Unternehmen führen zu den effizientesten Ergebnissen bei der Prävention von Gesundheitsrisiken.

Die besten und kostengünstigsten vorbeugenden Maßnahmen sind diejenigen, die in der Planungsphase einer neuen Anlage oder eines neuen Prozesses ergriffen werden. Bei der Planung neuer Produktionsanlagen sollten mindestens folgende Aspekte berücksichtigt werden:

  • Die potenziellen Quellen von Luftschadstoffen sollten umschlossen und isoliert werden.
  • Das Design und die Platzierung der Prozessausrüstung sollten einen einfachen Zugang für Wartungszwecke ermöglichen.
  • Bereiche, in denen eine plötzliche und unerwartete Gefahr auftreten kann, sollten kontinuierlich überwacht werden. Entsprechende Warnhinweise sollten enthalten sein. Beispielsweise sollten Bereiche, in denen eine Exposition gegenüber Arsenwasserstoff oder Cyanwasserstoff möglich sein könnte, ständig überwacht werden.
  • Die Zugabe und Handhabung von giftigen Prozesschemikalien sollte so geplant werden, dass eine manuelle Handhabung vermieden werden kann.
  • Geräte zur Probenahme bei der persönlichen Arbeitshygiene sollten nach Möglichkeit verwendet werden, um die tatsächliche Exposition des einzelnen Arbeitnehmers zu bewerten. Die regelmäßige stationäre Überwachung von Gasen, Stäuben und Lärm gibt einen Überblick über die Exposition, spielt jedoch nur eine ergänzende Rolle bei der Bewertung der Expositionsdosis.
  • Bei der Raumplanung sollten die Anforderungen zukünftiger Änderungen oder Erweiterungen des Prozesses berücksichtigt werden, damit sich die arbeitshygienischen Standards der Anlage nicht verschlechtern.
  • Es sollte ein kontinuierliches Aus- und Weiterbildungssystem für das Sicherheits- und Gesundheitspersonal sowie für Vorarbeiter und Arbeiter geben. Insbesondere neue Arbeitnehmer sollten gründlich über mögliche Gesundheitsrisiken und deren Vermeidung in ihrem eigenen Arbeitsumfeld informiert werden. Darüber hinaus sollten Schulungen durchgeführt werden, wenn ein neuer Prozess eingeführt wird.
  • Arbeitspraktiken sind wichtig. Beispielsweise kann eine schlechte persönliche Hygiene durch Essen und Rauchen am Arbeitsplatz die persönliche Exposition erheblich erhöhen.
  • Das Management sollte über ein Gesundheits- und Sicherheitsüberwachungssystem verfügen, das angemessene Daten für die technische und wirtschaftliche Entscheidungsfindung liefert.

 

Im Folgenden sind einige der spezifischen Gefahren und Vorsichtsmaßnahmen aufgeführt, die beim Schmelzen und Raffinieren auftreten.

Verletzungen

Die Schmelz- und Raffinerieindustrie hat eine höhere Verletzungsrate als die meisten anderen Branchen. Zu den Quellen dieser Verletzungen gehören: Spritzer und Verschütten von geschmolzenem Metall und Schlacke, die zu Verbrennungen führen; Gasexplosionen und Explosionen durch Kontakt von geschmolzenem Metall mit Wasser; Kollisionen mit fahrenden Lokomotiven, Waggons, Laufkränen und anderen mobilen Geräten; Stürze schwerer Gegenstände; Stürze aus großer Höhe (z. B. beim Betreten einer Krankabine); und Verletzungen durch Ausrutschen und Stolpern durch Blockierung von Fußböden und Durchgängen.

Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören: angemessene Schulung, angemessene persönliche Schutzausrüstung (PSA) (z. B. Schutzhelme, Sicherheitsschuhe, Arbeitshandschuhe und Schutzkleidung); gute Lagerung, Haushaltsführung und Gerätewartung; Verkehrsregeln für bewegliche Geräte (einschließlich festgelegter Routen und eines wirksamen Signal- und Warnsystems); und ein Absturzsicherungsprogramm.

Wärme-

Hitzestresserkrankungen wie Hitzschlag sind eine häufige Gefahr, hauptsächlich aufgrund der Infrarotstrahlung von Öfen und geschmolzenem Metall. Dies ist insbesondere dann ein Problem, wenn anstrengende Arbeiten in heißen Umgebungen durchgeführt werden müssen.

Zur Vorbeugung von Hitzeerkrankungen können Wasser- oder Luftschleier vor Öfen, punktuelle Kühlung, geschlossene klimatisierte Kabinen, Hitzeschutzkleidung und luftgekühlte Anzüge, genügend Zeit zur Akklimatisierung, Arbeitspausen in kühlen Bereichen und eine ausreichende Versorgung gehören von Getränken für häufiges Trinken.

Chemische Gefahren

Bei Schmelz- und Raffinationsvorgängen kann es zu einer Exposition gegenüber einer Vielzahl von gefährlichen Stäuben, Dämpfen, Gasen und anderen Chemikalien kommen. Insbesondere das Brechen und Mahlen von Erz kann zu einer hohen Exposition gegenüber Kieselsäure und toxischen Metallstäuben (z. B. mit Blei, Arsen und Cadmium) führen. Auch bei Ofenwartungsarbeiten kann es zu Staubbelastungen kommen. Während des Schmelzbetriebs können Metalldämpfe ein großes Problem darstellen.

Staub- und Rauchemissionen können durch Einhausung, Automatisierung von Prozessen, lokale und verdünnte Absaugung, Benetzung von Materialien, reduzierte Handhabung von Materialien und andere Prozessänderungen kontrolliert werden. Wo diese nicht ausreichen, wäre Atemschutz erforderlich.

Viele Schmelzvorgänge umfassen die Produktion großer Mengen Schwefeldioxid aus Sulfiderzen und Kohlenmonoxid aus Verbrennungsprozessen. Verdünnung und lokale Absaugung (LEV) sind unerlässlich.

Schwefelsäure entsteht als Nebenprodukt von Schmelzvorgängen und wird beim elektrolytischen Raffinieren und Auslaugen von Metallen verwendet. Die Exposition kann sowohl gegenüber der Flüssigkeit als auch gegenüber Schwefelsäurenebeln erfolgen. Haut- und Augenschutz sowie LEV sind erforderlich.

Das Schmelzen und Raffinieren einiger Metalle kann besondere Gefahren bergen. Beispiele hierfür sind Nickelcarbonyl bei der Nickelraffination, Fluoride bei der Aluminiumverhüttung, Arsen bei der Kupfer- und Bleiverhüttung und -veredelung sowie Quecksilber- und Zyanidbelastungen während der Goldveredelung. Diese Prozesse erfordern ihre eigenen speziellen Vorkehrungen.

Andere Gefahren

Blendung und Infrarotstrahlung von Öfen und geschmolzenem Metall können Augenschäden einschließlich grauem Star verursachen. Es sollten geeignete Schutzbrillen und Gesichtsschutz getragen werden. Hohe Infrarotstrahlung kann auch Hautverbrennungen verursachen, wenn keine Schutzkleidung getragen wird.

Hohe Lärmpegel beim Brechen und Mahlen von Erz, Gasentladungsgebläsen und Hochleistungselektroöfen können zu Gehörschäden führen. Wenn die Lärmquelle nicht umschlossen oder isoliert werden kann, sollte ein Gehörschutz getragen werden. Es sollte ein Hörerhaltungsprogramm einschließlich audiometrischer Tests und Schulungen eingeführt werden.

Während elektrolytischer Prozesse können elektrische Gefahren auftreten. Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören die ordnungsgemäße elektrische Wartung mit Lockout/Tagout-Verfahren; isolierte Handschuhe, Kleidung und Werkzeuge; und Fehlerstromschutzschalter, wo erforderlich.

Das manuelle Heben und Handhaben von Materialien kann zu Verletzungen des Rückens und der oberen Extremitäten führen. Mechanische Hebehilfen und eine angemessene Schulung in Hebemethoden können dieses Problem reduzieren.

Umweltverschmutzung und Umweltschutz

Emissionen von reizenden und korrosiven Gasen wie Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff und Chlorwasserstoff können zur Luftverschmutzung beitragen und Korrosion von Metallen und Beton innerhalb der Anlage und in der Umgebung verursachen. Die Toleranz der Vegetation gegenüber Schwefeldioxid ist je nach Wald- und Bodentyp unterschiedlich. Im Allgemeinen vertragen immergrüne Bäume geringere Konzentrationen an Schwefeldioxid als Laubbäume. Partikelemissionen können unspezifische Partikel, Fluoride, Blei, Arsen, Cadmium und viele andere toxische Metalle enthalten. Abwässer können eine Vielzahl von toxischen Metallen, Schwefelsäure und anderen Verunreinigungen enthalten. Feste Abfälle können mit Arsen, Blei, Eisensulfiden, Kieselerde und anderen Schadstoffen kontaminiert sein.

Das Schmelzmanagement sollte die Bewertung und Kontrolle der Emissionen aus der Anlage beinhalten. Dies ist eine spezialisierte Arbeit, die nur von Personal durchgeführt werden sollte, das mit den chemischen Eigenschaften und Toxizitäten der aus den Anlagenprozessen ausgetragenen Materialien gründlich vertraut ist. Der physikalische Zustand des Materials, die Temperatur, mit der es den Prozess verlässt, andere Materialien im Gasstrom und andere Faktoren müssen bei der Planung von Maßnahmen zur Kontrolle der Luftverschmutzung berücksichtigt werden. Es ist auch wünschenswert, eine Wetterstation zu unterhalten, meteorologische Aufzeichnungen zu führen und darauf vorbereitet zu sein, die Leistung zu reduzieren, wenn die Wetterbedingungen für die Ausbreitung von Schornsteinabwässern ungünstig sind. Exkursionen sind notwendig, um die Auswirkungen der Luftverschmutzung auf Wohn- und Landwirtschaftsgebiete zu beobachten.

Schwefeldioxid, einer der Hauptverunreinigungen, wird in ausreichender Menge als Schwefelsäure zurückgewonnen. Ansonsten werden Schwefeldioxid und andere gefährliche gasförmige Abfälle durch Auswaschen kontrolliert, um die Emissionsnormen zu erfüllen. Partikelemissionen werden üblicherweise durch Gewebefilter und elektrostatische Abscheider kontrolliert.

Bei Flotationsprozessen wie der Kupferkonzentrierung werden große Mengen Wasser verwendet. Der größte Teil dieses Wassers wird wieder in den Prozess zurückgeführt. Tailings aus dem Flotationsprozess werden als Schlamm in Absetzbecken gepumpt. Dabei wird Wasser recycelt. Metallhaltiges Prozesswasser und Regenwasser werden vor der Einleitung oder Wiederverwertung in Kläranlagen gereinigt.

Abfälle in fester Phase umfassen Schlacken aus der Verhüttung, Blowdown-Aufschlämmungen aus der Umwandlung von Schwefeldioxid in Schwefelsäure und Schlämme aus oberirdischen Auffangbecken (z. B. Absetzbecken). Einige Schlacken können rekonzentriert und zur Wiederverarbeitung oder Rückgewinnung anderer vorhandener Metalle zu Schmelzhütten zurückgeführt werden. Viele dieser Festphasenabfälle sind gefährliche Abfälle, die gemäß Umweltvorschriften gelagert werden müssen.

 

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Adaptiert von EPA 1995.

Kupfer

Kupfer wird je nach Erzgehalt und Art der Erzlagerstätte sowohl im Tagebau als auch im Untertagebau abgebaut. Kupfererz enthält typischerweise weniger als 1 % Kupfer in Form von Sulfidmineralien. Sobald das Erz oberirdisch angeliefert wird, wird es zerkleinert und zu Pulverfeinheit gemahlen und dann zur weiteren Verarbeitung konzentriert. Beim Konzentrationsprozess wird gemahlenes Erz mit Wasser aufgeschlämmt, chemische Reagenzien werden hinzugefügt und Luft wird durch die Aufschlämmung geblasen. Die Luftbläschen lagern sich an den Kupfermineralien an und werden dann von der Oberseite der Flotationszellen abgeschöpft. Das Konzentrat enthält zwischen 20 und 30 % Kupfer. Die Tailings oder Gangminerale aus dem Erz fallen auf den Boden der Zellen und werden entfernt, durch Eindicker entwässert und als Schlamm zu einem Tailings-Teich zur Entsorgung transportiert. Das gesamte bei diesem Vorgang verwendete Wasser aus Entwässerungseindickern und dem Tailings pond wird zurückgewonnen und in den Prozess zurückgeführt.

Kupfer kann entweder pyrometallurgisch oder hydrometallurgisch hergestellt werden, abhängig von der als Charge verwendeten Erzart. Die Erzkonzentrate, die Kupfersulfid- und Eisensulfidmineralien enthalten, werden durch pyrometallurgische Prozesse behandelt, um hochreine Kupferprodukte zu erhalten. Oxiderze, die Kupferoxidmineralien enthalten, die zusammen mit anderen oxidierten Abfallmaterialien in anderen Teilen der Mine vorkommen können, werden durch hydrometallurgische Prozesse behandelt, um hochreine Kupferprodukte zu erhalten.

Die Umwandlung von Kupfer aus dem Erz in Metall erfolgt durch Schmelzen. Während des Schmelzens werden die Konzentrate getrocknet und einem von mehreren verschiedenen Ofentypen zugeführt. Dort werden die Sulfidmineralien teilweise oxidiert und geschmolzen, um eine Schicht aus Stein zu ergeben, eine Mischung aus Kupfer-Eisen-Sulfid und Schlacke, eine obere Abfallschicht.

Die Matte wird durch Konvertieren weiterverarbeitet. Die Schlacke wird aus dem Ofen abgestochen und vor Ort auf Schlackenhaufen gelagert oder entsorgt. Eine kleine Menge Schlacke wird als Gleisschotter und als Sandstrahlmittel verkauft. Ein drittes Produkt des Schmelzprozesses ist Schwefeldioxid, ein Gas, das gesammelt, gereinigt und zu Schwefelsäure zum Verkauf oder zur Verwendung in hydrometallurgischen Auslaugungsvorgängen verarbeitet wird.

Nach dem Schmelzen wird der Kupferstein einem Konverter zugeführt. Dabei wird der Kupferstein in einen liegenden zylindrischen Behälter (ca. 10½4 m) mit einer Reihe von Rohren gegossen. Die als Blasdüsen bezeichneten Rohre ragen in den Zylinder hinein und dienen zum Einbringen von Luft in den Konverter. Dem Kupferstein werden Kalk und Kieselsäure zugesetzt, die mit dem dabei entstehenden Eisenoxid zu Schlacke reagieren. Dem Konverter kann auch Altkupfer zugesetzt werden. Der Ofen wird gedreht, so dass die Düsen eingetaucht sind, und Luft wird in den geschmolzenen Stein geblasen, wodurch der Rest des Eisensulfids mit Sauerstoff reagiert, um Eisenoxid und Schwefeldioxid zu bilden. Dann wird der Konverter gedreht, um die Eisensilikatschlacke abzugießen.

Sobald das gesamte Eisen entfernt ist, wird der Konverter zurückgedreht und einem zweiten Luftstoß ausgesetzt, während dessen der Rest des Schwefels oxidiert und aus dem Kupfersulfid entfernt wird. Der Konverter wird dann gedreht, um das geschmolzene Kupfer abzugießen, das an diesem Punkt Blasenkupfer genannt wird (so genannt, weil es, wenn es an diesem Punkt erstarren darf, aufgrund des Vorhandenseins von gasförmigem Sauerstoff und Schwefel eine unebene Oberfläche hat). Schwefeldioxid aus den Konvertern wird gesammelt und zusammen mit dem aus dem Schmelzofen in die Gasreinigungsanlage eingespeist und zu Schwefelsäure verarbeitet. Schlacke wird aufgrund ihres Restkupfergehalts wieder dem Schmelzofen zugeführt.

Blisterkupfer, das mindestens 98.5 % Kupfer enthält, wird in zwei Schritten zu hochreinem Kupfer raffiniert. Der erste Schritt ist die Feuerraffination, bei der das geschmolzene Blisterkupfer in einen zylindrischen Ofen gegossen wird, der im Aussehen einem Konverter ähnelt, wo zuerst Luft und dann Erdgas oder Propan durch die Schmelze geblasen werden, um den letzten Schwefel und jeglichen Rest zu entfernen Restsauerstoff aus dem Kupfer. Das geschmolzene Kupfer wird dann in ein Gießrad gegossen, um Anoden zu bilden, die rein genug für die Elektroraffinierung sind.

Bei der Elektroraffination werden die Kupferanoden in Elektrolysezellen geladen und mit Kupferausgangsblechen oder Kathoden in einem Bad aus Kupfersulfatlösung beabstandet. Wenn ein Gleichstrom durch die Zelle geleitet wird, wird das Kupfer von der Anode gelöst, durch den Elektrolyten transportiert und wieder auf den Kathoden-Ausgangsblechen abgeschieden. Wenn sich die Kathoden zu einer ausreichenden Dicke aufgebaut haben, werden sie aus der Elektrolysezelle entfernt und ein neuer Satz Ausgangsbleche wird an ihre Stelle gesetzt. Feste Verunreinigungen in den Anoden fallen als Schlamm auf den Boden der Zelle, wo sie schließlich gesammelt und zur Rückgewinnung von Edelmetallen wie Gold und Silber verarbeitet werden. Dieses Material ist als Anodenschlamm bekannt.

Die aus der Elektrolysezelle entnommenen Kathoden sind das Hauptprodukt des Kupferproduzenten und enthalten 99.99 % Kupfer. Diese können als Kathoden an Drahtwalzwerke verkauft oder zu einem als Walzdraht bezeichneten Produkt weiterverarbeitet werden. Bei der Herstellung von Stangen werden Kathoden in einem Schachtofen geschmolzen und das geschmolzene Kupfer wird auf ein Gießrad gegossen, um eine Stange zu bilden, die zum Walzen zu einer kontinuierlichen Stange mit einem Durchmesser von 3/8 Zoll geeignet ist. Dieses Stangenprodukt wird an Drahtmühlen geliefert, wo es zu Kupferdraht verschiedener Größen extrudiert wird.

Beim hydrometallurgischen Verfahren werden die oxidierten Erze und Abfallstoffe mit Schwefelsäure aus dem Schmelzprozess ausgelaugt. Es wird eine Auslaugung durchgeführt in situ, oder in speziell vorbereiteten Stapeln, indem man Säure über die Oberseite verteilt und sie durch das Material sickern lässt, wo sie gesammelt wird. Der Boden unter den Sickerkissen ist mit einem säurefesten, undurchlässigen Kunststoffmaterial ausgekleidet, um zu verhindern, dass Sickerlauge das Grundwasser verunreinigt. Sobald die kupferreichen Lösungen gesammelt sind, können sie mit einem von zwei Verfahren verarbeitet werden – dem Zementierungsverfahren oder dem Lösungsmittelextraktions-/Elektrogewinnungsverfahren (SXEW). Beim (heute kaum noch angewandten) Zementierverfahren wird das Kupfer in der sauren Lösung im Austausch gegen das Eisen auf der Oberfläche des Eisenschrotts abgeschieden. Wenn ausreichend Kupfer auszementiert ist, wird das kupferreiche Eisen zusammen mit den Erzkonzentraten zur Kupfergewinnung auf pyrometallurgischem Wege in die Schmelze eingebracht.

Beim SXEW-Verfahren wird die ausgelagerte Laugungslösung (PLS) durch Lösungsmittelextraktion konzentriert, wodurch Kupfer, aber keine Metallverunreinigungen (Eisen und andere Verunreinigungen) extrahiert werden. Die mit Kupfer beladene organische Lösung wird dann in einem Absetzbecken vom Sickerwasser getrennt. Schwefelsäure wird der organischen Mischung hinzugefügt, die das Kupfer in eine elektrolytische Lösung abstreift. Das das Eisen und andere Verunreinigungen enthaltende Sickerwasser wird in den Auslaugungsvorgang zurückgeführt, wo seine Säure zum weiteren Auslaugen verwendet wird. Die kupferreiche Striplösung wird in eine Elektrolysezelle geleitet, die als Elektrogewinnungszelle bekannt ist. Eine Elektrogewinnungszelle unterscheidet sich von einer Elektroraffinierungszelle dadurch, dass sie eine permanente, unlösliche Anode verwendet. Das Kupfer in Lösung wird dann auf eine Ausgangsblechkathode in ziemlich derselben Weise wie auf der Kathode in einer Elektroraffinationszelle plattiert. Der kupferarme Elektrolyt wird in den Lösungsmittelextraktionsprozess zurückgeführt, wo er verwendet wird, um mehr Kupfer aus der organischen Lösung zu entfernen. Die aus dem Elektrogewinnungsverfahren hergestellten Kathoden werden dann verkauft oder auf die gleiche Weise wie die aus dem Elektroraffinierungsverfahren hergestellten Stäbe verarbeitet.

Elektrogewinnungszellen werden auch zur Herstellung von Ausgangsblechen sowohl für die Elektroraffinierungs- als auch für die Elektrogewinnungsverfahren verwendet, indem das Kupfer entweder auf Edelstahl- oder Titankathoden plattiert wird und dann das plattierte Kupfer abgezogen wird.

Gefahren und ihre Vermeidung

Die größten Gefahren sind die Exposition gegenüber Erzstäuben während der Erzverarbeitung und dem Schmelzen, Metalldämpfen (einschließlich Kupfer, Blei und Arsen) während des Schmelzens, Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid während der meisten Schmelzvorgänge, Lärm von Brech- und Mahlvorgängen und von Öfen sowie Hitzestress die Öfen und Schwefelsäure und elektrische Gefahren während elektrolytischer Prozesse.

Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören: LEV für Stäube während des Transfervorgangs; örtliche Absaugung und Verdünnungslüftung für Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid; ein Lärmschutz- und Gehörschutzprogramm; Schutzkleidung und Schilde, Ruhepausen und Flüssigkeiten für Hitzestress; und LEV, PSA und elektrische Vorsichtsmaßnahmen für elektrolytische Prozesse. Atemschutz wird üblicherweise getragen, um sich vor Stäuben, Dämpfen und Schwefeldioxid zu schützen.

Tabelle 1 listet Umweltschadstoffe für verschiedene Schritte beim Schmelzen und Raffinieren von Kupfer auf.

Tabelle 1. Prozessmaterialinput und Schadstoffausstoß beim Schmelzen und Raffinieren von Kupfer

Verfahren

Materialeingang

Luftemissionen

Abfälle verarbeiten

Andere Abfälle

Kupferkonzentration

Kupfererz, Wasser, chemische Reagenzien, Verdickungsmittel

 

Flotationsabwässer

Tailings, die Abfallmineralien wie Kalkstein und Quarz enthalten

Kupferauslaugung

Kupferkonzentrat, Schwefelsäure

 

Unkontrolliertes Sickerwasser

Haufenlaugungsabfälle

Kupferschmelze

Kupferkonzentrat, kieselsäurehaltiges Flussmittel

Schwefeldioxid, arsenhaltiger Feinstaub, Antimon, Cadmium, Blei, Quecksilber und Zink

 

Saurer Klärschlamm/Schlamm, eisensulfidhaltige Schlacke, Kieselsäure

Kupferumwandlung

Kupfermatte, Altkupfer, kieselsäurehaltiges Flussmittel

Schwefeldioxid, arsenhaltiger Feinstaub, Antimon, Cadmium, Blei, Quecksilber und Zink

 

Saurer Klärschlamm/Schlamm, eisensulfidhaltige Schlacke, Kieselsäure

Elektrolytische Kupferraffination

Blasenkupfer, Schwefelsäure

   

Schleim mit Verunreinigungen wie Gold, Silber, Antimon, Arsen, Wismut, Eisen, Blei, Nickel, Selen, Schwefel und Zink

 

Führen (Lead)

Der primäre Herstellungsprozess von Blei besteht aus vier Schritten: Sintern, Schmelzen, Krätzen und pyrometallurgisches Raffinieren. Zu Beginn wird ein Ausgangsmaterial, das hauptsächlich aus Bleikonzentrat in Form von Bleisulfid besteht, in eine Sintermaschine eingeführt. Andere Rohmaterialien können hinzugefügt werden, einschließlich Eisen, Silica, Kalksteinflussmittel, Koks, Soda, Asche, Pyrit, Zink, Ätzmittel und Partikel, die von Verschmutzungskontrollvorrichtungen gesammelt werden. In der Sintermaschine wird das Blei-Ausgangsmaterial Heißluftstößen ausgesetzt, die den Schwefel verbrennen und Schwefeldioxid erzeugen. Das nach diesem Verfahren vorliegende Bleioxidmaterial enthält etwa 9 % seines Gewichts an Kohlenstoff. Der Sinter wird dann zusammen mit Koks, verschiedenen Recycling- und Reinigungsmaterialien, Kalkstein und anderen Flussmitteln in einen Hochofen zum Reduzieren geführt, wo der Kohlenstoff als Brennstoff wirkt und das Bleimaterial schmilzt oder schmilzt. Das geschmolzene Blei fließt zum Boden des Ofens, wo sich vier Schichten bilden: „Speis“ (das leichteste Material, im Wesentlichen Arsen und Antimon); „matt“ (Kupfersulfid und andere Metallsulfide); Hochofenschlacke (hauptsächlich Silikate); und Bleibarren (98 % Blei nach Gewicht). Anschließend werden alle Schichten abgelassen. Der Speis und der Stein werden an Kupferhütten zur Rückgewinnung von Kupfer und Edelmetallen verkauft. Die zink-, eisen-, kieselsäure- und kalkhaltige Hochofenschlacke wird auf Halden gelagert und teilweise recycelt. Schwefeloxidemissionen entstehen in Hochöfen durch geringe Restbleisulfid- und Bleisulfatmengen im Sintergut.

Rohblei aus dem Hochofen erfordert normalerweise eine Vorbehandlung in Kesseln, bevor es raffiniert wird. Beim Schlacken werden die Barren in einem Schlackenkessel gerührt und bis knapp über den Gefrierpunkt (370 bis 425 °C) abgekühlt. Eine Schlacke, die aus Bleioxid zusammen mit Kupfer, Antimon und anderen Elementen besteht, schwimmt nach oben und verfestigt sich über dem geschmolzenen Blei.

Die Krätze wird entfernt und in einen Krätzeofen zur Wiedergewinnung der Nicht-Blei-Nutzmetalle eingeführt. Um die Kupfergewinnung zu verbessern, werden Krätze-Bleibarren behandelt, indem schwefelhaltige Materialien, Zink und/oder Aluminium hinzugefügt werden, wodurch der Kupfergehalt auf etwa 0.01 % gesenkt wird.

Während des vierten Schritts wird das Bleibarren unter Verwendung von pyrometallurgischen Verfahren raffiniert, um alle verbleibenden verkaufsfähigen Nicht-Blei-Materialien (z. B. Gold, Silber, Wismut, Zink und Metalloxide wie Antimon, Arsen, Zinn und Kupferoxid) zu entfernen. Das Blei wird in einem gusseisernen Kessel in fünf Stufen raffiniert. Antimon, Zinn und Arsen werden zuerst entfernt. Dann wird Zink hinzugefügt und Gold und Silber werden in der Zinkschlacke entfernt. Als nächstes wird das Blei durch Vakuumentfernung (Destillation) von Zink raffiniert. Die Raffination wird mit der Zugabe von Calcium und Magnesium fortgesetzt. Diese beiden Materialien verbinden sich mit Wismut, um eine unlösliche Verbindung zu bilden, die aus dem Kessel abgeschöpft wird. Im letzten Schritt können dem Blei Natronlauge und/oder Nitrate zugesetzt werden, um alle verbleibenden Spuren von Metallverunreinigungen zu entfernen. Das raffinierte Blei hat eine Reinheit von 99.90 bis 99.99 % und kann mit anderen Metallen gemischt werden, um Legierungen zu bilden, oder es kann direkt in Formen gegossen werden.

Gefahren und ihre Vermeidung

Die größten Gefahren sind die Exposition gegenüber Erzstäuben während der Erzverarbeitung und dem Schmelzen, Metalldämpfen (einschließlich Blei, Arsen und Antimon) während des Schmelzens, Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid während der meisten Schmelzvorgänge, Lärm durch Mahl- und Zerkleinerungsvorgänge und von Öfen sowie Hitzestress aus den Öfen.

Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören: LEV für Stäube während des Transfervorgangs; örtliche Absaugung und Verdünnungslüftung für Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid; ein Lärmschutz- und Gehörschutzprogramm; und Schutzkleidung und Schilde, Ruhepausen und Flüssigkeiten für Hitzestress. Atemschutz wird üblicherweise getragen, um sich vor Stäuben, Dämpfen und Schwefeldioxid zu schützen. Eine biologische Überwachung auf Blei ist unerlässlich.

Tabelle 2 listet Umweltschadstoffe für verschiedene Schritte beim Schmelzen und Raffinieren von Blei auf.

Tabelle 2. Inputs von Prozessmaterialien und Outputs von Schadstoffen beim Schmelzen und Raffinieren von Blei

Verfahren

Materialeingang

Luftemissionen

Abfälle verarbeiten

Andere Abfälle

Sintern von Blei

Bleierz, Eisen, Kieselsäure, Kalksteinflussmittel, Koks, Soda, Asche, Pyrit, Zink, Ätzmittel, Filterstaub

Schwefeldioxid, cadmium- und bleihaltiger Feinstaub

   

Bleiverhüttung

Bleisinter, Koks

Schwefeldioxid, cadmium- und bleihaltiger Feinstaub

Abwasser aus der Anlagenspülung, Schlackengranulationswasser

Schlacke, die Verunreinigungen wie Zink, Eisen, Kieselerde und Kalk enthält, Feststoffe aus Oberflächenstauungen

Bleischlacken

Bleibarren, kalzinierte Soda, Schwefel, Filterstaub, Koks

   

Schlacke, die solche Verunreinigungen wie Kupfer, Feststoffe von Oberflächenstauungen enthält

Bleiveredelung

Bleischlackenbarren

     

 

Zink

Zinkkonzentrat wird hergestellt, indem das Erz, das bis zu 2 % Zink enthalten kann, durch Zerkleinern und Flotation vom Abfallgestein getrennt wird, ein Prozess, der normalerweise am Bergbaustandort durchgeführt wird. Das Zinkkonzentrat wird dann auf zwei Arten zu Zinkmetall reduziert: entweder pyrometallurgisch durch Destillation (Retortenbehandlung in einem Ofen) oder hydrometallurgisch durch Elektrogewinnung. Letztere machen etwa 80 % der gesamten Zinkraffination aus.

Bei der hydrometallurgischen Zinkraffination werden im Allgemeinen vier Verarbeitungsstufen verwendet: Kalzinieren, Auslaugen, Reinigen und Elektrogewinnen. Kalzinieren oder Rösten ist ein Hochtemperaturverfahren (700 bis 1000 °C), das Zinksulfidkonzentrat in ein unreines Zinkoxid namens Kalzinieren umwandelt. Zu den Röstertypen gehören Mehrherd-, Suspensions- oder Fließbettröster. Im Allgemeinen beginnt das Kalzinieren mit dem Mischen von zinkhaltigen Materialien mit Kohle. Diese Mischung wird dann erhitzt oder geröstet, um das Zinkoxid zu verdampfen, das dann mit dem resultierenden Gasstrom aus der Reaktionskammer bewegt wird. Der Gasstrom wird zum Bereich des Filtergehäuses geleitet, wo das Zinkoxid im Staub des Filtergehäuses eingefangen wird.

Bei allen Kalzinierungsprozessen entsteht Schwefeldioxid, das kontrolliert und als marktfähiges Prozessnebenprodukt in Schwefelsäure umgewandelt wird.

