82. Industrie de la transformation des métaux et du travail des métaux
Éditeur de chapitre : Michel McCann
Fonderie et affinage
Pekka Roto
Fusion et affinage du cuivre, du plomb et du zinc
Fonderie et affinage de l'aluminium
Bertram D. Dinman
Fonderie et affinage de l'or
ID Gadaskina et LA Ryzik
Fonderies
Franklin E. Mirer
Forgeage et emboutissage
Robert M. Park
Soudage et découpe thermique
Philip A. Platcow et GS Lyndon
Tours
Toni Retsch
Rectification et polissage
K.Welinder
Lubrifiants industriels, fluides de travail des métaux et huiles automobiles
Richard S. Kraus
Traitement de surface des métaux
JG Jones, JR Bevan, JA Catton, A. Zober, N. Fish, KM Morse, G. Thomas, MA El Kadeem et Philip A. Platcow
Récupération de métaux
Melvin E. Cassady et Richard D. Ringenwald, Jr.
Problèmes environnementaux dans la finition des métaux et les revêtements industriels
Stuart Forbes
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1. Entrées et sorties pour la fusion du cuivre
2. Entrées et sorties pour la fusion du plomb
3. Entrées et sorties pour la fusion du zinc
4. Entrées et sorties pour la fusion de l'aluminium
5. Types de fours de fonderie
6. Entrées de matériaux de processus et sorties de pollution
7. Procédés de soudage : Description & dangers
8. Résumé des dangers
9. Commandes pour l'aluminium, par opération
10. Contrôles pour le cuivre, par opération
11. Contrôles pour le plomb, par opération
12. Contrôles pour le zinc, par opération
13. Contrôles pour le magnésium, par opération
14. Contrôles pour le mercure, par opération
15. Contrôles pour le nickel, par opération
16. Contrôles des métaux précieux
17. Contrôles pour le cadmium, par opération
18. Contrôles pour le sélénium, par opération
19. Contrôles pour le cobalt, par opération
20. Contrôles pour l'étain, par opération
21. Contrôles pour le titane, par opération
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Traitement des métaux et travail des métaux
Adapté de la 3e édition, Encyclopédie de la santé et de la sécurité au travail.
Lors de la production et de l'affinage des métaux, les composants de valeur sont séparés des matériaux sans valeur dans une série de réactions physiques et chimiques différentes. Le produit final est un métal contenant des quantités contrôlées d'impuretés. La fusion et l'affinage primaires produisent des métaux directement à partir de concentrés de minerai, tandis que la fusion et l'affinage secondaires produisent des métaux à partir de déchets et de déchets de procédé. La ferraille comprend les morceaux de pièces métalliques, les barres, les tournures, les tôles et les fils hors spécifications ou usés mais qui peuvent être recyclés (voir l'article « Récupération des métaux » dans ce chapitre).
Présentation des processus
Deux technologies de récupération des métaux sont généralement utilisées pour produire des métaux raffinés, pyrométallurgique et hydrométallurgique. Les procédés pyrométallurgiques utilisent la chaleur pour séparer les métaux souhaités des autres matériaux. Ces procédés utilisent des différences entre les potentiels d'oxydation, les points de fusion, les pressions de vapeur, les densités et/ou la miscibilité des composants du minerai lorsqu'ils sont fondus. Les technologies hydrométallurgiques diffèrent des procédés pyrométallurgiques en ce que les métaux souhaités sont séparés des autres matériaux à l'aide de techniques qui capitalisent sur les différences entre les solubilités des constituants et/ou les propriétés électrochimiques dans des solutions aqueuses.
Pyrométallurgie
Lors du traitement pyrométallique, un minerai, après avoir été bénéficié (concentré par concassage, broyage, flottaison et séchage), est fritté ou torréfié (calciné) avec d'autres matériaux tels que la poussière et le fondant de filtre à manches. Le concentré est ensuite fondu, ou fondu, dans un haut fourneau afin de fusionner les métaux souhaités en un lingot fondu impur. Ce lingot subit ensuite un troisième processus pyrométallique pour affiner le métal au niveau de pureté souhaité. Chaque fois que le minerai ou le lingot est chauffé, des déchets sont créés. La poussière provenant de la ventilation et des gaz de procédé peut être capturée dans un filtre à manches et est soit éliminée soit renvoyée au procédé, selon la teneur en métal résiduel. Le soufre contenu dans le gaz est également capturé et, lorsque les concentrations sont supérieures à 4 %, il peut être transformé en acide sulfurique. Selon l'origine du minerai et sa teneur en métaux résiduels, divers métaux tels que l'or et l'argent peuvent également être produits comme sous-produits.
La torréfaction est un processus pyrométallurgique important. Le grillage sulfatant est utilisé dans la production de cobalt et de zinc. Son but est de séparer les métaux afin qu'ils puissent être transformés en une forme soluble dans l'eau pour un traitement hydrométallurgique ultérieur.
La fusion des minerais sulfurés produit un concentré métallique partiellement oxydé (matte). Lors de la fusion, le matériau sans valeur, généralement du fer, forme un laitier avec un fondant et est converti en oxyde. Les métaux précieux acquièrent la forme métallique à l'étape de conversion, qui a lieu dans les fours de conversion. Cette méthode est utilisée dans la production de cuivre et de nickel. Le fer, le ferrochrome, le plomb, le magnésium et les composés ferreux sont produits par réduction du minerai avec du charbon de bois et un fondant (calcaire), le processus de fusion se déroulant généralement dans un four électrique. (Voir aussi le Industrie du fer et de l'acier chapitre.) L'électrolyse des sels fondus, utilisée dans la production d'aluminium, est un autre exemple de procédé pyrométallurgique.
La température élevée requise pour le traitement pyrométallurgique des métaux est obtenue en brûlant des combustibles fossiles ou en utilisant la réaction exothermique du minerai lui-même (par exemple, dans le procédé de fusion éclair). Le procédé de fusion éclair est un exemple de procédé pyrométallurgique économe en énergie dans lequel le fer et le soufre du concentré de minerai sont oxydés. La réaction exothermique couplée à un système de récupération de chaleur permet d'économiser beaucoup d'énergie pour la fusion. La récupération élevée de soufre du procédé est également bénéfique pour la protection de l'environnement. La plupart des fonderies de cuivre et de nickel récemment construites utilisent ce procédé.
Hydrométallurgie
Des exemples de procédés hydrométallurgiques sont la lixiviation, la précipitation, la réduction électrolytique, l'échange d'ions, la séparation par membrane et l'extraction par solvant. La première étape des procédés hydrométallurgiques est la lixiviation des métaux précieux à partir de matériaux moins précieux, par exemple avec de l'acide sulfurique. La lixiviation est souvent précédée d'un prétraitement (p. ex. grillage sulfaté). Le processus de lixiviation nécessite souvent une pression élevée, l'ajout d'oxygène ou des températures élevées. La lixiviation peut également être réalisée à l'électricité. A partir de la solution de lixiviation, le métal souhaité ou son composé est récupéré par précipitation ou réduction en utilisant différentes méthodes. La réduction est effectuée, par exemple, dans la production de cobalt et de nickel avec du gaz.
L'électrolyse des métaux dans des solutions aqueuses est également considérée comme un procédé hydrométallurgique. Dans le processus d'électrolyse, l'ion métallique est réduit en métal. Le métal se trouve dans une solution d'acide faible à partir de laquelle il précipite sur les cathodes sous l'influence d'un courant électrique. La plupart des métaux non ferreux peuvent également être raffinés par électrolyse.
Souvent, les procédés métallurgiques sont une combinaison de procédés pyro- et hydrométallurgiques, selon le concentré de minerai à traiter et le type de métal à raffiner. Un exemple est la production de nickel.
Les dangers et leur prévention
La prévention des risques sanitaires et des accidents dans l'industrie métallurgique est avant tout une question pédagogique et technique. Les examens médicaux sont secondaires et n'ont qu'un rôle complémentaire dans la prévention des risques sanitaires. Un échange d'informations harmonieux et une collaboration entre les services de planification, de ligne, de sécurité et de santé au travail au sein de l'entreprise donnent le résultat le plus efficace dans la prévention des risques pour la santé.
Les mesures préventives les meilleures et les moins coûteuses sont celles prises au stade de la planification d'une nouvelle usine ou d'un nouveau procédé. Lors de la planification de nouvelles installations de production, les aspects suivants doivent être pris en compte au minimum :
Voici quelques-uns des dangers et précautions spécifiques rencontrés lors de la fusion et de l'affinage.
blessures
L'industrie de la fonte et de l'affinage a un taux de blessures plus élevé que la plupart des autres industries. Les sources de ces blessures comprennent : les éclaboussures et les déversements de métal en fusion et de scories entraînant des brûlures; explosions de gaz et explosions au contact de métal en fusion avec de l'eau ; collisions avec des locomotives, des wagons, des ponts roulants et d'autres équipements mobiles en mouvement ; chutes d'objets lourds; tombe d'une hauteur (par exemple, en accédant à une cabine de grue); et les blessures par glissade et trébuchement dues à l'obstruction des planchers et des passages.
Les précautions comprennent : une formation adéquate, un équipement de protection individuelle (EPI) approprié (par exemple, des casques, des chaussures de sécurité, des gants de travail et des vêtements de protection) ; bon rangement, entretien ménager et entretien de l'équipement; règles de circulation pour les équipements en mouvement (y compris des itinéraires définis et un système de signalisation et d'avertissement efficace); et un programme de protection contre les chutes.
Moocall Heat
Les maladies liées au stress thermique telles que les coups de chaleur sont un risque courant, principalement en raison du rayonnement infrarouge des fours et du métal en fusion. Ceci est particulièrement un problème lorsque des travaux pénibles doivent être effectués dans des environnements chauds.
La prévention des maladies liées à la chaleur peut impliquer des écrans d'eau ou des rideaux d'air devant les fours, un refroidissement ponctuel, des cabines climatisées fermées, des vêtements de protection contre la chaleur et des combinaisons refroidies par air, laissant suffisamment de temps pour l'acclimatation, des pauses de travail dans des zones fraîches et un approvisionnement adéquat de boissons à boire fréquemment.
Risques chimiques
L'exposition à une grande variété de poussières, fumées, gaz et autres produits chimiques dangereux peut se produire pendant les opérations de fusion et d'affinage. Le concassage et le broyage du minerai en particulier peuvent entraîner de fortes expositions à la silice et aux poussières métalliques toxiques (par exemple, contenant du plomb, de l'arsenic et du cadmium). Il peut également y avoir des expositions à la poussière lors des opérations de maintenance du four. Pendant les opérations de fusion, les fumées métalliques peuvent être un problème majeur.
Les émissions de poussières et de fumées peuvent être contrôlées par une enceinte, l'automatisation des processus, une ventilation par aspiration locale et par dilution, le mouillage des matériaux, une manipulation réduite des matériaux et d'autres changements de processus. Là où ceux-ci ne sont pas adéquats, une protection respiratoire serait nécessaire.
De nombreuses opérations de fusion impliquent la production de grandes quantités de dioxyde de soufre à partir de minerais sulfurés et de monoxyde de carbone à partir de processus de combustion. La dilution et la ventilation par aspiration locale (LEV) sont essentielles.
L'acide sulfurique est produit comme sous-produit des opérations de fusion et est utilisé dans le raffinage électrolytique et la lixiviation des métaux. L'exposition peut se produire à la fois au liquide et aux brouillards d'acide sulfurique. Une protection de la peau et des yeux et une LEV sont nécessaires.
La fusion et l'affinage de certains métaux peuvent présenter des risques particuliers. Les exemples incluent le nickel carbonyle dans le raffinage du nickel, les fluorures dans la fusion de l'aluminium, l'arsenic dans la fusion et le raffinage du cuivre et du plomb, et les expositions au mercure et au cyanure lors du raffinage de l'or. Ces processus nécessitent leurs propres précautions particulières.
Autres dangers
L'éblouissement et le rayonnement infrarouge des fours et du métal en fusion peuvent causer des lésions oculaires, notamment des cataractes. Des lunettes et des écrans faciaux appropriés doivent être portés. Des niveaux élevés de rayonnement infrarouge peuvent également provoquer des brûlures de la peau à moins que des vêtements de protection ne soient portés.
Les niveaux de bruit élevés provenant du concassage et du broyage du minerai, des soufflantes à décharge de gaz et des fours électriques à haute puissance peuvent entraîner une perte auditive. Si la source du bruit ne peut pas être confinée ou isolée, des protections auditives doivent être portées. Un programme de conservation de l'ouïe comprenant des tests audiométriques et une formation devrait être institué.
Des risques électriques peuvent survenir pendant les processus électrolytiques. Les précautions comprennent une maintenance électrique appropriée avec des procédures de verrouillage/étiquetage ; gants, vêtements et outils isolants; et des disjoncteurs de fuite à la terre si nécessaire.
Le levage manuel et la manipulation de matériaux peuvent causer des blessures au dos et aux membres supérieurs. Des aides mécaniques au levage et une formation appropriée aux méthodes de levage peuvent réduire ce problème.
Pollution et protection de l'environnement
Les émissions de gaz irritants et corrosifs comme le dioxyde de soufre, le sulfure d'hydrogène et le chlorure d'hydrogène peuvent contribuer à la pollution de l'air et provoquer la corrosion des métaux et du béton à l'intérieur de l'usine et dans le milieu environnant. La tolérance de la végétation au dioxyde de soufre varie selon le type de forêt et de sol. En général, les arbres à feuilles persistantes tolèrent des concentrations de dioxyde de soufre plus faibles que les arbres à feuilles caduques. Les émissions de particules peuvent contenir des particules non spécifiques, des fluorures, du plomb, de l'arsenic, du cadmium et de nombreux autres métaux toxiques. Les effluents d'eaux usées peuvent contenir une variété de métaux toxiques, d'acide sulfurique et d'autres impuretés. Les déchets solides peuvent être contaminés par l'arsenic, le plomb, les sulfures de fer, la silice et d'autres polluants.
La gestion de la fonderie devrait inclure l'évaluation et le contrôle des émissions de l'usine. Il s'agit d'un travail spécialisé qui ne doit être effectué que par du personnel parfaitement familiarisé avec les propriétés chimiques et la toxicité des matières rejetées par les procédés de l'usine. L'état physique du matériau, la température à laquelle il quitte le processus, les autres matériaux dans le flux de gaz et d'autres facteurs doivent tous être pris en compte lors de la planification des mesures de contrôle de la pollution de l'air. Il est également souhaitable de maintenir une station météorologique, de tenir des registres météorologiques et d'être prêt à réduire la production lorsque les conditions météorologiques sont défavorables à la dispersion des effluents de la cheminée. Des sorties sur le terrain sont nécessaires pour observer l'effet de la pollution de l'air sur les zones résidentielles et agricoles.
Le dioxyde de soufre, l'un des principaux contaminants, est récupéré sous forme d'acide sulfurique lorsqu'il est présent en quantité suffisante. Sinon, pour respecter les normes d'émission, le dioxyde de soufre et les autres déchets gazeux dangereux sont contrôlés par épuration. Les émissions de particules sont généralement contrôlées par des filtres en tissu et des précipitateurs électrostatiques.
De grandes quantités d'eau sont utilisées dans les procédés de flottation tels que la concentration du cuivre. La majeure partie de cette eau est recyclée dans le processus. Les résidus du processus de flottation sont pompés sous forme de boue dans des bassins de sédimentation. L'eau est recyclée dans le processus. Les eaux de process et les eaux pluviales contenant des métaux sont nettoyées dans des stations d'épuration avant d'être rejetées ou recyclées.
Les déchets en phase solide comprennent les scories de fonderie, les boues de purge provenant de la conversion du dioxyde de soufre en acide sulfurique et les boues provenant des retenues de surface (par exemple, les bassins de sédimentation). Certaines scories peuvent être reconcentrées et renvoyées aux fonderies pour retraitement ou récupération des autres métaux présents. Bon nombre de ces déchets en phase solide sont des déchets dangereux qui doivent être stockés conformément aux réglementations environnementales.
Adapté de l'EPA 1995.
Copper
Le cuivre est extrait à la fois dans des mines à ciel ouvert et dans des mines souterraines, selon la teneur du minerai et la nature du gisement de minerai. Le minerai de cuivre contient généralement moins de 1 % de cuivre sous forme de minéraux sulfurés. Une fois que le minerai est livré au-dessus du sol, il est concassé et broyé à une finesse pulvérulente, puis concentré pour un traitement ultérieur. Dans le processus de concentration, le minerai broyé est mis en suspension avec de l'eau, des réactifs chimiques sont ajoutés et de l'air est soufflé à travers la suspension. Les bulles d'air se fixent aux minéraux de cuivre et sont ensuite écrémées au sommet des cellules de flottation. Le concentré contient entre 20 et 30 % de cuivre. Les résidus, ou minéraux de la gangue, du minerai tombent au fond des cellules et sont retirés, déshydratés par des épaississeurs et transportés sous forme de boue vers un bassin de résidus pour élimination. Toute l'eau utilisée dans cette opération, provenant des épaississeurs de déshydratation et du bassin de résidus, est récupérée et recyclée dans le procédé.
Le cuivre peut être produit par pyrométallurgie ou par hydrométallurgie selon le type de minerai utilisé comme charge. Les concentrés de minerai, qui contiennent des minéraux de sulfure de cuivre et de sulfure de fer, sont traités par des procédés pyrométallurgiques pour donner des produits de cuivre de haute pureté. Les minerais oxydés, qui contiennent des minéraux d'oxyde de cuivre qui peuvent se trouver dans d'autres parties de la mine, ainsi que d'autres déchets oxydés, sont traités par des procédés hydrométallurgiques pour produire des produits de cuivre de haute pureté.
La conversion du cuivre du minerai en métal est réalisée par fusion. Pendant la fusion, les concentrés sont séchés et introduits dans l'un des différents types de fours. Là, les minéraux sulfurés sont partiellement oxydés et fondus pour donner une couche de matte, un mélange de sulfure de cuivre-fer et de laitier, une couche supérieure de déchets.
La matte est ensuite traitée par conversion. Les scories sont extraites du four et stockées ou jetées dans des tas de scories sur place. Une petite quantité de scories est vendue pour le ballast des chemins de fer et pour le sablage. Un troisième produit du processus de fusion est le dioxyde de soufre, un gaz qui est collecté, purifié et transformé en acide sulfurique pour la vente ou pour une utilisation dans les opérations de lixiviation hydrométallurgique.
Après fusion, la matte de cuivre est introduite dans un convertisseur. Au cours de ce processus, la matte de cuivre est coulée dans une cuve cylindrique horizontale (environ 10ґ4 m) munie d'une rangée de tuyaux. Les tuyaux, appelés tuyères, font saillie dans le cylindre et servent à introduire de l'air dans le convertisseur. De la chaux et de la silice sont ajoutées à la matte de cuivre pour réagir avec l'oxyde de fer produit dans le processus pour former des scories. Des déchets de cuivre peuvent également être ajoutés au convertisseur. Le four est mis en rotation de manière à ce que les tuyères soient submergées et de l'air est soufflé dans la matte fondue, ce qui fait réagir le reste du sulfure de fer avec l'oxygène pour former de l'oxyde de fer et du dioxyde de soufre. Ensuite, le convertisseur est mis en rotation pour déverser le laitier de silicate de fer.
Une fois que tout le fer est éliminé, le convertisseur est remis en rotation et reçoit un deuxième souffle d'air au cours duquel le reste du soufre est oxydé et éliminé du sulfure de cuivre. Le convertisseur est ensuite mis en rotation pour déverser le cuivre fondu, qui à ce stade est appelé cuivre blister (ainsi nommé parce que s'il est autorisé à se solidifier à ce stade, il aura une surface bosselée en raison de la présence d'oxygène gazeux et de soufre). Le dioxyde de soufre des convertisseurs est collecté et introduit dans le système de purification de gaz avec celui du four de fusion et transformé en acide sulfurique. En raison de sa teneur résiduelle en cuivre, le laitier est recyclé vers le four de fusion.
Le cuivre blister, contenant un minimum de 98.5 % de cuivre, est affiné en cuivre de haute pureté en deux étapes. La première étape est l'affinage au feu, dans lequel le cuivre blister fondu est versé dans un four cylindrique, semblable en apparence à un convertisseur, où d'abord de l'air, puis du gaz naturel ou du propane sont soufflés à travers la masse fondue pour éliminer le reste du soufre et tout l'oxygène résiduel du cuivre. Le cuivre fondu est ensuite versé dans une roue de coulée pour former des anodes suffisamment pures pour l'électroraffinage.
Dans l'électroraffinage, les anodes de cuivre sont chargées dans des cellules électrolytiques et intercalées avec des feuilles de départ en cuivre, ou cathodes, dans un bain de solution de sulfate de cuivre. Lorsqu'un courant continu traverse la cellule, le cuivre est dissous à partir de l'anode, transporté à travers l'électrolyte et redéposé sur les feuilles de départ de la cathode. Lorsque les cathodes ont atteint une épaisseur suffisante, elles sont retirées de la cellule électrolytique et un nouveau jeu de feuilles de départ est mis à leur place. Les impuretés solides dans les anodes tombent au fond de la cellule sous forme de boue où elles sont finalement collectées et traitées pour la récupération des métaux précieux tels que l'or et l'argent. Ce matériau est connu sous le nom de boue d'anode.
Les cathodes retirées de la cellule électrolytique sont le produit primaire du producteur de cuivre et contiennent 99.99 % de cuivre. Ceux-ci peuvent être vendus aux usines de fil machine comme cathodes ou transformés ultérieurement en un produit appelé barre. Dans la fabrication de barres, les cathodes sont fondues dans un four à cuve et le cuivre fondu est versé sur une roue de coulée pour former une barre adaptée au laminage en une barre continue de 3/8 de pouce de diamètre. Ce produit de tige est expédié aux tréfileries où il est extrudé en différentes tailles de fil de cuivre.
Dans le procédé hydrométallurgique, les minerais oxydés et les déchets sont lessivés avec de l'acide sulfurique provenant du procédé de fusion. La lixiviation est effectuée sur place, ou dans des tas spécialement préparés en répartissant l'acide sur le dessus et en le laissant s'infiltrer à travers le matériau où il est collecté. Le sol sous les tampons de lixiviation est recouvert d'un matériau plastique imperméable et résistant aux acides pour empêcher la liqueur de lixiviation de contaminer les eaux souterraines. Une fois que les solutions riches en cuivre sont collectées, elles peuvent être traitées par l'un des deux procédés suivants : le procédé de cémentation ou le procédé d'extraction par solvant/extraction électrolytique (SXEW). Dans le procédé de cémentation (qui est rarement utilisé aujourd'hui), le cuivre de la solution acide se dépose à la surface de la ferraille en échange du fer. Lorsqu'une quantité suffisante de cuivre a été cimentée, le fer riche en cuivre est introduit dans la fonderie avec les concentrés de minerai pour la récupération du cuivre par la voie pyrométallurgique.
Dans le procédé SXEW, la solution de lixiviation enceinte (PLS) est concentrée par extraction au solvant, qui extrait le cuivre mais pas les impuretés métalliques (fer et autres impuretés). La solution organique chargée en cuivre est ensuite séparée du lixiviat dans un décanteur. L'acide sulfurique est ajouté au mélange organique prégnant, qui décape le cuivre dans une solution électrolytique. Le lixiviat, contenant le fer et d'autres impuretés, est renvoyé à l'opération de lixiviation où son acide est utilisé pour une lixiviation supplémentaire. La solution de bande riche en cuivre est passée dans une cellule électrolytique connue sous le nom de cellule d'extraction électrolytique. Une cellule d'extraction électrolytique diffère d'une cellule d'électroraffinage en ce qu'elle utilise une anode permanente et insoluble. Le cuivre en solution est ensuite plaqué sur une cathode en feuille de départ de la même manière qu'il l'est sur la cathode dans une cellule d'électroraffinage. L'électrolyte appauvri en cuivre est renvoyé au processus d'extraction par solvant où il est utilisé pour extraire plus de cuivre de la solution organique. Les cathodes produites à partir du processus d'extraction électrolytique sont ensuite vendues ou transformées en barres de la même manière que celles produites à partir du processus d'électroraffinage.
Les cellules d'extraction électrolytique sont également utilisées pour la préparation de feuilles de départ pour les processus d'électroraffinage et d'extraction électrolytique en plaquant le cuivre sur des cathodes en acier inoxydable ou en titane, puis en enlevant le cuivre plaqué.
Les dangers et leur prévention
Les principaux risques sont l'exposition aux poussières de minerai pendant le traitement et la fusion du minerai, les fumées métalliques (y compris le cuivre, le plomb et l'arsenic) pendant la fusion, le dioxyde de soufre et le monoxyde de carbone pendant la plupart des opérations de fusion, le bruit des opérations de concassage et de broyage et des fours, le stress thermique dû aux les fours et l'acide sulfurique et les risques électriques lors des procédés électrolytiques.
Les précautions comprennent : LEV pour les poussières pendant les opérations de transfert ; aspiration locale et ventilation par dilution pour le dioxyde de soufre et le monoxyde de carbone ; un programme de lutte contre le bruit et de protection auditive ; vêtements et boucliers de protection, pauses et fluides pour le stress thermique; et LEV, EPI et précautions électriques pour les procédés électrolytiques. Une protection respiratoire est couramment portée pour se protéger contre les poussières, les fumées et le dioxyde de soufre.
Le tableau 1 énumère les polluants environnementaux pour les différentes étapes de la fusion et de l'affinage du cuivre.
Tableau 1. Entrées de matériaux de procédé et sorties de pollution pour la fusion et l'affinage du cuivre
Processus |
Apport matériel |
Émissions atmosphériques |
Déchets de processus |
Autres déchets |
Teneur en cuivre |
Minerai de cuivre, eau, réactifs chimiques, épaississants |
Eaux usées de flottation |
Résidus contenant des déchets minéraux tels que le calcaire et le quartz |
|
Lixiviation du cuivre |
Concentré de cuivre, acide sulfurique |
Lixiviat non contrôlé |
Déchets de lixiviation en tas |
|
Fusion du cuivre |
Concentré de cuivre, flux siliceux |
Anhydride sulfureux, particules contenant de l'arsenic, de l'antimoine, du cadmium, du plomb, du mercure et du zinc |
Boues/boues de purge d'usine d'acide, scories contenant des sulfures de fer, de la silice |
|
Transformation du cuivre |
Mat de cuivre, chutes de cuivre, flux siliceux |
Anhydride sulfureux, particules contenant de l'arsenic, de l'antimoine, du cadmium, du plomb, du mercure et du zinc |
Boues/boues de purge d'usine d'acide, scories contenant des sulfures de fer, de la silice |
|
Affinage électrolytique du cuivre |
Cuivre blister, acide sulfurique |
Slimes contenant des impuretés telles que l'or, l'argent, l'antimoine, l'arsenic, le bismuth, le fer, le plomb, le nickel, le sélénium, le soufre et le zinc |
Plomb
Le processus de production primaire du plomb comprend quatre étapes : le frittage, la fusion, le décrassage et l'affinage pyrométallurgique. Pour commencer, une charge d'alimentation comprenant principalement du concentré de plomb sous forme de sulfure de plomb est introduite dans une machine de frittage. D'autres matières premières peuvent être ajoutées, notamment du fer, de la silice, du fondant calcaire, du coke, de la soude, des cendres, de la pyrite, du zinc, de la soude caustique et des particules provenant des dispositifs antipollution. Dans la machine de frittage, la charge de plomb est soumise à des jets d'air chaud qui brûlent le soufre, créant du dioxyde de soufre. Le matériau d'oxyde de plomb existant après ce processus contient environ 9 % de son poids en carbone. L'aggloméré est ensuite introduit avec du coke, divers matériaux recyclés et de nettoyage, du calcaire et d'autres fondants dans un haut fourneau pour la réduction, où le carbone agit comme un combustible et fond ou fond le matériau de plomb. Le plomb fondu s'écoule au fond du four où se forment quatre couches : « speiss » (le matériau le plus léger, essentiellement de l'arsenic et de l'antimoine) ; « matte » (sulfure de cuivre et autres sulfures métalliques) ; laitier de haut fourneau (principalement silicates); et lingots de plomb (98 % de plomb, en poids). Toutes les couches sont ensuite drainées. Le speiss et la matte sont vendus à des fonderies de cuivre pour la récupération du cuivre et des métaux précieux. Le laitier de haut fourneau qui contient du zinc, du fer, de la silice et de la chaux est stocké en tas et partiellement recyclé. Les émissions d'oxyde de soufre sont générées dans les hauts fourneaux à partir de petites quantités de sulfure de plomb résiduel et de sulfates de plomb dans l'alimentation de l'aggloméré.
Le lingot de plomb brut provenant du haut fourneau nécessite généralement un traitement préliminaire dans des cuves avant de subir des opérations d'affinage. Pendant l'écume, le lingot est agité dans une bouilloire d'écume et refroidi juste au-dessus de son point de congélation (370 à 425°C). Une écume, composée d'oxyde de plomb, de cuivre, d'antimoine et d'autres éléments, flotte vers le haut et se solidifie au-dessus du plomb fondu.
L'écume est retirée et introduite dans un four à écume pour la récupération des métaux utiles autres que le plomb. Pour améliorer la récupération du cuivre, le lingot de plomb décrassé est traité en ajoutant des matériaux soufrés, du zinc et/ou de l'aluminium, abaissant la teneur en cuivre à environ 0.01 %.
Au cours de la quatrième étape, le lingot de plomb est affiné à l'aide de méthodes pyrométallurgiques pour éliminer tous les matériaux restants vendables sans plomb (par exemple, l'or, l'argent, le bismuth, le zinc et les oxydes métalliques tels que l'antimoine, l'arsenic, l'étain et l'oxyde de cuivre). Le plomb est affiné dans une bouilloire en fonte en cinq étapes. L'antimoine, l'étain et l'arsenic sont éliminés en premier. Ensuite, le zinc est ajouté et l'or et l'argent sont éliminés dans le laitier de zinc. Ensuite, le plomb est affiné par élimination sous vide (distillation) du zinc. L'affinage se poursuit avec l'ajout de calcium et de magnésium. Ces deux matériaux se combinent avec le bismuth pour former un composé insoluble qui est écrémé de la bouilloire. Dans l'étape finale, de la soude caustique et/ou des nitrates peuvent être ajoutés au plomb pour éliminer toute trace restante d'impuretés métalliques. Le plomb affiné aura une pureté de 99.90 à 99.99 % et pourra être mélangé avec d'autres métaux pour former des alliages ou il pourra être directement coulé en formes.
Les dangers et leur prévention
Les principaux dangers sont l'exposition aux poussières de minerai pendant le traitement et la fusion du minerai, les fumées métalliques (y compris le plomb, l'arsenic et l'antimoine) pendant la fusion, le dioxyde de soufre et le monoxyde de carbone pendant la plupart des opérations de fusion, le bruit des opérations de broyage et de concassage et des fours, et le stress thermique. des fours.
