Adaptado de la 3ra edición, Enciclopedia de Salud y Seguridad en el Trabajo.

Existe una amplia variedad de técnicas para el acabado de las superficies de los productos metálicos para que resistan la corrosión, ajusten mejor y se vean mejor (ver tabla 1). Algunos productos son tratados por una secuencia de varias de estas técnicas. Este artículo describirá brevemente algunos de los más utilizados.

Tabla 1. Resumen de los peligros asociados con los diferentes métodos de tratamiento de metales

Antes de aplicar cualquiera de estas técnicas, los productos deben limpiarse a fondo. Se utilizan varios métodos de limpieza, individualmente o en secuencia. Incluyen el esmerilado, cepillado y pulido mecánicos (que producen polvo metálico u oxídico; el polvo de aluminio puede ser explosivo), desengrasado con vapor, lavado con disolventes orgánicos de grasa, “decapado” en soluciones ácidas o alcalinas concentradas y desengrasado electrolítico. El último consiste en la inmersión en baños que contienen cianuro y álcali concentrado en los que el hidrógeno u oxígeno formados electrolíticamente eliminan la grasa, lo que da como resultado superficies metálicas "en blanco" libres de óxidos y grasas. La limpieza es seguida por un adecuado enjuague y secado del producto.

El diseño adecuado del equipo y LEV eficaz reducirá parte del riesgo. Los trabajadores expuestos al riesgo de salpicaduras deben estar provistos de gafas protectoras o protectores para los ojos y guantes, delantales y ropa de protección. Las duchas y las fuentes de lavado de ojos deben estar cerca y en buen estado de funcionamiento, y las salpicaduras y los derrames deben lavarse rápidamente. Con equipo electrolítico, los guantes y zapatos deben ser no conductores, y se deben seguir otras precauciones eléctricas estándar, como la instalación de interruptores de circuito de falla a tierra y procedimientos de bloqueo/etiquetado.

Procesos de tratamiento

Pulido electrolítico

El pulido electrolítico se usa para producir una superficie de apariencia y reflectividad mejoradas, para eliminar el exceso de metal para que se ajuste con precisión a las dimensiones requeridas y para preparar la superficie para la inspección de imperfecciones. El proceso implica la disolución anódica preferencial de puntos altos en la superficie después del desengrasado con vapor y la limpieza alcalina en caliente. Los ácidos se utilizan con frecuencia como soluciones electrolíticas; en consecuencia, se requiere un enjuague adecuado después.

galvanoplastia

La galvanoplastia es un proceso químico o electroquímico para aplicar una capa metálica al producto, por ejemplo, níquel para protegerlo contra la corrosión, cromo duro para mejorar las propiedades de la superficie o plata y oro para embellecerlo. Ocasionalmente, se utilizan materiales no metálicos. El producto, cableado como cátodo, y un ánodo del metal a depositar se sumergen en una solución electrolítica (que puede ser ácida, alcalina o alcalina con sales y complejos de cianuro) y se conectan externamente a una fuente de corriente continua. Los cationes cargados positivamente del ánodo metálico migran al cátodo, donde se reducen al metal y se depositan como una capa delgada (ver figura 1). El proceso continúa hasta que el nuevo recubrimiento alcanza el espesor deseado, y luego el producto se lava, seca y pule.

Figura 1. Galvanoplastia: representación esquemática

Ánodo: Cu → Cu⁺² + 2e^- ; Cátodo: Cu⁺² + 2e^- → Cu

In electroformado, un proceso estrechamente relacionado con la galvanoplastia, los objetos moldeados de, por ejemplo, yeso o plástico se vuelven conductores mediante la aplicación de grafito y luego se conectan como cátodo para que el metal se deposite sobre ellos.

In anodización, un proceso que se ha vuelto cada vez más importante en los últimos años, los productos de aluminio (también se utilizan titanio y otros metales) se conectan como ánodo y se sumergen en ácido sulfúrico diluido. Sin embargo, en lugar de formarse iones de aluminio positivos y migrar para depositarse en el cátodo, son oxidados por los átomos de oxígeno que surgen en el ánodo y se unen a él como una capa de óxido. Esta capa de óxido se disuelve parcialmente con la solución de ácido sulfúrico, lo que hace que la capa superficial sea porosa. Posteriormente, en estos poros se pueden depositar materiales coloreados o sensibles a la luz, como en la fabricación de placas de identificación, por ejemplo.

Esmaltes y vidriados

El esmalte vítreo o el esmalte de porcelana se utiliza para dar un recubrimiento resistente al calor, a las manchas y a la corrosión a los metales, generalmente hierro o acero, en una amplia gama de productos fabricados que incluyen bañeras, cocinas a gas y eléctricas, utensilios de cocina, tanques de almacenamiento. y contenedores, y equipos eléctricos. Además, los esmaltes se utilizan en la decoración de cerámica, vidrio, joyería y adornos decorativos. El uso especializado de polvos de esmalte en la producción de artículos ornamentales como Cloisonné y Limoges se conoce desde hace siglos. Los esmaltes se aplican a la cerámica de todo tipo.

Los materiales utilizados en la fabricación de esmaltes y vidriados vítreos incluyen:

• refractarios, como cuarzo, feldespato y arcilla
• fundentes, como bórax (borato de sodio decahidratado), carbonato de sodio (carbonato de sodio anhidro), nitrato de sodio, espato flúor, criolita, carbonato de bario, carbonato de magnesio, monóxido de plomo, tetróxido de plomo y óxido de zinc
• colores, como óxidos de antimonio, cadmio, cobalto, hierro, níquel, manganeso, selenio, vanadio, uranio y titanio
• opacificantes, como óxidos de antimonio, titanio, estaño y circonio, y antimoninato de sodio
• electrolitos, como bórax, carbonato de sodio, carbonato y sulfato de magnesio, nitrito de sodio y aluminato de sodio
• agentes floculantes, tales como arcilla, gomas, alginato de amonio, bentonita y sílice coloidal.

El primer paso en todo tipo de esmaltado o acristalamiento vítreo es la elaboración de la frita, el polvo de esmalte. Esto implica la preparación de las materias primas, la fundición y el manejo de la frita.

Después de una cuidadosa limpieza de los productos metálicos (p. ej., granallado, decapado, desengrasado), el esmalte se puede aplicar mediante una serie de procedimientos:

• En el proceso húmedo, el objeto se sumerge en la barbotina de esmalte acuoso, se retira y se deja escurrir o, en el proceso de "derramamiento", la barbotina de esmalte es más espesa y se debe sacudir del objeto.
• En el proceso seco, el objeto revestido se calienta a la temperatura de esmaltado y luego se espolvorea polvo de esmalte seco a través de tamices. El esmalte se sinteriza en su lugar y, cuando el objeto se devuelve al horno, se derrite hasta obtener una superficie lisa.
• La aplicación por aspersión se usa cada vez más, generalmente en una operación mecanizada. Requiere un gabinete bajo ventilación de escape.
• Los esmaltes decorativos se suelen aplicar a mano, utilizando brochas o herramientas similares.
• Los esmaltes para artículos de porcelana y cerámica se aplican normalmente por inmersión o pulverización. Aunque se están mecanizando algunas operaciones de inmersión, las piezas se suelen sumergir a mano en la industria de la porcelana nacional. El objeto se sostiene en la mano, se sumerge en una gran tina de esmalte, se quita el esmalte con un movimiento de la muñeca y se coloca el objeto en una secadora. Se debe proporcionar una campana o gabinete cerrado con ventilación de escape eficiente cuando se rocía el esmalte.

Luego, los objetos preparados se “cuecen” en un horno u horno, que generalmente funciona con gas.

Aguafuerte

El grabado químico produce un acabado satinado o mate. Con mayor frecuencia, se utiliza como pretratamiento antes del anodizado, lacado, revestimiento de conversión, pulido o abrillantado químico. Se aplica con mayor frecuencia al aluminio y al acero inoxidable, pero también se usa para muchos otros metales.

El aluminio generalmente se graba en soluciones alcalinas que contienen varias mezclas de hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, fosfato trisódico y carbonato de sodio, junto con otros ingredientes para evitar la formación de lodos. Uno de los procesos más comunes utiliza hidróxido de sodio a una concentración de 10 a 40 g/l mantenido a una temperatura de 50 a 85°C con un tiempo de inmersión de hasta 10 minutos.

El grabado alcalino suele ir precedido y seguido de un tratamiento en diversas mezclas de ácido clorhídrico, fluorhídrico, nítrico, fosfórico, crómico o sulfúrico. Un tratamiento ácido típico implica inmersiones de 15 a 60 segundos en una mezcla de 3 partes en volumen de ácido nítrico y 1 parte en volumen de ácido fluorhídrico que se mantiene a una temperatura de 20°C.

Galvanizado

El galvanizado aplica un recubrimiento de zinc a una variedad de productos de acero para protegerlos contra la corrosión. El producto debe estar limpio y libre de óxido para que el recubrimiento se adhiera correctamente. Esto generalmente implica una serie de procesos de limpieza, enjuague, secado o recocido antes de que el producto ingrese al baño de galvanizado. En el galvanizado por “inmersión en caliente”, el producto pasa por un baño de zinc fundido; El galvanizado en "frío" es esencialmente galvanoplastia, como se describió anteriormente.

Los productos manufacturados generalmente se galvanizan en un proceso por lotes, mientras que el método de tira continua se usa para tiras, láminas o alambres de acero. Puede emplearse fundente para mantener una limpieza satisfactoria tanto del producto como del baño de zinc y para facilitar el secado. Un paso de prefundido puede ser seguido por una cubierta de fundente de cloruro de amonio en la superficie del baño de zinc, o este último puede usarse solo. En la tubería galvanizada, la tubería se sumerge en una solución caliente de cloruro de zinc y amonio después de la limpieza y antes de que la tubería ingrese al baño de zinc fundido. Los fundentes se descomponen para formar cloruro de hidrógeno irritante y gas amoníaco, lo que requiere LEV.

Los distintos tipos de galvanizado continuo en caliente difieren esencialmente en cómo se limpia el producto y si la limpieza se realiza en línea:

• limpieza por oxidación a la llama de los aceites superficiales con posterior reducción en el horno y recocido realizado en línea
• limpieza electrolítica realizada antes del recocido en línea
• limpieza por decapado ácido y limpieza alcalina, usando un fundente antes del horno de precalentamiento y recocido en un horno antes de galvanizar
• limpieza mediante decapado ácido y limpieza con álcali, eliminando el fundente y precalentando en un gas reductor (p. ej., hidrógeno) antes del galvanizado.

La línea de galvanizado continuo para tiras de acero de calibre ligero omite el decapado y el uso de fundente; utiliza limpieza alcalina y mantiene limpia la superficie de la tira calentándola en una cámara u horno con atmósfera reductora de hidrógeno hasta que pasa por debajo de la superficie del baño de zinc fundido.

El galvanizado continuo del alambre requiere pasos de recocido, generalmente con una bandeja de plomo fundido frente a los tanques de limpieza y galvanizado; refrigeración por aire o agua; decapado en ácido clorhídrico diluido caliente; enjuague; aplicación de un fundente; el secado; y luego galvanizado en el baño de zinc fundido.

Una escoria, una aleación de hierro y zinc, se deposita en el fondo del baño de zinc fundido y debe eliminarse periódicamente. Varios tipos de materiales flotan en la superficie del baño de zinc para evitar la oxidación del zinc fundido. Se necesita un desnatado frecuente en los puntos de entrada y salida del alambre o tira que se está galvanizando.

Tratamiento térmico

El tratamiento térmico, el calentamiento y enfriamiento de un metal que permanece en estado sólido, suele ser una parte integral del procesamiento de productos metálicos. Casi siempre implica un cambio en la estructura cristalina del metal que da como resultado una modificación de sus propiedades (p. ej., recocido para hacer que el metal sea más maleable, calentamiento y enfriamiento lento para reducir la dureza, calentamiento y enfriamiento rápido para aumentar la dureza, calentamiento a baja temperatura). calefacción para minimizar las tensiones internas).

Recocido

El recocido es un tratamiento térmico de "ablandamiento" ampliamente utilizado para permitir un mayor trabajo en frío del metal, mejorar la maquinabilidad, aliviar la tensión del producto antes de su uso, etc. Implica calentar el metal a una temperatura específica, mantenerlo a esa temperatura durante un período de tiempo específico y permitir que se enfríe a una velocidad determinada. Se utilizan varias técnicas de recocido:

• recocido azul, en el que se produce una capa de óxido azul sobre la superficie de las aleaciones a base de hierro
• recocido brillante, que se lleva a cabo en una atmósfera controlada para minimizar la oxidación superficial
• recocido cerrado or recocido de caja, un método en el que los metales ferrosos y no ferrosos se calientan en un recipiente de metal sellado con o sin material de empaque y luego se enfrían lentamente
• recocido completo, normalmente se lleva a cabo en una atmósfera protectora, con el objetivo de obtener la máxima suavidad económicamente viable
• maleable, un tipo especial de recocido dado a las piezas de fundición de hierro para hacerlas maleables mediante la transformación del carbono combinado en el hierro en carbono fino (es decir, grafito)
• recocido parcial, un proceso de baja temperatura para eliminar las tensiones internas inducidas en el metal por el trabajo en frío
• subcrítico or recocido esferoidizante, lo que produce una maquinabilidad mejorada al permitir que el carburo de hierro en la estructura cristalina adquiera una forma esferoide.

Envejecimiento

El endurecimiento por envejecimiento es un tratamiento térmico que se utiliza a menudo en las aleaciones de aluminio y cobre en el que el endurecimiento natural que tiene lugar en la aleación se acelera calentándolo a unos 180 °C durante aproximadamente 1 hora.

homogeneizante

La homogeneización, generalmente aplicada a lingotes o compactos de metal en polvo, está diseñada para eliminar o reducir en gran medida la segregación. Se logra calentando a una temperatura de aproximadamente 20 °C por debajo del punto de fusión del metal durante aproximadamente 2 horas o más y luego enfriando.