Die elektrolytische Verarbeitung von entschwefeltem Kalzin besteht aus drei grundlegenden Schritten: Auslaugen, Reinigen und Elektrolyse. Auslaugen bezieht sich auf das Auflösen des eingefangenen Calcins in einer Schwefelsäurelösung, um eine Zinksulfatlösung zu bilden. Das Calcin kann ein- oder zweimal ausgelaugt werden. Beim Double-Leach-Verfahren wird das Calcin in einer leicht sauren Lösung gelöst, um die Sulfate zu entfernen. Das Calcin wird dann ein zweites Mal in einer stärkeren Lösung ausgelaugt, die das Zink auflöst. Dieser zweite Auslaugungsschritt ist eigentlich der Beginn des dritten Reinigungsschritts, weil viele der Eisenverunreinigungen ebenso wie das Zink aus der Lösung herausfallen.

Nach dem Auslaugen wird die Lösung in zwei oder mehr Stufen durch Zugabe von Zinkstaub gereinigt. Die Lösung wird gereinigt, da der Staub schädliche Elemente zur Ausfällung zwingt, damit sie herausgefiltert werden können. Die Reinigung erfolgt üblicherweise in großen Rührbehältern. Der Prozess findet bei Temperaturen im Bereich von 40 bis 85 °C und Drücken im Bereich von Atmosphärendruck bis 2.4 Atmosphären statt. Zu den bei der Reinigung zurückgewonnenen Elementen gehören Kupfer als Kuchen und Cadmium als Metall. Nach der Reinigung ist die Lösung bereit für den letzten Schritt, die Elektrogewinnung.

Die elektrolytische Gewinnung von Zink findet in einer Elektrolysezelle statt und beinhaltet das Leiten eines elektrischen Stroms von einer Anode aus einer Blei-Silber-Legierung durch die wässrige Zinklösung. Dieser Prozess lädt das suspendierte Zink auf und zwingt es, sich auf einer Aluminiumkathode abzuscheiden, die in die Lösung eingetaucht ist. Alle 24 bis 48 Stunden wird jede Zelle abgeschaltet, die zinkbeschichteten Kathoden entfernt und gespült und das Zink mechanisch von den Aluminiumplatten abgelöst. Das Zinkkonzentrat wird dann geschmolzen und zu Barren gegossen und hat oft eine Reinheit von bis zu 99.995 %.

Elektrolytische Zinkhütten enthalten bis zu mehreren hundert Zellen. Ein Teil der elektrischen Energie wird in Wärme umgewandelt, wodurch sich die Temperatur des Elektrolyten erhöht. Elektrolysezellen arbeiten in Temperaturbereichen von 30 bis 35°C bei atmosphärischem Druck. Während der Elektrogewinnung durchläuft ein Teil des Elektrolyten Kühltürme, um seine Temperatur zu senken und das während des Prozesses gesammelte Wasser zu verdampfen.

Gefahren und ihre Vermeidung

Die größten Gefahren sind die Exposition gegenüber Erzstäuben während der Erzverarbeitung und dem Schmelzen, Metalldämpfen (einschließlich Zink und Blei) während des Raffinierens und Röstens, Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid während der meisten Schmelzvorgänge, Lärm von Brech- und Mahlvorgängen und von Öfen sowie Hitzestress die Öfen und Schwefelsäure und elektrische Gefahren während elektrolytischer Prozesse.

Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören: LEV für Stäube während des Transfervorgangs; örtliche Absaugung und Verdünnungslüftung für Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid; ein Lärmschutz- und Gehörschutzprogramm; Schutzkleidung und Schilde, Ruhepausen und Flüssigkeiten für Hitzestress; und LEV, PSA und elektrische Vorsichtsmaßnahmen für elektrolytische Prozesse. Atemschutz wird üblicherweise getragen, um sich vor Stäuben, Dämpfen und Schwefeldioxid zu schützen.

Tabelle 3 listet Umweltschadstoffe für verschiedene Schritte beim Schmelzen und Raffinieren von Zink auf.

Tabelle 3. Prozessmaterialinputs und Umweltverschmutzungsoutputs für das Schmelzen und Raffinieren von Zink

Verfahren

Materialeingang

Luftemissionen

Abfälle verarbeiten

Andere Abfälle

Zink kalzinieren

Zinkerz, Koks

Schwefeldioxid, zink- und bleihaltige Partikel

 

Saurer Pflanzenschlammschlamm

Zinkauslaugung

Zinkkalzin, Schwefelsäure, Kalkstein, verbrauchter Elektrolyt

 

Schwefelsäurehaltige Abwässer

 

Zinkreinigung

Zinksäurelösung, Zinkstaub

 

Schwefelsäurehaltige Abwässer, Eisen

Kupferkuchen, Cadmium

Zinkelektrogewinnung

Zink in schwefelsaurer/wässriger Lösung, Anoden aus Blei-Silber-Legierungen, Aluminiumkathoden, Bariumcarbonat oder Strontium, kolloidale Zusätze

 

Verdünnte Schwefelsäure

Schleime/Schlämme von Elektrolytzellen

 

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Mittwoch, März 16 2011 21: 05

Aluminiumschmelze und Raffination

Prozessübersicht

Bauxit wird im Tagebau gewonnen. Die reicheren Erze werden wie abgebaut verwendet. Die Erze geringerer Qualität können durch Zerkleinern und Waschen aufbereitet werden, um Ton- und Silica-Abfall zu entfernen. Die Herstellung des Metalls umfasst zwei grundlegende Schritte:

  1. Verfeinerung. Herstellung von Tonerde aus Bauxit nach dem Bayer-Verfahren, bei dem Bauxit bei hoher Temperatur und hohem Druck in einer starken Natronlauge aufgeschlossen wird. Das resultierende Hydrat wird kristallisiert und in einem Ofen oder Wirbelbett-Kalzinator zum Oxid kalziniert.
  2. eingrenzen. Reduktion von Aluminiumoxid zu jungfräulichem Aluminiummetall unter Verwendung des Hall-Heroult-Elektrolyseverfahrens unter Verwendung von Kohleelektroden und Kryolith-Flussmittel.

 

Experimentelle Entwicklungen deuten darauf hin, dass Aluminium in Zukunft durch direkte Reduktion aus dem Erz zu Metall reduziert werden kann.

Gegenwärtig sind zwei Haupttypen von elektrolytischen Hall-Heroult-Zellen in Gebrauch. Das sogenannte "Pre-Bake"-Verfahren verwendet Elektroden, die wie unten angegeben hergestellt sind. In solchen Schmelzhütten tritt die Exposition gegenüber polyzyklischen Kohlenwasserstoffen normalerweise in den Elektrodenherstellungsanlagen auf, insbesondere während Mischmühlen und Formpressen. Schmelzhütten, die die Zelle vom Soderberg-Typ verwenden, benötigen keine Einrichtungen zur Herstellung von gebrannten Kohlenstoffanoden. Vielmehr wird die Mischung aus Koks und Pechbindemittel in Trichter gegeben, deren untere Enden in die geschmolzene Kryolith-Aluminiumoxid-Badmischung eingetaucht sind. Wenn die Mischung aus Pech und Koks durch das geschmolzene Metall-Kryolith-Bad innerhalb der Zelle erhitzt wird, backt diese Mischung zu einer harten graphitischen Masse in situ. In die anodische Masse werden Metallstäbe als Leiter für einen elektrischen Gleichstromfluss eingesetzt. Diese Stäbe müssen regelmäßig ersetzt werden; beim Extrahieren dieser werden beträchtliche Mengen an flüchtigen Bestandteilen von Kohlenteerpech in die Zellenraumumgebung freigesetzt. Zu dieser Exposition werden die flüchtigen Pechbestandteile hinzugefügt, die beim Fortschreiten des Backens der Pechkoksmasse erzeugt werden.

In den letzten zehn Jahren hat die Industrie dazu tendiert, bestehende Reduktionsanlagen vom Typ Soderberg entweder nicht zu ersetzen oder zu modifizieren, als Folge der nachgewiesenen karzinogenen Gefahr, die sie darstellen. Darüber hinaus werden mit der zunehmenden Automatisierung des Betriebs von Reduktionszellen – insbesondere beim Wechseln von Anoden – Aufgaben häufiger von geschlossenen mechanischen Kränen durchgeführt. Folglich nehmen die Belastungen der Arbeitnehmer und das Risiko, die mit der Aluminiumschmelze verbundenen Erkrankungen zu entwickeln, in modernen Anlagen allmählich ab. Im Gegensatz dazu wird in jenen Volkswirtschaften, in denen angemessene Kapitalinvestitionen nicht leicht verfügbar sind, das Fortbestehen älterer, manuell betriebener Reduktionsverfahren weiterhin die Risiken jener Berufskrankheiten (siehe unten) darstellen, die zuvor mit Aluminiumreduktionsanlagen in Verbindung gebracht wurden. Tatsächlich wird diese Tendenz bei solchen älteren, nicht verbesserten Operationen tendenziell noch verstärkt, insbesondere wenn sie älter werden.

Herstellung von Kohlenstoffelektroden

Die Elektroden, die für die elektrolytische Reduktion vor dem Einbrennen zu reinem Metall erforderlich sind, werden normalerweise von einer Anlage hergestellt, die mit dieser Art von Aluminiumschmelzanlage verbunden ist. Die Anoden und Kathoden werden am häufigsten aus einer Mischung aus gemahlenem, aus Erdöl gewonnenem Koks und Pech hergestellt. Koks wird zunächst in Kugelmühlen gemahlen, dann gefördert und mechanisch mit dem Pech vermischt und schließlich in Formpressen zu Blöcken gegossen. Diese Anoden- oder Kathodenblöcke werden als nächstes mehrere Tage lang in einem gasbeheizten Ofen erhitzt, bis sie harte Graphitmassen bilden, aus denen im wesentlichen alle flüchtigen Bestandteile ausgetrieben sind. Schließlich werden sie an Anodenstäben befestigt oder gesägt, um die Kathodenstäbe aufzunehmen.

Es sei darauf hingewiesen, dass das zur Bildung solcher Elektroden verwendete Pech ein Destillat darstellt, das aus Kohle oder Erdölteer gewonnen wird. Bei der Umwandlung dieses Teers in Pech durch Erhitzen hat das endgültige Pechprodukt im Wesentlichen alle seine anorganischen Stoffe mit niedrigem Siedepunkt, z. B. SO, abgekocht2sowie aliphatische Verbindungen und ein- und zweikernige aromatische Verbindungen. Daher sollte ein solches Pech bei seiner Verwendung nicht die gleichen Gefahren darstellen wie Kohle- oder Erdölteer, da diese Klassen von Verbindungen nicht vorhanden sein sollten. Es gibt einige Hinweise darauf, dass das karzinogene Potenzial solcher Pechprodukte möglicherweise nicht so groß ist wie das komplexere Gemisch aus Teeren und anderen flüchtigen Stoffen, das mit der unvollständigen Verbrennung von Kohle verbunden ist.

Gefahren und ihre Vermeidung

Die Gefahren und vorbeugenden Maßnahmen für Aluminiumschmelz- und Raffinationsprozesse sind im Grunde die gleichen wie beim Schmelzen und Raffinieren im Allgemeinen; Die einzelnen Prozesse weisen jedoch bestimmte spezifische Gefahren auf.

Bergbau

Obwohl in der Literatur sporadisch auf „Bauxit-Lunge“ Bezug genommen wird, gibt es kaum überzeugende Beweise dafür, dass eine solche Entität existiert. Es sollte jedoch die Möglichkeit des Vorhandenseins von kristallinem Siliziumdioxid in Bauxiterzen in Betracht gezogen werden.

Bayer-Verfahren

Die umfangreiche Verwendung von Natronlauge im Bayer-Prozess birgt häufig die Gefahr von Verätzungen der Haut und der Augen. Das Entkalken von Tanks durch Presslufthämmer ist für eine starke Lärmbelastung verantwortlich. Die potenziellen Gefahren, die mit dem Einatmen übermäßiger Dosen von bei diesem Verfahren erzeugtem Aluminiumoxid verbunden sind, werden nachstehend erörtert.

Alle am Bayer-Prozess beteiligten Arbeiter sollten gut über die Gefahren informiert sein, die mit dem Umgang mit Natronlauge verbunden sind. An allen gefährdeten Standorten sollten Augenspülbrunnen und -becken mit fließendem Wasser und Schwallduschen mit Hinweisen zur Erläuterung ihrer Verwendung bereitgestellt werden. PSA (z. B. Schutzbrillen, Handschuhe, Schürzen und Stiefel) sollten bereitgestellt werden. Duschen und doppelte Schließfächer (ein Schließfach für Arbeitskleidung, das andere für persönliche Kleidung) sollten bereitgestellt werden, und alle Mitarbeiter sollten ermutigt werden, sich am Ende der Schicht gründlich zu waschen. Alle Arbeiter, die mit geschmolzenem Metall umgehen, sollten mit Visieren, Atemschutzmasken, Stulpen, Schürzen, Armbinden und Gamaschen ausgestattet sein, um sie vor Verbrennungen, Staub und Dämpfen zu schützen. Arbeiter, die beim Gadeau-Niedertemperaturverfahren beschäftigt sind, sollten mit speziellen Handschuhen und Anzügen ausgestattet werden, um sie vor Salzsäuredämpfen zu schützen, die beim Anfahren der Zellen freigesetzt werden; Wolle hat sich als beständig gegen diese Dämpfe erwiesen. Atemschutzgeräte mit Aktivkohlepatronen oder mit Aluminiumoxid imprägnierten Masken bieten angemessenen Schutz gegen Pech- und Fluordämpfe; Zum Schutz vor Kohlenstaub sind effiziente Staubmasken erforderlich. Arbeiter mit stärkerer Staub- und Rauchbelastung, insbesondere in Söderberg-Betrieben, sollten mit luftversorgtem Atemschutzgerät ausgestattet werden. Da mechanisierte Potroom-Arbeiten von geschlossenen Kabinen aus ferngesteuert durchgeführt werden, werden diese Schutzmaßnahmen weniger notwendig.

Elektrolytische Reduktion

Die elektrolytische Reduktion setzt Arbeiter der Gefahr von Hautverbrennungen und Unfällen aufgrund von Spritzern geschmolzenen Metalls, Hitzestressstörungen, Lärm, elektrischen Gefahren, Kryolith- und Flusssäuredämpfen aus. Elektrolytische Reduktionszellen können große Mengen an Fluorid- und Aluminiumoxidstäuben freisetzen.

In Werkstätten zur Herstellung von Kohleelektroden sollten Absauganlagen mit Beutelfiltern installiert werden; Die Einhausung von Pech- und Kohlemahlgeräten minimiert die Exposition gegenüber erhitztem Pech und Kohlenstaub weiter effektiv. Regelmäßige Kontrollen der atmosphärischen Staubkonzentrationen sollten mit einem geeigneten Probenahmegerät durchgeführt werden. Bei staubexponierten Arbeitern sollten regelmäßige Röntgenuntersuchungen durchgeführt werden, denen bei Bedarf klinische Untersuchungen folgen sollten.

Um das Risiko des Umgangs mit Pech zu verringern, sollte der Transport dieses Materials so weit wie möglich mechanisiert werden (z. B. können beheizte Straßentankwagen verwendet werden, um flüssiges Pech zu den Werken zu transportieren, wo es automatisch in beheizte Pechtanks gepumpt wird). Regelmäßige Hautuntersuchungen zur Erkennung von Erythemen, Epitheliomen oder Dermatitis sind ebenfalls ratsam, und durch Schutzcremes auf Alginatbasis kann zusätzlicher Schutz geboten werden.

Arbeiter, die Heißarbeiten verrichten, sollten vor Beginn der Hitze angewiesen werden, die Flüssigkeitsaufnahme zu erhöhen und ihre Nahrung stark zu salzen. Sie und ihre Vorgesetzten sollten auch darin geschult werden, beginnende hitzebedingte Störungen bei sich und ihren Mitarbeitern zu erkennen. Alle hier arbeitenden Personen sollten geschult werden, um die erforderlichen Maßnahmen zu ergreifen, um das Auftreten oder Fortschreiten der Hitzestörungen zu verhindern.

Arbeitnehmer, die hohen Lärmpegeln ausgesetzt sind, sollten mit Gehörschutzausrüstung wie Ohrstöpseln ausgestattet werden, die den Durchgang von niederfrequentem Lärm zulassen (um die Wahrnehmung von Befehlen zu ermöglichen), aber die Übertragung von intensivem, hochfrequentem Lärm reduzieren. Darüber hinaus sollten sich Arbeitnehmer regelmäßig einer audiometrischen Untersuchung unterziehen, um einen Hörverlust festzustellen. Schließlich sollte das Personal auch für die Herz-Lungen-Wiederbelebung von Opfern von Stromschlagunfällen geschult werden.

Das Potenzial für Spritzer geschmolzenen Metalls und schwere Verbrennungen ist an vielen Stellen in Reduktionsanlagen und zugehörigen Betrieben weit verbreitet. Zusätzlich zu Schutzkleidung (z. B. Stulpen, Schürzen, Gamaschen und Gesichtsschutz) sollte das Tragen von synthetischer Kleidung verboten werden, da die Hitze von geschmolzenem Metall dazu führt, dass solche erhitzten Fasern schmelzen und an der Haut haften bleiben, was Hautverbrennungen weiter verstärkt.

Personen, die Herzschrittmacher tragen, sollten wegen des Risikos magnetfeldinduzierter Rhythmusstörungen von Repositionsoperationen ausgeschlossen werden.

Andere gesundheitliche Auswirkungen

Über die Gefährdung von Arbeitern, der allgemeinen Bevölkerung und der Umwelt durch die Emission von fluoridhaltigen Gasen, Rauch und Stäuben bei der Verwendung von Kryolith-Flussmittel wurde vielfach berichtet (siehe Tabelle 1). Bei Kindern, die in der Nähe schlecht kontrollierter Aluminiumhütten leben, wurde über unterschiedliche Grade von Fleckenbildung der bleibenden Zähne berichtet, wenn die Exposition während der Entwicklungsphase des Wachstums der bleibenden Zähne erfolgte. Bei Hüttenarbeitern vor 1950 oder dort, wo eine unzureichende Kontrolle der Fluoridabwässer andauerte, wurden knöcherne Fluorose in unterschiedlichem Ausmaß beobachtet. Das erste Stadium dieses Zustands besteht aus einer einfachen Zunahme der Knochendichte, die besonders in den Wirbelkörpern und im Becken ausgeprägt ist. Wenn Fluorid weiter in den Knochen absorbiert wird, ist als nächstes eine Verkalkung der Bänder des Beckens zu sehen. Schließlich werden bei extremer und längerer Fluoridbelastung Verkalkungen der paraspinalen und anderer Bandstrukturen sowie Gelenke festgestellt. Während dieses letzte Stadium in seiner schweren Form in Kryolith-Verarbeitungsanlagen beobachtet wurde, wurden solche fortgeschrittenen Stadien selten, wenn überhaupt, bei Arbeitern in Aluminiumhütten beobachtet. Offensichtlich sind die weniger schwerwiegenden Röntgenveränderungen in knöchernen und ligamentären Strukturen nicht mit Veränderungen der architektonischen oder metabolischen Funktion des Knochens verbunden. Durch ordnungsgemäße Arbeitspraktiken und angemessene Atemkontrolle können Arbeiter in solchen Reduktionsoperationen leicht daran gehindert werden, trotz 25 bis 40 Jahren solcher Arbeit eine der vorstehenden Röntgenveränderungen zu entwickeln. Schließlich sollte die Mechanisierung von Potroom-Operationen alle mit Fluorid verbundenen Gefahren minimieren, wenn nicht sogar vollständig eliminieren.

Tabelle 1. Prozessmaterialinput und Schadstoffausstoß beim Schmelzen und Raffinieren von Aluminium

Verfahren

Materialeingang

Luftemissionen

Abfälle verarbeiten

Andere Abfälle

Raffination von Bauxit

Bauxit, Natriumhydroxid

Partikel, Ätzmittel/Wasser
Dampf

 

Rückstände, die Silizium, Eisen, Titan, Calciumoxide und Ätzmittel enthalten

Klärung und Ausfällung von Aluminiumoxid

Tonerdeschlamm, Stärke, Wasser

 

Stärke-, sand- und ätzmittelhaltiges Abwasser

 

Aluminiumoxid-Kalzinierung

Aluminiumhydrat

Feinstaub und Wasserdampf

   

Primär elektrolytisch
Aluminiumschmelzen

Tonerde, Kohlenstoffanoden, Elektrolysezellen, Kryolith

Fluorid – sowohl gasförmig als auch Partikel, Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid, C2F6 ,CF4 und perfluorierte Kohlenstoffe (PFC)

 

Verbrauchte Potliner

 

Seit den frühen 1980er Jahren wurde ein Asthma-ähnlicher Zustand bei Arbeitern in Aluminiumreduktions-Potrooms eindeutig nachgewiesen. Diese Abweichung, die als berufsbedingtes Asthma im Zusammenhang mit Aluminiumschmelzen (OAAAS) bezeichnet wird, ist durch variablen Luftstromwiderstand, bronchiale Hyperreaktivität oder beides gekennzeichnet und wird nicht durch Stimuli außerhalb des Arbeitsplatzes ausgelöst. Seine klinischen Symptome bestehen aus Keuchen, Engegefühl in der Brust und Atemlosigkeit sowie unproduktivem Husten, die normalerweise einige Stunden nach einer Exposition am Arbeitsplatz verzögert auftreten. Die Latenzzeit zwischen Beginn der Arbeitsexposition und dem Beginn von OAAAS ist sehr unterschiedlich und reicht von 1 Woche bis zu 10 Jahren, je nach Intensität und Art der Exposition. Der Zustand bessert sich normalerweise mit der Entfernung vom Arbeitsplatz nach den Ferien usw., wird jedoch häufiger und schwerwiegender bei fortgesetzter Arbeitsexposition.

Während das Auftreten dieses Zustands mit den Fluoridkonzentrationen im Potroom korreliert wurde, ist nicht klar, dass die Ätiologie der Störung speziell auf die Exposition gegenüber diesem chemischen Mittel zurückzuführen ist. Angesichts des komplexen Staub-Rauch-Gemischs (z. B. partikuläre und gasförmige Fluoride, Schwefeldioxid sowie geringe Konzentrationen der Oxide von Vanadium, Nickel und Chrom) ist es wahrscheinlicher, dass solche Fluoridmessungen ein Ersatz für dieses komplexe Rauchgemisch darstellen. Gase und Partikel in Potrooms gefunden.

Es scheint gegenwärtig, dass dieser Zustand zu einer zunehmend wichtigen Gruppe von Berufskrankheiten gehört: Berufsasthma. Der kausale Prozess, der zu dieser Störung führt, ist im Einzelfall schwer zu bestimmen. Anzeichen und Symptome von OAAAS können folgende Ursachen haben: vorbestehendes allergisches Asthma, unspezifische bronchiale Hyperreagibilität, reaktives Atemwegsdysfunktionssyndrom (RADS) oder echtes Berufsasthma. Die Diagnose dieses Zustands ist derzeit problematisch und erfordert eine kompatible Anamnese, das Vorhandensein einer variablen Luftstrombegrenzung oder, falls dies nicht der Fall ist, die Erzeugung einer pharmakologisch induzierten bronchialen Hyperreaktivität. Aber wenn letzteres nicht nachweisbar ist, ist diese Diagnose unwahrscheinlich. (Dieses Phänomen kann jedoch schließlich verschwinden, nachdem die Störung mit der Entfernung von Arbeitsbelastungen abgeklungen ist.)

Da diese Störung bei fortgesetzter Exposition tendenziell immer schwerer wird, müssen betroffene Personen in der Regel von fortgesetzten Arbeitsexpositionen entfernt werden. Während Personen mit vorbestehendem atopischem Asthma anfangs von Zellenräumen mit Aluminiumreduktion ausgeschlossen werden sollten, kann das Fehlen einer Atopie nicht vorhersagen, ob dieser Zustand nach einer Exposition am Arbeitsplatz auftritt.

Derzeit gibt es Berichte, die darauf hindeuten, dass Aluminium bei Arbeitern, die dieses Metall schmelzen und schweißen, mit Neurotoxizität in Verbindung gebracht werden kann. Es wurde eindeutig gezeigt, dass Aluminium über die Lunge aufgenommen und in höheren Konzentrationen als normal mit dem Urin ausgeschieden wird, insbesondere bei Arbeitern in Reduktionszellen. Ein Großteil der Literatur zu neurologischen Wirkungen bei solchen Arbeitern leitet sich jedoch von der Annahme ab, dass die Aluminiumabsorption zu einer Neurotoxizität beim Menschen führt. Dementsprechend muss der Zusammenhang zwischen Aluminium und beruflicher Neurotoxizität zum jetzigen Zeitpunkt als spekulativ angesehen werden, bis solche Assoziationen besser reproduzierbar nachweisbar sind.

Da beim Anodenwechsel oder bei anderen anstrengenden Arbeiten in Gegenwart von geschmolzenem Kryolith und Aluminium zeitweise mehr als 300 kcal/h verbraucht werden müssen, kann es bei Hitzeperioden zu Überhitzungsstörungen kommen. Solche Episoden treten am wahrscheinlichsten auf, wenn das Wetter anfänglich von gemäßigten zu heißen, feuchten Bedingungen des Sommers wechselt. Außerdem prädisponieren auch Arbeitspraktiken, die zu einem beschleunigten Anodenwechsel oder einer Beschäftigung über zwei aufeinanderfolgende Arbeitsschichten bei heißem Wetter führen, Arbeiter für solche Hitzestörungen. Arbeiter, die unzureichend hitzeakklimatisiert oder körperlich konditioniert sind, deren Salzaufnahme unzureichend ist oder die zwischenzeitlich oder kürzlich erkrankt sind, sind besonders anfällig für die Entwicklung von Hitzeerschöpfung und/oder Hitzekrämpfen, während sie solche anstrengenden Aufgaben ausführen. Hitzschlag ist bei Arbeitern in Aluminiumschmelzen aufgetreten, aber selten, außer bei denen mit bekannten prädisponierenden Gesundheitsveränderungen (z. B. Alkoholismus, Alterung).

Es wurde gezeigt, dass die Exposition gegenüber polyzyklischen Aromaten, die mit dem Einatmen von Pechdämpfen und Partikeln verbunden sind, insbesondere das Personal der Reduktionszelle vom Soderberg-Typ einem übermäßigen Risiko aussetzt, Harnblasenkrebs zu entwickeln. das überschüssige Krebsrisiko ist weniger gut etabliert. Es wird davon ausgegangen, dass Arbeiter in Kohleelektrodenfabriken, in denen Mischungen aus erhitztem Koks und Teer erhitzt werden, ebenfalls einem solchen Risiko ausgesetzt sind. Nach mehrtägigem Einbrennen von Elektroden bei ca. 1,200 °C sind polyzyklische aromatische Verbindungen jedoch praktisch vollständig verbrannt bzw. verflüchtigt und gehen nicht mehr mit solchen Anoden oder Kathoden einher. Daher wurde nicht so deutlich gezeigt, dass die Reduktionszellen, die vorgebackene Elektroden verwenden, ein übermäßiges Risiko für die Entwicklung dieser bösartigen Erkrankungen darstellen. Andere Neoplasien (z. B. nicht-granulozytäre Leukämie und Hirntumoren) wurden bei Aluminiumreduktionsoperationen vermutet; derzeit sind solche Beweise fragmentarisch und widersprüchlich.

In der Nähe der Elektrolysezellen erzeugt die Verwendung von pneumatischen Krustenbrechern in den Potrooms Geräuschpegel in der Größenordnung von 100 dBA. Die elektrolytischen Reduktionszellen werden in Reihe von einer Niederspannungs-Hochstromversorgung betrieben, und folglich sind Fälle von Stromschlägen normalerweise nicht schwerwiegend. Im Kraftwerkshaus jedoch, wo die Hochspannungsversorgung in das Reihenschaltungsnetz der Töpferei mündet, kann es zu schweren Unfällen mit elektrischen Schlägen kommen, insbesondere da die elektrische Versorgung ein Wechselstrom mit hoher Spannung ist.

Da Gesundheitsbedenken in Bezug auf Expositionen im Zusammenhang mit elektromagnetischen Feldern geäußert wurden, wurde die Exposition von Arbeitern in dieser Branche in Frage gestellt. Es muss beachtet werden, dass die den elektrolytischen Reduktionszellen zugeführte Leistung Gleichstrom ist; Dementsprechend sind die in den Potrooms erzeugten elektromagnetischen Felder hauptsächlich vom statischen oder stehenden Feldtyp. Im Gegensatz zu niederfrequenten elektromagnetischen Feldern zeigen solche Felder noch weniger leicht konsistente oder reproduzierbare biologische Wirkungen, entweder experimentell oder klinisch. Außerdem wird festgestellt, dass die in heutigen Zellenräumen gemessenen Flusspegel der Magnetfelder im Allgemeinen innerhalb der derzeit vorgeschlagenen vorläufigen Schwellenwerte für statische Magnetfelder, Sub-Hochfrequenz- und statische elektrische Felder liegen. Exposition gegenüber ultraniederfrequenten elektromagnetischen Feldern tritt auch in Reduktionsanlagen auf, insbesondere an den entfernten Enden dieser Räume neben Gleichrichterräumen. Die in den nahe gelegenen Potrooms gefundenen Flusswerte sind jedoch minimal und liegen weit unter den gegenwärtigen Standards. Schließlich wurden keine kohärenten oder reproduzierbaren epidemiologischen Beweise für gesundheitsschädliche Auswirkungen durch elektromagnetische Felder in Aluminiumreduktionsanlagen überzeugend nachgewiesen.

Elektrodenherstellung

Arbeiter, die mit Pechdämpfen in Kontakt kommen, können Hautrötungen entwickeln; Sonneneinstrahlung führt zu einer Photosensibilisierung mit erhöhter Reizung. Fälle von lokalisierten Hauttumoren sind bei Kohleelektrodenarbeitern aufgetreten, bei denen eine unzureichende persönliche Hygiene praktiziert wurde; nach Exzision und Arbeitsplatzwechsel wird in der Regel keine weitere Ausbreitung oder Rezidive festgestellt. Bei der Elektrodenherstellung können erhebliche Mengen an Kohle- und Pechstaub entstehen. Wo solche Staubexpositionen schwerwiegend und unzureichend kontrolliert waren, gab es gelegentlich Berichte, dass Hersteller von Kohleelektroden eine einfache Pneumokoniose mit fokalem Emphysem entwickeln können, die durch die Entwicklung massiver fibrotischer Läsionen kompliziert wird. Sowohl die einfache als auch die komplizierte Pneumokoniose sind nicht von der entsprechenden Erkrankung der Kohlenarbeiter-Pneumokoniose zu unterscheiden. Beim Mahlen von Koks in Kugelmühlen entstehen Geräuschpegel von bis zu 100 dBA.

Anmerkung der Redaktion: Die Aluminium produzierende Industrie wurde von der International Agency for Research on Cancer (IARC) als bekannter Verursacher von Krebserkrankungen der Gruppe 1 eingestuft. Eine Vielzahl von Expositionen wurde mit anderen Krankheiten in Verbindung gebracht (z. B. „Potroom-Asthma“), die an anderer Stelle in diesem Dokument beschrieben werden Enzyklopädie.

 

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Mittwoch, März 16 2011 21: 06

Goldschmelze und Raffination

Adaptiert aus der 3. Auflage, Enzyklopädie des Arbeitsschutzes.

Goldabbau wird im kleinen Maßstab von einzelnen Prospektoren (z. B. in China und Brasilien) und im großen Maßstab in Untertageminen (z. B. in Südafrika) und im Tagebau (z. B. in den Vereinigten Staaten) durchgeführt.

