Adaptiert von der 3. Auflage, Enzyklopädie des Arbeitsschutzes.

Es gibt eine Vielzahl von Techniken, um die Oberflächen von Metallprodukten so zu veredeln, dass sie korrosionsbeständig sind, besser passen und besser aussehen (siehe Tabelle 1). Einige Produkte werden durch eine Abfolge mehrerer dieser Techniken behandelt. Dieser Artikel beschreibt kurz einige der am häufigsten verwendeten.

Tabelle 1. Zusammenfassung der Gefahren, die mit den verschiedenen Metallbehandlungsmethoden verbunden sind

Bevor eine dieser Techniken angewendet werden kann, müssen die Produkte gründlich gereinigt werden. Es werden eine Reihe von Reinigungsverfahren verwendet, einzeln oder nacheinander. Dazu gehören mechanisches Schleifen, Bürsten und Polieren (bei denen metallische oder oxidische Stäube entstehen – Aluminiumstaub kann explosiv sein), Dampfentfetten, Waschen mit organischen Fettlösern, „Beizen“ in konzentrierten Säuren oder Laugen und elektrolytisches Entfetten. Letzteres ist das Eintauchen in cyanidhaltige und konzentrierte Alkalibäder, in denen elektrolytisch gebildeter Wasserstoff oder Sauerstoff das Fett entfernt, wodurch „blanke“, oxid- und fettfreie Metalloberflächen entstehen. Nach der Reinigung erfolgt eine ausreichende Spülung und Trocknung des Produktes.

Das richtige Design der Ausrüstung und ein effektives LEV verringern das Risiko teilweise. Arbeiter, die der Gefahr von Spritzern ausgesetzt sind, müssen mit Schutzbrillen oder Augenschutz und Schutzhandschuhen, -schürzen und -kleidung ausgestattet werden. Duschen und Augenduschen sollten in der Nähe und in gutem Zustand sein, und Spritzer und Verschüttungen sollten sofort weggespült werden. Bei elektrolytischen Geräten müssen die Handschuhe und Schuhe nicht leitend sein, und andere standardmäßige elektrische Vorsichtsmaßnahmen, wie die Installation von Fehlerstromschutzschaltern und Verriegelungs-/Kennzeichnungsverfahren, sollten befolgt werden.

Behandlungsprozesse

Elektrolytisches Polieren

Elektrolytisches Polieren wird verwendet, um eine Oberfläche mit verbessertem Erscheinungsbild und Reflexionsvermögen zu erzeugen, um überschüssiges Metall zu entfernen, um genau auf die erforderlichen Abmessungen zu passen, und um die Oberfläche für die Inspektion auf Fehler vorzubereiten. Das Verfahren beinhaltet die bevorzugte anodische Auflösung von Erhebungen auf der Oberfläche nach der Dampfentfettung und der heißen alkalischen Reinigung. Als Elektrolytlösungen werden häufig Säuren verwendet; dementsprechend ist danach eine ausreichende Spülung erforderlich.

Galvanotechnik

Galvanisieren ist ein chemisches oder elektrochemisches Verfahren zum Aufbringen einer metallischen Schicht auf das Produkt – zum Beispiel Nickel zum Schutz vor Korrosion, Hartchrom zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften oder Silber und Gold zur Verschönerung. Gelegentlich werden nichtmetallische Materialien verwendet. Das als Kathode geschaltete Produkt und eine Anode des abzuscheidenden Metalls werden in eine Elektrolytlösung (die sauer, alkalisch oder alkalisch mit Cyanidsalzen und -komplexen sein kann) getaucht und extern an eine Gleichstromquelle angeschlossen. Die positiv geladenen Kationen der metallischen Anode wandern zur Kathode, wo sie zum Metall reduziert und als dünne Schicht abgeschieden werden (siehe Abbildung 1). Der Prozess wird fortgesetzt, bis die neue Beschichtung die gewünschte Dicke erreicht hat, und das Produkt wird dann gewaschen, getrocknet und poliert.

Abbildung 1. Galvanik: Schematische Darstellung

Anode: Cu → Cu⁺² + 2e^- ; Kathode: Cu⁺² + 2e^- → Cu

In Galvanoformung, In einem der Galvanotechnik eng verwandten Verfahren werden Formkörper, beispielsweise aus Gips oder Kunststoff, durch Auftragen von Graphit leitfähig gemacht und anschließend als Kathode geschaltet, so dass sich das Metall darauf abscheidet.

In Eloxierung, In einem in den letzten Jahren immer wichtiger werdenden Verfahren werden Produkte aus Aluminium (auch Titan und andere Metalle werden verwendet) als Anode geschaltet und in verdünnte Schwefelsäure getaucht. Anstatt jedoch positive Aluminiumionen zu bilden und zur Abscheidung an der Kathode zu wandern, werden diese durch die an der Anode entstehenden Sauerstoffatome oxidiert und als Oxidschicht an diese gebunden. Diese Oxidschicht wird durch die Schwefelsäurelösung teilweise aufgelöst, wodurch die Oberflächenschicht porös wird. Anschließend können in diesen Poren farbige oder lichtempfindliche Materialien abgeschieden werden, wie beispielsweise bei der Herstellung von Namensschildern.

Emaille und Glasuren

Glasemail oder Porzellanemail wird verwendet, um Metallen, normalerweise Eisen oder Stahl, eine hochgradig hitze-, flecken- und korrosionsbeständige Beschichtung in einer breiten Palette von Fertigprodukten zu verleihen, darunter Badewannen, Gas- und Elektroherde, Küchengeschirr, Speichertanks und Behälter sowie elektrische Geräte. Darüber hinaus werden Emails zur Dekoration von Keramik, Glas, Schmuck und dekorativen Ornamenten verwendet. Die spezielle Verwendung von Emailpulver bei der Herstellung von Schmuckwaren wie Cloisonné und Limoges ist seit Jahrhunderten bekannt. Glasuren werden auf Tonwaren aller Art aufgetragen.

Zu den Materialien, die bei der Herstellung von Glasuren und Glasuren verwendet werden, gehören:

• feuerfeste Materialien wie Quarz, Feldspat und Ton
• Flussmittel wie Borax (Natriumboratdecahydrat), Sodaasche (wasserfreies Natriumcarbonat), Natriumnitrat, Flussspat, Kryolith, Bariumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Bleimonoxid, Bleitetroxid und Zinkoxid
• Farben, wie Oxide von Antimon, Cadmium, Kobalt, Eisen, Nickel, Mangan, Selen, Vanadium, Uran und Titan
• Trübungsmittel wie Oxide von Antimon, Titan, Zinn und Zirkonium und Natriumantimoninat
• Elektrolyte wie Borax, Sodaasche, Magnesiumcarbonat und -sulfat, Natriumnitrit und Natriumaluminat
• Flockungsmittel, wie Ton, Gummen, Ammoniumalginat, Bentonit und kolloidales Siliciumdioxid.

Der erste Schritt bei allen Arten des Emaillierens oder Glasierens ist die Herstellung der Fritte, des Emailpulvers. Dies umfasst die Vorbereitung der Rohstoffe, das Schmelzen und die Frittenübergabe.

Nach sorgfältiger Reinigung der Metallprodukte (z. B. Kugelstrahlen, Beizen, Entfetten) kann die Emaille durch eine Reihe von Verfahren aufgetragen werden:

• Beim Nassverfahren wird der Gegenstand in den wässrigen Emailschlicker getaucht, herausgezogen und abtropfen gelassen oder beim „Slushing“ wird der Emailschlicker dickflüssiger und muss vom Gegenstand abgeschüttelt werden.
• Beim Trockenverfahren wird das grundierte Objekt auf Emailliertemperatur erhitzt und anschließend trockenes Emailpulver durch Siebe aufgestäubt. Die Emaille sintert an Ort und Stelle und schmilzt, wenn das Objekt in den Ofen zurückgebracht wird, zu einer glatten Oberfläche.
• Sprühapplikation wird zunehmend verwendet, meist in einem mechanisierten Betrieb. Es erfordert einen Schrank mit Absaugung.
• Dekoremails werden in der Regel von Hand mit Pinseln oder ähnlichen Werkzeugen aufgetragen.
• Glasuren für Porzellan- und Keramikartikel werden üblicherweise durch Tauchen oder Sprühen aufgetragen. Obwohl einige Tauchvorgänge mechanisiert werden, werden Stücke in der heimischen Porzellanindustrie normalerweise von Hand getaucht. Das Objekt wird in der Hand gehalten, in eine große Wanne mit Glasur getaucht, die Glasur mit einem Handgriff entfernt und das Objekt in einen Trockner gegeben. Wenn die Glasur gespritzt wird, sollte eine geschlossene Haube oder ein Schrank mit wirksamer Absaugung bereitgestellt werden.

Die vorbereiteten Objekte werden dann in einem Ofen oder Brennofen, der normalerweise mit Gas betrieben wird, „gebrannt“.

Radierung

Chemisches Ätzen erzeugt ein seidenmattes oder mattes Finish. Am häufigsten wird es als Vorbehandlung vor dem Eloxieren, Lackieren, Konversionsbeschichten, Polieren oder chemischen Aufhellen verwendet. Es wird am häufigsten auf Aluminium und Edelstahl angewendet, kommt aber auch bei vielen anderen Metallen zum Einsatz.

Aluminium wird normalerweise in alkalischen Lösungen geätzt, die verschiedene Mischungen aus Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Trinatriumphosphat und Natriumcarbonat zusammen mit anderen Bestandteilen enthalten, um eine Schlammbildung zu verhindern. Eines der gebräuchlichsten Verfahren verwendet Natriumhydroxid in einer Konzentration von 10 bis 40 g/l, das bei einer Temperatur von 50 bis 85°C mit einer Eintauchzeit von bis zu 10 Minuten gehalten wird.

Dem alkalischen Ätzen geht üblicherweise eine Behandlung in verschiedenen Mischungen aus Salz-, Fluss-, Salpeter-, Phosphor-, Chrom- oder Schwefelsäure voraus und folgt ihr. Eine typische Säurebehandlung umfasst Eintauchen von 15 bis 60 Sekunden in eine Mischung aus 3 Volumenteilen Salpetersäure und 1 Volumenteil Flusssäure, die auf einer Temperatur von 20°C gehalten wird.

Verzinken

Beim Verzinken wird eine Vielzahl von Stahlprodukten mit einer Zinkschicht versehen, um sie vor Korrosion zu schützen. Das Produkt muss sauber und oxidfrei sein, damit die Beschichtung gut haftet. Dazu gehören in der Regel mehrere Reinigungs-, Spül-, Trocknungs- oder Glühprozesse, bevor das Produkt in das Verzinkungsbad gelangt. Bei der „Feuerverzinkung“ wird das Produkt durch ein Bad aus geschmolzenem Zink geführt; „kaltes“ Verzinken ist im Wesentlichen Galvanisieren, wie oben beschrieben.

Hergestellte Produkte werden üblicherweise im Chargenverfahren verzinkt, während das kontinuierliche Bandverfahren für Stahlbänder, Bleche oder Drähte verwendet wird. Flussmittel können verwendet werden, um eine zufriedenstellende Reinigung sowohl des Produkts als auch des Zinkbades aufrechtzuerhalten und das Trocknen zu erleichtern. Einem Vorflussschritt kann eine Ammoniumchlorid-Flussmittelabdeckung auf der Oberfläche des Zinkbades folgen, oder letzteres kann alleine verwendet werden. Beim Galvanisieren von Rohren wird das Rohr nach dem Reinigen und bevor das Rohr in das geschmolzene Zinkbad eintritt, in eine heiße Lösung aus Zinkammoniumchlorid getaucht. Die Flussmittel zersetzen sich unter Bildung von irritierendem Chlorwasserstoff und Ammoniakgas, was LEV erfordert.

Die verschiedenen Arten der kontinuierlichen Feuerverzinkung unterscheiden sich im Wesentlichen darin, wie das Produkt gereinigt wird und ob die Reinigung online erfolgt:

• Reinigung durch Flammenoxidation der Oberflächenöle mit anschließender Reduktion im Ofen und Inline-Glühen
• elektrolytische Reinigung vor dem Inline-Glühen
• Reinigen durch saures Beizen und alkalisches Reinigen, Verwenden eines Flussmittels vor dem Vorwärmofen und Glühen in einem Ofen vor dem Verzinken
• Reinigen durch saures Beizen und alkalisches Reinigen, Entfernen des Flussmittels und Vorwärmen in einem reduzierenden Gas (z. B. Wasserstoff) vor dem Verzinken.

Die kontinuierliche Verzinkungslinie für Feinbandstahl verzichtet auf das Beizen und den Einsatz von Flussmitteln; Es verwendet eine alkalische Reinigung und hält die saubere Oberfläche des Bandes aufrecht, indem es in einer Kammer oder einem Ofen mit einer reduzierenden Wasserstoffatmosphäre erhitzt wird, bis es unter die Oberfläche des geschmolzenen Zinkbades gelangt.

Das kontinuierliche Verzinken von Draht erfordert Glühschritte, normalerweise mit einer Wanne mit geschmolzenem Blei vor den Reinigungs- und Galvanisierungstanks; Luft- oder Wasserkühlung; Beizen in heißer, verdünnter Salzsäure; Spülen; Auftragen eines Flussmittels; Trocknen; und anschließendes Verzinken im geschmolzenen Zinkbad.

Eine Krätze, eine Legierung aus Eisen und Zink, setzt sich am Boden des geschmolzenen Zinkbades ab und muss regelmäßig entfernt werden. Verschiedene Arten von Materialien werden auf der Oberfläche des Zinkbades schwimmen gelassen, um eine Oxidation des geschmolzenen Zinks zu verhindern. An den Eintritts- und Austrittspunkten des zu galvanisierenden Drahtes oder Bandes ist häufiges Abziehen erforderlich.

Wärmebehandlung

Die Wärmebehandlung, das Erhitzen und Abkühlen eines Metalls, das im festen Zustand verbleibt, ist normalerweise ein wesentlicher Bestandteil der Verarbeitung von Metallprodukten. Es beinhaltet fast immer eine Änderung der Kristallstruktur des Metalls, die zu einer Änderung seiner Eigenschaften führt (z. B. Glühen, um das Metall formbarer zu machen, Erhitzen und langsames Abkühlen, um die Härte zu verringern, Erhitzen und Abschrecken, um die Härte zu erhöhen, Niedertemperatur Erwärmung zur Minimierung innerer Spannungen).

Temperm

Glühen ist eine „erweichende“ Wärmebehandlung, die häufig verwendet wird, um eine weitere Kaltbearbeitung des Metalls zu ermöglichen, die Bearbeitbarkeit zu verbessern, das Produkt vor der Verwendung spannungsarm zu machen und so weiter. Dabei wird das Metall auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, für eine bestimmte Zeit auf dieser Temperatur gehalten und mit einer bestimmten Geschwindigkeit abgekühlt. Eine Reihe von Glühtechniken werden verwendet:

• Blauglühen, bei dem auf der Oberfläche von Eisenbasislegierungen eine Schicht aus blauem Oxid erzeugt wird
• Blankglühen, die in einer kontrollierten Atmosphäre durchgeführt wird, um die Oberflächenoxidation zu minimieren
• Nahglühen or Kastenglühen, ein Verfahren, bei dem sowohl Eisen- als auch Nichteisenmetalle in einem verschlossenen Metallbehälter mit oder ohne Verpackungsmaterial erhitzt und dann langsam abgekühlt werden
• Vollglühen, in der Regel in einer Schutzatmosphäre durchgeführt, mit dem Ziel, die wirtschaftlich maximal machbare Weichheit zu erreichen
• Formgebung, eine spezielle Art des Glühens, die Eisengussstücken gegeben wird, um sie formbar zu machen, indem der kombinierte Kohlenstoff im Eisen in feinen Kohlenstoff (dh Graphit) umgewandelt wird
• Teilglühen, ein Niedertemperaturprozess zum Abbau von durch Kaltumformung in das Metall eingebrachten Eigenspannungen
• Unterkritisch or kugelförmiges Glühen, was eine verbesserte maschinelle Bearbeitbarkeit erzeugt, indem es dem Eisencarbid in der kristallinen Struktur ermöglicht wird, eine sphäroide Form anzunehmen.

Aushärtung

Das Aushärten ist eine häufig bei Aluminium-Kupfer-Legierungen angewandte Wärmebehandlung, bei der die in der Legierung stattfindende natürliche Aushärtung durch Erhitzen auf etwa 180 °C für etwa 1 Stunde beschleunigt wird.

Homogenisieren

Das Homogenisieren, das normalerweise auf Barren oder Presslinge aus pulverisiertem Metall angewendet wird, dient dazu, die Entmischung zu entfernen oder stark zu reduzieren. Dies wird durch Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 20°C unter dem Schmelzpunkt des Metalls für etwa 2 Stunden oder mehr und anschließendes Abschrecken erreicht.

Ausglühen

Ein dem Vollglühen ähnlicher Prozess sichert die Gleichmäßigkeit der zu erzielenden mechanischen Eigenschaften und bewirkt zudem eine höhere Zähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastungen.