La normalización

Un proceso similar al recocido completo, asegura la uniformidad de las propiedades mecánicas a obtener y también produce una mayor tenacidad y resistencia a las cargas mecánicas.

Patentar

El patentado es un tipo especial de proceso de recocido que generalmente se aplica a materiales de sección transversal pequeña destinados a trefilarse (por ejemplo, alambre de acero al 0.6% de carbono). El metal se calienta en un horno ordinario por encima del rango de transformación y luego pasa directamente del horno a, por ejemplo, un baño de plomo mantenido a una temperatura de aproximadamente 170°C.

Templado y revenido

Se puede producir un aumento de la dureza en una aleación a base de hierro calentando por encima del rango de transformación y enfriando rápidamente a temperatura ambiente mediante enfriamiento rápido en aceite, agua o aire. El artículo a menudo está demasiado tenso para ser puesto en servicio y, para aumentar su tenacidad, se templa recalentándolo a una temperatura por debajo del rango de transformación y dejándolo enfriar a la velocidad deseada.

El martemplado y el austemperado son procesos similares excepto que el artículo se templa, por ejemplo, en un baño de sal o de plomo mantenido a una temperatura de 400°C.

Endurecimiento superficial y superficial

Este es otro proceso de tratamiento térmico que se aplica con mayor frecuencia a las aleaciones a base de hierro, lo que permite que la superficie del objeto permanezca dura mientras que su núcleo permanece relativamente dúctil. Tiene una serie de variaciones:

• Endurecimiento a la llama consiste en endurecer las superficies del objeto (p. ej., dientes de engranajes, cojinetes, guías deslizantes) calentándolas con un soplete de gas a alta temperatura y luego enfriándolas en aceite, agua u otro medio adecuado.
• Endurecimiento por inducción eléctrica es similar al endurecimiento a la llama excepto que el calentamiento se produce por corrientes de Foucault inducidas en las capas superficiales.
• Carburación aumenta el contenido de carbono de la superficie de una aleación a base de hierro al calentar el objeto en un medio carbonoso sólido, líquido o gaseoso (por ejemplo, carbón sólido y carbonato de bario, cianuro de sodio líquido y carbonato de sodio, monóxido de carbono gaseoso, metano, etc. ) a una temperatura de aproximadamente 900°C.
• Nitruración aumenta el contenido de nitrógeno de la superficie de un objeto especial de acero o hierro fundido de baja aleación calentándolo en un medio nitrogenado, generalmente gas amoníaco, a una temperatura de aproximadamente 500 a 600 °C.
• cianuracion es un método de cementación en el que la superficie de un objeto de acero con bajo contenido de carbono se enriquece en carbono y nitrógeno simultáneamente. Por lo general, implica calentar el objeto durante 1 hora en un baño de cianuro de sodio al 30 % fundido a 870 °C y luego enfriarlo en aceite o agua.
• carbonitruración es un proceso gaseoso para la absorción simultánea de carbono y nitrógeno en la capa superficial del acero calentándolo a 800 a 875 °C en una atmósfera de un gas carburante (ver arriba) y un gas de nitruración (por ejemplo, 2 a 5% anhidro amoníaco).

Metalización

La metalización, o rociado de metal, es una técnica para aplicar un revestimiento metálico protector a una superficie rugosa mecánicamente rociándola con gotas de metal fundido. También se utiliza para reconstruir superficies desgastadas o corroídas y para recuperar componentes mal mecanizados. El proceso es ampliamente conocido como Schooping, en honor al Dr. Schoop que lo inventó.

Utiliza la pistola Schooping, una pistola rociadora manual con forma de pistola a través de la cual el metal en forma de alambre se introduce en una llama de soplete de gas combustible/oxígeno que lo derrite y, usando aire comprimido, lo rocía sobre el objeto. La fuente de calor es una mezcla de oxígeno y acetileno, propano o gas natural comprimido. El alambre enrollado generalmente se endereza antes de introducirlo en la pistola. Se puede usar cualquier metal que pueda convertirse en alambre; la pistola también puede aceptar el metal en forma de polvo.

La metalización al vacío es un proceso en el que el objeto se coloca en un recipiente al vacío en el que se rocía el metal de recubrimiento.

Fosfatado

El fosfatado se utiliza principalmente en aluminio y acero dulce y galvanizado para aumentar la adherencia y la resistencia a la corrosión de los acabados de pintura, cera y aceite. También se utiliza para formar una capa que actúa como película de separación en la embutición profunda de chapas y mejora su resistencia al desgaste. Consiste esencialmente en dejar reaccionar la superficie metálica con una solución de uno o más fosfatos de hierro, zinc, manganeso, sodio o amonio. Las soluciones de fosfato de sodio y amonio se utilizan para la limpieza y el fosfatado combinados. La necesidad de fosfatar objetos multimetálicos y el deseo de aumentar las velocidades de línea en las operaciones automatizadas han llevado a reducir los tiempos de reacción mediante la adición de aceleradores como fluoruros, cloratos, molibdatos y compuestos de níquel a las soluciones de fosfatación. Para reducir el tamaño de los cristales y, en consecuencia, para aumentar la flexibilidad de los recubrimientos de fosfato de zinc, se agregan al enjuague de pretratamiento agentes refinadores de cristales como fosfato de zinc terciario o fosfato de titanio.

La secuencia de fosfatado típicamente incluye los siguientes pasos:

• limpieza cáustica caliente
• cepillado y enjuague
• más limpieza cáustica en caliente
• enjuague con agua acondicionadora
• pulverización o inmersión en soluciones calientes de fosfatos ácidos
• enjuague con agua fría
• enjuague tibio de ácido crómico
• otro enjuague con agua fría
• el secado.

Cebado

Los imprimadores de pintura orgánicos se aplican a las superficies metálicas para promover la adhesión de las pinturas aplicadas posteriormente y para retardar la corrosión en la interfaz pintura-metal. Las imprimaciones suelen contener resinas, pigmentos y disolventes y pueden aplicarse a las superficies metálicas preparadas mediante brocha, pulverización, inmersión, revestimiento con rodillo o electroforesis.

Los disolventes pueden ser cualquier combinación de hidrocarburos alifáticos y aromáticos, cetonas, ésteres, alcoholes y éteres. Las resinas más utilizadas son el polivinilbutinol, las resinas fenólicas, los alquídicos de aceite secante, los aceites epoxidados, los epoxiésteres, los silicatos de etilo y los cauchos clorados. En las imprimaciones complejas se utilizan agentes reticulantes como tetraetilenpentamina, pentaetilenhexamina, isocianatos y urea formaldehído. Los pigmentos inorgánicos utilizados en las formulaciones de imprimación incluyen compuestos de plomo, bario, cromo, zinc y calcio.

Recubrimiento de plástico

Los recubrimientos plásticos se aplican a los metales en forma líquida, como polvos que posteriormente se curan o sinterizan por calentamiento, o en forma de láminas fabricadas que se laminan a la superficie del metal con un adhesivo. Los plásticos más utilizados son el polietileno, las poliamidas (nylons) y el PVC. Estos últimos pueden incluir plastificantes a base de ésteres monoméricos y poliméricos y estabilizadores tales como carbonato de plomo, sales de ácidos grasos de bario y cadmio, dilaurato de dibutilestaño, mercaptidas de alquilestaño y fosfato de zinc. Aunque generalmente son de baja toxicidad y no irritantes, algunos de los plastificantes son sensibilizantes de la piel.

Riesgos y su prevención

Como puede deducirse de la complejidad de los procesos descritos anteriormente, existe una gran variedad de riesgos para la seguridad y la salud asociados con el tratamiento de superficies de metales. Muchos se encuentran regularmente en las operaciones de fabricación; otros se presentan por la singularidad de las técnicas y materiales empleados. Algunos son potencialmente mortales. En general, sin embargo, se pueden prevenir o controlar.

Diseño del lugar de trabajo

El lugar de trabajo debe estar diseñado para permitir la entrega de materias primas y suministros y la eliminación de los productos terminados sin interferir con el procesamiento en curso. Dado que muchos de los productos químicos son inflamables o propensos a reaccionar cuando se mezclan, es esencial una separación adecuada durante el almacenamiento y el tránsito. Muchas de las operaciones de acabado de metales involucran líquidos, y cuando ocurren fugas, derrames o salpicaduras de ácidos o álcalis, deben lavarse rápidamente. En consecuencia, se deben proporcionar pisos antideslizantes y con drenaje adecuado. La limpieza debe ser diligente para mantener las áreas de trabajo y otros espacios limpios y libres de acumulaciones de materiales. Los sistemas para la eliminación de desechos sólidos y líquidos y efluentes de hornos y ventilación de extracción deben diseñarse teniendo en cuenta las preocupaciones ambientales.

Las estaciones de trabajo y las asignaciones de trabajo deben utilizar principios ergonómicos para minimizar las distensiones, los esguinces, la fatiga excesiva y las RSI. Los resguardos de la máquina deben tener un bloqueo automático para que la máquina se desactive si se quita el resguardo. Los protectores contra salpicaduras son esenciales. Debido al peligro de salpicaduras de soluciones ácidas y alcalinas calientes, las fuentes de lavado de ojos y las duchas para todo el cuerpo deben instalarse al alcance de la mano. Deben colocarse letreros para advertir al resto del personal de producción y mantenimiento de peligros tales como baños químicos y superficies calientes.

Evaluación química

Todos los productos químicos deben evaluarse en cuanto a toxicidad potencial y peligros físicos, y deben sustituirse por materiales menos peligrosos cuando sea posible. Sin embargo, dado que el material menos tóxico puede ser más inflamable, también se debe considerar el riesgo de incendio y explosión. Además, se debe considerar la compatibilidad química de los materiales. Por ejemplo, la mezcla accidental de sales de nitrato y cianuro podría causar una explosión debido a las fuertes propiedades oxidantes de los nitratos.

Ventilación

La mayoría de los procesos de revestimiento de metales requieren LEV que se coloca estratégicamente para alejar los vapores u otros contaminantes del trabajador. Algunos sistemas empujan aire fresco a través del tanque para “empujar” los contaminantes transportados por el aire hacia el lado de escape del sistema. Las tomas de aire fresco deben ubicarse lejos de los conductos de escape para que los gases potencialmente tóxicos no vuelvan a circular.

Equipo de protección personal

Los procesos deben diseñarse para prevenir exposiciones potencialmente tóxicas, pero dado que no siempre se pueden evitar por completo, se deberá proporcionar a los empleados el equipo de protección personal adecuado (p. ej., gafas con o sin protectores faciales, según corresponda, guantes, delantales o overoles y zapatos). Debido a que muchas de las exposiciones involucran soluciones cáusticas o corrosivas calientes, los artículos de protección deben estar aislados y ser resistentes a los productos químicos. Si existe una posible exposición a la electricidad, el EPP debe ser no conductor. El EPP debe estar disponible en cantidad adecuada para permitir que los artículos mojados y contaminados se limpien y sequen antes de volver a usarlos. Se debe disponer de guantes aislantes y otra ropa de protección cuando exista el riesgo de quemaduras térmicas por metal caliente, hornos, etc.

Un complemento importante es la disponibilidad de instalaciones de lavado y casilleros y vestidores limpios, para que la ropa de los trabajadores no se contamine y los trabajadores no lleven materiales tóxicos a sus hogares.

Capacitación y supervisión de empleados

La educación y capacitación de los empleados son esenciales tanto cuando son nuevos en el trabajo como cuando se han producido cambios en el equipo o el proceso. Se deben proporcionar MSDS para cada uno de los productos químicos que expliquen los peligros químicos y físicos, en idiomas y niveles educativos que aseguren que serán entendidos por los trabajadores. Las pruebas de competencia y el reciclaje periódico asegurarán que los trabajadores hayan retenido la información necesaria. Se recomienda una estrecha supervisión para asegurarse de que se siguen los procedimientos adecuados.

Peligros seleccionados

Ciertos peligros son exclusivos de la industria de recubrimientos metálicos y merecen una consideración especial.

Soluciones alcalinas y ácidas

Las soluciones alcalinas y ácidas calentadas utilizadas en la limpieza y tratamiento de metales son particularmente corrosivas y cáusticas. Son irritantes para la piel y las membranas mucosas y son especialmente peligrosos cuando se salpican en los ojos. Las fuentes de lavado de ojos y las duchas de emergencia son esenciales. La ropa y las gafas protectoras adecuadas protegerán contra las inevitables salpicaduras; cuando una salpicadura llega a la piel, la zona debe enjuagarse inmediatamente y abundantemente con agua limpia y fría durante al menos 15 minutos; la atención médica puede ser necesaria, particularmente cuando el ojo está involucrado.

Se debe tener cuidado al utilizar hidrocarburos clorados ya que el fosgeno puede resultar de una reacción del hidrocarburo clorado, ácidos y metales. El ácido nítrico y el fluorhídrico son particularmente peligrosos cuando se inhalan sus gases, porque pueden pasar 4 horas o más antes de que los efectos en los pulmones se hagan evidentes. La bronquitis, la neumonitis e incluso el edema pulmonar potencialmente fatal pueden aparecer tardíamente en un trabajador que aparentemente no tuvo ningún efecto inicial por la exposición. El tratamiento médico profiláctico inmediato y, a menudo, la hospitalización son recomendables para los trabajadores que han estado expuestos. El contacto de la piel con ácido fluorhídrico puede causar quemaduras graves sin dolor durante varias horas. La atención médica inmediata es esencial.

Dust

Los polvos metálicos y oxídicos son un problema particular en las operaciones de esmerilado y pulido, y LEV los elimina de manera más efectiva a medida que se crean. Los conductos deben estar diseñados para ser uniformes y la velocidad del aire debe ser suficiente para evitar que las partículas se asienten fuera de la corriente de aire. El polvo de aluminio y magnesio puede ser explosivo y debe recolectarse en una trampa húmeda. El plomo se ha convertido en un problema menor con la disminución de su uso en cerámica y esmaltes de porcelana, pero sigue siendo un riesgo ocupacional omnipresente y siempre debe evitarse. El berilio y sus compuestos han recibido interés recientemente debido a la posibilidad de carcinogenicidad y enfermedad crónica por berilio.