Die einfachste Methode der Goldgewinnung ist das Panning, bei dem eine runde Schale mit goldhaltigem Sand oder Kies gefüllt, unter einen Wasserstrahl gehalten und verwirbelt wird. Der hellere Sand und Kies werden allmählich abgewaschen, wobei die Goldpartikel in der Nähe der Pfannenmitte zurückbleiben. Fortgeschrittenerer hydraulischer Goldabbau besteht darin, einen starken Wasserstrahl gegen den goldhaltigen Kies oder Sand zu richten. Dieser zerkleinert das Material und wäscht es durch spezielle Schleusen weg, in denen sich das Gold absetzt, während der leichtere Kies abgeschwommen wird. Für den Flussabbau werden Elevatorbagger verwendet, die aus Booten mit flachem Boden bestehen, die mit einer Kette kleiner Eimer Material vom Flussboden aufnehmen und in einen Siebbehälter (Trommel) entleeren. Das Material wird in der Trommel gedreht, während Wasser darauf gerichtet wird. Der goldhaltige Sand sinkt durch Perforationen in der Trommel und fällt zur weiteren Konzentration auf Rütteltische.

Es gibt zwei Hauptmethoden für die Gewinnung von Gold aus Erz. Dies sind die Prozesse von Verschmelzung und Zyanidierung. Der Amalgamierungsprozess basiert auf der Fähigkeit von Gold, sich mit metallischem Quecksilber zu legieren, um Amalgame unterschiedlicher Konsistenz zu bilden, von fest bis flüssig. Durch Abdestillieren des Quecksilbers lässt sich das Gold recht einfach aus dem Amalgam entfernen. Bei der internen Amalgamierung wird das Gold gleichzeitig mit dem Brechen des Erzes in der Brechanlage getrennt. Das aus der Apparatur entnommene Amalgam wird in speziellen Becken mit Wasser von Beimischungen freigewaschen. Anschließend wird das restliche Quecksilber aus dem Amalgam herausgepresst. Bei der externen Amalgamierung wird das Gold außerhalb des Zerkleinerungsapparates in Amalgamatoren oder Schleusen (ein mit Kupferblechen bedeckter geneigter Tisch) abgetrennt. Bevor das Amalgam entfernt wird, wird frisches Quecksilber hinzugefügt. Das gereinigte und gewaschene Amalgam wird dann gepresst. Bei beiden Verfahren wird das Quecksilber durch Destillation aus dem Amalgam entfernt. Der Verschmelzungsprozess ist heute aus Umweltgründen selten, außer im Kleinbergbau.

Die Gewinnung von Gold mittels Cyanidierung beruht auf der Fähigkeit von Gold, ein stabiles wasserlösliches Doppelsalz KAu(CN) zu bilden2 in Kombination mit Kaliumcyanid in Verbindung mit Sauerstoff. Der beim Zerkleinern von Golderz anfallende Brei besteht aus größeren kristallinen Partikeln, bekannt als Sande, und kleineren amorphen Partikeln, bekannt als Schlick. Der Sand, der schwerer ist, lagert sich am Boden der Vorrichtung ab und lässt Lösungen (einschließlich Schlick) passieren. Der Goldextraktionsprozess besteht darin, fein gemahlenes Erz in eine Laugungswanne zu leiten und eine Lösung aus Kalium- oder Natriumcyanid dadurch zu filtern. Der Schlick wird durch Zugabe von Verdickungsmitteln und durch Vakuumfiltration von den Goldcyanidlösungen getrennt. Die Haufenlaugung, bei der die Cyanidlösung über einen eingeebneten Haufen aus grob zerkleinertem Erz gegossen wird, wird immer beliebter, insbesondere bei Erzen mit niedrigem Gehalt und Minenrückständen. In beiden Fällen wird das Gold durch Zugabe von Aluminium- oder Zinkstaub aus der Goldcyanidlösung zurückgewonnen. In einem separaten Arbeitsgang wird konzentrierte Säure in einen Aufschlussreaktor gegeben, um das Zink oder Aluminium aufzulösen, wobei das feste Gold zurückbleibt.

Unter dem Einfluss von Kohlensäure, Wasser und Luft sowie den im Erz vorhandenen Säuren zersetzen sich die Cyanidlösungen und geben Blausäuregas ab. Um dies zu verhindern, wird Alkali zugesetzt (Kalk oder Natronlauge). Cyanwasserstoff entsteht auch, wenn die Säure zum Auflösen des Aluminiums oder Zinks zugegeben wird.

Eine andere Cyanidierungstechnik beinhaltet die Verwendung von Aktivkohle, um das Gold zu entfernen. Der Goldcyanidlösung werden vor dem Aufschlämmen mit Aktivkohle Verdickungsmittel zugesetzt, um die Aktivkohle in Schwebe zu halten. Die goldhaltige Holzkohle wird durch Sieben entfernt und das Gold mit konzentriertem alkalischem Cyanid in alkoholischer Lösung extrahiert. Das Gold wird dann durch Elektrolyse zurückgewonnen. Die Holzkohle kann durch Rösten reaktiviert und das Cyanid zurückgewonnen und wiederverwendet werden.

Sowohl beim Amalgamieren als auch beim Cyanidieren entsteht Metall, das eine beträchtliche Menge an Verunreinigungen enthält, wobei der Gehalt an reinem Gold selten 900 Promille Feinheit überschreitet, es sei denn, es wird weiter elektrolytisch raffiniert, um einen Feinheitsgrad von bis zu 999.8 Promille und mehr zu erzeugen.

Gold wird auch als Nebenprodukt bei der Verhüttung von Kupfer, Blei und anderen Metallen gewonnen (siehe Artikel „Verhüttung und Raffination von Kupfer, Blei und Zink“ in diesem Kapitel).

Gefahren und ihre Vermeidung

In großen Tiefen vorkommendes Golderz wird im Untertagebau abgebaut. Dies erfordert Maßnahmen zur Verhinderung der Staubbildung und -ausbreitung im Grubenbau. Die Trennung von Gold aus arsenhaltigen Erzen führt zu einer Arsenexposition von Minenarbeitern und zu einer Verschmutzung von Luft und Boden mit arsenhaltigem Staub.

Bei der Quecksilbergewinnung von Gold können Arbeiter hohen Quecksilberkonzentrationen in der Luft ausgesetzt sein, wenn Quecksilber in die Schleusen eingebracht oder daraus entfernt wird, wenn das Amalgam gereinigt oder gepresst wird und wenn das Quecksilber abdestilliert wird; Quecksilbervergiftungen wurden unter Arbeitern in der Verschmelzung und Destillation gemeldet. Das Risiko einer Quecksilberexposition bei Fusionen ist in mehreren Ländern im Fernen Osten und in Südamerika zu einem ernsthaften Problem geworden.

Bei Amalgamierungsprozessen muss das Quecksilber auf die Schleusen gegeben und das Amalgam so entfernt werden, dass sichergestellt ist, dass das Quecksilber nicht mit der Haut der Hände in Berührung kommt (durch Verwendung von Schaufeln mit langen Stielen, quecksilberundurchlässiger Schutzkleidung und bald). Die Verarbeitung des Amalgams und das Entfernen oder Pressen von Quecksilber muss ebenfalls so vollständig wie möglich mechanisiert sein, ohne dass die Möglichkeit besteht, dass die Hände mit Quecksilber in Berührung kommen; die Verarbeitung von Amalgam und das Abdestillieren von Quecksilber müssen in getrennten, isolierten Räumen durchgeführt werden, in denen Wände, Decken, Fußböden, Geräte und Arbeitsflächen mit Materialien bedeckt sind, die Quecksilber oder seine Dämpfe nicht absorbieren; Alle Oberflächen müssen regelmäßig gereinigt werden, um alle Quecksilberablagerungen zu entfernen. Alle Räumlichkeiten, die für Arbeiten vorgesehen sind, bei denen Quecksilber verwendet wird, müssen mit einer allgemeinen und örtlichen Absaugung ausgestattet sein. Diese Lüftungssysteme müssen in Räumen, in denen Quecksilber abdestilliert wird, besonders effizient sein. Quecksilbervorräte sind in hermetisch verschlossenen Metallbehältern unter einer speziellen Abzugshaube zu lagern; Arbeitnehmer müssen mit der für die Arbeit mit Quecksilber erforderlichen PSA ausgestattet werden; und die Luft muss in Räumen, die zum Amalgamieren und Destillieren verwendet werden, systematisch überwacht werden. Es sollte auch eine medizinische Überwachung geben.

Die Belastung der Luft durch Blausäure in Cyanidanlagen ist abhängig von der Lufttemperatur, der Belüftung, der zu verarbeitenden Materialmenge, der Konzentration der verwendeten Cyanidlösungen, der Qualität der Reagenzien und der Anzahl offener Anlagen. Die medizinische Untersuchung von Arbeitern in goldgewinnenden Fabriken hat neben einer hohen Häufigkeit von allergischer Dermatitis, Ekzemen und Pyodermie (einer akuten entzündlichen Hauterkrankung mit Eiterbildung) Symptome einer chronischen Blausäurevergiftung ergeben.

Besonders wichtig ist die richtige Organisation der Herstellung von Cyanidlösungen. Wenn das Öffnen von Fässern mit Cyanidsalzen und das Einfüllen dieser Salze in Auflösewannen nicht mechanisiert erfolgt, kann es zu einer erheblichen Kontamination durch Cyanidstaub und Blausäuregas kommen. Cyanidlösungen sollten über geschlossene Systeme mit automatischen Dosierpumpen zugeführt werden. In Goldcyanidierungsanlagen muss der richtige Alkalitätsgrad in allen Cyanidierungsapparaten eingehalten werden; Darüber hinaus müssen Zyanidgeräte hermetisch abgedichtet und mit LEV ausgestattet sein, die durch eine angemessene allgemeine Belüftung und Lecküberwachung unterstützt werden. Alle Zyanidgeräte sowie die Wände, Böden, Freiflächen und Treppen des Betriebsgeländes müssen mit porenfreien Materialien abgedeckt und regelmäßig mit schwach alkalischen Lösungen gereinigt werden.

Die Verwendung von Säuren zum Abbau von Zink bei der Verarbeitung von Goldschlamm kann Blausäure und Arsenwasserstoff freisetzen. Diese Arbeiten müssen daher in speziell ausgestatteten und abgetrennten Räumlichkeiten unter Verwendung lokaler Abzugshauben durchgeführt werden.

Das Rauchen sollte verboten werden, und den Arbeitnehmern sollten getrennte Einrichtungen zum Essen und Trinken zur Verfügung gestellt werden. Eine Erste-Hilfe-Ausrüstung sollte verfügbar sein und Material zum sofortigen Entfernen jeglicher Cyanidlösung enthalten, die mit dem Körper der Arbeiter in Kontakt kommt, sowie Gegenmittel für eine Cyanidvergiftung. Arbeiter müssen mit persönlicher Schutzkleidung ausgestattet werden, die gegen Cyanidverbindungen undurchlässig ist.

Auswirkungen auf die Umwelt

Es gibt Hinweise auf die Exposition gegenüber metallischem Quecksilberdampf und die Methylierung von Quecksilber in der Natur, insbesondere dort, wo das Gold verarbeitet wird. In einer Studie über Wasser, Siedlungen und Fische aus Goldminengebieten Brasiliens übertrafen die Quecksilberkonzentrationen in essbaren Teilen von lokal verzehrtem Fisch fast das 6-fache des brasilianischen Richtwerts für den menschlichen Verzehr (Palheta und Taylor 1995). In einem kontaminierten Gebiet Venezuelas verwenden Goldsucher seit vielen Jahren Quecksilber, um Gold von goldhaltigem Sand und Gesteinspulver zu trennen. Der hohe Quecksilbergehalt im oberirdischen Boden und in den Gummisedimenten des kontaminierten Gebiets stellt ein ernsthaftes Arbeits- und Gesundheitsrisiko dar.

Die Zyanidkontamination des Abwassers ist ebenfalls ein großes Problem. Zyanidlösungen sollten vor der Freisetzung behandelt oder zurückgewonnen und wiederverwendet werden. Emissionen von Cyanwasserstoffgas, beispielsweise im Faulreaktor, werden mit einem Wäscher behandelt, bevor sie aus dem Schornstein abgeführt werden.

 

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Mittwoch, März 16 2011 19: 37

Allgemeines Profil

Die Metallhütten- und -veredelungsindustrie verarbeitet Metallerze und Metallschrott zu reinen Metallen. Die metallverarbeitende Industrie verarbeitet Metalle zur Herstellung von Maschinenteilen, Maschinen, Instrumenten und Werkzeugen, die von anderen Industrien sowie von anderen Wirtschaftszweigen benötigt werden. Als Ausgangsmaterial werden verschiedene Arten von Metallen und Legierungen verwendet, darunter Walzgut (Stäbe, Bänder, Leichtprofile, Bleche oder Rohre) und gezogenes Gut (Stäbe, Leichtprofile, Rohre oder Draht). Zu den grundlegenden Metallverarbeitungstechniken gehören:

    • Schmelzen und Raffinieren von Metallerzen und Schrott
    • Gießen von geschmolzenem Metall in eine bestimmte Form (Gießerei)
    • Hämmern oder Pressen von Metallen in Form eines Gesenks (Warm- oder Kaltschmieden)
    • Schweißen und Schneiden von Blechen
    • Sintern (Komprimieren und Erhitzen von pulverförmigen Materialien, einschließlich eines oder mehrerer Metalle)
    • Formen von Metallen auf einer Drehbank.

               

              Zur Endbearbeitung von Metallen wird eine Vielzahl von Techniken eingesetzt, darunter Schleifen und Polieren, Strahlen und viele Oberflächenveredelungs- und Beschichtungstechniken (Galvanisieren, Verzinken, Wärmebehandlung, Eloxieren, Pulverbeschichten usw.).

               

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              Mittwoch, März 16 2011 21: 21

              Gießereien

              Beim Gießen oder Metallgießen wird geschmolzenes Metall in das hohle Innere einer hitzebeständigen Form gegossen, die die Außenseite oder Negativform des Musters des gewünschten Metallgegenstands ist. Die Form kann einen Kern enthalten, um die Abmessungen eines beliebigen inneren Hohlraums im endgültigen Gussteil zu bestimmen. Gießereiarbeiten umfassen:

              • Erstellen eines Musters des gewünschten Artikels
              • Herstellen der Form und der Kerne und Zusammenbau der Form
              • Schmelzen und Raffinieren des Metalls
              • Gießen des Metalls in die Form
              • Abkühlen des Metallgusses
              • Entfernen der Form und des Kerns aus dem Metallguss
              • Entfernen von zusätzlichem Metall aus dem fertigen Gussteil.

               

              Die Grundprinzipien der Gießereitechnik haben sich in Jahrtausenden kaum verändert. Die Prozesse sind jedoch mechanisierter und automatisierter geworden. Holzmuster wurden durch Metall und Kunststoff ersetzt, neue Werkstoffe zur Herstellung von Kernen und Formen entwickelt und verschiedenste Legierungen verwendet. Das bekannteste Gießverfahren ist das Sandformen von Eisen.

              Eisen, Stahl, Messing und Bronze- sind traditionelle Gussmetalle. Der größte Bereich der Gießereiindustrie stellt Grau- und Sphäroguss her. Grauguss-Gießereien verwenden Eisen oder Roheisen (neue Barren), um Standard-Eisengussteile herzustellen. Sphäroguss-Gießereien fügen Magnesium, Cerium oder andere Zusatzstoffe (oft als „ Pfannenzusätze) zu den Pfannen mit geschmolzenem Metall vor dem Gießen, um Gussstücke aus Sphäroguss oder Temperguss herzustellen. Die verschiedenen Zusatzstoffe haben wenig Einfluss auf die Exposition am Arbeitsplatz. Stahl und Temperguss bilden den Rest der Eisengießereiindustrie. Die Hauptkunden der größten Eisengießereien sind die Automobil-, Bau- und Landmaschinenindustrie. Die Beschäftigung in der Eisengießerei hat abgenommen, da Motorblöcke kleiner werden und in eine einzige Form gegossen werden können und Gusseisen durch Aluminium ersetzt wird. Nichteisengießereien, insbesondere Aluminiumgießereien und Druckgussbetriebe, haben eine starke Beschäftigung. Messinggießereien, sowohl freistehende als auch solche, die für die Sanitärindustrie produzieren, sind ein schrumpfender Sektor, der jedoch aus arbeitsmedizinischer Sicht wichtig bleibt. In den letzten Jahren wurden Titan, Chrom, Nickel und Magnesium und noch mehr giftige Metalle wie Beryllium, Cadmium und Thorium in Gießereiprodukten verwendet.

              Obwohl davon ausgegangen werden kann, dass die Metallgießindustrie mit dem Umschmelzen von festem Material in Form von Metallblöcken oder Masseln beginnt, kann die Eisen- und Stahlindustrie in den großen Einheiten so integriert sein, dass die Trennung weniger offensichtlich ist. Beispielsweise kann der kommerzielle Hochofen seine gesamte Produktion in Roheisen umwandeln, aber in einem integrierten Werk kann ein Teil des Eisens zur Herstellung von Gussteilen verwendet werden, wodurch es am Gießereiprozess teilnimmt, und das Hochofeneisen kann geschmolzen zum Drehen genommen werden in Stahl, wo dasselbe passieren kann. Es gibt tatsächlich einen eigenen Bereich des Stahlhandels, der aus diesem Grund als bekannt ist Barrenformen. In der normalen Eisengießerei ist das Umschmelzen von Roheisen auch ein Veredelungsprozess. In den NE-Gießereien kann der Schmelzprozess die Zugabe von Metallen und anderen Stoffen erfordern und stellt somit einen Legierungsprozess dar.

              In der Eisengießerei dominieren Formen aus tongebundenem Quarzsand. Kerne, die traditionell durch Backen von mit Pflanzenölen oder natürlichen Zuckern gebundenem Quarzsand hergestellt wurden, wurden weitgehend ersetzt. Die moderne Gießtechnik hat neue Techniken zur Herstellung von Formen und Kernen entwickelt.

              Generell lassen sich die Gesundheits- und Sicherheitsgefahren von Gießereien nach Art des Metallgusses, Formgebungsverfahren, Gussstückgröße und Mechanisierungsgrad klassifizieren.

              Prozessübersicht

              Auf der Grundlage der Zeichnungen des Designers wird ein Muster konstruiert, das der äußeren Form des fertigen Metallgussstücks entspricht. Auf die gleiche Weise wird ein Kernkasten hergestellt, der geeignete Kerne produziert, um die innere Konfiguration des endgültigen Artikels vorzugeben. Sandguss ist die am weitesten verbreitete Methode, aber es sind auch andere Techniken verfügbar. Dazu gehören: Dauerformguss mit Formen aus Eisen oder Stahl; Druckguss, bei dem das geschmolzene Metall, oft eine Leichtmetalllegierung, unter Drücken von 70 bis 7,000 kgf/cm in eine Metallform gepresst wird2; und Feinguss, bei dem von jedem herzustellenden Gussstück ein Wachsmodell hergestellt und mit feuerfestem Material bedeckt wird, das die Form bildet, in die das Metall gegossen wird. Beim „Lost Foam“-Verfahren werden Polystyrolschaummuster in Sand verwendet, um Aluminiumgussteile herzustellen.

              Metalle oder Legierungen werden in einem Kupol-, Rotations-, Reflexions-, Tiegel-, Lichtbogen-, Kanal- oder kernlosen Induktionsofen geschmolzen und vorbereitet (siehe Tabelle 1). Relevante metallurgische oder chemische Analysen werden durchgeführt. Flüssiges Metall wird entweder über eine Pfanne oder direkt aus dem Ofen in die zusammengesetzte Form gegossen. Nach dem Abkühlen des Metalls werden Form- und Kernmaterial entfernt (Ausschütteln, Ausbrechen oder Ausschlagen) und das Gussteil gereinigt und veredelt (Entgraten, Kugel- oder Hydrostrahlen und andere Schleiftechniken). Bestimmte Gussteile müssen möglicherweise geschweißt, wärmebehandelt oder lackiert werden, bevor der fertige Artikel den Spezifikationen des Käufers entspricht.

              Tabelle 1. Arten von Gießereiöfen

              Ofen

              Beschreibung

              Kuppelofen

              Ein Kupolofen ist ein hoher, vertikaler Ofen, der oben offen ist und unten Flügeltüren hat. Es wird von oben mit abwechselnden Schichten aus Koks, Kalkstein und Metall beschickt; das geschmolzene Metall wird unten entnommen. Zu den besonderen Gefahren gehören Kohlenmonoxid und Hitze.

              Elektrolichtbogenofen

              Der Ofen wird mit Barren, Schrott, Legierungsmetallen und Flussmitteln beschickt. Zwischen drei Elektroden und der Metallladung wird ein Lichtbogen erzeugt, der das Metall schmilzt. Eine Schlacke mit Flussmitteln bedeckt die Oberfläche des geschmolzenen Metalls, um Oxidation zu verhindern, das Metall zu veredeln und die Ofendecke vor übermäßiger Hitze zu schützen. Wenn sie fertig sind, werden die Elektroden angehoben und der Ofen gekippt, um das geschmolzene Metall in die Aufnahmepfanne zu gießen. Zu den besonderen Gefahren gehören Metalldämpfe und Lärm.

              Induktionsofen

              Ein Induktionsofen schmilzt das Metall, indem ein hoher elektrischer Strom durch Kupferspulen an der Außenseite des Ofens geleitet wird, wodurch ein elektrischer Strom am äußeren Rand der Metallcharge induziert wird, der das Metall aufgrund des hohen elektrischen Widerstands der Metallcharge erhitzt. Das Schmelzen schreitet von der Außenseite der Charge zur Innenseite fort. Zu den besonderen Gefahren gehören Metalldämpfe.

              Tiegelofen

              Der Tiegel oder Behälter, der die Metallcharge enthält, wird durch einen Gas- oder Ölbrenner erhitzt. Wenn er fertig ist, wird der Tiegel aus dem Ofen gehoben und zum Gießen in Formen gekippt. Zu den besonderen Gefahren gehören Kohlenmonoxid, Metalldämpfe, Lärm und Hitze.

              Drehofen

              Ein langer, geneigter rotierender zylindrischer Ofen, der von oben beschickt und vom unteren Ende befeuert wird.

              Kanalofen

              Eine Art Induktionsofen.

              Nachhallender Ofen

              Dieser horizontale Ofen besteht aus einem Kamin an einem Ende, der durch eine niedrige Trennwand, die als Feuerbrücke bezeichnet wird, von der Metallcharge getrennt ist, und einem Schornstein oder Schornstein am anderen Ende. Das Metall wird vom Kontakt mit dem Festbrennstoff ferngehalten. Sowohl der Kamin als auch die Metallladung sind von einem gewölbten Dach bedeckt. Die Flamme auf ihrem Weg vom Kamin zum Schornstein wird nach unten reflektiert oder auf dem darunter liegenden Metall reflektiert und schmilzt es.

               

              Gefahren, wie etwa die Gefahr, die durch das Vorhandensein von heißem Metall entsteht, sind den meisten Gießereien gemeinsam, unabhängig von dem speziellen verwendeten Gießverfahren. Gefahren können auch für einen bestimmten Gießereiprozess spezifisch sein. Beispielsweise birgt die Verwendung von Magnesium Flare-Risiken, die in anderen Metallgießindustrien nicht auftreten. Dieser Artikel betont Eisengießereien, die die meisten typischen Gießereigefahren enthalten.

              Die mechanisierte oder Produktionsgießerei verwendet die gleichen grundlegenden Verfahren wie die herkömmliche Eisengießerei. Wenn das Formen beispielsweise maschinell erfolgt und Gussteile durch Kugelstrahlen oder Hydrostrahlen gereinigt werden, verfügt die Maschine normalerweise über eingebaute Staubkontrollvorrichtungen, und die Staubgefahr wird verringert. Sand wird jedoch häufig auf einem Förderband mit offenem Band von Ort zu Ort bewegt, und Übergabestellen und verschütteter Sand können Quellen für beträchtliche Mengen an in der Luft schwebendem Staub sein; angesichts der hohen Produktionsraten kann die luftgetragene Staubbelastung sogar noch höher sein als in der konventionellen Gießerei. Eine Überprüfung der Luftprobenahmedaten Mitte der 1970er Jahre zeigte höhere Staubkonzentrationen in großen amerikanischen Produktionsgießereien als in kleinen Gießereien, die im gleichen Zeitraum beprobt wurden. Die Installation von Abzugshauben über Übergabepunkten an Bandförderern, kombiniert mit gewissenhafter Haushaltsführung, sollte gängige Praxis sein. Die Förderung durch pneumatische Systeme ist teilweise wirtschaftlich möglich und führt zu einem nahezu staubfreien Fördersystem.

              Eisengießereien

              Der Einfachheit halber kann angenommen werden, dass eine Eisengießerei aus den folgenden sechs Abschnitten besteht:

              1. Schmelzen und Gießen von Metall
              2. Musterherstellung
              3. Gießen
              4. Kernherstellung
              5. Erschütterung / Knockout
              6. Gussreinigung.

               

              In vielen Gießereien können fast alle dieser Prozesse gleichzeitig oder nacheinander im selben Werkstattbereich durchgeführt werden.

              In einer typischen Produktionsgießerei bewegt sich Eisen vom Schmelzen zum Gießen, Kühlen, Ausschütteln, Reinigen und Versenden als fertiges Gussteil. Sand wird von der Sandmischung, dem Formen, dem Ausschütteln und zurück zum Sandmischen recycelt. Sand wird dem System aus der Kernherstellung hinzugefügt, die mit neuem Sand beginnt.

              Schmelzen und Gießen

              Die Eisengießindustrie verlässt sich stark auf den Kupolofen zum Schmelzen und Raffinieren von Metall. Die Kuppel ist ein hoher, vertikaler Ofen, oben offen mit Flügeltüren unten, mit feuerfestem Material ausgekleidet und mit Koks, Eisenschrott und Kalkstein beschickt. Luft wird durch die Ladung aus Öffnungen (Düsen) am Boden geblasen; Verbrennung von Koks erhitzt, schmilzt und reinigt das Eisen. Beschickungsmaterialien werden während des Betriebs mit einem Kran in die Spitze der Kuppel eingeführt und müssen in unmittelbarer Nähe gelagert werden, normalerweise in Compounds oder Behältern auf dem Hof ​​neben der Beschickungsmaschine. Ordnung und effiziente Überwachung der Rohstoffstapel sind unerlässlich, um das Verletzungsrisiko durch Verrutschen schwerer Gegenstände zu minimieren. Kräne mit großen Elektromagneten oder schweren Gewichten werden oft verwendet, um den Schrott auf handhabbare Größen für die Beschickung in den Kupolofen zu reduzieren und die Beschickungstrichter selbst zu befüllen. Die Krankabine sollte gut geschützt und die Bediener entsprechend geschult sein.

              Mitarbeiter, die mit Rohstoffen umgehen, sollten Handleder und Schutzstiefel tragen. Unvorsichtiges Befüllen kann den Trichter überfüllen und gefährliches Verschütten verursachen. Wenn der Ladevorgang als zu laut empfunden wird, kann das Aufprallgeräusch von Metall auf Metall durch Anbringen von geräuschdämpfenden Gummiauskleidungen an Containern und Behältern reduziert werden. Die Ladeplattform befindet sich notwendigerweise über dem Boden und kann eine Gefahr darstellen, es sei denn, sie ist eben und hat eine rutschfeste Oberfläche und starke Schienen um sie herum und Bodenöffnungen.

              Cupolas erzeugen große Mengen an Kohlenmonoxid, das aus den Ladetüren austreten und durch lokale Wirbelströme zurückgeblasen werden kann. Kohlenmonoxid ist unsichtbar, geruchlos und kann schnell giftige Umgebungswerte erzeugen. Mitarbeiter, die auf der Ladeplattform oder den umliegenden Laufstegen arbeiten, sollten gut geschult sein, um die Symptome einer Kohlenmonoxidvergiftung zu erkennen. Sowohl eine kontinuierliche als auch eine punktuelle Überwachung der Expositionsniveaus sind erforderlich. Umluftunabhängige Atemschutzgeräte und Wiederbelebungsgeräte sollten in Bereitschaft gehalten werden, und die Bediener sollten in deren Verwendung eingewiesen werden. Wenn Notfallarbeiten durchgeführt werden, sollte ein Schadstoffüberwachungssystem für den Zugang zu geschlossenen Räumen entwickelt und durchgesetzt werden. Alle Arbeiten sollten überwacht werden.

              Kuppeln werden normalerweise paarweise oder in Gruppen aufgestellt, so dass während der Reparatur einer der anderen in Betrieb ist. Die Nutzungsdauer muss auf Erfahrungen mit der Dauerhaftigkeit von feuerfesten Materialien und auf technischen Empfehlungen basieren. Verfahren zum Abzapfen des Eisens und zum Abschalten bei Entstehung von Hot Spots oder bei Ausfall der Wasserkühlung müssen im Vorfeld ausgearbeitet werden. Die Kuppelreparatur erfordert notwendigerweise die Anwesenheit von Mitarbeitern innerhalb der Kuppelschale selbst, um feuerfeste Auskleidungen zu reparieren oder zu erneuern. Diese Aufgaben sollten als Betreten beengter Räume betrachtet werden und es sollten entsprechende Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Es sollten auch Vorkehrungen getroffen werden, um zu verhindern, dass Material zu solchen Zeiten durch die Beschickungstüren entladen wird. Um die Arbeiter vor herabfallenden Gegenständen zu schützen, sollten sie Schutzhelme und bei Arbeiten in der Höhe Sicherheitsgurte tragen.

              Arbeiter, die Kupolöfen abstechen (um geschmolzenes Metall aus dem Kupolschacht in einen Warmhalteofen oder eine Pfanne zu befördern), müssen strenge persönliche Schutzmaßnahmen einhalten. Schutzbrille und Schutzkleidung sind unerlässlich. Der Augenschutz sollte sowohl einem Aufprall mit hoher Geschwindigkeit als auch geschmolzenem Metall widerstehen. Es ist äußerste Vorsicht geboten, um zu verhindern, dass verbleibende geschmolzene Schlacke (die unerwünschten Rückstände, die mit Hilfe der Kalksteinadditive aus der Schmelze entfernt werden) und Metall mit Wasser in Kontakt kommen, was eine Dampfexplosion verursachen würde. Zapfer und Aufsichtspersonen haben dafür Sorge zu tragen, dass sich Personen, die nicht an der Bedienung der Kuppel beteiligt sind, außerhalb des Gefahrenbereichs aufhalten, der durch einen Radius von ca. 4 m um den Kuppelauslauf begrenzt ist. Die Abgrenzung einer nicht autorisierten Sperrzone ist eine gesetzliche Anforderung gemäß den British Iron and Steel Foundries Regulations von 1953.

              Wenn der Kupollauf zu Ende ist, wird der Kupolboden abgesenkt, um die unerwünschte Schlacke und andere Materialien, die sich noch im Mantel befinden, zu entfernen, bevor die Mitarbeiter die routinemäßige Wartung des Feuerfestmaterials durchführen können. Das Fallenlassen des Kuppelbodens ist ein geschickter und gefährlicher Vorgang, der eine geschulte Aufsicht erfordert. Ein feuerfester Boden oder eine Schicht aus trockenem Sand, auf die der Schutt fallen gelassen werden kann, ist unerlässlich. Wenn ein Problem auftritt, wie z. B. verklemmte Kuppelbodentüren, muss große Vorsicht walten, um Verbrennungsgefahren für die Arbeiter durch das heiße Metall und die Schlacke zu vermeiden.

              Sichtbares weißglühendes Metall ist aufgrund der Emission von Infrarot- und Ultraviolettstrahlung eine Gefahr für die Augen der Arbeiter, deren ausgedehnte Exposition Katarakte verursachen kann.

              Die Pfanne muss vor dem Füllen mit geschmolzenem Metall getrocknet werden, um Dampfexplosionen zu vermeiden; Es muss eine zufriedenstellende Dauer der Flammenerwärmung festgelegt werden.

              Mitarbeiter in Metall- und Gießereibereichen der Gießerei sollten mit Schutzhelmen, getöntem Augenschutz und Gesichtsschutz, aluminisierter Kleidung wie Schürzen, Gamaschen oder Gamaschen (Unterschenkel- und Fußbedeckungen) und Stiefeln ausgestattet werden. Die Verwendung von Schutzausrüstung sollte obligatorisch sein, und es sollte eine angemessene Anleitung zu ihrer Verwendung und Wartung geben. In allen Bereichen, in denen geschmolzenes Metall gehandhabt wird, sind hohe Reinigungsstandards und der größtmögliche Wasserausschluss erforderlich.