Patentierung

Das Patentieren ist eine spezielle Art von Glühprozess, der normalerweise auf Materialien mit kleinem Querschnitt angewendet wird, die gezogen werden sollen (z. B. Draht aus 0.6% Kohlenstoffstahl). Das Metall wird in einem gewöhnlichen Ofen über den Umwandlungsbereich erhitzt und gelangt dann aus dem Ofen direkt in beispielsweise ein Bleibad, das auf einer Temperatur von etwa 170ºC gehalten wird.

Abschreckhärten und Anlassen

Durch Erhitzen über den Umwandlungsbereich und schnelles Abkühlen auf Raumtemperatur durch Abschrecken in Öl, Wasser oder Luft kann eine Härtesteigerung in einer Eisenbasislegierung erzeugt werden. Der Artikel ist oft zu stark beansprucht, um in Betrieb genommen zu werden, und um seine Zähigkeit zu erhöhen, wird er durch erneutes Erhitzen auf eine Temperatur unterhalb des Umwandlungsbereichs getempert und mit der gewünschten Geschwindigkeit abkühlen gelassen.

Martempering und Austempering sind ähnliche Verfahren, außer dass der Artikel beispielsweise in einem Salz- oder Bleibad, das auf einer Temperatur von 400°C gehalten wird, abgeschreckt wird.

Oberflächen- und Einsatzhärten

Dies ist ein weiterer Wärmebehandlungsprozess, der am häufigsten bei Legierungen auf Eisenbasis angewendet wird, wodurch die Oberfläche des Objekts hart bleibt, während sein Kern relativ duktil bleibt. Es hat eine Reihe von Variationen:

• Flammhärten umfasst das Härten der Oberflächen des Objekts (z. B. Zahnradzähne, Lager, Gleitbahnen) durch Erhitzen mit einem Hochtemperatur-Gasbrenner und anschließendes Abschrecken in Öl, Wasser oder einem anderen geeigneten Medium.
• Elektrisches Induktionshärten ähnelt dem Flammhärten, außer dass die Erwärmung durch Wirbelströme erzeugt wird, die in den Oberflächenschichten induziert werden.
• Aufkohlen erhöht den Kohlenstoffgehalt der Oberfläche einer Legierung auf Eisenbasis durch Erhitzen des Objekts in einem festen, flüssigen oder gasförmigen kohlenstoffhaltigen Medium (z. B. feste Holzkohle und Bariumcarbonat, flüssiges Natriumcyanid und Natriumcarbonat, gasförmiges Kohlenmonoxid, Methan usw.). ) bei einer Temperatur von etwa 900°C.
• Nitrieren erhöht den Stickstoffgehalt der Oberfläche eines speziellen niedrig legierten Gusseisen- oder Stahlobjekts durch Erhitzen in einem stickstoffhaltigen Medium, normalerweise Ammoniakgas, auf etwa 500 bis 600 °C.
• Cyanidierung ist ein Verfahren zum Einsatzhärten, bei dem die Oberfläche eines Gegenstands aus kohlenstoffarmem Stahl gleichzeitig sowohl mit Kohlenstoff als auch mit Stickstoff angereichert wird. Normalerweise wird das Objekt 1 Stunde lang in einem Bad aus geschmolzenem 30%igem Natriumcyanid bei 870°C erhitzt und dann in Öl oder Wasser abgeschreckt.
• Carbonitrieren ist ein gasförmiges Verfahren zur gleichzeitigen Absorption von Kohlenstoff und Stickstoff in die Oberflächenschicht von Stahl durch Erhitzen auf 800 bis 875 °C in einer Atmosphäre aus einem Aufkohlungsgas (siehe oben) und einem Nitriergas (z. B. 2 bis 5 % wasserfrei). Ammoniak).

Metallisieren

Metallisieren oder Metallspritzen ist eine Technik zum Aufbringen einer schützenden Metallbeschichtung auf eine mechanisch aufgeraute Oberfläche durch Besprühen mit geschmolzenen Metalltröpfchen. Es wird auch verwendet, um abgenutzte oder korrodierte Oberflächen aufzubauen und schlecht bearbeitete Komponententeile zu retten. Das Verfahren ist weithin als Schooping bekannt, nach dem Dr. Schoop, der es erfunden hat.

Es verwendet die Schooping-Pistole, eine handgeführte, pistolenförmige Spritzpistole, durch die das Metall in Drahtform in eine Brenngas-Sauerstoff-Blasrohrflamme eingeführt wird, die es schmilzt und mit Druckluft auf das Objekt sprüht. Die Wärmequelle ist eine Mischung aus Sauerstoff und entweder Acetylen, Propan oder komprimiertem Erdgas. Der gewickelte Draht wird normalerweise gerichtet, bevor er in die Zange eingeführt wird. Jedes Metall, das zu einem Draht verarbeitet werden kann, kann verwendet werden; Die Pistole kann das Metall auch in Pulverform aufnehmen.

Die Vakuummetallisierung ist ein Prozess, bei dem das Objekt in einen Vakuumbehälter gegeben wird, in den das Beschichtungsmetall gesprüht wird.

Phosphatieren

Phosphatierung wird hauptsächlich auf Weichstahl und verzinktem Stahl und Aluminium verwendet, um die Haftung und Korrosionsbeständigkeit von Lack-, Wachs- und Öloberflächen zu verbessern. Es dient auch zur Bildung einer Schicht, die beim Tiefziehen von Blechen als Trennfilm wirkt und deren Verschleißfestigkeit verbessert. Sie besteht im Wesentlichen darin, die Metalloberfläche mit einer Lösung aus einem oder mehreren Eisen-, Zink-, Mangan-, Natrium- oder Ammoniumphosphaten reagieren zu lassen. Zur kombinierten Reinigung und Phosphatierung werden Natrium- und Ammoniumphosphatlösungen eingesetzt. Die Notwendigkeit, Objekte aus mehreren Metallen zu phosphatieren, und der Wunsch, die Liniengeschwindigkeiten in automatisierten Abläufen zu erhöhen, haben dazu geführt, die Reaktionszeiten durch Zugabe von Beschleunigern wie Fluoriden, Chloraten, Molybdaten und Nickelverbindungen zu den Phosphatierungslösungen zu verkürzen. Um die Kristallgröße zu verringern und, Um die Flexibilität von Zinkphosphatbeschichtungen zu erhöhen, werden dem Vorbehandlungsspülmittel Kristallveredelungsmittel wie tertiäres Zinkphosphat oder Titanphosphat zugesetzt.

Die Phosphatierungssequenz umfasst typischerweise die folgenden Schritte:

• heiße ätzende Reinigung
• Bürsten und Spülen
• weitere heiße Laugenreinigung
• Konditionierwasser spülen
• Sprühen oder Tauchen in heiße Lösungen saurer Phosphate
• kaltes Wasser spülen
• warme Chromsäurespülung
• eine weitere kalte Wasserspülung
• trocknen.

Grundieren

Organische Lackprimer werden auf Metalloberflächen aufgetragen, um die Haftung von nachfolgend aufgetragenen Lacken zu fördern und die Korrosion an der Lack-Metall-Grenzfläche zu verzögern. Die Grundierungen enthalten üblicherweise Harze, Pigmente und Lösungsmittel und können durch Streichen, Sprühen, Tauchen, Rollen oder Elektrophorese auf die vorbereiteten Metalloberflächen aufgetragen werden.

Die Lösungsmittel können jede Kombination aus aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen, Ketonen, Estern, Alkoholen und Ethern sein. Die am häufigsten verwendeten Harze sind Polyvinylbutinol, Phenolharze, trocknende Ölalkyde, epoxidierte Öle, Epoxyester, Ethylsilikate und chlorierte Kautschuke. In komplexen Primern werden Vernetzungsmittel wie Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin, Isocyanate und Harnstoff-Formaldehyd verwendet. Anorganische Pigmente, die in Grundierungsformulierungen verwendet werden, schließen Blei-, Barium-, Chrom-, Zink- und Calciumverbindungen ein.

Kunststoffbeschichtung

Kunststoffbeschichtungen werden in flüssiger Form, als Pulver, die anschließend durch Erhitzen gehärtet oder gesintert werden, oder in Form von vorgefertigten Folien, die mit einem Klebstoff auf die Metalloberfläche laminiert werden, auf Metalle aufgetragen. Zu den am häufigsten verwendeten Kunststoffen gehören Polyethylen, Polyamide (Nylons) und PVC. Letztere können Weichmacher auf Basis von monomeren und polymeren Estern und Stabilisatoren wie Bleicarbonat, Fettsäuresalze von Barium und Cadmium, Dibutylzinndilaurat, Alkylzinnmercaptide und Zinkphosphat enthalten. Obwohl sie im Allgemeinen von geringer Toxizität und nicht reizend sind, sind einige der Weichmacher Hautsensibilisatoren.

Gefahren und ihre Vermeidung

Wie sich aus der Komplexität der oben skizzierten Prozesse ableiten lässt, ist die Oberflächenbehandlung von Metallen mit einer Vielzahl von Sicherheits- und Gesundheitsgefahren verbunden. Viele werden regelmäßig in Fertigungsbetrieben angetroffen; andere werden durch die Einzigartigkeit der verwendeten Techniken und Materialien präsentiert. Einige sind möglicherweise lebensbedrohlich. Im Großen und Ganzen können sie jedoch verhindert oder kontrolliert werden.

Arbeitsplatzgestaltung

Der Arbeitsplatz sollte so gestaltet sein, dass die Anlieferung von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen sowie die Entnahme der fertigen Produkte ohne Beeinträchtigung der laufenden Verarbeitung möglich sind. Da viele der Chemikalien brennbar sind oder beim Mischen zu Reaktionen neigen, ist eine ordnungsgemäße Trennung bei Lagerung und Transport unerlässlich. Bei vielen Metallveredelungsvorgängen kommen Flüssigkeiten zum Einsatz, und wenn Säuren oder Laugen auslaufen, verschüttet oder verspritzt werden, müssen diese sofort weggespült werden. Dementsprechend sind ausreichend entwässerte, rutschhemmende Böden vorzusehen. Die Haushaltsführung muss sorgfältig darauf achten, die Arbeitsbereiche und andere Räume sauber und frei von Materialansammlungen zu halten. Systeme zur Entsorgung von festen und flüssigen Abfällen und Abwässern aus Öfen und Absauganlagen müssen unter Berücksichtigung von Umweltbelangen konzipiert werden.

Arbeitsplätze und Arbeitsaufgaben sollten ergonomische Prinzipien anwenden, um Belastungen, Verstauchungen, übermäßige Ermüdung und RSIs zu minimieren. Maschinenschutzvorrichtungen müssen über eine automatische Verriegelung verfügen, damit die Maschine stromlos wird, wenn die Schutzvorrichtung entfernt wird. Spritzschutz ist unerlässlich. Wegen der Spritzgefahr heißer Säuren und Laugen müssen Augenduschen und Ganzkörperduschen in Reichweite angebracht werden. Schilder sollten aufgestellt werden, um anderes Produktions- und Wartungspersonal vor Gefahren wie chemischen Bädern und heißen Oberflächen zu warnen.

Chemische Bewertung

Alle Chemikalien sollten auf potenzielle Toxizität und physikalische Gefahren bewertet werden, und weniger gefährliche Materialien sollten nach Möglichkeit ersetzt werden. Da jedoch das weniger giftige Material leichter entflammbar sein kann, muss auch die Brand- und Explosionsgefahr berücksichtigt werden. Außerdem muss die chemische Verträglichkeit der Materialien berücksichtigt werden. Zum Beispiel könnte das versehentliche Mischen von Nitrat- und Cyanidsalzen aufgrund der stark oxidierenden Eigenschaften von Nitraten eine Explosion verursachen.

Lüftung

Die meisten Metallbeschichtungsprozesse erfordern LEV, das strategisch platziert ist, um die Dämpfe oder andere Verunreinigungen vom Arbeiter wegzuziehen. Einige Systeme drücken Frischluft durch den Tank, um Verunreinigungen in der Luft auf die Auslassseite des Systems zu „drücken“. Frischlufteinlässe müssen entfernt von Abluftöffnungen angeordnet sein, damit potenziell toxische Gase nicht zurückgeführt werden.

Persönliche Schutzausrüstung

Prozesse sollten so gestaltet werden, dass potenziell toxische Expositionen verhindert werden können, aber da sie nicht immer vollständig vermieden werden können, müssen die Mitarbeiter mit geeigneter PSA ausgestattet werden (z. B. Schutzbrillen mit oder ohne Gesichtsschutz, Handschuhe, Schürzen oder Overalls und Schuhe). Da viele der Expositionen heiße korrosive oder ätzende Lösungen beinhalten, sollten die Schutzartikel isoliert und chemikalienbeständig sein. Wenn eine mögliche Exposition gegenüber Elektrizität besteht, sollte die PSA nicht leitend sein. PSA muss in ausreichender Menge verfügbar sein, damit kontaminierte, nasse Gegenstände vor der Wiederverwendung gereinigt und getrocknet werden können. Isolierhandschuhe und andere Schutzkleidung sollten verfügbar sein, wenn die Gefahr von thermischen Verbrennungen durch heißes Metall, Öfen usw. besteht.

Eine wichtige Ergänzung ist die Verfügbarkeit von Waschanlagen und sauberen Schließfächern und Umkleidekabinen, damit die Kleidung der Arbeiter nicht kontaminiert bleibt und die Arbeiter keine giftigen Materialien mit nach Hause nehmen.

Mitarbeiterschulung und Supervision

Die Aus- und Weiterbildung der Mitarbeiter ist sowohl bei Neuanstellung als auch bei Änderungen an der Ausrüstung oder dem Prozess von wesentlicher Bedeutung. Sicherheitsdatenblätter müssen für jedes der chemischen Produkte bereitgestellt werden, die die chemischen und physikalischen Gefahren erklären, in Sprachen und auf einem Bildungsniveau, das sicherstellt, dass sie von den Arbeitern verstanden werden. Kompetenztests und regelmäßige Umschulungen stellen sicher, dass die Arbeitnehmer die erforderlichen Informationen behalten haben. Eine engmaschige Überwachung ist ratsam, um sicherzustellen, dass die richtigen Verfahren befolgt werden.

Ausgewählte Gefahren

Bestimmte Gefahren sind einzigartig in der Metallbeschichtungsindustrie und verdienen besondere Beachtung.

Alkalische und saure Lösungen

Die bei der Reinigung und Behandlung von Metallen verwendeten erhitzten alkalischen und sauren Lösungen sind besonders korrosiv und ätzend. Sie reizen Haut und Schleimhäute und sind besonders gefährlich, wenn sie ins Auge gelangen. Augenduschen und Notduschen sind unerlässlich. Richtige Schutzkleidung und Schutzbrille schützen vor den unvermeidlichen Spritzern; wenn ein Spritzer die Haut erreicht, sollte der Bereich sofort und ausgiebig mit kaltem, sauberem Wasser für mindestens 15 Minuten gespült werden; ärztliche Hilfe kann erforderlich sein, insbesondere wenn das Auge betroffen ist.

Bei der Verwendung von chlorierten Kohlenwasserstoffen ist Vorsicht geboten, da Phosgen aus einer Reaktion des chlorierten Kohlenwasserstoffs, Säuren und Metallen resultieren kann. Salpetersäure und Flusssäure sind besonders gefährlich, wenn ihre Gase eingeatmet werden, da es 4 Stunden oder länger dauern kann, bis die Auswirkungen auf die Lunge sichtbar werden. Bronchitis, Pneumonitis und sogar möglicherweise tödliches Lungenödem können bei einem Arbeiter verspätet auftreten, der offensichtlich keine anfänglichen Auswirkungen der Exposition hatte. Sofortige prophylaktische medizinische Behandlung und häufig Krankenhauseinweisung sind für Arbeiter, die exponiert waren, ratsam. Hautkontakt mit Flusssäure kann mehrere Stunden lang schwere Verbrennungen ohne Schmerzen verursachen. Sofortige ärztliche Hilfe ist unerlässlich.

Staub

Metallische und oxidische Stäube sind ein besonderes Problem beim Schleifen und Polieren und werden von LEV am effektivsten direkt bei ihrer Entstehung entfernt. Die Rohrleitungen sollten glatt gestaltet sein und die Luftgeschwindigkeit sollte ausreichend sein, um zu verhindern, dass sich Partikel aus dem Luftstrom absetzen. Aluminium- und Magnesiumstaub kann explosiv sein und sollte in einem Nassabscheider gesammelt werden. Blei ist mit dem Rückgang seiner Verwendung in Keramik- und Porzellanglasuren weniger ein Problem geworden, aber es bleibt das allgegenwärtige Berufsrisiko und muss immer geschützt werden. Beryllium und seine Verbindungen haben in letzter Zeit wegen der Möglichkeit der Karzinogenität und der chronischen Berylliumkrankheit Interesse geweckt.