Les précautions comprennent : LEV pour les poussières pendant les opérations de transfert ; aspiration locale et ventilation par dilution pour le dioxyde de soufre et le monoxyde de carbone ; un programme de lutte contre le bruit et de protection auditive ; et des vêtements et des écrans de protection, des pauses et des fluides pour le stress thermique. Une protection respiratoire est couramment portée pour se protéger contre les poussières, les fumées et le dioxyde de soufre. La surveillance biologique du plomb est essentielle.
Le tableau 2 énumère les polluants environnementaux pour diverses étapes de la fusion et de l'affinage du plomb.
Tableau 2. Entrées de matériaux de procédé et sorties de pollution pour la fusion et l'affinage du plomb
Processus |
Apport matériel |
Émissions atmosphériques |
Déchets de processus |
Autres déchets |
Frittage de plomb |
Minerai de plomb, fer, silice, fondant calcaire, coke, soude, cendre, pyrite, zinc, caustique, poussière de dépoussiérage |
Anhydride sulfureux, particules contenant du cadmium et du plomb |
||
Fusion du plomb |
Plomb fritté, coke |
Anhydride sulfureux, particules contenant du cadmium et du plomb |
Eaux usées de lavage de l'usine, eau de granulation des scories |
Laitier contenant des impuretés telles que le zinc, le fer, la silice et la chaux, solides de retenue de surface |
Scories de plomb |
Plomb lingot, carbonate de soude, soufre, poussière de dépoussiérage, coke |
Laitier contenant des impuretés telles que le cuivre, les solides de retenue de surface |
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Affinage du plomb |
Lingots de plomb |
Zinc
Le concentré de zinc est produit en séparant le minerai, qui peut contenir aussi peu que 2 % de zinc, des stériles par concassage et flottation, un processus normalement effectué sur le site minier. Le concentré de zinc est ensuite réduit en zinc métallique de l'une des deux manières suivantes : soit par voie pyrométallurgique par distillation (autoclave dans un four), soit par voie hydrométallurgique par extraction électrolytique. Ce dernier représente environ 80 % du raffinage total du zinc.
Quatre étapes de traitement sont généralement utilisées dans l'affinage hydrométallurgique du zinc : la calcination, la lixiviation, la purification et l'extraction électrolytique. La calcination, ou torréfaction, est un processus à haute température (700 à 1000 °C) qui convertit le concentré de sulfure de zinc en un oxyde de zinc impur appelé calcine. Les types de torréfacteurs comprennent les foyers multiples, la suspension ou le lit fluidisé. En général, la calcination commence par le mélange de matériaux contenant du zinc avec du charbon. Ce mélange est ensuite chauffé, ou torréfié, pour vaporiser l'oxyde de zinc qui est ensuite déplacé hors de la chambre de réaction avec le courant gazeux résultant. Le flux de gaz est dirigé vers la zone du filtre à manches où l'oxyde de zinc est capturé dans la poussière du filtre à manches.
Tous les procédés de calcination génèrent du dioxyde de soufre, qui est contrôlé et transformé en acide sulfurique en tant que sous-produit commercialisable.
Le traitement électrolytique de la calcine désulfurée comprend trois étapes de base : la lixiviation, la purification et l'électrolyse. La lixiviation fait référence à la dissolution de la calcine capturée dans une solution d'acide sulfurique pour former une solution de sulfate de zinc. La calcine peut être lessivée une ou deux fois. Dans la méthode de double lixiviation, la calcine est dissoute dans une solution légèrement acide pour éliminer les sulfates. Le calcinât est ensuite lixivié une seconde fois dans une solution plus forte qui dissout le zinc. Cette deuxième étape de lixiviation est en fait le début de la troisième étape de purification car de nombreuses impuretés de fer tombent de la solution ainsi que le zinc.
Après lixiviation, la solution est purifiée en deux ou plusieurs étapes par ajout de poussière de zinc. La solution est purifiée car la poussière force les éléments délétères à précipiter afin qu'ils puissent être filtrés. La purification est généralement effectuée dans de grandes cuves d'agitation. Le processus se déroule à des températures allant de 40 à 85°C et à des pressions allant de la pression atmosphérique à 2.4 atmosphères. Les éléments récupérés lors de la purification comprennent le cuivre sous forme de gâteau et le cadmium sous forme de métal. Après purification, la solution est prête pour l'étape finale, l'extraction électrolytique.
L'extraction électrolytique du zinc a lieu dans une cellule électrolytique et consiste à faire passer un courant électrique à partir d'une anode en alliage plomb-argent à travers la solution aqueuse de zinc. Ce processus charge le zinc en suspension et le force à se déposer sur une cathode en aluminium qui est immergée dans la solution. Toutes les 24 à 48 heures, chaque cellule est arrêtée, les cathodes zinguées retirées et rincées, et le zinc débarrassé mécaniquement des plaques d'aluminium. Le concentré de zinc est ensuite fondu et coulé en lingots et est souvent pur à 99.995 %.
Les fonderies de zinc électrolytique contiennent jusqu'à plusieurs centaines de cellules. Une partie de l'énergie électrique est convertie en chaleur, ce qui augmente la température de l'électrolyte. Les cellules électrolytiques fonctionnent dans des plages de température de 30 à 35°C à pression atmosphérique. Au cours de l'extraction électrolytique, une partie de l'électrolyte passe à travers des tours de refroidissement pour diminuer sa température et pour évaporer l'eau qu'il recueille au cours du processus.
Les dangers et leur prévention
Les principaux dangers sont l'exposition aux poussières de minerai pendant le traitement et la fusion du minerai, les fumées métalliques (y compris le zinc et le plomb) pendant le raffinage et le grillage, le dioxyde de soufre et le monoxyde de carbone pendant la plupart des opérations de fusion, le bruit des opérations de concassage et de broyage et des fours, le stress thermique dû aux les fours et l'acide sulfurique et les risques électriques lors des procédés électrolytiques.
Les précautions comprennent : LEV pour les poussières pendant les opérations de transfert ; aspiration locale et ventilation par dilution pour le dioxyde de soufre et le monoxyde de carbone ; un programme de lutte contre le bruit et de protection auditive ; vêtements et boucliers de protection, pauses et fluides pour le stress thermique; et LEV, EPI et précautions électriques pour les processus électrolytiques. Une protection respiratoire est couramment portée pour se protéger contre les poussières, les fumées et le dioxyde de soufre.
Le tableau 3 énumère les polluants environnementaux pour les différentes étapes de la fusion et de l'affinage du zinc.
Tableau 3. Entrées de matériaux de procédé et sorties de pollution pour la fusion et l'affinage du zinc
Processus |
Apport matériel |
Émissions atmosphériques |
Déchets de processus |
Autres déchets |
Calcination du zinc |
Minerai de zinc, coke |
Anhydride sulfureux, particules contenant du zinc et du plomb |
Boue de purge d'usine d'acide |
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Lessivage du zinc |
Calcine de zinc, acide sulfurique, calcaire, électrolyte usé |
Eaux usées contenant de l'acide sulfurique |
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Épuration du zinc |
Solution acide de zinc, poudre de zinc |
Eaux usées contenant de l'acide sulfurique, du fer |
Gâteau de cuivre, cadmium |
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Extraction électrolytique de zinc |
Zinc en acide sulfurique/solution aqueuse, anodes en alliage plomb-argent, cathodes en aluminium, carbonate de baryum ou de strontium, additifs colloïdaux |
Acide sulfurique dilué |
Boues/boues de cellules électrolytiques |
Présentation du processus
La bauxite est extraite à ciel ouvert. Les minerais les plus riches sont utilisés tels quels. Les minerais de qualité inférieure peuvent être enrichis par concassage et lavage pour éliminer les déchets d'argile et de silice. La production du métal comprend deux étapes fondamentales :
Le développement expérimental suggère qu'à l'avenir, l'aluminium pourrait être réduit en métal par réduction directe à partir du minerai.
Il existe actuellement deux types principaux de cellules électrolytiques de Hall-Heroult en cours d'utilisation. Le processus dit de « pré-cuisson » utilise des électrodes fabriquées comme indiqué ci-dessous. Dans de telles fonderies, l'exposition aux hydrocarbures polycycliques se produit normalement dans les installations de fabrication d'électrodes, en particulier pendant les malaxeurs et les presses de formage. Les fonderies utilisant la cellule de type Soderberg n'ont pas besoin d'installations pour la fabrication d'anodes en carbone cuites. Au lieu de cela, le mélange de liant de coke et de brai est placé dans des trémies dont les extrémités inférieures sont immergées dans le mélange de bain cryolithe-alumine fondu. Lorsque le mélange de brai et de coke est chauffé par le bain de métal fondu et de cryolite à l'intérieur de la cellule, ce mélange cuit en une masse graphitique dure. sur place Des tiges métalliques sont insérées dans la masse anodique en tant que conducteurs pour un flux électrique à courant continu. Ces tiges doivent être remplacées périodiquement ; lors de leur extraction, des quantités considérables de composés volatils de brai de houille sont dégagées dans l'environnement de la salle des cellules. A cette exposition s'ajoutent les matières volatiles de brai générées au cours de la cuisson de la masse de brai-coke.
Au cours de la dernière décennie, l'industrie a eu tendance à ne pas remplacer ou à modifier les installations de réduction de type Soderberg existantes en raison du risque cancérogène démontré qu'elles présentent. De plus, avec l'automatisation croissante des opérations des cellules de réduction, en particulier le changement des anodes, les tâches sont plus couramment effectuées à partir de grues mécaniques fermées. Par conséquent, l'exposition des travailleurs et le risque de développer ces troubles associés à la fusion de l'aluminium diminuent progressivement dans les installations modernes. En revanche, dans les économies où l'investissement en capital adéquat n'est pas facilement disponible, la persistance d'anciens processus de réduction à commande manuelle continuera de présenter les risques de troubles professionnels (voir ci-dessous) précédemment associés aux usines de réduction de l'aluminium. En effet, cette tendance aura tendance à s'aggraver dans ces opérations plus anciennes et non améliorées, en particulier à mesure qu'elles vieillissent.
Fabrication d'électrodes en carbone
Les électrodes requises par la réduction électrolytique précuite en métal pur sont normalement fabriquées par une installation associée à ce type de fonderie d'aluminium. Les anodes et les cathodes sont le plus souvent constituées d'un mélange de coke broyé dérivé du pétrole et de brai. Le coke est d'abord broyé dans des broyeurs à boulets, puis transporté et mélangé mécaniquement avec le brai et enfin coulé en blocs dans une presse à mouler. Ces blocs d'anode ou de cathode sont ensuite chauffés dans un four à gaz pendant plusieurs jours jusqu'à ce qu'ils forment des masses graphitiques dures dont pratiquement tous les volatils ont été chassés. Enfin, ils sont fixés à des tiges d'anode ou rainurés pour recevoir les barres de cathode.
Il convient de noter que le brai utilisé pour former de telles électrodes représente un distillat dérivé de goudron de houille ou de pétrole. Lors de la conversion de ce goudron en brai par chauffage, le produit de brai final a fait bouillir pratiquement tous ses inorganiques à bas point d'ébullition, par exemple SO2, ainsi que des composés aliphatiques et des composés aromatiques à un et deux cycles. Ainsi, un tel brai ne devrait pas présenter les mêmes risques dans son utilisation que les goudrons de houille ou de pétrole puisque ces classes de composés ne devraient pas être présentes. Il y a certaines indications que le potentiel carcinogène de ces produits de brai peut ne pas être aussi grand que le mélange plus complexe de goudrons et d'autres volatils associés à la combustion incomplète du charbon.
Les dangers et leur prévention
Les dangers et les mesures préventives pour les processus de fusion et d'affinage de l'aluminium sont fondamentalement les mêmes que ceux rencontrés dans la fusion et l'affinage en général ; cependant, les processus individuels présentent certains risques spécifiques.
Mines
Bien que des références sporadiques au «poumon de bauxite» apparaissent dans la littérature, il existe peu de preuves convaincantes qu'une telle entité existe. Cependant, la possibilité de la présence de silice cristalline dans les minerais de bauxite doit être envisagée.
Processus Bayer
L'utilisation intensive de la soude caustique dans le procédé Bayer présente des risques fréquents de brûlures chimiques de la peau et des yeux. Le détartrage des cuves par marteaux pneumatiques est responsable d'une forte exposition au bruit. Les dangers potentiels associés à l'inhalation de doses excessives d'oxyde d'aluminium produites au cours de ce processus sont discutés ci-dessous.
Tous les travailleurs impliqués dans le procédé Bayer doivent être bien informés des risques associés à la manipulation de la soude caustique. Dans tous les sites à risque, des douches oculaires et des bassins avec eau courante et douches déluge doivent être prévus, avec des notices expliquant leur utilisation. L'EPI (par exemple, des lunettes, des gants, des tabliers et des bottes) doit être fourni. Des douches et des vestiaires doubles (un casier pour les vêtements de travail, l'autre pour les vêtements personnels) doivent être fournis et tous les employés doivent être encouragés à se laver soigneusement à la fin du quart de travail. Tous les travailleurs manipulant du métal en fusion devraient être équipés de visières, de respirateurs, de gants, de tabliers, de brassards et de guêtres pour les protéger contre les brûlures, la poussière et les fumées. Les travailleurs employés sur le procédé basse température Gadeau doivent être équipés de gants et de combinaisons spécifiques les protégeant des vapeurs d'acide chlorhydrique dégagées lors du démarrage des cellules ; la laine s'est avérée avoir une bonne résistance à ces fumées. Les respirateurs à cartouches de charbon de bois ou les masques imprégnés d'alumine offrent une protection adéquate contre les vapeurs de brai et de fluor; des masques anti-poussière efficaces sont nécessaires pour la protection contre la poussière de carbone. Les travailleurs exposés à des poussières et des fumées plus sévères, en particulier dans les opérations de Soderberg, doivent être équipés d'un équipement de protection respiratoire à adduction d'air. Comme le travail mécanisé en salle de cuve est effectué à distance à partir de cabines fermées, ces mesures de protection deviendront moins nécessaires.
Réduction électrolytique
La réduction électrolytique expose les travailleurs au risque de brûlures cutanées et d'accidents dus aux éclaboussures de métal en fusion, aux troubles liés au stress thermique, au bruit, aux risques électriques, à la cryolithe et aux vapeurs d'acide fluorhydrique. Les cellules de réduction électrolytique peuvent émettre de grandes quantités de poussières de fluorure et d'alumine.
Dans les ateliers de fabrication d'électrodes en carbone, un équipement de ventilation par aspiration avec filtres à manches doit être installé; l'enceinte de l'équipement de broyage du brai et du carbone minimise efficacement les expositions aux brais chauffés et aux poussières de carbone. Des contrôles réguliers des concentrations de poussières atmosphériques doivent être effectués à l'aide d'un dispositif d'échantillonnage approprié. Des examens périodiques aux rayons X devraient être pratiqués sur les travailleurs exposés à la poussière, et ceux-ci devraient être suivis d'examens cliniques si nécessaire.
Afin de réduire le risque de manipulation du brai, le transport de ce matériau doit être mécanisé autant que possible (par exemple, des camions-citernes chauffés peuvent être utilisés pour transporter le brai liquide jusqu'à l'usine où il est pompé automatiquement dans des réservoirs de brai chauffés). Des examens cutanés réguliers pour détecter un érythème, un épithéliome ou une dermatite sont également prudents, et une protection supplémentaire peut être fournie par des crèmes barrières à base d'alginate.
Les travailleurs qui effectuent des travaux à haute température doivent être informés avant le début du temps chaud d'augmenter leur consommation de liquides et de saler fortement leurs aliments. Eux-mêmes et leurs superviseurs devraient également être formés pour reconnaître les troubles induits par la chaleur naissants chez eux-mêmes et chez leurs collègues. Tous ceux qui travaillent ici doivent être formés pour prendre les mesures appropriées nécessaires pour prévenir l'apparition ou la progression des troubles liés à la chaleur.
Les travailleurs exposés à des niveaux de bruit élevés doivent être équipés d'équipements de protection auditive tels que des bouchons d'oreilles qui permettent le passage des bruits à basse fréquence (pour permettre la perception des commandes) mais réduisent la transmission des bruits intenses à haute fréquence. De plus, les travailleurs devraient subir des examens audiométriques réguliers pour détecter une perte auditive. Enfin, le personnel doit également être formé pour donner une réanimation cardiorespiratoire aux victimes d'accidents de choc électrique.
Le potentiel d'éclaboussures de métal en fusion et de brûlures graves est généralisé sur de nombreux sites dans les usines de réduction et les opérations associées. En plus des vêtements de protection (par exemple, gants, tabliers, guêtres et visières), le port de vêtements synthétiques devrait être interdit, car la chaleur du métal en fusion fait fondre ces fibres chauffées et adhère à la peau, ce qui intensifie encore les brûlures cutanées.
Les personnes utilisant des stimulateurs cardiaques doivent être exclues des opérations de réduction en raison du risque de troubles du rythme induits par le champ magnétique.
Autres effets sur la santé
Les risques pour les travailleurs, la population générale et l'environnement résultant de l'émission de gaz, de fumées et de poussières contenant du fluorure dus à l'utilisation de flux de cryolite ont été largement signalés (voir tableau 1). Chez les enfants vivant à proximité de fonderies d'aluminium mal contrôlées, des degrés variables de marbrure des dents permanentes ont été signalés si l'exposition s'est produite pendant la phase de développement de la croissance des dents permanentes. Parmi les travailleurs des fonderies avant 1950, ou là où un contrôle inadéquat des effluents fluorés persistait, des degrés variables de fluorose osseuse ont été observés. Le premier stade de cette affection consiste en une simple augmentation de la densité osseuse, particulièrement marquée au niveau des corps vertébraux et du bassin. Au fur et à mesure que le fluor est absorbé par les os, la calcification des ligaments du bassin est ensuite observée. Enfin, en cas d'exposition extrême et prolongée au fluorure, on note des calcifications des structures paraspinales et ligamentaires ainsi que des articulations. Bien que ce dernier stade ait été observé sous sa forme sévère dans les usines de traitement de la cryolite, des stades aussi avancés ont rarement, voire jamais, été observés chez les travailleurs des fonderies d'aluminium. Apparemment, les modifications radiologiques moins sévères des structures osseuses et ligamentaires ne sont pas associées à des altérations de la fonction architecturale ou métabolique de l'os. Grâce à des pratiques de travail appropriées et à un contrôle ventilatoire adéquat, les travailleurs participant à de telles opérations de réduction peuvent être facilement empêchés de développer l'un des changements radiographiques précédents, malgré 25 à 40 ans de travail de ce type. Enfin, la mécanisation des opérations de la salle de cuves devrait minimiser, voire éliminer totalement, les risques associés au fluorure.
Tableau 1. Entrées de matériaux de procédé et sorties de pollution pour la fusion et l'affinage de l'aluminium
Processus |
Apport matériel |
Émissions atmosphériques |
Déchets de processus |
Autres déchets |
Raffinage de la bauxite |
Bauxite, hydroxyde de sodium |
Particules caustiques/eau |
Résidu contenant du silicium, du fer, du titane, des oxydes de calcium et de la soude caustique |
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Clarification et précipitation de l'alumine |
Boue d'alumine, amidon, eau |
Eaux usées contenant de l'amidon, du sable et de la soude caustique |
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Calcination de l'alumine |
Hydrate d'aluminium |
Particules et vapeur d'eau |
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Électrolytique primaire |
Alumine, anodes de carbone, cellules électrolytiques, cryolite |
Fluorure - à la fois gazeux et particulaire, dioxyde de carbone, dioxyde de soufre, monoxyde de carbone, C2F6 ,CF4 et carbones perfluorés (PFC) |
Doublures usagées |
Depuis le début des années 1980, une condition asthmatiforme a été définitivement démontrée chez les travailleurs des salles de cuves de réduction de l'aluminium. Cette aberration, appelée asthme professionnel associé à la fusion de l'aluminium (OAAAS), se caractérise par une résistance variable au débit d'air, une hyperréactivité bronchique ou les deux, et n'est pas déclenchée par des stimuli extérieurs au lieu de travail. Ses symptômes cliniques consistent en une respiration sifflante, une oppression thoracique, un essoufflement et une toux non productive qui sont généralement retardés de plusieurs heures après les expositions professionnelles. La période de latence entre le début de l'exposition professionnelle et le début de l'OAAAS est très variable, allant de 1 semaine à 10 ans, selon l'intensité et le caractère de l'exposition. La condition est généralement améliorée avec le retrait du lieu de travail après les vacances, etc., mais deviendra plus fréquente et plus grave avec des expositions professionnelles continues.
Bien que l'apparition de cette condition ait été corrélée avec les concentrations de fluorure dans la salle d'électrolyse, il n'est pas clair que l'étiologie du trouble résulte spécifiquement de l'exposition à cet agent chimique. Compte tenu du mélange complexe de poussières et de fumées (par exemple, les fluorures particulaires et gazeux, le dioxyde de soufre, ainsi que de faibles concentrations d'oxydes de vanadium, de nickel et de chrome), il est plus probable que ces mesures de fluorures représentent un substitut pour ce mélange complexe de fumées, gaz et particules trouvés dans les salles de cuves.
Il apparaît actuellement que cette affection fait partie d'un groupe de plus en plus important de maladies professionnelles : l'asthme professionnel. Le processus causal qui aboutit à ce trouble est difficilement déterminé au cas par cas. Les signes et symptômes de l'OAAAS peuvent résulter d'un asthme préexistant basé sur une allergie, d'une hyperréactivité bronchique non spécifique, du syndrome de dysfonctionnement réactif des voies respiratoires (RADS) ou d'un véritable asthme professionnel. Le diagnostic de cette affection est actuellement problématique, nécessitant des antécédents compatibles, la présence d'une limitation variable du débit d'air ou, en son absence, la production d'une hyperréactivité bronchique induite pharmacologiquement. Mais si ce dernier n'est pas démontrable, ce diagnostic est peu probable. (Cependant, ce phénomène peut éventuellement disparaître après la disparition du trouble avec le retrait des expositions professionnelles.)
Étant donné que ce trouble a tendance à s'aggraver progressivement avec une exposition continue, les personnes concernées doivent le plus souvent être retirées des expositions professionnelles continues. Alors que les personnes souffrant d'asthme atopique préexistant devraient initialement être interdites d'accès aux chambres cellulaires de réduction de l'aluminium, l'absence d'atopie ne permet pas de prédire si cette condition surviendra à la suite d'expositions professionnelles.
Il existe actuellement des rapports suggérant que l'aluminium peut être associé à une neurotoxicité chez les travailleurs engagés dans la fusion et le soudage de ce métal. Il a été clairement démontré que l'aluminium est absorbé par les poumons et excrété dans l'urine à des niveaux supérieurs à la normale, en particulier chez les travailleurs des salles de cellule de réduction. Cependant, une grande partie de la littérature concernant les effets neurologiques chez ces travailleurs découle de la présomption que l'absorption d'aluminium entraîne une neurotoxicité chez l'homme. Par conséquent, jusqu'à ce que de telles associations soient démontrables de manière plus reproductible, le lien entre l'aluminium et la neurotoxicité professionnelle doit être considéré comme spéculatif pour le moment.
En raison de la nécessité occasionnelle de dépenser plus de 300 kcal/h lors du changement d'anodes ou d'autres travaux pénibles en présence de cryolithe et d'aluminium fondus, des troubles thermiques peuvent être observés pendant les périodes de temps chaud. De tels épisodes sont plus susceptibles de se produire lorsque le temps passe initialement des conditions modérées aux conditions chaudes et humides de l'été. De plus, les pratiques de travail qui entraînent un changement d'anode accéléré ou un emploi sur deux quarts de travail successifs par temps chaud prédisposeront également les travailleurs à de tels troubles thermiques. Les travailleurs insuffisamment acclimatés à la chaleur ou physiquement conditionnés, dont l'apport en sel est insuffisant ou qui ont une maladie intercurrente ou récente sont particulièrement susceptibles de développer un épuisement par la chaleur et/ou des crampes de chaleur lors de l'exécution de tâches aussi ardues. Un coup de chaleur s'est produit, mais rarement chez les travailleurs des fonderies d'aluminium, sauf chez ceux qui présentent des altérations de santé prédisposantes connues (p. ex., alcoolisme, vieillissement).
Il a été démontré que l'exposition aux aromatiques polycycliques associée à la respiration des fumées de brai et des particules place le personnel des cellules de réduction de type Soderberg en particulier à un risque excessif de développer un cancer de la vessie urinaire ; l'excès de risque de cancer est moins bien établi. Les travailleurs des usines d'électrodes au carbone où des mélanges de coke chauffé et de goudron sont chauffés sont supposés être également exposés à ce risque. Cependant, après que les électrodes aient été cuites pendant plusieurs jours à environ 1,200 XNUMX °C, les composés aromatiques polycycliques sont pratiquement totalement brûlés ou volatilisés et ne sont plus associés à ces anodes ou cathodes. Par conséquent, il n'a pas été aussi clairement démontré que les cellules de réduction utilisant des électrodes précuites présentaient un risque excessif de développement de ces troubles malins. D'autres néoplasies (p. ex., leucémie non granulocytaire et cancers du cerveau) ont été suggérées lors d'opérations de réduction de l'aluminium; à l'heure actuelle, ces preuves sont fragmentaires et incohérentes.
Aux abords des cellules d'électrolyse, l'utilisation de piqueurs pneumatiques dans les salles de cuves produit des niveaux sonores de l'ordre de 100 dBA. Les cellules de réduction électrolytique fonctionnent en série à partir d'une alimentation en courant basse tension à haut ampérage et, par conséquent, les cas de choc électrique ne sont généralement pas graves. Cependant, dans la centrale électrique au point où l'alimentation haute tension rejoint le réseau de connexion en série de la salle de cuves, des accidents de choc électrique graves peuvent se produire, d'autant plus que l'alimentation électrique est un courant alternatif à haute tension.
Étant donné que des problèmes de santé ont été soulevés concernant les expositions associées aux champs électromagnétiques, l'exposition des travailleurs de cette industrie a été remise en question. Il faut reconnaître que la puissance fournie aux cellules de réduction électrolytique est en courant continu ; ainsi, les champs électromagnétiques générés dans les salles de cuves sont principalement de type champ statique ou stationnaire. De tels champs, contrairement aux champs électromagnétiques à basse fréquence, sont encore moins facilement démontrés comme exerçant des effets biologiques cohérents ou reproductibles, que ce soit expérimentalement ou cliniquement. De plus, les niveaux de flux des champs magnétiques mesurés dans les cellules cellulaires actuelles se situent généralement dans les valeurs limites provisoires actuellement proposées pour les champs magnétiques statiques, les sous-radiofréquences et les champs électriques statiques. L'exposition aux champs électromagnétiques ultra-basse fréquence se produit également dans les usines de réduction, en particulier aux extrémités de ces salles adjacentes aux salles de redressement. Cependant, les niveaux de flux constatés dans les salles de cuves voisines sont minimes, bien en deçà des normes actuelles. Enfin, des preuves épidémiologiques cohérentes ou reproductibles d'effets néfastes sur la santé dus aux champs électromagnétiques dans les usines de réduction de l'aluminium n'ont pas été démontrées de manière convaincante.
Fabrication d'électrodes
Les travailleurs en contact avec les fumées de brai peuvent développer un érythème ; l'exposition au soleil induit une photosensibilisation avec une irritation accrue. Des cas de tumeurs cutanées localisées sont survenus parmi les travailleurs des électrodes au carbone où une hygiène personnelle inadéquate était pratiquée; après l'excision et le changement d'emploi, aucune autre propagation ou récidive n'est généralement notée. Lors de la fabrication des électrodes, des quantités considérables de poussière de carbone et de brai peuvent être générées. Lorsque de telles expositions à la poussière ont été sévères et insuffisamment contrôlées, des rapports occasionnels indiquent que les fabricants d'électrodes au carbone peuvent développer une pneumoconiose simple avec emphysème focal, compliquée par le développement de lésions fibrotiques massives. Les pneumoconioses simples et compliquées sont indiscernables de l'état correspondant de la pneumoconiose des charbonniers. Le broyage du coke dans les broyeurs à boulets produit des niveaux sonores allant jusqu'à 100 dBA.
Note de l'éditeur: L'industrie de la production d'aluminium a été classée comme une cause connue de cancers humains de groupe 1 par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC). Diverses expositions ont été associées à d'autres maladies (p. Encyclopédie.
Adapté de la 3e édition, Encyclopaedia of Occupational Health and Safety.
L'extraction de l'or est réalisée à petite échelle par des prospecteurs individuels (par exemple, en Chine et au Brésil) et à grande échelle dans des mines souterraines (par exemple, en Afrique du Sud) et à ciel ouvert (par exemple, aux États-Unis).
La méthode la plus simple d'extraction de l'or est le panoramique, qui consiste à remplir un plat circulaire avec du sable ou du gravier aurifère, à le maintenir sous un jet d'eau et à le faire tourbillonner. Le sable et le gravier plus légers sont progressivement lavés, laissant les particules d'or près du centre de la casserole. L'exploitation aurifère hydraulique plus avancée consiste à diriger un puissant courant d'eau contre le gravier ou le sable aurifère. Cela émiette le matériau et le lave à travers des écluses spéciales dans lesquelles l'or se dépose, tandis que le gravier plus léger est flotté. Pour l'exploitation minière en rivière, des dragues élévatrices sont utilisées, constituées de bateaux à fond plat qui utilisent une chaîne de petits seaux pour ramasser les matériaux du fond de la rivière et les vider dans un conteneur de criblage (trommel). Le matériau est mis en rotation dans le trommel lorsque l'eau est dirigée dessus. Le sable aurifère coule à travers les perforations du trommel et tombe sur des tables d'agitation pour une concentration supplémentaire.
Il existe deux méthodes principales pour extraire l'or du minerai. Ce sont les processus de fusion et cyanuration. Le processus d'amalgamation est basé sur la capacité de l'or à s'allier au mercure métallique pour former des amalgames de consistances variables, du solide au liquide. L'or peut être assez facilement retiré de l'amalgame en distillant le mercure. Dans l'amalgamation interne, l'or est séparé à l'intérieur de l'appareil de concassage en même temps que le minerai est concassé. L'amalgame retiré de l'appareil est lavé de tout adjuvant par de l'eau dans des bols spéciaux. Ensuite, le mercure restant est expulsé de l'amalgame. Dans l'amalgamation externe, l'or est séparé à l'extérieur de l'appareil de concassage, dans des amalgamateurs ou écluses (table inclinée recouverte de feuilles de cuivre). Avant de retirer l'amalgame, du mercure frais est ajouté. L'amalgame purifié et lavé est ensuite pressé. Dans les deux procédés, le mercure est éliminé de l'amalgame par distillation. Le processus de fusion est rare aujourd'hui, sauf dans l'exploitation minière à petite échelle, en raison de préoccupations environnementales.