              Wenn große Pfannen von Kränen oder Hängeförderern geschleudert werden, sollten formschlüssige Pfannenkontrollvorrichtungen eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass kein Metall verschüttet wird, wenn der Bediener seinen oder ihren Griff loslässt. Haken, die Pfannen aus geschmolzenem Metall halten, müssen regelmäßig auf Metallermüdung getestet werden, um ein Versagen zu verhindern.

              In Produktionsgießereien bewegt sich die zusammengesetzte Form entlang eines mechanischen Förderers zu einer belüfteten Gießstation. Das Gießen kann aus einer manuell gesteuerten Pfanne mit mechanischer Unterstützung, einer von einer Kabine aus gesteuerten Indexierpfanne oder automatisch erfolgen. Typischerweise ist die Gießstation mit einer Ausgleichshaube mit direkter Luftzufuhr ausgestattet. Die gegossene Form läuft entlang des Förderers durch einen erschöpften Kühltunnel bis zum Ausschütteln. In kleineren Lohngießereien können Formen auf einen Gießereiboden gegossen und dort abgebrannt werden. In diesem Fall sollte die Pfanne mit einer mobilen Absaughaube ausgestattet werden.

              Das Abstechen und Transportieren von geschmolzenem Eisen und das Beschicken von Elektroöfen führt zu einer Exposition gegenüber Eisenoxid- und anderen Metalloxiddämpfen. Beim Eingießen in die Form werden organische Materialien entzündet und pyrolysiert, wodurch große Mengen Kohlenmonoxid, Rauch, krebserregende mehrkernige aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Pyrolyseprodukte aus Kernmaterialien entstehen, die krebserregend sein können, sowie Atemwegssensibilisatoren. Formen mit großen polyurethangebundenen Cold-Box-Kernen setzen einen dichten, irritierenden Rauch frei, der Isocyanate und Amine enthält. Die primäre Gefahrenkontrolle für Schimmelabbrand ist eine örtlich entlüftete Gießstation und ein Kühltunnel.

              In Gießereien mit Dachventilatoren für anstrengende Gießarbeiten können im oberen Bereich der Krankabinen hohe Metalldampfkonzentrationen auftreten. Wenn die Kabinen einen Bediener haben, sollten die Kabinen geschlossen und mit gefilterter, klimatisierter Luft versorgt werden.

              Musterherstellung

              Die Musterherstellung ist ein hochqualifiziertes Handwerk, bei dem die zweidimensionalen Designpläne in ein dreidimensionales Objekt übersetzt werden. Traditionelle Holzmuster werden in Standardwerkstätten hergestellt, die Handwerkzeuge und elektrische Schneid- und Hobelgeräte enthalten. Dabei sind alle vernünftigerweise durchführbaren Maßnahmen zu ergreifen, um den Lärm so weit wie möglich zu reduzieren, und es muss ein geeigneter Gehörschutz bereitgestellt werden. Es ist wichtig, dass sich die Mitarbeiter der Vorteile eines solchen Schutzes bewusst sind.

              Kraftbetriebene Holzschneide- und -veredelungsmaschinen sind offensichtliche Gefahrenquellen, und oft können keine geeigneten Schutzvorrichtungen angebracht werden, ohne dass die Maschine überhaupt funktioniert. Die Mitarbeiter müssen mit den normalen Betriebsabläufen vertraut sein und sollten auch über die mit der Arbeit verbundenen Gefahren unterrichtet werden.

              Beim Sägen von Holz kann Staub freigesetzt werden. Es sollten effiziente Lüftungssysteme eingebaut werden, um Holzstaub aus der Atmosphäre der Musterwerkstatt zu entfernen. In bestimmten Branchen, in denen Hartholz verwendet wird, wurde Nasenkrebs beobachtet. Dies wurde in der Gießereiindustrie nicht untersucht.

              Das Gießen in Metall-Dauerformen ist wie beim Druckgießen eine wichtige Entwicklung in der Gießereiindustrie. In diesem Fall wird die Modellherstellung weitgehend durch technische Methoden ersetzt und ist wirklich ein Werkzeugherstellungsvorgang. Die meisten Gefahren bei der Musterherstellung und die Risiken durch Sand werden beseitigt, aber durch das Risiko ersetzt, das der Verwendung einer Art feuerfesten Materials zum Beschichten der Matrize oder Form innewohnt. In der modernen Formgießerei werden zunehmend Sandkerne verwendet, wobei die Staubgefahren der Sandgießerei immer noch vorhanden sind.

              Formen

              Das gebräuchlichste Formverfahren in der Eisengießindustrie verwendet die traditionelle „Grünsand“-Form, die aus Quarzsand, Kohlenstaub, Ton und organischen Bindemitteln hergestellt wird. Andere Methoden der Formherstellung sind von der Kernherstellung übernommen: wärmehärtbar, kalt selbsthärtend und gasgehärtet. Diese Methoden und ihre Gefahren werden unter Kernherstellung diskutiert. Auch Kokillen oder das Lost-Foam-Verfahren können insbesondere in der Aluminiumgießerei eingesetzt werden.

              In Produktionsgießereien sind Sandmischung, Formen, Formmontage, Gießen und Auspacken integriert und mechanisiert. Sand aus dem Ausschütteln wird zum Sandmischvorgang zurückgeführt, wo Wasser und andere Zusatzstoffe hinzugefügt werden und der Sand in Kollern gemischt wird, um die gewünschten physikalischen Eigenschaften beizubehalten.

              Zur Erleichterung des Zusammenbaus werden Muster (und ihre Formen) in zwei Teilen hergestellt. Beim manuellen Formenbau werden die Formen in sogenannte Metall- oder Holzrahmen eingefasst Flaschen. Die untere Hälfte des Musters wird in den unteren Kolben (die liebe), und zuerst wird feiner Sand und dann schwerer Sand um das Muster gegossen. Der Sand wird in der Form durch Stoßpressen, Sandschleudern oder Druckverfahren verdichtet. Der obere Kolben (der zurechtkommen) wird ähnlich zubereitet. Hölzerne Abstandshalter werden in den Oberkasten gelegt, um die Anguss- und Steigkanäle zu bilden, die den Weg für das geschmolzene Metall darstellen, um in den Formhohlraum zu fließen. Die Muster werden entfernt, der Kern eingesetzt und dann die beiden Hälften der Form zusammengesetzt und aneinander befestigt, fertig zum Gießen. In Produktionsgießereien werden Ober- und Unterkasten auf einem mechanischen Förderer vorbereitet, Kerne in den Unterkasten eingelegt und die Form maschinell montiert.

              Überall dort, wo mit Sand umgegangen wird, ist Quarzstaub ein potenzielles Problem. Formsand ist normalerweise entweder feucht oder mit flüssigem Harz vermischt und ist daher weniger wahrscheinlich eine signifikante Quelle für lungengängigen Staub. Manchmal wird ein Trennmittel wie Talk hinzugefügt, um das leichte Entfernen des Modells aus der Form zu fördern. Einatembares Talkum verursacht Talkose, eine Form der Pneumokoniose. Trennmittel sind dort weiter verbreitet, wo Handformen verwendet wird; in den größeren, automatisierteren Prozessen sind sie selten zu sehen. Chemikalien werden manchmal auf die Formoberfläche gesprüht, suspendiert oder in Isopropylalkohol gelöst, der dann abgebrannt wird, um die Verbindung, normalerweise eine Art Graphit, zu hinterlassen, die die Form bedeckt, um ein Gussstück mit einer feineren Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen. Dies birgt eine unmittelbare Brandgefahr und alle Mitarbeiter, die diese Beschichtungen aufbringen, sollten mit feuerhemmender Schutzkleidung und Handschutz ausgestattet werden, da auch organische Lösungsmittel Dermatitis verursachen können. Beschichtungen sollten in einer belüfteten Kabine aufgetragen werden, um zu verhindern, dass organische Dämpfe in den Arbeitsplatz entweichen. Es sollten auch strenge Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden, um sicherzustellen, dass der Isopropylalkohol sicher gelagert und verwendet wird. Es sollte zur sofortigen Verwendung in ein kleines Gefäß umgefüllt werden, und die größeren Vorratsgefäße sollten vom Abbrennprozess ferngehalten werden.

              Der manuelle Formenbau kann die Handhabung großer und unhandlicher Objekte beinhalten. Die Formen selbst sind schwer, ebenso wie die Formkästen oder Formkästen. Sie werden oft von Hand gehoben, bewegt und gestapelt. Rückenverletzungen sind häufig, und es werden Kraftunterstützungen benötigt, damit die Mitarbeiter keine Gegenstände heben müssen, die zu schwer sind, um sicher getragen zu werden.

              Standardausführungen sind für Einhausungen von Mischern, Förderern und Ausgieß- und Auspackstationen mit entsprechenden Absaugvolumina und Erfassungs- und Transportgeschwindigkeiten erhältlich. Durch die Einhaltung solcher Konstruktionen und eine strenge vorbeugende Wartung der Kontrollsysteme wird die Einhaltung international anerkannter Grenzwerte für die Staubexposition erreicht.

              Kernherstellung

              In die Form eingelegte Kerne bestimmen die innere Konfiguration eines hohlen Gussstücks, beispielsweise des Wassermantels eines Motorblocks. Der Kern muss dem Gießprozess standhalten, darf aber gleichzeitig nicht so stark sein, dass er einem Entfernen aus dem Gussstück während der Auswerfphase widersteht.

              Vor den 1960er Jahren bestanden Kernmischungen aus Sand und Bindemitteln wie Leinöl, Melasse oder Dextrin (Ölsand). Der Sand wurde in einen Kernkasten mit einem Hohlraum in Form des Kerns gepackt und dann in einem Ofen getrocknet. Kernöfen entwickeln schädliche Pyrolyseprodukte und erfordern ein geeignetes, gut gewartetes Schornsteinsystem. Normalerweise reichen Konvektionsströmungen innerhalb des Ofens aus, um eine zufriedenstellende Entfernung der Dämpfe vom Arbeitsplatz zu gewährleisten, obwohl sie enorm zur Luftverschmutzung beitragen die Gefahr ist gering; in einigen Fällen können jedoch geringe Mengen Acrolein in den Abgasen eine erhebliche Belästigung darstellen. Kerne können mit einer „Flare-Off-Beschichtung“ behandelt werden, um die Oberflächenbeschaffenheit des Gussstücks zu verbessern, was die gleichen Vorsichtsmaßnahmen wie im Fall von Formen erfordert.

              Hot-Box- oder Maskenformen und Kernherstellung sind Duroplast-Verfahren, die in Eisengießereien verwendet werden. Neuer Sand kann in der Gießerei mit Harz gemischt werden, oder harzbeschichteter Sand kann in Säcken zur Zugabe zu der Kernherstellungsmaschine versandt werden. Harzsand wird in ein Metallmodell (den Kernkasten) eingespritzt. Anschließend wird das Modell erhitzt – durch direktes Erdgasfeuer im Hot-Box-Verfahren oder auf andere Weise für Schalenkerne und Formteile. Hotboxen verwenden typischerweise ein wärmehärtbares Harz aus Furfurylalkohol (Furan), Harnstoff oder Phenol-Formaldehyd. Beim Schalenformen wird ein Harnstoff- oder Phenol-Formaldehyd-Harz verwendet. Nach kurzer Aushärtezeit härtet der Kern stark aus und kann durch Auswerferstifte von der Modellplatte weggedrückt werden. Die Hot-Box- und Shell-Kernherstellung führt je nach System zu einer erheblichen Exposition gegenüber Formaldehyd, das ein wahrscheinliches Karzinogen ist, und anderen Verunreinigungen. Zu den Kontrollmaßnahmen für Formaldehyd gehören die direkte Luftzufuhr an der Bedienerstation, lokale Absaugung am Kernkasten, Einhausung und lokale Absaugung an der Kernlagerstation und Harze mit geringer Formaldehydemission. Eine zufriedenstellende Kontrolle ist schwer zu erreichen. Kernmacher sollten medizinisch auf Atemwegserkrankungen überwacht werden. Der Kontakt von Phenol- oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz mit der Haut oder den Augen muss verhindert werden, da die Harze reizend oder sensibilisierend sind und Dermatitis verursachen können. Reichliches Waschen mit Wasser hilft, das Problem zu vermeiden.

              Gegenwärtig verwendete kalthärtende (no-bake) Härtungssysteme schließen ein: säurekatalysierte Harnstoff- und Phenol-Formaldehyd-Harze mit und ohne Furfurylalkohol; Alkyd- und phenolische Isocyanate; Fascold; selbsthärtende Silikate; Inoset; Zementsand und flüssiger oder gießbarer Sand. Kalthärtende Härter benötigen zum Abbinden keine externe Erwärmung. Die in Bindemitteln verwendeten Isocyanate basieren normalerweise auf Methylendiphenylisocyanat (MDI), das bei Einatmen die Atemwege reizen oder sensibilisieren und Asthma verursachen kann. Bei der Handhabung oder Verwendung dieser Verbindungen sind Handschuhe und Schutzbrillen ratsam. Die Isocyanate selbst sollten sorgfältig in verschlossenen Behältern trocken bei einer Temperatur zwischen 10 und 30 °C gelagert werden. Leere Vorratsbehälter sollten gefüllt und 24 Stunden lang mit einer 5%igen Natriumcarbonatlösung eingeweicht werden, um alle im Fass verbliebenen Chemikalienrückstände zu neutralisieren. Die meisten allgemeinen Haushaltsprinzipien sollten streng auf Harzformverfahren angewendet werden, aber die größte Vorsicht sollte bei der Handhabung der als Härtungsmittel verwendeten Katalysatoren geübt werden. Die Katalysatoren für die Phenol- und Ölisocyanatharze sind üblicherweise aromatische Amine auf Basis von Pyridinverbindungen, die Flüssigkeiten mit stechendem Geruch sind. Sie können schwere Hautreizungen sowie Nieren- und Leberschäden verursachen und auch das zentrale Nervensystem beeinträchtigen. Diese Verbindungen werden entweder als separate Additive (dreiteiliges Bindemittel) geliefert oder sind fertig mit den Ölmaterialien gemischt, und LEV sollte in den Phasen Mischen, Formen, Gießen und Knockout bereitgestellt werden. Für bestimmte andere No-Bake-Verfahren werden als Katalysatoren Phosphorsäure oder verschiedene Sulfonsäuren verwendet, die ebenfalls toxisch sind; Unfälle während des Transports oder der Verwendung sollten angemessen geschützt werden.

              Die gasgehärtete Kernherstellung enthält das Kohlendioxid (CO2)-Silikat und die Isocure- (oder „Ashland“)-Prozesse. Viele Variationen des CO2-Silikatverfahren wurden seit den 1950er Jahren entwickelt. Dieses Verfahren wurde im Allgemeinen zur Herstellung von mittelgroßen bis großen Formen und Kernen verwendet. Der Kernsand ist eine Mischung aus Natriumsilikat und Quarzsand, meist modifiziert durch Zusatz von Stoffen wie Melasse als Abbaumittel. Nachdem der Kernkasten gefüllt ist, wird der Kern gehärtet, indem Kohlendioxid durch die Kernmischung geleitet wird. Dabei bildet sich Natriumcarbonat und Kieselgel, das als Bindemittel wirkt.

              Natriumsilikat ist eine alkalische Substanz und kann gesundheitsschädlich sein, wenn es mit der Haut oder den Augen in Kontakt kommt oder eingenommen wird. Es ist ratsam, in der Nähe von Bereichen, in denen große Mengen Natriumsilikat gehandhabt werden, eine Notdusche bereitzustellen, und es sollten immer Handschuhe getragen werden. In jedem Gießereibereich, in dem Natriumsilikat verwendet wird, sollte ein leicht zugänglicher Augenspülbrunnen vorhanden sein. Der CO2 kann als Feststoff, Flüssigkeit oder Gas geliefert werden. Wenn es in Flaschen oder Drucktanks geliefert wird, sollten viele organisatorische Vorkehrungen getroffen werden, wie z. B. Flaschenlagerung, Ventilwartung, Handhabung und so weiter. Es besteht auch die Gefahr durch das Gas selbst, da es die Sauerstoffkonzentration in der Luft in geschlossenen Räumen senken kann.

              Das Isocure-Verfahren wird für Kerne und Formen verwendet. Dies ist ein gashärtendes System, bei dem ein Harz, häufig Phenol-Formaldehyd, mit einem Diisocyanat (z. B. MDI) und Sand gemischt wird. Dieses wird in den Kernkasten eingespritzt und dann mit einem Amin, üblicherweise entweder Triethylamin oder Dimethylethylamin, begast, um die Vernetzungs- und Härtungsreaktion zu bewirken. Die oft in Fässern verkauften Amine sind leicht flüchtige Flüssigkeiten mit starkem Ammoniakgeruch. Es besteht eine sehr reale Brand- oder Explosionsgefahr, und es ist äußerste Vorsicht geboten, insbesondere wenn das Material in großen Mengen gelagert wird. Die charakteristische Wirkung dieser Amine ist die Hervorrufung von Lichthöfen und Hornhautschwellungen, obwohl sie auch das zentrale Nervensystem beeinträchtigen, wo sie Krämpfe, Lähmungen und gelegentlich den Tod verursachen können. Sollte ein Teil des Amins mit den Augen oder der Haut in Kontakt kommen, sollten Erste-Hilfe-Maßnahmen das Waschen mit reichlich Wasser für mindestens 15 Minuten und sofortige ärztliche Hilfe umfassen. Beim Isocure-Verfahren wird das Amin als Dampf in einem Stickstoffträger aufgebracht, wobei überschüssiges Amin durch einen Säureturm gewaschen wird. Leckagen aus dem Kernkasten sind die Hauptursache für eine hohe Exposition, obwohl das Ausgasen von Amin aus hergestellten Kernen ebenfalls erheblich ist. Beim Umgang mit diesem Material sollte stets mit großer Sorgfalt vorgegangen werden, und geeignete Absaugvorrichtungen sollten installiert werden, um Dämpfe aus den Arbeitsbereichen zu entfernen.

              Shakeout, Gussextraktion und Core Knockout

              Nach dem Abkühlen der Metallschmelze muss der Gussrohling aus der Form genommen werden. Dies ist ein geräuschvoller Prozess, bei dem die Bediener normalerweise über einen 90-Stunden-Arbeitstag weit über 8 dBA ausgesetzt sind. Gehörschutz sollte bereitgestellt werden, wenn es nicht praktikabel ist, die Geräuschabgabe zu reduzieren. Der Hauptteil der Form wird normalerweise durch einen rüttelnden Aufprall vom Gussteil getrennt. Häufig werden Formkasten, Form und Gussteil auf einen Rüttelrost fallen gelassen, um den Sand zu lösen (Ausschütteln). Der Sand fällt dann durch das Gitter in einen Trichter oder auf ein Förderband, wo er Magnetabscheidern unterzogen und zum Mahlen, zur Behandlung und Wiederverwendung recycelt oder einfach deponiert werden kann. Manchmal kann anstelle eines Gitters Wasserstrahlen verwendet werden, wodurch weniger Staub entsteht. Hier wird der Kern entfernt, teilweise auch mit Hochdruckwasserstrahlen.

              Das Gussstück wird dann entfernt und in die nächste Stufe des Auswerfvorgangs überführt. Oft können kleine Gussstücke vor dem Ausschütteln durch einen „Stanzvorgang“ aus der Küvette entfernt werden, wodurch weniger Staub entsteht. Der Sand verursacht gefährliche Quarzstaubkonzentrationen, da er mit geschmolzenem Metall in Kontakt gekommen ist und daher sehr trocken ist. Das Metall und der Sand bleiben sehr heiß. Augenschutz ist erforderlich. Lauf- und Arbeitsflächen müssen frei von Schrott sein, der eine Stolpergefahr darstellt, und von Staub, der aufgeschwemmt werden kann und eine Gefahr für das Einatmen darstellt.

              Welche Auswirkungen die neuen Hülsenbinder auf die Gesundheit insbesondere des Entkerners haben, wurde bisher nur relativ wenig untersucht. Die Furane, Furfurylalkohol und Phosphorsäure, Harnstoff- und Phenol-Formaldehyd-Harze, Natriumsilikat und Kohlendioxid, No-Bakes, modifiziertes Leinöl und MDI unterliegen alle einer Art thermischer Zersetzung, wenn sie den Temperaturen der geschmolzenen Metalle ausgesetzt werden.

              Es wurden noch keine Studien zur Wirkung des harzbeschichteten Silica-Partikels auf die Entstehung von Pneumokoniose durchgeführt. Es ist nicht bekannt, ob diese Beschichtungen eine hemmende oder beschleunigende Wirkung auf Lungengewebeläsionen haben. Es wird befürchtet, dass die Reaktionsprodukte der Phosphorsäure Phosphin freisetzen können. Tierversuche und einige ausgewählte Studien haben gezeigt, dass die Wirkung des Quarzstaubes auf das Lungengewebe stark beschleunigt wird, wenn Kieselsäure mit einer Mineralsäure behandelt wurde. Harnstoff- und Phenol-Formaldehyd-Harze können freie Phenole, Aldehyde und Kohlenmonoxid freisetzen. Die zur Erhöhung der Kollabierbarkeit zugesetzten Zucker erzeugen erhebliche Mengen an Kohlenmonoxid. No-bakes setzt Isocyanate (z. B. MDI) und Kohlenmonoxid frei.

              Putzen (Reinigen)

              Das Reinigen oder Putzen des Gussstücks wird nach dem Ausschütteln und Ausschlagen des Kerns durchgeführt. Die verschiedenen beteiligten Prozesse werden an verschiedenen Stellen unterschiedlich bezeichnet, können aber grob wie folgt klassifiziert werden:

              • Dressing umfasst das Abbeizen, Aufrauen oder Ausmisten, das Entfernen von anhaftendem Formsand, Kernsand, Angusskanälen, Speisern, Graten und anderen leicht entsorgbaren Materialien mit Handwerkzeugen oder tragbaren pneumatischen Werkzeugen.
              • Putzen umfasst das Entfernen von eingebranntem Formsand, rauen Kanten, überschüssigem Metall wie Blasen, Angussstümpfen, Schorf oder anderen unerwünschten Schönheitsfehlern sowie die manuelle Reinigung des Gussteils mit Handmeißeln, Druckluftwerkzeugen und Drahtbürsten. Schweißtechniken wie Acetylen-Sauerstoff-Brennschneiden, Lichtbogen, Lichtbogenluft, Pulverwaschen und der Plasmabrenner können zum Abbrennen von Kopfstücken, zur Gussreparatur und zum Schneiden und Waschen eingesetzt werden.

               

              Die Angussentfernung ist der erste Abrichtvorgang. So viel wie die Hälfte des in die Form gegossenen Metalls ist nicht Teil des endgültigen Gusses. Die Form muss Reservoire, Hohlräume, Speiser und Eingüsse enthalten, damit sie mit Metall gefüllt werden kann, um das Gussobjekt fertigzustellen. Der Anguss kann normalerweise während der Ausstoßphase entfernt werden, aber manchmal muss dies als separate Phase des Putz- oder Abrichtvorgangs durchgeführt werden. Das Entfernen des Angusses erfolgt von Hand, normalerweise durch Schlagen des Gussteils mit einem Hammer. Zur Geräuschreduzierung können die Metallhämmer durch gummierte ersetzt und die Förderbänder mit dem gleichen geräuschdämpfenden Gummi ausgekleidet werden. Heiße Metallsplitter werden weggeschleudert und gefährden die Augen. Augenschutz muss verwendet werden. Abgelöste Angüsse sollten in der Regel in den Beschickungsbereich der Schmelzanlage zurückgeführt werden und sich nicht im Entgussbereich der Gießerei ansammeln dürfen. Nach dem Entgraten (aber manchmal auch davor) werden die meisten Gussteile kugelgestrahlt oder getrommelt, um Formmaterialien zu entfernen und möglicherweise die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern. Taumelnde Fässer erzeugen einen hohen Geräuschpegel. Gegebenenfalls sind Gehäuse erforderlich, die ebenfalls LEV erfordern können.

              Abrichtverfahren in Stahl-, Eisen- und Nichteisengießereien sind sehr ähnlich, aber besondere Schwierigkeiten bestehen beim Abrichten und Putzen von Stahlgussstücken aufgrund größerer Mengen an eingebranntem Schmelzsand im Vergleich zu Eisen- und Nichteisengussstücken. Geschmolzener Sand auf großen Stahlgussstücken kann Cristobalit enthalten, das giftiger ist als der Quarz, der in frischem Sand gefunden wird.

              Airless-Kugelstrahlen oder Schleudern von Gussteilen vor dem Spanen und Schleifen ist erforderlich, um eine übermäßige Exposition gegenüber Quarzstaub zu vermeiden. Das Gussstück muss frei von sichtbarem Staub sein, obwohl durch das Schleifen immer noch eine Kieselsäuregefahr entstehen kann, wenn Kieselsäure in die scheinbar saubere Metalloberfläche des Gussstücks eingebrannt ist. Der Strahl wird zentrifugal auf das Gussstück geschleudert, und innerhalb der Einheit ist kein Bediener erforderlich. Die Strahlkabine muss entlüftet werden, damit kein sichtbarer Staub austritt. Nur wenn es zu einem Ausfall oder einer Verschlechterung der Strahlkabine und/oder des Ventilators und des Kollektors kommt, gibt es ein Staubproblem.

              Wasser oder Wasser und Sand oder Druckkugelstrahlen können verwendet werden, um anhaftenden Sand zu entfernen, indem das Gussstück einem Hochdruckstrahl von entweder Wasser oder Eisen- oder Stahlkugeln ausgesetzt wird. Das Sandstrahlen wurde in mehreren Ländern (z. B. Großbritannien) wegen der Silikosegefahr verboten, da die Sandpartikel immer feiner werden und der lungengängige Anteil somit immer größer wird. Das Wasser oder der Schuss wird durch eine Pistole abgegeben und kann bei unsachgemäßer Handhabung eindeutig ein Risiko für das Personal darstellen. Das Strahlen sollte immer in einem isolierten, geschlossenen Raum durchgeführt werden. Alle Strahlkabinen sollten in regelmäßigen Abständen überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Staubabsaugung funktioniert und keine Lecks vorhanden sind, durch die Strahlmittel oder Wasser in die Gießerei gelangen könnten. Blasterhelme sollten genehmigt und sorgfältig gewartet werden. Es ist ratsam, an der Standtür einen Hinweis anzubringen, der die Mitarbeiter darauf hinweist, dass gesprengt wird und unbefugtes Betreten verboten ist. Unter bestimmten Umständen können mit dem Sprengantriebsmotor verbundene Verzögerungsbolzen an den Türen angebracht werden, wodurch es unmöglich wird, die Türen zu öffnen, bis die Sprengung beendet ist.

              Zum Glätten des Rohgusses werden verschiedene Schleifwerkzeuge verwendet. Schleifscheiben können auf Stand- oder Sockelmaschinen oder in tragbaren oder Schwingrahmen-Schleifmaschinen montiert werden. Ständerschleifmaschinen werden für kleinere Gussteile verwendet, die leicht gehandhabt werden können; tragbare Schleifmaschinen, Oberflächenscheibenräder, Schleiftöpfe und Kegelräder werden für eine Reihe von Zwecken verwendet, einschließlich zum Glätten von Innenflächen von Gußstücken; Schwingrahmen-Schleifmaschinen werden hauptsächlich bei großen Gussteilen eingesetzt, die einen hohen Metallabtrag erfordern.

              Andere Gießereien

              Stahlgießen

              Die Produktion in der Stahlgießerei (im Unterschied zu einem einfachen Stahlwerk) ähnelt der in der Eisengießerei; die Metalltemperaturen sind jedoch viel höher. Dies bedeutet, dass ein Augenschutz mit farbigen Linsen unerlässlich ist und dass die Kieselsäure in der Form durch Hitze in Tridymit oder Cristobalit umgewandelt wird, zwei Formen von kristalliner Kieselsäure, die besonders gefährlich für die Lunge sind. Sand wird oft auf das Gussstück gebrannt und muss durch mechanische Mittel entfernt werden, was zu gefährlichem Staub führt; Daher sind effektive Staubabsaugsysteme und Atemschutz unerlässlich.

              Leichtmetallgießen

              Die Leichtmetallgießerei verwendet hauptsächlich Aluminium- und Magnesiumlegierungen. Diese enthalten oft geringe Mengen an Metallen, die unter Umständen giftige Dämpfe abgeben können. Die Dämpfe sollten analysiert werden, um ihre Bestandteile zu bestimmen, wo die Legierung solche Bestandteile enthalten könnte.

              In Aluminium- und Magnesiumgießereien wird üblicherweise in Tiegelöfen geschmolzen. Entlüftungsöffnungen rund um die Oberseite des Topfes zum Entfernen von Dämpfen sind ratsam. In ölbefeuerten Öfen kann eine unvollständige Verbrennung aufgrund defekter Brenner dazu führen, dass Produkte wie Kohlenmonoxid in die Luft freigesetzt werden. Ofenabgase können komplexe Kohlenwasserstoffe enthalten, von denen einige krebserregend sein können. Während der Ofen- und Abzugsreinigung besteht die Gefahr, Vanadiumpentoxid ausgesetzt zu werden, das in Ofenruß aus Ölablagerungen konzentriert ist.

              Flussspat wird üblicherweise als Flussmittel beim Schmelzen von Aluminium verwendet, und erhebliche Mengen an Fluoridstaub können in die Umwelt freigesetzt werden. In bestimmten Fällen wurde Bariumchlorid als Flussmittel für Magnesiumlegierungen verwendet; dies ist eine sehr toxische Substanz, und folglich ist bei ihrer Verwendung beträchtliche Sorgfalt erforderlich. Leichtmetalle können gelegentlich entgast werden, indem Schwefeldioxid oder Chlor (oder proprietäre Verbindungen, die sich unter Bildung von Chlor zersetzen) durch das geschmolzene Metall geleitet werden. Für diesen Vorgang sind Absaugung und Atemschutzgeräte erforderlich. Um die Abkühlgeschwindigkeit des heißen Metalls in der Kokille zu reduzieren, wird auf den Kokillensteg ein stark exotherm reagierendes Stoffgemisch (meist Aluminium- und Eisenoxid) gegeben. Diese „Thermit“-Mischung gibt dichte Dämpfe ab, die sich in der Praxis als unbedenklich erwiesen haben. Wenn die Dämpfe eine braune Farbe haben, kann aufgrund des Verdachts auf das Vorhandensein von Stickoxiden Alarm ausgelöst werden; dieser Verdacht ist jedoch unbegründet. Das beim Abrichten von Aluminium- und Magnesiumgussteilen entstehende feinteilige Aluminium stellt eine große Brandgefahr dar, und zur Staubabscheidung sollten Nassverfahren eingesetzt werden.

              Magnesiumguss birgt ein erhebliches Brand- und Explosionsrisiko. Geschmolzenes Magnesium entzündet sich, wenn keine Schutzbarriere zwischen ihm und der Atmosphäre aufrechterhalten wird; geschmolzener Schwefel wird für diesen Zweck weithin verwendet. Gießereiarbeiter, die das Schwefelpulver von Hand auf den Schmelztiegel auftragen, können Dermatitis entwickeln und sollten mit Handschuhen aus feuerfestem Stoff ausgestattet werden. Der mit dem Metall in Kontakt stehende Schwefel brennt ständig, wodurch erhebliche Mengen an Schwefeldioxid freigesetzt werden. Eine Absaugung sollte installiert werden. Arbeiter sollten über die Gefahr informiert werden, dass ein Topf oder eine Pfanne mit geschmolzenem Magnesium Feuer fängt, was zu einer dichten Wolke aus fein verteiltem Magnesiumoxid führen kann. Schutzkleidung aus feuerfesten Materialien sollte von allen Arbeitern in Magnesiumgießereien getragen werden. Mit Magnesiumstaub beschichtete Kleidung sollte nicht in Schließfächern ohne Feuchtigkeitskontrolle aufbewahrt werden, da es zu einer Selbstentzündung kommen kann. Der Magnesiumstaub sollte von der Kleidung entfernt werden. Französische Kreide wird in großem Umfang zur Formbehandlung in Magnesiumgießereien verwendet; der Staub sollte kontrolliert werden, um Talkose zu verhindern. Kriechöle und Staubpulver werden bei der Prüfung von Leichtmetallgussstücken zur Risserkennung eingesetzt.