Bei bestimmten Vorgängen besteht die Gefahr von Silikose und Pneumokoniose: das Kalzinieren, Zerkleinern und Trocknen von Feuerstein, Quarz oder Stein; das Sieben, Mischen und Auswiegen dieser Stoffe in trockenem Zustand; und die Beschickung von Öfen mit solchen Materialien. Sie stellen auch eine Gefahr dar, wenn sie in einem Nassprozess verwendet werden und am Arbeitsplatz und auf der Kleidung der Arbeiter verspritzt werden, um beim Trocknen wieder zu stauben. LEV und konsequente Sauberkeit und persönliche Hygiene sind wichtige vorbeugende Maßnahmen.

Organische Lösungsmittel

Lösungsmittel und andere organische Chemikalien, die beim Entfetten und in bestimmten Prozessen verwendet werden, sind gefährlich, wenn sie eingeatmet werden. Ihre narkotische Wirkung kann in der akuten Phase zu Atemlähmung und Tod führen. Bei chronischer Exposition treten am häufigsten Toxizitäten des Zentralnervensystems sowie Leber- und Nierenschäden auf. Schutz bietet LEV mit einer Sicherheitszone von mindestens 80 bis 100 cm zwischen der Quelle und dem Atembereich des Arbeiters. Außerdem muss eine Tischbelüftung installiert werden, um Restdämpfe aus den fertigen Werkstücken zu entfernen. Die Entfettung der Haut durch organische Lösungsmittel kann ein Vorläufer von Dermatitis sein. Viele Lösungsmittel sind auch brennbar.

Zyanid

Cyanidhaltige Bäder werden häufig in der elektrolytischen Entfettung, Galvanik und Cyanidierung eingesetzt. Bei der Reaktion mit Säure entsteht die flüchtige, potenziell tödliche Blausäure (Blausäure). Die tödliche Konzentration in der Luft beträgt 300 bis 500 ppm. Tödliche Expositionen können auch durch Hautabsorption oder Aufnahme von Cyaniden verursacht werden. Optimale Sauberkeit ist für Arbeiter, die Zyanid verwenden, unerlässlich. Lebensmittel sollten vor dem Waschen nicht gegessen werden und sich niemals im Arbeitsbereich befinden. Hände und Kleidung müssen nach einer möglichen Zyanidbelastung sorgfältig gereinigt werden.

Erste-Hilfe-Maßnahmen bei einer Zyanidvergiftung umfassen den Transport ins Freie, das Entfernen kontaminierter Kleidung, ausgiebiges Waschen der exponierten Stellen mit Wasser, Sauerstofftherapie und Inhalation von Amylnitrit. LEV und Hautschutz sind unerlässlich.

Chrom und Nickel

Chrom- und Nickelverbindungen, die in galvanischen Bädern beim Galvanisieren verwendet werden, können gefährlich sein. Chromverbindungen können Verbrennungen, Geschwüre und Ekzeme der Haut und Schleimhäute sowie eine charakteristische Perforation der Nasenscheidewand verursachen. Bronchialasthma kann auftreten. Nickelsalze können hartnäckige allergische oder toxisch-irritative Hautschäden verursachen. Es gibt Hinweise darauf, dass sowohl Chrom- als auch Nickelverbindungen krebserregend sein können. LEV und Hautschutz sind unerlässlich.

Öfen und Backöfen

Besondere Vorsichtsmaßnahmen sind erforderlich, wenn mit Öfen gearbeitet wird, die beispielsweise bei der Wärmebehandlung von Metallen verwendet werden, wo Komponenten bei hohen Temperaturen gehandhabt werden und die bei dem Verfahren verwendeten Materialien entweder giftig oder explosiv oder beides sein können. Die gasförmigen Medien (Atmosphären) im Ofen können mit der Metallcharge reagieren (oxidierende oder reduzierende Atmosphären) oder neutral und schützend sein. Die meisten letzteren enthalten bis zu 50 % Wasserstoff und 20 % Kohlenmonoxid, die nicht nur brennbar sind, sondern bei erhöhten Temperaturen auch hochexplosive Gemische mit Luft bilden. Die Zündtemperatur variiert zwischen 450 und 750 °C, aber ein lokaler Funke kann auch bei niedrigeren Temperaturen eine Entzündung verursachen. Beim An- und Abfahren des Ofens ist die Explosionsgefahr größer. Da ein Kühlofen dazu neigt, Luft anzusaugen (besondere Gefahr bei Unterbrechung der Brennstoff- oder Stromzufuhr), sollte eine Versorgung mit Inertgas (z. B. Stickstoff oder Kohlendioxid) zum Spülen auch bei abgeschaltetem Ofen vorhanden sein wenn eine Schutzatmosphäre in einen heißen Ofen eingeführt wird.

Kohlenmonoxid ist vielleicht die größte Gefahr von Öfen und Öfen. Da es farb- und geruchlos ist, erreicht es häufig toxische Werte, bevor der Arbeiter es bemerkt. Kopfschmerzen sind eines der frühesten Symptome einer Toxizität, und daher sollte ein Arbeiter, der bei der Arbeit Kopfschmerzen entwickelt, sofort an die frische Luft gebracht werden. Zu den Gefahrenzonen gehören vertiefte Taschen, in denen sich das Kohlenmonoxid ansammeln kann; Es sollte daran erinnert werden, dass Mauerwerk porös ist und das Gas während des normalen Spülens zurückhalten und nach Abschluss des Spülens abgeben kann.

Bleiöfen können gefährlich sein, da Blei dazu neigt, bei Temperaturen über 870°C ziemlich schnell zu verdampfen. Dementsprechend ist ein wirksames Rauchabzugssystem erforderlich. Ein Topfbruch oder -versagen kann ebenfalls gefährlich sein; In diesem Fall sollte ein ausreichend großer Brunnen oder eine Grube bereitgestellt werden, um das geschmolzene Metall aufzufangen.

Feuer und Explosion

Viele der in der Metallbeschichtung verwendeten Verbindungen sind brennbar und unter Umständen explosiv. Die Öfen und Trockenöfen sind größtenteils gasbefeuert, und es sollten besondere Vorkehrungen wie Flammenwächter an Brennern, Niederdruckabsperrventile in den Versorgungsleitungen und Explosionsentlastungsplatten in der Struktur der Öfen installiert werden . Bei elektrolytischen Vorgängen kann sich im Prozess gebildeter Wasserstoff an der Oberfläche des Bades ansammeln und, wenn er nicht abgeführt wird, explosionsfähige Konzentrationen erreichen. Öfen sollten gut belüftet und Brenner vor Verstopfung durch heruntertropfendes Material geschützt werden.

Das Abschrecken in Öl ist auch eine Brandgefahr, insbesondere wenn die Metallladung nicht vollständig eingetaucht ist. Abschrecköle sollten einen hohen Flammpunkt haben und ihre Temperatur sollte 27°C nicht überschreiten.

Drucksauerstoff- und Brenngasflaschen, die beim Metallisieren verwendet werden, sind brand- und explosionsgefährlich, wenn sie nicht ordnungsgemäß gelagert und betrieben werden. Ausführliche Vorsichtsmaßnahmen finden Sie im Artikel „Schweißen und thermisches Schneiden“ in diesem Kapitel.

Wie von den örtlichen Verordnungen vorgeschrieben, sollten Brandbekämpfungsausrüstungen, einschließlich Alarmanlagen, bereitgestellt und in betriebsfähigem Zustand gehalten werden, und die Arbeiter sollten darin geschult werden, sie ordnungsgemäß zu verwenden.

Wärme-

Die Verwendung von Öfen, offenen Flammen, Öfen, erhitzten Lösungen und geschmolzenen Metallen birgt unvermeidlich das Risiko einer übermäßigen Hitzeeinwirkung, die in heißem, feuchtem Klima und insbesondere durch okklusive Schutzkleidung und -ausrüstung noch verstärkt wird. Eine vollständige Klimatisierung einer Anlage ist möglicherweise nicht wirtschaftlich machbar, aber die Bereitstellung gekühlter Luft in lokalen Lüftungssystemen ist hilfreich. Ruhepausen in kühler Umgebung und ausreichende Flüssigkeitsaufnahme (am Arbeitsplatz eingenommene Flüssigkeiten sollten frei von toxischen Verunreinigungen sein) helfen, Hitzetoxizität zu vermeiden. Arbeiter und Vorgesetzte sollten in der Erkennung von Hitzestresssymptomen geschult werden.

Fazit

Die Oberflächenbehandlung von Metallen umfasst eine Vielzahl von Prozessen, die ein breites Spektrum potenziell toxischer Expositionen mit sich bringen, von denen die meisten durch die sorgfältige Anwendung anerkannter Präventivmaßnahmen verhindert oder kontrolliert werden können.

Zurück

Metallrecycling ist der Prozess, bei dem Metalle aus Schrott hergestellt werden. Diese zurückgewonnenen Metalle sind nicht von den Metallen zu unterscheiden, die aus der primären Verarbeitung eines Erzes des Metalls hergestellt werden. Der Prozess ist jedoch etwas anders und die Belichtung könnte unterschiedlich sein. Die technischen Bedienelemente sind grundsätzlich gleich. Die Metallrückgewinnung ist für die Weltwirtschaft sehr wichtig wegen der Verknappung von Rohstoffen und der Verschmutzung der Umwelt, die durch Abfallmaterialien verursacht wird.

Aluminium, Kupfer, Blei und Zink machen 95 % der Produktion in der sekundären NE-Metallindustrie aus. Auch Magnesium, Quecksilber, Nickel, Edelmetalle, Cadmium, Selen, Kobalt, Zinn und Titan werden zurückgewonnen. (Eisen und Stahl werden im Kapitel besprochen Eisen- und Stahlindustrie. Siehe auch den Artikel „Kupfer-, Blei- und Zinkverhüttung und -raffination“ in diesem Kapitel.)

Kontrollstrategien

Prinzipien der Emissions-/Expositionskontrolle

Die Metallrückgewinnung beinhaltet die Exposition gegenüber Staub, Dämpfen, Lösungsmitteln, Lärm, Hitze, Säurenebeln und anderen potenziell gefährlichen Materialien und Risiken. Einige Prozess- und/oder Materialhandhabungsmodifikationen können möglich sein, um die Erzeugung von Emissionen zu eliminieren oder zu reduzieren: Minimierung der Handhabung, Senkung der Topftemperaturen, Verringerung der Krätzebildung und der Oberflächenstauberzeugung und Änderung des Anlagenlayouts, um die Materialhandhabung oder das erneute Mitreißen von Sedimenten zu reduzieren Staub.

Die Exposition kann in einigen Fällen reduziert werden, wenn Maschinen ausgewählt werden, um Aufgaben mit hoher Exposition auszuführen, sodass Mitarbeiter aus dem Bereich entfernt werden können. Dies kann auch ergonomische Gefahren aufgrund der Materialhandhabung verringern.

Um eine Kreuzkontamination sauberer Bereiche in der Anlage zu verhindern, ist es wünschenswert, Prozesse zu isolieren, die erhebliche Emissionen erzeugen. Eine physische Barriere wird Emissionen eindämmen und ihre Ausbreitung verringern. Dadurch sind weniger Menschen exponiert und die Zahl der Emissionsquellen, die zur Exposition in einem bestimmten Gebiet beitragen, wird reduziert. Dies vereinfacht Expositionsbewertungen und erleichtert die Identifizierung und Kontrolle wichtiger Quellen. Rückgewinnungsvorgänge sind häufig von anderen Anlagenvorgängen isoliert.

Gelegentlich ist es möglich, eine bestimmte Emissionsquelle einzuschließen oder zu isolieren. Da Gehäuse selten luftdicht sind, wird häufig ein Negativzug-Abluftsystem an dem Gehäuse angebracht. Eine der gebräuchlichsten Methoden zur Emissionskontrolle ist die Bereitstellung einer lokalen Absaugung am Ort der Emissionserzeugung. Das Auffangen von Emissionen an ihrer Quelle verringert das Potenzial, dass sich Emissionen in die Luft ausbreiten. Es verhindert auch eine sekundäre Exposition der Mitarbeiter, die durch das Wiedereinschleppen von abgesetzten Schadstoffen entsteht.

Die Erfassungsgeschwindigkeit einer Abzugshaube muss groß genug sein, um zu verhindern, dass Dämpfe oder Staub aus dem Luftstrom in die Haube entweichen. Der Luftstrom sollte ausreichend schnell sein, um Rauch und Staubpartikel in die Haube zu tragen und die störenden Auswirkungen von Querzug und anderen zufälligen Luftbewegungen zu überwinden. Die hierfür erforderliche Geschwindigkeit variiert von Anwendung zu Anwendung. Die Verwendung von Umluftheizungen oder persönlichen Kühlgebläsen, die die lokale Absaugung überwinden können, sollte eingeschränkt werden.

Alle Abluft- oder Verdünnungslüftungssysteme benötigen auch Ersatzluft (auch als „Make-up“-Luftsysteme bekannt). Wenn das Ersatzluftsystem gut konzipiert und in natürliche und Komfortbelüftungssysteme integriert ist, kann eine wirksamere Kontrolle der Exposition erwartet werden. Zum Beispiel sollten Ersatzluftauslässe so platziert werden, dass saubere Luft vom Auslass über die Mitarbeiter zur Emissionsquelle und zum Abzug strömt. Diese Technik wird häufig bei Zuluftinseln eingesetzt und platziert den Mitarbeiter zwischen sauberer Zuluft und der Emissionsquelle.

Saubere Bereiche sollen durch direkte Emissionskontrollen und Haushaltsführung kontrolliert werden. Diese Bereiche weisen geringe Schadstoffkonzentrationen in der Umgebung auf. Mitarbeiter in kontaminierten Bereichen können durch Zuluft-Servicekabinen, Inseln, Bereitschaftskanzeln und Kontrollräume, ergänzt durch persönlichen Atemschutz, geschützt werden.

Die durchschnittliche tägliche Exposition von Arbeitern kann reduziert werden, indem saubere Bereiche wie Pausen- und Kantinenräume bereitgestellt werden, die mit frischer, gefilterter Luft versorgt werden. Durch den Aufenthalt in einem relativ schadstofffreien Bereich kann die zeitgewichtete durchschnittliche Schadstoffbelastung der Mitarbeiter reduziert werden. Eine weitere beliebte Anwendung dieses Prinzips ist die Zuluftinsel, bei der frische gefilterte Luft dem Atembereich des Mitarbeiters am Arbeitsplatz zugeführt wird.

Ausreichend Platz für Abzugshauben, Kanalarbeiten, Kontrollräume, Wartungsarbeiten, Reinigung und Geräteaufbewahrung sollte bereitgestellt werden.

Radfahrzeuge sind bedeutende Quellen von Sekundäremissionen. Wo Radfahrzeuge eingesetzt werden, können die Emissionen verringert werden, indem alle Oberflächen gepflastert, Oberflächen von angesammelten staubigen Materialien freigehalten, die Fahrstrecken und -geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert und die Fahrzeugabgase und der Kühlgebläseausstoß umgeleitet werden. Geeignetes Pflastermaterial wie Beton sollte unter Berücksichtigung von Faktoren wie Belastung, Nutzung und Pflege der Oberfläche ausgewählt werden. Auf einige Oberflächen können Beschichtungen aufgebracht werden, um das Abspülen von Fahrbahnen zu erleichtern.

Alle Abluft-, Verdünnungs- und Frischluftbelüftungssysteme müssen ordnungsgemäß gewartet werden, um Luftverunreinigungen wirksam zu kontrollieren. Zusätzlich zur Wartung allgemeiner Belüftungssysteme müssen Prozessanlagen gewartet werden, um das Verschütten von Material und flüchtige Emissionen zu verhindern.

Umsetzung des Arbeitspraxisprogramms

Obwohl Standards technische Kontrollen als Mittel zum Erreichen von Compliance betonen, sind Kontrollen der Arbeitspraxis für ein erfolgreiches Kontrollprogramm unerlässlich. Technische Kontrollen können durch schlechte Arbeitsgewohnheiten, unzureichende Wartung und schlechte Haushaltsführung oder persönliche Hygiene zunichte gemacht werden. Mitarbeiter, die dieselben Geräte in verschiedenen Schichten bedienen, können aufgrund von Unterschieden in diesen Faktoren zwischen den Schichten erheblich unterschiedliche Expositionen in der Luft haben.

Arbeitspraxisprogramme, obwohl oft vernachlässigt, repräsentieren gute Managementpraxis sowie gesunden Menschenverstand; Sie sind kostengünstig, erfordern jedoch eine verantwortungsbewusste und kooperative Haltung seitens der Mitarbeiter und Vorgesetzten. Die Einstellung der Geschäftsleitung zu Sicherheit und Gesundheit spiegelt sich in der Einstellung der Linienvorgesetzten wider. Ebenso kann die Einstellung der Mitarbeiter leiden, wenn Vorgesetzte diese Programme nicht durchsetzen. Die Förderung einer guten Gesundheits- und Sicherheitseinstellung kann erreicht werden durch:

• eine kooperative Atmosphäre, in der Mitarbeiter an den Programmen teilnehmen
• formelle Trainings- und Bildungsprogramme
• Hervorhebung des Betriebssicherheits- und Gesundheitsprogramms. Mitarbeiter zu motivieren und ihr Vertrauen zu gewinnen ist notwendig, um ein effektives Programm zu haben.