L'extraction de l'or par cyanuration est basée sur la capacité de l'or à former un sel double hydrosoluble stable KAu(CN)2 lorsqu'il est combiné avec du cyanure de potassium en association avec de l'oxygène. La pulpe résultant du concassage du minerai d'or est constituée de particules cristallines plus grosses, appelées sables, et de particules amorphes plus petites, appelées limon. Le sable, plus lourd, se dépose au fond de l'appareil et laisse passer les solutions (dont le limon). Le processus d'extraction de l'or consiste à introduire du minerai finement broyé dans un bac de lixiviation et à y filtrer une solution de cyanure de potassium ou de sodium. Le limon est séparé des solutions de cyanure d'or en ajoutant des épaississants et par filtration sous vide. La lixiviation en tas, dans laquelle la solution de cyanure est versée sur un tas nivelé de minerai grossièrement broyé, devient de plus en plus populaire, en particulier avec les minerais à faible teneur et les résidus miniers. Dans les deux cas, l'or est récupéré de la solution de cyanure d'or en ajoutant de la poussière d'aluminium ou de zinc. Dans une opération séparée, de l'acide concentré est ajouté dans un réacteur de digestion pour dissoudre le zinc ou l'aluminium, laissant derrière lui l'or solide.
Sous l'influence de l'acide carbonique, de l'eau et de l'air, ainsi que des acides présents dans le minerai, les solutions de cyanure se décomposent et dégagent du gaz cyanure d'hydrogène. Afin d'éviter cela, un alcali est ajouté (chaux ou soude caustique). Le cyanure d'hydrogène est également produit lorsque l'acide est ajouté pour dissoudre l'aluminium ou le zinc.
Une autre technique de cyanuration implique l'utilisation de charbon actif pour éliminer l'or. Des épaississants sont ajoutés à la solution de cyanure d'or avant la mise en suspension avec du charbon actif afin de maintenir le charbon en suspension. Le charbon de bois contenant de l'or est éliminé par tamisage et l'or extrait à l'aide de cyanure alcalin concentré en solution alcoolique. L'or est ensuite récupéré par électrolyse. Le charbon de bois peut être réactivé par torréfaction et le cyanure peut être récupéré et réutilisé.
L'amalgamation et la cyanuration produisent toutes deux un métal qui contient une quantité considérable d'impuretés, la teneur en or pur dépassant rarement 900 par mil de finesse, à moins qu'il ne soit encore raffiné électrolytiquement afin de produire un degré de finesse allant jusqu'à 999.8 par mil et plus.
L'or est également récupéré en tant que sous-produit de la fusion du cuivre, du plomb et d'autres métaux (voir l'article « Fusion et affinage du cuivre, du plomb et du zinc » dans ce chapitre).
Les dangers et leur prévention
Le minerai d'or présent à de grandes profondeurs est extrait par une exploitation souterraine. Cela nécessite des mesures pour empêcher la formation et la propagation de la poussière dans les chantiers miniers. La séparation de l'or des minerais d'arsenic entraîne une exposition à l'arsenic des mineurs et une pollution de l'air et du sol par des poussières contenant de l'arsenic.
Dans l'extraction de l'or au mercure, les travailleurs peuvent être exposés à de fortes concentrations de mercure dans l'air lorsque le mercure est placé ou retiré des écluses, lorsque l'amalgame est purifié ou pressé et lorsque le mercure est distillé ; des cas d'empoisonnement au mercure ont été signalés parmi les travailleurs de l'amalgamation et de la distillation. Le risque d'exposition au mercure lors de l'amalgamation est devenu un grave problème dans plusieurs pays d'Extrême-Orient et d'Amérique du Sud.
Dans les procédés d'amalgamation, le mercure doit être placé sur les écluses et l'amalgame retiré de manière à ce que le mercure n'entre pas en contact avec la peau des mains (en utilisant des pelles à long manche, des vêtements de protection imperméables au mercure et bientôt). Le traitement de l'amalgame et le retrait ou le pressage du mercure doivent également être aussi entièrement mécanisés que possible, sans possibilité que les mains soient touchées par le mercure; le traitement des amalgames et la distillation du mercure doivent être effectués dans des locaux séparés et isolés dont les murs, les plafonds, les sols, les appareils et les surfaces de travail sont recouverts d'un matériau qui n'absorbe pas le mercure ou ses vapeurs ; toutes les surfaces doivent être régulièrement nettoyées afin d'éliminer tous les dépôts de mercure. Tous les locaux destinés à des opérations impliquant l'utilisation de mercure doivent être équipés d'une ventilation par aspiration générale et localisée. Ces systèmes de ventilation doivent être particulièrement efficaces dans les locaux où le mercure est distillé. Les stocks de mercure doivent être conservés dans des conteneurs métalliques hermétiquement fermés sous une hotte aspirante spéciale ; les travailleurs doivent recevoir les EPI nécessaires pour travailler avec du mercure ; et l'air doit être contrôlé systématiquement dans les locaux utilisés pour l'amalgamation et la distillation. Il doit également y avoir un suivi médical.
La contamination de l'air par le cyanure d'hydrogène dans les usines de cyanuration dépend de la température de l'air, de la ventilation, du volume de matière traité, de la concentration des solutions de cyanure utilisées, de la qualité des réactifs et du nombre d'installations ouvertes. L'examen médical des travailleurs des usines d'extraction d'or a révélé des symptômes d'empoisonnement chronique au cyanure d'hydrogène, en plus d'une fréquence élevée de dermatite allergique, d'eczéma et de pyodermite (une maladie cutanée inflammatoire aiguë avec formation de pus).
Une bonne organisation de la préparation des solutions de cyanure est particulièrement importante. Si l'ouverture des fûts contenant des sels de cyanure et l'alimentation de ces sels dans les cuves de dissolution ne sont pas mécanisées, il peut y avoir une contamination importante par la poussière de cyanure et le gaz de cyanure d'hydrogène. Les solutions de cyanure doivent être introduites dans des systèmes fermés par des pompes doseuses automatiques. Dans les usines de cyanuration de l'or, le degré correct d'alcalinité doit être maintenu dans tous les appareils de cyanuration ; de plus, les appareils de cyanuration doivent être hermétiquement scellés et équipés de LEV doublés d'une ventilation générale adéquate et d'un contrôle des fuites. Tous les appareils de cyanuration ainsi que les murs, les sols, les espaces ouverts et les escaliers des locaux doivent être recouverts de matériaux non poreux et régulièrement nettoyés avec des solutions alcalines faibles.
L'utilisation d'acides pour décomposer le zinc dans le traitement de la boue d'or peut dégager du cyanure d'hydrogène et de l'arsine. Ces opérations doivent donc être réalisées dans des locaux spécialement équipés et séparés, avec l'utilisation de hottes d'extraction locales.
Il devrait être interdit de fumer et les travailleurs devraient disposer d'installations séparées pour manger et boire. Un équipement de premiers secours doit être disponible et doit contenir du matériel permettant d'éliminer immédiatement toute solution de cyanure qui entre en contact avec le corps des travailleurs et des antidotes en cas d'empoisonnement au cyanure. Les travailleurs doivent être équipés de vêtements de protection individuelle imperméables aux composés de cyanure.
Effets environnementaux
Il existe des preuves d'exposition aux vapeurs de mercure métallique et de méthylation du mercure dans la nature, en particulier là où l'or est traité. Dans une étude sur l'eau, les habitations et les poissons des zones d'extraction d'or du Brésil, les concentrations de mercure dans les parties comestibles des poissons consommés localement ont dépassé de près de 6 fois le niveau consultatif brésilien pour la consommation humaine (Palheta et Taylor 1995). Dans une zone contaminée du Venezuela, les chercheurs d'or utilisent du mercure pour séparer l'or des poudres de sable et de roche aurifères depuis de nombreuses années. Le niveau élevé de mercure dans le sol de surface et les sédiments de caoutchouc de la zone contaminée constitue un risque sérieux pour la santé professionnelle et publique.
La contamination des eaux usées par le cyanure est également une grande préoccupation. Les solutions de cyanure doivent être traitées avant d'être rejetées ou doivent être récupérées et réutilisées. Les émissions de gaz de cyanure d'hydrogène, par exemple, dans le réacteur de digestion, sont traitées avec un épurateur avant d'être évacuées de la cheminée.
L'industrie de la fusion et de l'affinage des métaux transforme les minerais métalliques et la ferraille pour obtenir des métaux purs. Les industries métallurgiques transforment les métaux afin de fabriquer des composants de machines, des machines, des instruments et des outils dont ont besoin d'autres industries ainsi que d'autres secteurs de l'économie. Différents types de métaux et d'alliages sont utilisés comme matières premières, y compris les produits laminés (barres, bandes, profilés légers, tôles ou tubes) et les produits étirés (barres, profilés légers, tubes ou fils). Les techniques de traitement de base des métaux comprennent :
Une grande variété de techniques sont utilisées pour la finition des métaux, y compris le meulage et le polissage, le sablage et de nombreuses techniques de finition et de revêtement de surface (galvanoplastie, galvanisation, traitement thermique, anodisation, revêtement en poudre, etc.).
La fonderie, ou coulée de métal, implique le versement de métal fondu dans le creux à l'intérieur d'un moule résistant à la chaleur qui est la forme extérieure ou négative du motif de l'objet métallique souhaité. Le moule peut contenir un noyau pour déterminer les dimensions de toute cavité interne lors de la coulée finale. Les travaux de fonderie comprennent :
Les principes de base de la technologie de fonderie ont peu changé depuis des milliers d'années. Cependant, les processus sont devenus plus mécanisés et automatiques. Les modèles en bois ont été remplacés par du métal et du plastique, de nouvelles substances ont été développées pour produire des noyaux et des moules, et une large gamme d'alliages est utilisée. Le processus de fonderie le plus important est le moulage au sable du fer.
Fer, acier, laiton et bronze sont des métaux coulés traditionnels. Le plus grand secteur de l'industrie de la fonderie produit des pièces moulées en fonte grise et ductile. Les fonderies de fonte grise utilisent du fer ou de la fonte brute (lingots neufs) pour fabriquer des pièces moulées en fonte standard. Les fonderies de fonte ductile ajoutent du magnésium, du cérium ou d'autres additifs (souvent appelés additifs à la louche) aux poches de métal en fusion avant coulage pour la fabrication de pièces moulées en fonte nodulaire ou malléable. Les différents additifs ont peu d'impact sur les expositions en milieu de travail. L'acier et la fonte malléable constituent l'équilibre du secteur industriel de la fonderie ferreuse. Les principaux clients des plus grandes fonderies ferreuses sont les industries de l'automobile, de la construction et des outils agricoles. L'emploi dans la fonderie de fer a diminué à mesure que les blocs moteurs deviennent plus petits et peuvent être coulés dans un seul moule, et que l'aluminium remplace la fonte. Les fonderies de métaux non ferreux, en particulier les fonderies d'aluminium et les opérations de moulage sous pression, ont un emploi important. Les fonderies de laiton, tant indépendantes que celles produisant pour l'industrie de l'équipement de plomberie, sont un secteur en décroissance qui, cependant, reste important du point de vue de la santé au travail. Depuis quelques années, le titane, le chrome, le nickel et le magnésium, et même des métaux plus toxiques comme le béryllium, le cadmium et le thorium, sont utilisés dans les produits de fonderie.
Bien que l'on puisse supposer que l'industrie de la fonderie commence par la refusion de matériaux solides sous forme de lingots ou de gueuses métalliques, la sidérurgie dans les grandes unités peut être tellement intégrée que la division est moins évidente. Par exemple, le haut fourneau marchand peut transformer toute sa production en fonte brute, mais dans une usine intégrée, une partie du fer peut être utilisée pour produire des pièces moulées, participant ainsi au processus de fonderie, et la fonte du haut fourneau peut être fondue pour être transformée. dans l'acier, où la même chose peut se produire. Il existe en fait une partie distincte du commerce de l'acier, connue pour cette raison sous le nom de lingotière. Dans la fonderie de fonte normale, la refusion de la fonte brute est également un processus d'affinage. Dans les fonderies de métaux non ferreux, le processus de fusion peut nécessiter l'ajout de métaux et d'autres substances et constitue donc un processus d'alliage.
Les moules en sable siliceux lié à l'argile prédominent dans le secteur de la fonderie de fer. Les noyaux traditionnellement produits par cuisson de sable de silice lié avec des huiles végétales ou des sucres naturels ont été largement remplacés. La technologie fondatrice moderne a développé de nouvelles techniques pour produire des moules et des noyaux.
En général, les risques pour la santé et la sécurité des fonderies peuvent être classés selon le type de métal coulé, le procédé de moulage, la taille de la coulée et le degré de mécanisation.
Présentation du processus
Sur la base des dessins du concepteur, un modèle conforme à la forme extérieure de la pièce moulée en métal finie est construit. De la même manière, une boîte à noyaux est fabriquée qui produira des noyaux appropriés pour dicter la configuration interne de l'article final. Le moulage au sable est la méthode la plus largement utilisée, mais d'autres techniques sont disponibles. Celles-ci comprennent : la coulée en moule permanent, à l'aide de moules en fer ou en acier ; moulage sous pression, dans lequel le métal fondu, souvent un alliage léger, est forcé dans un moule métallique sous des pressions de 70 à 7,000 XNUMX kgf/cm2; et la coulée à la cire perdue, où un modèle en cire est fait de chaque moulage à produire et est recouvert de réfractaire qui formera le moule dans lequel le métal est coulé. Le procédé « mousse perdue » utilise des motifs en mousse de polystyrène dans du sable pour fabriquer des pièces moulées en aluminium.
Les métaux ou alliages sont fondus et préparés dans un four qui peut être de type cubilot, rotatif, à réverbère, à creuset, à arc électrique, à canal ou à induction sans noyau (voir tableau 1). Des analyses métallurgiques ou chimiques pertinentes sont réalisées. Le métal en fusion est versé dans le moule assemblé soit via une poche de coulée, soit directement depuis le four. Lorsque le métal a refroidi, le moule et le matériau du noyau sont retirés (décochage, décapage ou éjection) et la pièce coulée est nettoyée et dressée (épuration, grenaillage ou hydro-dynamitage et autres techniques abrasives). Certaines pièces moulées peuvent nécessiter une soudure, un traitement thermique ou une peinture avant que l'article fini ne réponde aux spécifications de l'acheteur.
Tableau 1. Types de fours de fonderie
Four |
Description |
Cubilot |
Un cubilot est un grand four vertical, ouvert en haut avec des portes battantes en bas. Il est chargé par le haut de couches alternées de coke, de calcaire et de métal ; le métal en fusion est retiré au fond. Les dangers particuliers comprennent le monoxyde de carbone et la chaleur. |
Four à arc électrique |
Le four est chargé de lingots, de ferrailles, de métaux alliés et de fondants. Un arc se produit entre trois électrodes et la charge métallique, faisant fondre le métal. Un laitier avec des fondants recouvre la surface du métal en fusion pour empêcher l'oxydation, affiner le métal et protéger le toit du four contre la chaleur excessive. Lorsqu'elles sont prêtes, les électrodes sont soulevées et le four incliné pour verser le métal en fusion dans la poche de réception. Les dangers particuliers comprennent les vapeurs métalliques et le bruit. |
Fourneau à induction |
Un four à induction fait fondre le métal en faisant passer un courant électrique élevé à travers des bobines de cuivre à l'extérieur du four, induisant un courant électrique dans le bord extérieur de la charge métallique qui chauffe le métal en raison de la résistance électrique élevée de la charge métallique. La fusion progresse de l'extérieur de la charge vers l'intérieur. Les dangers particuliers comprennent les vapeurs métalliques. |
Four à creuset |
Le creuset ou récipient contenant la charge métallique est chauffé par un brûleur à gaz ou à mazout. Lorsqu'il est prêt, le creuset est soulevé hors du four et incliné pour être versé dans des moules. Les dangers particuliers comprennent le monoxyde de carbone, les vapeurs métalliques, le bruit et la chaleur. |
Four rotatif |
Un long four cylindrique rotatif incliné qui est chargé par le haut et tiré par l'extrémité inférieure. |
Four à canal |
Un type de four à induction. |
Four à réverbère |
Ce four horizontal se compose d'une cheminée à une extrémité, séparée de la charge métallique par une cloison basse appelée pont de feu, et d'une cheminée ou cheminée à l'autre extrémité. Le métal est préservé du contact avec le combustible solide. La cheminée et la charge métallique sont couvertes d'un toit voûté. La flamme sur son chemin de la cheminée à la cheminée est réfléchie vers le bas ou réverbérée sur le métal en dessous, le faisant fondre. |
Des risques tels que le danger résultant de la présence de métal chaud sont communs à la plupart des fonderies, quel que soit le procédé de coulée particulier utilisé. Les dangers peuvent également être spécifiques à un processus de fonderie particulier. Par exemple, l'utilisation du magnésium présente des risques d'évasement que l'on ne rencontre pas dans d'autres industries de fonderie de métaux. Cet article met l'accent sur les fonderies de fer, qui contiennent la plupart des dangers typiques de la fonderie.
La fonderie mécanisée ou de production utilise les mêmes méthodes de base que la fonderie de fer conventionnelle. Lorsque le moulage est effectué, par exemple, à la machine et que les pièces moulées sont nettoyées par grenaillage ou hydrodécapage, la machine est généralement équipée de dispositifs anti-poussière intégrés et le risque de poussière est réduit. Cependant, le sable est fréquemment déplacé d'un endroit à l'autre sur un convoyeur à bande ouverte, et les points de transfert et le déversement de sable peuvent être des sources de quantités considérables de poussière en suspension dans l'air ; compte tenu des taux de production élevés, la charge de poussière en suspension dans l'air peut être encore plus élevée que dans la fonderie conventionnelle. Un examen des données d'échantillonnage de l'air au milieu des années 1970 a montré des niveaux de poussière plus élevés dans les grandes fonderies de production américaines que dans les petites fonderies échantillonnées au cours de la même période. L'installation de hottes d'extraction au-dessus des points de transfert sur les convoyeurs à bande, combinée à un entretien ménager scrupuleux, devrait être une pratique courante. Le transport par des systèmes pneumatiques est parfois économiquement possible et se traduit par un système de transport pratiquement sans poussière.
Fonderies de fer
Pour simplifier, on peut supposer qu'une fonderie de fer comprend les six sections suivantes :
Dans de nombreuses fonderies, presque tous ces processus peuvent être exécutés simultanément ou consécutivement dans la même zone d'atelier.
Dans une fonderie de production typique, le fer passe de la fusion à la coulée, au refroidissement, au décochage, au nettoyage et à l'expédition sous forme de pièce moulée finie. Le sable est cyclé depuis le mélange de sable, le moulage, le décochage et le retour au mélange de sable. Le sable est ajouté au système à partir de la fabrication du noyau, qui commence avec du nouveau sable.
Fondre et verser
L'industrie de la fonte du fer dépend fortement du cubilot pour la fusion et l'affinage des métaux. La coupole est un grand four vertical, ouvert en haut avec des portes battantes en bas, doublé de réfractaire et chargé de coke, de ferraille et de calcaire. L'air est soufflé à travers la charge à partir des ouvertures (tuyères) en bas; la combustion du coke chauffe, fond et purifie le fer. Les matériaux de charge sont introduits dans le haut de la coupole par une grue pendant le fonctionnement et doivent être stockés à portée de main, généralement dans des enceintes ou des bacs dans la cour adjacente aux machines de chargement. La propreté et la surveillance efficace des piles de matières premières sont essentielles pour minimiser les risques de blessures dues aux glissements d'objets lourds. Des grues avec de gros électroaimants ou des poids lourds sont souvent utilisées pour réduire la ferraille à des tailles gérables pour le chargement dans la coupole et pour remplir les trémies de chargement elles-mêmes. La cabine de la grue doit être bien protégée et les opérateurs correctement formés.
Les employés manipulant des matières premières doivent porter des cuirs pour les mains et des bottes de protection. Un chargement négligent peut entraîner un débordement de la trémie et provoquer un déversement dangereux. Si le processus de chargement s'avère trop bruyant, le bruit de l'impact métal sur métal peut être réduit en installant des revêtements en caoutchouc antibruit sur les bennes et les bacs de stockage. La plate-forme de charge est nécessairement au-dessus du niveau du sol et peut présenter un danger à moins qu'elle ne soit de niveau et qu'elle ne dispose d'une surface antidérapante et de rails solides autour d'elle et de toute ouverture dans le sol.
Les coupoles génèrent de grandes quantités de monoxyde de carbone, qui peuvent s'échapper des portes de chargement et être renvoyées par les courants de Foucault locaux. Le monoxyde de carbone est invisible, inodore et peut rapidement produire des niveaux ambiants toxiques. Les employés travaillant sur la plate-forme de recharge ou les passerelles environnantes doivent être bien formés afin de reconnaître les symptômes d'une intoxication au monoxyde de carbone. Une surveillance continue et ponctuelle des niveaux d'exposition est nécessaire. Les appareils respiratoires autonomes et les équipements de réanimation doivent être maintenus prêts à l'emploi et les opérateurs doivent être informés de leur utilisation. Lorsque des travaux d'urgence sont effectués, un système d'entrée dans un espace confiné de surveillance des contaminants doit être développé et appliqué. Tous les travaux doivent être supervisés.
Les coupoles sont généralement placées par paires ou en groupes, de sorte que pendant que l'une est en cours de réparation, les autres fonctionnent. La période d'utilisation doit être basée sur l'expérience en matière de durabilité des réfractaires et sur les recommandations techniques. Des procédures doivent être élaborées à l'avance pour extraire le fer et pour s'arrêter lorsque des points chauds se développent ou si le système de refroidissement par eau est désactivé. La réparation du cubilot implique nécessairement la présence d'employés à l'intérieur même de la coque du cubilot pour réparer ou renouveler les revêtements réfractaires. Ces affectations doivent être considérées comme des entrées dans des espaces confinés et des précautions appropriées doivent être prises. Des précautions doivent également être prises pour empêcher le déversement de matériaux par les portes de chargement à ces moments-là. Pour protéger les travailleurs contre les chutes d'objets, ils doivent porter des casques de sécurité et, s'ils travaillent en hauteur, des harnais de sécurité.
Les travailleurs qui coulent les cubilots (transfert du métal en fusion du puits cubilot vers un four ou une poche de maintien) doivent observer des mesures de protection individuelle rigoureuses. Lunettes et vêtements de protection sont indispensables. Les protecteurs oculaires doivent résister à la fois aux chocs à grande vitesse et au métal en fusion. Une extrême prudence doit être exercée afin d'éviter que les scories fondues restantes (les débris indésirables retirés de la fonte à l'aide des additifs calcaires) et le métal n'entrent en contact avec l'eau, ce qui provoquerait une explosion de vapeur. Les saigneurs et surveillants doivent s'assurer que toute personne étrangère à l'exploitation du cubilot reste en dehors de la zone de danger délimitée par un rayon d'environ 4 m autour de la goulotte du cubilot. La délimitation d'une zone d'entrée interdite non autorisée est une exigence légale en vertu du Règlement britannique sur les fonderies de fer et d'acier de 1953.
Lorsque la course de la coupole est terminée, le fond de la coupole est abaissé pour éliminer les scories indésirables et les autres matériaux encore à l'intérieur de la coque avant que les employés puissent effectuer l'entretien réfractaire de routine. La chute du fond de la coupole est une opération qualifiée et dangereuse nécessitant une supervision formée. Un sol réfractaire ou une couche de sable sec sur lequel déposer les débris est indispensable. Si un problème survient, tel que des portes inférieures de coupole bloquées, une grande prudence doit être exercée pour éviter les risques de brûlures aux travailleurs par le métal chaud et les scories.
Le métal chauffé à blanc visible est un danger pour les yeux des travailleurs en raison de l'émission de rayonnement infrarouge et ultraviolet, auquel une exposition prolongée peut provoquer des cataractes.
La poche doit être séchée avant d'être remplie de métal fondu, pour éviter les explosions de vapeur ; une période satisfaisante de chauffage à la flamme doit être établie.
Les employés des sections de métallurgie et de coulée de la fonderie doivent porter des casques de sécurité, des lunettes de protection et des écrans faciaux teintés, des vêtements aluminisés tels que des tabliers, des guêtres ou des guêtres (couvre-jambes et couvre-pieds) et des bottes. L'utilisation d'un équipement de protection devrait être obligatoire et il devrait y avoir des instructions adéquates sur son utilisation et son entretien. Des normes élevées d'entretien ménager et d'exclusion de l'eau au plus haut degré possible sont nécessaires dans tous les domaines où le métal en fusion est manipulé.
Lorsque de grandes poches sont suspendues à des grues ou à des convoyeurs aériens, des dispositifs de contrôle positif de la poche doivent être utilisés pour s'assurer qu'un déversement de métal ne peut pas se produire si l'opérateur relâche sa prise. Les crochets retenant les poches de métal en fusion doivent être périodiquement testés pour la fatigue du métal afin d'éviter toute défaillance.
Dans les fonderies de production, le moule assemblé se déplace le long d'un convoyeur mécanique jusqu'à un poste de coulée ventilé. Le coulage peut être effectué à partir d'une poche à commande manuelle avec assistance mécanique, d'une poche à indexation commandée à partir d'une cabine, ou il peut être automatique. Typiquement, le poste de coulée est muni d'une hotte de compensation à alimentation directe en air. Le moule coulé avance le long du convoyeur à travers un tunnel de refroidissement épuisé jusqu'au décochage. Dans les petites fonderies d'atelier, les moules peuvent être coulés sur un sol de fonderie et y brûler. Dans cette situation, la poche doit être équipée d'une hotte aspirante mobile.
Le taraudage et le transport du fer en fusion et le chargement des fours électriques créent une exposition à l'oxyde de fer et à d'autres vapeurs d'oxydes métalliques. Verser dans le moule enflamme et pyrolyse les matières organiques, générant de grandes quantités de monoxyde de carbone, de fumée, d'hydrocarbures aromatiques polynucléaires cancérigènes (HAP) et de produits de pyrolyse à partir de matériaux de base qui peuvent être cancérigènes et aussi des sensibilisants respiratoires. Les moules contenant de grands noyaux de boîte froide liés au polyuréthane libèrent une fumée dense et irritante contenant des isocyanates et des amines. Le principal contrôle des risques de combustion des moisissures est une station de coulée et un tunnel de refroidissement à évacuation locale.
Dans les fonderies équipées de ventilateurs de toit pour les opérations de coulée par épuisement, des concentrations élevées de fumées métalliques peuvent être trouvées dans les régions supérieures où se trouvent les cabines de grue. Si les cabines ont un opérateur, les cabines doivent être fermées et équipées d'air filtré et conditionné.
Modélisme
La fabrication de patrons est un métier hautement qualifié qui traduit les plans de conception en deux dimensions en un objet en trois dimensions. Les modèles traditionnels en bois sont fabriqués dans des ateliers standard contenant des outils à main et des équipements de coupe et de rabotage électriques. Ici, toutes les mesures raisonnablement réalisables doivent être prises pour réduire le bruit dans la mesure du possible, et des protections auditives appropriées doivent être fournies. Il est important que les employés soient conscients des avantages d'utiliser une telle protection.
Les machines à couper et à finir le bois à moteur sont des sources évidentes de danger, et il est souvent impossible d'installer des protections appropriées sans empêcher le fonctionnement de la machine. Les employés doivent bien connaître les procédures d'exploitation normales et doivent également être informés des risques inhérents au travail.
Le sciage du bois peut créer une exposition à la poussière. Des systèmes de ventilation efficaces doivent être installés pour éliminer la poussière de bois de l'atmosphère de l'atelier de modelage. Dans certaines industries utilisant des bois durs, des cancers du nez ont été observés. Cela n'a pas été étudié dans l'industrie fondatrice.
La coulée dans des moules métalliques permanents, comme dans le moulage sous pression, a été un développement important dans l'industrie de la fonderie. Dans ce cas, la fabrication de modèles est largement remplacée par des méthodes d'ingénierie et est vraiment une opération de fabrication de moules. La plupart des dangers liés à la fabrication de modèles et les risques liés au sable sont éliminés, mais sont remplacés par le risque inhérent à l'utilisation d'une sorte de matériau réfractaire pour revêtir la matrice ou le moule. Dans les travaux de fonderie modernes, on utilise de plus en plus des noyaux de sable, auquel cas les risques de poussière de la fonderie de sable sont toujours présents.
Moulage
Le processus de moulage le plus courant dans l'industrie de la fonderie de fer utilise le moule traditionnel à « sable vert » composé de sable de silice, de poussière de charbon, d'argile et de liants organiques. D'autres modes de réalisation de moules sont adaptés du noyautage : thermodurcissable, autodurcissant à froid et trempé au gaz. Ces méthodes et leurs dangers seront discutés dans le coremaking. Des moules permanents ou le procédé de mousse perdue peuvent également être utilisés, en particulier dans l'industrie de la fonderie d'aluminium.
Dans les fonderies de production, le mélange de sable, le moulage, l'assemblage des moules, le coulage et le décochage sont intégrés et mécanisés. Le sable de décochage est recyclé vers l'opération de mélange de sable, où de l'eau et d'autres additifs sont ajoutés et le sable est mélangé dans des broyeurs pour maintenir les propriétés physiques souhaitées.
Pour faciliter le montage, les patrons (et leurs moules) sont réalisés en deux parties. Dans la fabrication manuelle de moules, les moules sont enfermés dans des cadres en métal ou en bois appelés flacons. La moitié inférieure du motif est placée dans le ballon inférieur (le glisser), et d'abord du sable fin puis du sable lourd sont versés autour du motif. Le sable est compacté dans le moule par un processus de compression par secousses, d'éjection de sable ou de pression. Le ballon supérieur (le faire face) est préparé de la même manière. Des entretoises en bois sont placées dans la chape pour former les canaux de coulée et de colonne montante, qui sont la voie par laquelle le métal en fusion s'écoule dans la cavité du moule. Les motifs sont retirés, le noyau inséré, puis les deux moitiés du moule assemblées et fixées ensemble, prêtes à être coulées. Dans les fonderies de production, la chape et les flacons d'entraînement sont préparés sur un convoyeur mécanique, les noyaux sont placés dans le flacon d'entraînement et le moule assemblé par des moyens mécaniques.
La poussière de silice est un problème potentiel partout où le sable est manipulé. Le sable de moulage est généralement humide ou mélangé à de la résine liquide et est donc moins susceptible d'être une source importante de poussière respirable. Un agent de séparation tel que le talc est parfois ajouté pour faciliter le retrait facile du motif du moule. Le talc respirable provoque une talcose, un type de pneumoconiose. Les agents de démoulage sont plus répandus lorsque le moulage à la main est utilisé ; dans les processus plus vastes et plus automatiques, on les voit rarement. Des produits chimiques sont parfois pulvérisés sur la surface du moule, mis en suspension ou dissous dans de l'alcool isopropylique, qui est ensuite brûlé pour laisser le composé, généralement un type de graphite, revêtir le moule afin d'obtenir une coulée avec une finition de surface plus fine. Cela implique un risque d'incendie immédiat, et tous les employés impliqués dans l'application de ces revêtements doivent porter des vêtements de protection ignifuges et une protection des mains, car les solvants organiques peuvent également provoquer des dermatites. Les revêtements doivent être appliqués dans une cabine ventilée pour empêcher les vapeurs organiques de s'échapper dans le lieu de travail. Des précautions strictes doivent également être observées pour s'assurer que l'alcool isopropylique est stocké et utilisé en toute sécurité. Il doit être transféré dans un petit récipient pour une utilisation immédiate, et les plus grands récipients de stockage doivent être tenus à bonne distance du processus de combustion.