              Farbstoffe wurden eingeführt, um die Wirksamkeit dieser Techniken zu verbessern. Es wurde festgestellt, dass bestimmte rote Farbstoffe im Schweiß absorbiert und ausgeschieden werden und somit eine Verschmutzung der persönlichen Kleidung verursachen; Obwohl dieser Zustand lästig ist, wurden keine Auswirkungen auf die Gesundheit beobachtet.

              Messing- und Bronzegießereien

              Giftige Metalldämpfe und Stäube typischer Legierungen sind eine besondere Gefahr für Messing- und Bronzegießereien. Sowohl beim Schmelzen als auch beim Gießen und bei der Endbearbeitung sind Bleiexpositionen über den sicheren Grenzwerten üblich, insbesondere wenn Legierungen eine hohe Bleizusammensetzung aufweisen. Die Bleigefahr bei der Ofenreinigung und Krätzenentsorgung ist besonders akut. Blei ist beim Schmelzen und Gießen häufig und kann auch beim Schleifen auftreten. Zink- und Kupferdämpfe (die Bestandteile von Bronze) sind die häufigsten Ursachen für Metalldampffieber, obwohl der Zustand auch bei Gießereiarbeitern beobachtet wurde, die Magnesium, Aluminium, Antimon usw. verwendeten. Einige hochbelastbare Legierungen enthalten Cadmium, das bei akuter Exposition zu chemischer Lungenentzündung und bei chronischer Exposition zu Nierenschäden und Lungenkrebs führen kann.

              Dauerformverfahren

              Das Gießen in Metall-Dauerformen ist wie beim Druckguss eine wichtige Entwicklung in der Gießerei. In diesem Fall wird die Modellherstellung weitgehend durch ingenieurtechnische Methoden ersetzt und ist wirklich ein Senkerodiervorgang. Die meisten der Musterherstellungsgefahren werden dadurch beseitigt, und die Risiken von Sand werden ebenfalls eliminiert, aber durch ein gewisses Risiko ersetzt, das der Verwendung einer Art von feuerfestem Material zum Beschichten der Matrize oder Form innewohnt. In der modernen Formgießerei werden zunehmend Sandkerne verwendet, wobei die Staubgefahren der Sandgießerei immer noch vorhanden sind.

              Druckguss

              Aluminium ist ein gängiges Metall im Druckguss. Automobilteile wie Chromzierleisten sind in der Regel aus Zinkdruckguss, gefolgt von einer Kupfer-, Nickel- und Chrombeschichtung. Die Gefahr von Metalldampffieber durch Zinkdämpfe sollte ständig kontrolliert werden, ebenso wie Chromsäurenebel.

              Druckgussmaschinen bergen alle Gefahren, die hydraulischen Pressen gemeinsam sind. Außerdem kann der Arbeiter dem Nebel von Ölen ausgesetzt sein, die als Werkzeugschmiermittel verwendet werden, und muss vor dem Einatmen dieser Nebel und der Gefahr durch ölgetränkte Kleidung geschützt werden. Die in den Pressen verwendeten schwer entflammbaren Hydraulikflüssigkeiten können giftige phosphororganische Verbindungen enthalten, weshalb bei Wartungsarbeiten an Hydrauliksystemen besondere Vorsicht geboten ist.

              Präzises Gießen

              Präzisionsgießereien verlassen sich auf das Investment- oder Wachsausschmelzverfahren, bei dem Muster durch Spritzgießen von Wachs in eine Form hergestellt werden. diese Modelle werden mit einem feinen feuerfesten Pulver beschichtet, das als Formbelag dient, und das Wachs wird dann vor dem Gießen oder durch das Einbringen des Gießmetalls selbst ausgeschmolzen.

              Die Wachsentfernung stellt eine eindeutige Brandgefahr dar, und die Zersetzung des Wachses erzeugt Acrolein und andere gefährliche Zersetzungsprodukte. Wachsausbrennöfen müssen ausreichend belüftet sein. Trichlorethylen wurde verwendet, um die letzten Spuren von Wachs zu entfernen; dieses Lösungsmittel kann sich in Taschen in der Form ansammeln oder vom feuerfesten Material absorbiert werden und während des Gießens verdampfen oder sich zersetzen. Die Einbeziehung von feuerfesten Asbest-Feingussmaterialien sollte aufgrund der Gefahren von Asbest eliminiert werden.

              Gesundheitsprobleme und Krankheitsbilder

              Gießereien heben sich von den industriellen Prozessen durch eine höhere Sterblichkeitsrate ab, die durch Verschütten und Explosionen von geschmolzenem Metall, die Wartung von Kuppeln einschließlich Bodenabsturz und Kohlenmonoxidgefahren während der Neuzustellung verursacht werden. Gießereien berichten von einer höheren Inzidenz von Fremdkörpern, Prellungen und Brandverletzungen und einem geringeren Anteil von Verletzungen des Bewegungsapparates als andere Betriebe. Sie haben auch die höchste Lärmbelastung.

              Eine Untersuchung von mehreren Dutzend tödlichen Verletzungen in Gießereien ergab folgende Ursachen: Quetschungen zwischen Kokillentransportwagen und Gebäudestrukturen während der Wartung und Fehlersuche, Quetschungen beim Reinigen von Kollern, die ferngesteuert aktiviert wurden, Verbrennungen von geschmolzenem Metall nach Kranversagen, Formrisse, Überlaufen von Transfers Pfanne, Dampfausbruch in ungetrockneter Pfanne, Stürze von Kränen und Arbeitsplattformen, Stromschlag durch Schweißgeräte, Quetschungen durch Flurförderzeuge, Verbrennungen durch den Sturz des Kuppelbodens, sauerstoffreiche Atmosphäre während der Reparatur der Kuppel und übermäßige Kohlenmonoxidexposition während der Reparatur der Kuppel.

              Schleifscheiben

              Das Bersten oder Brechen von Schleifscheiben kann zu tödlichen oder schwersten Verletzungen führen: Lücken zwischen der Scheibe und der Auflage bei Ständerschleifmaschinen können die Hand oder den Unterarm erfassen und quetschen. Ungeschützte Augen sind in allen Phasen gefährdet. Ausrutschen und Stürze, insbesondere beim Tragen schwerer Lasten, können durch schlecht gepflegte oder versperrte Böden verursacht werden. Verletzungen an den Füßen können durch herabfallende Gegenstände oder herabfallende Lasten verursacht werden. Verstauchungen und Zerrungen können durch Überanstrengung beim Heben und Tragen entstehen. Schlecht gewartete Hebevorrichtungen können ausfallen und dazu führen, dass Materialien auf Arbeiter fallen. Stromschläge können durch schlecht gewartete oder nicht geerdete (nicht geerdete) elektrische Geräte verursacht werden, insbesondere durch tragbare Werkzeuge.

              Alle gefährlichen Teile von Maschinen, insbesondere Schleifscheiben, sollten über eine angemessene Schutzvorrichtung mit automatischer Sperre verfügen, wenn die Schutzvorrichtung während der Verarbeitung entfernt wird. Gefährliche Lücken zwischen der Scheibe und dem Rest bei Ständerschleifmaschinen sollten beseitigt werden, und alle Vorsichtsmaßnahmen bei der Pflege und Wartung von Schleifscheiben und bei der Regulierung ihrer Geschwindigkeit sollten genau beachtet werden (besondere Sorgfalt ist bei tragbaren Scheiben erforderlich). Strenge Wartung aller elektrischen Geräte und ordnungsgemäße Erdungsvorkehrungen sollten durchgesetzt werden. Arbeiter sollten in korrekten Hebe- und Tragetechniken unterwiesen werden und sollten wissen, wie Lasten an Kranhaken und anderen Hebevorrichtungen befestigt werden. Geeignete PSA wie Augen- und Gesichtsschutz sowie Fuß- und Beinschutz sollten ebenfalls bereitgestellt werden. Für sofortige Erste Hilfe auch bei leichten Verletzungen und bei Bedarf für kompetente medizinische Versorgung ist zu sorgen.

              Staub

              Staubkrankheiten sind bei Gießereiarbeitern weit verbreitet. Die Exposition gegenüber Kieselsäure liegt häufig nahe bei oder über den vorgeschriebenen Expositionsgrenzwerten, selbst bei gut kontrollierten Reinigungsvorgängen in modernen Produktionsgießereien und dort, wo Gussteile frei von sichtbarem Staub sind. Expositionen, die um ein Vielfaches über dem Grenzwert liegen, treten auf, wenn Gussteile staubig sind oder Schränke undicht sind. Überbelichtungen sind wahrscheinlich, wenn sichtbarer Staub beim Ausschütteln, bei der Sandvorbereitung oder bei der Reparatur von feuerfesten Materialien entweicht.

              Silikose ist die vorherrschende Gesundheitsgefahr in der Stahlputzerei; eine gemischte Pneumokoniose ist häufiger beim Eisenputzen (Landrigan et al. 1986). In der Gießerei steigt die Prävalenz mit der Expositionsdauer und höheren Staubbelastungen. Es gibt einige Hinweise darauf, dass die Bedingungen in Stahlgießereien aufgrund der höheren Gehalte an vorhandenem freiem Siliziumdioxid mit größerer Wahrscheinlichkeit Silikose verursachen als in Eisengießereien. Versuche, ein Expositionsniveau festzulegen, bei dem keine Silikose auftritt, waren ergebnislos; der Schwellenwert liegt wahrscheinlich unter 100 Mikrogramm/m3 und vielleicht nur halb so viel.

              In den meisten Ländern ist das Auftreten neuer Fälle von Silikose rückläufig, teilweise aufgrund von Technologieänderungen, einer Abkehr von Quarzsand in Gießereien und einer Abkehr von Quarzsteinen und hin zu einfachen Ofenauskleidungen in der Stahlschmelze. Ein wesentlicher Grund ist die Tatsache, dass die Automatisierung dazu geführt hat, dass weniger Arbeiter in der Stahlproduktion und den Gießereien beschäftigt sind. Die Exposition gegenüber lungengängigem Quarzstaub bleibt jedoch in vielen Gießereien hartnäckig hoch, und in Ländern mit arbeitsintensiven Prozessen bleibt Silikose ein großes Problem.

              Bei Gießereiarbeitern wird seit langem über Silikotuberkulose berichtet. Wo die Prävalenz der Silikose zurückgegangen ist, gab es parallel dazu einen Rückgang der gemeldeten Fälle von Tuberkulose, obwohl diese Krankheit nicht vollständig ausgerottet wurde. In Ländern, in denen die Staubbelastung hoch geblieben ist, staubige Prozesse arbeitsintensiv sind und die Prävalenz von Tuberkulose in der Allgemeinbevölkerung erhöht ist, bleibt Tuberkulose eine wichtige Todesursache unter Gießereiarbeitern.

              Viele Arbeiter, die an Pneumokoniose leiden, haben auch eine chronische Bronchitis, die oft mit einem Lungenemphysem einhergeht; Viele Forscher sind seit langem der Meinung, dass zumindest in einigen Fällen berufliche Expositionen eine Rolle gespielt haben könnten. Lungenkrebs, Lobärpneumonie, Bronchopneumonie und Koronarthrombose wurden ebenfalls mit Pneumokoniose bei Gießereiarbeitern in Verbindung gebracht.

              Eine kürzlich durchgeführte Übersicht über Sterblichkeitsstudien von Gießereiarbeitern, einschließlich der amerikanischen Autoindustrie, zeigte in 14 von 15 Studien erhöhte Todesfälle durch Lungenkrebs. Da unter Reinraumarbeitern, bei denen die Hauptgefahr Kieselsäure ist, hohe Lungenkrebsraten festgestellt werden, ist es wahrscheinlich, dass auch Mischexpositionen gefunden werden.

              Studien über Karzinogene in der Gießereiumgebung haben sich auf polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe konzentriert, die bei der thermischen Zersetzung von Sandzusätzen und Bindemitteln gebildet werden. Es wurde vermutet, dass Metalle wie Chrom und Nickel und Stäube wie Siliziumdioxid und Asbest ebenfalls für einen Teil der übermäßigen Sterblichkeit verantwortlich sein könnten. Unterschiede in der Form- und Kernherstellungschemie, im Sandtyp und in der Zusammensetzung von Eisen- und Stahllegierungen können für unterschiedliche Risikoniveaus in verschiedenen Gießereien verantwortlich sein (IARC 1984).

              In 8 von 11 Studien wurde eine erhöhte Sterblichkeit durch nicht maligne Atemwegserkrankungen festgestellt. Auch Silikose-Todesfälle wurden erfasst. Klinische Studien fanden Röntgenveränderungen, die für eine Pneumokoniose charakteristisch sind, Lungenfunktionsdefizite, die für eine Obstruktion charakteristisch sind, und vermehrte Atemwegsbeschwerden bei Arbeitern in modernen „sauberen“ Produktionsgießereien. Diese resultieren aus Expositionen nach den 960er Jahren und deuten stark darauf hin, dass die in den älteren Gießereien vorherrschenden Gesundheitsrisiken noch nicht beseitigt sind.

              Die Prävention von Lungenerkrankungen ist im Wesentlichen eine Frage der Staub- und Rauchkontrolle; Die allgemein gültige Lösung ist eine gute allgemeine Belüftung in Verbindung mit einem effizienten LEV. Hochgeschwindigkeitssysteme mit geringem Volumen eignen sich am besten für einige Operationen, insbesondere tragbare Schleifscheiben und pneumatische Werkzeuge.

              Hand- oder pneumatische Meißel, die zum Entfernen von eingebranntem Sand verwendet werden, erzeugen viel feinteiligen Staub. Auch das Abbürsten überschüssiger Materialien mit rotierenden Drahtbürsten oder Handbürsten erzeugt viel Staub; LEV ist erforderlich.

              Staubkontrollmaßnahmen sind leicht an Boden- und Schwenkrahmen-Schleifmaschinen anpassbar. Das mobile Schleifen an kleinen Gussstücken kann auf abluftbelüfteten Werkbänken durchgeführt werden, oder die Werkzeuge selbst können belüftet werden. Das Bürsten kann auch auf einer belüfteten Werkbank durchgeführt werden. Die Staubkontrolle bei großen Gussteilen stellt ein Problem dar, aber es wurden beträchtliche Fortschritte bei Niedrigvolumen-Hochgeschwindigkeits-Lüftungssystemen erzielt. Unterweisung und Schulung in ihrer Verwendung sind erforderlich, um die Einwände von Arbeitern zu überwinden, die diese Systeme umständlich finden und sich darüber beschweren, dass ihre Sicht auf den Arbeitsbereich beeinträchtigt ist.

              Das Abrichten und Putzen von sehr großen Gussstücken, bei denen eine lokale Belüftung nicht praktikabel ist, sollte in einem separaten, isolierten Bereich und zu einer Zeit erfolgen, in der nur wenige andere Arbeiter anwesend sind. Jedem Arbeiter sollte geeignete PSA zur Verfügung gestellt werden, die regelmäßig gereinigt und repariert wird, zusammen mit einer Einweisung in deren ordnungsgemäßen Gebrauch.

              Seit den 1950er Jahren wurden verschiedene Kunstharzsysteme in Gießereien eingeführt, um Sand in Kernen und Formen zu binden. Diese bestehen im Allgemeinen aus einem Basismaterial und einem Katalysator oder Härter, der die Polymerisation startet. Viele dieser reaktiven Chemikalien sind Sensibilisatoren (z. B. Isocyanate, Furfurylalkohol, Amine und Formaldehyd) und wurden nun mit Fällen von Berufsasthma bei Gießereiarbeitern in Verbindung gebracht. In einer Studie hatten 12 von 78 Gießereiarbeitern, die Pepset-Harzen (Cold-Box-Harzen) ausgesetzt waren, asthmatische Symptome, und bei sechs von ihnen kam es in einem Provokationstest mit Methyldiisocyanat zu einer deutlichen Abnahme der Luftstromraten (Johnson et al. 1985 ).

              Schweiß-

              Beim Schweißen in Putzereien sind die Arbeiter Metalldämpfen ausgesetzt, mit der daraus folgenden Gefahr von Toxizität und Metallfieber, abhängig von der Zusammensetzung der beteiligten Metalle. Das Schweißen auf Gusseisen erfordert einen Nickelstab und setzt Nickeldämpfe frei. Der Plasmabrenner erzeugt eine beträchtliche Menge Metalldämpfe, Ozon, Stickoxide und ultraviolette Strahlung und erzeugt einen hohen Geräuschpegel.

              Zum Schweißen von kleinen Gussstücken kann eine abluftbelüftete Werkbank vorgesehen werden. Die Kontrolle der Exposition während Schweiß- oder Brennvorgängen an großen Gussteilen ist schwierig. Ein erfolgreicher Ansatz besteht darin, eine zentrale Station für diese Vorgänge zu schaffen und LEV durch einen flexiblen Kanal bereitzustellen, der am Schweißpunkt positioniert ist. Dies erfordert eine Schulung des Arbeiters, um die Leitung von einem Ort zu einem anderen zu bewegen. Eine gute allgemeine Belüftung und, falls erforderlich, die Verwendung von PSA tragen dazu bei, die Gesamtbelastung durch Staub und Dämpfe zu verringern.

              Lärm und Vibration

              Die höchsten Geräuschpegel in der Gießerei treten normalerweise bei Ausbrech- und Reinigungsvorgängen auf; sie sind in mechanisierten Gießereien höher als in manuellen Gießereien. Das Lüftungssystem selbst kann Belastungen nahe 90 dBA erzeugen.

              Geräuschpegel beim Putzen von Stahlgussstücken können im Bereich von 115 bis 120 dBA liegen, während diejenigen, die beim Putzen von Gusseisen tatsächlich angetroffen werden, im Bereich von 105 bis 115 dBA liegen. Die British Steel Casting Research Association stellte fest, dass die Lärmquellen beim Putzen Folgendes umfassen:

              • der Auspuff des Putzwerkzeugs
              • der Aufprall des Hammers oder Rades auf das Gussstück
              • Resonanz des Gussstücks und Vibration gegen seinen Träger
              • Übertragung von Schwingungen vom Gussträger auf umgebende Strukturen
              • Reflexion direkter Geräusche durch die Haube, die den Luftstrom durch das Lüftungssystem steuert.

               

              Lärmschutzstrategien variieren je nach Größe des Gussstücks, der Art des Metalls, dem verfügbaren Arbeitsbereich, der Verwendung tragbarer Werkzeuge und anderen verwandten Faktoren. Zur Verringerung der Lärmbelastung von Personen und Mitarbeitern stehen bestimmte grundlegende Maßnahmen zur Verfügung, darunter zeitliche und räumliche Abschottung, vollständige Einhausung, partielle schallabsorbierende Trennwände, Ausführung von Arbeiten an schallabsorbierenden Flächen, Kulissen, Verkleidungen und Hauben aus schalldämmenden absorbierende oder andere akustische Materialien. Die Richtlinien für sichere tägliche Expositionsgrenzwerte sollten eingehalten werden, und als letzter Ausweg können persönliche Schutzausrüstungen verwendet werden.

              Eine Putzbank, die von der British Steel Casting Research Association entwickelt wurde, reduziert den Lärm beim Spanen um etwa 4 bis 5 dBA. Diese Bank enthält ein Absaugsystem, um Staub zu entfernen. Diese Verbesserung ist ermutigend und lässt hoffen, dass durch Weiterentwicklung noch stärkere Lärmreduzierungen möglich werden.

              Hand-Arm-Vibrationssyndrom

              Tragbare vibrierende Werkzeuge können das Raynaud-Phänomen (Hand-Arm-Vibrationssyndrom – HAVS) verursachen. Dies ist häufiger bei Stahlputzern als bei Eisenputzern und häufiger bei denen, die rotierende Werkzeuge verwenden. Die kritische Schwingungsfrequenz für das Einsetzen dieses Phänomens liegt zwischen 2,000 und 3,000 Umdrehungen pro Minute und im Bereich von 40 bis 125 Hz.

              Es wird nun angenommen, dass HAVS neben den peripheren Nerven und Blutgefäßen Auswirkungen auf eine Reihe anderer Gewebe im Unterarm hat. Es ist mit dem Karpaltunnelsyndrom und degenerativen Veränderungen der Gelenke verbunden. Eine kürzlich durchgeführte Studie über Hacker und Schleifer in Stahlwerken zeigte, dass sie doppelt so häufig eine Dupuytren-Kontraktur entwickelten wie eine Vergleichsgruppe (Thomas und Clarke 1992).

              Vibrationen, die auf die Hände des Arbeiters übertragen werden, können erheblich reduziert werden durch: Auswahl von Werkzeugen, die darauf ausgelegt sind, die schädlichen Frequenz- und Amplitudenbereiche zu reduzieren; Richtung der Auslassöffnung von der Hand weg; Verwendung von mehreren Lagen Handschuhen oder eines isolierenden Handschuhs; und Verkürzung der Einwirkzeit durch Änderung von Arbeitsabläufen, Werkzeugen und Ruhezeiten.

              Augenprobleme

              Einige der in Gießereien anzutreffenden Stäube und Chemikalien (z. B. Isocyanate, Formaldehyd und tertiäre Amine wie Dimethylethylamin, Triethylamin usw.) sind Reizstoffe und waren für die visuellen Symptome bei exponierten Arbeitern verantwortlich. Dazu gehören juckende, tränende Augen, verschwommenes oder verschwommenes Sehen oder sogenanntes „Blau-Grau-Sehen“. Aufgrund des Auftretens dieser Wirkungen wurde empfohlen, die zeitgewichtete durchschnittliche Exposition auf unter 3 ppm zu reduzieren.

              Andere Probleme

              Formaldehyd-Expositionen bei oder über dem US-Expositionsgrenzwert werden in gut kontrollierten Hot-Box-Kernherstellungsverfahren gefunden. Expositionen, die den Grenzwert um ein Vielfaches überschreiten, können gefunden werden, wenn die Gefahrenkontrolle schlecht ist.

              Asbest ist in der Gießereiindustrie weit verbreitet und wurde bis vor kurzem häufig in Schutzkleidung für hitzeexponierte Arbeiter verwendet. Seine Auswirkungen wurden in Röntgenuntersuchungen von Gießereiarbeitern festgestellt, sowohl bei Produktionsarbeitern als auch bei Wartungsarbeitern, die Asbest ausgesetzt waren; eine Querschnittserhebung fand die charakteristische Pleurabeteiligung bei 20 von 900 Stahlarbeitern (Kronenberg et al. 1991).

              Regelmäßige Prüfungen

              Vor der Einstellung und regelmäßige medizinische Untersuchungen, einschließlich einer Erhebung der Symptome, Röntgenaufnahmen des Brustkorbs, Lungenfunktionstests und Audiogramme, sollten für alle Gießereiarbeiter mit angemessener Nachsorge bereitgestellt werden, wenn fragwürdige oder abnormale Befunde festgestellt werden. Die verstärkenden Wirkungen des Tabakrauchs auf das Risiko von Atemproblemen bei Gießereiarbeitern erfordern die Einbeziehung von Ratschlägen zur Raucherentwöhnung in ein Programm zur Gesundheitserziehung und -förderung.

              Fazit

              Gießereien sind seit Jahrhunderten ein wesentlicher Industriebetrieb. Trotz fortschreitender technologischer Fortschritte stellen sie Arbeitnehmer vor eine Vielzahl von Gefahren für Sicherheit und Gesundheit. Da selbst in den modernsten Anlagen mit vorbildlichen Präventions- und Kontrollprogrammen weiterhin Gefahren bestehen, bleibt der Schutz der Gesundheit und des Wohlbefindens der Arbeitnehmer eine ständige Herausforderung für das Management und die Arbeitnehmer und ihre Vertreter. Dies bleibt sowohl in Branchenabschwüngen (wenn Bedenken hinsichtlich der Gesundheit und Sicherheit der Arbeitnehmer wirtschaftlichen Zwängen weichen) als auch in Boomzeiten (wenn die Nachfrage nach höherer Leistung zu potenziell gefährlichen Abkürzungen in den Prozessen führen kann) schwierig. Schulungen und Schulungen zur Gefahrenabwehr bleiben daher eine ständige Notwendigkeit.

               

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              Mittwoch, März 16 2011 21: 26

              Schmieden und Stanzen

              Prozessübersicht

              Das Umformen von Metallteilen durch Anwendung hoher Druck- und Zugkräfte ist in der industriellen Fertigung üblich. Beim Stanzen wird Metall, meistens in Form von Blechen, Streifen oder Coils, bei Umgebungstemperatur durch Scheren, Pressen und Strecken zwischen Stempeln in bestimmte Formen gebracht, normalerweise in einer Reihe von einem oder mehreren diskreten Schlagschritten. Kaltgewalzter Stahl ist das Ausgangsmaterial in vielen Stanzvorgängen, die Blechteile in der Automobil- und Geräteindustrie und anderen Industrien herstellen. Etwa 15 % der Arbeitnehmer in der Automobilindustrie arbeiten in Stanzbetrieben oder -werken.

              Beim Schmieden wird Druckkraft auf vorgeformte Blöcke (Rohlinge) aus Metall aufgebracht, die normalerweise auf hohe Temperaturen erhitzt werden, ebenfalls in einem oder mehreren diskreten Pressschritten. Die Form des Endstücks wird durch die Form der Hohlräume in der verwendeten Metallmatrize oder den verwendeten Matrizen bestimmt. Bei offenen Gesenken, wie beim Fallhammerschmieden, wird der Rohling zwischen einem am unteren Amboss befestigten Gesenk und dem senkrechten Stößel verdichtet. Bei geschlossenen Gesenken, wie beim Pressschmieden, wird der Rohling zwischen dem Untergesenk und einem am Stößel befestigten Obergesenk gestaucht.

              Fallhammerschmieden verwenden einen Dampf- oder Luftzylinder, um den Hammer anzuheben, der dann durch die Schwerkraft fallen gelassen oder durch Dampf oder Luft angetrieben wird. Anzahl und Kraft der Hammerschläge werden vom Bediener manuell gesteuert. Der Bediener hält oft das kalte Ende des Materials fest, während er den Fallhammer bedient. Das Fallhammerschmieden machte einst etwa zwei Drittel aller Schmiedearbeiten in den Vereinigten Staaten aus, ist aber heute weniger verbreitet.

              Pressschmieden verwenden einen mechanischen oder hydraulischen Stempel, um das Stück mit einem einzigen, langsamen, kontrollierten Hub zu formen (siehe Abbildung 1). Das Pressschmieden wird in der Regel automatisch gesteuert. Es kann heiß oder bei normalen Temperaturen (Kaltschmieden, Strangpressen) erfolgen. Eine Variation des normalen Schmiedens ist das Walzen, bei dem eine kontinuierliche Kraftanwendung verwendet wird und der Bediener das Teil dreht.

              Abbildung 1. Pressschmieden

              MET030F1

              Formschmiermittel werden vor und zwischen Hammer- oder Pressenschlägen auf die Formflächen und Rohlingsoberflächen gesprüht oder anderweitig aufgetragen.

              Hochfeste Maschinenteile wie Wellen, Zahnkränze, Bolzen und Fahrzeugaufhängungskomponenten sind gängige Stahlschmiedeprodukte. Hochfeste Flugzeugkomponenten wie Flügelholme, Turbinenscheiben und Fahrwerke werden aus Aluminium, Titan oder Nickel-Stahl-Legierungen geschmiedet. Ungefähr 3 % der Automobilarbeiter sind in Schmiedebetrieben oder -werken tätig.

              Arbeitsbedingungen

              Beim Stanzen und Schmieden treten viele Gefahren auf, die in der Schwerindustrie üblich sind. Dazu gehören Verletzungen durch wiederholte Belastung (RSIs) durch wiederholte Handhabung und Verarbeitung von Teilen und Bedienung von Maschinensteuerungen wie Handflächentasten. Schwere Teile setzen Arbeiter einem Risiko für Rücken- und Schulterprobleme sowie Muskel-Skelett-Erkrankungen der oberen Extremitäten aus. Pressenbediener in Stanzwerken für die Automobilindustrie haben Raten von RSIs, die mit denen von Arbeitern in Montagewerken in Hochrisikoberufen vergleichbar sind. Bei den meisten Stanz- und einigen Schmiedevorgängen (z. B. Dampf- oder Lufthammer) treten hochimpulsige Vibrationen und Geräusche auf, die zu Gehörverlust und möglichen Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen; diese gehören zu den geräuschstärksten Industrieumgebungen (über 100 dBA). Wie bei anderen Formen von automatisierungsgesteuerten Systemen kann die Energiebelastung der Arbeiter hoch sein, abhängig von den gehandhabten Teilen und den Taktraten der Maschine.

              Katastrophale Verletzungen durch unvorhergesehene Maschinenbewegungen sind beim Stanzen und Schmieden keine Seltenheit. Diese können auf Folgendes zurückzuführen sein: (1) mechanisches Versagen von Maschinensteuerungssystemen, wie z. B. Kupplungsmechanismen in Situationen, in denen erwartet wird, dass sich Arbeiter routinemäßig innerhalb des Maschinenbetriebsbereichs befinden (ein nicht akzeptables Prozessdesign); (2) Mängel im Maschinendesign oder in der Leistung, die zu unprogrammierten Arbeitereingriffen führen, wie z. B. das Bewegen blockierter oder falsch ausgerichteter Teile; oder (3) unsachgemäße, risikoreiche Wartungsverfahren, die ohne angemessene Sperrung des gesamten betroffenen Maschinennetzwerks durchgeführt werden, einschließlich der Automatisierung der Teileübergabe und der Funktionen anderer angeschlossener Maschinen. Die meisten automatisierten Maschinennetzwerke sind nicht für eine schnelle, effiziente und effektive Sperrung oder sichere Fehlerbehebung konfiguriert.

              Nebel aus Maschinenschmierölen, die während des normalen Betriebs entstehen, sind ein weiteres allgemeines Gesundheitsrisiko bei Stanz- und Schmiedepressen, die mit Druckluft betrieben werden, und setzen die Arbeiter möglicherweise einem Risiko für Atemwegs-, Haut- und Verdauungskrankheiten aus.

              Gesundheits- und Sicherheitsprobleme

              Stempeln

              Bei Stanzvorgängen besteht aufgrund der erforderlichen Handhabung von Teilen mit scharfen Kanten ein hohes Risiko schwerer Schnittwunden. Möglicherweise schlechter ist die Handhabung des Ausschusses, der durch abgeschnittene Ränder und ausgestanzte Abschnitte von Teilen entsteht. Schrott wird typischerweise durch schwerkraftbeschickte Rutschen und Förderer gesammelt. Das Beheben gelegentlicher Staus ist eine Aktivität mit hohem Risiko.