Arbeitspraxisprogramme können nicht einfach „installiert“ werden. Genauso wie eine Lüftungsanlage müssen sie gewartet und ständig auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft werden. Diese Programme liegen in der Verantwortung des Managements und der Mitarbeiter. Es sollten Programme eingerichtet werden, um „gute“ (dh wenig exponierte) Praktiken zu lehren, zu fördern und zu überwachen.

Persönliche Schutzausrüstung

Schutzbrillen mit Seitenschutz, Overalls, Sicherheitsschuhe und Arbeitshandschuhe sollten routinemäßig bei allen Arbeiten getragen werden. Personen, die mit Gießen und Schmelzen oder mit dem Gießen von Legierungen beschäftigt sind, sollten Schürzen und Handschutz aus Leder oder anderen geeigneten Materialien tragen, um sich vor Spritzern von geschmolzenem Metall zu schützen.

In Betrieben, in denen technische Kontrollen nicht ausreichen, um Staub- oder Rauchemissionen zu kontrollieren, sollte ein angemessener Atemschutz getragen werden. Wenn der Lärmpegel zu hoch ist und nicht technisch ausgeregelt werden kann oder Lärmquellen nicht isoliert werden können, sollte ein Gehörschutz getragen werden. Es sollte auch ein Gehörerhaltungsprogramm geben, einschließlich audiometrischer Tests und Schulungen.

Prozesse

Aluminium

Die Sekundäraluminiumindustrie verwendet aluminiumhaltigen Schrott, um metallisches Aluminium und Aluminiumlegierungen herzustellen. Die in dieser Industrie eingesetzten Prozesse umfassen Schrottvorbehandlung, Umschmelzen, Legieren und Gießen. Das von der Sekundäraluminiumindustrie verwendete Rohmaterial umfasst neuen und alten Schrott, geschwitztes Schweinefleisch und etwas Primäraluminium. Neuschrott besteht aus Verschnitt, Schmiedestücken und anderen Feststoffen, die von der Flugzeugindustrie, Herstellern und anderen Produktionsstätten gekauft werden. Bohr- und Drehspäne fallen bei der Bearbeitung von Guss-, Stangen- und Schmiedeteilen in der Flugzeug- und Automobilindustrie an. Krätzen, Abschaum und Schlacken werden aus Primärreduktionsanlagen, Sekundärhütten und Gießereien gewonnen. Altschrott umfasst Autoteile, Haushaltsgegenstände und Flugzeugteile. Die beteiligten Schritte sind wie folgt:

• Inspektion und Sortierung. Zugekaufter Aluminiumschrott wird kontrolliert. Sauberer Schrott, der keiner Vorbehandlung bedarf, wird zum Lager transportiert oder direkt in den Schmelzofen chargiert. Das vorzubehandelnde Aluminium wird manuell sortiert. Freies Eisen, Edelstahl, Zink, Messing und übergroße Materialien werden entfernt.
• Brechen und Sieben. Altschrott, insbesondere mit Eisen kontaminierte Gussteile und Bleche, sind Inputs für diesen Prozess. Sortierter Schrott wird zu einem Brecher oder einer Hammermühle befördert, wo das Material geschreddert und zerkleinert und das Eisen vom Aluminium getrennt wird. Das zerkleinerte Material wird über Vibrationssiebe geleitet, um Schmutz und Feinteile zu entfernen.
• Ballenpressen. Speziell konstruierte Ballenpressen werden verwendet, um sperrigen Aluminiumschrott wie Blechschrott, Gussteile und Schnittgut zu verdichten.
• Schreddern/Klassifizieren. Reine Aluminiumkabel mit Stahlarmierung oder Isolierung werden mit Alligatorscheren geschnitten, dann granuliert oder in Hammermühlen weiter zerkleinert, um den Eisenkern und die Kunststoffbeschichtung vom Aluminium zu trennen.
• Brennen/Trocknen. Bohrungen und Drehteile werden vorbehandelt, um Schneidöle, Fette, Feuchtigkeit und freies Eisen zu entfernen. Der Schrott wird in einer Hammermühle oder einem Ringbrecher zerkleinert, die Feuchtigkeit und organischen Stoffe werden in einem gas- oder ölbefeuerten Rotationstrockner verflüchtigt, die getrockneten Späne werden gesiebt, um Aluminiumfeinstoffe zu entfernen, das verbleibende Material wird zur Entfernung von Eisen magnetisch behandelt, und die sauberen, getrockneten bohrungen werden in behälterboxen sortiert.
• Verarbeitung von heißer Schlacke. Aluminium kann aus der heißen Krätze, die aus dem Frischofen abgeführt wird, durch diskontinuierliches Fluxen mit einer Salz-Kryolith-Mischung entfernt werden. Dieser Vorgang wird in einem mechanisch gedrehten, feuerfest ausgekleideten Zylinder durchgeführt. Das Metall wird periodisch durch ein Loch in seiner Basis angezapft.
• Trockenmahlen. Beim Trockenmahlverfahren werden mit Kaltaluminium beladene Krätzen und andere Reststoffe durch Mahlen, Sieben und Konzentrieren zu einem Produkt mit einem Mindestaluminiumgehalt von 60 bis 70 % verarbeitet. Kugelmühlen, Stabmühlen oder Hammermühlen können verwendet werden, um die Oxide und Nichtmetalle zu feinen Pulvern zu reduzieren. Die Trennung von Schmutz und anderen nicht verwertbaren Stoffen vom Metall wird durch Sieben, Windsichten und/oder Magnetabscheidung erreicht.
• Braten. Aluminiumfolie, die mit Papier, Guttapercha oder Isolierung kaschiert ist, ist ein Input in diesem Prozess. Beim Röstprozess werden mit Aluminiumfolien verbundene kohlenstoffhaltige Materialien geladen und dann von dem Metallprodukt getrennt.
• Aluminium schwitzt. Schwitzen ist ein pyrometallurgisches Verfahren, das zur Rückgewinnung von Aluminium aus hocheisenhaltigem Schrott eingesetzt wird. Aluminiumschrott mit hohem Eisengehalt, Gussteile und Krätze sind Inputs in diesem Prozess. Üblicherweise werden Flammöfen mit offenem Feuer und schrägen Feuerstellen verwendet. Die Trennung wird erreicht, wenn Aluminium und andere niedrigschmelzende Bestandteile schmelzen und den Herd hinab, durch einen Rost und in luftgekühlte Formen, Sammeltöpfe oder Haltebrunnen rieseln. Das Produkt wird als „ausgeschwitztes Schwein“ bezeichnet. Die beim Schwitzen entstehenden höherschmelzenden Materialien wie Eisen, Messing und Oxidationsprodukte werden periodisch aus dem Ofen abgezapft.
• Nachhallendes (Chlor) Schmelzen-Raffinieren. Flammöfen werden verwendet, um sauber sortierten Schrott, geschwitzte Schweine oder in einigen Fällen unbehandelten Schrott in Spezifikationslegierungen umzuwandeln. Der Schrott wird dem Ofen mechanisch zugeführt. Materialien werden für die Verarbeitung per Chargen- oder kontinuierlicher Beschickung hinzugefügt. Nach dem Einbringen des Schrotts wird ein Flussmittel zugegeben, um den Kontakt mit und die anschließende Oxidation der Schmelze durch Luft zu verhindern (Cover-Flux). Lösungsmittelflussmittel werden hinzugefügt, die mit nichtmetallischen Stoffen, wie Rückständen von verbrannten Beschichtungen und Schmutz, reagieren, um unlösliche Bestandteile zu bilden, die als Schlacke an die Oberfläche schwimmen. Je nach Vorgabe werden dann Legierungsmittel zugesetzt. Entfetten ist der Prozess, der den Magnesiumgehalt der geschmolzenen Charge reduziert. Beim Entmagern mit Chlorgas wird Chlor durch Kohlerohre oder -lanzen eingeblasen und reagiert unter Blasenbildung mit Magnesium und Aluminium. Im Abschöpfschritt werden unreine halbfeste Flussmittel von der Oberfläche der Schmelze abgeschöpft.
• Reverberatory (Fluor) Schmelz-Raffination. Dieses Verfahren ist ähnlich dem Schmelzveredelungsverfahren (Chlor) mit der Ausnahme, dass Aluminiumfluorid anstelle von Chlor verwendet wird.

Tabelle 1 listet Exposition und Kontrollen für Aluminiumrückgewinnungsvorgänge auf.

Tabelle 1. Technische/administrative Kontrollen für Aluminium, nach Betrieb

Kupferrückgewinnung

Die Sekundärkupferindustrie verwendet kupferhaltigen Schrott zur Herstellung von metallischem Kupfer und kupferbasierten Legierungen. Die verwendeten Rohstoffe können als neuer Schrott, der bei der Herstellung von Fertigprodukten entsteht, oder als alter Schrott aus veralteten, abgenutzten oder geborgenen Artikeln klassifiziert werden. Altschrottquellen sind Draht, Sanitärarmaturen, Elektrogeräte, Autos und Haushaltsgeräte. Andere Materialien mit Kupferwert sind Schlacken, Schlacken, Gießereiaschen und Hüttenabfälle. Dabei handelt es sich um folgende Schritte:

• Strippen und Sortieren. Schrott wird nach Kupfergehalt und Sauberkeit sortiert. Sauberer Schrott kann manuell getrennt werden, um ihn direkt einem Schmelz- und Legierungsofen zuzuführen. Eisenhaltige Bestandteile können magnetisch abgeschieden werden. Isolierungen und Bleikabelummantelungen werden von Hand oder mit speziell konstruierten Geräten abisoliert.
• Brikettieren und Zerkleinern. Sauberer Draht, dünne Bleche, Drahtgitter, Bohrungen, Späne und Späne werden zur einfacheren Handhabung verdichtet. Zum Einsatz kommen hydraulische Ballenpressen, Hammermühlen und Kugelmühlen.
• Schreddern. Die Trennung des Kupferdrahtes von der Isolierung wird erreicht, indem die Größe der Mischung reduziert wird. Das zerkleinerte Material wird dann durch Luft- oder hydraulische Klassierung mit magnetischer Trennung von Eisenmaterialien sortiert.
• Mahlen und Schwerkrafttrennung. Dieser Prozess erfüllt die gleiche Funktion wie die Zerkleinerung, verwendet jedoch ein wässriges Trennmedium und verschiedene Inputmaterialien wie Schlacken, Krätzen, Abschaum, Gießereiasche, Kehrgut und Filterstaub.
• Trocknen Bohrspäne, Späne und Späne, die flüchtige organische Verunreinigungen wie Schneidflüssigkeiten, Öle und Fette enthalten, werden entfernt.
• Isolierung brennt. Dieser Prozess trennt Isolierungen und andere Beschichtungen von Kupferdraht, indem diese Materialien in Öfen verbrannt werden. Der Drahtschrott wird chargenweise einer Primärzündkammer oder einem Nachbrenner zugeführt. Flüchtige Verbrennungsprodukte werden dann zum Sammeln durch eine sekundäre Verbrennungskammer oder ein Sackhaus geleitet. Unspezifisches Feinstaubmaterial wird erzeugt, das Rauch, Lehm und Metalloxide enthalten kann. Gase und Dämpfe können Stickoxide, Schwefeldioxid, Chloride, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Aldehyde enthalten.
• Schwitzen. Die Entfernung niedrig dampfschmelzender Bestandteile aus Schrott erfolgt durch Erhitzen des Schrotts auf eine kontrollierte Temperatur, die knapp über dem Schmelzpunkt der auszuschwitzenden Metalle liegt. Das Primärmetall Kupfer ist im Allgemeinen nicht die geschmolzene Komponente.
• Ammoniumcarbonat-Auslaugung. Kupfer kann aus relativ sauberem Schrott durch Auslaugen und Auflösen in einer basischen Ammoniumcarbonatlösung zurückgewonnen werden. Kupfer(II)-Ionen in einer Ammoniaklösung reagieren mit metallischem Kupfer, um Kupfer(I)-Ionen zu erzeugen, die durch Luftoxidation in den Kupfer(II)-Zustand reoxidiert werden können. Nachdem die Rohlösung vom Laugungsrückstand getrennt ist, wird das Kupferoxid durch Wasserdampfdestillation gewonnen.
• Wasserdampfdestillation. Durch Kochen des ausgelaugten Materials aus dem Karbonatauslaugungsverfahren wird das Kupferoxid ausgefällt. Das Kupferoxid wird dann getrocknet.
• Hydrothermale Wasserstoffreduktion. Kupferionen enthaltende Ammoniumcarbonatlösung wird unter Druck in Wasserstoff erhitzt, wobei das Kupfer als Pulver ausfällt. Das Kupfer wird filtriert, gewaschen, getrocknet und unter einer Wasserstoffatmosphäre gesintert. Das Pulver wird gemahlen und gesiebt.
• Schwefelsäureauswaschung. Altkupfer wird in heißer Schwefelsäure gelöst, um eine Kupfersulfatlösung zur Beschickung des Elektrogewinnungsverfahrens zu bilden. Nach dem Aufschluss wird der ungelöste Rückstand abfiltriert.
• Konverterschmelze. Geschmolzenes schwarzes Kupfer wird in den Konverter geladen, der ein birnenförmiger oder zylindrischer, mit Stahlmantel ausgekleideter feuerfester Stein ist. Durch sogenannte Düsen wird Luft in die geschmolzenen Chargen eingeblasen Düsen. Die Luft oxidiert Kupfersulfid und andere Metalle. Ein Siliziumdioxid enthaltendes Flussmittel wird hinzugefügt, um mit den Eisenoxiden zu reagieren, um eine Eisensilikatschlacke zu bilden. Diese Schlacke wird aus dem Ofen abgeschöpft, normalerweise durch Kippen des Ofens, und dann erfolgt ein sekundäres Blasen und Abschöpfen. Das Kupfer aus diesem Prozess wird als Blisterkupfer bezeichnet. Das Blisterkupfer wird in der Regel in einem Feuerläuterofen weiter geläutert.
• Brandveredelung. Das Rohkupfer aus dem Konverter wird in einem zylindrischen Kippofen, einem Gefäß ähnlich einem Flammofen, feuerveredelt. Das Rohkupfer wird in einer oxidierenden Atmosphäre in das Raffinationsgefäß eingebracht. Die Verunreinigungen werden von der Oberfläche abgeschöpft und durch Zugabe von Rohholz oder Erdgas eine reduzierende Atmosphäre erzeugt. Das resultierende geschmolzene Metall wird dann gegossen. Wenn das Kupfer elektrolytisch raffiniert werden soll, wird das raffinierte Kupfer als Anode gegossen.
• Elektrolytische Raffination. Die Anoden aus dem Feuerraffinationsprozess werden in einen Tank mit Schwefelsäure und Gleichstrom gegeben. Das Kupfer von der Anode wird ionisiert und die Kupferionen werden auf einer Starterfolie aus reinem Kupfer abgeschieden. Wenn sich die Anoden im Elektrolyten auflösen, setzen sich die Verunreinigungen als Schleim am Boden der Zelle ab. Dieser Schleim kann zusätzlich verarbeitet werden, um andere Metallwerte zurückzugewinnen. Das erzeugte Kathodenkupfer wird geschmolzen und in eine Vielzahl von Formen gegossen.

Tabelle 2 listet Expositionen und Kontrollen für Kupferrückgewinnungsbetriebe auf.

Tabelle 2. Technische/administrative Kontrollen für Kupfer, nach Betrieb

Rückgewinnung von Blei

Rohstoffe, die von sekundären Bleihütten gekauft werden, müssen möglicherweise verarbeitet werden, bevor sie in einen Schmelzofen geladen werden. In diesem Abschnitt werden die gebräuchlichsten Rohstoffe, die von sekundären Bleihütten gekauft werden, sowie mögliche technische Kontrollen und Arbeitspraktiken erörtert, um die Bleiexposition der Mitarbeiter bei der Verarbeitung von Rohstoffen zu begrenzen. Es sollte beachtet werden, dass Bleistaub im Allgemeinen überall in Bleirückgewinnungsanlagen zu finden ist und dass jegliche Fahrzeugluft wahrscheinlich Bleistaub aufwirbelt, der dann eingeatmet werden oder an Schuhen, Kleidung, Haut und Haaren haften kann.

Autobatterien

Das häufigste Rohmaterial in einer sekundären Bleischmelze sind Schrottautobatterien. Ungefähr 50 % des Gewichts einer Schrottautobatterie werden als metallisches Blei im Schmelz- und Raffinationsprozess zurückgewonnen. Ungefähr 90 % der heute hergestellten Autobatterien verwenden eine Polypropylenbox oder ein Gehäuse. Die Polypropylenkisten werden aufgrund des hohen wirtschaftlichen Werts dieses Materials von fast allen sekundären Bleihütten zurückgewonnen. Die meisten dieser Prozesse können Metalldämpfe erzeugen, insbesondere Blei und Antimon.