La fabrication manuelle de moules peut impliquer la manipulation d'objets volumineux et encombrants. Les moules eux-mêmes sont lourds, tout comme les boîtes ou flacons de moulage. Ils sont souvent soulevés, déplacés et empilés à la main. Les blessures au dos sont fréquentes et des aides électriques sont nécessaires pour que les employés n'aient pas à soulever des objets trop lourds pour être transportés en toute sécurité.
Des conceptions standardisées sont disponibles pour les enceintes des mélangeurs, des convoyeurs et des stations de coulée et de décochage avec des volumes d'échappement et des vitesses de capture et de transport appropriés. Le respect de ces conceptions et une maintenance préventive stricte des systèmes de contrôle permettront d'atteindre la conformité aux limites internationales reconnues pour l'exposition à la poussière.
Noyautage
Les noyaux insérés dans le moule déterminent la configuration interne d'une pièce moulée creuse, telle que la chemise d'eau d'un bloc moteur. Le noyau doit résister au processus de coulée, mais en même temps ne doit pas être suffisamment solide pour résister au retrait de la coulée pendant l'étape d'abattage.
Avant les années 1960, les mélanges de base comprenaient du sable et des liants, tels que l'huile de lin, la mélasse ou la dextrine (sable bitumineux). Le sable a été emballé dans une boîte à noyau avec une cavité en forme de noyau, puis séché dans un four. Les fours à noyau dégagent des produits de pyrolyse nocifs et nécessitent un système de cheminée adapté et bien entretenu. Normalement, les courants de convection à l'intérieur du four seront suffisants pour assurer une évacuation satisfaisante des fumées du lieu de travail, bien qu'ils contribuent énormément à la pollution de l'air. le danger est mineur ; dans certains cas, cependant, de petites quantités d'acroléine dans les fumées peuvent être une nuisance considérable. Les noyaux peuvent être traités par un "revêtement évasé" pour améliorer l'état de surface de la pièce moulée, ce qui nécessite les mêmes précautions que dans le cas des moules.
Le moulage en boîte chaude ou en coquille et le noyautage sont des procédés thermodurcissables utilisés dans les fonderies de fonte. Du sable neuf peut être mélangé à de la résine à la fonderie, ou du sable enrobé de résine peut être expédié dans des sacs pour être ajouté à la machine de noyautage. Le sable de résine est injecté dans un modèle métallique (la boîte à noyau). Le modèle est ensuite chauffé - par des feux directs au gaz naturel dans le processus de boîte chaude ou par d'autres moyens pour les noyaux de coque et le moulage. Les boîtes chaudes utilisent généralement une résine thermodurcissable à base d'alcool furfurylique (furanne), d'urée ou de phénol-formaldéhyde. Le moulage en coque utilise une résine urée- ou phénol-formaldéhyde. Après un court temps de durcissement, le noyau durcit considérablement et peut être poussé hors de la plaque modèle par des éjecteurs. Le noyautage des boîtes chaudes et des coquilles génère une exposition importante au formaldéhyde, qui est un cancérogène probable, et à d'autres contaminants, selon le système. Les mesures de contrôle du formaldéhyde comprennent l'alimentation directe en air au poste de l'opérateur, l'évacuation locale au niveau de la boîte à noyaux, l'enceinte et l'évacuation locale au poste de stockage des carottes et les résines à faible émission de formaldéhyde. Un contrôle satisfaisant est difficile à obtenir. Une surveillance médicale des affections respiratoires devrait être fournie aux travailleurs du noyautage. Le contact des résines phénol- ou urée-formaldéhyde avec la peau ou les yeux doit être évité car les résines sont irritantes ou sensibilisantes et peuvent provoquer des dermatites. Un lavage abondant à l'eau aidera à éviter le problème.
Les systèmes de durcissement à froid (sans cuisson) actuellement utilisés comprennent : les résines urée- et phénol-formaldéhyde catalysées par un acide avec et sans alcool furfurylique ; les isocyanates alkydes et phénoliques; Fascold ; silicates autodurcissables; Inoset ; sable de ciment et sable fluide ou coulable. Les durcisseurs à froid ne nécessitent pas de chauffage externe pour durcir. Les isocyanates utilisés dans les liants sont normalement à base d'isocyanate de méthylène diphényle (MDI), qui, s'il est inhalé, peut agir comme un irritant ou un sensibilisant respiratoire, provoquant de l'asthme. Des gants et des lunettes de protection sont recommandés lors de la manipulation ou de l'utilisation de ces composés. Les isocyanates eux-mêmes doivent être soigneusement stockés dans des conteneurs scellés dans des conditions sèches à une température comprise entre 10 et 30°C. Les récipients de stockage vides doivent être remplis et trempés pendant 24 heures avec une solution de carbonate de sodium à 5 % afin de neutraliser tout produit chimique résiduel laissé dans le fût. La plupart des principes généraux d'entretien ménager doivent être strictement appliqués aux procédés de moulage de résine, mais la plus grande prudence doit être exercée lors de la manipulation des catalyseurs utilisés comme agents de prise. Les catalyseurs pour les résines phénoliques et isocyanates d'huile sont généralement des amines aromatiques à base de composés de pyridine, qui sont des liquides à odeur piquante. Ils peuvent provoquer de graves irritations cutanées et des lésions rénales et hépatiques et peuvent également affecter le système nerveux central. Ces composés sont fournis sous forme d'additifs séparés (liant en trois parties) ou sont déjà mélangés avec les matériaux pétroliers, et le LEV doit être fourni aux étapes de mélange, de moulage, de coulée et de désactivation. Pour certains autres procédés sans cuisson, les catalyseurs utilisés sont des acides phosphoriques ou divers sulfoniques, également toxiques ; les accidents pendant le transport ou l'utilisation doivent faire l'objet d'une protection adéquate contre les accidents.
Le noyautage trempé au gaz comprend le dioxyde de carbone (CO2)-silicate et les procédés Isocure (ou « Ashland »). De nombreuses variantes du CO2-procédé de silicate ont été développés depuis les années 1950. Ce procédé a généralement été utilisé pour la production de moules et de noyaux de taille moyenne à grande. Le sable de noyau est un mélange de silicate de sodium et de sable de silice, généralement modifié en ajoutant des substances telles que la mélasse comme agents de dégradation. Une fois la boîte à noyau remplie, le noyau est durci en faisant passer du dioxyde de carbone à travers le mélange de noyau. Cela forme du carbonate de sodium et du gel de silice, qui agit comme un liant.
Le silicate de sodium est une substance alcaline et peut être nocif s'il entre en contact avec la peau ou les yeux ou s'il est ingéré. Il est conseillé de prévoir une douche d'urgence à proximité des zones où de grandes quantités de silicate de sodium sont manipulées et de toujours porter des gants. Une douche oculaire facilement disponible doit être située dans toute zone de fonderie où du silicate de sodium est utilisé. Le CO2 peut être fourni sous forme solide, liquide ou gazeuse. Lorsqu'il est fourni dans des bouteilles ou des réservoirs sous pression, de nombreuses précautions d'entretien doivent être prises, telles que le stockage des bouteilles, l'entretien des vannes, la manipulation, etc. Il y a aussi le risque du gaz lui-même, car il peut abaisser la concentration d'oxygène dans l'air dans les espaces clos.
Le procédé Isocure est utilisé pour les noyaux et les moules. Il s'agit d'un système de durcissement au gaz dans lequel une résine, souvent du phénol-formaldéhyde, est mélangée avec un diisocyanate (par exemple, MDI) et du sable. Celui-ci est injecté dans la boîte à noyau puis gazé avec une amine, généralement soit de la triéthylamine, soit de la diméthyléthylamine, pour provoquer la réaction de réticulation et de prise. Les amines, souvent vendues en fûts, sont des liquides très volatils à forte odeur d'ammoniaque. Il existe un risque très réel d'incendie ou d'explosion et des précautions extrêmes doivent être prises, en particulier lorsque le matériau est stocké en vrac. L'effet caractéristique de ces amines est de provoquer une vision en halo et un gonflement de la cornée, bien qu'elles affectent également le système nerveux central, où elles peuvent provoquer des convulsions, une paralysie et, parfois, la mort. Si une partie de l'amine entre en contact avec les yeux ou la peau, les mesures de premiers secours doivent inclure un lavage abondant à l'eau pendant au moins 15 minutes et une assistance médicale immédiate. Dans le procédé Isocure, l'amine est appliquée sous forme de vapeur dans un support d'azote, l'excès d'amine étant lavé à travers une tour d'acide. Les fuites de la boîte à noyaux sont la principale cause d'exposition élevée, bien que le dégazage d'amine des noyaux manufacturés soit également important. Des précautions doivent être prises à tout moment lors de la manipulation de ce matériau, et un équipement de ventilation par aspiration approprié doit être installé pour éliminer les vapeurs des zones de travail.
Décochage, extraction de coulée et désactivation du noyau
Une fois le métal en fusion refroidi, le moulage brut doit être retiré du moule. Il s'agit d'un processus bruyant, exposant généralement les opérateurs bien au-dessus de 90 dBA sur une journée de travail de 8 heures. Des protections auditives doivent être fournies s'il n'est pas possible de réduire le bruit émis. La majeure partie du moule est séparée de la pièce coulée, généralement par un impact de secousse. Fréquemment, la boîte de moulage, le moule et la coulée sont déposés sur une grille vibrante pour déloger le sable (découillage). Le sable tombe ensuite à travers la grille dans une trémie ou sur un convoyeur où il peut être soumis à des séparateurs magnétiques et recyclé pour le broyage, le traitement et la réutilisation, ou simplement déversé. Parfois, l'hydrodécapage peut être utilisé à la place d'une grille, créant moins de poussière. Le noyau est retiré ici, parfois aussi à l'aide de jets d'eau à haute pression.
La pièce moulée est ensuite retirée et transférée à l'étape suivante de l'opération d'éjection. Souvent, les petites pièces moulées peuvent être retirées du ballon par un processus de « poinçonnage » avant le décochage, ce qui produit moins de poussière. Le sable donne lieu à des niveaux dangereux de poussière de silice car il a été en contact avec du métal en fusion et est donc très sec. Le métal et le sable restent très chauds. Une protection oculaire est nécessaire. Les surfaces de marche et de travail doivent être exemptes de débris, qui présentent un risque de trébuchement, et de poussière, qui peut être remise en suspension et présenter un risque d'inhalation.
Relativement peu d'études ont été menées pour déterminer quel effet, le cas échéant, les nouveaux liants de noyau ont sur la santé de l'opérateur de décorticage en particulier. Les furanes, l'alcool furfurylique et l'acide phosphorique, les résines d'urée et de phénol-formaldéhyde, le silicate de sodium et le dioxyde de carbone, les produits sans cuisson, l'huile de lin modifiée et le MDI subissent tous un certain type de décomposition thermique lorsqu'ils sont exposés aux températures des métaux en fusion.
Aucune étude n'a encore été menée sur l'effet de la particule de silice enrobée de résine sur le développement de la pneumoconiose. On ne sait pas si ces revêtements auront un effet inhibiteur ou accélérateur sur les lésions des tissus pulmonaires. Il est à craindre que les produits de réaction de l'acide phosphorique puissent libérer de la phosphine. Des expériences sur des animaux et certaines études sélectionnées ont montré que l'effet de la poussière de silice sur le tissu pulmonaire est fortement accéléré lorsque la silice a été traitée avec un acide minéral. Les résines urée- et phénol-formaldéhyde peuvent libérer des phénols libres, des aldéhydes et du monoxyde de carbone. Les sucres ajoutés pour augmenter la collapsabilité produisent des quantités importantes de monoxyde de carbone. Les cuissons sans cuisson libèrent des isocyanates (p. ex. MDI) et du monoxyde de carbone.
Ebavurage (nettoyage)
Le nettoyage de la coulée, ou ébavurage, est effectué après le décochage et l'éjection du noyau. Les différents processus impliqués sont diversement désignés à différents endroits, mais peuvent être globalement classés comme suit :
L'extraction de la carotte est la première opération de dressage. Jusqu'à la moitié du métal coulé dans le moule ne fait pas partie de la coulée finale. Le moule doit comprendre des réservoirs, des cavités, des mangeoires et une carotte afin qu'il soit rempli de métal pour compléter l'objet coulé. La carotte peut généralement être retirée au cours de l'étape d'élimination, mais cela doit parfois être effectué en tant qu'étape distincte de l'opération d'ébavurage ou de dressage. L'enlèvement de la carotte se fait à la main, généralement en frappant le moulage avec un marteau. Pour réduire le bruit, les marteaux métalliques peuvent être remplacés par des marteaux recouverts de caoutchouc et les convoyeurs revêtus du même caoutchouc antibruit. Des fragments de métal chaud sont projetés et présentent un danger pour les yeux. Une protection oculaire doit être utilisée. Les carottes détachées doivent normalement être renvoyées dans la zone de chargement de l'usine de fusion et ne doivent pas pouvoir s'accumuler dans la section d'épuration de la fonderie. Après l'épuration (mais parfois avant), la plupart des pièces moulées sont grenaillées ou culbutées pour éliminer les matériaux du moule et peut-être pour améliorer la finition de surface. Les barils culbutés génèrent des niveaux de bruit élevés. Des enceintes peuvent être nécessaires, ce qui peut également nécessiter une LEV.
Les méthodes de dressage dans les fonderies d'acier, de fer et de non ferreux sont très similaires, mais des difficultés particulières existent dans le dressage et l'ébarbage des pièces moulées en acier en raison de plus grandes quantités de sable fondu brûlé par rapport aux pièces moulées en fer et non ferreux. Le sable fondu sur de grandes pièces moulées en acier peut contenir de la cristobalite, qui est plus toxique que le quartz trouvé dans le sable vierge.
Le grenaillage sans air ou le culbutage des pièces moulées avant l'écaillage et le meulage sont nécessaires pour éviter une surexposition à la poussière de silice. Le moulage doit être exempt de poussière visible, bien qu'un risque de silice puisse toujours être généré par le meulage si de la silice est brûlée dans la surface métallique apparemment propre du moulage. La grenaille est propulsée par centrifugation à la coulée, et aucun opérateur n'est requis à l'intérieur de l'unité. La cabine de sablage doit être aspirée afin qu'aucune poussière visible ne s'échappe. Ce n'est qu'en cas de panne ou de détérioration de la cabine de grenaillage et/ou du ventilateur et du collecteur qu'il y a un problème de poussière.
L'eau ou l'eau et le sable ou le grenaillage sous pression peuvent être utilisés pour éliminer le sable adhérent en soumettant le moulage à un jet d'eau à haute pression ou de grenaille de fer ou d'acier. Le sablage a été interdit dans plusieurs pays (par exemple, le Royaume-Uni) en raison du risque de silicose car les particules de sable deviennent de plus en plus fines et la fraction respirable augmente ainsi continuellement. L'eau ou la grenaille est déchargée par un pistolet et peut manifestement présenter un risque pour le personnel si elle n'est pas manipulée correctement. Le dynamitage doit toujours être effectué dans un espace isolé et clos. Toutes les enceintes de grenaillage doivent être inspectées à intervalles réguliers pour s'assurer que le système d'extraction de la poussière fonctionne et qu'il n'y a pas de fuites par lesquelles de la grenaille ou de l'eau pourraient s'échapper dans la fonderie. Les casques des dynamiteurs doivent être approuvés et soigneusement entretenus. Il est conseillé d'afficher un avis sur la porte de la cabine, avertissant les employés que le dynamitage est en cours et que l'accès non autorisé est interdit. Dans certaines circonstances, des verrous de retard liés au moteur d'entraînement du sablage peuvent être installés sur les portes, ce qui rend impossible l'ouverture des portes tant que le sablage n'a pas cessé.
Une variété d'outils de meulage sont utilisés pour lisser le moulage brut. Les meules abrasives peuvent être montées sur des machines au sol ou sur socle ou dans des meuleuses portatives ou à châssis oscillant. Les meuleuses sur socle sont utilisées pour les pièces moulées plus petites qui peuvent être facilement manipulées ; les meuleuses portatives, les meules à disque de surface, les meules boisseaux et les meules coniques sont utilisées à plusieurs fins, y compris le lissage des surfaces internes des pièces moulées ; Les meuleuses à cadre oscillant sont principalement utilisées sur les grandes pièces moulées qui nécessitent un enlèvement important de métal.
Autres fonderies
Fondation en acier
La production de la fonderie d'acier (par opposition à une aciérie de base) est similaire à celle de la fonderie de fer; cependant, les températures du métal sont beaucoup plus élevées. Cela signifie qu'une protection des yeux avec des lentilles colorées est indispensable et que la silice contenue dans le moule est convertie par la chaleur en tridymite ou cristobalite, deux formes de silice cristalline particulièrement dangereuses pour les poumons. Le sable brûle souvent sur la coulée et doit être enlevé par des moyens mécaniques, ce qui donne lieu à des poussières dangereuses ; par conséquent, des systèmes efficaces d'aspiration des poussières et une protection respiratoire sont essentiels.
Fonderie en alliage léger
La fonderie d'alliages légers utilise principalement des alliages d'aluminium et de magnésium. Ceux-ci contiennent souvent de petites quantités de métaux qui peuvent dégager des fumées toxiques dans certaines circonstances. Les fumées doivent être analysées pour déterminer leurs constituants lorsque l'alliage peut contenir de tels composants.
Dans les fonderies d'aluminium et de magnésium, la fusion se fait couramment dans des fours à creuset. Des évents d'échappement autour du haut du pot pour éliminer les fumées sont conseillés. Dans les fournaises au mazout, une combustion incomplète due à des brûleurs défectueux peut entraîner la libération de produits tels que le monoxyde de carbone dans l'air. Les fumées de four peuvent contenir des hydrocarbures complexes, dont certains peuvent être cancérigènes. Pendant le nettoyage des fournaises et des conduits de fumée, il existe un risque d'exposition au pentoxyde de vanadium concentré dans la suie des fournaises provenant des dépôts d'huile.
Le spath fluor est couramment utilisé comme fondant dans la fusion de l'aluminium, et des quantités importantes de poussière de fluorure peuvent être rejetées dans l'environnement. Dans certains cas, le chlorure de baryum a été utilisé comme fondant pour les alliages de magnésium ; il s'agit d'une substance très toxique et, par conséquent, une attention particulière est requise lors de son utilisation. Les alliages légers peuvent parfois être dégazés en faisant passer du dioxyde de soufre ou du chlore (ou des composés exclusifs qui se décomposent pour produire du chlore) à travers le métal en fusion; une ventilation par aspiration et un équipement de protection respiratoire sont nécessaires pour cette opération. Afin de réduire la vitesse de refroidissement du métal chaud dans le moule, un mélange de substances (généralement de l'aluminium et de l'oxyde de fer) qui réagissent de manière hautement exothermique est placé sur la colonne montante du moule. Ce mélange « thermite » dégage des fumées denses qui se sont révélées inoffensives dans la pratique. Lorsque les fumées sont de couleur brune, une alarme peut être déclenchée en raison d'une suspicion de présence d'oxydes d'azote ; cependant, ce soupçon n'est pas fondé. L'aluminium finement divisé produit lors du dressage des pièces moulées en aluminium et en magnésium constitue un grave risque d'incendie et des méthodes humides doivent être utilisées pour le dépoussiérage.
La coulée de magnésium comporte un risque potentiel considérable d'incendie et d'explosion. Le magnésium fondu s'enflammera à moins qu'une barrière protectrice ne soit maintenue entre lui et l'atmosphère; le soufre fondu est largement employé à cette fin. Les ouvriers de la fonderie qui appliquent manuellement la poudre de soufre dans le creuset peuvent développer une dermatite et doivent porter des gants en tissu ignifuge. Le soufre en contact avec le métal brûle en permanence, d'où le dégagement de quantités considérables de dioxyde de soufre. Une ventilation par évacuation doit être installée. Les travailleurs doivent être informés du danger qu'un pot ou une louche de magnésium fondu ne prenne feu, ce qui peut donner naissance à un nuage dense d'oxyde de magnésium finement divisé. Des vêtements de protection en matériaux ignifuges doivent être portés par tous les travailleurs de la fonderie de magnésium. Les vêtements enduits de poussière de magnésium ne doivent pas être rangés dans des casiers sans contrôle de l'humidité, car une combustion spontanée peut se produire. La poussière de magnésium doit être retirée des vêtements. La craie française est largement utilisée dans le dressage des moules dans les fonderies de magnésium ; la poussière doit être contrôlée pour éviter la talcose. Les huiles pénétrantes et les poudres à saupoudrer sont utilisées dans l'inspection des pièces moulées en alliage léger pour la détection des fissures.
Des colorants ont été introduits pour améliorer l'efficacité de ces techniques. Certains colorants rouges se sont avérés être absorbés et excrétés dans la sueur, provoquant ainsi la souillure des vêtements personnels; bien que cette condition soit une nuisance, aucun effet sur la santé n'a été observé.
Fonderies de laiton et de bronze
Les fumées métalliques toxiques et la poussière des alliages typiques constituent un danger particulier pour les fonderies de laiton et de bronze. Les expositions au plomb au-dessus des limites de sécurité dans les opérations de fusion, de coulée et de finition sont courantes, en particulier lorsque les alliages ont une composition élevée en plomb. Le danger du plomb dans le nettoyage des fours et l'élimination des scories est particulièrement aigu. La surexposition au plomb est fréquente lors de la fusion et de la coulée et peut également se produire lors du broyage. Les fumées de zinc et de cuivre (les constituants du bronze) sont les causes les plus courantes de la fièvre des fondeurs, bien que la maladie ait également été observée chez les fondeurs utilisant du magnésium, de l'aluminium, de l'antimoine, etc. Certains alliages à haute résistance contiennent du cadmium, qui peut provoquer une pneumonie chimique à la suite d'une exposition aiguë et des lésions rénales et un cancer du poumon à la suite d'une exposition chronique.
Processus de moulage permanent
La coulée dans des moules métalliques permanents, comme dans le moulage sous pression, a été un développement important dans la fonderie. Dans ce cas, la fabrication de modèles est largement remplacée par des méthodes d'ingénierie et est vraiment une opération d'enfonçage. La plupart des risques de fabrication de modèles sont ainsi supprimés et les risques liés au sable sont également éliminés mais sont remplacés par un degré de risque inhérent à l'utilisation d'une sorte de matériau réfractaire pour revêtir la matrice ou le moule. Dans les travaux de fonderie modernes, on utilise de plus en plus des noyaux de sable, auquel cas les risques de poussière de la fonderie de sable sont toujours présents.
Coulée sous pression
L'aluminium est un métal courant dans le moulage sous pression. La quincaillerie automobile telle que les garnitures chromées est généralement en zinc moulé sous pression, suivi du placage de cuivre, de nickel et de chrome. Le risque de fièvre des fondeurs dû aux fumées de zinc doit être contrôlé en permanence, tout comme le brouillard d'acide chromique.
Les machines de coulée sous pression présentent tous les risques communs aux presses hydrauliques. De plus, le travailleur peut être exposé aux brouillards d'huiles utilisées comme lubrifiants et doit être protégé contre l'inhalation de ces brouillards et le danger des vêtements saturés d'huile. Les fluides hydrauliques résistants au feu utilisés dans les presses peuvent contenir des composés organophosphorés toxiques, et une attention particulière doit être portée lors des travaux de maintenance sur les systèmes hydrauliques.
Fondation de précision
Les fonderies de précision s'appuient sur le processus de moulage à la cire perdue ou à la cire perdue , dans lequel les modèles sont fabriqués par moulage par injection de cire dans une matrice; ces modèles sont recouverts d'une fine poudre réfractaire qui sert de matériau de revêtement de moule, et la cire est ensuite fondue avant la coulée ou par l'introduction du métal de coulée lui-même.
L'élimination de la cire présente un risque d'incendie certain et la décomposition de la cire produit de l'acroléine et d'autres produits de décomposition dangereux. Les fours à cire doivent être suffisamment ventilés. Le trichloroéthylène a été utilisé pour éliminer les dernières traces de cire ; ce solvant peut s'accumuler dans des poches du moule ou être absorbé par le matériau réfractaire et se vaporiser ou se décomposer lors du coulage. L'inclusion de matériaux réfractaires de moulage à la cire perdue en amiante devrait être éliminée en raison des dangers de l'amiante.
Problèmes de santé et schémas pathologiques
Les fonderies se distinguent des processus industriels en raison d'un taux de mortalité plus élevé résultant des déversements et des explosions de métal en fusion, de l'entretien des cubilots, y compris des risques de chute de fond et de monoxyde de carbone lors du regarnissage. Les fonderies signalent une incidence plus élevée de corps étrangers, de contusions et de brûlures et une proportion plus faible de blessures musculo-squelettiques que les autres installations. Ils ont également les niveaux d'exposition au bruit les plus élevés.
Une étude de plusieurs dizaines d'accidents mortels dans les fonderies a révélé les causes suivantes : écrasement entre les chariots de transport des moules et les structures du bâtiment lors de l'entretien et du dépannage, écrasement lors du nettoyage des broyeurs qui ont été activés à distance, brûlures de métal en fusion après une panne de grue, fissuration du moule, transfert par débordement poche, éruption de vapeur dans une poche non séchée, chutes de grues et de plates-formes de travail, électrocution par des équipements de soudage, écrasement par des véhicules de manutention, brûlures dues au fond du cubilot, atmosphère riche en oxygène lors de la réparation du cubilot et surexposition au monoxyde de carbone lors de la réparation du cubilot.
Roues abrasives
L'éclatement ou la rupture des meules abrasives peut entraîner des blessures mortelles ou très graves : les espaces entre la meule et le reste des meuleuses sur socle peuvent attraper et écraser la main ou l'avant-bras. Les yeux non protégés sont à risque à toutes les étapes. Les glissades et les chutes, notamment lors du transport de charges lourdes, peuvent être causées par des sols mal entretenus ou obstrués. Les blessures aux pieds peuvent être causées par la chute d'objets ou la chute de charges. Les entorses et les foulures peuvent résulter d'un effort excessif lors du levage et du transport. Des appareils de levage mal entretenus peuvent tomber en panne et faire tomber des matériaux sur les travailleurs. Un choc électrique peut résulter d'équipements électriques mal entretenus ou non mis à la terre, en particulier les outils portables.
Toutes les parties dangereuses des machines, en particulier les meules abrasives, doivent être protégées de manière adéquate, avec un verrouillage automatique si la protection est retirée pendant le traitement. Les écarts dangereux entre la meule et le reste des meuleuses sur socle doivent être éliminés et une attention particulière doit être portée à toutes les précautions d'entretien et de maintenance des meules abrasives et à la régulation de leur vitesse (une attention particulière est requise avec les meules portables). Un entretien strict de tous les équipements électriques et des dispositions de mise à la terre appropriées doivent être appliqués. Les travailleurs devraient être formés aux bonnes techniques de levage et de transport et devraient savoir comment attacher des charges aux crochets de grue et autres appareils de levage. Des EPI appropriés, tels que des écrans oculaires et faciaux et une protection des pieds et des jambes, doivent également être fournis. Des dispositions devraient être prises pour assurer rapidement les premiers secours, même pour les blessures mineures, et des soins médicaux compétents en cas de besoin.
Poussière
Les maladies causées par la poussière sont prédominantes parmi les travailleurs de la fonderie. Les expositions à la silice sont souvent proches ou supérieures aux limites d'exposition prescrites, même dans les opérations de nettoyage bien contrôlées dans les fonderies de production modernes et lorsque les pièces moulées sont exemptes de poussière visible. Des expositions plusieurs fois supérieures à la limite se produisent lorsque les pièces moulées sont poussiéreuses ou que les armoires fuient. Des surexpositions sont probables là où la poussière visible s'échappe lors du décochage, de la préparation du sable ou de la réparation réfractaire.
La silicose est le principal danger pour la santé dans l'atelier d'ébavurage de l'acier; une pneumoconiose mixte est plus fréquente dans l'ébarbage du fer (Landrigan et al. 1986). Dans la fonderie, la prévalence augmente avec la durée d'exposition et les niveaux de poussière plus élevés. Il existe certaines preuves que les conditions dans les fonderies d'acier sont plus susceptibles de provoquer la silicose que celles dans les fonderies de fer en raison des niveaux plus élevés de silice libre présente. Les tentatives de fixer un niveau d'exposition auquel la silicose ne se produira pas n'ont pas été concluantes; le seuil est probablement inférieur à 100 microgrammes/m3 et peut-être aussi bas que la moitié de ce montant.
Dans la plupart des pays, l'apparition de nouveaux cas de silicose est en baisse, en partie à cause des changements technologiques, de l'abandon du sable de silice dans les fonderies et de l'abandon de la brique de silice au profit des revêtements basiques des fours de fusion de l'acier. L'une des principales raisons est le fait que l'automatisation a réduit l'emploi de travailleurs dans la production d'acier et les fonderies. Cependant, l'exposition à la poussière de silice respirable reste obstinément élevée dans de nombreuses fonderies, et dans les pays où les processus sont à forte intensité de main-d'œuvre, la silicose reste un problème majeur.
La silico-tuberculose est signalée depuis longtemps chez les fondeurs. Là où la prévalence de la silicose a diminué, il y a eu une baisse parallèle des cas de tuberculose signalés, bien que cette maladie n'ait pas été complètement éradiquée. Dans les pays où les niveaux de poussière sont restés élevés, les processus poussiéreux demandent beaucoup de main-d'œuvre et la prévalence de la tuberculose dans la population générale est élevée, la tuberculose reste une cause importante de décès chez les travailleurs de la fonderie.
De nombreux travailleurs souffrant de pneumoconiose souffrent également de bronchite chronique, souvent associée à un emphysème ; De nombreux chercheurs ont longtemps pensé que, dans certains cas au moins, les expositions professionnelles pouvaient avoir joué un rôle. Le cancer du poumon, la pneumonie lobaire, la bronchopneumonie et la thrombose coronarienne ont également été signalés comme étant associés à la pneumoconiose chez les travailleurs de la fonderie.
Un examen récent des études de mortalité des travailleurs de la fonderie, y compris l'industrie automobile américaine, a montré une augmentation des décès par cancer du poumon dans 14 des 15 études. Étant donné que des taux élevés de cancer du poumon sont observés chez les travailleurs des salles de nettoyage où le principal danger est la silice, il est probable que des expositions mixtes soient également observées.
Les études sur les carcinogènes dans l'environnement de la fonderie se sont concentrées sur les hydrocarbures aromatiques polycycliques formés lors de la décomposition thermique des additifs et des liants de sable. Il a été suggéré que des métaux tels que le chrome et le nickel, et des poussières telles que la silice et l'amiante, pourraient également être responsables d'une partie de la surmortalité. Les différences dans la chimie du moulage et du noyautage, le type de sable et la composition des alliages de fer et d'acier peuvent être responsables de différents niveaux de risque dans différentes fonderies (IARC 1984).