Ciertas operaciones presentan riesgo de silicosis y neumoconiosis: la calcinación, trituración y secado de sílex, cuarzo o piedra; el tamizado, mezcla y pesaje de estas sustancias en estado seco; y la carga de hornos con dichos materiales. También representan un peligro cuando se utilizan en un proceso húmedo y se salpican en el lugar de trabajo y en la ropa de los trabajadores, para convertirse nuevamente en polvo cuando se secan. LEV y la limpieza e higiene personal rigurosa son medidas preventivas importantes.

Disolventes orgánicos

Los solventes y otros químicos orgánicos usados ​​para desengrasar y en ciertos procesos son peligrosos cuando se inhalan. En la fase aguda, sus efectos narcóticos pueden provocar parálisis respiratoria y muerte. En la exposición crónica, la toxicidad del sistema nervioso central y el daño hepático y renal son los más frecuentes. LEV proporciona protección con una zona de seguridad de al menos 80 a 100 cm entre la fuente y el área de respiración del trabajador. También se debe instalar ventilación de banco para eliminar los vapores residuales de las piezas de trabajo terminadas. El desengrasado de la piel por disolventes orgánicos puede ser un precursor de la dermatitis. Muchos solventes también son inflamables.

Cianuro

Los baños que contienen cianuros se utilizan con frecuencia en el desengrasado electrolítico, la galvanoplastia y la cianuración. La reacción con el ácido formará el cianuro de hidrógeno volátil y potencialmente letal (ácido prúsico). La concentración letal en el aire es de 300 a 500 ppm. Las exposiciones fatales también pueden resultar de la absorción cutánea o la ingestión de cianuros. La limpieza óptima es esencial para los trabajadores que utilizan cianuro. Los alimentos no deben comerse antes de lavarlos y nunca deben estar en el área de trabajo. Las manos y la ropa deben limpiarse cuidadosamente después de una posible exposición al cianuro.

Las medidas de primeros auxilios para el envenenamiento por cianuro incluyen el transporte al aire libre, quitarse la ropa contaminada, lavar abundantemente las áreas expuestas con agua, oxigenoterapia e inhalación de nitrito de amilo. LEV y la protección de la piel son esenciales.

cromo y níquel

Los compuestos de cromo y níquel utilizados en los baños galvánicos en la galvanoplastia pueden ser peligrosos. Los compuestos de cromo pueden causar quemaduras, ulceraciones y eccemas de la piel y mucosas y una perforación característica del tabique nasal. Puede ocurrir asma bronquial. Las sales de níquel pueden causar lesiones cutáneas alérgicas obstinadas o tóxico-irritativas. Existe evidencia de que tanto los compuestos de cromo como los de níquel pueden ser cancerígenos. LEV y la protección de la piel son esenciales.

Hornos y estufas

Se necesitan precauciones especiales cuando se trabaja con los hornos empleados, por ejemplo, en el tratamiento térmico de metales donde los componentes se manipulan a altas temperaturas y los materiales utilizados en el proceso pueden ser tóxicos, explosivos o ambos. Los medios gaseosos (atmósferas) en el horno pueden reaccionar con la carga de metal (atmósferas oxidantes o reductoras) o pueden ser neutrales y protectores. La mayoría de estos últimos contienen hasta un 50% de hidrógeno y un 20% de monóxido de carbono, que además de ser combustibles forman mezclas altamente explosivas con el aire a temperaturas elevadas. La temperatura de ignición varía de 450 a 750 °C, pero una chispa local puede provocar la ignición incluso a temperaturas más bajas. El peligro de explosión es mayor cuando el horno se pone en marcha o se apaga. Dado que un calefactor de enfriamiento tiende a aspirar aire (un peligro particular cuando se interrumpe el suministro de combustible o energía), se debe disponer de un suministro de gas inerte (p. ej., nitrógeno o dióxido de carbono) para purgar cuando el calefactor se apague, así como para cuando se introduce una atmósfera protectora en un horno caliente.

El monóxido de carbono es quizás el mayor peligro de los hornos y estufas. Dado que es incoloro e inodoro, frecuentemente alcanza niveles tóxicos antes de que el trabajador se dé cuenta. El dolor de cabeza es uno de los primeros síntomas de toxicidad y, por lo tanto, un trabajador que desarrolle un dolor de cabeza en el trabajo debe ser trasladado inmediatamente al aire libre. Las zonas de peligro incluyen bolsas empotradas en las que se puede acumular el monóxido de carbono; debe recordarse que el enladrillado es poroso y puede retener el gas durante la purga normal y emitirlo cuando se completa la purga.

Los hornos de plomo pueden ser peligrosos ya que el plomo tiende a vaporizarse con bastante rapidez a temperaturas superiores a 870°C. En consecuencia, se requiere un sistema eficaz de extracción de humos. La rotura o falla de una olla también puede ser peligrosa; se debe proporcionar un pozo o fosa lo suficientemente grande para capturar el metal fundido si esto ocurre.

Fuego y explosión

Muchos de los compuestos utilizados en el revestimiento de metales son inflamables y, en determinadas circunstancias, explosivos. En su mayor parte, los hornos y estufas de secado son a gas, y se deben instalar precauciones especiales tales como dispositivos de falla de llama en los quemadores, válvulas de corte de baja presión en las líneas de suministro y paneles de alivio de explosión en la estructura de las estufas. . En las operaciones electrolíticas, el hidrógeno formado en el proceso puede acumularse en la superficie del baño y, si no se agota, puede alcanzar concentraciones explosivas. Los hornos deben estar debidamente ventilados y los quemadores deben protegerse de obstrucciones por goteo de material.

El enfriamiento con aceite también es un riesgo de incendio, especialmente si la carga de metal no está completamente sumergida. Los aceites de temple deben tener un alto punto de inflamación y su temperatura no debe exceder los 27°C.

Los cilindros de oxígeno comprimido y gas combustible utilizados en la metalización presentan peligros de incendio y explosión si no se almacenan y operan correctamente. Consulte el artículo “Soldadura y corte térmico” en este capítulo para conocer las precauciones detalladas.

Según lo exigen las ordenanzas locales, el equipo de extinción de incendios, incluidas las alarmas, debe proporcionarse y mantenerse en buen estado de funcionamiento, y los trabajadores deben entrenarse para usarlo correctamente.

PROCESADOR

El uso de hornos, llamas abiertas, hornos, soluciones calentadas y metales fundidos presenta inevitablemente el riesgo de una exposición excesiva al calor, que se agrava en climas cálidos y húmedos y, en particular, por prendas y equipos de protección oclusivos. El aire acondicionado completo de una planta puede no ser económicamente factible, pero es útil suministrar aire enfriado en los sistemas de ventilación locales. Las pausas para descansar en un entorno fresco y la ingesta adecuada de líquidos (los líquidos tomados en la estación de trabajo deben estar libres de contaminantes tóxicos) ayudarán a evitar la toxicidad por calor. Los trabajadores y supervisores deben estar capacitados para reconocer los síntomas del estrés por calor.

Conclusión

El tratamiento de superficies de metales implica una multiplicidad de procesos que implican una amplia gama de exposiciones potencialmente tóxicas, la mayoría de las cuales pueden prevenirse o controlarse mediante la aplicación diligente de medidas preventivas reconocidas.

Atrás

La recuperación de metales es el proceso mediante el cual se producen metales a partir de chatarra. Estos metales recuperados no se distinguen de los metales producidos a partir del procesamiento primario de un mineral del metal. Sin embargo, el proceso es ligeramente diferente y la exposición podría ser diferente. Los controles de ingeniería son básicamente los mismos. La recuperación de metales es muy importante para la economía mundial debido al agotamiento de las materias primas y la contaminación del medio ambiente creada por los materiales de desecho.

El aluminio, el cobre, el plomo y el zinc comprenden el 95% de la producción en la industria secundaria de metales no ferrosos. También se recuperan magnesio, mercurio, níquel, metales preciosos, cadmio, selenio, cobalto, estaño y titanio. (El hierro y el acero se analizan en el capítulo Siderurgia. Consulte también el artículo “Fundición y refinación de cobre, plomo y zinc” en este capítulo).

Estrategias de control

Principios de control de emisiones/exposición

La recuperación de metales implica la exposición a polvo, humos, solventes, ruido, calor, nieblas ácidas y otros materiales y riesgos potencialmente peligrosos. Algunas modificaciones en el manejo de materiales y/o procesos pueden ser factibles para eliminar o reducir la generación de emisiones: minimizar el manejo, bajar las temperaturas de los recipientes, disminuir la formación de escoria y la generación de polvo en la superficie, y modificar el diseño de la planta para reducir el manejo de materiales o el reingreso de sedimentos. polvo.

La exposición se puede reducir en algunos casos si se seleccionan máquinas para realizar tareas de alta exposición para que los empleados puedan retirarse del área. Esto también puede reducir los riesgos ergonómicos debidos al manejo de materiales.

Para evitar la contaminación cruzada de las áreas limpias de la planta, es deseable aislar los procesos que generan emisiones significativas. Una barrera física contendrá las emisiones y reducirá su propagación. Por lo tanto, menos personas están expuestas y se reducirá la cantidad de fuentes de emisión que contribuyen a la exposición en cualquier área. Esto simplifica las evaluaciones de exposición y facilita la identificación y el control de las principales fuentes. Las operaciones de recuperación a menudo están aisladas de otras operaciones de la planta.

Ocasionalmente, es posible encerrar o aislar una fuente de emisión específica. Debido a que los recintos rara vez son herméticos, a menudo se aplica un sistema de escape de tiro negativo al recinto. Una de las formas más comunes de controlar las emisiones es proporcionar ventilación de extracción local en el punto de generación de las emisiones. Capturar las emisiones en su origen reduce la posibilidad de que las emisiones se dispersen en el aire. También previene la exposición secundaria de los empleados creada por el reingreso de contaminantes sedimentados.

La velocidad de captura de una campana extractora debe ser lo suficientemente grande como para evitar que los humos o el polvo escapen del flujo de aire hacia la campana. El flujo de aire debe tener suficiente velocidad para transportar partículas de humo y polvo a la campana y superar los efectos perturbadores de las corrientes de aire cruzadas y otros movimientos de aire aleatorios. La velocidad requerida para lograr esto variará de una aplicación a otra. Debe restringirse el uso de calentadores de recirculación o ventiladores de enfriamiento personales que puedan superar la ventilación de extracción local.

Todos los sistemas de ventilación de extracción o dilución también requieren aire de reemplazo (conocidos también como sistemas de aire de “reposición”). Si el sistema de aire de reemplazo está bien diseñado e integrado en los sistemas de ventilación natural y de comodidad, se puede esperar un control más efectivo de las exposiciones. Por ejemplo, las salidas de aire de reemplazo deben colocarse de modo que el aire limpio fluya desde la salida a través de los empleados, hacia la fuente de emisión y hacia el escape. Esta técnica se usa a menudo con islas de suministro de aire y coloca al empleado entre el aire limpio entrante y la fuente de emisión.

Las áreas limpias están destinadas a ser controladas a través de controles directos de emisiones y limpieza. Estas áreas exhiben niveles bajos de contaminantes ambientales. Los empleados en áreas contaminadas pueden estar protegidos por cabinas de servicio de suministro de aire, islas, púlpitos de reserva y salas de control, complementados con protección respiratoria personal.

La exposición diaria promedio de los trabajadores se puede reducir al proporcionar áreas limpias, como salas de descanso y comedores, que cuentan con aire fresco filtrado. Al pasar tiempo en un área relativamente libre de contaminantes, se puede reducir la exposición promedio ponderada de tiempo de los empleados a los contaminantes. Otra aplicación popular de este principio es la isla de suministro de aire, donde se suministra aire fresco filtrado a la zona de respiración del empleado en la estación de trabajo.

Debe proporcionarse suficiente espacio para campanas, conductos, salas de control, actividades de mantenimiento, limpieza y almacenamiento de equipos.

Los vehículos de ruedas son fuentes importantes de emisiones secundarias. Cuando se utiliza el transporte en vehículos de ruedas, las emisiones se pueden reducir pavimentando todas las superficies, manteniendo las superficies libres de materiales polvorientos acumulados, reduciendo las distancias y la velocidad de los vehículos, y redirigiendo la descarga de los ventiladores de enfriamiento y escape de los vehículos. El material de pavimentación adecuado, como el hormigón, debe seleccionarse después de considerar factores como la carga, el uso y el cuidado de la superficie. Se pueden aplicar revestimientos a algunas superficies para facilitar el lavado de las carreteras.

Todos los sistemas de ventilación de aire de extracción, dilución y reposición deben recibir un mantenimiento adecuado para controlar eficazmente los contaminantes del aire. Además de mantener los sistemas de ventilación generales, se debe mantener el equipo de proceso para eliminar el derrame de material y las emisiones fugitivas.

Implementación del programa de prácticas laborales

Aunque las normas enfatizan los controles de ingeniería como un medio para lograr el cumplimiento, los controles de prácticas laborales son esenciales para un programa de control exitoso. Los controles de ingeniería pueden ser vencidos por malos hábitos de trabajo, mantenimiento inadecuado y mala limpieza o higiene personal. Los empleados que operan el mismo equipo en diferentes turnos pueden tener exposiciones significativamente diferentes en el aire debido a las diferencias en estos factores entre turnos.