In kaputte autobatterie Aufgrund des Vorhandenseins von Arsen oder Antimon, die als Härtungsmittel im Gittermetall verwendet werden, und der Möglichkeit, dass naszierender Wasserstoff vorhanden ist, besteht die Möglichkeit der Bildung von Arsenwasserstoff oder Stibin.

Die vier häufigsten Verfahren zum Brechen von Autobatterien sind:

1. Hochgeschwindigkeitssäge
2. Säge mit langsamer Geschwindigkeit
3. scheren
4. Ganzbatteriezerkleinerung (Saturn Brecher oder Shredder oder Hammermühle).

Die ersten drei dieser Prozesse umfassen das Abschneiden der Oberseite der Batterie und das anschließende Abladen der Gruppen oder des bleihaltigen Materials. Der vierte Prozess besteht darin, die gesamte Batterie in einer Hammermühle zu zerkleinern und die Komponenten durch Schwerkrafttrennung zu trennen.

Trennung von Autobatterien findet statt, nachdem Autobatterien zerbrochen wurden, um das bleihaltige Material vom Gehäusematerial zu trennen. Beim Entfernen des Gehäuses können Säurenebel entstehen. Die am weitesten verbreiteten Techniken zur Erfüllung dieser Aufgabe sind:

• Das manuell Technik. Dies wird von der überwiegenden Mehrheit der sekundären Bleihütten verwendet und bleibt die am weitesten verbreitete Technik in kleinen bis mittelgroßen Hütten. Nachdem die Batterie die Säge oder Schere durchlaufen hat, entleert ein Mitarbeiter die Gruppen oder das bleihaltige Material manuell auf einen Stapel und legt das Gehäuse und die Oberseite der Batterie in einen anderen Stapel oder ein anderes Fördersystem.
• A Becher Gerät. Die Batterien werden nach dem Absägen/Abscheren der Oberteile in eine Trommelvorrichtung eingelegt, um die Gruppen von den Gehäusen zu trennen. Rippen im Tumbler geben die Gruppen ab, während er sich langsam dreht. Gruppen fallen durch die Schlitze im Tumbler, während die Kisten zum anderen Ende befördert und beim Verlassen gesammelt werden. Batteriegehäuse und -oberteile aus Kunststoff und Gummi werden nach der Trennung vom bleihaltigen Material weiterverarbeitet.
• A Sink-/Schwimmprozess. Das Schwimm-Sink-Verfahren wird typischerweise mit dem Hammermühlen- oder Zerkleinerungsverfahren zum Brechen von Batterien kombiniert. Batterieteile, sowohl Bleilager als auch Gehäuse, werden in eine Reihe von mit Wasser gefüllten Tanks gelegt. Bleihaltiges Material sinkt auf den Boden der Tanks und wird durch einen Schneckenförderer oder eine Schleppkette entfernt, während das Hüllenmaterial schwimmt und von der Tankoberfläche abgeschöpft wird.

Industriebatterien, die zum Antrieb mobiler elektrischer Geräte oder für andere industrielle Zwecke verwendet wurden, werden von den meisten Sekundärhütten regelmäßig als Rohmaterial gekauft. Viele dieser Batterien haben Stahlgehäuse, die entfernt werden müssen, indem das Gehäuse mit einem Schneidbrenner oder einer gasbetriebenen Handsäge aufgeschnitten wird.

Sonstiger gekaufter bleihaltiger Schrott

Sekundäre Bleihütten kaufen eine Vielzahl anderer Schrottmaterialien als Rohstoffe für den Schmelzprozess. Zu diesen Materialien gehören Schrott aus Batterieherstellungsanlagen, Schlacken aus der Bleiraffination, Schrott aus metallischem Blei wie Linotype und Kabelummantelungen sowie Tetraethylbleirückstände. Diese Arten von Materialien können direkt in Schmelzöfen geladen oder mit anderen Beschickungsmaterialien gemischt werden.

Handhabung und Transport von Rohstoffen

Ein wesentlicher Teil des sekundären Bleischmelzprozesses ist die Handhabung, der Transport und die Lagerung des Rohmaterials. Der Materialtransport erfolgt mit Gabelstaplern, Frontladern oder mechanischen Förderern (Schnecke, Becherwerk oder Förderband). Die primäre Methode des Materialtransports in der sekundären Bleiindustrie sind mobile Geräte.

Einige übliche mechanische Förderverfahren, die von sekundären Bleihütten verwendet werden, umfassen: Bandfördersysteme, die verwendet werden können, um Ofenbeschickungsmaterial von Lagerbereichen zu dem Verkohlungsbereich des Ofens zu transportieren; Schneckenförderer zum Transportieren von Flugstaub aus dem Filterhaus zu einem Agglomerationsofen oder einem Lagerbereich oder Becherwerke und Schleppketten/-leitungen.

Verhüttung

Der Schmelzvorgang in einer sekundären Bleihütte umfasst die Reduktion von bleihaltigem Schrott zu metallischem Blei in einem Hochofen oder einem Hallofen.

Hochöfen sind mit bleihaltigem Material, Koks (Brennstoff), Kalkstein und Eisen (Flussmittel) beladen. Diese Materialien werden am oberen Ende des Ofenschachts oder durch eine Beschickungstür an der Seite des Schachts direkt am oberen Ende des Ofens in den Ofen eingeführt. Einige mit dem Hochofenbetrieb verbundene Umweltgefahren sind Metalldämpfe und Partikel (insbesondere Blei und Antimon), Hitze, Lärm und Kohlenmonoxid. In der Sekundärbleiindustrie werden eine Vielzahl von Einsatzmaterial-Fördermechanismen verwendet. Am gebräuchlichsten ist wohl der Absetzkipper. Andere im Einsatz befindliche Geräte sind Vibrationsbunker, Bandförderer und Becherwerke.

Beim Hochofenabstich werden das geschmolzene Blei und die Schlacke aus dem Ofen in Formen oder Pfannen entfernt. Einige Schmelzhütten zapfen Metall direkt in einen Warmhaltekessel, der das Metall zum Raffinieren geschmolzen hält. Die verbleibenden Hütten gießen das Hochofenmetall in Blöcke und lassen die Blöcke erstarren.

Blasluft für den Verbrennungsprozess tritt in den Hochofen durch Blasformen ein, die sich gelegentlich mit Anhaftungen zu füllen beginnen und physisch gestanzt werden müssen, normalerweise mit einer Stahlstange, um zu verhindern, dass sie verstopft werden. Das herkömmliche Verfahren, um diese Aufgabe zu erfüllen, besteht darin, die Abdeckung der Blasdüsen zu entfernen und den Stahlstab einzuführen. Nachdem die Ansätze gestanzt wurden, wird die Abdeckung wieder aufgesetzt.

Nachhallöfen werden durch einen Ofenbeschickungsmechanismus mit bleihaltigem Rohmaterial beschickt. Flammöfen in der Sekundärbleiindustrie haben typischerweise einen Federbogen oder einen hängenden Bogen, der aus feuerfesten Steinen konstruiert ist. Viele der Verunreinigungen und physikalischen Gefahren, die mit Flammöfen verbunden sind, ähneln denen von Hochöfen. Solche Mechanismen können ein hydraulischer Kolben, ein Schneckenförderer oder andere Vorrichtungen ähnlich den für Hochöfen beschriebenen sein.

Der Abstich von Hallöfen ist dem Abstich von Hochöfen sehr ähnlich.

Verfeinerung

Die Bleiraffination in sekundären Bleihütten wird in indirekt befeuerten Kesseln oder Töpfen durchgeführt. Metall aus den Schmelzöfen wird typischerweise im Kessel geschmolzen, dann wird der Gehalt an Spurenelementen angepasst, um die gewünschte Legierung herzustellen. Gängige Produkte sind weiches (reines) Blei und verschiedene Legierungen aus hartem (Antimon-)Blei.

Nahezu alle sekundären Bleiraffinerien verwenden manuelle Verfahren zum Hinzufügen von Legierungsmaterialien zu den Kesseln und wenden manuelle Krätzeverfahren an. Krätze wird zum Rand des Kessels gefegt und mit einer Schaufel oder einem großen Löffel in einen Behälter entfernt.

Tabelle 3 listet die Belastungen und Kontrollen für die Rückgewinnung von Blei auf.

Tabelle 3. Technische/administrative Kontrollen für Blei, nach Betrieb

Zinkrückgewinnung

Die Sekundärzinkindustrie verwendet neues Schnittgut, Abschaum und Asche, Abschaum aus Druckguss, Krätze von Verzinkereien, Flugstaub und chemische Rückstände als Quellen für Zink. Der größte Teil des verarbeiteten Neuschrotts sind Legierungen auf Zink- und Kupferbasis aus Verzinkungs- und Druckgusstöpfen. In die Altschrott-Kategorie fallen alte Zinkgravurplatten, Druckgüsse sowie Stangen- und Gesenkschrott. Die Prozesse sind wie folgt:

• Nachhallendes Schwitzen. Schwitzöfen werden verwendet, um Zink durch Steuerung der Ofentemperatur von anderen Metallen zu trennen. Ausgangsmaterialien für den Prozess sind Druckguss-Schrottprodukte wie Autogrills und Nummernschildrahmen sowie Zinkhäute oder -rückstände. Der Schrott wird in den Ofen geladen, Flussmittel wird hinzugefügt und der Inhalt geschmolzen. Die hochschmelzenden Rückstände werden entfernt und das geschmolzene Zink fließt aus dem Ofen direkt in nachfolgende Prozesse wie Schmelzen, Läutern oder Legieren oder in Sammelbehälter. Zu den Metallverunreinigungen gehören Zink, Aluminium, Kupfer, Eisen, Blei, Cadmium, Mangan und Chrom. Weitere Verunreinigungen sind Flussmittel, Schwefeloxide, Chloride und Fluoride.
• Rotierendes Schwitzen. Dabei werden Zinkschrott, Druckgussprodukte, Reststoffe und Abschaum einem direkt befeuerten Ofen zugeführt und eingeschmolzen. Die Schmelze wird abgeschöpft und Zinkmetall wird in Kesseln gesammelt, die sich außerhalb des Ofens befinden. Unschmelzbares Material, die Schlacke, wird dann vor der Wiederbeschickung entfernt. Das Metall aus diesem Prozess wird einem Destillations- oder Legierungsprozess zugeführt. Die Schadstoffe ähneln denen des reflektorischen Schwitzens.
• Muffelschwitzen und Kesselschwitzen. Bei diesen Prozessen werden Zinkschrott, Druckgussprodukte, Rückstände und Abschaum dem Muffelofen zugeführt, das Material geschwitzt und das geschwitzte Zink Veredelungs- oder Legierungsprozessen zugeführt. Der Rückstand wird durch ein Rüttelsieb entfernt, das die Krätze von der Schlacke trennt. Die Schadstoffe ähneln denen des reflektorischen Schwitzens.
• Brechen/Sieben. Zinkrückstände werden pulverisiert oder zerkleinert, um physikalische Bindungen zwischen metallischem Zink und kontaminierenden Flussmitteln aufzubrechen. Das reduzierte Material wird dann in einem Sieb- oder pneumatischen Klassierschritt getrennt. Beim Zerkleinern können Zinkoxid und geringe Mengen an Schwermetallen und Chloriden entstehen.
• Auslaugen von Natriumcarbonat. Rückstände werden chemisch behandelt, um Zink auszulaugen und in Zinkoxid umzuwandeln. Der Schrott wird zunächst zerkleinert und gewaschen. In diesem Schritt wird das Zink aus dem Material herausgelöst. Der wässrige Anteil wird mit Natriumcarbonat behandelt, wodurch Zink ausgefällt wird. Der Niederschlag wird getrocknet und kalziniert, um rohes Zinkoxid zu ergeben. Das Zinkoxid wird dann zu Zinkmetall reduziert. Es können verschiedene Zinksalzverunreinigungen erzeugt werden.
• Wasserkocher (Topf), Schmelztiegel, Nachhall, Elektroinduktionsschmelzen. Der Schrott wird in den Ofen geladen und Flussmittel werden hinzugefügt. Das Bad wird gerührt, um eine Krätze zu bilden, die von der Oberfläche abgeschöpft werden kann. Nach dem Abschöpfen des Ofens wird das Zinkmetall in Pfannen oder Formen gegossen. Es können Zinkoxiddämpfe, Ammoniak und Ammoniumchlorid, Chlorwasserstoff und Zinkchlorid entstehen.
• Legieren. Die Funktion dieses Verfahrens besteht darin, Zinklegierungen aus vorbehandeltem Zinkschrott herzustellen, indem ihm in einem Raffinationskessel Flussmittel und Legierungsmittel entweder in verfestigter oder geschmolzener Form zugesetzt werden. Der Inhalt wird dann gemischt, die Krätze abgeschöpft und das Metall in verschiedene Formen gegossen. Mögliche Expositionen sind zinkhaltige Partikel, Legierungsmetalle, Chloride, unspezifische Gase und Dämpfe sowie Hitze.
• Muffeldestillation. Das Muffeldestillationsverfahren dient der Rückgewinnung von Zink aus Legierungen und der Herstellung von reinen Zinkbarren. Das Verfahren ist halbkontinuierlich, was das Einfüllen von geschmolzenem Zink aus einem Schmelztiegel oder Schwitzofen in den Muffelbereich und das Verdampfen des Zinks und das Kondensieren des verdampften Zinks und das Abstechen aus dem Kondensator in Formen umfasst. Die Rückstände werden periodisch aus der Muffel entfernt.
• Retortendestillation/Oxidation und Muffeldestillation/Oxidation. Das Produkt der Retorten-Destillations-/Oxidations- und Muffel-Destillations-/Oxidationsverfahren ist Zinkoxid. Der Prozess ähnelt der Retortendestillation durch den Verdampfungsschritt, aber bei diesem Prozess wird der Kondensator umgangen und Verbrennungsluft hinzugefügt. Der Dampf wird durch eine Öffnung in einen Luftstrom abgegeben. In einer mit feuerfestem Dampf ausgekleideten Kammer findet eine spontane Verbrennung statt. Das Produkt wird durch die Verbrennungsgase und überschüssige Luft in ein Sackhaus getragen, wo das Produkt gesammelt wird. Überschüssige Luft ist vorhanden, um eine vollständige Oxidation sicherzustellen und das Produkt zu kühlen. Jeder dieser Destillationsprozesse kann zu einer Exposition gegenüber Zinkoxiddämpfen sowie zu einer Exposition gegenüber anderen Metallpartikeln und Schwefeloxiden führen.

Tabelle 4 listet Expositionen und Kontrollen für Zinkrückgewinnungsvorgänge auf.

Tabelle 4. Technische/administrative Kontrollen für Zink, nach Betrieb

Rückgewinnung von Magnesium

Altschrott wird aus Quellen wie Schrott von Auto- und Flugzeugteilen und alten und veralteten lithografischen Platten sowie einigen Schlämmen aus primären Magnesiumhütten gewonnen. Neuschrott besteht aus Verschnitt, Spänen, Bohrspänen, Abschaum, Schlacken, Krätzen und fehlerhaften Artikeln aus Blechwerken und Fertigungsanlagen. Die größte Gefahr beim Umgang mit Magnesium ist die Brandgefahr. Kleine Fragmente des Metalls können leicht durch einen Funken oder eine Flamme entzündet werden.

• Handsortierung. Mit diesem Verfahren werden Magnesium- und Magnesiumlegierungsfraktionen von anderen im Schrott enthaltenen Metallen getrennt. Der Schrott wird manuell verteilt und nach Gewicht sortiert.
• Schmelzen im offenen Topf. Dieses Verfahren wird verwendet, um Magnesium von Verunreinigungen im sortierten Schrott zu trennen. Schrott wird in einen Tiegel gegeben, erhitzt und ein Flussmittel, bestehend aus einer Mischung aus Calcium-, Natrium- und Kaliumchlorid, wird hinzugefügt. Das geschmolzene Magnesium wird dann zu Barren gegossen.

Tabelle 5 listet Expositionen und Kontrollen für Magnesiumrückgewinnungsvorgänge auf.

Tabelle 5. Technische/administrative Kontrollen für Magnesium, nach Betrieb

Rückgewinnung von Quecksilber

Die Hauptquecksilberquellen sind Dentalamalgame, Altquecksilberbatterien, Schlämme aus elektrolytischen Prozessen, die Quecksilber als Katalysator verwenden, Quecksilber aus demontierten Chlor-Alkali-Anlagen und quecksilberhaltige Instrumente. Quecksilberdampf kann jeden dieser Prozesse kontaminieren.