Une augmentation de la mortalité due aux maladies respiratoires non malignes a été constatée dans 8 des 11 études. Des décès par silicose ont également été enregistrés. Des études cliniques ont révélé des changements aux rayons X caractéristiques de la pneumoconiose, des déficits de la fonction pulmonaire caractéristiques de l'obstruction et une augmentation des symptômes respiratoires chez les travailleurs des fonderies de production « propres » modernes. Ceux-ci résultaient d'expositions après les années 960 et suggèrent fortement que les risques pour la santé qui prévalaient dans les anciennes fonderies n'ont pas encore été éliminés.
La prévention des troubles pulmonaires est essentiellement une question de contrôle des poussières et des fumées ; la solution généralement applicable consiste à fournir une bonne ventilation générale couplée à une LEV efficace. Les systèmes à faible volume et à grande vitesse conviennent le mieux à certaines opérations, en particulier les meules portatives et les outils pneumatiques.
Les burins manuels ou pneumatiques utilisés pour enlever le sable brûlé produisent beaucoup de poussière finement divisée. Le brossage des matériaux en excès avec des brosses métalliques rotatives ou des brosses à main produit également beaucoup de poussière; LEV est requis.
Les mesures de contrôle de la poussière sont facilement adaptables aux meuleuses sur pied et à cadre oscillant. Le meulage portable sur de petites pièces moulées peut être effectué sur des bancs ventilés par aspiration, ou une ventilation peut être appliquée aux outils eux-mêmes. Le brossage peut également être effectué sur un banc ventilé. Le contrôle de la poussière sur les gros moulages pose un problème, mais des progrès considérables ont été réalisés avec les systèmes de ventilation à faible volume et à grande vitesse. Une instruction et une formation à leur utilisation sont nécessaires pour surmonter les objections des travailleurs qui trouvent ces systèmes encombrants et se plaignent que leur vision de la zone de travail est altérée.
L'habillage et l'ébavurage de pièces moulées de très grande taille où la ventilation locale est impossible doivent être effectués dans une zone séparée et isolée et à un moment où peu d'autres travailleurs sont présents. Un EPI approprié, régulièrement nettoyé et réparé, doit être fourni à chaque travailleur, ainsi que des instructions sur son utilisation correcte.
Depuis les années 1950, divers systèmes de résines synthétiques ont été introduits dans les fonderies pour lier le sable dans les noyaux et les moules. Ceux-ci comprennent généralement un matériau de base et un catalyseur ou durcisseur qui démarre la polymérisation. Bon nombre de ces produits chimiques réactifs sont des sensibilisants (par exemple, les isocyanates, l'alcool furfurylique, les amines et le formaldéhyde) et sont maintenant impliqués dans des cas d'asthme professionnel chez les travailleurs de fonderie. Dans une étude, 12 des 78 travailleurs de fonderie exposés aux résines Pepset (boîte froide) présentaient des symptômes asthmatiques, et parmi ceux-ci, six présentaient une baisse marquée des débits d'air lors d'un test de provocation utilisant du diisocyanate de méthyle (Johnson et al. 1985 ).
Soudage
Le soudage dans les ateliers d'ébavurage expose les travailleurs aux vapeurs métalliques avec le risque de toxicité et de fièvre des métaux qui en résulte, selon la composition des métaux impliqués. Le soudage sur fonte nécessite une baguette de nickel et crée une exposition aux vapeurs de nickel. La torche à plasma produit une quantité considérable de fumées métalliques, d'ozone, d'oxyde d'azote et de rayonnement ultraviolet, et génère des niveaux de bruit élevés.
Un banc ventilé peut être fourni pour le soudage de petites pièces moulées. Le contrôle des expositions lors des opérations de soudage ou de brûlage sur de grandes pièces moulées est difficile. Une approche réussie consiste à créer un poste central pour ces opérations et à fournir la LEV par un conduit flexible positionné au point de soudage. Cela nécessite de former le travailleur pour déplacer le conduit d'un endroit à un autre. Une bonne ventilation générale et, si nécessaire, l'utilisation d'EPI contribueront à réduire l'exposition globale à la poussière et aux fumées.
Bruit et vibration
Les niveaux de bruit les plus élevés dans la fonderie se trouvent généralement dans les opérations d'abattage et de nettoyage ; ils sont plus élevés dans les fonderies mécanisées que dans les fonderies manuelles. Le système de ventilation lui-même peut générer des expositions proches de 90 dBA.
Les niveaux de bruit lors de l'ébavurage des pièces moulées en acier peuvent se situer entre 115 et 120 dBA, tandis que ceux réellement rencontrés lors de l'ébavurage de la fonte se situent entre 105 et 115 dBA. La British Steel Casting Research Association a établi que les sources de bruit lors de l'ébavurage comprennent :
Les stratégies de contrôle du bruit varient selon la taille de la coulée, le type de métal, la zone de travail disponible, l'utilisation d'outils portatifs et d'autres facteurs connexes. Certaines mesures de base sont disponibles pour réduire l'exposition au bruit des personnes et des collaborateurs, y compris l'isolement dans le temps et dans l'espace, les enceintes complètes, les cloisons insonorisantes partielles, l'exécution de travaux sur des surfaces insonorisantes, des baffles, des panneaux et des hottes en matériaux insonorisants. matériaux absorbants ou autres matériaux acoustiques. Les directives relatives aux limites d'exposition quotidienne sûres doivent être respectées et, en dernier recours, des dispositifs de protection individuelle peuvent être utilisés.
Un banc d'ébavurage développé par la British Steel Casting Research Association réduit le bruit d'écaillage d'environ 4 à 5 dBA. Ce banc intègre un système d'échappement pour éliminer la poussière. Cette amélioration est encourageante et laisse espérer qu'avec un développement ultérieur, des réductions de bruit encore plus importantes deviendront possibles.
Syndrome des vibrations main-bras
Les outils vibrants portatifs peuvent provoquer le phénomène de Raynaud (syndrome des vibrations main-bras – HAVS). Ceci est plus répandu chez les ébavurages en acier que chez les ébavurages en fer et plus fréquent chez ceux qui utilisent des outils rotatifs. Le taux vibratoire critique pour le déclenchement de ce phénomène est compris entre 2,000 3,000 et 40 125 tours par minute et dans la gamme de XNUMX à XNUMX Hz.
On pense maintenant que le HAVS implique des effets sur un certain nombre d'autres tissus de l'avant-bras en dehors des nerfs périphériques et des vaisseaux sanguins. Il est associé au syndrome du canal carpien et aux modifications dégénératives des articulations. Une étude récente sur les broyeurs et broyeurs d'aciéries a montré qu'ils étaient deux fois plus susceptibles de développer la maladie de Dupuytren qu'un groupe de comparaison (Thomas et Clarke 1992).
Les vibrations transmises aux mains du travailleur peuvent être considérablement réduites par : la sélection d'outils conçus pour réduire les plages de fréquence et d'amplitude nocives ; direction de l'orifice d'échappement loin de la main ; utilisation de plusieurs couches de gants ou d'un gant isolant ; et raccourcissement du temps d'exposition par des changements dans les opérations de travail, les outils et les périodes de repos.
Problèmes oculaires
Certaines des poussières et des produits chimiques rencontrés dans les fonderies (par exemple, les isocyanates, le formaldéhyde et les amines tertiaires, telles que la diméthyléthylamine, la triéthylamine, etc.) sont des irritants et ont été responsables de symptômes visuels chez les travailleurs exposés. Ceux-ci incluent des démangeaisons, des yeux larmoyants, une vision floue ou floue ou ce qu'on appelle une "vision bleu-gris". Sur la base de l'occurrence de ces effets, il a été recommandé de réduire les expositions moyennes pondérées dans le temps en dessous de 3 ppm.
D'autres problèmes
Des expositions au formaldéhyde égales ou supérieures à la limite d'exposition américaine se trouvent dans des opérations bien contrôlées de fabrication de noyaux en boîte chaude. Des expositions plusieurs fois au-dessus de la limite peuvent être trouvées là où le contrôle des risques est médiocre.
L'amiante a été largement utilisé dans l'industrie de la fonderie et, jusqu'à récemment, il était souvent utilisé dans les vêtements de protection pour les travailleurs exposés à la chaleur. Ses effets ont été constatés lors d'enquêtes radiologiques sur des ouvriers de fonderie, tant parmi les ouvriers de production que parmi les ouvriers d'entretien qui ont été exposés à l'amiante; une enquête transversale a trouvé l'atteinte pleurale caractéristique chez 20 des 900 travailleurs de l'acier (Kronenberg et al. 1991).
Examens périodiques
Des examens médicaux préalables à l'embauche et périodiques, y compris une enquête sur les symptômes, des radiographies pulmonaires, des tests de la fonction pulmonaire et des audiogrammes, doivent être fournis à tous les travailleurs de la fonderie avec un suivi approprié si des résultats douteux ou anormaux sont détectés. Les effets cumulatifs de la fumée de tabac sur le risque de problèmes respiratoires chez les travailleurs de la fonderie exigent l'inclusion de conseils sur l'arrêt du tabac dans un programme d'éducation et de promotion de la santé.
Pour aller plus loin
Les fonderies ont été une opération industrielle essentielle pendant des siècles. Malgré les progrès continus de la technologie, ils présentent aux travailleurs une panoplie de risques pour la sécurité et la santé. Parce que les risques continuent d'exister même dans les usines les plus modernes avec des programmes de prévention et de contrôle exemplaires, la protection de la santé et du bien-être des travailleurs reste un défi permanent pour la direction, les travailleurs et leurs représentants. Cela reste difficile à la fois en période de ralentissement de l'industrie (lorsque les préoccupations pour la santé et la sécurité des travailleurs ont tendance à céder la place aux rigueurs économiques) et en période d'expansion (lorsque la demande d'augmentation de la production peut conduire à des raccourcis potentiellement dangereux dans les processus). L'éducation et la formation à la maîtrise des risques restent donc une nécessité constante.
Présentation du processus
Le formage de pièces métalliques par application de forces de compression et de traction élevées est courant dans toute la fabrication industrielle. Dans les opérations d'emboutissage, le métal, le plus souvent sous forme de feuilles, de bandes ou de bobines, est façonné en formes spécifiques à température ambiante par cisaillement, pressage et étirement entre les matrices, généralement en une série d'une ou plusieurs étapes d'impact discrètes. L'acier laminé à froid est le matériau de départ de nombreuses opérations d'emboutissage créant des pièces en tôle dans l'automobile, l'électroménager et d'autres industries. Environ 15 % des travailleurs de l'industrie automobile travaillent dans des opérations ou des usines d'emboutissage.
Dans le forgeage, la force de compression est appliquée à des blocs préformés (ébauches) de métal, généralement chauffés à des températures élevées, également en une ou plusieurs étapes de pressage discrètes. La forme de la pièce finale est déterminée par la forme des cavités de la ou des matrices métalliques utilisées. Avec les matrices d'impression ouvertes, comme dans le forgeage au marteau, l'ébauche est comprimée entre une matrice fixée à l'enclume inférieure et le vérin vertical. Avec des matrices d'impression fermées, comme dans le forgeage à la presse, l'ébauche est comprimée entre la matrice inférieure et une matrice supérieure fixée au vérin.
Les forges à marteaux-pilons utilisent un cylindre à vapeur ou à air pour soulever le marteau, qui est ensuite lâché par gravité ou entraîné par de la vapeur ou de l'air. Le nombre et la force des coups de marteau sont contrôlés manuellement par l'opérateur. L'opérateur tient souvent l'extrémité froide du stock tout en actionnant le marteau-pilon. Le forgeage au marteau tombant représentait autrefois environ les deux tiers de tous les forges effectués aux États-Unis, mais il est moins courant aujourd'hui.
Les forges d'emboutissage utilisent un vérin mécanique ou hydraulique pour façonner la pièce d'un seul coup lent et contrôlé (voir figure 1). Le forgeage à la presse est généralement contrôlé automatiquement. Elle peut être réalisée à chaud ou à température normale (forgeage à froid, filage). Une variante du forgeage normal est le laminage, où des applications continues de force sont utilisées et l'opérateur tourne la pièce.
Figure 1. Forgeage à la presse
Les lubrifiants de matrice sont pulvérisés ou autrement appliqués sur les faces de matrice et les surfaces vierges avant et entre les coups de marteau ou de presse.
Les pièces de machine à haute résistance telles que les arbres, les couronnes dentées, les boulons et les composants de suspension de véhicule sont des produits de forgeage en acier courants. Les composants d'avion à haute résistance tels que les longerons d'aile, les disques de turbine et les trains d'atterrissage sont forgés à partir d'alliages d'aluminium, de titane ou de nickel et d'acier. Environ 3 % des travailleurs de l'automobile travaillent dans des opérations ou des usines de forgeage.
Conditions de travail
De nombreux risques courants dans l'industrie lourde sont présents dans les opérations d'emboutissage et de forgeage. Ceux-ci incluent les microtraumatismes répétés (RSI) dus à la manipulation et au traitement répétés des pièces et au fonctionnement des commandes de la machine telles que les boutons de la paume. Les pièces lourdes exposent les travailleurs à des problèmes de dos et d'épaule ainsi qu'à des troubles musculo-squelettiques des membres supérieurs. Les opérateurs de presse dans les usines d'emboutissage automobile ont des taux de RSI comparables à ceux des travailleurs des usines d'assemblage occupant des emplois à haut risque. Des vibrations et du bruit à forte impulsion sont présents dans la plupart des opérations d'emboutissage et certaines opérations de forgeage (par exemple, vapeur ou marteau pneumatique), entraînant une perte auditive et une éventuelle maladie cardiovasculaire; ce sont parmi les environnements industriels les plus bruyants (plus de 100 dBA). Comme dans d'autres formes de systèmes automatisés, les charges énergétiques des travailleurs peuvent être élevées, en fonction des pièces manipulées et des taux de cycle de la machine.
Les blessures catastrophiques résultant de mouvements imprévus de la machine sont courantes dans l'emboutissage et le forgeage. Celles-ci peuvent être dues à : (1) une défaillance mécanique des systèmes de commande de la machine, tels que les mécanismes d'embrayage dans des situations où les travailleurs sont censés se trouver régulièrement dans l'enveloppe de fonctionnement de la machine (une conception de processus inacceptable) ; (2) des lacunes dans la conception ou les performances de la machine qui invitent des interventions non programmées des travailleurs, telles que le déplacement de pièces bloquées ou mal alignées ; ou (3) des procédures de maintenance inappropriées à haut risque effectuées sans verrouillage adéquat de l'ensemble du réseau de machines concerné, y compris l'automatisation du transfert de pièces et les fonctions des autres machines connectées. La plupart des réseaux de machines automatisées ne sont pas configurés pour un verrouillage rapide, efficace et efficace ou un dépannage sûr.
Les brouillards d'huiles de lubrification des machines générés pendant le fonctionnement normal sont un autre risque générique pour la santé dans les opérations d'emboutissage et de forgeage alimentées par de l'air comprimé, exposant potentiellement les travailleurs à des risques de maladies respiratoires, dermatologiques et digestives.
Problèmes de santé et de sécurité
Estampillage
Les opérations d'emboutissage présentent un risque élevé de lacération sévère en raison de la manipulation requise de pièces à bords tranchants. La manipulation des déchets résultant des périmètres coupés et des sections découpées des pièces est peut-être pire. Les déchets sont généralement collectés par des goulottes et des convoyeurs alimentés par gravité. L'élimination des bourrages occasionnels est une activité à haut risque.
Les risques chimiques spécifiques à l'emboutissage proviennent généralement de deux sources principales : les composés d'étirage (c'est-à-dire les lubrifiants de matrice) dans les opérations de presse réelles et les émissions de soudage provenant de l'assemblage des pièces embouties. Les composés d'étirage (DC) sont nécessaires pour la plupart des estampages. Le matériau est pulvérisé ou roulé sur la tôle et d'autres brouillards sont générés par l'événement d'emboutissage lui-même. Comme d'autres fluides pour le travail des métaux, les composés d'étirage peuvent être des huiles pures ou des émulsions d'huile (huiles solubles). Les composants comprennent des fractions d'huile de pétrole, des agents lubrifiants spéciaux (par exemple, des dérivés d'acides gras animaux et végétaux, des huiles et des cires chlorées), des alcanolamines, des sulfonates de pétrole, des borates, des épaississants dérivés de la cellulose, des inhibiteurs de corrosion et des biocides. Les concentrations de brouillard dans l'air lors des opérations d'emboutissage peuvent atteindre celles des opérations d'usinage typiques, bien que ces niveaux aient tendance à être inférieurs en moyenne (0.05 à 2.0 mg/m3). Cependant, un brouillard visible et un film d'huile accumulé sur les surfaces des bâtiments sont souvent présents, et le contact avec la peau peut être plus élevé en raison d'une manipulation intensive des pièces. Les expositions les plus susceptibles de présenter des dangers sont les huiles chlorées (cancer possible, maladie du foie, troubles cutanés), les dérivés d'acides gras de colophane ou de tallol (sensibilisants), les fractions pétrolières (cancers digestifs) et, éventuellement, le formaldéhyde (provenant de biocides) et les nitrosamines (provenant de alcanolamines et nitrite de sodium, soit en tant qu'ingrédients DC, soit dans des revêtements de surface sur de l'acier entrant). Un cancer digestif élevé a été observé dans deux usines d'emboutissage d'automobiles. Les efflorescences microbiologiques dans les systèmes qui appliquent des DC en les faisant rouler sur des tôles à partir d'un réservoir ouvert peuvent présenter des risques pour les travailleurs pour des problèmes respiratoires et dermatologiques analogues à ceux des opérations d'usinage.
Le soudage des pièces embouties est souvent effectué dans des usines d'emboutissage, généralement sans lavage intermédiaire. Cela produit des émissions qui comprennent des fumées métalliques et des produits de pyrolyse et de combustion provenant du composé d'étirage et d'autres résidus de surface. Les opérations de soudage typiques (principalement par résistance) dans les usines d'emboutissage génèrent des concentrations totales de particules dans l'air comprises entre 0.05 et 4.0 mg/m3. La teneur en métal (sous forme de fumées et d'oxydes) représente généralement moins de la moitié de cette matière particulaire, ce qui indique que jusqu'à 2.0 mg/m3 est un débris chimique mal caractérisé. Le résultat est un voile visible dans de nombreuses zones de soudage des usines d'emboutissage. La présence de dérivés chlorés et d'autres ingrédients organiques soulève de sérieuses inquiétudes quant à la composition de la fumée de soudage dans ces environnements et plaide fortement en faveur de contrôles de la ventilation. L'application d'autres matériaux avant le soudage (tels que l'apprêt, la peinture et les adhésifs de type époxy), dont certains sont ensuite soudés, ajoute une préoccupation supplémentaire. Les activités de réparation de la production de soudage, généralement effectuées manuellement, présentent souvent des expositions plus élevées à ces mêmes contaminants atmosphériques. Des taux excessifs de cancer du poumon ont été observés chez les soudeurs d'une usine d'emboutissage d'automobiles.
Forger
Comme l'emboutissage, les opérations de forgeage peuvent présenter des risques élevés de lacération lorsque les travailleurs manipulent des pièces forgées ou coupent les bavures ou les bords indésirables des pièces. Le forgeage à fort impact peut également éjecter des fragments, du tartre ou des outils, causant des blessures. Dans certaines activités de forgeage, le travailleur saisit la pièce à usiner avec des pinces lors des étapes de pressage ou d'impact, ce qui augmente le risque de blessures musculo-squelettiques. En forge, contrairement à l'emboutissage, les fours de chauffage des pièces (pour le forgeage et le recuit) ainsi que les bacs de pièces forgées à chaud sont généralement à proximité. Ceux-ci créent un potentiel de conditions de stress thermique élevé. D'autres facteurs de stress thermique sont la charge métabolique du travailleur lors de la manipulation manuelle des matériaux et, dans certains cas, la chaleur dégagée par les produits de combustion des lubrifiants à base d'huile.
La lubrification des matrices est nécessaire dans la plupart des pièces forgées et a la particularité supplémentaire que le lubrifiant entre en contact avec des pièces à haute température. Cela provoque une pyrolyse et une aérosolisation immédiates non seulement dans les matrices, mais également par la suite à partir des pièces de fumage dans les bacs de refroidissement. Les ingrédients lubrifiants de la matrice de forgeage peuvent comprendre des boues de graphite, des épaississants polymères, des émulsifiants de sulfonate, des fractions de pétrole, du nitrate de sodium, du nitrite de sodium, du carbonate de sodium, du silicate de sodium, des huiles de silicone et des biocides. Ceux-ci sont appliqués sous forme de pulvérisations ou, dans certaines applications, par écouvillonnage. Les fours utilisés pour chauffer le métal à forger sont généralement alimentés au mazout ou au gaz, ou ce sont des fours à induction. Les émissions peuvent provenir de fours à combustible avec un tirage insuffisant et de fours à induction non ventilés lorsque le stock de métal entrant contient des contaminants de surface, tels que de l'huile ou des inhibiteurs de corrosion, ou si, avant le forgeage, il a été lubrifié pour le cisaillement ou le sciage (comme dans le cas du stock de barres). Aux États-Unis, les concentrations totales de particules dans l'air dans les opérations de forgeage varient généralement de 0.1 à 5.0 mg/m3 et varient considérablement au sein des opérations de forgeage en raison des courants de convection thermique. Un taux élevé de cancer du poumon a été observé chez les travailleurs du forgeage et du traitement thermique de deux usines de fabrication de roulements à billes.
Pratiques de santé et de sécurité
Peu d'études ont évalué les effets réels sur la santé des travailleurs exposés à l'emboutissage ou au forgeage. La caractérisation complète du potentiel de toxicité de la plupart des opérations de routine, y compris l'identification et la mesure des agents toxiques prioritaires, n'a pas été effectuée. L'évaluation des effets à long terme sur la santé de la technologie de lubrification des matrices développée dans les années 1960 et 1970 n'est devenue possible que récemment. Par conséquent, la réglementation de ces expositions se réfère par défaut à des normes génériques de poussière ou de particules totales telles que 5.0 mg/m3 aux Etats-Unis. Bien que probablement adéquate dans certaines circonstances, cette norme n'est manifestement pas adéquate pour de nombreuses applications d'emboutissage et de forgeage.
Une certaine réduction des concentrations de brouillard de lubrifiant est possible avec une gestion soigneuse de la procédure d'application à la fois dans l'emboutissage et le forgeage. L'application au rouleau dans l'emboutissage est préférable lorsque cela est possible, et l'utilisation d'une pression d'air minimale dans les pulvérisations est bénéfique. L'éventuelle élimination des ingrédients dangereux prioritaires doit être étudiée. Les enceintes avec pression négative et collecteurs de brouillard peuvent être très efficaces mais peuvent être incompatibles avec la manipulation des pièces. Le filtrage de l'air libéré des systèmes d'air à haute pression dans les presses réduirait le brouillard d'huile de la presse (et le bruit). Le contact avec la peau lors des opérations d'estampage peut être réduit grâce à l'automatisation et à de bons vêtements de protection individuelle, offrant une protection contre les lacérations et la saturation en liquide. Pour le soudage en usine d'emboutissage, le lavage des pièces avant le soudage est hautement souhaitable, et des enceintes partielles avec LEV réduiraient considérablement les niveaux de fumée.
Les contrôles visant à réduire le stress thermique lors de l'emboutissage et du forgeage à chaud comprennent la minimisation de la quantité de manipulation manuelle des matériaux dans les zones à haute température, le blindage des fours pour réduire le rayonnement de la chaleur, la minimisation de la hauteur des portes et des fentes du four et l'utilisation de ventilateurs de refroidissement. L'emplacement des ventilateurs de refroidissement doit faire partie intégrante de la conception du mouvement de l'air pour contrôler les expositions au brouillard et le stress thermique ; sinon, le refroidissement ne peut être obtenu qu'au prix d'expositions plus élevées.
La mécanisation de la manutention des matériaux, le passage du martelage au forgeage à la presse lorsque cela est possible et l'ajustement du rythme de travail à des niveaux pratiques sur le plan ergonomique peuvent réduire le nombre de blessures musculo-squelettiques.
Les niveaux de bruit peuvent être réduits en combinant le passage du marteau aux forges à presse lorsque cela est possible, des enceintes bien conçues et le silence des soufflantes de four, des embrayages pneumatiques, des conduits d'air et de la manipulation des pièces. Un programme de préservation de l'ouïe devrait être institué.
L'EPI nécessaire comprend une protection de la tête, une protection des pieds, des lunettes de protection, des protections auditives (autour comme en cas de bruit excessif), des tabliers et des leggings résistants à la chaleur et à l'huile (avec une utilisation intensive de lubrifiants à base d'huile) et une protection infrarouge des yeux et du visage (autour fours).
Dangers environnementaux pour la santé
Les risques environnementaux découlant des usines d'emboutissage, relativement mineurs par rapport à ceux de certains autres types d'usines, comprennent l'élimination des déchets de composés d'étirage et de solutions de lavage et l'évacuation des fumées de soudage sans nettoyage adéquat. Certaines usines de forgeage ont historiquement causé une dégradation aiguë de la qualité de l'air local avec la fumée de forgeage et la poussière de tartre. Cependant, avec une capacité d'épuration de l'air appropriée, cela n'a pas besoin de se produire. L'élimination des chutes d'emboutissage et des calamines de forgeage contenant des lubrifiants de matrice est un autre problème potentiel.
Cet article est une révision de la 3e édition de l'article de l'Encyclopédie de la santé et de la sécurité au travail « Soudage et coupage thermique » par GS Lyndon.
Présentation du processus
Soudage est un terme générique faisant référence à l'union de pièces de métal sur des faces de joint rendues plastiques ou liquides par la chaleur ou la pression, ou les deux. Les trois sources directes courantes de chaleur sont :
D'autres sources de chaleur pour le soudage sont décrites ci-dessous (voir tableau 1).
Tableau 1. Entrées de matériaux de procédé et sorties de pollution pour la fusion et l'affinage du plomb
Processus |
Apport matériel |
Émissions atmosphériques |
Déchets de processus |
Autres déchets |
Frittage de plomb |
Minerai de plomb, fer, silice, fondant calcaire, coke, soude, cendre, pyrite, zinc, caustique, poussière de dépoussiérage |
Anhydride sulfureux, particules contenant du cadmium et du plomb |
||
Fusion du plomb |
Plomb fritté, coke |
Anhydride sulfureux, particules contenant du cadmium et du plomb |
Eaux usées de lavage de l'usine, eau de granulation des scories |
Laitier contenant des impuretés telles que le zinc, le fer, la silice et la chaux, solides de retenue de surface |
Scories de plomb |
Plomb lingot, carbonate de soude, soufre, poussière de dépoussiérage, coke |
Laitier contenant des impuretés telles que le cuivre, les solides de retenue de surface |
||
Affinage du plomb |
Lingots de plomb |
In soudage et coupage au gaz, l'oxygène ou l'air et un gaz combustible sont introduits dans un chalumeau (torche) dans lequel ils sont mélangés avant la combustion au niveau de la buse. La sarbacane est généralement tenue à la main (voir figure 1). La chaleur fait fondre les faces métalliques des pièces à assembler, les faisant couler ensemble. Un métal d'apport ou un alliage est fréquemment ajouté. L'alliage a souvent un point de fusion inférieur à celui des pièces à assembler. Dans ce cas, les deux pièces ne sont généralement pas portées à température de fusion (brasage, brasage). Des flux chimiques peuvent être utilisés pour empêcher l'oxydation et faciliter l'assemblage.
Figure 1. Soudage au gaz avec une torche et une tige de métal filtrant. Le soudeur est protégé par un tablier en cuir, des gantelets et des lunettes
Dans le soudage à l'arc, l'arc est amorcé entre une électrode et les pièces. L'électrode peut être connectée à une alimentation électrique en courant alternatif (AC) ou en courant continu (DC). La température de cette opération est d'environ 4,000°C lorsque les pièces fusionnent. Habituellement, il est nécessaire d'ajouter du métal fondu au joint soit en faisant fondre l'électrode elle-même (procédés à électrode consommable), soit en fondant une tige de remplissage séparée qui ne transporte pas de courant (procédés à électrode non consommable).
La plupart des soudages à l'arc conventionnels sont effectués manuellement au moyen d'une électrode consommable recouverte (enrobée) dans un porte-électrode portatif. Le soudage est également réalisé par de nombreux procédés de soudage électrique semi ou entièrement automatiques tels que le soudage par résistance ou l'alimentation continue des électrodes.
Pendant le processus de soudage, la zone de soudage doit être protégée de l'atmosphère afin d'éviter l'oxydation et la contamination. Il existe deux types de protection : les revêtements de flux et la protection par gaz inerte. Dans soudage à l'arc sous flux protégé, l'électrode consommable est constituée d'un noyau métallique entouré d'un matériau de revêtement de flux, qui est généralement un mélange complexe de minéraux et d'autres composants. Le flux fond au fur et à mesure que le soudage progresse, recouvrant le métal fondu de laitier et enveloppant la zone de soudage d'une atmosphère protectrice de gaz (par exemple, le dioxyde de carbone) généré par le flux chauffé. Après le soudage, le laitier doit être éliminé, souvent par écaillage.
In soudage à l'arc sous protection gazeuse, une couverture de gaz inerte scelle l'atmosphère et empêche l'oxydation et la contamination pendant le processus de soudage. L'argon, l'hélium, l'azote ou le dioxyde de carbone sont couramment utilisés comme gaz inertes. Le gaz choisi dépend de la nature des matériaux à souder. Les deux types les plus populaires de soudage à l'arc sous protection gazeuse sont le métal et le gaz inerte au tungstène (MIG et TIG).
Soudage par résistance consiste à utiliser la résistance électrique au passage d'un courant élevé à basse tension à travers des composants à souder pour générer de la chaleur pour faire fondre le métal. La chaleur générée à l'interface entre les composants les amène à des températures de soudage.
Les dangers et leur prévention
Tout soudage comporte des risques d'incendie, de brûlures, de chaleur rayonnante (rayonnement infrarouge) et d'inhalation de fumées métalliques et d'autres contaminants. D'autres risques associés à des procédés de soudage spécifiques comprennent les risques électriques, le bruit, le rayonnement ultraviolet, l'ozone, le dioxyde d'azote, le monoxyde de carbone, les fluorures, les bouteilles de gaz comprimé et les explosions. Voir le tableau 2 pour plus de détails.