Los programas de prácticas laborales, aunque a menudo se descuidan, representan una buena práctica de gestión así como un buen sentido común; son rentables pero requieren una actitud responsable y cooperativa por parte de los empleados y supervisores de línea. La actitud de la alta dirección hacia la seguridad y la salud se refleja en la actitud de los supervisores de línea. Asimismo, si los supervisores no hacen cumplir estos programas, las actitudes de los empleados pueden verse afectadas. El fomento de buenas actitudes de salud y seguridad se puede lograr a través de:

• un ambiente cooperativo en el que los empleados participan en los programas
• formación formal y programas educativos
• haciendo hincapié en el programa de seguridad y salud de la planta. Motivar a los empleados y obtener su confianza es necesario para tener un programa efectivo.

Los programas de prácticas laborales no se pueden simplemente “instalar”. Al igual que con un sistema de ventilación, deben mantenerse y revisarse continuamente para garantizar que funcionen correctamente. Estos programas son responsabilidad de la gerencia y los empleados. Deben establecerse programas para enseñar, fomentar y supervisar prácticas “buenas” (es decir, de baja exposición).

Equipo de protección personal

Los anteojos de seguridad con protectores laterales, overoles, zapatos de seguridad y guantes de trabajo deben usarse de manera rutinaria para todos los trabajos. Quienes se dediquen a la fundición y fundición, oa la fundición de aleaciones, deberían llevar delantales y protección para las manos de cuero u otros materiales adecuados para protegerse contra las salpicaduras del metal fundido.

En operaciones donde los controles de ingeniería no son adecuados para controlar las emisiones de polvo o humo, se debe usar protección respiratoria adecuada. Si los niveles de ruido son excesivos y no se pueden eliminar o las fuentes de ruido no se pueden aislar, se debe usar protección auditiva. También debe haber un programa de conservación de la audición, que incluya pruebas audiométricas y capacitación.

Procesos

Aluminio

La industria del aluminio secundario utiliza chatarra que contiene aluminio para producir aluminio metálico y aleaciones de aluminio. Los procesos utilizados en esta industria incluyen el pretratamiento de la chatarra, la refundición, la aleación y la fundición. La materia prima utilizada por la industria del aluminio secundario incluye chatarra nueva y vieja, cerdo sudado y algo de aluminio primario. La chatarra nueva consiste en recortes, piezas forjadas y otros sólidos comprados a la industria aeronáutica, fabricantes y otras plantas de fabricación. Los mandrinados y torneados son subproductos del mecanizado de piezas fundidas, varillas y forjados por parte de la industria aeronáutica y del automóvil. Las escorias, desnatados y escorias se obtienen de plantas de reducción primaria, plantas de fundición secundaria y fundiciones. La chatarra vieja incluye partes de automóviles, artículos para el hogar y partes de aviones. Los pasos involucrados son los siguientes:

• Inspección y clasificación. La chatarra de aluminio comprada se somete a inspección. La chatarra limpia que no requiere tratamiento previo se transporta al almacenamiento o se carga directamente en el horno de fundición. El aluminio que necesita pretratamiento se clasifica manualmente. Se eliminan hierro libre, acero inoxidable, zinc, latón y materiales sobredimensionados.
• Trituración y cribado. La chatarra vieja, especialmente la fundición y la chapa contaminada con hierro, son insumos de este proceso. La chatarra clasificada se transporta a una trituradora o molino de martillos donde el material se tritura y tritura, y el hierro se separa del aluminio. El material triturado se pasa sobre cribas vibratorias para eliminar la suciedad y los finos.
• Empacado. El equipo de empacado especialmente diseñado se utiliza para compactar chatarra de aluminio voluminosa, como láminas de desecho, piezas fundidas y recortes.
• Trituración/clasificación. El cable de aluminio puro con refuerzo de acero o aislamiento se corta con cizallas tipo caimán, luego se granula o se reduce aún más en molinos de martillos para separar el núcleo de hierro y el revestimiento de plástico del aluminio.
• Quemado/secado. Las perforaciones y el torneado se tratan previamente para eliminar los aceites de corte, las grasas, la humedad y el hierro libre. La chatarra se tritura en un molino de martillos o una trituradora de anillo, la humedad y los compuestos orgánicos se volatilizan en un secador rotatorio alimentado con gas o aceite, las astillas secas se tamizan para eliminar los finos de aluminio, el material restante se trata magnéticamente para eliminar el hierro y las perforaciones limpias y secas se clasifican en cajas grandes.
• Procesamiento de escoria caliente. El aluminio se puede eliminar de la escoria caliente descargada del horno de refinación fundiendo por lotes con una mezcla de sal y criolita. Este proceso se lleva a cabo en un cilindro revestido de refractario que gira mecánicamente. El metal se golpea periódicamente a través de un agujero en su base.
• Molienda en seco. En el proceso de molienda en seco, la escoria fría cargada de aluminio y otros residuos se procesan mediante molienda, tamizado y concentración para obtener un producto con un contenido mínimo de aluminio de 60 a 70%. Se pueden utilizar molinos de bolas, molinos de barras o molinos de martillos para reducir los óxidos y los no metálicos a polvos finos. La separación de la suciedad y otros elementos no recuperables del metal se logra mediante cribado, clasificación por aire y/o separación magnética.
• Asado El papel de aluminio con respaldo de papel, gutapercha o aislamiento es un insumo en este proceso. En el proceso de tostado, los materiales carbonosos asociados con las láminas de aluminio se cargan y luego se separan del producto metálico.
• transpiración de aluminio. La sudoración es un proceso pirometalúrgico que se utiliza para recuperar aluminio de chatarra con alto contenido de hierro. La chatarra de aluminio con alto contenido de hierro, las piezas fundidas y la escoria son insumos en este proceso. Generalmente se emplean hornos de reverbero de llama abierta con soleras inclinadas. La separación se logra a medida que el aluminio y otros componentes de bajo punto de fusión se derriten y se escurren por el hogar, a través de una rejilla y hacia moldes enfriados por aire, recipientes colectores o pozos de retención. El producto se denomina “cerdo sudado”. Los materiales de mayor punto de fusión, incluidos el hierro, el latón y los productos de oxidación formados durante el proceso de exudación, se extraen periódicamente del horno.
• Fundición-refinación de reverbero (cloro). Los hornos de reverbero se utilizan para convertir chatarra limpia clasificada, cerdos sudados o, en algunos casos, chatarra sin tratar en aleaciones específicas. La chatarra se carga al horno por medios mecánicos. Los materiales se agregan para el procesamiento por lotes o alimentación continua. Una vez cargada la chatarra, se añade un fundente para evitar el contacto y la subsiguiente oxidación de la masa fundida por el aire (fundente de cobertura). Se agregan fundentes de solventes que reaccionan con elementos no metálicos, como residuos de recubrimientos quemados y suciedad, para formar insolubles que flotan en la superficie como escoria. Luego se agregan agentes de aleación, según las especificaciones. desmagnetización es el proceso que reduce el contenido de magnesio de la carga fundida. Al desmagnetizar con cloro gaseoso, el cloro se inyecta a través de tubos o lanzas de carbono y reacciona con el magnesio y el aluminio a medida que burbujea. En la etapa de desnatado, los fundentes semisólidos impuros se eliminan de la superficie de la masa fundida.
• Fundición-refinación de reverbero (flúor). Este proceso es similar al proceso de fundición y refinación de reverbero (cloro), excepto que se emplea fluoruro de aluminio en lugar de cloro.

La Tabla 1 enumera la exposición y los controles para las operaciones de recuperación de aluminio.

Tabla 1. Controles de ingeniería/administrativos para aluminio, por operación

recuperación de cobre

La industria del cobre secundario utiliza chatarra que contiene cobre para producir cobre metálico y aleaciones a base de cobre. Las materias primas utilizadas se pueden clasificar como chatarra nueva producida en la fabricación de productos terminados o chatarra vieja de artículos obsoletos, desgastados o recuperados. Las viejas fuentes de chatarra incluyen cables, accesorios de plomería, equipos eléctricos, automóviles y electrodomésticos. Otros materiales con valor de cobre incluyen escorias, escorias, cenizas de fundición y desechos de fundiciones. Los siguientes pasos están involucrados:

• Decapado y clasificación. La chatarra se clasifica en función de su contenido de cobre y su limpieza. La chatarra limpia se puede separar manualmente para cargarla directamente en un horno de fusión y aleación. Los componentes ferrosos se pueden separar magnéticamente. El aislamiento y las cubiertas de los cables de plomo se pelan a mano o con un equipo especialmente diseñado.
• Briquetaje y trituración. El alambre limpio, la placa delgada, la pantalla de alambre, las perforaciones, las virutas y las virutas se compactan para facilitar el manejo. El equipo utilizado incluye prensas de balas hidráulicas, molinos de martillos y molinos de bolas.
• Trituración. La separación del alambre de cobre del aislamiento se logra reduciendo el tamaño de la mezcla. A continuación, el material triturado se clasifica por aire o clasificación hidráulica con separación magnética de cualquier material ferroso.
• Molienda y separación por gravedad. Este proceso cumple la misma función que la trituración, pero utiliza un medio de separación acuoso y diferentes materiales de entrada, como escorias, escorias, espumas, cenizas de fundición, basura y polvo de la cámara de filtros.
• El secado. Se eliminan las perforaciones, virutas y virutas que contienen impurezas orgánicas volátiles, como fluidos de corte, aceites y grasas.
• Quema de aislamiento. Este proceso separa el aislamiento y otros revestimientos del alambre de cobre quemando estos materiales en hornos. La chatarra de alambre se carga en lotes a una cámara de ignición primaria o poscombustión. Los productos de combustión volátiles luego pasan a través de una cámara de combustión secundaria o cámara de filtros para su recolección. Se genera material particulado no específico que puede incluir humo, arcilla y óxidos metálicos. Los gases y vapores pueden contener óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre, cloruros, monóxido de carbono, hidrocarburos y aldehídos.
• Transpiración. La eliminación de la chatarra de componentes de bajo punto de fusión de vapor se logra calentando la chatarra a una temperatura controlada que está justo por encima del punto de fusión de los metales que se van a sudar. El metal primario, el cobre, generalmente no es el componente fundido.
• Lixiviación de carbonato de amonio. El cobre se puede recuperar de chatarra relativamente limpia mediante lixiviación y disolución en una solución básica de carbonato de amonio. Los iones cúpricos en una solución de amoníaco reaccionarán con el cobre metálico para producir iones cuprosos, que pueden reoxidarse al estado cúprico por oxidación del aire. Después de que la solución cruda se separa del residuo de lixiviación, el óxido de cobre se recupera por destilación al vapor.
• Destilación al vapor. Hervir el material lixiviado del proceso de lixiviación de carbonato precipita el óxido de cobre. Luego se seca el óxido de cobre.
• Reducción de hidrógeno hidrotermal. La solución de carbonato de amonio que contiene iones de cobre se calienta bajo presión en hidrógeno, precipitando el cobre en forma de polvo. El cobre se filtra, lava, seca y sinteriza en atmósfera de hidrógeno. El polvo se muele y se tamiza.
• Lixiviación con ácido sulfúrico. La chatarra de cobre se disuelve en ácido sulfúrico caliente para formar una solución de sulfato de cobre para alimentar el proceso de electroobtención. Después de la digestión, el residuo no disuelto se filtra.
• Fundición de convertidores. El cobre negro fundido se carga en el convertidor, que es un ladrillo refractario revestido con una carcasa de acero cilíndrico o en forma de pera. Se sopla aire en las cargas fundidas a través de boquillas llamadas boquillas. El aire oxida el sulfuro de cobre y otros metales. Se añade un fundente que contiene sílice para que reaccione con los óxidos de hierro y forme una escoria de silicato de hierro. Esta escoria se desnata del horno, generalmente volcando el horno y luego hay un segundo soplado y desnatado. El cobre de este proceso se llama cobre blister. El cobre blíster generalmente se refina aún más en un horno de refinación al fuego.
• Refinación de fuego. El cobre blister del convertidor se refina al fuego en un horno basculante cilíndrico, un recipiente como un horno de reverbero. El cobre blíster se carga en el recipiente de refinado en una atmósfera oxidante. Las impurezas se eliminan de la superficie y se crea una atmósfera reductora mediante la adición de leños verdes o gas natural. El metal fundido resultante se moldea. Si el cobre se va a refinar electrolíticamente, el cobre refinado se colará como un ánodo.
• Refinación electrolítica. Los ánodos del proceso de refinado al fuego se colocan en un tanque que contiene ácido sulfúrico y corriente continua. El cobre del ánodo se ioniza y los iones de cobre se depositan en una lámina inicial de cobre puro. A medida que los ánodos se disuelven en el electrolito, las impurezas se asientan en el fondo de la celda como limo. Este lodo se puede procesar adicionalmente para recuperar otros valores metálicos. El cátodo de cobre producido se funde y moldea en una variedad de formas.

La Tabla 2 enumera las exposiciones y los controles para las operaciones de recuperación de cobre.

Cuadro 2. Controles de ingeniería/administrativos para el cobre, por operación

Recuperación de plomo

Las materias primas compradas por fundiciones secundarias de plomo pueden requerir procesamiento antes de cargarse en un horno de fundición. Esta sección analiza las materias primas más comunes que compran las fundiciones secundarias de plomo y los controles de ingeniería y prácticas de trabajo factibles para limitar la exposición de los empleados al plomo de las operaciones de procesamiento de materias primas. Cabe señalar que el polvo de plomo generalmente se puede encontrar en las instalaciones de recuperación de plomo y que es probable que el aire de cualquier vehículo agite el polvo de plomo que luego puede inhalarse o adherirse a los zapatos, la ropa, la piel y el cabello.

Baterías automotrices

La materia prima más común en una fundición secundaria de plomo son las baterías automotrices chatarra. Aproximadamente el 50 % del peso de una batería automotriz chatarra se recuperará como plomo metálico en el proceso de fundición y refinación. Aproximadamente el 90 % de las baterías para automóviles que se fabrican en la actualidad utilizan una caja o estuche de polipropileno. Las cajas de polipropileno son recuperadas por casi todas las fundiciones secundarias de plomo debido al alto valor económico de este material. La mayoría de estos procesos pueden generar humos metálicos, en particular plomo y antimonio.