              Spezifische chemische Gefahren beim Stanzen entstehen typischerweise aus zwei Hauptquellen: Ziehverbindungen (dh Werkzeugschmiermittel) im tatsächlichen Pressbetrieb und Schweißemissionen beim Zusammenbau der gestanzten Teile. Ziehpasten (DCs) werden für die meisten Stempel benötigt. Das Material wird auf Blech gesprüht oder gerollt und weitere Nebel werden durch den Stanzvorgang selbst erzeugt. Wie andere Metallbearbeitungsflüssigkeiten können Ziehöle reine Öle oder Ölemulsionen (lösliche Öle) sein. Zu den Komponenten gehören Erdölfraktionen, spezielle Schmiermittel (z. B. tierische und pflanzliche Fettsäurederivate, chlorierte Öle und Wachse), Alkanolamine, Erdölsulfonate, Borate, von Cellulose abgeleitete Verdickungsmittel, Korrosionsinhibitoren und Biozide. Die Nebelkonzentrationen in der Luft bei Stanzvorgängen können die typischer Bearbeitungsvorgänge erreichen, obwohl diese Werte im Durchschnitt tendenziell niedriger sind (0.05 bis 2.0 mg/m3). Auf Gebäudeoberflächen sind jedoch häufig sichtbarer Nebel und angesammelter Ölfilm vorhanden, und der Hautkontakt kann aufgrund der umfangreichen Handhabung von Teilen höher sein. Expositionen, die am wahrscheinlichsten Gefahren darstellen, sind chlorierte Öle (möglicherweise Krebs, Lebererkrankungen, Hauterkrankungen), Kolophonium- oder Tallölfettsäurederivate (Sensibilisatoren), Erdölfraktionen (Verdauungskrebs) und möglicherweise Formaldehyd (aus Bioziden) und Nitrosamine (aus Alkanolamine und Natriumnitrit, entweder als DC-Bestandteile oder in Oberflächenbeschichtungen auf eingehendem Stahl). Erhöhter Verdauungskrebs wurde in zwei Automobilpresswerken beobachtet. Mikrobiologische Ausblühungen in Systemen, die DCs aufbringen, indem sie aus einem offenen Reservoir auf Bleche gerollt werden, können für Arbeiter ein Risiko für respiratorische und dermatologische Probleme darstellen, analog zu denen bei Bearbeitungsvorgängen.

              Das Schweißen von Stanzteilen erfolgt häufig in Stanzwerken, meist ohne Zwischenwaschen. Dies erzeugt Emissionen, die Metalldämpfe und Pyrolyse- und Verbrennungsprodukte von Ziehpaste und anderen Oberflächenrückständen umfassen. Typische (hauptsächlich Widerstands-) Schweißvorgänge in Presswerken erzeugen Gesamtkonzentrationen in der Luft im Bereich von 0.05 bis 4.0 mg/m3. Der Metallgehalt (als Rauch und Oxide) macht normalerweise weniger als die Hälfte dieser Partikel aus, was auf bis zu 2.0 mg/m hinweist3 ist schlecht charakterisierter chemischer Schutt. Das Ergebnis ist ein Schleier, der in vielen Schweißbereichen des Presswerks sichtbar ist. Das Vorhandensein von chlorierten Derivaten und anderen organischen Inhaltsstoffen wirft ernsthafte Bedenken hinsichtlich der Zusammensetzung von Schweißrauch in diesen Umgebungen auf und spricht stark für Lüftungsregelungen. Das Auftragen anderer Materialien vor dem Schweißen (z. B. Grundierung, Farbe und epoxidartige Klebstoffe), von denen einige dann überschweißt werden, gibt weitere Bedenken. Reparaturarbeiten in der Schweißproduktion, die in der Regel manuell durchgeführt werden, stellen häufig eine höhere Exposition gegenüber denselben Luftschadstoffen dar. Bei Schweißern in einem Stanzwerk für Automobile wurden überhöhte Lungenkrebsraten beobachtet.

              Fälschung

              Wie beim Stanzen können Schmiedevorgänge ein hohes Rissrisiko darstellen, wenn Arbeiter geschmiedete Teile handhaben oder Grate oder unerwünschte Kanten von Teilen abschneiden. Beim Schmieden mit hoher Schlagkraft können auch Fragmente, Zunder oder Werkzeuge herausgeschleudert werden, was zu Verletzungen führen kann. Bei manchen Schmiedetätigkeiten greift der Arbeiter das Werkstück während der Press- oder Schlagschritte mit einer Zange, was das Risiko für Muskel-Skelett-Verletzungen erhöht. Beim Schmieden sind im Gegensatz zum Stanzen Öfen zum Erhitzen von Teilen (zum Schmieden und Glühen) sowie Behälter mit heißen Schmiedestücken normalerweise in der Nähe. Diese schaffen ein Potenzial für Bedingungen mit hoher Hitzebelastung. Zusätzliche Faktoren für Hitzestress sind die Stoffwechselbelastung des Arbeiters während der manuellen Handhabung von Materialien und in einigen Fällen Wärme von Verbrennungsprodukten von ölbasierten Formschmiermitteln.

              Gesenkschmierung ist bei den meisten Schmiedearbeiten erforderlich und hat die zusätzliche Eigenschaft, dass das Schmiermittel mit Hochtemperaturteilen in Kontakt kommt. Dies bewirkt eine sofortige Pyrolyse und Aerosolisierung nicht nur in den Matrizen, sondern auch nachträglich von Rauchteilen in Kühlbehältern. Schmiermittelbestandteile für Schmiedegesenke können Graphitaufschlämmungen, polymere Verdickungsmittel, Sulfonat-Emulgatoren, Erdölfraktionen, Natriumnitrat, Natriumnitrit, Natriumcarbonat, Natriumsilikat, Silikonöle und Biozide umfassen. Diese werden als Sprays oder bei einigen Anwendungen durch Tupfer aufgetragen. Öfen zum Erhitzen von zu schmiedendem Metall werden normalerweise mit Öl oder Gas befeuert oder es handelt sich um Induktionsöfen. Emissionen können aus brennstoffbefeuerten Öfen mit unzureichendem Zug und aus nicht belüfteten Induktionsöfen resultieren, wenn eingehendes Metallmaterial Oberflächenverunreinigungen wie Öl oder Korrosionsinhibitoren aufweist oder wenn es vor dem Schmieden zum Scheren oder Sägen geschmiert wurde (wie in bei Stangenmaterial). In den USA liegen die Gesamtpartikelkonzentrationen in der Luft beim Schmieden typischerweise im Bereich von 0.1 bis 5.0 mg/m3 und variieren stark innerhalb von Schmiedevorgängen aufgrund thermischer Konvektionsströme. Bei Schmiede- und Wärmebehandlungsarbeitern aus zwei Produktionsstätten für Kugellager wurde eine erhöhte Lungenkrebsrate beobachtet.

              Gesundheits- und Sicherheitspraktiken

              Nur wenige Studien haben die tatsächlichen gesundheitlichen Auswirkungen bei Arbeitern mit Stanz- oder Schmiedeexposition bewertet. Eine umfassende Charakterisierung des Toxizitätspotentials der meisten Routineoperationen, einschließlich der Identifizierung und Messung von prioritären toxischen Stoffen, wurde nicht durchgeführt. Die Bewertung der langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen der in den 1960er und 1970er Jahren entwickelten Formschmierungstechnologie ist erst seit kurzem möglich. Infolgedessen werden bei der Regulierung dieser Expositionen standardmäßig allgemeine Staub- oder Gesamtpartikelstandards wie 5.0 mg/m verwendet3 in den USA. Obwohl dieser Standard unter bestimmten Umständen wahrscheinlich angemessen ist, ist er für viele Stanz- und Schmiedeanwendungen nachweislich nicht angemessen.

              Eine gewisse Verringerung der Konzentrationen von Gesenkschmiermittelnebeln ist bei sorgfältiger Handhabung des Auftragungsverfahrens sowohl beim Stanzen als auch beim Schmieden möglich. Wenn möglich, wird beim Stempeln eine Rollenapplikation bevorzugt, und die Verwendung von minimalem Luftdruck beim Sprühen ist von Vorteil. Eine mögliche Eliminierung von prioritären gefährlichen Inhaltsstoffen sollte untersucht werden. Gehäuse mit Unterdruck und Nebelabscheider können sehr effektiv sein, können aber mit der Teilehandhabung nicht kompatibel sein. Das Filtern von Luft, die aus Hochdruckluftsystemen in Pressen freigesetzt wird, würde Pressölnebel (und Geräusche) reduzieren. Der Hautkontakt bei Stanzvorgängen kann durch Automatisierung und gute persönliche Schutzausrüstung reduziert werden, die sowohl Schutz vor Schnittverletzungen als auch vor Flüssigkeitssättigung bietet. Beim Schweißen in Presswerken ist das Waschen der Teile vor dem Schweißen sehr wünschenswert, und eine teilweise Einhausung mit LEV würde die Rauchentwicklung erheblich reduzieren.

              Zu den Kontrollen zur Verringerung der Hitzebelastung beim Stanzen und Warmschmieden gehören die Minimierung der manuellen Materialhandhabung in Bereichen mit hoher Hitze, die Abschirmung von Öfen zur Verringerung der Wärmeabstrahlung, die Minimierung der Höhe von Ofentüren und -schlitzen und die Verwendung von Kühlgebläsen. Die Position von Kühlgebläsen sollte ein integraler Bestandteil der Gestaltung der Luftbewegung sein, um Nebelexposition und Hitzestress zu kontrollieren; Andernfalls kann eine Kühlung nur auf Kosten höherer Expositionen erreicht werden.

              Die Mechanisierung der Materialhandhabung, der Wechsel vom Hammer- zum Pressschmieden, wenn möglich, und die Anpassung der Arbeitsgeschwindigkeit an ein ergonomisch sinnvolles Niveau können die Anzahl der Muskel-Skelett-Verletzungen reduzieren.

              Der Geräuschpegel kann durch eine Kombination aus dem Umschalten von Hammer- auf Pressschmieden, wenn möglich, gut gestalteten Gehäusen und der Geräuschdämpfung von Ofengebläsen, Luftkupplungen, Luftleitungen und Teilehandhabung reduziert werden. Ein Gehörschutzprogramm sollte eingeführt werden.

              Zu der erforderlichen PSA gehören Kopfschutz, Fußschutz, Schutzbrille, Gehörschutz (in der Nähe wie bei übermäßigem Lärm), hitze- und ölbeständige Schürzen und Leggings (bei starkem Einsatz von ölbasierten Formschmiermitteln) sowie Infrarot-Augen- und Gesichtsschutz (in der Nähe von Öfen).

              Gefahren für die Umwelt

              Die von Presswerken ausgehenden Umweltgefahren, die im Vergleich zu denen einiger anderer Anlagentypen relativ gering sind, umfassen die Entsorgung von Ziehmittelabfällen und Waschlösungen und das Abziehen von Schweißrauch ohne angemessene Reinigung. Einige Schmiedewerke haben in der Vergangenheit durch Schmiederauch und Zunderstaub zu einer akuten Verschlechterung der lokalen Luftqualität geführt. Bei entsprechender Luftreinigungskapazität muss dies jedoch nicht vorkommen. Die Entsorgung von Stanzschrott und Schmiedezunder, die Gesenkschmiermittel enthalten, ist ein weiteres potenzielles Problem.

               

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              Mittwoch, März 16 2011 21: 30

              Schweißen und thermisches Schneiden

              Dieser Artikel ist eine Überarbeitung der 3. Ausgabe des Artikels „Schweißen und thermisches Schneiden“ der Encyclopaedia of Occupational Health and Safety von GS Lyndon.

              Prozessübersicht

              Schweiß- ist ein allgemeiner Begriff, der sich auf die Verbindung von Metallstücken an Verbindungsflächen bezieht, die durch Hitze oder Druck oder beides plastisch oder flüssig gemacht werden. Die drei üblichen direkten Wärmequellen sind:

              1. Flamme, die durch die Verbrennung von Brenngas mit Luft oder Sauerstoff entsteht
              2. Lichtbogen, der zwischen einer Elektrode und einem Werkstück oder zwischen zwei Elektroden entsteht
              3. elektrischer Widerstand, der dem Stromfluss zwischen zwei oder mehreren Werkstücken entgegensteht.

               

              Andere Wärmequellen zum Schweißen werden unten diskutiert (siehe Tabelle 1).

              Tabelle 1. Inputs von Prozessmaterialien und Outputs von Schadstoffen beim Schmelzen und Raffinieren von Blei

              Prozess

              Materialeingang

              Luftemissionen

              Abfälle verarbeiten

              Andere Abfälle

              Sintern von Blei

              Bleierz, Eisen, Kieselsäure, Kalksteinflussmittel, Koks, Soda, Asche, Pyrit, Zink, Ätzmittel, Filterstaub

              Schwefeldioxid, cadmium- und bleihaltiger Feinstaub

                 

              Bleiverhüttung

              Bleisinter, Koks

              Schwefeldioxid, cadmium- und bleihaltiger Feinstaub

              Abwasser aus der Anlagenspülung, Schlackengranulationswasser

              Schlacke, die Verunreinigungen wie Zink, Eisen, Kieselerde und Kalk enthält, Feststoffe aus Oberflächenstauungen

              Bleischlacken

              Bleibarren, kalzinierte Soda, Schwefel, Filterstaub, Koks

                 

              Schlacke, die solche Verunreinigungen wie Kupfer, Feststoffe von Oberflächenstauungen enthält

              Bleiveredelung

              Bleischlackenbarren

                   

               

              In Gasschweißen und -schneiden, Sauerstoff oder Luft und ein Brenngas werden einem Blasrohr (Brenner) zugeführt, in dem sie vor der Verbrennung an der Düse gemischt werden. Das Blasrohr wird normalerweise in der Hand gehalten (siehe Abbildung 1). Die Hitze schmilzt die Metallflächen der zu verbindenden Teile und lässt sie zusammenfließen. Häufig wird ein Füllmetall oder eine Legierung hinzugefügt. Die Legierung hat oft einen niedrigeren Schmelzpunkt als die zu verbindenden Teile. Dabei werden die beiden Teile in der Regel nicht auf Schmelztemperatur gebracht (Hartlöten, Weichlöten). Chemische Flussmittel können verwendet werden, um eine Oxidation zu verhindern und das Verbinden zu erleichtern.

              Abbildung 1. Gasschweißen mit einem Brenner und einem Stab aus Filtermetall. Der Schweißer wird durch eine Lederschürze, Stulpen und eine Schutzbrille geschützt

              MET040F1

              Beim Lichtbogenschweißen wird der Lichtbogen zwischen einer Elektrode und den Werkstücken gezündet. Die Elektrode kann entweder an eine elektrische Versorgung mit Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) angeschlossen werden. Die Temperatur dieses Vorgangs beträgt etwa 4,000 °C, wenn die Werkstücke miteinander verschmelzen. Üblicherweise ist es notwendig, der Verbindung geschmolzenes Metall hinzuzufügen, entweder durch Schmelzen der Elektrode selbst (Verfahren mit abschmelzender Elektrode) oder durch Schmelzen eines separaten Füllstabs, der keinen Strom führt (Verfahren mit nicht abschmelzender Elektrode).

              Die meisten konventionellen Lichtbogenschweißungen werden manuell mittels einer umhüllten (beschichteten) Verbrauchselektrode in einem handgehaltenen Elektrodenhalter durchgeführt. Das Schweißen wird auch durch viele halb- oder vollautomatische elektrische Schweißverfahren wie Widerstandsschweißen oder kontinuierliche Elektrodenzuführung erreicht.

              Während des Schweißvorgangs muss der Schweißbereich von der Atmosphäre abgeschirmt werden, um Oxidation und Kontamination zu verhindern. Es gibt zwei Arten von Schutz: Flussmittelbeschichtungen und Inertgasabschirmung. In flussmittelgeschütztes Lichtbogenschweißen, die verbrauchbare elektrode besteht aus einem metallkern, der von einer flussmittelbeschichtung umgeben ist, die normalerweise eine komplexe mischung aus mineralischen und anderen komponenten ist. Das Flussmittel schmilzt während des Schweißens, bedeckt das geschmolzene Metall mit Schlacke und umhüllt den Schweißbereich mit einer Schutzatmosphäre aus Gasen (z. B. Kohlendioxid), die durch das erhitzte Flussmittel erzeugt werden. Nach dem Schweißen muss die Schlacke entfernt werden, oft durch Abspanen.

              In Schutzgasschweißen, eine Schutzgasdecke dichtet die Atmosphäre ab und verhindert Oxidation und Kontamination während des Schweißvorgangs. Als Inertgase werden üblicherweise Argon, Helium, Stickstoff oder Kohlendioxid verwendet. Das ausgewählte Gas hängt von der Art der zu schweißenden Materialien ab. Die beiden beliebtesten Arten des Schutzgasschweißens sind Metall- und Wolfram-Inertgas (MIG und WIG).

              Widerstandsschweißen beinhaltet die Verwendung des elektrischen Widerstands zum Durchleiten eines hohen Stroms bei niedriger Spannung durch zu schweißende Komponenten, um Wärme zum Schmelzen des Metalls zu erzeugen. Die an der Grenzfläche zwischen den Bauteilen entstehende Wärme bringt diese auf Schweißtemperatur.

              Gefahren und ihre Vermeidung

              Bei allen Schweißarbeiten besteht die Gefahr von Feuer, Verbrennungen, Strahlungswärme (Infrarotstrahlung) und dem Einatmen von Metalldämpfen und anderen Verunreinigungen. Andere mit bestimmten Schweißprozessen verbundene Gefahren umfassen elektrische Gefahren, Lärm, UV-Strahlung, Ozon, Stickstoffdioxid, Kohlenmonoxid, Fluoride, Druckgasflaschen und Explosionen. Siehe Tabelle 2 für weitere Details.

              Tabelle 2. Beschreibung und Gefahren von Schweißprozessen

              Schweißprozess

              Beschreibung

              Gefahren

              Gasschweißen und -schneiden

              Schweiß-

              Der Brenner schmilzt die Metalloberfläche und den Schweißstab, wodurch eine Verbindung entsteht.

              Metalldämpfe, Stickstoffdioxid, Kohlenmonoxid, Lärm, Verbrennungen, Infrarotstrahlung, Feuer, Explosionen

              Löten

              Die beiden Metalloberflächen werden verbunden, ohne das Metall zu schmelzen. Die Schmelztemperatur des Schweißzusatzes liegt über 450 °C. Die Erwärmung erfolgt durch Flammenerwärmung, Widerstandserwärmung und Induktionserwärmung.

              Metalldämpfe (insbesondere Cadmium), Fluoride, Feuer, Explosion, Verbrennungen

              Lötung

              Ähnlich wie Hartlöten, nur dass die Schmelztemperatur des Schweißzusatzes unter 450 °C liegt. Das Erhitzen erfolgt ebenfalls mit einem Lötkolben.

              Flussmittel, Bleidämpfe, Verbrennungen

              Metallschneiden und Flammhobeln

              Bei einer Variante wird das Metall durch eine Flamme erhitzt und ein Strahl reinen Sauerstoffs auf die Schnittstelle gerichtet und entlang der zu schneidenden Linie bewegt. Beim Flammfugenhobeln wird ein Streifen des Oberflächenmetalls entfernt, aber das Metall wird nicht durchgeschnitten.

              Metalldämpfe, Stickstoffdioxid, Kohlenmonoxid, Lärm, Verbrennungen, Infrarotstrahlung, Feuer, Explosionen

              Gasdruckschweißen

              Die Teile werden unter Druck durch Gasstrahlen erhitzt und miteinander verschweißt.

              Metalldämpfe, Stickstoffdioxid, Kohlenmonoxid, Lärm, Verbrennungen, Infrarotstrahlung, Feuer, Explosionen

              Lichtbogenschweißen mit Flussmittelabschirmung

              Schutzgasschweißen (SMAC); „Stick“-Lichtbogenschweißen; Lichtbogenhandschweißen (MMA); offenes Lichtbogenschweißen

              Verwendet eine Verbrauchselektrode, die aus einem Metallkern besteht, der von einer Flussmittelbeschichtung umgeben ist

              Metalldämpfe, Fluoride (insbesondere bei wasserstoffarmen Elektroden), Infrarot- und Ultraviolettstrahlung, Verbrennungen, Elektro, Feuer; auch Lärm, Ozon, Stickstoffdioxid

              Unterpulverschweißen (SAW)

              Auf das Werkstück wird eine Decke aus granuliertem Flussmittel aufgebracht, gefolgt von einer verbrauchbaren Drahtelektrode aus blankem Metall. Der Lichtbogen schmilzt das Flussmittel, um eine schützende geschmolzene Abschirmung in der Schweißzone zu erzeugen.

              Fluoride, Feuer, Verbrennungen, Infrarotstrahlung, elektrisch; auch Metalldämpfe, Lärm, ultraviolette Strahlung, Ozon und Stickstoffdioxid

              Schutzgasschweißen

              Metall-Inertgas (MIG); Schutzgasschweißen (GMAC)

              Die Elektrode ist normalerweise ein blanker, verbrauchbarer Draht ähnlicher Zusammensetzung wie das Schweißgut und wird kontinuierlich dem Lichtbogen zugeführt.

              Ultraviolette Strahlung, Metalldämpfe, Ozon, Kohlenmonoxid (mit CO2 Gas), Stickstoffdioxid, Feuer, Verbrennungen, Infrarotstrahlung, Elektrik, Fluoride, Lärm

              Wolfram-Inertgas (WIG); Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen (GTAW); Helikopter

              Die Wolframelektrode ist nicht verbrauchbar, und Füllmetall wird als Verbrauchsmaterial manuell in den Lichtbogen eingebracht.

              Ultraviolette Strahlung, Metalldämpfe, Ozon, Stickstoffdioxid, Feuer, Verbrennungen, Infrarotstrahlung, elektrische Strahlung, Lärm, Fluoride, Kohlenmonoxid


              Plasmalichtbogenschweißen (PAW) und Plasmalichtbogenspritzen; Lichtbogenschneiden mit Wolfram

              Ähnlich wie beim WIG-Schweißen, außer dass der Lichtbogen und der Inertgasstrom durch eine kleine Öffnung strömen, bevor sie das Werkstück erreichen, wodurch ein „Plasma“ aus hochionisiertem Gas entsteht, das Temperaturen von über 33,400 °C erreichen kann. Dies wird auch zum Metallisieren verwendet.

              Metalldämpfe, Ozon, Stickstoffdioxid, Ultraviolett- und Infrarotstrahlung, Lärm; Feuer, Verbrennungen, Elektrik, Fluoride, Kohlenmonoxid, mögliche Röntgenstrahlen

              Lichtbogenschweißen mit Flussmittelkern (FCAW); Metall-Aktivgasschweißen (MAG)

              Verwendet eine flussmittelgefüllte Verbrauchselektrode; kann Kohlendioxidschutz (MAG) haben

              Ultraviolette Strahlung, Metalldämpfe, Ozon, Kohlenmonoxid (mit CO2 Gas), Stickstoffdioxid, Feuer, Verbrennungen, Infrarotstrahlung, Elektrik, Fluoride, Lärm

              Elektrisches Widerstandsschweißen

              Widerstandsschweißen (Punkt-, Naht-, Buckel- oder Stumpfschweißen)

              Von Elektroden fließt ein hoher Strom bei niedriger Spannung durch die beiden Bauteile. Die an der Grenzfläche zwischen den Bauteilen entstehende Wärme bringt diese auf Schweißtemperatur. Während des Stromdurchgangs erzeugt der Druck der Elektroden eine Schmiedeschweißung. Es wird kein Flussmittel oder Füllmetall verwendet.

              Ozon, Lärm (manchmal), Maschinengefahren, Feuer, Verbrennungen, Elektro-, Metalldämpfe

              Elektro-Schlacke-Schweißen

              Wird zum vertikalen Stumpfschweißen verwendet. Die Werkstücke werden vertikal mit einem Abstand zwischen ihnen aufgestellt, und Kupferplatten oder -schuhe werden auf einer oder beiden Seiten der Verbindung platziert, um ein Bad zu bilden. Ein Lichtbogen entsteht unter einer Flussmittelschicht zwischen einem oder mehreren kontinuierlich zugeführten Elektrodendrähten und einer Metallplatte. Es bildet sich ein Pool aus geschmolzenem Metall, geschützt durch geschmolzenes Flussmittel oder Schlacke, das durch den Widerstand gegen den zwischen der Elektrode und den Werkstücken fließenden Strom geschmolzen gehalten wird. Diese durch Widerstand erzeugte Wärme schmilzt die Seiten der Verbindungsstelle und den Elektrodendraht, füllt die Verbindungsstelle und erzeugt eine Schweißnaht. Beim Fortschreiten des Schweißens werden das geschmolzene Metall und die Schlacke durch Verschieben der Kupferplatten in Position gehalten.

              Verbrennungen, Feuer, Infrarotstrahlung, Elektro-, Metalldämpfe

              Blitzschweißen

              Die beiden zu verschweißenden Metallteile werden an eine Niederspannungs-Hochstromquelle angeschlossen. Wenn die Enden der Komponenten in Kontakt gebracht werden, fließt ein großer Strom, der ein „Überblitzen“ verursacht und die Enden der Komponenten auf Schweißtemperatur bringt. Durch Druck wird eine Schmiedeschweißung erzielt.

              Elektrik, Verbrennungen, Feuer, Metalldämpfe


              Andere Schweißverfahren

              Elektronenstrahlschweißen

              Ein Werkstück in einer Vakuumkammer wird mit einem Elektronenstrahl aus einer Elektronenkanone bei hohen Spannungen beschossen. Die Energie der Elektronen wird beim Auftreffen auf das Werkstück in Wärme umgewandelt, wodurch das Metall schmilzt und das Werkstück verschmilzt.

              Röntgenstrahlen bei Hochspannung, Elektro, Verbrennungen, Metallstaub, enge Räume

              Arcair-Schneiden

              Zwischen dem Ende einer Kohleelektrode (in einem Handelektrodenhalter mit eigener Druckluftversorgung) und dem Werkstück wird ein Lichtbogen gezündet. Die erzeugte Metallschmelze wird durch Druckluftstrahlen weggeblasen.

              Metalldämpfe, Kohlenmonoxid, Stickstoffdioxid, Ozon, Feuer, Verbrennungen, Infrarotstrahlung, elektrische

              Reibschweißen

              Ein rein mechanisches Schweißverfahren, bei dem ein Bauteil stationär bleibt, während das andere unter Druck dagegen gedreht wird. Durch Reibung wird Wärme erzeugt, und bei Schmiedetemperatur hört die Rotation auf. Ein Schmiededruck bewirkt dann die Schweißung.

              Hitze, Verbrennungen, Maschinengefahren

              Laserschweißen und Bohren

              Laserstrahlen können in industriellen Anwendungen eingesetzt werden, die eine außergewöhnlich hohe Präzision erfordern, wie z. B. Miniaturmontagen und Mikrotechnik in der Elektronikindustrie oder Spinndüsen für die Kunstfaserindustrie. Der Laserstrahl schmilzt und verbindet die Werkstücke.

              Elektrik, Laserstrahlung, UV-Strahlung, Feuer, Verbrennungen, Metalldämpfe, Zersetzungsprodukte von Werkstückbeschichtungen

              Bolzenschweißen

              Zwischen einem in einer Bolzenschweißpistole gehaltenen Metallbolzen (der als Elektrode fungiert) und der zu verbindenden Metallplatte wird ein Lichtbogen gezündet, der die Temperatur der Enden der Komponenten auf den Schmelzpunkt erhöht. Die Pistole drückt den Bolzen gegen die Platte und schweißt sie. Die Abschirmung erfolgt durch eine Keramikhülse, die den Bolzen umgibt.

              Metalldämpfe, Infrarot- und Ultraviolettstrahlung, Verbrennungen, Elektro, Feuer, Lärm, Ozon, Stickstoffdioxid

              Thermitschweißen

              Eine Mischung aus Aluminiumpulver und einem Metalloxidpulver (Eisen, Kupfer usw.) wird in einem Tiegel gezündet, wodurch unter starker Hitzeentwicklung geschmolzenes Metall entsteht. Der Tiegel wird angestochen und das geschmolzene Metall fließt in den zu schweißenden Hohlraum (der von einer Sandform umgeben ist). Dies wird häufig zur Reparatur von Guss- oder Schmiedestücken verwendet.

              Feuer, Explosion, Infrarotstrahlung, Verbrennungen

               

              Viele Schweißarbeiten werden nicht in Werkstätten durchgeführt, in denen die Bedingungen im Allgemeinen kontrolliert werden können, sondern im Feld beim Bau oder der Reparatur großer Strukturen und Maschinen (z. B. Gebäudegerüste, Brücken und Türme, Schiffe, Eisenbahnlokomotiven und -wagen, schwere Ausrüstung usw.). an). Der Schweißer muss möglicherweise seine gesamte Ausrüstung zur Baustelle tragen, aufbauen und in engen Räumen oder auf Gerüsten arbeiten. Körperliche Belastung, übermäßige Ermüdung und Muskel-Skelett-Verletzungen können die Folge sein, wenn Sie in anderen unbequemen und unbequemen Positionen greifen, knien oder arbeiten müssen. Hitzestress kann durch Arbeiten bei warmem Wetter und die okklusive Wirkung der persönlichen Schutzausrüstung auch ohne die durch den Schweißprozess erzeugte Wärme entstehen.

              Druckgasflaschen

              In Gashochdruck-Schweißanlagen werden Sauerstoff und das Brenngas (Acetylen, Wasserstoff, Stadtgas, Propan) aus Flaschen dem Brenner zugeführt. In diesen Flaschen werden die Gase unter hohem Druck gespeichert. An anderer Stelle werden auch die besonderen Brand- und Explosionsgefahren und Vorkehrungen für die sichere Verwendung und Lagerung der Brenngase besprochen Enzyklopädie. Folgende Vorsichtsmaßnahmen sind zu beachten:

              • Flaschen dürfen nur mit Druckreglern ausgestattet werden, die für das verwendete Gas ausgelegt sind. Beispielsweise sollte ein Acetylenregler nicht mit Kohlengas oder Wasserstoff verwendet werden (obwohl er mit Propan verwendet werden kann).
              • Blasrohre sind in gutem Zustand zu halten und regelmäßig zu reinigen. Zum Reinigen der Spitzen sollte ein Hartholzstab oder ein weicher Messingdraht verwendet werden. Sie sollten mit speziellen leinenverstärkten Schläuchen, die so platziert sind, dass sie wahrscheinlich nicht beschädigt werden, an Atemregler angeschlossen werden.
              • Sauerstoff- und Acetylenflaschen müssen getrennt und nur in feuerbeständigen Räumen ohne brennbares Material gelagert werden und müssen so angeordnet sein, dass sie im Brandfall leicht entfernt werden können. Örtliche Bau- und Brandschutzordnungen sind zu beachten.
              • Die zur Identifizierung von Zylindern und Zubehör geltenden oder empfohlenen Farbcodierungen sind genauestens zu beachten. In vielen Ländern werden in diesem Bereich die international anerkannten Farbcodes für den Transport gefährlicher Güter verwendet. Die Durchsetzung einheitlicher internationaler Standards in dieser Hinsicht wird durch Sicherheitserwägungen im Zusammenhang mit der zunehmenden internationalen Migration von Industriearbeitern verstärkt.

               

              Acetylen-Generatoren

              Beim Niederdruck-Gasschweißverfahren wird Acetylen in der Regel in Generatoren durch Reaktion von Calciumcarbid und Wasser erzeugt. Das Gas wird dann zum Schweiß- oder Schneidbrenner geleitet, dem Sauerstoff zugeführt wird.

              Stationäre Erzeugungsanlagen sollten entweder im Freien oder in einem gut belüfteten Gebäude entfernt von den Hauptwerkstätten installiert werden. Die Belüftung des Generatorhauses sollte so sein, dass die Bildung einer explosionsfähigen oder giftigen Atmosphäre verhindert wird. Für ausreichende Beleuchtung ist zu sorgen; Schalter, andere elektrische Geräte und elektrische Lampen sollten sich entweder außerhalb des Gebäudes befinden oder explosionsgeschützt sein. Rauchen, Flammen, Fackeln, Schweißanlagen oder brennbare Materialien sind aus dem Haus oder aus der Nähe eines Freiluftgenerators fernzuhalten. Viele dieser Vorsichtsmaßnahmen gelten auch für tragbare Generatoren. Tragbare Generatoren sollten nur im Freien oder in einem gut belüfteten Geschäft und fern von brennbaren Materialien verwendet, gereinigt und aufgeladen werden.