Tableau 2. Description et dangers des procédés de soudage
Processus de soudage |
Description |
Dangers |
Soudage et coupage au gaz |
||
Soudage |
La torche fait fondre la surface métallique et la tige de remplissage, provoquant la formation d'un joint. |
Fumées métalliques, dioxyde d'azote, monoxyde de carbone, bruit, brûlures, rayonnement infrarouge, incendie, explosions |
Brasage |
Les deux surfaces métalliques sont collées sans faire fondre le métal. La température de fusion du métal d'apport est supérieure à 450 °C. Le chauffage se fait par chauffage à la flamme, chauffage par résistance et chauffage par induction. |
Fumées métalliques (surtout cadmium), fluorures, incendie, explosion, brûlures |
Soudure |
Similaire au brasage, sauf que la température de fusion du métal d'apport est inférieure à 450 °C. Le chauffage se fait également à l'aide d'un fer à souder. |
Flux, vapeurs de plomb, brûlures |
Coupe de métal et gougeage à la flamme |
Dans une variante, le métal est chauffé par une flamme, et un jet d'oxygène pur est dirigé sur le point de découpe et déplacé le long de la ligne à découper. Lors du gougeage à la flamme, une bande de métal de surface est enlevée mais le métal n'est pas coupé. |
Fumées métalliques, dioxyde d'azote, monoxyde de carbone, bruit, brûlures, rayonnement infrarouge, incendie, explosions |
Soudage sous pression de gaz |
Les pièces sont chauffées par des jets de gaz sous pression et forgées ensemble. |
Fumées métalliques, dioxyde d'azote, monoxyde de carbone, bruit, brûlures, rayonnement infrarouge, incendie, explosions |
Soudage à l'arc sous protection contre le flux |
||
Soudage à l'arc sous protection (SMAC); soudage à l'arc "à la baguette" ; soudage manuel à l'arc métallique (MMA); soudage à l'arc ouvert |
Utilise une électrode consommable constituée d'un noyau métallique entouré d'un revêtement de flux |
Fumées métalliques, fluorures (en particulier avec des électrodes à faible teneur en hydrogène), rayonnement infrarouge et ultraviolet, brûlures, électricité, incendie ; aussi bruit, ozone, dioxyde d'azote |
Soudage à l'arc submergé (SAW) |
Une couverture de flux granulé est déposée sur la pièce, suivie d'une électrode en fil métallique nu consommable. L'arc fait fondre le flux pour produire un écran protecteur en fusion dans la zone de soudage. |
Fluorures, feu, brûlures, rayonnement infrarouge, électrique ; également les vapeurs métalliques, le bruit, le rayonnement ultraviolet, l'ozone et le dioxyde d'azote |
Soudage à l'arc sous protection gazeuse |
||
Gaz inerte métallique (MIG); soudage à l'arc gaz-métal (GMAC) |
L'électrode est normalement un fil nu consommable de composition similaire au métal fondu et est alimenté en continu vers l'arc. |
Rayonnement ultraviolet, fumées métalliques, ozone, monoxyde de carbone (avec CO2 gaz), dioxyde d'azote, feu, brûlures, rayonnement infrarouge, électrique, fluorures, bruit |
Gaz inerte de tungstène (TIG); soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW); héliarc |
L'électrode de tungstène est non consommable et le métal d'apport est introduit manuellement comme consommable dans l'arc. |
Rayonnement ultraviolet, vapeurs métalliques, ozone, dioxyde d'azote, feu, brûlures, rayonnement infrarouge, électrique, bruit, fluorures, monoxyde de carbone |
Soudage à l'arc plasma (PAW) et projection à l'arc plasma ; découpe à l'arc de tungstène |
Semblable au soudage TIG, sauf que l'arc et le flux de gaz inertes passent à travers un petit orifice avant d'atteindre la pièce, créant un « plasma » de gaz hautement ionisé qui peut atteindre des températures supérieures à 33,400 XNUMX °C. Ceci est également utilisé pour la métallisation. |
Vapeurs métalliques, ozone, dioxyde d'azote, rayonnement ultraviolet et infrarouge, bruit ; feu, brûlures, électricité, fluorures, monoxyde de carbone, rayons X possibles |
Soudage à l'arc avec noyau de flux (FCAW); soudage au gaz actif métallique (MAG) |
Utilise une électrode consommable à noyau de flux ; peut avoir un bouclier de dioxyde de carbone (MAG) |
Rayonnement ultraviolet, fumées métalliques, ozone, monoxyde de carbone (avec CO2 gaz), dioxyde d'azote, feu, brûlures, rayonnement infrarouge, électrique, fluorures, bruit |
Soudage par résistance électrique |
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Soudage par résistance (par points, à la molette, par projection ou bout à bout) |
Un courant élevé à basse tension traverse les deux composants à partir des électrodes. La chaleur générée à l'interface entre les composants les amène à des températures de soudage. Lors du passage du courant, la pression des électrodes produit une soudure forgée. Aucun flux ou métal d'apport n'est utilisé. |
Ozone, bruit (parfois), risques liés aux machines, incendie, brûlures, électricité, vapeurs métalliques |
Soudage sous laitier électro |
Utilisé pour le soudage bout à bout vertical. Les pièces sont placées verticalement, avec un espace entre elles, et des plaques ou sabots de cuivre sont placés sur un ou les deux côtés du joint pour former un bain. Un arc est établi sous une couche de flux entre un ou plusieurs fils d'électrode alimentés en continu et une plaque métallique. Un bain de métal en fusion se forme, protégé par un fondant ou un laitier en fusion, qui est maintenu en fusion par résistance au courant passant entre l'électrode et les pièces. Cette chaleur générée par la résistance fait fondre les côtés du joint et le fil d'électrode, remplissant le joint et réalisant une soudure. Au fur et à mesure que le soudage progresse, le métal en fusion et le laitier sont maintenus en position en déplaçant les plaques de cuivre. |
Brûlures, incendie, rayonnement infrarouge, électricité, vapeurs métalliques |
Soudage par étincelage |
Les deux pièces métalliques à souder sont reliées à une source basse tension à fort courant. Lorsque les extrémités des composants sont mises en contact, un courant important circule, provoquant un "clignotement" et amenant les extrémités des composants aux températures de soudage. Une soudure forgée est obtenue par pression. |
Électricité, brûlures, incendie, vapeurs métalliques |
Autres procédés de soudage |
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Soudage par faisceau d'électrons |
Une pièce dans une chambre à vide est bombardée par un faisceau d'électrons provenant d'un canon à électrons à haute tension. L'énergie des électrons est transformée en chaleur lorsqu'ils frappent la pièce, faisant ainsi fondre le métal et fondant la pièce. |
Rayons X à haute tension, électriques, brûlures, poussières métalliques, espaces confinés |
Découpe Arcair |
Un arc est amorcé entre l'extrémité d'une électrode en carbone (dans un porte-électrode manuel avec sa propre alimentation en air comprimé) et la pièce. Le métal en fusion produit est soufflé par des jets d'air comprimé. |
Vapeurs métalliques, monoxyde de carbone, dioxyde d'azote, ozone, feu, brûlures, rayonnement infrarouge, électricité |
Soudage par friction |
Une technique de soudage purement mécanique dans laquelle un composant reste immobile tandis que l'autre tourne contre lui sous pression. La chaleur est générée par le frottement et à la température de forgeage, la rotation cesse. Une pression de forgeage effectue ensuite la soudure. |
Chaleur, brûlures, risques liés aux machines |
Soudage et perçage laser |
Les faisceaux laser peuvent être utilisés dans des applications industrielles nécessitant une précision exceptionnelle, telles que les assemblages miniatures et les microtechniques dans l'industrie électronique ou les filières pour l'industrie des fibres artificielles. Le faisceau laser fond et joint les pièces. |
Électricité, rayonnement laser, rayonnement ultraviolet, incendie, brûlures, vapeurs métalliques, produits de décomposition des revêtements de pièces |
Goujons soudés |
Un arc est amorcé entre un goujon métallique (agissant comme électrode) maintenu dans un pistolet de soudage de goujons et la plaque métallique à assembler, et élève la température des extrémités des composants jusqu'au point de fusion. Le pistolet force le goujon contre la plaque et le soude. Le blindage est assuré par une virole en céramique entourant le plot. |
Fumées métalliques, rayonnement infrarouge et ultraviolet, brûlures, électricité, incendie, bruit, ozone, dioxyde d'azote |
Soudage thermite |
Un mélange de poudre d'aluminium et d'une poudre d'oxyde métallique (fer, cuivre, etc.) est allumé dans un creuset, produisant du métal en fusion avec dégagement de chaleur intense. Le creuset est taraudé et le métal en fusion s'écoule dans la cavité à souder (qui est entourée d'un moule en sable). Ceci est souvent utilisé pour réparer des pièces moulées ou des pièces forgées. |
Incendie, explosion, rayonnement infrarouge, brûlures |
Une grande partie du soudage n'est pas effectuée dans des ateliers où les conditions peuvent généralement être contrôlées, mais sur le terrain dans la construction ou la réparation de grandes structures et de machines (par exemple, charpentes de bâtiments, ponts et tours, navires, locomotives et wagons de chemin de fer, équipement lourd, etc. au). Le soudeur peut être amené à transporter tout son équipement sur le chantier, à l'installer et à travailler dans des espaces confinés ou sur des échafaudages. Des efforts physiques, une fatigue excessive et des blessures musculo-squelettiques peuvent s'ensuivre lorsqu'on doit s'étendre, s'agenouiller ou travailler dans d'autres positions inconfortables et inconfortables. Le stress thermique peut résulter du travail par temps chaud et des effets occlusifs de l'équipement de protection individuelle, même sans la chaleur générée par le processus de soudage.
Bouteilles de gaz comprimé
Dans les installations de soudage au gaz à haute pression, l'oxygène et le gaz combustible (acétylène, hydrogène, gaz de ville, propane) sont amenés à la torche à partir de bouteilles. Les gaz sont stockés dans ces bouteilles à haute pression. Les risques spéciaux d'incendie et d'explosion et les précautions à prendre pour une utilisation et un stockage sûrs des gaz combustibles sont également abordés ailleurs dans ce Encyclopédie. Les précautions suivantes doivent être respectées :
Générateurs d'acétylène
Dans le procédé de soudage au gaz à basse pression, l'acétylène est généralement produit dans des générateurs par réaction de carbure de calcium et d'eau. Le gaz est ensuite acheminé vers la torche de soudage ou de coupage dans laquelle de l'oxygène est introduit.
Les centrales électriques fixes doivent être installées soit à l'air libre, soit dans un bâtiment bien aéré à l'écart des ateliers principaux. La ventilation du local du groupe électrogène doit être telle qu'elle empêche la formation d'une atmosphère explosive ou toxique. Un éclairage adéquat doit être fourni; les interrupteurs, autres appareillages électriques et lampes électriques doivent être situés à l'extérieur du bâtiment ou être antidéflagrants. La fumée, les flammes, les torches, les installations de soudure ou les matériaux inflammables doivent être exclus de la maison ou du voisinage d'une génératrice à ciel ouvert. Bon nombre de ces précautions s'appliquent également aux générateurs portatifs. Les génératrices portatives doivent être utilisées, nettoyées et rechargées uniquement à l'air libre ou dans un magasin bien aéré, à l'écart de tout matériau inflammable.
Le carbure de calcium est fourni dans des fûts scellés. Le matériel doit être stocké et maintenu au sec, sur une plate-forme élevée au-dessus du niveau du sol. Les magasins doivent être situés à l'abri et, s'ils sont contigus à un autre bâtiment, le mur mitoyen doit être à l'épreuve du feu. Le local de stockage doit être convenablement ventilé par le toit. Les fûts ne doivent être ouverts qu'immédiatement avant le chargement du générateur. Un ouvre-porte spécial doit être fourni et utilisé ; un marteau et un ciseau ne doivent jamais être utilisés pour ouvrir des fûts. Il est dangereux de laisser les fûts en carbure de calcium exposés à toute source d'eau.
Avant de démonter un générateur, tout le carbure de calcium doit être retiré et l'installation remplie d'eau. L'eau doit rester dans l'usine pendant au moins une demi-heure pour s'assurer que chaque partie est exempte de gaz. Le démontage et l'entretien doivent être effectués uniquement par le fabricant de l'équipement ou par un spécialiste. Lorsqu'un générateur est rechargé ou nettoyé, aucune partie de l'ancienne charge ne doit être réutilisée.
Les morceaux de carbure de calcium coincés dans le mécanisme d'alimentation ou adhérant à des parties de la plante doivent être retirés avec précaution, à l'aide d'outils anti-étincelles en bronze ou en un autre alliage non ferreux approprié.
Toutes les personnes concernées doivent connaître parfaitement les instructions du fabricant, qui doivent être affichées bien en vue. Les précautions suivantes doivent également être respectées :
Prévention des incendies et des explosions
Lors de la localisation des opérations de soudage, il convient de tenir compte des murs environnants, des sols, des objets à proximité et des déchets. Les procédures suivantes doivent être suivies :
Protection contre la chaleur et les risques de brûlures
Des brûlures des yeux et des parties exposées du corps peuvent survenir en raison du contact avec du métal chaud et des éclaboussures de particules métalliques incandescentes ou de métal en fusion. Dans le soudage à l'arc, une étincelle à haute fréquence utilisée pour amorcer l'arc peut provoquer de petites brûlures profondes si elle est concentrée en un point de la peau. Le rayonnement infrarouge et visible intense d'une flamme de soudage ou de coupage au gaz et le métal incandescent dans le bain de soudure peuvent gêner l'opérateur et les personnes se trouvant à proximité de l'opération. Chaque opération doit être envisagée à l'avance et les précautions nécessaires doivent être conçues et mises en œuvre. Des lunettes spécialement conçues pour le soudage et le coupage au gaz doivent être portées pour protéger les yeux de la chaleur et de la lumière émises par le travail. Les couvercles de protection sur le verre du filtre doivent être nettoyés au besoin et remplacés lorsqu'ils sont rayés ou endommagés. Lorsque du métal en fusion ou des particules chaudes sont émises, les vêtements de protection portés doivent dévier les éclaboussures. Le type et l'épaisseur des vêtements ignifuges portés doivent être choisis en fonction du degré de danger. Lors des opérations de coupage et de soudage à l'arc, des couvre-chaussures en cuir ou d'autres guêtres appropriées doivent être portés pour empêcher les particules chaudes de tomber dans les bottes ou les chaussures. Pour protéger les mains et les avant-bras contre la chaleur, les éclaboussures, les scories, etc., le gant de type gantelet en cuir avec manchettes en toile ou en cuir est suffisant. Les autres types de vêtements de protection comprennent les tabliers en cuir, les vestes, les manches, les leggings et les couvre-chefs. En soudage aérien, une cape et un capuchon de protection sont nécessaires. Tous les vêtements de protection doivent être exempts d'huile ou de graisse, et les coutures doivent être à l'intérieur, afin de ne pas piéger les globules de métal en fusion. Les vêtements ne doivent pas avoir de poches ou de poignets qui pourraient emprisonner les étincelles, et ils doivent être portés de manière à ce que les manches chevauchent les gants, les leggings chevauchent les chaussures, etc. Les vêtements de protection doivent être inspectés pour déceler les coutures éclatées ou les trous par lesquels du métal en fusion ou des scories pourraient pénétrer. Les articles lourds laissés chauds à la fin du soudage doivent toujours porter la mention « chaud » comme avertissement pour les autres travailleurs. Avec le soudage par résistance, la chaleur produite peut ne pas être visible et des brûlures peuvent résulter de la manipulation d'assemblages chauds. Les particules de métal chaud ou en fusion ne doivent pas sortir des soudures par points, par joints ou par projection si les conditions sont correctes, mais des écrans ininflammables doivent être utilisés et des précautions doivent être prises. Des écrans protègent également les passants des brûlures aux yeux. Les pièces détachées ne doivent pas être laissées dans la gorge de la machine car elles sont susceptibles d'être projetées avec une certaine vitesse.
Sécurité électrique
Bien que les tensions à vide dans le soudage à l'arc manuel soient relativement faibles (environ 80 V ou moins), les courants de soudage sont élevés et les circuits primaires des transformateurs présentent les dangers habituels des équipements fonctionnant à la tension de la ligne d'alimentation. Le risque de choc électrique ne doit donc pas être ignoré, en particulier dans les espaces exigus ou dans des positions non sécurisées.
Avant de commencer le soudage, l'installation de mise à la terre sur l'équipement de soudage à l'arc doit toujours être vérifiée. Les câbles et les connexions doivent être en bon état et d'une capacité adéquate. Une pince de mise à la terre appropriée ou une borne boulonnée doit toujours être utilisée. Lorsque deux machines à souder ou plus sont mises à la terre sur la même structure, ou lorsque d'autres outils électriques portatifs sont également utilisés, la mise à la terre doit être supervisée par une personne compétente. La position de travail doit être sèche, sûre et exempte d'obstacles dangereux. Un lieu de travail bien agencé, bien éclairé, bien aéré et rangé est important. Pour les travaux dans des espaces confinés ou des positions dangereuses, une protection électrique supplémentaire (dispositifs à vide, basse tension) peut être installée dans le circuit de soudage, garantissant que seul un courant de très basse tension est disponible au niveau du porte-électrode lorsque le soudage n'est pas en cours . (Voir la discussion sur les espaces confinés ci-dessous.) Des porte-électrodes dans lesquels les électrodes sont maintenues par une poignée à ressort ou un filetage sont recommandés. L'inconfort dû à l'échauffement peut être réduit par une isolation thermique efficace sur la partie du porte-électrode qui est tenue dans la main. Les mâchoires et les connexions des porte-électrodes doivent être nettoyées et resserrées périodiquement pour éviter toute surchauffe. Des dispositions doivent être prises pour loger le porte-électrode en toute sécurité lorsqu'il n'est pas utilisé au moyen d'un crochet isolé ou d'un support entièrement isolé. La connexion du câble doit être conçue de manière à ce qu'une flexion continue du câble n'entraîne pas l'usure et la défaillance de l'isolation. Il faut éviter de faire glisser des câbles et des tubes d'alimentation en gaz en plastique (procédés sous protection gazeuse) sur des plaques chauffantes ou des soudures. Le fil de l'électrode ne doit pas entrer en contact avec la tâche ou tout autre objet mis à la terre (masse). Les tubes en caoutchouc et les câbles recouverts de caoutchouc ne doivent pas être utilisés à proximité de la décharge haute fréquence, car l'ozone produit pourrira le caoutchouc. Des tubes en plastique et des câbles recouverts de chlorure de polyvinyle (PVC) doivent être utilisés pour toutes les alimentations du transformateur au porte-électrode. Les câbles gainés de caoutchouc vulcanisé ou résistant sont satisfaisants du côté primaire. La saleté et la poussière métallique ou autre conductrice peuvent provoquer une panne de l'unité de décharge à haute fréquence. Pour éviter cette condition, l'appareil doit être nettoyé régulièrement en soufflant de l'air comprimé. Une protection auditive doit être portée lors de l'utilisation d'air comprimé pendant plus de quelques secondes. Pour le soudage par faisceau d'électrons, la sécurité du matériel utilisé doit être vérifiée avant chaque opération. Pour se protéger contre les chocs électriques, un système de verrouillage doit être installé sur les différentes armoires. Un système fiable de mise à la terre de toutes les unités et armoires de commande est nécessaire. Pour les équipements de soudage plasma utilisés pour la découpe de fortes épaisseurs, les tensions peuvent atteindre 400 V et il faut anticiper le danger. La technique d'amorçage de l'arc par une impulsion à haute fréquence expose l'opérateur aux dangers d'un choc désagréable et d'une brûlure à haute fréquence douloureuse et pénétrante.
Rayonnement ultraviolet
La lumière brillante émise par un arc électrique contient une forte proportion de rayonnement ultraviolet. Même une exposition momentanée à des éclairs d'arc, y compris des éclairs parasites provenant d'arcs d'autres travailleurs, peut produire une conjonctivite douloureuse (photo-ophtalmie) connue sous le nom d'"arc oculaire" ou "éclair oculaire". Si une personne est exposée à un arc électrique, une attention médicale immédiate doit être recherchée. Une exposition excessive aux rayons ultraviolets peut également provoquer une surchauffe et une brûlure de la peau (effet coup de soleil). Les précautions comprennent :
Risques chimiques
Les contaminants en suspension dans l'air provenant du soudage et de l'oxycoupage, y compris les fumées et les gaz, proviennent de diverses sources :
Les fumées et les gaz doivent être éliminés à la source par LEV. Ceci peut être assuré par une enceinte partielle du procédé ou par l'installation de hottes fournissant une vitesse d'air suffisamment élevée sur le poste de soudage pour assurer le captage des fumées.
Une attention particulière doit être accordée à la ventilation lors du soudage des métaux non ferreux et de certains aciers alliés, ainsi qu'à la protection contre les risques d'ozone, de monoxyde de carbone et de dioxyde d'azote qui peuvent se former. Des systèmes de ventilation portables et fixes sont facilement disponibles. En général, l'air évacué ne doit pas être recyclé. Il ne doit être recyclé que s'il n'y a pas de niveaux dangereux d'ozone ou d'autres gaz toxiques et que l'air d'échappement est filtré à travers un filtre à haute efficacité.
En soudage par faisceau d'électrons et si les matériaux à souder sont de nature toxique (ex. béryllium, plutonium...), il faut veiller à protéger l'opérateur de tout nuage de poussière lors de l'ouverture de la chambre.
Lorsqu'il existe un risque pour la santé dû à des fumées toxiques (par exemple, le plomb) et que la LEV n'est pas praticable - par exemple, lorsque des structures peintes au plomb sont démolies par oxycoupage - l'utilisation d'un équipement de protection respiratoire est nécessaire. Dans de telles circonstances, un respirateur à masque complet à haute efficacité approuvé ou un respirateur à air pur à pression positive (PAPR) à haute efficacité doit être porté. Un niveau élevé d'entretien du moteur et de la batterie est nécessaire, en particulier avec le respirateur à pression positive à haute efficacité d'origine. L'utilisation d'appareils respiratoires à adduction d'air comprimé à pression positive doit être encouragée lorsqu'une alimentation appropriée en air comprimé de qualité respiratoire est disponible. Chaque fois qu'un équipement de protection respiratoire doit être porté, la sécurité du lieu de travail doit être examinée pour déterminer si des précautions supplémentaires sont nécessaires, en tenant compte de la vision restreinte, des possibilités d'enchevêtrement, etc. des personnes portant un équipement de protection respiratoire.
Fièvre des métaux
La fièvre des fondeurs est couramment observée chez les travailleurs exposés aux vapeurs de zinc dans le processus de galvanisation ou d'étamage, dans la fonderie du laiton, dans le soudage du métal galvanisé et dans la métallisation ou la pulvérisation de métal, ainsi que par l'exposition à d'autres métaux tels que le cuivre, manganèse et fer. Il survient chez les nouveaux travailleurs et ceux qui reprennent le travail après un week-end ou une pause pendant les vacances. Il s'agit d'une affection aiguë qui survient plusieurs heures après l'inhalation initiale de particules d'un métal ou de ses oxydes. Elle débute par un mauvais goût dans la bouche suivi d'une sécheresse et d'une irritation des muqueuses respiratoires se traduisant par une toux et parfois une dyspnée et une « oppression » de la poitrine. Ceux-ci peuvent s'accompagner de nausées et de maux de tête et, environ 10 à 12 heures après l'exposition, de frissons et de fièvre qui peuvent être assez sévères. Celles-ci durent plusieurs heures et sont suivies de transpiration, de sommeil et souvent de polyurie et de diarrhée. Il n'y a pas de traitement particulier et la récupération est généralement complète en 24 heures environ, sans résidu. Il peut être évité en maintenant l'exposition aux vapeurs métalliques incriminées bien en deçà des niveaux recommandés grâce à l'utilisation d'un LEV efficace.
Espaces confinés
Pour entrer dans des espaces confinés, il peut y avoir un risque que l'atmosphère soit explosive, toxique, pauvre en oxygène ou une combinaison de ce qui précède. Tout espace confiné de ce type doit être certifié par une personne responsable comme sûr pour l'entrée et le travail avec un arc ou une flamme. Un programme d'entrée dans un espace confiné, y compris un système de permis d'entrée, peut être requis et est fortement recommandé pour les travaux qui doivent être effectués dans des espaces qui ne sont généralement pas construits pour une occupation continue. Des exemples comprennent, mais sans s'y limiter, des trous d'homme, des voûtes, des cales de navire et similaires. La ventilation des espaces confinés est cruciale, car le soudage au gaz produit non seulement des contaminants en suspension dans l'air, mais consomme également de l'oxygène. Les procédés de soudage à l'arc sous protection gazeuse peuvent réduire la teneur en oxygène de l'air. (Voir figure 2.)
Figure 2. Soudage dans un espace clos
SF Gilman
Bruit
Le bruit est un danger dans plusieurs procédés de soudage, y compris le soudage au plasma, certains types de machines de soudage par résistance et le soudage au gaz. En soudage plasma, le jet de plasma est éjecté à des vitesses très élevées, produisant un bruit intense (jusqu'à 90 dBA), en particulier dans les bandes de fréquences élevées. L'utilisation d'air comprimé pour souffler la poussière crée également des niveaux de bruit élevés. Pour prévenir les dommages auditifs, des bouchons d'oreille ou des protège-oreilles doivent être portés et un programme de conservation de l'ouïe doit être institué, comprenant des examens audiométriques (capacité auditive) et une formation des employés.
Rayonnement ionisant
Dans les ateliers de soudage où les soudures sont contrôlées par radiographie avec un équipement à rayons X ou à rayons gamma, les avertissements et instructions d'usage doivent être strictement respectés. Les travailleurs doivent être tenus à une distance de sécurité de ces équipements. Les sources radioactives doivent être manipulées uniquement avec les outils spéciaux requis et sous réserve de précautions particulières.
Les réglementations locales et gouvernementales doivent être respectées. Voir le chapitre Rayonnement, ionisant ailleurs dans ce Encyclopédie.
Un blindage suffisant doit être fourni avec une soudure par faisceau d'électrons pour empêcher les rayons X de pénétrer dans les parois et les fenêtres de la chambre. Toutes les parties de la machine fournissant des écrans contre les rayons X doivent être verrouillées de sorte que la machine ne puisse être mise sous tension que si elles sont en place. Les machines doivent être vérifiées au moment de l'installation pour détecter les fuites de rayons X, et régulièrement par la suite.
Autres dangers
Les machines de soudage par résistance ont au moins une électrode qui se déplace avec une force considérable. Si une machine est utilisée alors qu'un doigt ou une main se trouve entre les électrodes, un écrasement grave en résultera. Dans la mesure du possible, un moyen de protection approprié doit être conçu pour protéger l'opérateur. Les coupures et les lacérations peuvent être minimisées en ébavurant d'abord les composants et en portant des gants ou des gantelets de protection.
Des procédures de verrouillage/étiquetage doivent être utilisées lorsque des machines avec des sources d'énergie électriques, mécaniques ou autres sont entretenues ou réparées.
Lorsque les scories sont retirées des soudures par écaillage, etc., les yeux doivent être protégés par des lunettes ou d'autres moyens.
Adapté de la 3e édition, Encyclopaedia of Occupational Health and Safety.
Le rôle important que jouent les tours dans les ateliers métallurgiques est parfaitement illustré par le fait que 90 à 95 % des copeaux (copeaux métalliques) produits dans l'industrie de la robinetterie proviennent des tours. Environ un dixième des accidents signalés dans cette industrie sont dus aux tours; cela correspond à un tiers de tous les accidents de machines. Selon une étude de la fréquence relative des accidents par unité de machine réalisée dans une usine de fabrication de petites pièces de précision et de matériel électrique, les tours se classent au cinquième rang après les machines à bois, les scies à métaux, les presses mécaniques et les perceuses. La nécessité de mesures de protection sur les tours ne fait donc aucun doute.
Le tournage est un processus mécanique dans lequel le diamètre du matériau est réduit par un outil doté d'un tranchant spécial. Le mouvement de coupe est produit par la rotation de la pièce, et les mouvements d'avance et de déplacement sont produits par l'outil. En faisant varier ces trois mouvements de base, mais aussi en choisissant la géométrie et le matériau d'arête de coupe de l'outil appropriés, il est possible d'influencer le taux d'enlèvement de matière, la qualité de surface, la forme du copeau formé et l'usure de l'outil.
Structure des tours
Un tour typique se compose de :
Figure 1. Tours et machines similaires
Ce modèle de base de tour peut être varié à l'infini, de la machine universelle au tour automatique spécial conçu pour un seul type de travail.
Les types de tour les plus importants sont les suivants :
Le développement futur du tour se concentrera probablement sur les systèmes de contrôle. Les commandes par contact seront de plus en plus remplacées par des systèmes de commande électroniques. En ce qui concerne ces derniers, on observe une tendance à l'évolution des commandes programmées par interpolation vers des commandes programmées en mémoire. Il est prévisible à long terme que l'utilisation d'ordinateurs de processus de plus en plus performants tendra à optimiser le processus d'usinage.
Les accidents
Les accidents de tour sont généralement causés par :
Prévention d'accident
La prévention des accidents de tour commence dès la conception. Les concepteurs doivent accorder une attention particulière aux éléments de commande et de transmission.
Éléments de contrôle
Chaque tour doit être équipé d'un interrupteur de déconnexion (ou d'isolement) de l'alimentation afin que les travaux d'entretien et de réparation puissent être effectués en toute sécurité. Cet interrupteur doit couper le courant sur tous les pôles, couper de manière fiable l'alimentation pneumatique et hydraulique et purger les circuits. Sur les grosses machines, le sectionneur doit être conçu de telle sorte qu'il puisse être cadenassé dans sa position sortie, une mesure de sécurité contre une reconnexion accidentelle.
La disposition des commandes de la machine doit être telle que l'opérateur puisse facilement les distinguer et les atteindre, et que leur manipulation ne présente aucun danger. Cela signifie que les commandes ne doivent jamais être disposées à des points qui ne peuvent être atteints qu'en passant la main sur la zone de travail de la machine ou où ils peuvent être touchés par des éclats de copeaux.
Les interrupteurs qui surveillent les protecteurs et les verrouillent avec l'entraînement de la machine doivent être choisis et installés de telle manière qu'ils ouvrent positivement le circuit dès que le protecteur est déplacé de sa position de protection.
Les dispositifs d'arrêt d'urgence doivent provoquer l'arrêt immédiat du mouvement dangereux. Ils doivent être conçus et situés de manière à pouvoir être facilement actionnés par le travailleur menacé. Les boutons d'arrêt d'urgence doivent être facilement accessibles et doivent être en rouge.
Les éléments de commande des appareillages susceptibles de déclencher un mouvement dangereux de la machine doivent être protégés de manière à exclure toute manœuvre intempestive. Par exemple, les leviers d'engagement de l'embrayage sur la poupée et le tablier doivent être munis de dispositifs de verrouillage de sécurité ou d'écrans. Un bouton-poussoir peut être sécurisé en le logeant dans un évidement ou en l'enveloppant d'une collerette de protection.
Les commandes manuelles devraient être conçues et placées de manière à ce que le mouvement de la main corresponde au mouvement commandé de la machine.
Les commandes doivent être identifiées par des marquages facilement lisibles et compréhensibles. Pour éviter les malentendus et les difficultés linguistiques, il est conseillé d'utiliser des symboles.
Éléments de transmission
Tous les éléments mobiles de transmission (courroies, poulies, engrenages) doivent être recouverts de protections. Une contribution importante à la prévention des accidents du tour peut être apportée par les personnes responsables de l'installation de la machine. Les tours devraient être installés de manière à ce que les opérateurs qui s'en occupent ne se gênent pas ou ne se mettent pas en danger les uns les autres. Les opérateurs ne doivent pas tourner le dos aux coursives. Des écrans de protection doivent être installés là où les lieux de travail ou les passages voisins se trouvent à portée de copeaux volants.