In ruptura de bateria automotriz existe la posibilidad de que se forme arsina o estibina debido a la presencia de arsénico o antimonio utilizados como agentes endurecedores en la rejilla metálica y la posibilidad de que haya hidrógeno naciente presente.

Los cuatro procesos más comunes para romper las baterías de los automóviles son:

1. sierra de alta velocidad
2. sierra de baja velocidad
3. cortar
4. trituración de toda la batería (trituradora Saturn o trituradora o molino de martillos).

Los primeros tres de estos procesos implican cortar la parte superior de la batería y luego descargar los grupos o el material que contiene plomo. El cuarto proceso consiste en triturar toda la batería en un molino de martillos y separar los componentes por separación por gravedad.

Separación de batería automotriz tiene lugar después de que se rompan las baterías de los automóviles para que el material que contiene plomo se pueda separar del material de la caja. Quitar la carcasa puede generar neblinas ácidas. Las técnicas más utilizadas para llevar a cabo esta tarea son:

• El manual técnica. Esto es utilizado por la gran mayoría de las fundiciones secundarias de plomo y sigue siendo la técnica más utilizada en las fundiciones pequeñas y medianas. Después de que la batería pasa a través de la sierra o cizalla, un empleado descarga manualmente los grupos o el material que contiene plomo en una pila y coloca la caja y la parte superior de la batería en otra pila o sistema de transporte.
• A vaso dispositivo. Las baterías se colocan en un dispositivo de volteo después de haber cortado/cortado la parte superior para separar los grupos de las cajas. Las costillas dentro del vaso descargan los grupos a medida que gira lentamente. Los grupos caen a través de las ranuras del vaso mientras que las cajas se transportan al otro extremo y se recogen a medida que salen. Las carcasas y tapas de las baterías de plástico y caucho se procesan más después de separarlas del material que contiene plomo.
• A proceso de hundimiento/flotación. El proceso de hundimiento/flotación generalmente se combina con el molino de martillos o el proceso de trituración para romper la batería. Las piezas de la batería, tanto las de plomo como las de carcasa, se colocan en una serie de tanques llenos de agua. El material que contiene plomo se hunde hasta el fondo de los tanques y se retira mediante un transportador de tornillo o una cadena de arrastre, mientras que el material de la caja flota y se retira de la superficie del tanque.

La mayoría de las fundiciones secundarias compran periódicamente baterías industriales que se utilizaron para alimentar equipos eléctricos móviles o para otros usos industriales como materia prima. Muchas de estas baterías tienen carcasas de acero que deben retirarse cortando la carcasa con un soplete de corte o una sierra manual a gasolina.

Otra chatarra con plomo comprada

Las fundiciones secundarias de plomo compran una variedad de otros materiales de desecho como materia prima para el proceso de fundición. Estos materiales incluyen chatarra de plantas de fabricación de baterías, escoria de refinación de plomo, chatarra de plomo metálico como linotipia y revestimiento de cables, y residuos de tetraetilo de plomo. Estos tipos de materiales pueden cargarse directamente en hornos de fundición o mezclarse con otros materiales de carga.

Manipulación y transporte de materias primas

Una parte esencial del proceso de fundición secundaria de plomo es el manejo, transporte y almacenamiento de la materia prima. Los materiales se transportan mediante carretillas elevadoras, cargadores frontales o transportadores mecánicos (tornillo, elevador de cangilones o cinta). El principal método de transporte de material en la industria del plomo secundario es el equipo móvil.

Algunos métodos comunes de transporte mecánico que utilizan las fundiciones secundarias de plomo incluyen: sistemas de cinta transportadora que se pueden usar para transportar el material de alimentación del horno desde las áreas de almacenamiento hasta el área de carbonización del horno; transportadores de tornillo para transportar polvo de combustión desde la cámara de filtros hasta un horno de aglomeración o un área de almacenamiento o elevadores de cangilones y cadenas/líneas de arrastre.

Fundición

La operación de fundición en una fundición secundaria de plomo implica la reducción de chatarra que contiene plomo a plomo metálico en un alto horno o reverbero.

Altos hornos están cargados con material que contiene plomo, coque (combustible), piedra caliza y hierro (fundente). Estos materiales se alimentan al horno en la parte superior del eje del horno o a través de una puerta de carga en el costado del eje cerca de la parte superior del horno. Algunos peligros ambientales asociados con las operaciones de los altos hornos son los humos y partículas de metal (especialmente plomo y antimonio), el calor, el ruido y el monóxido de carbono. En la industria del plomo secundario se utiliza una variedad de mecanismos de transporte de material de carga. El polipasto basculante es probablemente el más común. Otros dispositivos en uso incluyen tolvas vibratorias, cintas transportadoras y elevadores de cangilones.

Las operaciones de colado de alto horno implican la eliminación del plomo fundido y la escoria del horno en moldes o cucharas. Algunas fundiciones golpean el metal directamente en una caldera de retención que mantiene el metal fundido para su refinación. Las fundiciones restantes moldean el metal del horno en bloques y permiten que los bloques se solidifiquen.

El aire de explosión para el proceso de combustión ingresa al alto horno a través de toberas que ocasionalmente comienzan a llenarse de acreciones y deben perforarse físicamente, generalmente con una varilla de acero, para evitar que se obstruyan. El método convencional para realizar esta tarea es quitar la tapa de las toberas e insertar la varilla de acero. Después de perforar los agregados, se vuelve a colocar la cubierta.

Hornos de reverbero se cargan con materia prima que contiene plomo mediante un mecanismo de carga del horno. Los hornos de reverbero en la industria secundaria del plomo suelen tener un arco suspendido o un arco colgante construido con ladrillo refractario. Muchos de los contaminantes y peligros físicos asociados con los hornos de reverbero son similares a los de los altos hornos. Dichos mecanismos pueden ser un ariete hidráulico, un transportador de tornillo u otros dispositivos similares a los descritos para los altos hornos.

Las operaciones de colada de hornos de reverbero son muy similares a las operaciones de colada de alto horno.

Refinación

El refinado de plomo en las fundiciones secundarias de plomo se lleva a cabo en marmitas u ollas de fuego indirecto. El metal de los hornos de fundición normalmente se funde en la caldera, luego se ajusta el contenido de oligoelementos para producir la aleación deseada. Los productos comunes son el plomo blando (puro) y varias aleaciones de plomo duro (antimonio).

Prácticamente todas las operaciones de refinación secundaria de plomo emplean métodos manuales para agregar materiales de aleación a las calderas y emplean métodos manuales de eliminación de escoria. La escoria se barre hasta el borde de la tetera y se retira con una pala o una cuchara grande en un recipiente.

La Tabla 3 enumera las exposiciones y los controles para las operaciones de recuperación de plomo.

Tabla 3. Controles de ingeniería/administrativos para plomo, por operación

Recuperación de zinc

La industria del zinc secundario utiliza nuevos recortes, espumas y cenizas, espumas fundidas a presión, escoria de galvanizado, polvo de combustión y residuos químicos como fuentes de zinc. La mayor parte de la nueva chatarra procesada son aleaciones a base de zinc y cobre de recipientes de galvanización y fundición a presión. Incluidos en la categoría de chatarra vieja están las planchas viejas de grabado de zinc, las piezas fundidas a presión y la chatarra de varilla y matriz. Los procesos son los siguientes:

• sudoración de reverbero. Los hornos de exudación se utilizan para separar el zinc de otros metales mediante el control de la temperatura del horno. Los productos de fundición a presión de desecho, como rejillas de automóviles y marcos de matrículas, y las capas o residuos de zinc son materiales de partida para el proceso. La chatarra se carga en el horno, se agrega fundente y se funde el contenido. El residuo de alto punto de fusión se elimina y el zinc fundido sale del horno directamente a los procesos posteriores, como la fusión, el refinado o la aleación, oa los recipientes colectores. Los contaminantes metálicos incluyen zinc, aluminio, cobre, hierro, plomo, cadmio, manganeso y cromo. Otros contaminantes son agentes fundentes, óxidos de azufre, cloruros y fluoruros.
• Sudoración rotatoria. En este proceso, la chatarra de zinc, los productos de fundición a presión, los residuos y los desnatados se cargan en un horno de fuego directo y se funden. La masa fundida se desnata y el zinc metálico se recoge en marmitas situadas fuera del horno. El material no fundible, la escoria, se elimina luego antes de la recarga. El metal de este proceso se envía al proceso de destilación o aleación. Los contaminantes son similares a los de la sudoración de reverbero.
• Sudoración de mufla y sudoración de caldera (olla). En estos procesos se cargan al horno de mufla chatarra de zinc, productos de fundición a presión, residuos y desnatados, el material exudado y el zinc exudado se envía a procesos de refino o aleación. El residuo se elimina mediante un tamiz vibratorio que separa la escoria de la escoria. Los contaminantes son similares a los de la sudoración de reverbero.
• Trituración/cribado. Los residuos de zinc se pulverizan o trituran para romper los enlaces físicos entre el zinc metálico y los flujos contaminantes. Luego, el material reducido se separa en un paso de cribado o clasificación neumática. La trituración puede producir óxido de zinc y cantidades menores de metales pesados ​​y cloruros.
• Lixiviación de carbonato de sodio. Los residuos se tratan químicamente para filtrarlos y convertir el zinc en óxido de zinc. La chatarra primero se tritura y se lava. En este paso, el zinc se extrae del material por lixiviación. La porción acuosa se trata con carbonato de sodio, lo que provoca la precipitación del zinc. El precipitado se seca y se calcina para producir óxido de zinc crudo. El óxido de zinc se reduce luego a zinc metálico. Se pueden producir varios contaminantes de sal de zinc.
• Hervidor (olla), crisol, reverbero, fusión por inducción eléctrica. La chatarra se carga en el horno y se añaden fundentes. El baño se agita para formar una escoria que se puede quitar de la superficie. Después de que el horno ha sido desnatado, el zinc metálico se vierte en cucharones o moldes. Se pueden producir humos de óxido de zinc, amoníaco y cloruro de amonio, cloruro de hidrógeno y cloruro de zinc.
• aleación. La función de este proceso es producir aleaciones de zinc a partir de chatarra de zinc pretratada añadiéndole en una caldera de refinación fundentes y agentes de aleación, ya sea en forma solidificada o fundida. Luego se mezclan los contenidos, se desnata la escoria y se moldea el metal en varias formas. Las partículas que contienen zinc, metales de aleación, cloruros, gases y vapores no específicos, así como calor, son exposiciones potenciales.
• Destilación en mufla. El proceso de destilación en mufla se utiliza para recuperar el zinc de las aleaciones y para fabricar lingotes de zinc puro. El proceso es semicontinuo e implica cargar zinc fundido desde un crisol u horno de exudación a la sección de mufla y vaporizar el zinc y condensar el zinc vaporizado y extraerlo del condensador a los moldes. El residuo se retira periódicamente de la mufla.
• Destilación/oxidación en retorta y destilación/oxidación en mufla. El producto de los procesos de destilación/oxidación en retorta y destilación/oxidación en mufla es el óxido de zinc. El proceso es similar a la destilación en retorta a través del paso de vaporización, pero, en este proceso, se pasa por alto el condensador y se agrega aire de combustión. El vapor se descarga a través de un orificio en una corriente de aire. La combustión espontánea ocurre dentro de una cámara revestida de vapor refractario. El producto es transportado por los gases de combustión y el exceso de aire a una cámara de filtros donde se recolecta el producto. El exceso de aire está presente para asegurar la oxidación completa y enfriar el producto. Cada uno de estos procesos de destilación puede dar lugar a exposiciones a humos de óxido de zinc, así como a otras partículas metálicas y exposición a óxidos de azufre.

La Tabla 4 enumera las exposiciones y los controles para las operaciones de recuperación de zinc.

Tabla 4. Controles de ingeniería/administrativos para zinc, por operación

Recuperación de magnesio

La chatarra vieja se obtiene de fuentes tales como chatarra de automóviles y piezas de aeronaves y placas litográficas viejas y obsoletas, así como algunos lodos de fundiciones primarias de magnesio. La chatarra nueva consiste en recortes, virutas, perforaciones, desnatados, escorias, escorias y artículos defectuosos de plantas de fabricación de láminas y plantas de fabricación. El mayor peligro en el manejo del magnesio es el del fuego. Los pequeños fragmentos del metal pueden encenderse fácilmente con una chispa o una llama.

• Clasificación manual. Este proceso se utiliza para separar fracciones de magnesio y aleaciones de magnesio de otros metales presentes en la chatarra. La chatarra se distribuye manualmente, clasificada en función del peso.
• Fusión en olla abierta. Este proceso se utiliza para separar el magnesio de los contaminantes en la chatarra clasificada. La chatarra se agrega a un crisol, se calienta y se agrega un fundente que consiste en una mezcla de cloruros de calcio, sodio y potasio. Luego, el magnesio fundido se vierte en lingotes.

La Tabla 5 enumera las exposiciones y los controles para las operaciones de recuperación de magnesio.

Tabla 5. Controles de ingeniería/administrativos para magnesio, por operación

Recuperación de mercurio

Las principales fuentes de mercurio son las amalgamas dentales, las pilas de mercurio de desecho, los lodos de los procesos electrolíticos que utilizan mercurio como catalizador, el mercurio de las plantas de cloro-álcali desmanteladas y los instrumentos que contienen mercurio. El vapor de mercurio puede contaminar cada uno de estos procesos.