• Vernichtend. Der Zerkleinerungsprozess wird verwendet, um restliches Quecksilber aus Metall-, Kunststoff- und Glasbehältern zu lösen. Nachdem die Behälter zerkleinert wurden, wird das kontaminierte flüssige Quecksilber dem Filterprozess zugeführt.
• Filtration. Unlösliche Verunreinigungen wie Schmutz werden entfernt, indem der quecksilberdampfhaltige Schrott durch ein Filtermedium geleitet wird. Das gefilterte Quecksilber wird dem Oxygenierungsprozess zugeführt und die Feststoffe, die die Filter nicht passieren, werden der Retortendestillation zugeführt.
• Vakuumdestillation. Vakuumdestillation wird verwendet, um kontaminiertes Quecksilber zu reinigen, wenn die Dampfdrücke der Verunreinigungen wesentlich niedriger sind als die von Quecksilber. Quecksilberladung wird in einem Heiztopf verdampft und die Dämpfe werden mit einem wassergekühlten Kondensator kondensiert. Gereinigtes Quecksilber wird gesammelt und der Abfüllung zugeführt. Der im Heiztopf verbleibende Rückstand wird dem Retortenprozess zugeführt, um die Spuren von Quecksilber zurückzugewinnen, die im Vakuumdestillationsprozess nicht zurückgewonnen wurden.
• Lösungsreinigung. Dieser Prozess entfernt metallische und organische Verunreinigungen durch Waschen des rohen flüssigen Quecksilbers mit einer verdünnten Säure. Die beteiligten Schritte sind: Auslaugen des rohen flüssigen Quecksilbers mit verdünnter Salpetersäure, um metallische Verunreinigungen abzutrennen; Rühren des Säure-Quecksilbers mit Druckluft, um für eine gute Durchmischung zu sorgen; Dekantieren, um das Quecksilber von der Säure zu trennen; Waschen mit Wasser, um die restliche Säure zu entfernen; und das Quecksilber in einem Medium wie Aktivkohle oder Kieselgel zu filtern, um die letzten Feuchtigkeitsspuren zu entfernen. Zusätzlich zu Quecksilberdämpfen können Lösungsmittel, organische Chemikalien und Säurenebel in Kontakt kommen.
• Oxygenierung. Dieser Prozess verfeinert das gefilterte Quecksilber, indem metallische Verunreinigungen durch Oxidation mit Einblasluft entfernt werden. Der Oxidationsprozess umfasst zwei Schritte, Durchblasen und Filtern. Beim Spülschritt wird verunreinigtes Quecksilber mit Luft in einem geschlossenen Gefäß bewegt, um die metallischen Verunreinigungen zu oxidieren. Nach dem Durchblasen wird das Quecksilber in einem Holzkohlebett gefiltert, um die festen Metalloxide zu entfernen.
• Erwiderung. Das Retortenverfahren wird verwendet, um reines Quecksilber herzustellen, indem das in festem quecksilberhaltigem Schrott enthaltene Quecksilber verflüchtigt wird. Die bei der Retortenbehandlung beteiligten Schritte sind: Erhitzen des Schrotts mit einer externen Wärmequelle in einem geschlossenen Destillierkessel oder Stapel von Schalen, um das Quecksilber zu verdampfen; Kondensieren des Quecksilberdampfes in wassergekühlten Kondensatoren; Sammeln des kondensierten Quecksilbers in einem Sammelbehälter.

Tabelle 6 listet Expositionen und Kontrollen für Quecksilberrückgewinnungsarbeiten auf.

Tabelle 6. Technische/administrative Kontrollen für Quecksilber, nach Betrieb

Nickelrückgewinnung

Die wichtigsten Rohstoffe für die Nickelrückgewinnung sind Nickel-, Kupfer- und Aluminiumdampfbasislegierungen, die als Alt- oder Neuschrott anfallen. Altschrott umfasst Legierungen, die aus Maschinen- und Flugzeugteilen verwertet werden, während Neuschrott Blechschrott, Späne und Feststoffe bezeichnet, die Nebenprodukte bei der Herstellung von Legierungsprodukten sind. Die Nickelrückgewinnung umfasst die folgenden Schritte:

• Sortierung. Der Schrott wird kontrolliert und manuell von den nichtmetallischen und nichtnickelhaltigen Materialien getrennt. Beim Sortieren entstehen Staubbelastungen.
• Entfetten. Nickelschrott wird mit Trichlorethylen entfettet. Die Mischung wird filtriert oder zentrifugiert, um den Nickelschrott abzutrennen. Die verbrauchte Lösungsmittellösung aus Trichlorethylen und Fett durchläuft ein Lösungsmittelrückgewinnungssystem. Beim Entfetten kann Lösungsmittel in Kontakt kommen.
• Schmelzofen (Lichtbogen- oder Rotationshallofen). Schrott wird in einen Lichtbogenofen gegeben und mit einem Reduktionsmittel, meist Kalk, versetzt. Die Charge wird geschmolzen und entweder in Barren gegossen oder zur weiteren Veredelung direkt in einen Reaktor geleitet. Dämpfe, Staub, Lärm und Hitzeeinwirkung sind möglich.
• Reaktorraffination. Das geschmolzene Metall wird in einen Reaktor eingeführt, wo Schrott auf kalter Basis und Rohnickel hinzugefügt werden, gefolgt von Kalk und Kieselerde. Legierungsmaterialien wie Mangan, Niob oder Titan werden dann hinzugefügt, um die gewünschte Legierungszusammensetzung herzustellen. Dämpfe, Staub, Lärm und Hitzeeinwirkung sind möglich.
• Barrenguss. Bei diesem Verfahren wird das geschmolzene Metall aus dem Schmelzofen oder dem Raffinationsreaktor in Barren gegossen. Das Metall wird in Formen gegossen und abkühlen gelassen. Die Barren werden aus den Formen entfernt. Exposition gegenüber Hitze und Metalldämpfen möglich.

Expositionen und Kontrollmaßnahmen für Nickelrückgewinnungsvorgänge sind in Tabelle 7 aufgeführt.

Tabelle 7. Technische/administrative Kontrollen für Nickel, nach Betrieb

Rückgewinnung von Edelmetallen

Die Rohstoffe für die Edelmetallindustrie bestehen sowohl aus Alt- als auch aus Neuschrott. Altschrott umfasst elektronische Bauteile aus veralteten militärischen und zivilen Geräten sowie Schrott aus der Dentalindustrie. Bei der Herstellung und Fertigung von Edelmetallprodukten fällt neuer Schrott an. Die Produkte sind die elementaren Metalle wie Gold, Silber, Platin und Palladium. Die Edelmetallverarbeitung umfasst die folgenden Schritte:

• Handsortierung und Zerkleinerung. Edelmetallhaltiger Schrott wird von Hand sortiert und in einer Hammermühle zerkleinert und geschreddert. Hammermühlen sind laut.
• Verbrennungsprozess. Sortierter Schrott wird verbrannt, um Verunreinigungen aus Papier, Kunststoff und organischen Flüssigkeiten zu entfernen. Expositionen gegenüber organischen Chemikalien, Brandgasen und Staub sind möglich.
• Hochofenschmelzen. Behandelter Schrott wird zusammen mit Koks, Flussmitteln und recycelten Schlackenmetalloxiden einem Hochofen zugeführt. Die Charge wird geschmolzen und verschlackt, wodurch schwarzes Kupfer entsteht, das die Edelmetalle enthält. Die gebildete harte Schlacke enthält die meisten Schlackenverunreinigungen. Staub und Lärm können vorhanden sein.
• Konverterschmelze. Dieser Prozess soll das schwarze Kupfer weiter reinigen, indem in einem Konverter Luft durch die Schmelze geblasen wird. Schlackenhaltige Metallverunreinigungen werden entfernt und dem Hochofen wieder zugeführt. Der die Edelmetalle enthaltende Kupferbarren wird in Formen gegossen.
• Elektrolytische Raffination. Kupferbarren dient als Anode einer Elektrolysezelle. So scheidet sich reines Kupfer an der Kathode ab, während die Edelmetalle auf den Boden der Zelle fallen und als Schleime gesammelt werden. Als Elektrolyt wird Kupfersulfat verwendet. Säurenebelbelastungen sind möglich.
• Chemische Raffination. Der Edelmetallschlamm aus dem elektrolytischen Raffinationsprozess wird chemisch behandelt, um die einzelnen Metalle zurückzugewinnen. Zur Rückgewinnung von Gold und Silber werden zyanidbasierte Verfahren eingesetzt, die auch durch Auflösen zurückgewonnen werden können Königswasser Lösung und/oder Salpetersäure, gefolgt von einer Fällung mit Eisen(II)-sulfat oder Natriumchlorid, um das Gold bzw. Silber zu gewinnen. Die Metalle der Platingruppe können zurückgewonnen werden, indem sie in geschmolzenem Blei gelöst werden, das dann mit Salpetersäure behandelt wird und einen Rückstand hinterlässt, aus dem die Metalle der Platingruppe selektiv ausgefällt werden können. Die Edelmetallausscheidungen werden dann entweder geschmolzen oder entzündet, um das Gold und Silber als Körner und die Platinmetalle als Schwamm zu sammeln. Es kann zu Säurebelastungen kommen.

Die Expositionen und Kontrollen sind nach Betrieb in Tabelle 8 aufgeführt (siehe auch „Goldverhüttung und -raffination“).

Tabelle 8. Technische/administrative Kontrollen für Edelmetalle, nach Betrieb

Cadmium-Rückgewinnung

Cadmiumhaltiger Altschrott umfasst cadmierte Teile von verschrotteten Fahrzeugen und Booten, Haushaltsgeräte, Hardware und Befestigungselemente, Cadmiumbatterien, Cadmiumkontakte von Schaltern und Relais und andere gebrauchte Cadmiumlegierungen. Neuschrott sind normalerweise cadmiumdampfhaltige Spuckstoffe und kontaminierte Nebenprodukte aus Industrien, die die Metalle verarbeiten. Die Reklamationsverfahren sind:

• Vorbehandlung. Der Schrottvorbehandlungsschritt beinhaltet das Dampfentfetten von Legierungsschrott. Lösungsmitteldämpfe, die durch Erhitzen von recycelten Lösungsmitteln erzeugt werden, werden durch einen Behälter zirkuliert, der Schrottlegierungen enthält. Das Lösungsmittel und das gestrippte Fett werden dann kondensiert und getrennt, wobei das Lösungsmittel zurückgeführt wird. Es kann Cadmiumstaub und Lösungsmitteln ausgesetzt sein.
• Verhüttung/Veredelung. Beim Schmelzen/Raffinieren wird vorbehandelter Legierungsschrott oder elementarer Cadmiumschrott verarbeitet, um jegliche Verunreinigungen zu entfernen und Cadmiumlegierung oder elementares Cadmium herzustellen. Produkte von Öl- und Gasverbrennungen sowie Zink- und Cadmiumstaub können vorhanden sein.
• Retortendestillation. Entfettete Schrottlegierung wird in eine Retorte gefüllt und erhitzt, um Cadmiumdämpfe zu erzeugen, die anschließend in einem Kondensator gesammelt werden. Das geschmolzene Metall ist dann zum Gießen bereit. Expositionen gegenüber Cadmiumstaub sind möglich.
• Schmelzen/Entzinkung. Cadmiummetall wird in einen Schmelztiegel gefüllt und bis zur Schmelze erhitzt. Wenn Zink im Metall vorhanden ist, werden Flussmittel und Chlorierungsmittel hinzugefügt, um das Zink zu entfernen. Zu den potenziellen Belastungen gehören Cadmiumdämpfe und -staub, Zinkdämpfe und -staub, Zinkchlorid, Chlor, Chlorwasserstoff und Hitze.
• Casting. Der Gießvorgang bildet die gewünschte Produktlinie aus der im vorherigen Schritt hergestellten gereinigten Cadmiumlegierung oder Cadmiummetall. Beim Gießen können Cadmiumstaub und -dämpfe sowie Hitze entstehen.

Expositionen bei Cadmiumrückgewinnungsprozessen und die erforderlichen Kontrollen sind in Tabelle 9 zusammengefasst.

Tabelle 9. Technische/administrative Kontrollen für Cadmium, nach Betrieb

Selenrückgewinnung

Rohstoffe für dieses Segment sind gebrauchte xerografische Kopierzylinder und Schrott, der bei der Herstellung von Selengleichrichtern anfällt. Selenstaub kann überall vorhanden sein. Beim Destillieren und Retortenschmelzen können Verbrennungsgase und Staub entstehen. Retortenschmelzen ist laut. Beim Raffinieren sind Schwefeldioxidnebel und Säurenebel vorhanden. Beim Gießen können Metallstäube entstehen (siehe Tabelle 10).

Tabelle 10. Technische/administrative Kontrollen für Selen, nach Betrieb

Die Reklamationsverfahren sind wie folgt:

• Schrottvorbehandlung. Dieser Prozess scheidet Selen durch mechanische Verfahren wie die Hammermühle oder das Kugelstrahlen ab.
• Retortenschmelzen. Dieses Verfahren reinigt und konzentriert vorbehandelten Schrott in einem Retortendestillationsvorgang, indem der Schrott geschmolzen und Selen destillativ von den Verunreinigungen getrennt wird.
• Verfeinerung. Dieses Verfahren erzielt eine Reinigung von Selenschrott auf der Basis von Auslaugen mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie wässrigem Natriumsulfit. Unlösliche Verunreinigungen werden durch Filtration entfernt und das Filtrat wird behandelt, um Selen auszufällen.
• Destillation. Dieses Verfahren erzeugt Selen mit hoher Dampfreinheit. Das Selen wird geschmolzen, destilliert und die Selendämpfe werden kondensiert und als geschmolzenes Selen einem Produktbildungsvorgang zugeführt.
• Abschrecken. Dieses Verfahren wird verwendet, um gereinigtes Selenschrot und -pulver herzustellen. Die Selenschmelze wird zur Herstellung eines Schusses verwendet. Der Schuss wird dann getrocknet. Die zur Pulverherstellung erforderlichen Schritte sind die gleichen, außer dass Selendampf anstelle von geschmolzenem Selen das Material ist, das abgeschreckt wird.
• Gießen. Mit diesem Verfahren werden aus dem geschmolzenen Selen Selenbarren oder andere Formen hergestellt. Diese Formen werden hergestellt, indem geschmolzenes Selen in Formen der richtigen Größe und Form gegossen und die Schmelze abgekühlt und verfestigt wird.

Rückgewinnung von Kobalt

Die Quellen für Kobaltschrott sind Schleif- und Späne aus Superlegierungen sowie veraltete oder verschlissene Triebwerksteile und Turbinenschaufeln. Die Reklamationsprozesse sind:

• Handsortierung. Rohschrott wird von Hand sortiert, um die kobaltbasierten, nickelbasierten und nicht verarbeitbaren Komponenten zu identifizieren und zu trennen. Dies ist eine staubige Operation.
• Entfetten. Sortierter Schmutzschrott wird einer Entfettungsanlage zugeführt, in der Perchlorethylen-Dämpfe zirkulieren. Dieses Lösungsmittel entfernt Fett und Öl auf dem Schrott. Das Lösungsmittel-Öl-Fett-Dampfgemisch wird dann kondensiert und das Lösungsmittel zurückgewonnen. Lösungsmittelbelastungen sind möglich.
• Strahlen. Entfetteter Schrott wird mit Sand gestrahlt, um Schmutz, Oxide und Rost zu entfernen. Je nach verwendeter Körnung können Stäube vorhanden sein.
• Beiz- und chemischer Behandlungsprozess. Schrott aus dem Strahlvorgang wird mit Säuren behandelt, um Restrost und Oxidverunreinigungen zu entfernen. Säurenebel sind eine mögliche Exposition.
• Vakuumschmelzen. Gereinigter Schrott wird einem Vakuumofen zugeführt und im Lichtbogen- oder Induktionsofen geschmolzen. Es kann zu einer Belastung durch Schwermetalle kommen.
• Gießen Die geschmolzene Legierung wird zu Barren gegossen. Hitzestress ist möglich.

Siehe Tabelle 11 für eine Zusammenfassung der Expositionen und Kontrollen für die Kobaltrückgewinnung.

Tabelle 11. Technische/administrative Kontrollen für Kobalt, nach Betrieb

Zinnrückgewinnung

Die Hauptrohstoffquellen sind verzinnte Stahlzuschnitte, Ausschuss von Blechdosenherstellern, zurückgewiesene Plattierungsspulen aus der Stahlindustrie, Zinnkrätze und -schlämme, Lötschlacke und -schlämme, gebrauchte Bronze und bronzene Ausscheidungen und metallartiger Schrott. In vielen Prozessen finden sich Zinnstaub und Säurenebel.