Les passages doivent être clairement signalés. Un espace suffisant doit être laissé pour les équipements de manutention, pour empiler les pièces et pour les boîtes à outils. Les guides de barres ne doivent pas dépasser dans les passages.
Le sol sur lequel se tient l'opérateur doit être isolé contre le froid. Il faut veiller à ce que l'isolant ne forme pas d'obstacle et que le sol ne devienne pas glissant même recouvert d'une pellicule d'huile.
Les conduits et tuyauteries doivent être installés de manière à ne pas devenir des obstacles. Les installations temporaires doivent être évitées.
Les mesures d'ingénierie de sécurité dans l'atelier doivent être dirigées en particulier sur les points suivants :
Il est important de prévoir un équipement de levage auxiliaire pour faciliter le montage et le retrait des mandrins lourds et des plaques frontales. Pour éviter que les mandrins ne sortent de la broche lorsque le tour est brusquement freiné, ils doivent être solidement fixés. Ceci peut être réalisé en mettant un écrou de retenue avec filetage à gauche sur le nez de la broche, en utilisant un raccord rapide "Camlock", en équipant le mandrin d'une clé de verrouillage ou en le fixant avec une bague de verrouillage en deux parties.
Lors de l'utilisation de dispositifs de serrage motorisés, tels que des mandrins, des pinces et des contrepointes à commande hydraulique, des mesures doivent être prises pour empêcher l'introduction des mains dans la zone dangereuse des dispositifs de fermeture. Ceci peut être réalisé en limitant la course de l'élément de serrage à 6 mm, en choisissant l'emplacement des commandes d'homme mort de manière à exclure l'introduction des mains dans la zone dangereuse ou en prévoyant un protecteur mobile qui doit être fermé avant le serrage mouvement peut être lancé.
Si le démarrage du tour alors que les mors du mandrin sont ouverts présente un danger, la machine doit être équipée d'un dispositif empêchant la mise en rotation de la broche avant la fermeture des mors. L'absence d'alimentation ne doit pas provoquer l'ouverture ou la fermeture d'un porte-pièce motorisé.
Si la force de préhension d'un mandrin de serrage diminue, la rotation de la broche doit être arrêtée et il doit être impossible de démarrer la broche. L'inversion du sens de préhension de l'intérieur vers l'extérieur (ou inversement) pendant que la broche tourne ne doit pas entraîner le détachement du mandrin de la broche. Le retrait des dispositifs de maintien de la broche ne doit être possible que lorsque la broche a cessé de tourner.
Lors de l'usinage de barres brutes, la partie dépassant du tour doit être entourée de guides de barres brutes. Les poids d'alimentation de barre doivent être protégés par des couvercles à charnières s'étendant jusqu'au sol.
Transporteurs
Afin d'éviter des accidents graves, en particulier lors du limage de travaux dans un tour, les supports non protégés ne doivent pas être utilisés. Un support de sécurité de centrage doit être utilisé ou un collier de protection doit être monté sur un support conventionnel. Il est également possible d'utiliser des supports autobloquants ou de munir le disque support d'un capot de protection.
Zone de travail du tour
Les mandrins de tour universels doivent être protégés par des couvercles à charnières. Si possible, les couvercles de protection doivent être verrouillés avec les circuits d'entraînement de la broche. Les usines d'alésage et de tournage verticaux doivent être clôturées avec des barres ou des plaques pour éviter les blessures causées par les pièces en rotation. Pour permettre à l'opérateur de surveiller le processus d'usinage en toute sécurité, des plates-formes avec garde-corps doivent être fournies. Dans certains cas, des caméras de télévision peuvent être installées afin que l'opérateur puisse surveiller le bord de l'outil et l'entrée de l'outil.
Les zones de travail des tours automatiques, des tours NC et CNC doivent être complètement fermées. Les enceintes des machines entièrement automatiques ne doivent comporter que des ouvertures par lesquelles la matière à usiner est introduite, la pièce tournée éjectée et les copeaux évacués de la zone de travail. Ces ouvertures ne doivent pas constituer un danger lors du passage de travail et il doit être impossible d'accéder par elles à la zone dangereuse.
Les zones de travail des tours semi-automatiques, NC et CNC doivent être fermées pendant le processus d'usinage. Les boîtiers sont généralement des couvercles coulissants avec interrupteurs de fin de course et circuit de verrouillage.
Les opérations nécessitant l'accès à la zone de travail, telles que le changement de travail ou d'outils, le calibrage, etc., ne doivent pas être effectuées avant que le tour ait été arrêté en toute sécurité. La remise à zéro d'un variateur de vitesse n'est pas considérée comme un arrêt sûr. Les machines équipées de tels entraînements doivent avoir des capots de protection verrouillés qui ne peuvent pas être déverrouillés avant que la machine ne soit arrêtée en toute sécurité (par exemple, en coupant l'alimentation électrique du moteur de broche).
Si des opérations particulières de réglage d'outils sont nécessaires, il faut prévoir une commande pas à pas qui permette de déclencher certains mouvements de la machine alors que le capot de protection est ouvert. Dans de tels cas, l'opérateur peut être protégé par des conceptions de circuit spéciales (par exemple, en permettant le déclenchement d'un seul mouvement à la fois). Ceci peut être réalisé en utilisant des commandes à deux mains.
Tournage copeaux
Les copeaux qui tournent longtemps sont dangereux car ils peuvent s'emmêler avec les bras et les jambes et provoquer des blessures graves. Les copeaux continus et effilochés peuvent être évités en choisissant des vitesses de coupe, des avances et des épaisseurs de copeaux appropriées ou en utilisant des outils de tour avec des brise-copeaux de type gullet ou step. Des crochets à copeaux avec poignée et boucle doivent être utilisés pour enlever les copeaux.
Ergonomie
Chaque machine devrait être conçue de manière à permettre d'obtenir un rendement maximal avec un minimum de stress pour l'opérateur. Ceci peut être réalisé en adaptant la machine au travailleur.
Les facteurs ergonomiques doivent être pris en compte lors de la conception de l'interface homme-machine d'un tour. La conception rationnelle du lieu de travail comprend également la fourniture d'équipements de manutention auxiliaires, tels que des accessoires de chargement et de déchargement.
Toutes les commandes doivent être situées dans la sphère physiologique ou à portée des deux mains. Les commandes doivent être clairement disposées et leur fonctionnement doit être logique. Les commandes à pédale doivent être évitées dans les machines conduites par des opérateurs debout.
L'expérience a montré qu'un bon travail est effectué lorsque le lieu de travail est conçu pour les positions debout et assise. Si l'opérateur doit travailler debout, il doit avoir la possibilité de changer de posture. Les sièges flexibles sont dans de nombreux cas un soulagement bienvenu pour les pieds et les jambes tendus.
Des mesures doivent être prises pour créer un confort thermique optimal, en tenant compte de la température de l'air, de l'humidité relative, du mouvement de l'air et de la chaleur rayonnante. L'atelier doit être suffisamment aéré. Il devrait y avoir des dispositifs d'évacuation locaux pour éliminer les émanations gazeuses. Lors de l'usinage de barres brutes, des tubes de guidage doublés d'insonorisants doivent être utilisés.
Le lieu de travail devrait de préférence être pourvu d'un éclairage uniforme, permettant un niveau d'éclairement suffisant.
Vêtements de travail et protection individuelle
La salopette doit être ajustée et boutonnée ou zippée jusqu'au cou. Ils ne doivent pas avoir de poches sur la poitrine et les manches doivent être bien boutonnées aux poignets. Les ceintures ne doivent pas être portées. Les bagues et les bracelets ne doivent pas être portés lorsque vous travaillez sur des tours. Le port de lunettes de sécurité devrait être obligatoire. Lorsque des pièces lourdes sont usinées, des chaussures de sécurité avec embouts en acier doivent être portées. Des gants de protection doivent être portés chaque fois que des copeaux sont ramassés.
Formation
La sécurité du tourneur dépend en grande partie des méthodes de travail. Il est donc important qu'il reçoive une formation théorique et pratique approfondie pour acquérir des compétences et développer un comportement offrant les meilleures garanties possibles. Une posture correcte, des mouvements corrects, un choix et une manipulation corrects des outils doivent devenir une routine à tel point que l'opérateur travaille correctement même si sa concentration est temporairement relâchée.
Les points importants d'un programme de formation sont une posture droite, le montage et le retrait corrects du mandrin et la fixation précise et sûre des pièces. La tenue correcte des limes et des grattoirs et le travail en toute sécurité avec un chiffon abrasif doivent être pratiqués de manière intensive.
Les travailleurs doivent être bien informés des risques de blessures qui peuvent survenir lors du jaugeage du travail, de la vérification des réglages et du nettoyage des tours.
Entretien
Les tours doivent être régulièrement entretenus et lubrifiés. Les défauts doivent être corrigés immédiatement. Si la sécurité est en jeu en cas de panne, la machine doit être mise hors service jusqu'à ce que des mesures correctives aient été prises.
Les travaux de réparation et d'entretien ne doivent être effectués qu'après avoir isolé la machine de l'alimentation électrique
.
Adapté de la 3e édition, Encyclopédie de la santé et de la sécurité au travail.
Le meulage implique généralement l'utilisation d'un abrasif lié pour user les parties d'une pièce. Le but est de donner une certaine forme à l'ouvrage, de corriger ses dimensions, d'augmenter le lissé d'une surface ou d'améliorer le tranchant des arêtes de coupe. Les exemples incluent l'élimination des carottes et des bords rugueux d'un moulage de fonderie, l'élimination de la calamine de surface des métaux avant le forgeage ou le soudage et l'ébavurage des pièces dans les ateliers de tôlerie et d'usinage. Le polissage est utilisé pour éliminer les imperfections de surface telles que les marques d'outils. Le polissage n'enlève pas le métal, mais utilise un abrasif doux mélangé à une base de cire ou de graisse pour produire une surface très brillante.
Le meulage est la plus complète et la plus diversifiée de toutes les méthodes d'usinage et est utilisé sur de nombreux matériaux, principalement le fer et l'acier, mais aussi d'autres métaux, le bois, les plastiques, la pierre, le verre, la poterie, etc. Le terme couvre d'autres méthodes de production de surfaces très lisses et brillantes, telles que le polissage, le rodage, l'affûtage et le rodage.
Les outils utilisés sont des meules de dimensions variables, des segments de meulage, des meules, des pierres à aiguiser, des limes, des meules de polissage, des courroies, des disques, etc. Dans les meules et similaires, le matériau abrasif est maintenu ensemble par des agents de liaison pour former un corps rigide, généralement poreux. Dans le cas des bandes abrasives, l'agent de liaison maintient l'abrasif fixé à un matériau de base flexible. Les roues de polissage sont fabriquées à partir de coton ou d'autres disques textiles cousus ensemble.
Les abrasifs naturels - corindon naturel ou émeri (oxydes d'aluminium), diamant, grès, silex et grenat - ont été largement remplacés par des abrasifs artificiels, notamment l'oxyde d'aluminium (alumine fondue), le carbure de silicium (carborundum) et les diamants synthétiques. Un certain nombre de matériaux à grains fins tels que la craie, la pierre ponce, le tripoli, le mastic d'étain et l'oxyde de fer sont également utilisés, en particulier pour le polissage et le polissage.
L'oxyde d'aluminium est le plus largement utilisé dans les meules, suivi du carbure de silicium. Les diamants naturels et artificiels sont utilisés pour des applications spéciales importantes. L'oxyde d'aluminium, le carbure de silicium, l'émeri, le grenat et le silex sont utilisés dans les bandes de meulage et de polissage.
Les liants organiques et inorganiques sont utilisés dans les meules. Les principaux types de liaisons inorganiques sont le silicate vitrifié et la magnésite. Parmi les agents de liaison organiques, notons les résines phénol- ou urée-formaldéhyde, le caoutchouc et la gomme laque. Les liants vitrifiés et la résine phénolique dominent complètement au sein de leurs groupes respectifs. Les meules diamantées peuvent également être à liant métallique. Les différents liants confèrent aux meules différentes propriétés de meulage, ainsi que différentes propriétés en matière de sécurité.
Les bandes et disques abrasifs et de polissage sont composés d'une base souple en papier ou en tissu sur laquelle l'abrasif est collé au moyen d'un adhésif naturel ou synthétique.
Différentes machines sont utilisées pour différents types d'opérations, telles que la rectification plane, la rectification cylindrique (y compris sans centre), la rectification intérieure, la rectification d'ébauche et le tronçonnage. Les deux principaux types sont : ceux où soit la meule soit le travail est déplacé à la main et les machines à avances et mandrins mécaniques. Les types d'équipements courants comprennent : les meuleuses de surface ; meuleuses, polisseuses et tampons de type socle; meuleuses et polisseuses à disque; broyeurs internes; tronçonneuses abrasives; polisseuses à bande; meuleuses, polisseuses et tampons portatifs; et plusieurs polissoirs et tampons.
Les dangers et leur prévention
Éclatement
Le principal risque de blessure lié à l'utilisation de meules est que la meule peut éclater pendant le meulage. Normalement, les meules fonctionnent à des vitesses élevées. Il y a une tendance à des vitesses toujours plus élevées. La plupart des pays industrialisés ont des réglementations limitant les vitesses maximales auxquelles les différents types de meules peuvent fonctionner.
La mesure de protection fondamentale consiste à rendre la meule aussi solide que possible ; la nature de l'agent de liaison est la plus importante. Les roues à liants organiques, notamment en résine phénolique, sont plus tenaces que celles à liants inorganiques et plus résistantes aux chocs. Des vitesses périphériques élevées peuvent être autorisées pour les meules à liants organiques.
Les roues à très grande vitesse, notamment, intègrent souvent différents types de renforts. Par exemple, certaines meules boisseaux sont équipées de moyeux en acier pour augmenter leur résistance. Pendant la rotation, la contrainte majeure se développe autour du trou central. Pour renforcer la meule, la section autour du trou central, qui ne participe pas au meulage, peut ainsi être réalisée en un matériau particulièrement résistant qui n'est pas adapté au meulage. Les grandes meules à section centrale ainsi renforcée sont notamment utilisées par les aciéries pour le meulage de brames, de billettes et similaires à des vitesses allant jusqu'à 80 m/s.
Cependant, la méthode la plus courante de renforcement des meules consiste à inclure un tissu en fibre de verre dans leur construction. Les roues minces, telles que celles utilisées pour la coupe, peuvent incorporer un tissu en fibre de verre au centre ou de chaque côté, tandis que les roues plus épaisses ont un certain nombre de couches de tissu en fonction de l'épaisseur de la roue.
A l'exception de certaines meules de petites dimensions, soit toutes les meules, soit un échantillon statistique de celles-ci, doivent être soumises à des essais de vitesse par le fabricant. Lors d'essais, les meules tournent pendant une certaine période à une vitesse supérieure à celle autorisée en meulage. Les réglementations de test varient d'un pays à l'autre, mais la roue doit généralement être testée à une vitesse supérieure de 50 % à la vitesse de travail. Dans certains pays, les réglementations exigent des tests spéciaux des roues qui doivent fonctionner à des vitesses plus élevées que la normale dans un institut de test central. L'institut peut également découper des spécimens de la roue et étudier leurs propriétés physiques. Les meules de coupe sont soumises à certains tests d'impact, tests de flexion, etc. Le fabricant est également tenu de s'assurer que la meule est bien équilibrée avant la livraison.
L'éclatement d'une meule peut causer des blessures mortelles ou très graves à toute personne se trouvant à proximité et de graves dommages à l'installation ou aux locaux. Malgré toutes les précautions prises par les fabricants, des éclatements ou des bris de roue occasionnels peuvent encore se produire à moins que des précautions appropriées ne soient prises lors de leur utilisation. Les mesures de précaution comprennent :
Figure 1. Meule abrasive vitrifiée bien protégée montée dans une rectifieuse plane et fonctionnant à une vitesse périphérique de 33 m/s
Blessures oculaires
La poussière, les abrasifs, les grains et les éclats sont un danger commun pour les yeux dans toutes les opérations de meulage à sec. Une protection oculaire efficace par des lunettes ou des lunettes et des écrans oculaires fixes sur la machine est essentielle ; les protections oculaires fixes sont particulièrement utiles lorsque les meules sont utilisées de manière intermittente, par exemple pour le meulage d'outils.
Incendie
Le meulage des alliages de magnésium comporte un risque d'incendie élevé à moins que des précautions strictes ne soient prises contre l'inflammation accidentelle et lors de l'élimination et du trempage de la poussière. Des normes élevées de propreté et d'entretien sont requises dans tous les conduits d'évacuation pour prévenir les risques d'incendie et également pour que la ventilation fonctionne efficacement. La poussière de textile libérée par les opérations de polissage constitue un risque d'incendie nécessitant un bon entretien et une LEV.
Vibration
Les meuleuses portatives et sur socle comportent un risque de syndrome de vibration main-bras (HAVS), également connu sous le nom de « doigt blanc » à cause de son signe le plus visible. Les recommandations comprennent la limitation de l'intensité et de la durée de l'exposition, la refonte des outils, des équipements de protection et la surveillance de l'exposition et de la santé.
Dangers pour la santé
Bien que les meules modernes ne créent pas elles-mêmes le grave risque de silicose associé dans le passé aux meules en grès, des poussières de silice très dangereuses peuvent encore être émises par les matériaux broyés, par exemple les moulages au sable. Certaines roues à liant résine peuvent contenir des charges qui créent une poussière dangereuse. De plus, les résines à base de formaldéhyde peuvent émettre du formaldéhyde lors du broyage. Dans tous les cas, le volume de poussière produit par le broyage rend indispensable une LEV efficace. Il est plus difficile de fournir un échappement local pour les roues portables, bien qu'un certain succès dans cette direction ait été obtenu en utilisant des systèmes de capture à faible volume et à grande vitesse. Les travaux prolongés doivent être évités et un équipement de protection respiratoire doit être fourni si nécessaire. Une ventilation par aspiration est également nécessaire pour la plupart des opérations de ponçage à bande, de finition, de polissage et autres opérations similaires. Avec le polissage en particulier, la poussière de textile combustible est une préoccupation sérieuse.
Des vêtements de protection et de bonnes installations sanitaires et de lavage avec des douches doivent être fournis, et une surveillance médicale est souhaitable, en particulier pour les broyeurs de métaux.
La révolution industrielle n'aurait pas pu avoir lieu sans le développement d'huiles industrielles raffinées à base de pétrole, de lubrifiants, d'huiles de coupe et de graisses. Avant la découverte dans les années 1860 qu'un lubrifiant supérieur pouvait être produit en distillant du pétrole brut sous vide, l'industrie dépendait d'huiles et de graisses animales naturelles telles que le saindoux et l'huile de sperme de baleine pour lubrifier les pièces mobiles. Ces huiles et produits d'origine animale étaient particulièrement sensibles à la fonte, à l'oxydation et à la décomposition dues à l'exposition à la chaleur et à l'humidité produites par les machines à vapeur qui alimentaient presque tous les équipements industriels à cette époque. L'évolution des produits raffinés à base de pétrole s'est poursuivie depuis le premier lubrifiant, qui était utilisé pour tanner le cuir, jusqu'aux huiles et graisses synthétiques modernes avec une durée de vie plus longue, des qualités lubrifiantes supérieures et une meilleure résistance aux variations de températures et de conditions climatiques.
Lubrifiants Industriels
Toutes les pièces mobiles des machines et équipements nécessitent une lubrification. Bien que la lubrification puisse être assurée par des matériaux secs tels que le téflon ou le graphite, qui sont utilisés dans des pièces telles que les roulements de petits moteurs électriques, les huiles et les graisses sont les lubrifiants les plus couramment utilisés. À mesure que la complexité des machines augmente, les exigences en matière de lubrifiants et d'huiles de traitement des métaux deviennent plus strictes. Les huiles lubrifiantes vont désormais des huiles claires très fines utilisées pour lubrifier les instruments délicats aux huiles épaisses ressemblant à du goudron utilisées sur les gros engrenages tels que ceux qui font tourner les aciéries. Des huiles aux exigences très spécifiques sont utilisées à la fois dans les systèmes hydrauliques et pour lubrifier les grosses machines-outils commandées par ordinateur telles que celles utilisées dans l'industrie aérospatiale pour produire des pièces avec des tolérances extrêmement serrées. Les huiles, fluides et graisses synthétiques, ainsi que les mélanges d'huiles synthétiques et à base de pétrole, sont utilisés lorsqu'une durée de vie prolongée du lubrifiant est souhaitée, comme les moteurs électriques scellés à vie, où le temps accru entre les vidanges d'huile compense la différence de coût ; où des plages de température et de pression étendues existent, comme dans les applications aérospatiales ; ou lorsqu'il est difficile et coûteux de réappliquer le lubrifiant.
Huiles industrielles
Les huiles industrielles telles que les huiles de broche et de lubrification, les lubrifiants pour engrenages, les huiles hydrauliques et de turbine et les fluides de transmission sont conçues pour répondre à des exigences physiques et chimiques spécifiques et pour fonctionner sans changement perceptible pendant de longues périodes dans des conditions variables. Les lubrifiants à usage aérospatial doivent répondre à des conditions entièrement nouvelles, notamment la propreté, la durabilité, la résistance aux rayonnements cosmiques et la capacité de fonctionner à des températures extrêmement froides et chaudes, sans gravité et dans le vide.
Les transmissions, les turbines et les systèmes hydrauliques contiennent des fluides qui transfèrent la force ou la puissance, des réservoirs pour contenir les fluides, des pompes pour déplacer les fluides d'un endroit à un autre et des équipements auxiliaires tels que des vannes, des tuyauteries, des refroidisseurs et des filtres. Les systèmes hydrauliques, les transmissions et les turbines nécessitent des fluides avec des viscosités et une stabilité chimique spécifiques pour fonctionner en douceur et assurer un transfert de puissance contrôlé. Les caractéristiques des bonnes huiles hydrauliques et pour turbines comprennent un indice de viscosité élevé, une stabilité thermique, une longue durée de vie dans les systèmes de circulation, une résistance aux dépôts, un pouvoir lubrifiant élevé, des capacités anti-mousse, une protection contre la rouille et une bonne désémulsibilité.
Les lubrifiants pour engrenages sont conçus pour former des films solides et tenaces qui assurent la lubrification entre les engrenages sous une pression extrême. Les caractéristiques des huiles pour engrenages comprennent une bonne stabilité chimique, une désémulsibilité et une résistance à l'augmentation de la viscosité et à la formation de dépôts. Les huiles de broche sont des huiles fines, extrêmement propres et claires avec des additifs lubrifiants. Les caractéristiques les plus importantes des huiles de guidage - utilisées pour lubrifier deux surfaces de glissement plates où il y a une pression élevée et une vitesse lente - sont le pouvoir lubrifiant et l'adhésivité pour résister à l'écrasement et la résistance à la pression extrême.
Les huiles pour cylindres et compresseurs combinent les caractéristiques des huiles industrielles et automobiles. Ils doivent résister à l'accumulation de dépôts, agir comme agent de transfert de chaleur (cylindres de moteur à combustion interne), assurer la lubrification des cylindres et des pistons, fournir un joint pour résister à la pression de refoulement, avoir une stabilité chimique et thermique (en particulier l'huile de pompe à vide), avoir un indice de viscosité élevé et résistent au lavage à l'eau (cylindres à vapeur) et à la détergence.
Huiles moteur automobiles
Les fabricants de moteurs à combustion interne et des organisations, telles que la Society of Automotive Engineers (SAE) aux États-Unis et au Canada, ont établi des critères de performance spécifiques pour les huiles moteur automobiles. Les huiles pour moteurs à essence et diesel automobiles sont soumises à une série de tests de performance pour déterminer leur stabilité chimique et thermique, leur résistance à la corrosion, leur viscosité, leur protection contre l'usure, leur pouvoir lubrifiant, leur détergence et leurs performances à haute et basse température. Ils sont ensuite classés selon un système de codes qui permet aux consommateurs de déterminer leur aptitude à un usage intensif et à différentes températures et plages de viscosité.
Les huiles pour moteurs, transmissions et carters d'engrenages automobiles sont conçues avec des indices de viscosité élevés pour résister aux changements de viscosité avec les changements de température. Les huiles moteur automobiles sont spécialement formulées pour résister à la dégradation sous l'effet de la chaleur lorsqu'elles lubrifient les moteurs à combustion interne. Les huiles de moteur à combustion interne ne doivent pas être trop épaisses pour lubrifier les pièces mobiles internes lorsqu'un moteur démarre par temps froid, et elles ne doivent pas se diluer lorsque le moteur chauffe lorsqu'il fonctionne. Ils doivent résister à l'accumulation de carbone sur les soupapes, les bagues et les cylindres et à la formation d'acides corrosifs ou de dépôts dus à l'humidité. Les huiles de moteur automobile contiennent des détergents conçus pour maintenir en suspension les particules d'usure de carbone et de métal afin qu'elles puissent être filtrées lorsque l'huile circule et ne s'accumulent pas sur les pièces internes du moteur et causent des dommages.
Fluides de coupe
Les trois types de fluides de coupe utilisés dans l'industrie sont les huiles minérales, les huiles solubles et les fluides synthétiques. Les huiles de coupe sont généralement un mélange d'huiles minérales de haute qualité et de haute stabilité de différentes viscosités avec des additifs pour fournir des caractéristiques spécifiques en fonction du type de matériau usiné et du travail effectué. Les fluides de coupe eau-dans-l'huile solubles sont des huiles minérales (ou des huiles synthétiques) qui contiennent des émulsifiants et des additifs spéciaux, notamment des antimousses, des inhibiteurs de rouille, des détergents, des bactéricides et des germicides. Ils sont dilués avec de l'eau dans des proportions variables avant d'être utilisés. Les fluides de coupe synthétiques sont des solutions de fluides non pétroliers, d'additifs et d'eau, plutôt que des émulsions, dont certaines sont résistantes au feu pour l'usinage de métaux spécifiques. Les fluides semi-synthétiques contiennent 10 à 15% d'huile minérale. Certains fluides spéciaux ont à la fois des caractéristiques d'huile de lubrification et de fluide de coupe en raison de la tendance des fluides à fuir et à se mélanger dans certaines machines-outils telles que les machines à vis automatiques multibroches.
Les caractéristiques souhaitées des fluides de coupe dépendent de la composition du métal travaillé, de l'outil de coupe utilisé et du type d'opération de coupe, de rabotage ou de façonnage effectuée. Les fluides de coupe améliorent et améliorent le processus de travail des métaux en refroidissant et en lubrifiant (c'est-à-dire en protégeant le bord de l'outil de coupe). Par exemple, lorsque l'on travaille sur un métal mou qui dégage beaucoup de chaleur, le refroidissement est le critère le plus important. Un refroidissement amélioré est assuré par l'utilisation d'une huile légère (comme le kérosène) ou d'un liquide de coupe à base d'eau. Le contrôle du rebord rapporté sur les outils de coupe est assuré par des additifs anti-soudure ou anti-usure tels que des composés soufrés, chlorés ou phosphorés. Le pouvoir lubrifiant, important lors du travail de l'acier pour vaincre l'abrasivité du sulfure de fer, est assuré par des graisses synthétiques et animales ou des additifs d'huile de sperme sulfurée.
Autres huiles de travail et de traitement des métaux
Les fluides de meulage sont conçus pour fournir un refroidissement et empêcher l'accumulation de métal sur les meules. Leurs caractéristiques comprennent la stabilité thermique et chimique, la protection contre la rouille (fluides solubles), la prévention des dépôts gommeux lors de l'évaporation et un point d'éclair sûr pour le travail effectué.
Les huiles de trempe, qui nécessitent une stabilité élevée, sont utilisées dans le traitement des métaux pour contrôler le changement de la structure moléculaire de l'acier lors de son refroidissement. La trempe dans de l'huile plus légère est utilisée pour durcir les petites pièces en acier peu coûteuses. Un taux de trempe plus lent est utilisé pour produire des aciers pour machines-outils qui sont assez durs à l'extérieur avec une contrainte interne plus faible. Une huile de trempe à trous ou multiphases est utilisée pour traiter les aciers à haute teneur en carbone et alliés.
Les huiles pour rouleaux sont des huiles minérales ou solubles spécialement formulées qui lubrifient et donnent une finition lisse au métal, en particulier l'aluminium, le cuivre et le laiton, lors de son passage dans les laminoirs à chaud et à froid. Les huiles de démoulage sont utilisées pour recouvrir les matrices et les moules afin de faciliter le démoulage des pièces métalliques formées. Les huiles de tannage sont encore utilisées dans l'industrie du feutre et du cuir. Les huiles pour transformateurs sont des fluides diélectriques spécialement formulés utilisés dans les transformateurs et les gros disjoncteurs et interrupteurs électriques.
Les huiles caloporteuses sont utilisées dans des systèmes ouverts ou fermés et peuvent durer jusqu'à 15 ans en service. Les principales caractéristiques sont une bonne stabilité thermique car les systèmes fonctionnent à des températures de 150 à 315°C, une stabilité à l'oxydation et un point d'éclair élevé. Les huiles de transfert de chaleur sont normalement trop visqueuses pour être pompées à température ambiante et doivent être chauffées pour assurer la fluidité.
Les solvants pétroliers sont utilisés pour nettoyer les pièces par pulvérisation, goutte à goutte ou trempage. Les solvants éliminent l'huile et émulsionnent la saleté et les particules métalliques. Les huiles antirouille peuvent être à base de solvant ou d'eau. Ils sont appliqués sur les bobines, roulements et autres pièces en acier inoxydable par trempage ou pulvérisation, et laissent des films polarisés ou de cire sur les surfaces métalliques pour la protection contre les empreintes digitales et la rouille et le déplacement de l'eau.
Graisses
Les graisses sont des mélanges de fluides, d'épaississants et d'additifs utilisés pour lubrifier les pièces et les équipements qui ne peuvent pas être rendus étanches à l'huile, qui sont difficiles à atteindre ou lorsque des fuites ou des éclaboussures de lubrifiants liquides peuvent contaminer les produits ou créer un danger. Ils ont un large éventail d'applications et d'exigences de performance, de la lubrification des roulements de moteurs à réaction à des températures inférieures à zéro aux engrenages de laminoirs à chaud, et la résistance au lessivage par l'acide ou l'eau, ainsi que le frottement continu créé par les roulements à rouleaux des roues des wagons de chemin de fer.
La graisse est fabriquée par mélange de savons métalliques (sels d'acides gras à longue chaîne) dans un milieu d'huile lubrifiante à des températures de 205 à 315°C. Les graisses synthétiques peuvent utiliser des diesters, des esters de silicone ou phosphoriques et des polyalkylglycols comme fluides. Les caractéristiques de la graisse dépendent dans une large mesure du fluide particulier, de l'élément métallique (par exemple, calcium, sodium, aluminium, lithium, etc.) dans le savon et des additifs utilisés pour améliorer les performances et la stabilité et pour réduire la friction. Ces additifs comprennent des additifs extrême-pression qui recouvrent le métal d'une fine couche de composés soufrés métalliques non corrosifs, du naphténate de plomb ou du dithiophosphate de zinc, des inhibiteurs de rouille, des antioxydants, des acides gras pour un pouvoir lubrifiant accru, des additifs d'adhésivité, des colorants de couleur pour l'identification et inhibiteurs de l'eau. Certaines graisses peuvent contenir des charges de graphite ou de molybdène qui recouvrent les pièces métalliques et assurent la lubrification après que la graisse s'est épuisée ou s'est décomposée.