• Aplastante. El proceso de trituración se utiliza para liberar el mercurio residual de los recipientes de metal, plástico y vidrio. Después de triturar los envases, el mercurio líquido contaminado se envía al proceso de filtrado.
• Filtración. Las impurezas insolubles, como la suciedad, se eliminan pasando la chatarra que contiene vapor de mercurio a través de un medio filtrante. El mercurio filtrado se alimenta al proceso de oxigenación y los sólidos que no pasan por los filtros se envían a la destilación en retorta.
• Destilación al vacío. La destilación al vacío se emplea para refinar el mercurio contaminado cuando las presiones de vapor de las impurezas son sustancialmente más bajas que las del mercurio. La carga de mercurio se vaporiza en una olla de calentamiento y los vapores se condensan usando un condensador enfriado por agua. El mercurio purificado se recolecta y se envía a la operación de embotellado. El residuo que queda en la olla de calentamiento se envía al proceso de autoclave para recuperar las trazas de mercurio que no se recuperaron en el proceso de destilación al vacío.
• Purificación de soluciones. Este proceso elimina los contaminantes metálicos y orgánicos lavando el mercurio líquido crudo con un ácido diluido. Los pasos involucrados son: lixiviar el mercurio líquido crudo con ácido nítrico diluido para separar las impurezas metálicas; agitar el ácido-mercurio con aire comprimido para proporcionar una buena mezcla; decantar para separar el mercurio del ácido; lavado con agua para eliminar el ácido residual; y filtrar el mercurio en un medio como carbón activado o gel de sílice para eliminar los últimos restos de humedad. Además del vapor de mercurio, puede haber exposición a solventes, químicos orgánicos y nieblas ácidas.
• Oxigenación Este proceso refina el mercurio filtrado eliminando las impurezas metálicas por oxidación con aire rociado. El proceso de oxidación implica dos pasos, rociado y filtrado. En el paso de rociado, el mercurio contaminado se agita con aire en un recipiente cerrado para oxidar los contaminantes metálicos. Después del rociado, el mercurio se filtra en un lecho de carbón para eliminar los óxidos metálicos sólidos.
• réplica El proceso de autoclave se utiliza para producir mercurio puro al volatilizar el mercurio que se encuentra en la chatarra sólida que contiene mercurio. Los pasos involucrados en el autoclave son: calentar la chatarra con una fuente de calor externa en un alambique cerrado o en una pila de bandejas para vaporizar el mercurio; condensar el vapor de mercurio en condensadores enfriados por agua; recoger el mercurio condensado en un recipiente colector.

La Tabla 6 enumera las exposiciones y los controles para las operaciones de recuperación de mercurio.

Tabla 6. Controles de ingeniería/administrativos para mercurio, por operación

recuperación de níquel

Las principales materias primas para la recuperación de níquel son las aleaciones a base de vapor de níquel, cobre y aluminio, que se pueden encontrar como chatarra vieja o nueva. La chatarra vieja comprende las aleaciones que se recuperan de la maquinaria y las piezas de los aviones, mientras que la chatarra nueva se refiere a la chatarra, virutas y sólidos que son subproductos de la fabricación de productos de aleación. Los siguientes pasos están involucrados en la recuperación de níquel:

• clasificación. La chatarra se inspecciona y se separa manualmente de los materiales no metálicos y sin níquel. La clasificación produce exposiciones al polvo.
• Desengrase. La chatarra de níquel se desengrasa con tricloroetileno. La mezcla se filtra o centrifuga para separar la chatarra de níquel. La solución solvente gastada de tricloroetileno y grasa pasa por un sistema de recuperación de solventes. Puede haber exposición a solventes durante el desengrasado.
• Horno de fundición (arco eléctrico o reverbero rotatorio). La chatarra se carga en un horno de arco eléctrico y se le agrega un agente reductor, generalmente cal. La carga se funde y se moldea en lingotes o se envía directamente a un reactor para un refinado adicional. Es posible la exposición a humos, polvo, ruido y calor.
• Refinación de reactores. El metal fundido se introduce en un reactor donde se añade chatarra en frío y lingote de níquel, seguido de cal y sílice. Luego se agregan materiales de aleación como manganeso, columbio o titanio para producir la composición de aleación deseada. Es posible la exposición a humos, polvo, ruido y calor.
• Fundición de lingotes. Este proceso consiste en moldear el metal fundido del horno de fundición o del reactor de refinación en lingotes. El metal se vierte en moldes y se deja enfriar. Los lingotes se retiran de los moldes. Es posible la exposición al calor y a los humos metálicos.

Las exposiciones y las medidas de control para las operaciones de recuperación de níquel se enumeran en la tabla 7.

Cuadro 7. Controles de ingeniería/administrativos para el níquel, por operación

Recuperación de metales preciosos

Las materias primas para la industria de los metales preciosos consisten en chatarra vieja y nueva. La chatarra vieja incluye componentes electrónicos de equipos militares y civiles obsoletos y chatarra de la industria dental. Se genera nueva chatarra durante la fabricación y fabricación de productos de metales preciosos. Los productos son los metales elementales como el oro, la plata, el platino y el paladio. El procesamiento de metales preciosos incluye los siguientes pasos:

• Clasificación y trituración manual. La chatarra que contiene metales preciosos se clasifica a mano, se tritura y se tritura en un molino de martillos. Los molinos de martillos son ruidosos.
• Proceso de incineración. La chatarra clasificada se incinera para eliminar el papel, el plástico y los contaminantes líquidos orgánicos. Es posible la exposición a productos químicos orgánicos, gases de combustión y polvo.
• Fundición en alto horno. La chatarra tratada se carga en un alto horno, junto con el coque, el fundente y los óxidos metálicos de escoria reciclada. La carga se funde y se convierte en escoria, produciendo cobre negro que contiene los metales preciosos. La escoria dura que se forma contiene la mayor parte de las impurezas de la escoria. Puede haber polvo y ruido.
• Fundición de convertidores. Este proceso está diseñado para purificar aún más el cobre negro soplando aire a través de la masa fundida en un convertidor. Los contaminantes metálicos que contienen escoria se eliminan y reciclan al alto horno. Los lingotes de cobre que contienen los metales preciosos se vierten en moldes.
• Refinación electrolítica. El lingote de cobre sirve como ánodo de una celda electrolítica. De este modo, el cobre puro se acumula en el cátodo mientras que los metales preciosos caen al fondo de la celda y se recogen como limos. El electrolito utilizado es sulfato de cobre. Las exposiciones a neblina ácida son posibles.
• Refinación química. El lodo de metales preciosos del proceso de refinación electrolítica se trata químicamente para recuperar los metales individuales. Los procesos a base de cianuro se utilizan para recuperar oro y plata, que también se pueden recuperar disolviéndolos en agua regia solución y/o ácido nítrico, seguido de precipitación con sulfato ferroso o cloruro de sodio para recuperar el oro y la plata, respectivamente. Los metales del grupo del platino se pueden recuperar disolviéndolos en plomo fundido, que luego se trata con ácido nítrico y deja un residuo a partir del cual se pueden precipitar selectivamente los metales del grupo del platino. Luego, los precipitados de metales preciosos se derriten o se encienden para recolectar el oro y la plata como granos y los metales de platino como esponja. Puede haber exposiciones a ácidos.

Las exposiciones y los controles se enumeran, por operación, en la tabla 8 (ver también “Fundición y refinación de oro”).

Tabla 8. Controles de ingeniería/administrativos para metales preciosos, por operación

Recuperación de cadmio

La chatarra vieja que contiene cadmio incluye piezas enchapadas en cadmio de vehículos y botes desechados, electrodomésticos, hardware y sujetadores, baterías de cadmio, contactos de cadmio de interruptores y relés y otras aleaciones de cadmio usadas. La chatarra nueva suele ser rechazos que contienen vapor de cadmio y subproductos contaminados de las industrias que manipulan los metales. Los procesos de recuperación son:

• Tratamiento previo. El paso de pretratamiento de la chatarra implica el desengrasado con vapor de la chatarra de aleación. Los vapores de solventes generados por el calentamiento de solventes reciclados circulan a través de un recipiente que contiene chatarra de aleaciones. Luego, el solvente y la grasa eliminada se condensan y separan, y el solvente se recicla. Puede haber exposición a polvo de cadmio y solventes.
• Fundición/refinación. En la operación de fundición/refinación, se procesa chatarra de aleación pretratada o chatarra de cadmio elemental para eliminar cualquier impureza y producir aleación de cadmio o cadmio elemental. Pueden estar presentes productos de exposición a la combustión de petróleo y gas y polvo de zinc y cadmio.
• Destilación en retorta. La chatarra de aleación desengrasada se carga en una retorta y se calienta para producir vapores de cadmio que posteriormente se recogen en un condensador. El metal fundido está entonces listo para colarse. Las exposiciones al polvo de cadmio son posibles.
• Fusión/descincado. El cadmio metálico se carga en un crisol y se calienta hasta la etapa de fusión. Si el zinc está presente en el metal, se agregan fundentes y agentes cloradores para eliminar el zinc. Entre las exposiciones potenciales se encuentran los humos y polvo de cadmio, los humos y polvo de zinc, el cloruro de zinc, el cloro, el cloruro de hidrógeno y el calor.
• Casting. La operación de fundición forma la línea de producto deseada a partir de la aleación de cadmio purificada o el cadmio metálico producido en el paso anterior. La fundición puede producir polvo y humos de cadmio y calor.

Las exposiciones en los procesos de recuperación de cadmio y los controles necesarios se resumen en la tabla 9.

Cuadro 9. Controles de ingeniería/administrativos para cadmio, por operación

Recuperación de selenio

Las materias primas de este segmento son cilindros copiadores xerográficos utilizados y chatarra generada durante la fabricación de rectificadores de selenio. Los polvos de selenio pueden estar presentes en todas partes. La destilación y la fundición en retorta pueden producir gases de combustión y polvo. La fundición de la retorta es ruidosa. La neblina de dióxido de azufre y la neblina ácida están presentes en la refinación. Se pueden producir polvos metálicos a partir de las operaciones de fundición (consulte la tabla 10).

Tabla 10. Controles de ingeniería/administrativos para selenio, por operación

Los procesos de recuperación son los siguientes:

• Pretratamiento de chatarra. Este proceso separa el selenio mediante procesos mecánicos como el molino de martillos o el granallado.
• Fundición de retorta. Este proceso purifica y concentra la chatarra pretratada en una operación de destilación en retorta fundiendo la chatarra y separando el selenio de las impurezas por destilación.
• Refinación. Este proceso consigue una purificación de chatarra de selenio a base de lixiviación con un disolvente adecuado como es el sulfito sódico acuoso. Las impurezas insolubles se eliminan por filtración y el filtrado se trata para precipitar el selenio.
• Destilación. Este proceso produce un selenio de alta pureza de vapor. El selenio se funde, se destila y los vapores de selenio se condensan y transfieren como selenio fundido a una operación de formación de productos.
• Temple. Este proceso se utiliza para producir perdigones y polvo de selenio purificado. La fusión de selenio se utiliza para producir un tiro. Luego se seca la inyección. Los pasos necesarios para producir polvo son los mismos, excepto que el vapor de selenio, en lugar del selenio fundido, es el material que se apaga.
• Fundición. Este proceso se utiliza para producir lingotes de selenio u otras formas a partir del selenio fundido. Estas formas se producen vertiendo selenio fundido en moldes del tamaño y la forma adecuados y enfriando y solidificando la masa fundida.

recuperación de cobalto

Las fuentes de chatarra de cobalto son las superaleaciones rectificadas y torneadas, y piezas de motor y álabes de turbina obsoletos o desgastados. Los procesos de recuperación son:

• Clasificación manual. La chatarra en bruto se clasifica a mano para identificar y separar los componentes a base de cobalto, a base de níquel y no procesables. Esta es una operación polvorienta.
• Desengrasante. La chatarra sucia clasificada se carga en una unidad de desengrase donde circulan vapores de percloroetileno. Este disolvente elimina la grasa y el aceite de la chatarra. A continuación, se condensa la mezcla de disolvente-aceite-vapor de grasa y se recupera el disolvente. Las exposiciones a solventes son posibles.
• Voladura. La chatarra desengrasada se chorrea con arena para eliminar la suciedad, los óxidos y el óxido. Puede haber polvo, dependiendo del grano utilizado.
• Proceso de decapado y tratamiento químico. La chatarra de la operación de voladura se trata con ácidos para eliminar el óxido residual y los contaminantes de óxido. Las neblinas ácidas son una posible exposición.
• Fusión al vacío. La chatarra limpia se carga en un horno de vacío y se funde mediante un arco eléctrico o un horno de inducción. Puede haber exposición a metales pesados.
• fundición. La aleación fundida se moldea en lingotes. El estrés por calor es posible.

Consulte la tabla 11 para obtener un resumen de las exposiciones y los controles para la recuperación de cobalto.

Tabla 11. Controles de ingeniería/administrativos para cobalto, por operación

Recuperación de estaño

Las principales fuentes de materias primas son los recortes de acero estañado, los rechazos de las empresas de fabricación de latas, las bobinas de enchapado rechazadas de la industria del acero, las escorias y lodos de estaño, las escorias y los lodos de soldadura, el bronce usado y los rechazos de bronce y la chatarra de tipo metálico. El polvo de estaño y las nieblas ácidas se pueden encontrar en muchos de los procesos.