• Entaluminisierung. Bei diesem Verfahren wird heißes Natriumhydroxid verwendet, um Aluminium aus Blechdosenschrott auszulaugen, indem der Schrott mit heißem Natriumhydroxid in Kontakt gebracht wird, die Natriumaluminatlösung von dem Schrottrückstand getrennt wird, das Natriumaluminat zu einem Raffinationsvorgang gepumpt wird, um lösliches Zinn zurückzugewinnen, und wiedergewonnen wird entaluminierter Zinnschrott für Futtermittel.
• Batch-Mischen. Dieses Verfahren ist ein mechanischer Vorgang, der durch Mischen von Krätzen und Schlämmen mit einem erheblichen Zinngehalt eine Beschickung herstellt, die für die Beschickung des Schmelzofens geeignet ist.
• Chemische Entzinnung. Dieser Prozess extrahiert das Zinn im Schrott. Entaluminiertem oder Rohschrott wird eine heiße Lösung aus Natronlauge und Natriumnitrit oder -nitrat zugesetzt. Das Ablassen und Pumpen der Lösung zu einem Raffinations-/Gießverfahren wird durchgeführt, wenn die Entzinnungsreaktion abgeschlossen ist. Der entzinnte Schrott wird dann gewaschen.
• Krätze schmelzen. Dieses Verfahren wird verwendet, um Krätzen teilweise zu reinigen und rohes Hochofenmetall herzustellen, indem die Beschickung geschmolzen, das rohe Hochofenmetall abgestochen und die Steine ​​und Schlacken abgestochen werden.
• Staubauslaugung und -filtration. Dieses Verfahren entfernt die Zink- und Chlorwerte aus Flugstaub durch Auslaugen mit Schwefelsäure, um Zink und Chlor zu entfernen, Filtern der resultierenden Mischung, um die Säure und gelöstes Zink und Chlor von dem ausgelaugten Staub abzutrennen, Trocknen des ausgelaugten Staubs in einem Trockner und Fördern des Staubs zinn- und bleihaltiger Staub zurück in den Batch-Mischprozess.
• Absetzen und Blattfiltration. Dieser Prozess reinigt die im chemischen Entzinnungsprozess anfallende Natriumstannatlösung. Verunreinigungen wie Silber, Quecksilber, Kupfer, Cadmium, etwas Eisen, Kobalt und Nickel werden als Sulfide ausgefällt.
• Verdampfungszentrifugation. Das Natriumstannat wird aus der gereinigten Lösung durch Eindampfen konzentriert, die Kristallisation von Natriumstannat und die Gewinnung von Natriumstannat erfolgt durch Zentrifugation.
• Elektrolytische Raffination. Dieses Verfahren erzeugt kathodisch reines Zinn aus der gereinigten Natriumstannatlösung, indem die Natriumstannatlösung durch Elektrolysezellen geleitet wird, die Kathoden entfernt werden, nachdem das Zinn abgeschieden wurde, und das Zinn von den Kathoden abgezogen wird.
• Ansäuerung und Filtration. Dieses Verfahren erzeugt ein hydratisiertes Zinnoxid aus der gereinigten Natriumstannatlösung. Dieses Oxidhydrat kann entweder zur Herstellung des wasserfreien Oxids verarbeitet oder zur Herstellung von elementarem Zinn geschmolzen werden. Das Oxidhydrat wird mit Schwefelsäure neutralisiert, um das hydratisierte Zinnoxid zu bilden, und filtriert, um das Hydrat als Filterkuchen abzutrennen.
• Brandveredelung. Dieses Verfahren erzeugt gereinigtes Zinn aus dem kathodischen Zinn durch Schmelzen der Beschickung, Entfernen der Verunreinigungen als Schlacke und Krätze, Gießen des geschmolzenen Metalls und Gießen des metallischen Zinns.
• Schmelzen. Dieses Verfahren wird zur Herstellung von Zinn verwendet, wenn eine elektrolytische Raffination nicht möglich ist. Dies wird durch Reduzieren des hydratisierten Zinnoxids mit einem Reduktionsmittel, Schmelzen des gebildeten Zinnmetalls, Abschöpfen der Krätze, Gießen des geschmolzenen Zinns und Gießen des geschmolzenen Zinns erreicht.
• Kalzinieren. Dieses Verfahren wandelt die hydratisierten Zinnoxide in wasserfreies Zinnoxid um, indem das Hydrat kalziniert und die Zinnoxide entfernt und verpackt werden.
• Kesselveredelung. Dieses Verfahren wird verwendet, um rohes Ofenmetall zu reinigen, indem ein vorgeheizter Kessel damit beladen wird, die Schlacke getrocknet wird, um die Verunreinigungen als Schlacke und Stein zu entfernen, mit Schwefel gefluxt wird, um Kupfer als Stein zu entfernen, mit Aluminium gefluxt wurde, um Antimon zu entfernen, und geschmolzenes Metall in das gewünschte gegossen wurde Formen.

Siehe Tabelle 12 für eine Zusammenfassung der Expositionen und Kontrollen für die Zinnrückgewinnung.

Tabelle 12. Technische/administrative Kontrollen für Zinn, nach Betrieb

Rückgewinnung von Titan

Die beiden Hauptquellen für Titanschrott sind Haushalte und Titanverbraucher. Heimschrott, der beim Fräsen und Herstellen von Titanprodukten anfällt, umfasst Zierbleche, Plankenbleche, Späne, Späne und Bohrungen. Verbraucherschrott besteht aus recycelten Titanprodukten. Die Rekultivierungsarbeiten umfassen:

• Entfetten. Bei diesem Verfahren wird klassierter Schrott mit verdampften organischen Lösungsmitteln (z. B. Trichlorethylen) behandelt. Verunreinigendes Fett und Öl werden durch die Lösungsmitteldämpfe aus dem Schrott entfernt. Das Lösungsmittel wird rezirkuliert, bis es nicht mehr entfetten kann. Verbrauchtes Lösungsmittel kann dann regeneriert werden. Der Schrott kann auch durch Dampf und Reinigungsmittel entfettet werden.
• Beizen. Der Säurebeizprozess entfernt Oxidzunder aus dem Entfettungsvorgang durch Auslaugen mit einer Lösung aus Salz- und Flusssäure. Der Abfall aus der Säurebehandlung wird mit Wasser gewaschen und getrocknet.
• Elektroraffination. Elektroraffination ist ein Vorbehandlungsverfahren für Titanschrott, bei dem Schrott in einer Salzschmelze elektroraffiniert wird.
• Schmelzen. Vorbehandelter Titanschrott und Legierungsmittel werden in einem Lichtbogen-Vakuumofen zu einer Titanlegierung geschmolzen. Zu den Eingangsmaterialien gehören vorbehandelter Titanschrott und Legierungsmaterialien wie Aluminium, Vanadium, Molybdän, Zinn, Zirkonium, Palladium, Niob und Chrom.
• Gießen. Geschmolzenes Titan wird in Formen gegossen. Das Titan verfestigt sich zu einem Barren, der Barren genannt wird.

Kontrollen für Expositionen bei Titanrückgewinnungsverfahren sind in Tabelle 13 aufgeführt.

Tabelle 13. Technische/administrative Kontrollen für Titan, nach Betrieb

Zurück

Metallveredelung

Die Oberflächenbehandlung von Metallen erhöht ihre Haltbarkeit und verbessert ihr Aussehen. Ein einzelnes Produkt kann mehr als einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden – zum Beispiel kann ein Autokarosserieblech phosphatiert, grundiert und lackiert werden. Dieser Artikel befasst sich mit den Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Metallen und den Methoden zur Verringerung ihrer Umweltbelastung.

Der Betrieb eines Metallveredelungsunternehmens erfordert die Zusammenarbeit zwischen der Unternehmensleitung, den Mitarbeitern, der Regierung und der Gemeinde, um die Umweltauswirkungen des Betriebs effektiv zu minimieren. Die Gesellschaft ist besorgt über das Ausmaß und die langfristigen Auswirkungen der Verschmutzung der Luft, des Wassers und der Landumwelt. Effektives Umweltmanagement wird durch detaillierte Kenntnisse aller Elemente, Chemikalien, Metalle, Prozesse und Ergebnisse etabliert.

Planung zur Vermeidung von Umweltverschmutzung verlagert die Umweltmanagementphilosophie von der Reaktion auf Probleme hin zur Vorwegnahme von Lösungen, die sich auf chemische Substitution, Prozessänderung und internes Recycling konzentrieren, unter Verwendung der folgenden Planungssequenz:

1. Initiieren Sie die Vermeidung von Umweltverschmutzung in allen Aspekten des Unternehmens.
2. Abfallströme identifizieren.
3. Setzen Sie Handlungsprioritäten.
4. Grundursache der Verschwendung ermitteln.
5. Identifizieren und implementieren Sie Änderungen, die die Verschwendung reduzieren oder beseitigen.
6. Messen Sie die Ergebnisse.

Kontinuierliche Verbesserung wird durch das Setzen neuer Handlungsprioritäten und die Wiederholung der Handlungsabfolge erreicht.

Eine detaillierte Prozessdokumentation identifiziert die Abfallströme und ermöglicht die Festlegung von Prioritäten für Möglichkeiten zur Abfallreduzierung. Fundierte Entscheidungen über mögliche Änderungen fördern Folgendes:

• einfache und praktische Betriebsverbesserungen
• Prozessänderungen mit Kunden und Lieferanten
• Umstellung auf weniger schädliche Aktivitäten, wo immer möglich
• Wiederverwendung und Recycling, wo eine Änderung nicht praktikabel ist
• Deponierung gefährlicher Abfälle nur als letztes Mittel.

Hauptprozesse und Standardbetriebsprozesse

Reinigung ist erforderlich, da alle Metallveredelungsprozesse erfordern, dass die zu veredelnden Teile frei von organischen und anorganischen Verschmutzungen sind, einschließlich Ölen, Zunder, Schwabbel- und Poliermitteln. Die drei Grundtypen der verwendeten Reiniger sind Lösungsmittel, Dampfentfetter und alkalische Reinigungsmittel.

Lösungsmittel und dampfentfettende Reinigungsverfahren wurden fast vollständig durch alkalische Materialien ersetzt, bei denen die nachfolgenden Prozesse nass sind. Lösungsmittel und Dampfentfetter werden immer noch verwendet, wenn Teile ohne weitere Nassbearbeitung sauber und trocken sein müssen. Lösungsmittel wie Terpene ersetzen in einigen Fällen flüchtige Lösungsmittel. Weniger toxische Materialien wie 1,1,1-Trichlorethan wurden bei der Dampfentfettung durch gefährlichere Materialien ersetzt (obwohl dieses Lösungsmittel als Ozonabbaumittel schrittweise eingestellt wird).

Alkalische Reinigungszyklen umfassen normalerweise ein Tauchbad, gefolgt von einer anodischen Elektroreinigung, gefolgt von einem schwachen Säurebad. Nicht ätzende, nicht silikatische Reiniger werden typischerweise zum Reinigen von Aluminium verwendet. Die Säuren sind typischerweise Schwefel-, Salz- und Salpetersäure.

Eloxieren, ein elektrochemisches Verfahren zur Verdickung der Oxidschicht auf der Metalloberfläche (häufig auf Aluminium angewendet), behandelt die Teile mit verdünnten Chrom- oder Schwefelsäurelösungen.

Konversionsbeschichtung dient als Untergrund für nachfolgende Lackierungen oder zur Passivierung zum Schutz vor Oxidation. Beim Chromatieren werden Teile in eine sechswertige Chromlösung mit organischen und anorganischen Wirkstoffen getaucht. Zum Phosphatieren werden Teile mit anderen Mitteln in verdünnte Phosphorsäure getaucht. Die Passivierung erfolgt durch Eintauchen in Salpetersäure oder Salpetersäure mit Natriumdichromat.

Stromloses Plattieren beinhaltet eine Abscheidung von Metall ohne Strom. Die stromlose Abscheidung von Kupfer oder Nickel wird bei der Herstellung von Leiterplatten verwendet.

Galvanotechnik umfasst die Abscheidung einer dünnen Metallschicht (Zink, Nickel, Kupfer, Chrom, Cadmium, Zinn, Messing, Bronze, Blei, Zinn-Blei, Gold, Silber und andere Metalle wie Platin) auf einem Substrat (Eisen- oder Nichteisenmetall). Eisen). Prozessbäder umfassen Metalle in Lösung in sauren, alkalischen neutralen und alkalischen Cyanidformulierungen (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1. Ein- und Ausgänge einer typischen Galvaniklinie

Chemisches Fräsen und Ätzen sind kontrollierte Lösungstauchverfahren unter Verwendung von chemischen Reagenzien und Ätzmitteln. Aluminium wird typischerweise vor dem Anodisieren in Ätzmittel geätzt oder chemisch in einer Lösung aufgehellt, die Salpeter-, Phosphor- und Schwefelsäure enthalten kann.

Schmelztauchbeschichtungen beinhalten das Auftragen von Metall auf ein Werkstück durch Eintauchen in geschmolzenes Metall (Zink- oder Zinnverzinkung von Stahl).

Gute Managementpraktiken

Wichtige Verbesserungen in den Bereichen Sicherheit, Gesundheit und Umwelt können durch Prozessverbesserungen erreicht werden, wie z. B.:

• mit Gegenstromspülung und Leitfähigkeitskontrollen
• Erhöhung der Entwässerungszeit
• Verwendung von mehr oder besseren Netzmitteln
• Prozesstemperaturen so hoch wie möglich halten, um die Viskosität zu senken, wodurch die Verschleppungsrückgewinnung (d. h. die Rückgewinnung von auf dem Metall verbleibender Lösung) erhöht wird
• Verwenden von Luftbewegung beim Spülen, um die Spüleffizienz zu erhöhen
• Verwendung von Kunststoffkugeln in Galvaniktanks, um die Nebelbildung zu reduzieren
• Verwendung einer verbesserten Filtration in Plattierungstanks, um die Häufigkeit der Reinigungsbehandlung zu reduzieren
• Platzieren eines Bordsteins um alle Prozessbereiche, um Verschüttungen einzudämmen
• Verwendung separater Behandlungen für rückgewinnbare Metalle wie Nickel
• Installation von Rückgewinnungssystemen wie Ionenaustausch, atmosphärische Verdampfung, Vakuumverdampfung, elektrolytische Rückgewinnung, Umkehrosmose und Elektrodialyse
• Vervollständigung von Verschleppungsrückgewinnungssystemen durch Verringerungen der Verschleppung von Schadstoffen und verbesserte Reinigungssysteme
• Einsatz moderner Bestandskontrollen zur Reduzierung von Abfall und Gefahren am Arbeitsplatz
• Anwendung von Standardverfahren (dh schriftliche Verfahren, regelmäßige Betriebsüberprüfungen und solide Betriebsprotokolle), um die Grundlage für eine solide Umweltmanagementstruktur zu schaffen.

Umweltplanung für bestimmte Abfälle

Spezifische Abfallströme, in der Regel verbrauchte Beschichtungslösungen, können reduziert werden durch:

• Filtrieren. Patronen- oder Kieselgurfilter können verwendet werden, um die Ansammlung von Feststoffen zu entfernen, die die Effizienz des Prozesses verringern.
• Kohlenstoffbehandlung kann verwendet werden, um organische Verunreinigungen zu entfernen (am häufigsten angewendet bei der Vernickelung, Kupfergalvanisierung und Zink- und Cadmiumbeschichtung).
• Gereinigtes Wasser. Die natürlichen Verunreinigungen in Wasserzusatz und Spülungen (z. B. Kalzium, Eisen, Magnesium, Mangan, Chlor und Karbonate) können durch Entionisierung, Destillation oder Umkehrosmose entfernt werden. Die Verbesserung der Spülwassereffizienz reduziert die Menge an Badschlämmen, die einer Behandlung bedürfen.
• Cyanidbadkarbonat gefrieren. Eine Absenkung der Badtemperatur auf –3 °C kristallisiert die im Cyanidbad durch Cyanidabbau, zu hohe Anodenstromdichten und Adsorption von Kohlendioxid aus der Luft gebildeten Carbonate aus und erleichtert deren Entfernung.
• Niederschlag. Die Entfernung von Metallverunreinigungen, die als Verunreinigungen in Anoden in das Bad gelangen, kann durch Fällung mit Bariumcyanid, Bariumhydroxid, Calciumhydroxid, Calciumsulfat oder Calciumcyanid erreicht werden.
• Alternativen zu sechswertigem Chrom. Sechswertiges Chrom kann durch dreiwertige Chromplattierungslösungen zum dekorativen Plattieren ersetzt werden. Chromumwandlungsbeschichtungen für Lackvorbehandlungen können manchmal durch Nicht-Chrom-Umwandlungsbeschichtungen oder No-Rinse-Chromchemikalien ersetzt werden.
• Nicht chelatierte Verfahrenschemie. Anstatt den Prozessbädern Chelatbildner zuzusetzen, um die Konzentration freier Ionen in der Lösung zu steuern, können Prozesschemien ohne Chelatisierung verwendet werden, so dass es möglicherweise nicht notwendig ist, Metalle in Lösung zu halten. Diese Metalle können ausfallen gelassen und durch kontinuierliche Filtration entfernt werden.
• Nicht-Cyanid-Prozesschemikalien. Abfallströme, die freies Cyanid enthalten, werden typischerweise unter Verwendung von Hypochlorit oder Chlor behandelt, um eine Oxidation zu erreichen, und komplexe Cyanide werden üblicherweise unter Verwendung von Eisensulfat ausgefällt. Die Verwendung von Nicht-Cyanid-Prozesschemie eliminiert einen Behandlungsschritt und reduziert das Schlammvolumen.
• Lösemittelentfettung. Anstelle der Lösemittelentfettung von Werkstücken vor der Bearbeitung können auch heiße alkalische Reinigungsbäder eingesetzt werden. Die Wirksamkeit von alkalischen Reinigern kann durch Anwendung von Elektrostrom oder Ultraschall verstärkt werden. Die Vorteile der Vermeidung von Lösungsmitteldämpfen und Schlämmen überwiegen oft die zusätzlichen Betriebskosten.
• Alkalische Reiniger. Dass alkalische Reiniger entsorgt werden müssen, wenn die Ansammlung von Öl, Fett und Schmutz aus der Nutzung ein Maß erreicht, das die Reinigungswirkung des Bades beeinträchtigt, kann vermieden werden, indem Abschäumer zum Entfernen von freischwimmenden Ölen, Absetzvorrichtungen oder Patronenfilter zum Entfernen von Partikeln und verwendet werden Öl-Wasser-Koaleszer und durch Verwendung von Mikrofiltration oder Ultrafiltration, um emulgierte Öle zu entfernen.
• Verschleppungsreduzierung. Das Reduzieren des Austragsvolumens aus Prozessbädern dient dazu, die Menge an wertvollen Prozesschemikalien zu reduzieren, die das Spülwasser kontaminieren, was wiederum die Schlammmenge reduziert, die durch ein herkömmliches Metallfällungsverfahren erzeugt wird.