              Calciumcarbid wird in verschlossenen Fässern geliefert. Das Material sollte auf einer über dem Boden erhöhten Plattform gelagert und trocken gehalten werden. Lager müssen überdacht sein, und wenn sie an ein anderes Gebäude angrenzen, muss die Trennwand feuerfest sein. Der Lagerraum sollte über das Dach ausreichend belüftet werden. Fässer sollten erst unmittelbar vor dem Aufladen des Generators geöffnet werden. Ein spezieller Öffner sollte bereitgestellt und verwendet werden; Hammer und Meißel sollten niemals zum Öffnen von Fässern verwendet werden. Es ist gefährlich, Calciumcarbidfässer einer Wasserquelle ausgesetzt zu lassen.

              Bevor ein Generator demontiert wird, muss alles Calciumcarbid entfernt und die Anlage mit Wasser gefüllt werden. Das Wasser sollte mindestens eine halbe Stunde in der Anlage verbleiben, um sicherzustellen, dass alle Teile frei von Gasen sind. Die Demontage und Wartung darf nur vom Gerätehersteller oder einem Fachmann durchgeführt werden. Wenn ein Generator aufgeladen oder gereinigt wird, darf keine alte Ladung wieder verwendet werden.

              Im Förderwerk verkeilte oder an Anlagenteilen anhaftende Calciumcarbidstücke sind vorsichtig mit funkenfreien Werkzeugen aus Bronze oder einer anderen geeigneten Nichteisenlegierung zu entfernen.

              Alle Beteiligten sollten mit den Anweisungen des Herstellers vertraut sein, die gut sichtbar angebracht werden sollten. Außerdem sollten folgende Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden:

              • Zwischen dem Generator und jedem Blasrohr muss ein ordnungsgemäß konstruiertes Rückschlagventil eingebaut werden, um eine Rückzündung oder einen Rückfluss von Gas zu verhindern. Das Ventil sollte nach Fehlzündungen regelmäßig inspiziert und der Wasserstand täglich überprüft werden.
              • Es dürfen nur Blasrohre vom Typ Injektor für Niederdruckbetrieb verwendet werden. Zum Heizen und Schneiden wird manchmal Stadtgas oder Wasserstoff mit niedrigem Druck verwendet. In diesen Fällen sollte zwischen jedem Blasrohr und der Haupt- oder Rohrleitung ein Rückschlagventil eingebaut werden.
              • Eine Explosion kann durch einen „Rückschlag“ verursacht werden, der durch Eintauchen der Düsenspitze in das Bad aus geschmolzenem Metall, Schlamm oder Farbe oder durch jede andere Unterbrechung entsteht. An der Spitze haftende Schlacken- oder Metallpartikel sollten entfernt werden. Die Spitze sollte auch häufig gekühlt werden.
              • Örtliche Bau- und Brandschutzvorschriften sollten konsultiert werden.

               

              Brand- und Explosionsschutz

              Bei der Lokalisierung von Schweißarbeiten sollten umgebende Wände, Fußböden, Gegenstände in der Nähe und Abfallmaterial berücksichtigt werden. Die folgenden Verfahren sollten befolgt werden:

              • Alle brennbaren Materialien müssen entfernt oder durch Bleche oder andere geeignete Materialien angemessen geschützt werden; Planen sollten niemals verwendet werden.
              • Holzkonstruktionen sollten entmutigt oder in ähnlicher Weise geschützt werden. Holzböden sind zu vermeiden.
              • Bei Öffnungen oder Rissen in Wänden und Böden sind Vorsichtsmaßnahmen zu treffen; brennbares Material in angrenzenden Räumen oder auf dem Boden darunter sollte an einen sicheren Ort entfernt werden. Örtliche Bau- und Brandschutzvorschriften sollten konsultiert werden.
              • Geeignete Feuerlöschgeräte sollten immer griffbereit sein. Bei Niederdruckanlagen mit Acetylengenerator sollten auch Eimer mit trockenem Sand bereitgehalten werden; Feuerlöscher vom Typ Trockenpulver oder Kohlendioxid sind zufriedenstellend. Es darf niemals Wasser verwendet werden.
              • Feuerwehren können erforderlich sein. Eine verantwortliche Person sollte beauftragt werden, die Baustelle für mindestens eine halbe Stunde nach Abschluss der Arbeiten zu überwachen, um einen Brandausbruch zu beseitigen.
              • Da es zu Explosionen kommen kann, wenn Acetylengas in einem beliebigen Anteil zwischen 2 und 80 % in der Luft vorhanden ist, ist eine angemessene Belüftung und Überwachung erforderlich, um sicherzustellen, dass kein Gas austritt. Zur Suche nach Gaslecks darf nur Seifenwasser verwendet werden.
              • Sauerstoff muss sorgfältig kontrolliert werden. Beispielsweise sollte es niemals in einem geschlossenen Raum in die Luft freigesetzt werden; Viele Metalle, Kleidung und andere Materialien werden in Gegenwart von Sauerstoff aktiv brennbar. Beim Brennschneiden wird nicht verbrauchter Sauerstoff in die Atmosphäre abgegeben; Brennschneiden sollte niemals in geschlossenen Räumen ohne geeignete Belüftungseinrichtungen durchgeführt werden.
              • Legierungen, die reich an Magnesium oder anderen brennbaren Metallen sind, sollten von Schweißflammen oder Lichtbögen ferngehalten werden.
              • Das Schweißen von Behältern kann äußerst gefährlich sein. Ist der vorherige Inhalt unbekannt, sollte ein Gefäß immer so behandelt werden, als hätte es einen brennbaren Stoff enthalten. Explosionen können verhindert werden, indem entweder brennbares Material entfernt oder es nicht explosiv und nicht brennbar gemacht wird.
              • Die beim Thermitschweißen verwendete Mischung aus Aluminium und Eisenoxid ist unter normalen Bedingungen stabil. Angesichts der Leichtigkeit, mit der sich Aluminiumpulver entzündet, und der quasi explosiven Natur der Reaktion sollten jedoch geeignete Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung und Lagerung getroffen werden (Vermeidung der Einwirkung großer Hitze und möglicher Zündquellen).
              • In einigen Gerichtsbarkeiten ist für das Schweißen ein schriftliches Genehmigungsprogramm für Heißarbeiten erforderlich. Dieses Programm beschreibt die Vorsichtsmaßnahmen und Verfahren, die beim Schweißen, Schneiden, Brennen usw. zu befolgen sind. Dieses Programm sollte die durchgeführten spezifischen Operationen zusammen mit den zu implementierenden Sicherheitsvorkehrungen enthalten. Es muss anlagenspezifisch sein und kann ein internes Genehmigungssystem beinhalten, das bei jedem einzelnen Vorgang abgeschlossen werden muss.

               

              Schutz vor Hitze und Verbrennungsgefahr

              Der Kontakt mit heißem Metall und Spritzer von glühenden Metallpartikeln oder geschmolzenem Metall können zu Verbrennungen der Augen und exponierter Körperteile führen. Beim Lichtbogenschweißen kann ein hochfrequenter Funke, der zum Auslösen des Lichtbogens verwendet wird, kleine, tiefe Verbrennungen verursachen, wenn er sich auf einen Punkt auf der Haut konzentriert. Intensive Infrarot- und sichtbare Strahlung von einer Gasschweiß- oder Schneidflamme und glühendes Metall im Schweißbad können dem Bediener und Personen in der Nähe des Vorgangs Unbehagen bereiten. Jede Operation sollte im Voraus überlegt und notwendige Vorsichtsmaßnahmen entworfen und umgesetzt werden. Schutzbrillen, die speziell für das Gasschweißen und -schneiden hergestellt wurden, sollten getragen werden, um die Augen vor Hitze und Licht zu schützen, die von der Arbeit ausgestrahlt werden. Schutzabdeckungen über dem Filterglas sollten nach Bedarf gereinigt und bei Kratzern oder Beschädigungen ersetzt werden. Wo geschmolzenes Metall oder heiße Partikel freigesetzt werden, sollte die getragene Schutzkleidung Spritzer abwehren. Die Art und Dicke der getragenen feuerfesten Kleidung sollte je nach Gefährdungsgrad gewählt werden. Beim Schneiden und Lichtbogenschweißen sollten Schuhüberzüge aus Leder oder andere geeignete Gamaschen getragen werden, um zu verhindern, dass heiße Partikel in Stiefel oder Schuhe fallen. Zum Schutz der Hände und Unterarme gegen Hitze, Spritzer, Schlacke usw. ist der Lederstulpentyp mit Segeltuch- oder Lederstulpe ausreichend. Andere Arten von Schutzkleidung sind Lederschürzen, Jacken, Ärmel, Leggings und Kopfbedeckungen. Beim Überkopfschweißen sind ein Schutzumhang und eine Kappe erforderlich. Alle Schutzkleidung sollte frei von Öl oder Fett sein und die Nähte sollten innen liegen, damit keine Kügelchen aus geschmolzenem Metall eingeschlossen werden. Die Kleidung sollte keine Taschen oder Bündchen haben, die Funken einfangen könnten, und sie sollte so getragen werden, dass die Ärmel die Handschuhe überlappen, die Leggings die Schuhe überlappen und so weiter. Schutzkleidung sollte auf geplatzte Nähte oder Löcher untersucht werden, durch die geschmolzenes Metall oder Schlacke eindringen können. Schwere Artikel, die nach Abschluss des Schweißens heiß bleiben, sollten immer als „heiß“ gekennzeichnet werden, um andere Arbeiter zu warnen. Beim Widerstandsschweißen ist die erzeugte Wärme möglicherweise nicht sichtbar, und es kann zu Verbrennungen durch die Handhabung heißer Baugruppen kommen. Partikel aus heißem oder geschmolzenem Metall sollten nicht aus Punkt-, Naht- oder Buckelschweißnähten herausfliegen, wenn die Bedingungen korrekt sind, aber es sollten nicht brennbare Abschirmungen verwendet und Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Bildschirme schützen Passanten auch vor Augenverbrennungen. Lose Teile sollten nicht im Hals der Maschine verbleiben, da sie mit einer gewissen Geschwindigkeit weggeschleudert werden können.

              Elektrische Sicherheit

              Obwohl die Leerlaufspannungen beim manuellen Lichtbogenschweißen relativ niedrig sind (ca. 80 V oder weniger), sind die Schweißströme hoch und die Primärkreise von Transformatoren stellen die üblichen Gefahren von Geräten dar, die mit Netzspannung betrieben werden. Die Gefahr eines Stromschlags sollte daher insbesondere in beengten Räumen oder an unsicheren Positionen nicht außer Acht gelassen werden.

              Vor Beginn des Schweißens sollte die Erdungsinstallation an Lichtbogenschweißgeräten immer überprüft werden. Kabel und Verbindungen sollten solide und ausreichend belastbar sein. Es sollte immer eine geeignete Erdungsklemme oder Schraubklemme verwendet werden. Wenn zwei oder mehr Schweißgeräte an derselben Struktur geerdet sind oder wenn auch andere tragbare Elektrowerkzeuge verwendet werden, sollte die Erdung von einer kompetenten Person überwacht werden. Der Arbeitsplatz sollte trocken, sicher und frei von gefährlichen Hindernissen sein. Ein übersichtlicher, gut beleuchteter, gut belüfteter und aufgeräumter Arbeitsplatz ist wichtig. Für Arbeiten in engen Räumen oder gefährlichen Positionen können zusätzliche elektrische Schutzeinrichtungen (Leerlauf-Kleinspannungsgeräte) in den Schweißkreis eingebaut werden, die dafür sorgen, dass am Elektrodenhalter nur äußerst schwacher Strom zur Verfügung steht, wenn nicht geschweißt wird . (Siehe Diskussion über enge Räume weiter unten.) Elektrodenhalter, bei denen die Elektroden durch einen Federgriff oder ein Schraubgewinde gehalten werden, werden empfohlen. Beschwerden durch Erwärmung können durch eine wirksame Wärmeisolierung an dem Teil des Elektrodenhalters, der in der Hand gehalten wird, reduziert werden. Backen und Anschlüsse von Elektrodenhaltern sollten regelmäßig gereinigt und festgezogen werden, um eine Überhitzung zu vermeiden. Es sollte dafür gesorgt werden, dass der Elektrodenhalter bei Nichtgebrauch durch einen isolierten Haken oder einen vollisolierten Halter sicher untergebracht werden kann. Die Kabelverbindung sollte so ausgelegt sein, dass eine fortgesetzte Biegung des Kabels keinen Verschleiß und Ausfall der Isolierung verursacht. Das Schleppen von Kabeln und Gaszuführungsschläuchen aus Kunststoff (Schutzgasverfahren) über Heizplatten oder Schweißnähte ist zu vermeiden. Das Elektrodenkabel darf nicht mit dem Arbeitsplatz oder anderen geerdeten Gegenständen (Masse) in Berührung kommen. Gummischläuche und gummiummantelte Kabel dürfen nicht in der Nähe der Hochfrequenzentladung verwendet werden, da das entstehende Ozon den Gummi verrotten lässt. Für alle Zuleitungen vom Transformator zum Elektrodenhalter sollten Plastikschläuche und mit Polyvinylchlorid (PVC) ummantelte Kabel verwendet werden. Auf der Primärseite genügen vulkanisierte oder zähe Gummischlauchleitungen. Schmutz und metallischer oder anderer leitfähiger Staub können zu einem Ausfall der Hochfrequenzentladungseinheit führen. Um diesen Zustand zu vermeiden, sollte das Gerät regelmäßig durch Ausblasen mit Druckluft gereinigt werden. Gehörschutz sollte getragen werden, wenn Druckluft länger als ein paar Sekunden verwendet wird. Beim Elektronenstrahlschweißen muss die Sicherheit der verwendeten Geräte vor jedem Arbeitsgang überprüft werden. Zum Schutz vor elektrischem Schlag müssen die verschiedenen Schränke mit einem Verriegelungssystem ausgestattet werden. Eine zuverlässige Erdung aller Geräte und Schaltschränke ist erforderlich. Bei Plasmaschweißgeräten, die zum Schneiden großer Dicken verwendet werden, können die Spannungen bis zu 400 V betragen, und es ist mit Gefahren zu rechnen. Die Technik, den Lichtbogen durch einen Hochfrequenzimpuls zu zünden, setzt den Bediener der Gefahr eines unangenehmen Schocks und einer schmerzhaften, durchdringenden Hochfrequenzverbrennung aus.

              UV-Strahlung

              Das brillante Licht eines Lichtbogens enthält einen hohen Anteil an ultravioletter Strahlung. Selbst eine kurzzeitige Exposition gegenüber Lichtbögen, einschließlich Streublitzen von Lichtbögen anderer Arbeiter, kann eine schmerzhafte Konjunktivitis (Photoophthalmie) hervorrufen, die als „Bogenauge“ oder „Eye Flash“ bekannt ist. Wenn eine Person Lichtbögen ausgesetzt ist, muss sofort ein Arzt aufgesucht werden. Übermäßige UV-Strahlung kann auch zu Überhitzung und Hautverbrennung (Sonnenbrandeffekt) führen. Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören:

              • Es sollte ein Visier oder Helm mit der richtigen Filterklasse verwendet werden (siehe den Artikel „Augen- und Gesichtsschutz“ an anderer Stelle in diesem Dokument). Enzyklopädie). Bei den Schutzgas-Schweißverfahren und dem Kohlelichtbogen-Schneiden bieten flache Handschutze keinen ausreichenden Schutz vor reflektierter Strahlung; Helme sollten verwendet werden. Schutzbrillen mit Filter oder Brillen mit Seitenschutz sollten unter dem Helm getragen werden, um eine Exposition zu vermeiden, wenn der Helm zur Inspektion der Arbeit hochgehoben wird. Helme bieten auch Schutz vor Spritzern und heißer Schlacke. Helme und Handschilde sind außen mit einem Filterglas und einem schützenden Deckglas versehen. Dieser sollte regelmäßig inspiziert, gereinigt und bei Kratzern oder Beschädigungen ersetzt werden.
              • Gesicht, Nacken und andere exponierte Körperteile sollten angemessen geschützt werden, insbesondere wenn in der Nähe anderer Schweißer gearbeitet wird.
              • Assistenten sollten mindestens eine geeignete Schutzbrille und je nach Risiko weitere PSA tragen.
              • Alle Lichtbogenschweißarbeiten sollten abgeschirmt werden, um andere Personen, die in der Nähe arbeiten, zu schützen. Wo die Arbeiten an festen Werkbänken oder in Schweißereien durchgeführt werden, sollten nach Möglichkeit feste Abschirmungen aufgestellt werden; andernfalls sollten temporäre Bildschirme verwendet werden. Alle Abschirmungen sollten lichtundurchlässig, robust und aus schwer entflammbarem Material sein.
              • Die Verwendung von schwarzer Farbe für das Innere von Schweißkabinen ist zu einer anerkannten Praxis geworden, aber die Farbe sollte eine matte Oberfläche erzeugen. Es sollte eine angemessene Umgebungsbeleuchtung bereitgestellt werden, um eine Überanstrengung der Augen zu vermeiden, die zu Kopfschmerzen und Unfällen führen kann.
              • Schweißkabinen und tragbare Abschirmungen sollten regelmäßig überprüft werden, um sicherzustellen, dass keine Schäden vorliegen, die dazu führen könnten, dass der Lichtbogen Personen in der Nähe beeinträchtigt, die in der Nähe arbeiten.

               

              Chemische Gefahren

              Luftverunreinigungen beim Schweißen und Brennschneiden, einschließlich Dämpfe und Gase, entstehen aus einer Vielzahl von Quellen:

              • das zu schweißende Metall, das Metall im Schweißstab oder Bestandteile verschiedener Stahlsorten wie Nickel oder Chrom)
              • jede metallische Beschichtung auf dem zu schweißenden Artikel oder auf dem Füllstab (z. B. Zink und Cadmium vom Plattieren, Zink vom Verzinken und Kupfer als dünne Beschichtung auf durchgehenden Füllstäben aus Baustahl)
              • Farbe, Fett, Schmutz und dergleichen auf dem zu schweißenden Artikel (z. B. Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Rauch und andere reizende Abbauprodukte)
              • Flussmittelbeschichtung auf dem Schweißstab (z. B. anorganisches Fluorid)
              • die Einwirkung von Wärme oder ultraviolettem Licht auf die Umgebungsluft (z. B. Stickstoffdioxid, Ozon) oder auf chlorierte Kohlenwasserstoffe (z. B. Phosgen)
              • Inertgas, das als Schutz verwendet wird (z. B. Kohlendioxid, Helium, Argon).

               

              Dämpfe und Gase sollten an der Quelle durch LEV entfernt werden. Dies kann durch eine teilweise Einhausung des Prozesses oder durch die Installation von Hauben erreicht werden, die eine ausreichend hohe Luftgeschwindigkeit über die Schweißposition liefern, um sicherzustellen, dass die Dämpfe aufgefangen werden.

              Beim Schweißen von NE-Metallen und bestimmten legierten Stählen sollte besonders auf die Belüftung geachtet werden, sowie auf den Schutz vor der Gefahr durch Ozon, Kohlenmonoxid und Stickstoffdioxid, die sich bilden können. Tragbare sowie stationäre Lüftungssysteme sind leicht erhältlich. Generell sollte die Abluft nicht rezirkuliert werden. Es sollte nur dann umgewälzt werden, wenn keine gefährlichen Konzentrationen von Ozon oder anderen giftigen Gasen vorhanden sind und die Abluft durch einen Hochleistungsfilter gefiltert wird.

              Beim Elektronenstrahlschweißen und wenn zu schweißende Materialien giftiger Natur sind (z. B. Beryllium, Plutonium usw.), muss darauf geachtet werden, dass der Bediener beim Öffnen der Kammer vor Staubwolken geschützt wird.

              Wenn ein Gesundheitsrisiko durch giftige Dämpfe (z. B. Blei) besteht und LEV nicht praktikabel ist – z. B. wenn bleibeschichtete Strukturen durch Brennschneiden abgerissen werden – ist die Verwendung von Atemschutzgeräten erforderlich. Unter solchen Umständen sollte ein zugelassenes hocheffizientes Atemschutzgerät mit Vollgesichtsmaske oder ein hocheffizientes druckluftbetriebenes Atemschutzgerät (PAPR) getragen werden. Ein hoher Wartungsstandard des Motors und der Batterie ist erforderlich, insbesondere mit dem Original-Hochleistungs-Überdruck-Power-Atemschutzgerät. Die Verwendung von Atemschutzgeräten mit Überdruck-Druckluftleitung sollte gefördert werden, wenn eine geeignete Versorgung mit Druckluft in Atemqualität verfügbar ist. Wann immer Atemschutzgeräte getragen werden müssen, sollte die Sicherheit des Arbeitsplatzes überprüft werden, um festzustellen, ob zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen erforderlich sind, unter Berücksichtigung der eingeschränkten Sicht, Einklemmmöglichkeiten usw. von Personen, die Atemschutzgeräte tragen.

              Metalldampffieber

              Metalldampffieber tritt häufig bei Arbeitern auf, die den Zinkdämpfen beim Galvanisieren oder Verzinnen, beim Gießen von Messing, beim Schweißen von verzinktem Metall und beim Metallisieren oder Metallspritzen sowie durch die Exposition gegenüber anderen Metallen wie Kupfer ausgesetzt sind. Mangan und Eisen. Es tritt bei neuen Arbeitnehmern und solchen auf, die nach einem Wochenende oder einer Urlaubspause zur Arbeit zurückkehren. Es ist ein akuter Zustand, der mehrere Stunden nach dem ersten Einatmen von Partikeln eines Metalls oder seiner Oxide auftritt. Es beginnt mit einem schlechten Geschmack im Mund, gefolgt von Trockenheit und Reizung der Schleimhaut der Atemwege, was zu Husten und gelegentlich Atemnot und „Engegefühl“ in der Brust führt. Diese können von Übelkeit und Kopfschmerzen und etwa 10 bis 12 Stunden nach der Exposition von Schüttelfrost und Fieber begleitet sein, die sehr stark sein können. Diese dauern mehrere Stunden, gefolgt von Schwitzen, Schlaf und oft von Polyurie und Durchfall. Es gibt keine besondere Behandlung, und die Genesung ist normalerweise in etwa 24 Stunden ohne Rückstände abgeschlossen. Dies kann verhindert werden, indem die Exposition gegenüber den störenden Metalldämpfen durch die Verwendung effizienter LEV innerhalb der empfohlenen Werte gehalten wird.

              Enge Räume

              Beim Betreten geschlossener Räume besteht die Gefahr, dass die Atmosphäre explosiv, giftig, sauerstoffarm oder eine Kombination der oben genannten ist. Jeder solcher beengter Raum muss von einer verantwortlichen Person als sicher für das Betreten und Arbeiten mit einem Lichtbogen oder einer Flamme zertifiziert werden. Ein Zugangsprogramm für beengte Räume, einschließlich eines Zugangsgenehmigungssystems, kann erforderlich sein und wird dringend empfohlen für Arbeiten, die in Räumen ausgeführt werden müssen, die normalerweise nicht für eine kontinuierliche Belegung ausgelegt sind. Beispiele umfassen Schächte, Gewölbe, Schiffsladeräume und dergleichen, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Belüftung geschlossener Räume ist von entscheidender Bedeutung, da beim Gasschweißen nicht nur Luftschadstoffe entstehen, sondern auch Sauerstoff verbraucht wird. Schutzgas-Schweißverfahren können den Sauerstoffgehalt der Luft verringern. (Siehe Abbildung 2.)

              Abbildung 2. Schweißen in einem geschlossenen Raum

              MET040F2

              SF Gilmann

              Lärm

              Lärm ist bei mehreren Schweißprozessen, einschließlich Plasmaschweißen, einigen Arten von Widerstandsschweißmaschinen und Gasschweißen, eine Gefahr. Beim Plasmaschweißen wird der Plasmastrahl mit sehr hohen Geschwindigkeiten ausgestoßen, was besonders in den höheren Frequenzbändern starke Geräusche (bis zu 90 dBA) erzeugt. Die Verwendung von Druckluft zum Abblasen von Staub erzeugt auch hohe Geräuschpegel. Um Gehörschäden vorzubeugen, müssen Ohrstöpsel oder Muffen getragen werden und es sollte ein Programm zur Erhaltung des Gehörs eingeführt werden, einschließlich audiometrischer (Hörvermögens-)Untersuchungen und Mitarbeiterschulungen.

              Ionisierende Strahlung

              In Schweißbetrieben, in denen Schweißnähte mit Röntgen- oder Gammastrahlengeräten durchstrahlt werden, sind die üblichen Warnhinweise und Anweisungen unbedingt zu beachten. Arbeiter müssen in sicherem Abstand von solchen Geräten gehalten werden. Radioaktive Quellen dürfen nur mit den erforderlichen Spezialwerkzeugen und unter besonderen Vorsichtsmaßnahmen gehandhabt werden.

              Lokale und behördliche Vorschriften müssen befolgt werden. Siehe das Kapitel Strahlung, ionisierend an anderer Stelle in diesem Enzyklopädie.

              Beim Elektronenstrahlschweißen muss für eine ausreichende Abschirmung gesorgt werden, um zu verhindern, dass Röntgenstrahlen die Wände und Fenster der Kammer durchdringen. Alle Teile der Maschine, die Abschirmungen gegen Röntgenstrahlung bieten, sollten miteinander verriegelt werden, damit die Maschine nicht eingeschaltet werden kann, wenn sie nicht in Position sind. Maschinen sollten zum Zeitpunkt der Installation auf Lecks von Röntgenstrahlung und danach regelmäßig überprüft werden.

              Andere Gefahren

              Widerstandsschweißmaschinen haben mindestens eine Elektrode, die sich mit erheblicher Kraft bewegt. Wird eine Maschine betrieben, während ein Finger oder eine Hand zwischen den Elektroden liegt, kommt es zu schweren Quetschungen. Wenn möglich, muss eine geeignete Schutzeinrichtung zum Schutz des Bedieners vorgesehen werden. Schnitte und Schnittwunden können minimiert werden, indem zuerst Bauteile entgratet und Schutzhandschuhe oder Stulpen getragen werden.

              Lockout/Tagout-Verfahren sollten angewendet werden, wenn Maschinen mit elektrischen, mechanischen oder anderen Energiequellen gewartet oder repariert werden.

              Wenn Schlacke von Schweißnähten durch Absplittern usw. entfernt wird, sollten die Augen durch Schutzbrillen oder andere Mittel geschützt werden.

               

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              Mittwoch, März 16 2011 21: 40

              Drehmaschinen

              Adaptiert aus der 3. Auflage, Enzyklopädie des Arbeitsschutzes.

              Welche Rolle Drehmaschinen in Schlossereien spielen, zeigt sich am besten daran, dass 90 bis 95 % der in der Armaturenindustrie anfallenden Späne (Metallspäne) von Drehmaschinen stammen. Etwa ein Zehntel der in dieser Branche gemeldeten Unfälle sind auf Drehmaschinen zurückzuführen; dies entspricht einem Drittel aller Maschinenunfälle. Laut einer Studie zur relativen Unfallhäufigkeit pro Maschineneinheit, die in einem Betrieb zur Herstellung von Präzisionskleinteilen und Elektrogeräten durchgeführt wurde, stehen Drehmaschinen an fünfter Stelle nach Holzbearbeitungsmaschinen, Metallsägen, Pressen und Bohrmaschinen. Die Notwendigkeit von Schutzmaßnahmen an Drehmaschinen steht daher außer Frage.

              Drehen ist ein maschineller Prozess, bei dem der Durchmesser eines Materials durch ein Werkzeug mit einer speziellen Schneide reduziert wird. Die Schnittbewegung wird durch Drehen des Werkstücks erzeugt, die Vorschub- und Verfahrbewegungen werden vom Werkzeug erzeugt. Durch die Variation dieser drei Grundbewegungen, aber auch durch die Wahl der geeigneten Werkzeugschneidengeometrie und des Werkstoffs, kann auf die Abtragsleistung, die Oberflächenqualität, die Spanform und den Werkzeugverschleiß Einfluss genommen werden.

              Aufbau von Drehmaschinen

              Eine typische Drehmaschine besteht aus:

              • ein Bett oder eine Basis mit bearbeiteten Gleitbahnen für Sattel und Reitstock
              • ein auf dem Bett montierter Spindelstock mit Spindel und Spannfutter
              • ein vorn am Bett angebrachtes Vorschubgetriebe zur Übertragung der Vorschubbewegung in Abhängigkeit von der Schnittgeschwindigkeit über Leitspindel oder Vorschubwelle und Riemchen auf den Schlitten
              • ein Schlitten (oder Schlitten), der den Querschlitten trägt, der die Querbewegung ausführt
              • ein auf dem Querschlitten montierter Werkzeugpfosten (siehe Abbildung 1).

               

              Abbildung 1. Drehmaschinen und ähnliche Maschinen

              MET050F1

              Dieses Grundmodell einer Drehmaschine lässt sich von der Universalmaschine bis hin zum speziellen Drehautomaten für nur eine Art von Arbeit stufenlos variieren.

              Die wichtigsten Arten von Drehmaschinen sind:

              • Drehmaschine zentrieren. Dies ist die am häufigsten verwendete Drehmaschine. Es entspricht dem Grundmodell mit horizontaler Drehachse. Das Werkstück wird zwischen Spitzen, durch eine Planscheibe oder in einem Spannfutter gehalten.
              • Mehrwerkzeugdrehmaschine. Dadurch können mehrere Werkzeuge gleichzeitig eingesetzt werden.
              • Revolverdrehmaschine, Capstan-Drehmaschine. Maschinen dieser Art ermöglichen es, ein Werkstück durch mehrere Werkzeuge zu bearbeiten, die nacheinander angreifen. Die Werkzeuge werden im Revolver gehalten, der sich dreht, um sie in Schneidposition zu bringen. Die Revolver sind im Allgemeinen vom Scheiben- oder Kronentyp, aber es gibt auch Revolverdrehmaschinen vom Trommeltyp.
              • Kopierdrehmaschinen. Die gewünschte Form wird per Tracer-Steuerung von einer Schablone auf das Werk übertragen.
              • Automatische Drehmaschine. Die verschiedenen Vorgänge, einschließlich des Wechsels der Arbeit, sind automatisiert. Es gibt Stangenautomaten und Spannautomaten.
              • Karusselldrehmaschine (Bohr- und Drehwerk). Die Arbeit dreht sich um eine vertikale Achse; es ist auf einem horizontalen Drehtisch aufgespannt. Dieser Maschinentyp wird im Allgemeinen für die Bearbeitung großer Guss- und Schmiedestücke verwendet.
              • NC- und CNC-Drehmaschinen. Alle vorgenannten Maschinen können mit einer numerischen Steuerung (NC) oder einer computergestützten numerischen Steuerung (CNC) ausgestattet werden. Das Ergebnis ist ein Halb- oder Vollautomat, der dank der großen Vielseitigkeit und einfachen Programmierbarkeit der Steuerung ziemlich universell einsetzbar ist.

               

              Die zukünftige Entwicklung der Drehmaschine wird sich voraussichtlich auf Steuerungssysteme konzentrieren. Kontaktsteuerungen werden zunehmend durch elektronische Steuerungen ersetzt. Hinsichtlich letzterer gibt es einen Trend in der Entwicklung von interpolationsprogrammierten zu speicherprogrammierten Steuerungen. Langfristig ist absehbar, dass der Einsatz immer leistungsfähigerer Prozessrechner den Bearbeitungsprozess tendenziell optimieren wird.