• Desaluminización. En este proceso, se utiliza hidróxido de sodio caliente para lixiviar aluminio de chatarra de lata poniendo en contacto la chatarra con hidróxido de sodio caliente, separando la solución de aluminato de sodio del residuo de chatarra, bombeando el aluminato de sodio a una operación de refinación para recuperar el estaño soluble y recuperando el chatarra de estaño desaluminizado para piensos.
• Mezcla por lotes. Este proceso es una operación mecánica que prepara una alimentación apta para cargar al horno de fundición mediante la mezcla de escorias y lodos con un contenido importante de estaño.
• Desestañado químico. Este proceso extrae el estaño en chatarra. Se agrega una solución caliente de hidróxido de sodio y nitrito o nitrato de sodio a la chatarra desaluminizada o cruda. El drenaje y el bombeo de la solución a un proceso de refinado/fundición se realizan cuando se completa la reacción de desestañado. A continuación, se lava la chatarra desestañada.
• Fundición de escoria. Este proceso se utiliza para purificar parcialmente las escorias y producir metal de horno crudo fundiendo la carga, extrayendo el metal de horno crudo y extrayendo las matas y las escorias.
• Lixiviación y filtración de polvo. Este proceso elimina los valores de zinc y cloro del polvo de combustión lixiviando con ácido sulfúrico para eliminar el zinc y el cloro, filtrando la mezcla resultante para separar el ácido y el zinc y el cloro disueltos del polvo lixiviado, secando el polvo lixiviado en un secador y transportando el el polvo rico en estaño y plomo vuelve al proceso de mezcla por lotes.
• Decantación y filtración foliar. Este proceso purifica la solución de estannato de sodio producida en el proceso de desestañado químico. Las impurezas como plata, mercurio, cobre, cadmio, algo de hierro, cobalto y níquel se precipitan como sulfuros.
• Evapocentrifugación. El estannato de sodio se concentra a partir de la solución purificada por evaporación, la cristalización del estannato de sodio y la recuperación del estannato de sodio se realiza por centrifugación.
• Refinación electrolítica. Este proceso produce estaño catódico puro a partir de la solución de estannato de sodio purificada al pasar la solución de estannato de sodio a través de celdas electrolíticas, eliminando los cátodos después de que el estaño se haya depositado y extrayendo el estaño de los cátodos.
• Acidificación y filtración. Este proceso produce un óxido de estaño hidratado a partir de la solución de estannato de sodio purificado. Este óxido hidratado puede procesarse para producir el óxido anhidro o fundirse para producir estaño elemental. El óxido hidratado se neutraliza con ácido sulfúrico para formar el óxido de estaño hidratado y se filtra para separar el hidrato como torta de filtración.
• Refinación de fuego. Este proceso produce estaño purificado a partir del estaño catódico al fundir la carga, eliminar las impurezas como escoria y escoria, verter el metal fundido y colar el estaño metálico.
• Fundición. Este proceso se usa para producir estaño cuando la refinación electrolítica no es factible. Esto se logra reduciendo el óxido de estaño hidratado con un agente reductor, fundiendo el metal de estaño formado, desnatando la escoria, vertiendo el estaño fundido y vaciando el estaño fundido.
• Calcinación. Este proceso convierte los óxidos de estaño hidratados en óxido estánnico anhidro calcinando el hidrato y eliminando y empaquetando los óxidos estánnicos.
• Refinación de caldera. Este proceso se usa para purificar el metal crudo del horno al cargarlo en una marmita precalentada, secar la escoria para eliminar las impurezas como escoria y mata, fundir con azufre para eliminar el cobre como mata, fundir con aluminio para eliminar el antimonio y colar el metal fundido en el material deseado. formas

Consulte la tabla 12 para obtener un resumen de las exposiciones y los controles para la recuperación de estaño.

Cuadro 12. Controles de ingeniería/administrativos para el estaño, por operación

recuperación de titanio

Las dos fuentes principales de chatarra de titanio son el hogar y los consumidores de titanio. La chatarra doméstica generada por el fresado y la fabricación de productos de titanio incluye láminas de moldura, láminas de tablones, recortes, torneados y perforaciones. La chatarra de consumo consiste en productos de titanio reciclados. Las operaciones de recuperación incluyen:

• Desengrasante. En este proceso, la chatarra clasificada se trata con un solvente orgánico vaporizado (por ejemplo, tricloroetileno). El vapor de disolvente elimina la grasa y el aceite contaminantes de la chatarra. El solvente se recircula hasta que ya no tiene la capacidad de desengrasar. A continuación, el disolvente gastado se puede regenerar. La chatarra también se puede desengrasar con vapor y detergente.
• Decapado. El proceso de decapado con ácido elimina las incrustaciones de óxido de la operación de desengrasado por lixiviación con una solución de ácido clorhídrico y fluorhídrico. La chatarra del tratamiento ácido se lava con agua y se seca.
• Electrorefinación. El electrorrefinado es un proceso de pretratamiento de chatarra de titanio que electrorrefina la chatarra en una sal fundida.
• Fundición. La chatarra de titanio pretratada y los agentes de aleación se funden en un horno de vacío de arco eléctrico para formar una aleación de titanio. Los materiales de entrada incluyen chatarra de titanio pretratada y materiales de aleación como aluminio, vanadio, molibdeno, estaño, circonio, paladio, columbio y cromo.
• Fundición. El titanio fundido se vierte en moldes. El titanio se solidifica en una barra llamada lingote.

Los controles para las exposiciones en los procedimientos de recuperación de titanio se enumeran en la tabla 13.

Tabla 13. Controles de ingeniería/administrativos para titanio, por operación

Atrás

Acabado de metal

El tratamiento superficial de los metales aumenta su durabilidad y mejora su apariencia. Un solo producto puede someterse a más de un tratamiento de superficie; por ejemplo, un panel de carrocería de automóvil puede fosfatarse, imprimarse y pintarse. Este artículo trata sobre los procesos utilizados para el tratamiento de superficies de metales y los métodos utilizados para reducir su impacto ambiental.

Operar un negocio de acabado de metales requiere la cooperación entre la gerencia de la empresa, los empleados, el gobierno y la comunidad para minimizar de manera efectiva el efecto ambiental de las operaciones. La sociedad está preocupada por la cantidad y los efectos a largo plazo de la contaminación que entra en el aire, el agua y el medio ambiente terrestre. Gestión ambiental eficaz se establece a través del conocimiento detallado de todos los elementos, productos químicos, metales, procesos y productos.

Planificación de la prevención de la contaminación cambia la filosofía de gestión ambiental de reaccionar a los problemas a anticipar soluciones centrándose en la sustitución química, el cambio de proceso y el reciclaje interno, utilizando la siguiente secuencia de planificación:

1. Iniciar la prevención de la contaminación en todos los aspectos del negocio.
2. Identificar flujos de residuos.
3. Establecer prioridades para la acción.
4. Establecer la causa raíz del desperdicio.
5. Identificar e implementar cambios que reduzcan o eliminen el desperdicio.
6. Mide los resultados.

La mejora continua se logra estableciendo nuevas prioridades de acción y repitiendo la secuencia de acciones.

La documentación detallada del proceso identificará los flujos de residuos y permitirá establecer prioridades para las oportunidades de reducción de residuos. Las decisiones informadas sobre cambios potenciales fomentarán:

• mejoras operativas fáciles y prácticas
• Cambios en los procesos que involucran a clientes y proveedores.
• cambios a actividades menos dañinas cuando sea posible
• reutilizar y reciclar donde el cambio no es práctico
• utilizar los vertederos de residuos peligrosos sólo como último recurso.

Procesos principales y procesos operativos estándar

Limpieza se requiere porque todos los procesos de acabado de metales requieren que las piezas a terminar estén libres de suciedad orgánica e inorgánica, incluidos aceites, incrustaciones, pulido y compuestos para pulir. Los tres tipos básicos de limpiadores en uso son solventes, desengrasantes de vapor y detergentes alcalinos.

Los métodos de limpieza con disolventes y desengrasantes con vapor han sido sustituidos casi en su totalidad por materiales alcalinos donde los procesos posteriores son húmedos. Los solventes y los desengrasantes de vapor todavía se usan cuando las piezas deben estar limpias y secas sin más procesamiento húmedo. En algunos casos, los disolventes como los terpenos reemplazan a los disolventes volátiles. Los materiales menos tóxicos, como el 1,1,1-tricloroetano, se han sustituido por materiales más peligrosos en el desengrasado con vapor (aunque este solvente se está eliminando gradualmente como un agotador de la capa de ozono).

Los ciclos de limpieza alcalina generalmente incluyen una inmersión en remojo seguida de una electrolimpieza anódica, seguida de una inmersión en ácido débil. Los limpiadores que no decapan y no silicatan se utilizan normalmente para limpiar el aluminio. Los ácidos son típicamente sulfúrico, clorhídrico y nítrico.

Anodizado, un proceso electroquímico para espesar la película de óxido sobre la superficie del metal (frecuentemente aplicado al aluminio), trata las piezas con soluciones diluidas de ácido crómico o sulfúrico.

Revestimiento de conversión se utiliza como base para la pintura posterior o como pasivante para la protección contra la oxidación. Con el cromado, las piezas se sumergen en una solución de cromo hexavalente con agentes orgánicos e inorgánicos activos. Para el fosfatado, las piezas se sumergen en ácido fosfórico diluido con otros agentes. La pasivación se logra mediante inmersión en ácido nítrico o ácido nítrico con dicromato de sodio.

Galjanoplastia electrolítica implica una deposición de metal sin electricidad. La deposición sin electricidad de cobre o níquel se utiliza en la fabricación de placas de circuito impreso.

galvanoplastia consiste en la deposición de una fina capa de metal (zinc, níquel, cobre, cromo, cadmio, estaño, latón, bronce, plomo, estaño-plomo, oro, plata y otros metales como el platino) sobre un sustrato (ferroso o no ferroso). Los baños de proceso incluyen metales en solución en formulaciones ácidas, alcalinas neutras y alcalinas de cianuro (ver figura 1).

Figura 1. Entradas y salidas para una línea típica de galvanoplastia

Molienda y grabado químico son procesos de inmersión de disolución controlada que utilizan reactivos químicos y grabadores. El aluminio normalmente se graba con sosa cáustica antes del anodizado o se abrillanta químicamente en una solución que puede contener ácidos nítrico, fosfórico y sulfúrico.

Recubrimientos por inmersión en caliente Implican la aplicación de metal a una pieza de trabajo por inmersión en metal fundido (galvanización de acero con zinc o estaño).

Buenas practicas de gestion

Se pueden lograr mejoras importantes en seguridad, salud y medio ambiente a través de mejoras en los procesos, tales como:

• utilizando controles de conductividad y enjuague a contracorriente
• aumentar el tiempo de drenaje
• usando más o mejores agentes humectantes
• mantener las temperaturas del proceso lo más altas posible para reducir la viscosidad, aumentando así la recuperación por arrastre (es decir, la recuperación de la solución que queda en el metal)
• uso de agitación de aire en el enjuague para aumentar la eficiencia del enjuague
• uso de bolas de plástico en tanques de recubrimiento para reducir el empañamiento
• uso de filtración mejorada en tanques de placas para reducir la frecuencia del tratamiento de purificación
• colocar un bordillo alrededor de todas las áreas de proceso para contener los derrames
• usar tratamientos separados para metales recuperables como el níquel
• instalación de sistemas de recuperación como intercambio iónico, evaporación atmosférica, evaporación al vacío, recuperación electrolítica, ósmosis inversa y electrodiálisis
• complementar los sistemas de recuperación de arrastre con reducciones en el arrastre de contaminantes y sistemas de limpieza mejorados
• usar controles de inventario modernos para reducir los desechos y los riesgos en el lugar de trabajo
• aplicar procedimientos estándar (es decir, procedimientos escritos, revisiones operativas periódicas y registros operativos sólidos) para proporcionar la base para una estructura de gestión ambiental sólida.

Planificación ambiental para residuos específicos

Los flujos de desechos específicos, generalmente soluciones de revestimiento usadas, se pueden reducir mediante:

• Filtración. Se pueden utilizar filtros de cartucho o de tierra de diatomeas para eliminar la acumulación de sólidos, que reducen la eficiencia del proceso.
• tratamiento de carbono se puede utilizar para eliminar contaminantes orgánicos (más comúnmente aplicado en niquelado, electrochapado en cobre y enchapado en zinc y cadmio).
• Agua purificada. Los contaminantes naturales del agua de reposición y enjuague (p. ej., calcio, hierro, magnesio, manganeso, cloro y carbonatos) se pueden eliminar mediante desionización, destilación u ósmosis inversa. Mejorar la eficiencia del agua de enjuague reduce el volumen de lodos de baño que requieren tratamiento.
• Congelación de carbonato en baño de cianuro. Bajar la temperatura del baño a –3 °C cristaliza los carbonatos formados en el baño de cianuro por la descomposición del cianuro, las densidades de corriente anódica excesivas y la adsorción de dióxido de carbono del aire y facilita su eliminación.
• Precipitación. La eliminación de los contaminantes metálicos que ingresan al baño como impurezas en los ánodos se puede lograr mediante la precipitación con cianuro de bario, hidróxido de bario, hidróxido de calcio, sulfato de calcio o cianuro de calcio.
• Alternativas al cromo hexavalente. El cromo hexavalente se puede reemplazar con soluciones de cromado trivalente para revestimientos decorativos. Los recubrimientos de conversión de cromo para pretratamientos de pintura a veces se pueden reemplazar por recubrimientos de conversión sin cromo o productos químicos de cromo sin enjuague.
• Procesos químicos no quelados. En lugar de agregar quelantes a los baños de proceso para controlar la concentración de iones libres en la solución, se pueden usar procesos químicos no quelados para que no sea necesario mantener los metales en solución. Se puede permitir que estos metales precipiten y se pueden eliminar mediante filtración continua.
• Productos químicos de proceso sin cianuro. Los flujos de desechos que contienen cianuro libre generalmente se tratan con hipoclorito o cloro para lograr la oxidación, y los cianuros complejos comúnmente se precipitan con sulfato ferroso. El uso de procesos químicos sin cianuro elimina un paso de tratamiento y reduce el volumen de lodos.
• Desengrase con disolvente. Se pueden usar baños de limpieza alcalinos calientes en lugar del desengrasado con solvente de las piezas de trabajo antes del procesamiento. La eficacia de los limpiadores alcalinos se puede mejorar mediante la aplicación de corriente eléctrica o ultrasonidos. Los beneficios de evitar los vapores y lodos de solventes a menudo superan cualquier costo operativo adicional.
• Limpiadores alcalinos. Tener que desechar los limpiadores alcalinos cuando la acumulación de aceite, grasa y suciedad por el uso alcanza un nivel que perjudica la eficiencia de limpieza del baño se puede evitar usando dispositivos desnatadores para eliminar los aceites que flotan libremente, dispositivos de sedimentación o filtros de cartucho para eliminar partículas y coalescedores de aceite y agua y mediante el uso de microfiltración o ultrafiltración para eliminar los aceites emulsionados.
• Reducción de arrastre. Reducir el volumen de arrastre de los baños del proceso sirve para reducir la cantidad de productos químicos de proceso valiosos que contaminan el agua de enjuague, lo que a su vez reduce la cantidad de lodo generado por un proceso de tratamiento de precipitación de metales convencional.