Mehrere Methoden zur Verringerung der Ausschleppung umfassen:

• Betriebskonzentration im Prozessbad. Die Chemikalienkonzentration sollte so gering wie möglich gehalten werden, um die Viskosität (für schnelleres Ablaufen) und die Chemikalienmenge (im Film) zu minimieren.
• Betriebstemperatur des Prozessbads. Durch Erhöhung der Badtemperatur kann die Viskosität der Prozesslösung reduziert werden.
• Netzmittel. Durch Zugabe von Netzmitteln zum Prozessbad kann die Oberflächenspannung der Lösung reduziert werden.
• Werkstückpositionierung. Das Werkstück sollte so auf dem Gestell positioniert werden, dass der anhaftende Film frei abläuft und sich nicht in Rillen oder Hohlräumen einklemmt.
• Entzugs- oder Ablaufzeit. Je schneller ein Werkstück aus dem Prozessbad entnommen wird, desto dicker wird der Film auf der Werkstückoberfläche.
• Luftmesser. Das Blasen von Luft auf das Werkstück, wenn das Werkstückgestell über den Prozesstank angehoben wird, kann die Entwässerung und Trocknung verbessern.
• Sprühspülungen. Diese können über beheizten Bädern verwendet werden, so dass die Spülflussrate gleich der Verdunstungsrate des Tanks ist.
• Beschichtungsbäder. Karbonate und organische Verunreinigungen sollten entfernt werden, um eine Ansammlung von Verunreinigungen zu verhindern, die die Viskosität des Beschichtungsbades erhöhen.
• Entwässerungsplatten. Die Zwischenräume zwischen Prozesstanks sollten mit Drainageplatten abgedeckt werden, um Prozesslösungen aufzufangen und in das Prozessbad zurückzuführen.
• Ausziehtanks. Die Werkstücke sollten vor dem Standard-Spülvorgang in ausziehbare Tanks („statische Spül“-Tanks) gelegt werden.

Die Verschleppungsrückgewinnung von Chemikalien verwendet eine Vielzahl von Technologien. Diese beinhalten:

• Verdunstung. Atmosphärische Verdampfer sind am gebräuchlichsten und Vakuumverdampfer bieten Energieeinsparungen.
• Ionenaustausch dient der chemischen Rückgewinnung von Spülwasser.
• Elektrogewinnung. Dies ist ein elektrolytischer Prozess, bei dem die gelösten Metalle in der Lösung reduziert und an der Kathode abgeschieden werden. Das abgeschiedene Metall wird dann zurückgewonnen.
• Elektrodialyse. Dabei werden ionendurchlässige Membranen und angelegter Strom verwendet, um ionische Spezies aus der Lösung zu trennen.
• Umkehrosmose. Dabei wird eine halbdurchlässige Membran verwendet, um gereinigtes Wasser und eine konzentrierte Ionenlösung zu erzeugen. Das Wasser wird mit hohem Druck durch die Membran gedrückt, während die meisten gelösten Salze von der Membran zurückgehalten werden.

Spülwasser

Der größte Teil des gefährlichen Abfalls, der in einer Metallveredelungsanlage entsteht, stammt aus Abwasser, das bei den Spülvorgängen nach dem Reinigen und Plattieren entsteht. Durch die Erhöhung der Spüleffizienz kann eine Einrichtung den Abwasserfluss erheblich reduzieren.

Zwei grundlegende Strategien verbessern die Spüleffizienz. Erstens können durch Sprühspülungen und Spülwasserbewegung Turbulenzen zwischen dem Werkstück und dem Spülwasser erzeugt werden. Bewegung des Gestells oder Zwangswasser oder Luft verwendet werden. Zweitens kann die Kontaktzeit zwischen dem Werkstück und dem Spülwasser erhöht werden. Mehrere in Reihe geschaltete Spültanks im Gegenstrom reduzieren die Menge des verwendeten Spülwassers.

Industrielacke

Die Schichten umfasst Farben, Firnisse, Lacke, Emaille und Schellacke, Kitte, Holzspachtel und -versiegelungsmittel, Farben- und Lackentferner, Pinselreiniger und verwandte Farbprodukte. Flüssigbeschichtungen enthalten Pigmente und Zusatzstoffe, die in einer Mischung aus flüssigem Bindemittel und Lösungsmittel dispergiert sind. Pigmente sind anorganische oder organische Verbindungen, die der Beschichtung Farbe und Opazität verleihen und den Verlauf und die Haltbarkeit der Beschichtung beeinflussen. Pigmente enthalten oft Schwermetalle wie Cadmium, Blei, Zink, Chrom und Kobalt. Das Bindemittel erhöht die Haftfähigkeit, Kohäsion und Konsistenz der Beschichtung und ist die Hauptkomponente, die nach Abschluss der Beschichtung auf der Oberfläche verbleibt. Bindemittel schließen eine Vielzahl von Ölen, Harzen, Kautschuken und Polymeren ein. Additive wie Füllstoffe und Streckmittel können Beschichtungen zugesetzt werden, um die Herstellungskosten zu senken und die Haltbarkeit der Beschichtung zu erhöhen.

Zu den in Beschichtungen verwendeten Arten von organischen Lösungsmitteln gehören aliphatische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, Ester, Ketone, Glykolether und Alkohole. Lösungsmittel dispergieren oder lösen die Bindemittel und verringern die Beschichtungsviskosität und -dicke. Lösungsmittel, die in Beschichtungsformulierungen verwendet werden, sind gefährlich, weil viele menschliche Karzinogene sind und brennbar oder explosiv sind. Die meisten in einer Beschichtung enthaltenen Lösungsmittel verdampfen, wenn die Beschichtung aushärtet, wodurch Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) entstehen. VOC-Emissionen werden aufgrund der negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt zunehmend reguliert. Umweltbelange im Zusammenhang mit herkömmlichen Inhaltsstoffen, Beschichtungstechnologien und Beschichtungsabfällen sind eine treibende Kraft für die Entwicklung von Alternativen zur Vermeidung von Umweltverschmutzung.

Die meisten Beschichtungen werden auf Architektur-, Industrie- oder Spezialprodukten verwendet. Bautenanstriche werden in Gebäuden und Bauprodukten sowie für dekorative und schützende Dienstleistungen wie Lacke zum Schutz von Holz verwendet. Industrieanlagen integrieren Beschichtungsvorgänge in verschiedene Produktionsprozesse. Die Automobil-, Metalldosen-, Landwirtschaftsmaschinen-, Coil-Coating-, Holz- und Metallmöbel- und -einrichtungsindustrie sowie die Haushaltsgeräteindustrie sind die Hauptverbraucher von Industrielacken.

Das Design einer Beschichtungsformulierung hängt vom Zweck der Beschichtungsanwendung ab. Beschichtungen sorgen für Ästhetik, Korrosions- und Oberflächenschutz. Kosten, Funktion, Produktsicherheit, Umweltverträglichkeit, Auftragseffizienz sowie Trocknungs- und Aushärtungsgeschwindigkeit bestimmen die Formulierungen.

Beschichtungsverfahren

Die meisten Beschichtungsprozesse umfassen fünf Arbeitsgänge: Rohstoffhandhabung und -vorbereitung, Oberflächenvorbereitung, Beschichtung, Gerätereinigung und Abfallmanagement.

Handhabung und Aufbereitung von Rohstoffen

Die Rohstoffhandhabung und -vorbereitung umfasst die Lagerhaltung, Mischvorgänge, das Verdünnen und Anpassen von Beschichtungen und den Rohstofftransfer durch die Anlage. Überwachungs- und Handhabungsverfahren und -praktiken sind erforderlich, um die Entstehung von Abfällen durch Verderb, Abweichungen von der Spezifikation und unsachgemäße Zubereitung zu minimieren, die durch übermäßige Verdünnung und daraus resultierende Verschwendung entstehen können. Der Transfer, ob manuell oder über ein Rohrleitungssystem, muss geplant werden, um Verderb zu vermeiden.

Oberflächenvorbereitung

Die Art der verwendeten Oberflächenvorbereitungstechnik hängt von der zu beschichtenden Oberfläche ab – vorherige Vorbereitung, Menge an Schmutz, Fett, aufzutragender Beschichtung und erforderlicher Oberflächenbeschaffenheit. Übliche Vorbereitungsoperationen sind Entfetten, Vorbeschichten oder Phosphatieren und Entschichten. Für die Endbearbeitung von Metallen umfasst das Entfetten Lösungsmittelwischen, Kaltreinigung oder Dampfentfettung mit halogenierten Lösungsmitteln, wässrige alkalische Reinigung, halbwässrige Reinigung oder Reinigung mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen, um organische Verschmutzungen, Schmutz, Öl und Fett zu entfernen. Zur Entfernung von Walzzunder und Rost kommen Säurebeizen, Schleifreinigung oder Flammreinigung zum Einsatz.

Der häufigste Vorbereitungsvorgang für Metalloberflächen, abgesehen von der Reinigung, ist die Phosphatbeschichtung, die verwendet wird, um die Haftung organischer Beschichtungen auf Metalloberflächen zu fördern und die Korrosion zu verzögern. Phosphatschichten werden durch Tauchen oder Besprühen von Metalloberflächen mit Zink-, Eisen- oder Manganphosphatlösung aufgebracht. Phosphatieren ist ein Oberflächenveredelungsverfahren ähnlich dem Galvanisieren, das aus einer Reihe von Prozesschemikalien und Spülbädern besteht, in die Teile eingetaucht werden, um die gewünschte Oberflächenvorbereitung zu erreichen. Siehe Artikel „Oberflächenbehandlung von Metallen“ in diesem Kapitel.

Das Entfernen von Beschichtungen, chemisch oder mechanisch, wird auf Oberflächen durchgeführt, die neu beschichtet, repariert oder inspiziert werden müssen. Die gebräuchlichste Methode zur chemischen Entfernung von Beschichtungen ist das Lösungsmittel-Stripping. Diese Lösungen enthalten üblicherweise Phenol, Methylenchlorid und eine organische Säure, um die Beschichtung von der beschichteten Oberfläche zu lösen. Eine abschließende Wasserwäsche zur Entfernung der Chemikalien kann große Mengen an Abwasser erzeugen. Schleifstrahlen ist der übliche mechanische Prozess, ein trockener Vorgang, bei dem Druckluft verwendet wird, um ein Strahlmittel gegen die Oberfläche zu treiben, um die Beschichtung zu entfernen.

Oberflächenvorbereitungsvorgänge beeinflussen die Abfallmenge aus dem spezifischen Vorbereitungsprozess. Wenn die Oberflächenvorbereitung unzureichend ist, was zu einer schlechten Beschichtung führt, trägt das Entfernen der Beschichtung und das erneute Beschichten zur Abfallerzeugung bei.

Beschichtung

Der Beschichtungsvorgang umfasst das Übertragen der Beschichtung auf die Oberfläche und das Härten der Beschichtung auf der Oberfläche. Die meisten Beschichtungstechnologien fallen in eine von 1 Grundkategorien: Tauchbeschichtung, Walzenbeschichtung, Flutbeschichtung, Sprühbeschichtung und die gebräuchlichste Technik, luftzerstäubte Sprühbeschichtung unter Verwendung von Beschichtungen auf Lösungsmittelbasis.

Luftzerstäubte Sprühbeschichtungen werden aufgrund von Lösungsmittelemissionen und Overspray üblicherweise in einer kontrollierten Umgebung durchgeführt. Overspray-Kontrollgeräte sind Gewebefilter oder Wasserwände, die entweder gebrauchte Filter oder Abwasser aus Luftreinigungssystemen erzeugen.

Das Härten wird durchgeführt, um das Beschichtungsbindemittel in eine harte, zähe, haftende Oberfläche umzuwandeln. Härtungsmechanismen umfassen: Trocknen, Backen oder Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl oder Infrarot- oder Ultraviolettlicht. Das Aushärten erzeugt erhebliche VOCs aus lösungsmittelbasierten Beschichtungen und stellt ein Explosionspotential dar, wenn die Lösungsmittelkonzentrationen über die untere Explosionsgrenze steigen. Folglich sind Härtungsvorgänge mit Vorrichtungen zur Kontrolle der Luftverschmutzung ausgestattet, um VOC-Emissionen zu verhindern, und zur Sicherheitskontrolle, um Explosionen zu verhindern.

Umwelt- und Gesundheitsbelange, strengere Vorschriften für herkömmliche Beschichtungsformulierungen, hohe Lösungsmittelkosten und teure Sonderabfallentsorgung haben eine Nachfrage nach alternativen Beschichtungsformulierungen geschaffen, die weniger gefährliche Bestandteile enthalten und bei der Anwendung weniger Abfall erzeugen. Alternative Beschichtungsformulierungen umfassen:

• High-Solid-Lacke, mit der doppelten Menge an Pigment und Harz im gleichen Lösungsmittelvolumen wie herkömmliche Beschichtungen. Die Anwendung senkt die VOC-Emissionen zwischen 62 und 85 % im Vergleich zu konventionellen Low-Solid-Lösemittellacken, da der Lösemittelanteil reduziert ist.
• Beschichtungen auf Wasserbasis unter Verwendung von Wasser und einer organischen Lösungsmittelmischung als Träger mit Wasser als Basis. Im Vergleich zu lösemittelbasierten Lacken erzeugen wasserbasierte Lacke zwischen 80 und 95 % weniger VOC-Emissionen und verbrauchte Lösemittel als herkömmliche festkörperarme Lacke auf Lösemittelbasis.
• Pulverbeschichtungen kein organisches Lösungsmittel enthaltend, bestehend aus fein pulverisierten Pigment- und Harzpartikeln. Sie sind entweder thermoplastische (Harz mit hohem Molekulargewicht für dicke Beschichtungen) oder duroplastische (Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht, die vor der chemischen Vernetzung eine dünne Schicht bilden) Pulver.

Gerätereinigung

Die Gerätereinigung ist ein notwendiger, routinemäßiger Wartungsvorgang in Beschichtungsprozessen. Dadurch entstehen erhebliche Mengen an gefährlichem Abfall, insbesondere wenn zur Reinigung halogenierte Lösungsmittel verwendet werden. Die Gerätereinigung für Beschichtungen auf Lösungsmittelbasis wurde traditionell manuell mit organischen Lösungsmitteln durchgeführt, um Beschichtungen von Prozessgeräten zu entfernen. Die Rohrleitungen müssen chargenweise mit Lösungsmittel gespült werden, bis sie sauber sind. Beschichtungsanlagen müssen zwischen Produktwechseln und nach Prozessstillständen gereinigt werden. Die angewandten Verfahren und Praktiken bestimmen die Höhe des durch diese Aktivitäten erzeugten Abfalls.

Abfallwirtschaft

Durch Beschichtungsprozesse werden mehrere Abfallströme erzeugt. Fester Abfall umfasst leere Beschichtungsbehälter, Beschichtungsschlamm aus Overspray und Gerätereinigung, verbrauchte Filter und Schleifmittel, Trockenbeschichtung und Putzlappen.

Zu den flüssigen Abfällen gehören Abwasser aus der Oberflächenvorbereitung, der Overspray-Kontrolle oder der Gerätereinigung, nicht spezifikationsgemäße oder überschüssige Beschichtungs- oder Oberflächenvorbereitungsmaterialien, Overspray, Verschüttungen und verbrauchte Reinigungslösungen. Vor-Ort-Recycling mit geschlossenem Kreislauf wird für verbrauchte Lösungsmittel immer beliebter, da die Entsorgungskosten steigen. Flüssigkeiten auf Wasserbasis werden normalerweise vor Ort behandelt, bevor sie in öffentliche Behandlungssysteme eingeleitet werden.

VOC-Emissionen werden durch alle herkömmlichen Beschichtungsverfahren erzeugt, die lösungsmittelbasierte Beschichtungen verwenden und Kontrollvorrichtungen wie Kohlenstoffadsorptionseinheiten, Kondensatoren oder thermische katalytische Oxidationsanlagen erfordern.

Zurück