              Unfälle

              Drehmaschinenunfälle werden im Allgemeinen verursacht durch:

              • Missachtung von Sicherheitsvorschriften bei Aufstellung der Maschinen in Werkstätten (z. B. zu wenig Platz zwischen den Maschinen, kein Netztrennschalter für jede Maschine)
              • fehlende Schutzvorrichtungen oder das Fehlen von Hilfsvorrichtungen (Arbeiter, die versuchten, die Spindel ihrer Drehmaschinen abzubremsen, indem sie eine ihrer Hände gegen ungeschützte Riemenscheiben drückten, und Bediener, die versehentlich ungeschützte Kupplungshebel oder -pedale betätigten, wurden schwer verletzt; Verletzungen durch auch umherfliegende Späne wegen fehlender Klapp- oder Schiebedeckel)
              • unzulänglich angeordnete Bedienelemente (z. B. kann die Hand eines Drehers von der Reitstockspitze durchbohrt werden, wenn das Pedal, das das Spannfutter steuert, mit dem Pedal verwechselt wird, das den Hydraulikkreis der Bewegung der Reitstockspitze steuert)
              • nachteilige Arbeitsbedingungen (dh arbeitsphysiologische Mängel)
              • Fehlen von PSA oder Tragen von ungeeigneter Arbeitskleidung (bei Drehern mit weiten Kleidern oder langen, herabhängenden Haaren wurden schwere und sogar tödliche Verletzungen verursacht)
              • unzureichende Einweisung des Personals (ein Lehrling wurde tödlich verletzt, als er eine kurze Welle feilte, die zwischen Spitzen befestigt und von einem gekröpften Mitnehmer auf der Spindelnase und einem geraden auf der Welle gedreht wurde; der Drehmaschinenträger ergriff seine linke Hülse, die wurde um das Werkstück gewickelt, wodurch der Lehrling heftig in die Drehbank gezogen wurde)
              • schlechte Arbeitsorganisation, die zum Einsatz ungeeigneter Geräte führte (z. B. wurde eine lange Stange auf einer herkömmlichen Produktionsdrehmaschine bearbeitet; sie war zu lang für diese Drehmaschine und ragte mehr als 1 m über den Spindelstock hinaus; außerdem war die Futteröffnung zu groß zu groß für die Stange und wurde durch Einlegen von Holzkeilen nachgeholt; beim Drehen der Drehspindel biegte sich das freie Stangenende um 45° und traf den Kopf des Bedieners; der Bediener starb in der folgenden Nacht)
              • defekte Maschinenelemente (z. B. kann ein loser Mitnehmerstift in einer Kupplung dazu führen, dass sich die Drehmaschinenspindel zu drehen beginnt, während der Bediener ein Werkstück im Spannfutter einstellt).

               

              Unfallverhütung

              Die Vermeidung von Unfällen an Drehmaschinen beginnt bereits in der Konstruktionsphase. Konstrukteure sollten besonderes Augenmerk auf Steuer- und Übertragungselemente legen.

              Bedienelemente

              Jede Drehmaschine muss mit einem Netztrennschalter (oder Trennschalter) ausgestattet sein, damit Wartungs- und Reparaturarbeiten sicher durchgeführt werden können. Dieser Schalter muss den Strom allpolig trennen, die pneumatische und hydraulische Energie sicher unterbrechen und die Kreisläufe entlüften. Bei großen Maschinen sollte der Trennschalter so konstruiert sein, dass er in seiner herausgezogenen Position mit einem Vorhängeschloss gesichert werden kann – eine Sicherheitsmaßnahme gegen versehentliches Wiedereinschalten.

              Die Anordnung der Maschinensteuerungen sollte so sein, dass der Bediener sie leicht erkennen und erreichen kann und dass ihre Manipulation keine Gefahr darstellt. Das bedeutet, dass Bedienelemente niemals an Stellen angeordnet werden dürfen, die nur mit der Hand über den Arbeitsbereich der Maschine zu erreichen sind oder an denen sie von umherfliegenden Spänen getroffen werden können.

              Schalter, die Schutzeinrichtungen überwachen und mit dem Maschinenantrieb verriegeln, sollten so gewählt und installiert werden, dass sie den Stromkreis zwangsläufig öffnen, sobald die Schutzeinrichtung aus ihrer Schutzstellung bewegt wird.

              Not-Halt-Einrichtungen müssen den sofortigen Stillstand der gefahrbringenden Bewegung bewirken. Sie müssen so gestaltet und angeordnet sein, dass sie vom bedrohten Arbeitnehmer leicht bedient werden können. Not-Halt-Taster müssen leicht erreichbar und rot sein.

              Die Betätigungselemente von Betriebsgeräten, die eine gefährliche Maschinenbewegung auslösen können, müssen so geschützt sein, dass eine unbeabsichtigte Betätigung ausgeschlossen ist. Beispielsweise sollten die Kupplungseingriffshebel an dem Anbaubock und der Schürze mit Sicherheitsverriegelungen oder -gittern versehen sein. Ein Taster kann durch Unterbringen in einer Aussparung oder durch Umhüllen mit einem Schutzkragen gesichert werden.

              Handbetätigte Steuerungen sollten so konstruiert und angeordnet sein, dass die Handbewegung der gesteuerten Maschinenbewegung entspricht.

              Bedienelemente sollten mit leicht lesbaren und verständlichen Markierungen gekennzeichnet sein. Um Missverständnisse und sprachliche Schwierigkeiten zu vermeiden, empfiehlt es sich, Symbole zu verwenden.

              Übertragungselemente

              Alle beweglichen Übertragungselemente (Riemen, Riemenscheiben, Zahnräder) müssen mit Schutzvorrichtungen abgedeckt werden. Einen wichtigen Beitrag zur Vermeidung von Drehunfällen können die für die Installation der Maschine verantwortlichen Personen leisten. Drehmaschinen sollten so aufgestellt werden, dass sich die Bedienpersonen nicht gegenseitig behindern oder gefährden. Die Bediener sollten den Durchgängen nicht den Rücken zukehren. Dort, wo sich benachbarte Arbeitsplätze oder Durchgänge im Bereich von umherfliegenden Spänen befinden, sollten Schutzgitter angebracht werden.

              Durchgänge müssen deutlich gekennzeichnet sein. Für Flurförderzeuge, zum Stapeln von Werkstücken und für Werkzeugkisten sollte ausreichend Platz gelassen werden. Stangenmaterialführungen dürfen nicht in die Durchgänge hineinragen.

              Der Boden, auf dem der Bediener steht, muss gegen Kälte isoliert sein. Es ist darauf zu achten, dass die Dämmung kein Stolperhindernis darstellt und der Bodenbelag auch mit einem Ölfilm nicht rutschig wird.

              Leitungen und Rohrleitungen sollten so installiert werden, dass sie nicht zu Hindernissen werden. Temporäre Installationen sollten vermieden werden.

              Sicherheitstechnische Maßnahmen auf dem Shopfloor sind insbesondere auf folgende Punkte zu richten:

              • Spannvorrichtungen (Planscheiben, Spannfutter, Spannzangen) sollten vor dem Einsatz dynamisch ausgewuchtet werden
              • die maximal zulässige drehzahl eines futters sollte vom hersteller auf dem futter angegeben und vom dreher eingehalten werden
              • Bei der Verwendung von Spiralfuttern ist darauf zu achten, dass die Backen beim Anlaufen der Drehmaschine nicht herausgeschleudert werden können
              • Spannfutter dieser Art sollten so konstruiert sein, dass der Schlüssel nicht abgezogen werden kann, bevor die Backen gesichert sind. Die Futterschlüssel sollten generell so gestaltet sein, dass ein Belassen im Futter ausgeschlossen ist.

               

              Es ist wichtig, Hilfshebevorrichtungen bereitzustellen, um die Montage und Demontage von schweren Spannfuttern und Frontplatten zu erleichtern. Damit Spannfutter beim plötzlichen Abbremsen der Drehmaschine nicht von der Spindel laufen, müssen sie sicher fixiert werden. Dies kann erreicht werden, indem eine Überwurfmutter mit Linksgewinde auf die Spindelnase aufgesetzt wird, eine „Camlock“-Schnellkupplung verwendet wird, das Futter mit einem Arretierschlüssel versehen oder mit einem zweiteiligen Sicherungsring gesichert wird.

              Bei der Verwendung von angetriebenen Werkstückaufnahmen, wie z. B. hydraulisch betätigten Spannfuttern, Spannzangen und Reitstockspitzen, müssen Maßnahmen getroffen werden, die es unmöglich machen, mit den Händen in den Gefahrenbereich schließender Vorrichtungen zu gelangen. Dies kann erreicht werden, indem der Hub des Spannelements auf 6 mm begrenzt wird, die Position der Totmannschaltungen so gewählt wird, dass das Einführen der Hände in den Gefahrenbereich ausgeschlossen wird, oder indem eine bewegliche Schutzeinrichtung vorgesehen wird, die vor dem Spannen geschlossen werden muss Bewegung kann gestartet werden.

              Wenn das Starten der Drehmaschine bei geöffneten Spannbacken eine Gefahr darstellt, sollte die Maschine mit einer Vorrichtung ausgestattet sein, die verhindert, dass die Spindeldrehung gestartet wird, bevor die Spannbacken geschlossen sind. Das Fehlen von Strom darf nicht zum Öffnen oder Schließen einer angetriebenen Werkstückhalterung führen.

              Lässt die Spannkraft eines Kraftspannfutters nach, muss die Spindeldrehung gestoppt und ein Anlaufen der Spindel nicht möglich sein. Eine Umkehrung der Spannrichtung von innen nach außen (oder umgekehrt) bei rotierender Spindel darf nicht dazu führen, dass sich das Spannfutter von der Spindel löst. Das Entfernen von Aufnahmen von der Spindel sollte nur möglich sein, wenn die Spindel aufgehört hat, sich zu drehen.

              Bei der Bearbeitung von Stangenmaterial muss der über die Drehmaschine hinausragende Teil von Stangenmaterialführungen umschlossen werden. Stangenladegewichte müssen durch aufklappbare Abdeckungen geschützt werden, die bis zum Boden reichen.

              Carriers

              Zur Vermeidung schwerer Unfälle – insbesondere bei Feilarbeiten in einer Drehmaschine – dürfen keine ungeschützten Träger verwendet werden. Es sollte ein zentrierender Sicherheitsträger verwendet werden oder ein herkömmlicher Träger mit einem Schutzkragen versehen werden. Es ist auch möglich, selbstarretierende Träger zu verwenden oder die Trägerscheibe mit einer Schutzhülle zu versehen.

              Arbeitsbereich der Drehmaschine

              Universal-Drehfutter sollten durch Klappdeckel geschützt werden. Wenn möglich, sollten Schutzabdeckungen mit Spindelantriebskreisen verriegelt werden. Vertikale Bohr- und Drehwerke sollten mit Stangen oder Platten eingezäunt werden, um Verletzungen durch rotierende Teile zu vermeiden. Damit der Bediener den Bearbeitungsprozess sicher beobachten kann, müssen Podeste mit Geländer vorgesehen werden. In bestimmten Fällen können TV-Kameras installiert werden, damit der Bediener die Werkzeugkante und den Werkzeugvorschub überwachen kann.

              Die Arbeitszonen von Drehautomaten, NC- und CNC-Drehmaschinen sollten vollständig umschlossen sein. Einhausungen von Vollautomaten sollten nur Öffnungen haben, durch die das zu bearbeitende Material eingeführt, das Drehteil ausgeworfen und die Späne aus dem Arbeitsraum entfernt werden. Diese Öffnungen dürfen beim Durchgang von Arbeiten keine Gefahr darstellen und es muss unmöglich sein, durch sie hindurch in den Gefahrenbereich zu gelangen.

              Die Arbeitszonen von Halbautomaten, NC- und CNC-Drehmaschinen müssen während des Bearbeitungsprozesses eingehaust werden. Die Gehäuse sind in der Regel Schiebedeckel mit Endschaltern und Verriegelungsschaltung.

              Arbeiten, die einen Zugang zum Arbeitsbereich erfordern, wie z. B. Werkstück- oder Werkzeugwechsel, Ausmessen usw., dürfen nicht durchgeführt werden, bevor die Drehmaschine sicher stillgesetzt wurde. Das Nullstellen eines drehzahlgeregelten Antriebs gilt nicht als sicherer Stillstand. Maschinen mit solchen Antrieben müssen verriegelte Schutzabdeckungen haben, die nicht entriegelt werden können, bevor die Maschine sicher stillgesetzt wird (z. B. durch Unterbrechung der Stromversorgung des Spindelmotors).

              Sind besondere Werkzeugeinstellungen erforderlich, ist eine Tippsteuerung vorzusehen, die es ermöglicht, bestimmte Maschinenbewegungen bei geöffneter Schutzhaube auszulösen. In solchen Fällen kann der Antrieb durch spezielle Schaltungskonzepte geschützt werden (z. B. indem nur eine Bewegung gleichzeitig ausgelöst werden darf). Dies kann durch die Verwendung von Zweihandsteuerungen erreicht werden.

              Drehspäne

              Lange Drehspäne sind gefährlich, da sie sich mit Armen und Beinen verfangen und schwere Verletzungen verursachen können. Durch die Wahl geeigneter Schnittgeschwindigkeiten, Vorschübe und Spandicken oder durch den Einsatz von Drehmeißeln mit Spanleitstufen vom Grund- oder Stufentyp lassen sich durchgehende und ausgefranste Späne vermeiden. Zum Entfernen von Spänen sollten Spänehaken mit Griff und Schnalle verwendet werden.

              Ergonomie

              Jede Maschine sollte so konstruiert sein, dass sie eine maximale Leistung bei minimaler Belastung des Bedieners ermöglicht. Dies kann erreicht werden, indem die Maschine an den Arbeiter angepasst wird.

              Bei der Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle einer Drehmaschine müssen ergonomische Faktoren berücksichtigt werden. Zu einer rationellen Arbeitsplatzgestaltung gehört auch die Bereitstellung von Handhabungshilfsmitteln wie Be- und Entladevorrichtungen.

              Alle Bedienelemente müssen sich im physiologischen Bereich oder in Reichweite beider Hände befinden. Die Bedienelemente müssen übersichtlich angeordnet und logisch zu bedienen sein. Pedalbetätigte Steuerungen sollten bei Maschinen vermieden werden, die von stehenden Bedienern bedient werden.

              Erfahrungsgemäß wird gute Arbeit geleistet, wenn der Arbeitsplatz sowohl im Stehen als auch im Sitzen gestaltet ist. Wenn der Bediener im Stehen arbeiten muss, sollte ihm die Möglichkeit gegeben werden, die Körperhaltung zu ändern. Flexible Sitze sind in vielen Fällen eine willkommene Entlastung für strapazierte Füße und Beine.

              Es sollten Maßnahmen ergriffen werden, um unter Berücksichtigung von Lufttemperatur, relativer Luftfeuchtigkeit, Luftbewegung und Strahlungswärme einen optimalen thermischen Komfort zu schaffen. Die Werkstatt sollte ausreichend belüftet sein. Es sollten örtliche Absaugvorrichtungen vorhanden sein, um gasförmige Emanationen zu beseitigen. Bei der Bearbeitung von Stangenmaterial sollten schalldämmend ausgekleidete Führungsrohre verwendet werden.

              Der Arbeitsplatz sollte vorzugsweise mit einer gleichmäßigen Beleuchtung ausgestattet sein, die ein ausreichendes Beleuchtungsniveau bietet.

              Arbeitskleidung und persönlicher Schutz

              Overalls sollten eng anliegend und bis zum Hals zugeknöpft oder mit einem Reißverschluss versehen sein. Sie sollten keine Brusttaschen haben und die Ärmel müssen an den Handgelenken fest geknöpft sein. Gürtel sollten nicht getragen werden. Beim Arbeiten an Drehmaschinen sollten keine Fingerringe und Armbänder getragen werden. Das Tragen von Schutzbrillen sollte Pflicht sein. Bei der Bearbeitung schwerer Werkstücke sind Sicherheitsschuhe mit Stahlkappe zu tragen. Beim Sammeln von Spänen müssen Schutzhandschuhe getragen werden.

              Schulung

              Die Sicherheit des Drehers hängt in hohem Maße von der Arbeitsweise ab. Daher ist es wichtig, dass er oder sie eine gründliche theoretische und praktische Ausbildung erhält, um Fähigkeiten zu erwerben und ein Verhalten zu entwickeln, das den bestmöglichen Schutz bietet. Richtige Körperhaltung, richtige Bewegungen, richtige Auswahl und Umgang mit Werkzeugen sollen soweit zur Routine werden, dass der Bediener auch bei zeitweiliger Konzentrationsschwäche korrekt arbeitet.

              Wichtige Punkte in einem Trainingsprogramm sind eine aufrechte Körperhaltung, die richtige Montage und Demontage des Spannfutters sowie das genaue und sichere Fixieren von Werkstücken. Das richtige Halten von Feilen und Schabern sowie das sichere Arbeiten mit Schleifleinen müssen intensiv geübt werden.

              Arbeiter müssen gut über die Verletzungsgefahren informiert sein, die beim Messen von Arbeiten, beim Prüfen von Einstellungen und beim Reinigen von Drehmaschinen entstehen können.

              Wartung

              Drehmaschinen müssen regelmäßig gewartet und geschmiert werden. Störungen müssen sofort behoben werden. Wenn im Fehlerfall die Sicherheit gefährdet ist, ist die Maschine bis zur Behebung außer Betrieb zu setzen.

              Reparatur- und Wartungsarbeiten dürfen nur im spannungslosen Zustand der Maschine durchgeführt werden

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              Mittwoch, März 16 2011 21: 58

              Schleifen und Polieren

              Adaptiert von der 3. Auflage, Enzyklopädie des Arbeitsschutzes.

              Beim Schleifen wird im Allgemeinen ein gebundenes Schleifmittel verwendet, um Teile eines Werkstücks abzunutzen. Ziel ist es, dem Werkstück eine bestimmte Form zu geben, seine Abmessungen zu korrigieren, die Glätte einer Oberfläche zu erhöhen oder die Schärfe von Schneidkanten zu verbessern. Beispiele sind das Entfernen von Angüssen und rauen Kanten von Gießereigussteilen, das Entfernen von Oberflächenzunder von Metallen vor dem Schmieden oder Schweißen und das Entgraten von Teilen in Blech- und Maschinenwerkstätten. Polieren wird verwendet, um Oberflächenfehler wie Werkzeugspuren zu entfernen. Polieren entfernt kein Metall, sondern verwendet ein weiches Schleifmittel, das in eine Wachs- oder Fettbasis gemischt wird, um eine hochglänzende Oberfläche zu erzeugen.

              Schleifen ist das umfassendste und vielfältigste aller Bearbeitungsverfahren und wird bei vielen Materialien eingesetzt – überwiegend Eisen und Stahl, aber auch andere Metalle, Holz, Kunststoffe, Stein, Glas, Keramik und so weiter. Der Begriff umfasst andere Verfahren zur Herstellung sehr glatter und glänzender Oberflächen wie Polieren, Honen, Wetzen und Läppen.

              Die verwendeten Werkzeuge sind Scheiben unterschiedlicher Größe, Schleifsegmente, Schleifstifte, Schleifsteine, Feilen, Polierscheiben, Riemen, Scheiben und so weiter. In Schleifscheiben und dergleichen wird das Schleifmaterial durch Bindemittel zusammengehalten, um einen starren, im Allgemeinen porösen Körper zu bilden. Bei Schleifbändern hält das Bindemittel das Schleifmittel an einem flexiblen Trägermaterial befestigt. Schwabbelscheiben werden aus zusammengenähten Baumwoll- oder anderen Textilscheiben hergestellt.

              Die natürlichen Schleifmittel – natürlicher Korund oder Schmirgel (Aluminiumoxide), Diamant, Sandstein, Feuerstein und Granat – wurden weitgehend durch künstliche Schleifmittel wie Aluminiumoxid (Schmelzkorund), Siliziumkarbid (Karborund) und synthetische Diamanten ersetzt. Insbesondere zum Polieren und Polieren werden auch eine Reihe feinkörniger Materialien wie Kreide, Bimsstein, Tripolis, Zinnkitt und Eisenoxid verwendet.

              Aluminiumoxid wird am häufigsten in Schleifscheiben verwendet, gefolgt von Siliziumkarbid. Für wichtige Spezialanwendungen werden natürliche und künstliche Diamanten eingesetzt. Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Schmirgel, Granat und Feuerstein werden in Schleif- und Polierbändern verwendet.

              In Schleifscheiben werden sowohl organische als auch anorganische Bindemittel verwendet. Die Hauptart der anorganischen Bindungen sind verglastes Silikat und Magnesit. Unter den organischen Bindemitteln sind vor allem Phenol- oder Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Kautschuk und Schellack zu nennen. Die keramischen Bindemittel und Phenolharze dominieren innerhalb ihrer jeweiligen Gruppen vollständig. Diamantschleifscheiben können auch metallgebunden sein. Die verschiedenen Bindemittel verleihen den Scheiben unterschiedliche Schleifeigenschaften, sowie unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf die Sicherheit.

              Schleif- und Polierbänder und -scheiben bestehen aus einem flexiblen Träger aus Papier oder Gewebe, auf dem das Schleifmittel mittels eines natürlichen oder synthetischen Klebstoffs gebunden ist.

              Verschiedene Maschinen werden für verschiedene Arten von Operationen verwendet, wie z. B. Flachschleifen, Rundschleifen (einschließlich spitzenloses Schleifen), Innenschleifen, Schruppschleifen und Trennen. Die beiden Haupttypen sind: solche, bei denen entweder der Schleifer oder das Werkstück von Hand bewegt wird, und Maschinen mit mechanischen Vorschüben und Spannfuttern. Übliche Ausrüstungstypen umfassen: Schleifmaschinen vom Oberflächentyp; Schleif-, Polier- und Poliermaschinen auf Sockel; Scheibenschleifer und -polierer; Innenschleifer; Trennschleifmaschinen; Bandpolierer; Tragbare Schleif-, Polier- und Poliermaschinen; und mehrere Polierer und Puffer.

              Gefahren und ihre Vermeidung

              Sprengung

              Das größte Verletzungsrisiko beim Einsatz von Schleifscheiben besteht darin, dass die Scheibe beim Schleifen platzen kann. Normalerweise arbeiten Schleifscheiben mit hohen Drehzahlen. Der Trend geht zu immer höheren Geschwindigkeiten. In den meisten Industrienationen gibt es Vorschriften, die die maximalen Drehzahlen begrenzen, mit denen die verschiedenen Arten von Schleifscheiben betrieben werden dürfen.

              Die grundlegende Schutzmaßnahme besteht darin, die Schleifscheibe so stark wie möglich zu machen; die Art des Bindemittels ist am wichtigsten. Räder mit organischen Bindungen, insbesondere Phenolharz, sind zäher als solche mit anorganischen Bindungen und widerstandsfähiger gegen Stöße. Bei organisch gebundenen Scheiben können hohe Umfangsgeschwindigkeiten zulässig sein.

              Besonders Hochgeschwindigkeitsräder enthalten oft verschiedene Arten von Verstärkungen. Bestimmte Topfscheiben sind zum Beispiel mit Stahlnaben ausgestattet, um ihre Festigkeit zu erhöhen. Während der Drehung entwickelt sich die Hauptspannung um das Mittelloch herum. Zur Verstärkung des Rades kann somit der Abschnitt um das Mittelloch herum, der nicht am Schleifen teilnimmt, aus einem besonders festen Material bestehen, das nicht zum Schleifen geeignet ist. Großscheiben mit derart verstärktem Mittelteil werden insbesondere von Stahlwerken zum Schleifen von Brammen, Knüppeln und dergleichen mit Geschwindigkeiten bis 80 m/s eingesetzt.

              Die gebräuchlichste Methode zur Verstärkung von Schleifscheiben besteht jedoch darin, Glasfasergewebe in ihre Konstruktion einzubeziehen. Dünne Scheiben, wie sie zum Schneiden verwendet werden, können in der Mitte oder an jeder Seite Glasfasergewebe enthalten, während dickere Scheiben je nach Dicke der Scheibe mehrere Gewebeschichten aufweisen.

              Mit Ausnahme einiger Schleifscheiben kleiner Abmessungen müssen entweder alle Scheiben oder eine statistische Stichprobe davon vom Hersteller auf Drehzahl geprüft werden. In Tests werden die Scheiben über einen bestimmten Zeitraum mit einer Geschwindigkeit betrieben, die über der beim Schleifen zulässigen liegt. Die Prüfvorschriften sind von Land zu Land unterschiedlich, aber normalerweise muss das Laufrad mit einer Geschwindigkeit von 50 % über der Arbeitsgeschwindigkeit getestet werden. In einigen Ländern schreiben Vorschriften vor, dass Räder, die mit höheren Geschwindigkeiten als normal betrieben werden sollen, in einem zentralen Prüfinstitut speziell geprüft werden müssen. Das Institut kann auch Proben aus dem Rad schneiden und ihre physikalischen Eigenschaften untersuchen. Schneidräder werden bestimmten Schlagtests, Biegetests usw. unterzogen. Der Hersteller ist außerdem verpflichtet, die Schleifscheibe vor der Auslieferung gut ausgewuchtet zu haben.

              Das Bersten einer Schleifscheibe kann zu tödlichen oder schwersten Verletzungen von Personen in der Umgebung und zu schweren Schäden an Anlagen oder Gebäuden führen. Trotz aller von den Herstellern getroffenen Vorsichtsmaßnahmen kann es immer noch gelegentlich zu Radbrüchen oder -brüchen kommen, wenn bei ihrer Verwendung nicht mit der gebotenen Sorgfalt vorgegangen wird. Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören:

              • Handhabung und Lagerung. Ein Rad kann während des Transports oder der Handhabung beschädigt werden oder Risse bekommen. Bei Phenolharzrädern kann Feuchtigkeit den Haftvermittler angreifen und letztendlich dessen Festigkeit mindern. Steinzeugscheiben können empfindlich auf wiederholte Temperaturschwankungen reagieren. Unregelmäßig aufgenommene Feuchtigkeit kann das Rad aus dem Gleichgewicht bringen. Daher ist es äußerst wichtig, dass Räder in allen Phasen sorgfältig behandelt und geordnet an einem trockenen und geschützten Ort aufbewahrt werden.
              • Auf Risse prüfen. Ein neues Rad sollte auf Unversehrtheit und Trockenheit überprüft werden, am einfachsten durch Klopfen mit einem Holzhammer. Eine fehlerfreie verglaste Scheibe ergibt einen klaren Klang, eine organisch gebundene Scheibe einen weniger klingelnden Ton; aber beide können vom knackenden Geräusch eines defekten Rades unterschieden werden. Im Zweifelsfall sollte das Rad nicht verwendet und der Lieferant konsultiert werden.
              • Testen. Bevor das neue Rad in Betrieb genommen wird, sollte es unter Beachtung der erforderlichen Vorsichtsmaßnahmen bei voller Geschwindigkeit getestet werden. Nach dem Nassschleifen sollte die Scheibe im Leerlauf laufen, um das Wasser auszustoßen; Andernfalls kann sich das Wasser am Boden des Rads ansammeln und eine Unwucht verursachen, die beim nächsten Gebrauch zum Platzen des Rads führen kann.
              • Montage. Unfälle und Brüche passieren, wenn Schleifscheiben auf ungeeigneten Vorrichtungen montiert werden – zum Beispiel auf Spindelenden von Poliermaschinen. Die Spindel sollte einen angemessenen Durchmesser haben, aber nicht so groß sein, dass sie das Mittelloch des Rades erweitert; Die Spurkränze sollten mindestens ein Drittel des Raddurchmessers betragen und aus Weichstahl oder einem ähnlichen Material bestehen.
              • Speed. Auf keinen Fall darf die vom Hersteller angegebene maximal zulässige Betriebsdrehzahl überschritten werden. An allen Schleifmaschinen sollte ein Hinweis auf die Spindeldrehzahl angebracht und die Scheibe mit der maximal zulässigen Umfangsgeschwindigkeit und der entsprechenden Drehzahl einer neuen Scheibe gekennzeichnet sein. Bei Schleifmaschinen mit variabler Drehzahl und um sicherzustellen, dass Scheiben mit geeigneten zulässigen Drehzahlen in Handschleifmaschinen eingebaut werden, sind besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich.
              • Arbeitsruhe. Wo immer möglich, sollten starr montierte Arbeitsablagen in ausreichender Größe vorgesehen werden. Sie sollten einstellbar sein und so nah wie möglich am Rad gehalten werden, um ein Einklemmen zu verhindern, in dem das Werkstück gegen das Rad gedrückt werden und es brechen oder, was wahrscheinlicher ist, die Hand des Bedieners erfassen und verletzen könnte.
              • Bewachung. Schleifscheiben sollten mit Schutzvorrichtungen versehen sein, die stark genug sind, um die Teile einer berstenden Scheibe aufzunehmen (siehe Abbildung 1). Einige Länder haben detaillierte Vorschriften bezüglich der Gestaltung der Schutzvorrichtungen und der zu verwendenden Materialien. Generell sind Gusseisen und Aluminiumguss zu vermeiden. Die Schleiföffnung sollte so klein wie möglich sein, eventuell ist ein verstellbares Nasenstück erforderlich. Wenn die Art der Arbeit die Verwendung einer Schutzvorrichtung ausschließt, können ausnahmsweise spezielle Schutzflansche oder Sicherheitsspannfutter verwendet werden. Die Spindeln und konischen Enden von Poliermaschinen mit zwei Enden können Unfälle durch Verfangen verursachen, wenn sie nicht wirksam geschützt sind.

               

              Abbildung 1. Eine gut geschützte, verglaste Schleifscheibe, die in einem Flächenschleifer montiert ist und mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 33 m/s arbeitet

              MET060F1

              Augenverletzungen

              Staub, Schleifmittel, Körner und Splitter sind eine häufige Gefahr für die Augen bei allen Trockenschleifvorgängen. Wirksamer Augenschutz durch Schutzbrille oder Brille und feste Augenschutzschilde an der Maschine sind unerlässlich; Feste Augenschutzscheiben sind besonders nützlich, wenn die Schleifscheiben intermittierend verwendet werden – zum Beispiel beim Werkzeugschleifen.

              Feuer

              Das Schleifen von Magnesiumlegierungen birgt ein hohes Brandrisiko, es sei denn, es werden strenge Vorsichtsmaßnahmen gegen unbeabsichtigte Entzündung und beim Entfernen und Durchtränken von Staub getroffen. Bei allen Abluftleitungen sind hohe Sauberkeits- und Wartungsstandards erforderlich, um Brandgefahren zu vermeiden und die Belüftung effizient zu halten. Textilstaub, der beim Polieren freigesetzt wird, stellt eine Brandgefahr dar, die eine gute Haushaltsführung und LEV erfordert.

              Vibration

              Tragbare Schleifmaschinen und Ständerschleifer bergen das Risiko des Hand-Arm-Vibrationssyndroms (HAVS), das aufgrund seines auffälligsten Zeichens auch als „weißer Finger“ bekannt ist. Zu den Empfehlungen gehören die Begrenzung der Intensität und Dauer der Exposition, die Neugestaltung von Werkzeugen, Schutzausrüstung und die Überwachung von Exposition und Gesundheit.

              Gesundheitsrisiken

              Obwohl moderne Schleifscheiben selbst nicht die ernsthafte Silikosegefahr darstellen, die in der Vergangenheit mit Sandsteinscheiben verbunden war, kann immer noch hochgefährlicher Quarzstaub von den zu schleifenden Materialien abgegeben werden – zum Beispiel Sandguss. Bestimmte kunstharzgebundene Räder können Füllstoffe enthalten, die einen gefährlichen Staub erzeugen. Außerdem können Harze auf Formaldehydbasis beim Mahlen Formaldehyd abgeben. In jedem Fall macht die beim Schleifen entstehende Staubmenge eine effiziente LEV unerlässlich. Es ist schwieriger, eine lokale Absaugung für tragbare Räder bereitzustellen, obwohl einige Erfolge in dieser Richtung durch die Verwendung von Auffangsystemen mit geringem Volumen und hoher Geschwindigkeit erreicht wurden. Längere Arbeiten sollten vermieden und ggf. Atemschutzgeräte zur Verfügung gestellt werden. Eine Absaugung ist auch für die meisten Bandschleif-, Endbearbeitungs-, Polier- und ähnlichen Vorgänge erforderlich. Besonders beim Polieren ist brennbarer Textilstaub ein ernstzunehmendes Problem.

              Für Schutzkleidung und gute Sanitär- und Waschanlagen mit Duschen sollte gesorgt werden, eine ärztliche Überwachung ist wünschenswert, insbesondere bei Metallschleifern.

               

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