Varios métodos para reducir el arrastre incluyen:

• Concentración operativa del baño de proceso. La concentración de productos químicos debe mantenerse lo más baja posible para minimizar la viscosidad (para un drenaje más rápido) y la cantidad de productos químicos (en la película).
• Temperatura de funcionamiento del baño de proceso. La viscosidad de la solución del proceso se puede reducir aumentando la temperatura del baño.
• Agentes humectantes. La tensión superficial de la solución se puede reducir agregando agentes humectantes al baño de proceso.
• Posicionamiento de la pieza de trabajo. La pieza de trabajo debe colocarse en la rejilla de modo que la película adherida se escurra libremente y no quede atrapada en ranuras o cavidades.
• Tiempo de retiro o drenaje. Cuanto más rápido se retira una pieza de trabajo del baño de proceso, más gruesa es la película sobre la superficie de la pieza de trabajo.
• Cuchillas de aire. Soplar aire en la pieza de trabajo a medida que el estante de la pieza de trabajo se eleva por encima del tanque de proceso puede mejorar el drenaje y el secado.
• Enjuagues por pulverización. Estos se pueden usar encima de los baños calentados para que la tasa de flujo de enjuague sea igual a la tasa de evaporación del tanque.
• Baños de emplatado. Los carbonatos y los contaminantes orgánicos deben eliminarse para evitar la acumulación de contaminación que aumente la viscosidad del baño de galvanoplastia.
• Tableros de drenaje. Los espacios entre los tanques de proceso deben cubrirse con tablas de drenaje para capturar las soluciones de proceso y devolverlas al baño de proceso.
• Tanques de arrastre. Las piezas de trabajo deben colocarse en tanques de arrastre (tanques de "enjuague estático") antes de la operación de enjuague estándar.

La recuperación por arrastre de sustancias químicas utiliza una variedad de tecnologías. Éstas incluyen:

• Evaporación. Los evaporadores atmosféricos son los más comunes y los evaporadores de vacío ofrecen ahorros de energía.
• Intercambio iónico se utiliza para la recuperación química del agua de enjuague.
• Electroobtención. Este es un proceso electrolítico mediante el cual los metales disueltos en la solución se reducen y depositan en el cátodo. Luego se recupera el metal depositado.
• Electrodiálisis. Esto utiliza membranas permeables a los iones y corriente aplicada para separar las especies iónicas de la solución.
• Osmosis inversa. Este utiliza una membrana semipermeable para producir agua purificada y una solución iónica concentrada. Se usa alta presión para forzar el agua a través de la membrana, mientras que la membrana retiene la mayoría de las sales disueltas.

Agua de enjuague

La mayor parte de los desechos peligrosos producidos en una instalación de acabado de metales proviene de las aguas residuales generadas por las operaciones de enjuague que siguen a la limpieza y el enchapado. Al aumentar la eficiencia del enjuague, una instalación puede reducir significativamente el flujo de aguas residuales.

Dos estrategias básicas mejoran la eficiencia del enjuague. En primer lugar, se pueden generar turbulencias entre la pieza de trabajo y el agua de enjuague mediante enjuagues por aspersión y agitación del agua de enjuague. Se utiliza movimiento de la rejilla o agua o aire forzado. En segundo lugar, se puede aumentar el tiempo de contacto entre la pieza de trabajo y el agua de enjuague. Múltiples tanques de enjuague configurados en contracorriente en serie reducirán la cantidad de agua de enjuague utilizada.

Recubrimientos Industriales

El término revestimientos incluye pinturas, barnices, lacas, esmaltes y gomas lacas, masillas, masillas y selladores para madera, quitapinturas y barnices, limpiadores de pinceles y productos de pintura afines. Los recubrimientos líquidos contienen pigmentos y aditivos dispersos en una mezcla líquida de aglutinante y solvente. Los pigmentos son compuestos inorgánicos u orgánicos que brindan color y opacidad al recubrimiento e influyen en el flujo y la durabilidad del recubrimiento. Los pigmentos suelen contener metales pesados ​​como cadmio, plomo, zinc, cromo y cobalto. El aglutinante aumenta la adhesividad, la cohesión y la consistencia del recubrimiento y es el componente principal que permanece en la superficie cuando se completa el recubrimiento. Los aglutinantes incluyen una variedad de aceites, resinas, cauchos y polímeros. Se pueden agregar aditivos como rellenos y extensores a los recubrimientos para reducir los costos de fabricación y aumentar la durabilidad del recubrimiento.

Los tipos de disolventes orgánicos utilizados en los revestimientos incluyen hidrocarburos alifáticos, hidrocarburos aromáticos, ésteres, cetonas, éteres de glicol y alcoholes. Los solventes dispersan o disuelven los aglutinantes y disminuyen la viscosidad y el espesor del recubrimiento. Los solventes utilizados en las formulaciones de recubrimientos son peligrosos porque muchos son carcinógenos humanos y son inflamables o explosivos. La mayoría de los solventes contenidos en un recubrimiento se evaporan cuando el recubrimiento se cura, lo que genera emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV). Las emisiones de COV se están regulando cada vez más debido a los efectos negativos sobre la salud humana y el medio ambiente. Las preocupaciones ambientales asociadas con los ingredientes convencionales, las tecnologías de aplicación de recubrimientos y los desechos de recubrimientos son una fuerza impulsora para desarrollar alternativas de prevención de la contaminación.

La mayoría de los revestimientos se utilizan en productos arquitectónicos, industriales o especiales. Los revestimientos arquitectónicos se utilizan en edificios y productos de construcción y para servicios decorativos y de protección, como barnices para proteger la madera. Las instalaciones industriales incorporan operaciones de recubrimiento en varios procesos de producción. Las industrias automotriz, de latas de metal, maquinaria agrícola, revestimiento de bobinas, muebles y accesorios de madera y metal y electrodomésticos son los principales consumidores de revestimientos industriales.

El diseño de una formulación de recubrimiento depende del propósito de la aplicación del recubrimiento. Los revestimientos proporcionan estética y protección contra la corrosión y la superficie. El costo, la función, la seguridad del producto, la seguridad ambiental, la eficiencia de transferencia y la velocidad de secado y curado determinan las formulaciones.

Procesos de recubrimiento

Hay cinco operaciones que comprenden la mayoría de los procesos de recubrimiento: manipulación y preparación de materias primas, preparación de superficies, recubrimiento, limpieza de equipos y gestión de residuos.

Manipulación y preparación de materias primas.

El manejo y la preparación de la materia prima implica el almacenamiento de inventario, las operaciones de mezcla, la dilución y el ajuste de los recubrimientos y la transferencia de la materia prima a través de la instalación. Se necesitan procedimientos y prácticas de monitoreo y manejo para minimizar la generación de desechos por deterioro, fuera de las especificaciones y preparación inadecuada que puede resultar del aclareo excesivo y el consiguiente desperdicio. La transferencia, ya sea manual o mediante un sistema de tuberías, debe programarse para evitar el deterioro.

Preparación de la superficie

El tipo de técnica de preparación de la superficie utilizada depende de la superficie que se va a recubrir: preparación previa, cantidad de suciedad, grasa, el recubrimiento que se aplicará y el acabado superficial requerido. Las operaciones de preparación comunes incluyen el desengrasado, el recubrimiento previo o el fosfatado y la eliminación del recubrimiento. Para fines de acabado de metales, el desengrasado implica la limpieza con solventes, limpieza en frío o desengrasado con vapor con solventes halogenados, limpieza alcalina acuosa, limpieza semiacuosa o limpieza con hidrocarburos alifáticos para eliminar la suciedad orgánica, la suciedad, el aceite y la grasa. El decapado con ácido, la limpieza abrasiva o la limpieza con llama se utilizan para eliminar la cascarilla de laminación y el óxido.

La operación de preparación más común para las superficies metálicas, aparte de la limpieza, es el revestimiento con fosfato, que se utiliza para promover la adhesión de revestimientos orgánicos sobre las superficies metálicas y retardar la corrosión. Los recubrimientos de fosfato se aplican sumergiendo o rociando superficies metálicas con una solución de fosfato de zinc, hierro o manganeso. El fosfatado es un proceso de acabado de superficies similar a la galvanoplastia, que consiste en una serie de baños de enjuague y productos químicos de proceso en los que se sumergen las piezas para lograr la preparación deseada de la superficie. Ver el artículo “Tratamiento superficial de metales” en este capítulo.

La eliminación del revestimiento, químico o mecánico, se lleva a cabo en superficies que requieren un nuevo revestimiento, reparación o inspección. El método de eliminación de revestimiento químico más común es el decapado con disolvente. Estas soluciones suelen contener fenol, cloruro de metileno y un ácido orgánico para disolver el revestimiento de la superficie revestida. Un lavado final con agua para eliminar los productos químicos puede generar grandes cantidades de aguas residuales. El chorreado abrasivo es el proceso mecánico común, una operación en seco que utiliza aire comprimido para impulsar un medio de chorreado contra la superficie para eliminar el revestimiento.

Las operaciones de preparación de la superficie afectan la cantidad de residuos del proceso específico de preparación. Si la preparación de la superficie es inadecuada, lo que da como resultado un revestimiento deficiente, la eliminación del revestimiento y el repintado se suman a la generación de residuos.

Estucado

La operación de revestimiento implica transferir el revestimiento a la superficie y curar el revestimiento sobre la superficie. La mayoría de las tecnologías de recubrimiento se clasifican en 1 de 5 categorías básicas: recubrimiento por inmersión, recubrimiento por rodillo, recubrimiento por flujo, recubrimiento por rociado y la técnica más común, recubrimiento por rociado atomizado con aire utilizando recubrimientos a base de solventes.

Los recubrimientos por rociado con aire atomizado generalmente se llevan a cabo en un ambiente controlado debido a las emisiones de solventes y el exceso de rociado. Los dispositivos de control de exceso de rociado son filtros de tela o paredes de agua, que generan filtros usados ​​o aguas residuales de los sistemas de depuración de aire.

El curado se lleva a cabo para convertir el aglutinante del revestimiento en una superficie adherente dura y tenaz. Los mecanismos de curado incluyen: secado, horneado o exposición a un haz de electrones o luz infrarroja o ultravioleta. El curado genera COV significativos a partir de recubrimientos a base de solventes y presenta un potencial de explosión si las concentraciones de solventes superan el límite explosivo inferior. En consecuencia, las operaciones de curado están equipadas con dispositivos de control de la contaminación del aire para evitar las emisiones de COV y para el control de seguridad para evitar explosiones.

Las preocupaciones ambientales y de salud, el aumento de las reglamentaciones que afectan a las formulaciones de recubrimientos convencionales, los altos costos de solventes y la costosa eliminación de desechos peligrosos han creado una demanda de formulaciones de recubrimientos alternativas que contengan componentes menos peligrosos y generen menos desechos cuando se apliquen. Las formulaciones de recubrimiento alternativas incluyen:

• Recubrimientos de alto contenido de sólidos, que contiene el doble de pigmento y resina en el mismo volumen de solvente que los recubrimientos convencionales. La aplicación reduce las emisiones de VOC entre un 62 y un 85 % en comparación con los recubrimientos convencionales a base de solventes con bajo contenido de sólidos porque se reduce el contenido de solventes.
• Recubrimientos a base de agua usando agua y una mezcla de disolventes orgánicos como vehículo con agua como base. En comparación con los recubrimientos a base de solventes, los recubrimientos a base de agua generan entre un 80 y un 95 % menos de emisiones de VOC y de solventes gastados que los recubrimientos convencionales a base de solventes con bajo contenido de sólidos.
• Recubrimientos en polvo que no contiene disolvente orgánico, que consiste en partículas de pigmento y resina finamente pulverizadas. Son polvos termoplásticos (resina de alto peso molecular para recubrimientos gruesos) o termoendurecibles (compuestos de bajo peso molecular que forman una capa delgada antes de la reticulación química).

Limpieza de equipos

La limpieza del equipo es una operación de mantenimiento de rutina necesaria en los procesos de recubrimiento. Esto crea cantidades significativas de desechos peligrosos, particularmente si se usan solventes halogenados para la limpieza. La limpieza de equipos para recubrimientos a base de solventes se ha realizado tradicionalmente de forma manual con solventes orgánicos para eliminar los recubrimientos de los equipos de proceso. La tubería requiere lavado con solvente en lotes hasta que esté limpia. El equipo de recubrimiento debe limpiarse entre cambios de producto y después de paradas del proceso. Los procedimientos y prácticas utilizados determinarán el nivel de residuos generados por estas actividades.

Gestión de residuos

Los procesos de recubrimiento generan varias corrientes de desechos. Los residuos sólidos incluyen contenedores de revestimiento vacíos, lodos de revestimiento del exceso de rociado y limpieza de equipos, filtros usados ​​y materiales abrasivos, revestimiento seco y trapos de limpieza.

Los desechos líquidos incluyen aguas residuales de la preparación de superficies, control de exceso de rociado o limpieza de equipos, materiales de preparación de superficies o recubrimientos fuera de especificación o en exceso, exceso de rociado, derrames y soluciones de limpieza usadas. El reciclaje de circuito cerrado en el sitio se está volviendo más popular para los solventes usados ​​a medida que aumentan los costos de eliminación. Los líquidos a base de agua generalmente se tratan en el sitio antes de descargarlos a los sistemas de tratamiento de propiedad pública.

Las emisiones de VOC son generadas por todos los procesos de recubrimiento convencionales que utilizan recubrimientos a base de solventes, lo que requiere dispositivos de control como unidades de adsorción de carbón, condensadores u oxidantes catalíticos térmicos.

Atrás