Lubrifiants industriels, graisses et additifs pour huile moteur automobile
En plus d'utiliser des huiles de base lubrifiantes de haute qualité avec une stabilité chimique et thermique et des indices de viscosité élevés, des additifs sont nécessaires pour améliorer le fluide et fournir les caractéristiques spécifiques requises dans les lubrifiants industriels, les fluides de coupe, les graisses et les huiles de moteur automobile. Les additifs les plus couramment utilisés comprennent, mais sans s'y limiter, les suivants :
Fabrication de lubrifiants industriels et d'huiles automobiles
Les lubrifiants et huiles industriels, les graisses, les fluides de coupe et les huiles moteurs automobiles sont fabriqués dans des installations de mélange et de conditionnement, également appelées « usines de lubrification » ou « usines de mélange ». Ces installations peuvent être situées dans ou à proximité de raffineries qui produisent des huiles de base de lubrifiants, ou elles peuvent être éloignées et recevoir les huiles de base par des pétroliers ou des barges, des wagons-citernes ou des camions-citernes. Les usines de mélange et d'emballage mélangent et composent des additifs dans des huiles de base lubrifiantes pour fabriquer une large gamme de produits finis, qui sont ensuite expédiés en vrac ou dans des conteneurs.
Les processus de mélange et de mélange utilisés pour fabriquer des lubrifiants, des fluides et des graisses dépendent de l'âge et de la sophistication de l'installation, de l'équipement disponible, des types et de la formulation des additifs utilisés et de la variété et du volume des produits fabriqués. Le mélange peut nécessiter uniquement un mélange physique des stocks de base et des emballages d'additifs dans une bouilloire à l'aide de mélangeurs, de palettes ou d'agitation d'air, ou la chaleur auxiliaire des serpentins électriques ou à vapeur peut être nécessaire pour aider à dissoudre et mélanger les additifs. D'autres fluides et lubrifiants industriels sont produits automatiquement en mélangeant des huiles de base et des boues d'additifs et d'huile prémélangées via des systèmes de collecteurs. La graisse peut être soit produite par lots, soit mélangée en continu. Les usines de lubrifiants peuvent composer leurs propres additifs à partir de produits chimiques ou acheter des additifs préemballés auprès d'entreprises spécialisées ; une même usine peut utiliser les deux méthodes. Lorsque les usines de lubrification fabriquent leurs propres additifs et ensembles d'additifs, des températures et des pressions élevées peuvent être nécessaires en plus des réactions chimiques et de l'agitation physique pour composer les produits chimiques et les matériaux.
Après la production, les fluides et les lubrifiants peuvent être conservés dans les cuves de mélange ou placés dans des réservoirs de rétention pour s'assurer que les additifs restent en suspension ou en solution, pour laisser le temps aux tests de déterminer si le produit répond aux spécifications de qualité et aux exigences de certification, et pour permettre le processus températures pour revenir aux niveaux ambiants avant que les produits ne soient emballés et expédiés. Une fois les tests terminés, les produits finis sont libérés pour être expédiés en vrac ou emballés dans des conteneurs.
Les produits finis sont expédiés en vrac dans des wagons-citernes ou des camions-citernes directement aux consommateurs, aux distributeurs ou aux usines de conditionnement extérieures. Les produits finis sont également expédiés aux consommateurs et aux distributeurs dans des wagons couverts ou des camions de livraison de colis dans une variété de conteneurs, comme suit :
Certaines usines de mélange et d'emballage peuvent expédier des palettes de produits mélangés et des contenants et emballages de différentes tailles directement aux petits consommateurs. Par exemple, une expédition d'une seule palette vers une station-service pourrait inclure 1 baril de liquide de transmission, 2 fûts de graisse, 8 caisses d'huile moteur automobile et 4 seaux de lubrifiant pour engrenages.
Qualité du produit
La qualité des lubrifiants est importante pour assurer le bon fonctionnement des machines et des équipements et pour produire des pièces et des matériaux de qualité. Les usines de mélange et de conditionnement fabriquent des produits pétroliers finis selon des spécifications et des exigences de qualité strictes. Les utilisateurs doivent maintenir le niveau de qualité en établissant des pratiques sûres pour la manipulation, le stockage, la distribution et le transfert des lubrifiants de leurs conteneurs ou réservoirs d'origine à l'équipement de distribution et au point d'application sur la machine ou l'équipement à lubrifier ou le système à lubrifier. être rempli. Certaines installations industrielles ont installé des systèmes de distribution, de lubrification et hydrauliques centralisés qui minimisent la contamination et l'exposition. Les huiles industrielles, les lubrifiants, les huiles de coupe et les graisses se détérioreront à cause de la contamination par l'eau ou l'humidité, l'exposition à des températures excessivement élevées ou basses, le mélange par inadvertance avec d'autres produits et le stockage à long terme qui permet la perte d'additifs ou des changements chimiques.
Santé et sécurité
Parce qu'ils sont utilisés et manipulés par les consommateurs, les produits finis industriels et automobiles doivent être relativement exempts de dangers. Il existe un potentiel d'expositions dangereuses lors du mélange et de la préparation de produits, lors de la manipulation d'additifs, lors de l'utilisation de fluides de coupe et lors de l'utilisation de systèmes de lubrification par brouillard d'huile.
Le chapitre Raffineries de pétrole et de gaz naturel dans ce Encyclopédie donne des informations sur les dangers potentiels associés aux installations auxiliaires des usines de mélange et d'emballage telles que les chaufferies, les laboratoires, les bureaux, les séparateurs huile-eau et les installations de traitement des déchets, les quais maritimes, le stockage des réservoirs, les opérations d'entrepôt, les rampes de chargement des wagons-citernes et des camions-citernes et installations de chargement et de déchargement de wagons couverts et de camions de chemin de fer.
Sécurité
La fabrication d'additifs et de boues, la composition par lots, le mélange par lots et les opérations de mélange en ligne nécessitent des contrôles stricts pour maintenir la qualité souhaitée du produit et, avec l'utilisation d'EPI, pour minimiser l'exposition à des produits chimiques et matériaux potentiellement dangereux ainsi que le contact avec des surfaces chaudes et vapeur. Les fûts et conteneurs d'additifs doivent être stockés en toute sécurité et maintenus hermétiquement fermés jusqu'à ce qu'ils soient prêts à l'emploi. Les additifs dans les bidons et les sacs doivent être manipulés correctement pour éviter les tensions musculaires. Les produits chimiques dangereux doivent être correctement stockés et les produits chimiques incompatibles ne doivent pas être stockés là où ils peuvent se mélanger les uns aux autres. Les précautions à prendre lors de l'utilisation de machines de remplissage et d'emballage comprennent l'utilisation de gants et le fait d'éviter de se coincer les doigts dans les dispositifs qui sertissent les couvercles des fûts et des seaux. Les protections de la machine et les systèmes de protection ne doivent pas être retirés, déconnectés ou contournés pour accélérer le travail. Les conteneurs pour vrac intermédiaires et les fûts doivent être inspectés avant le remplissage pour s'assurer qu'ils sont propres et adaptés.
Un système de permis d'espace confiné devrait être établi pour l'entrée dans les réservoirs de stockage et les cuves de mélange à des fins de nettoyage, d'inspection, d'entretien ou de réparation. Une procédure de verrouillage/étiquetage doit être établie et mise en œuvre avant de travailler sur des machines d'emballage, des cuves de mélange avec des mélangeurs, des convoyeurs, des palettiseurs et d'autres équipements avec des pièces mobiles.
Les fûts et conteneurs qui fuient doivent être retirés de la zone de stockage et les déversements doivent être nettoyés pour éviter les glissades et les chutes. Le recyclage, la combustion et l'élimination des déchets, des lubrifiants renversés et usagés, des huiles de moteur automobile et des fluides de coupe doivent être conformes aux réglementations gouvernementales et aux procédures de l'entreprise. Les travailleurs doivent utiliser un EPI approprié lors du nettoyage des déversements et de la manipulation des produits usagés ou des déchets. L'huile moteur, les fluides de coupe ou les lubrifiants industriels vidangés qui peuvent être contaminés par de l'essence et des solvants inflammables doivent être stockés dans un endroit sûr, loin des sources d'inflammation, jusqu'à leur élimination appropriée.
Protection contre l'incendie
Bien que le potentiel d'incendie soit moindre dans le mélange et la composition de lubrifiants industriels et automobiles que dans les processus de raffinage, des précautions doivent être prises lors de la fabrication d'huiles et de graisses pour le travail des métaux en raison de l'utilisation de températures de mélange et de mélange élevées et de produits à point d'éclair inférieur. Des précautions particulières doivent être prises pour prévenir les incendies lorsque les produits sont distribués ou les contenants remplis à des températures supérieures à leurs points d'éclair. Lors du transfert de liquides inflammables d'un récipient à un autre, des techniques de liaison et de mise à la terre appropriées doivent être appliquées pour éviter l'accumulation d'électricité statique et les décharges électrostatiques. Les moteurs électriques et les équipements portables doivent être correctement classés en fonction des dangers présents dans la zone dans laquelle ils sont installés ou utilisés.
Un risque d'incendie existe si une fuite de produit ou un dégagement de vapeur dans les zones de mélange de lubrifiant et de traitement ou de stockage de graisse atteint une source d'inflammation. L'établissement et la mise en œuvre d'un système de permis de travail à chaud devraient être envisagés pour prévenir les incendies dans les installations de mélange et d'emballage. Les réservoirs de stockage installés à l'intérieur des bâtiments doivent être construits, ventilés et protégés conformément aux exigences gouvernementales et à la politique de l'entreprise. Les produits stockés sur des racks et en piles ne doivent pas obstruer les systèmes de protection incendie, les portes coupe-feu ou les voies de sortie.
L'entreposage des produits finis, tant en vrac que dans des contenants et des emballages, doit être conforme aux pratiques reconnues et aux règlements de prévention des incendies. Par exemple, les liquides inflammables et les additifs contenus dans des solutions de liquides inflammables peuvent être stockés dans des bâtiments extérieurs ou dans des locaux de stockage séparés, spécialement conçus à l'intérieur ou attenants. De nombreux additifs sont stockés dans des chambres chaudes (38 à 65°C) ou dans des chambres chaudes (plus de 65°C) afin de maintenir les ingrédients en suspension, de réduire la viscosité de produits plus épais ou de faciliter le mélange ou le compoundage. Ces locaux de stockage doivent être conformes aux exigences de classification électrique, de drainage, de ventilation et d'évacuation des explosions, en particulier lorsque des liquides inflammables ou des liquides combustibles sont stockés et distribués à des températures supérieures à leurs points d'éclair.
Santé
Lors du mélange, de l'échantillonnage et de la composition, un équipement de protection individuelle et respiratoire doit être envisagé pour éviter les expositions à la chaleur, à la vapeur, aux poussières, aux brouillards, aux vapeurs, aux fumées, aux sels métalliques, aux produits chimiques et aux additifs. Des pratiques de travail sûres, une bonne hygiène et une protection individuelle appropriée peuvent être nécessaires en cas d'exposition aux brouillards, fumées et vapeurs d'huile, aux additifs, au bruit et à la chaleur lors des activités d'inspection et d'entretien lors de l'échantillonnage et de la manipulation des hydrocarbures et des additifs pendant la production et l'emballage et lors du nettoyage. déversements et rejets :
L'huile est une cause fréquente de dermatite, qui peut être contrôlée par l'utilisation d'EPI et de bonnes pratiques d'hygiène personnelle. Le contact direct de la peau avec des graisses ou des lubrifiants formulés doit être évité. Les huiles plus légères telles que le kérosène, les solvants et les huiles de broche dégraissent la peau et provoquent des éruptions cutanées. Les produits plus épais, tels que les huiles et les graisses pour engrenages, bloquent les pores de la peau, entraînant une folliculite.
Les risques pour la santé dus à la contamination microbienne de l'huile peuvent être résumés comme suit :
Une dermatite de contact peut survenir lorsque les employés sont exposés à des fluides de coupe pendant la production, le travail ou la maintenance et lorsqu'ils s'essuient les mains couvertes d'huile avec des chiffons incrustés de minuscules particules métalliques. Le métal provoque de petites lacérations de la peau qui peuvent s'infecter. Les fluides de coupe à base d'eau sur la peau et les vêtements peuvent contenir des bactéries et provoquer des infections, et les émulsifiants peuvent dissoudre les graisses de la peau. La folliculite à l'huile est causée par une exposition prolongée à des fluides de coupe à base d'huile, comme le port de vêtements imbibés d'huile. Les employés doivent enlever et laver les vêtements imbibés d'huile avant de les porter à nouveau. La dermatite peut également être causée par l'utilisation de savons, de détergents ou de solvants pour nettoyer la peau. La dermatite est mieux contrôlée par de bonnes pratiques d'hygiène et en minimisant l'exposition. Un avis médical doit être demandé lorsque la dermatite persiste.
Dans l'examen approfondi mené comme base de son document sur les critères, l'Institut national américain pour la sécurité et la santé au travail (NIOSH) a trouvé une association entre l'exposition aux fluides de travail des métaux et le risque de développer un cancer sur plusieurs sites d'organes, y compris l'estomac, le pancréas , du larynx et du rectum (NIOSH 1996). Les formulations spécifiques responsables des risques élevés de cancer restent à déterminer.
L'exposition professionnelle aux brouillards d'huile et aux aérosols est associée à une variété d'effets respiratoires non malins, y compris la pneumonie lipoïde, l'asthme, l'irritation aiguë des voies respiratoires, la bronchite chronique et l'altération de la fonction pulmonaire (NIOSH 1996).
Les fluides de travail des métaux sont facilement contaminés par des bactéries et des champignons. Ils peuvent affecter la peau ou, lorsqu'ils sont inhalés sous forme d'aérosols contaminés, ils peuvent avoir des effets systémiques.
Les procédés de raffinage tels que l'hydrofinition et le traitement à l'acide sont utilisés pour éliminer les aromatiques des lubrifiants industriels, et l'utilisation d'huiles de base naphténiques a été restreinte afin de minimiser la cancérogénicité. Les additifs introduits dans le mélange et la composition peuvent également créer un risque potentiel pour la santé. Les expositions aux composés chlorés et aux composés de plomb, tels que ceux utilisés dans certains lubrifiants et graisses pour engrenages, provoquent une irritation de la peau et peuvent être potentiellement dangereuses. Le phosphate de tri-orthocrésyle a provoqué des épidémies de paralysies nerveuses lorsque de l'huile lubrifiante a été accidentellement utilisée pour la cuisson. Les huiles synthétiques se composent principalement de nitrite de sodium et de triéthanolamine et d'additifs. La triéthanolamine commerciale contient de la diéthanolamine, qui peut réagir avec le nitrite de sodium pour former un cancérigène relativement faible, la N-nitrosodiéthanolamine, qui peut créer un danger. Les lubrifiants semi-synthétiques présentent les dangers des deux produits, ainsi que les additifs dans leurs formulations.
Les informations sur la sécurité des produits sont importantes pour les employés des fabricants et des utilisateurs de lubrifiants, d'huiles et de graisses. Les fabricants doivent disposer de fiches de données de sécurité (MSDS) ou d'autres informations sur les produits disponibles pour tous les additifs et les stocks de base utilisés dans les mélanges et les mélanges. De nombreuses entreprises ont effectué des tests épidémiologiques et toxicologiques pour déterminer le degré de danger associé aux effets aigus et chroniques de leurs produits sur la santé. Ces informations doivent être mises à la disposition des travailleurs et des utilisateurs par le biais d'étiquettes d'avertissement et d'informations sur la sécurité des produits.
Adapté de la 3e édition, Encyclopédie de la santé et de la sécurité au travail.
Il existe une grande variété de techniques pour finir les surfaces des produits métalliques afin qu'ils résistent à la corrosion, s'adaptent mieux et soient plus beaux (voir tableau 1). Certains produits sont traités par un enchaînement de plusieurs de ces techniques. Cet article décrira brièvement certains des plus couramment utilisés.
Tableau 1. Synthèse des dangers associés aux différentes méthodes de traitement des métaux
Méthode de traitement des métaux |
Dangers |
Précautions : |
Polissage électrolytique |
Brûlures et irritations causées par des produits chimiques caustiques et corrosifs |
Utiliser un équipement de protection individuelle approprié. Installez une ventilation par aspiration efficace. |
Electroplating |
Exposition à du chrome et du nickel potentiellement cancérigènes ; exposition aux cyanures; brûlures et irritations causées par des produits chimiques caustiques et corrosifs ; choc électrique; le processus peut être humide, ce qui entraîne des risques de glissade et de chute ; génération potentielle de poussière explosive ; risques ergonomiques |
Utiliser un équipement de protection individuelle approprié. Installez une ventilation par aspiration efficace, souvent à fentes, système push-pull. Nettoyez immédiatement les déversements. Installez un revêtement de sol antidérapant. Utiliser une conception efficace des procédures de travail et des postes de travail pour éviter le stress ergonomique. |
Émaux et glaçure |
Dangers physiques des broyeurs, convoyeurs, broyeurs ; risque de brûlure dû aux liquides et équipements à haute température ; exposition à des poussières pouvant causer des maladies pulmonaires |
Installez les protections appropriées de la machine, y compris les verrouillages. Utiliser un équipement de protection individuelle approprié. Installer une ventilation par aspiration efficace pour éviter l'exposition à la poussière. Un équipement avec filtre HEPA peut être nécessaire. |
Gravure |
Exposition à l'acide fluorhydrique ; brûlures et irritations causées par des produits chimiques caustiques et corrosifs ; risque de brûlure dû aux liquides et à l'équipement à haute température |
Mettre en place un programme pour éviter l'exposition à l'acide fluorhydrique. Utiliser un équipement de protection individuelle approprié. Installez une ventilation par aspiration efficace. |
Galvanisation |
Risque de brûlure par des liquides, des métaux et des équipements à haute température ; brûlures et irritations causées par des produits chimiques caustiques et corrosifs ; fièvre des fondeurs; exposition potentielle au plomb |
Utiliser un équipement de protection individuelle approprié. Installez une ventilation par aspiration efficace. Mettre en œuvre un programme de réduction/surveillance de l'exposition au plomb. |
Traitement thermique |
Risque de brûlure par des liquides, des métaux et des équipements à haute température ; brûlures et irritations causées par des produits chimiques caustiques et corrosifs ; atmosphères explosives possibles d'hydrogène ; exposition potentielle au monoxyde de carbone ; exposition potentielle aux cyanures; risque d'incendie dû à la trempe à l'huile |
Utiliser un équipement de protection individuelle approprié. Installez une ventilation par aspiration efficace. Affichez des panneaux avertissant des équipements et des surfaces à haute température. Installez des systèmes pour surveiller la concentration de monoxyde de carbone. Installer des systèmes d'extinction d'incendie adéquats. |
La métallisation |
Risque de brûlure dû aux métaux et équipements à haute température ; atmosphères explosives possibles de poussière, acétylène ; fièvre des fondeurs de zinc |
Installer des systèmes d'extinction d'incendie adéquats. Séparez correctement les produits chimiques et les gaz. Utiliser un équipement de protection individuelle approprié. Installez une ventilation par aspiration efficace. |
Phosphatation |
Brûlures et irritations causées par des produits chimiques caustiques et corrosifs |
Utiliser un équipement de protection individuelle approprié. Installez une ventilation par aspiration efficace. |
Revêtement plastique |
Exposition à des sensibilisants chimiques |
Rechercher des alternatives aux sensibilisants. Utiliser un équipement de protection individuelle approprié. Installez une ventilation par aspiration efficace. |
Amorçage |
Exposition à divers solvants potentiellement toxiques et inflammables, exposition à des sensibilisants chimiques, exposition au chrome potentiellement cancérigène |
Rechercher des alternatives aux sensibilisants. Utiliser un équipement de protection individuelle approprié. Installez une ventilation par aspiration efficace. Séparez correctement les produits chimiques/gaz. |
Avant que l'une de ces techniques puisse être appliquée, les produits doivent être soigneusement nettoyés. Un certain nombre de méthodes de nettoyage sont utilisées, individuellement ou en séquence. Ils comprennent le meulage mécanique, le brossage et le polissage (qui produisent des poussières métalliques ou oxydiques - la poussière d'aluminium peut être explosive), le dégraissage à la vapeur, le lavage avec des solvants de graisse organiques, le "décapage" dans des solutions acides ou alcalines concentrées et le dégraissage électrolytique. Le dernier implique une immersion dans des bains contenant du cyanure et de l'alcali concentré dans lesquels l'hydrogène ou l'oxygène formé par électrolyse élimine la graisse, ce qui donne des surfaces métalliques « vierges » exemptes d'oxydes et de graisse. Le nettoyage est suivi d'un rinçage et d'un séchage adéquats du produit.
Une conception appropriée de l'équipement et une LEV efficace réduiront une partie du risque. Les travailleurs exposés au risque d'éclaboussures doivent porter des lunettes de protection ou des écrans protecteurs ainsi que des gants, tabliers et vêtements de protection. Les douches et les douches oculaires doivent être à proximité et en bon état de fonctionnement, et les éclaboussures et les déversements doivent être lavés rapidement. Avec un équipement électrolytique, les gants et les chaussures doivent être non conducteurs, et d'autres précautions électriques standard, telles que l'installation d'interrupteurs de circuit de fuite à la terre et les procédures de verrouillage/étiquetage doivent être suivies.
Processus de traitement
Polissage électrolytique
Le polissage électrolytique est utilisé pour produire une surface d'apparence et de réflectivité améliorées, pour éliminer l'excès de métal pour s'adapter avec précision aux dimensions requises et pour préparer la surface à l'inspection des imperfections. Le processus implique une dissolution anodique préférentielle des points hauts sur la surface après dégraissage à la vapeur et nettoyage alcalin à chaud. Les acides sont fréquemment utilisés comme solutions électrolytiques; par conséquent, un rinçage adéquat est nécessaire par la suite.
Electroplating
La galvanoplastie est un procédé chimique ou électrochimique permettant d'appliquer une couche métallique sur le produit, par exemple du nickel pour le protéger contre la corrosion, du chrome dur pour améliorer les propriétés de surface ou de l'argent et de l'or pour l'embellir. Parfois, des matériaux non métalliques sont utilisés. Le produit, câblé en tant que cathode, et une anode du métal à déposer sont plongés dans une solution électrolytique (qui peut être acide, alcaline ou alcaline avec des sels et complexes de cyanure) et connectés extérieurement à une source de courant continu. Les cations chargés positivement de l'anode métallique migrent vers la cathode, où ils sont réduits au métal et déposés en couche mince (voir figure 1). Le processus se poursuit jusqu'à ce que le nouveau revêtement atteigne l'épaisseur souhaitée, puis le produit est lavé, séché et poli.
Figure 1. Galvanoplastie : représentation schématique
Anode : Cu → Cu+2 + 2e- ; Cathode : Cu+2 + 2e- → Cu
In électroformage, un processus étroitement lié à la galvanoplastie, les objets moulés, par exemple en plâtre ou en plastique, sont rendus conducteurs par l'application de graphite, puis sont connectés en tant que cathode afin que le métal se dépose dessus.
In anodisation, un processus qui est devenu de plus en plus important ces dernières années, des produits en aluminium (le titane et d'autres métaux sont également utilisés) sont connectés comme anode et immergés dans de l'acide sulfurique dilué. Cependant, au lieu de former des ions aluminium positifs et de migrer pour se déposer sur la cathode, ils sont oxydés par les atomes d'oxygène apparaissant à l'anode et se lient à celle-ci sous forme de couche d'oxyde. Cette couche d'oxyde est partiellement dissoute par la solution d'acide sulfurique, rendant la couche superficielle poreuse. Par la suite, des matériaux colorés ou sensibles à la lumière peuvent être déposés dans ces pores, comme dans la fabrication de plaques signalétiques, par exemple.
Émaux et émaux
L'émail vitrifié ou l'émail vitrifié est utilisé pour donner un revêtement résistant à la chaleur, aux taches et à la corrosion aux métaux, généralement du fer ou de l'acier, dans une large gamme de produits fabriqués, y compris les baignoires, les cuisinières à gaz et électriques, les ustensiles de cuisine, les réservoirs de stockage et conteneurs, et équipements électriques. De plus, les émaux sont utilisés dans la décoration de la céramique, du verre, des bijoux et des ornements décoratifs. L'utilisation spécialisée des poudres d'émail dans la production d'articles ornementaux tels que Cloisonné et Limoges est connue depuis des siècles. Les émaux sont appliqués sur des poteries de toutes sortes.
Les matériaux utilisés dans la fabrication des émaux vitrifiés et des glaçures comprennent :
La première étape de tous les types d'émaillage ou d'émaillage vitrifié est la fabrication de la fritte, la poudre d'émail. Cela implique la préparation des matières premières, la fusion et la manipulation de la fritte.
Après un nettoyage soigneux des produits métalliques (par exemple, grenaillage, décapage, dégraissage), l'émail peut être appliqué par un certain nombre de procédures :
Les objets préparés sont ensuite "cuits" dans un four ou un four, qui est généralement alimenté au gaz.
Gravure
La gravure chimique produit une finition satinée ou mate. Le plus souvent, il est utilisé comme prétraitement avant l'anodisation, le laquage, le revêtement de conversion, le polissage ou l'avivage chimique. Il est le plus souvent appliqué à l'aluminium et à l'acier inoxydable, mais est également utilisé pour de nombreux autres métaux.
L'aluminium est généralement gravé dans des solutions alcalines contenant divers mélanges d'hydroxyde de sodium, d'hydroxyde de potassium, de phosphate trisodique et de carbonate de sodium, ainsi que d'autres ingrédients pour empêcher la formation de boues. L'un des procédés les plus courants utilise de la soude à une concentration de 10 à 40 g/l maintenue à une température de 50 à 85°C avec un temps d'immersion pouvant aller jusqu'à 10 minutes.
L'attaque alcaline est généralement précédée et suivie d'un traitement dans divers mélanges d'acide chlorhydrique, fluorhydrique, nitrique, phosphorique, chromique ou sulfurique. Un traitement acide typique implique des immersions de 15 à 60 secondes dans un mélange de 3 parties en volume d'acide nitrique et 1 partie en volume d'acide fluorhydrique qui est maintenu à une température de 20°C.
Galvanisation
La galvanisation applique un revêtement de zinc à une variété de produits en acier pour les protéger contre la corrosion. Le produit doit être propre et sans oxyde pour que le revêtement adhère correctement. Cela implique généralement un certain nombre de processus de nettoyage, de rinçage, de séchage ou de recuit avant que le produit n'entre dans le bain de galvanisation. Dans la galvanisation « à chaud », le produit est passé dans un bain de zinc fondu ; la galvanisation "à froid" est essentiellement une galvanoplastie, comme décrit ci-dessus.
Les produits manufacturés sont généralement galvanisés par lots, tandis que la méthode de la bande continue est utilisée pour les bandes, tôles ou fils d'acier. Un flux peut être utilisé pour maintenir un nettoyage satisfaisant à la fois du produit et du bain de zinc et pour faciliter le séchage. Une étape de préfluxage peut être suivie d'une couverture de flux de chlorure d'ammonium sur la surface du bain de zinc, ou ce dernier peut être utilisé seul. Dans le tuyau de galvanisation, le tuyau est immergé dans une solution chaude de chlorure de zinc et d'ammonium après le nettoyage et avant que le tuyau n'entre dans le bain de zinc fondu. Les flux se décomposent pour former du chlorure d'hydrogène irritant et du gaz ammoniac, nécessitant une LEV.
Les différents types de galvanisation à chaud en continu diffèrent essentiellement par la façon dont le produit est nettoyé et si le nettoyage est effectué en ligne :
La ligne de galvanisation en continu pour les feuillards d'acier de faible épaisseur omet le décapage et l'utilisation de flux ; il utilise un nettoyage alcalin et maintient la surface propre de la bande en la chauffant dans une chambre ou un four avec une atmosphère réductrice d'hydrogène jusqu'à ce qu'elle passe sous la surface du bain de zinc fondu.
La galvanisation continue du fil nécessite des étapes de recuit, généralement avec un bac en plomb fondu devant les cuves de nettoyage et de galvanisation; refroidissement par air ou par eau; décapage dans de l'acide chlorhydrique chaud et dilué; rinçage; application d'un flux; séchage; puis galvanisation dans le bain de zinc fondu.
Une écume, un alliage de fer et de zinc, se dépose au fond du bain de zinc fondu et doit être retirée périodiquement. Différents types de matériaux flottent à la surface du bain de zinc pour empêcher l'oxydation du zinc fondu. Un écrémage fréquent est nécessaire aux points d'entrée et de sortie du fil ou de la bande à galvaniser.
Traitement thermique
Le traitement thermique, le chauffage et le refroidissement d'un métal qui reste à l'état solide, fait généralement partie intégrante du traitement des produits métalliques. Elle implique presque toujours une modification de la structure cristalline du métal qui entraîne une modification de ses propriétés (par exemple, recuit pour rendre le métal plus malléable, chauffage et refroidissement lent pour réduire la dureté, chauffage et trempe pour augmenter la dureté, basse température chauffage pour minimiser les contraintes internes).
Recuit
Le recuit est un traitement thermique « d'adoucissement » largement utilisé pour permettre un travail à froid supplémentaire du métal, améliorer l'usinabilité, soulager les contraintes du produit avant son utilisation, etc. Cela implique de chauffer le métal à une température spécifique, de le maintenir à cette température pendant une durée spécifique et de le laisser refroidir à une vitesse particulière. Plusieurs techniques de recuit sont utilisées :
Durcissement par vieillissement
Le durcissement vieillissant est un traitement thermique souvent utilisé sur les alliages aluminium-cuivre dans lequel le durcissement naturel qui se produit dans l'alliage est accéléré par un chauffage à environ 180°C pendant environ 1 heure.
homogénéisation
L'homogénéisation, généralement appliquée aux lingots ou aux compacts de métal en poudre, est conçue pour éliminer ou réduire considérablement la ségrégation. Il est obtenu en chauffant à une température d'environ 20°C en dessous du point de fusion du métal pendant environ 2 heures ou plus, puis en trempant.
Normaliser
Un processus similaire au recuit complet assure l'uniformité des propriétés mécaniques à obtenir et produit également une plus grande ténacité et résistance aux charges mécaniques.
Breveter
Le brevetage est un type spécial de procédé de recuit qui est généralement appliqué aux matériaux de petite section destinés à être tréfilés (par exemple, fil d'acier à 0.6 % de carbone). Le métal est chauffé dans un four ordinaire au-dessus de la plage de transformation, puis passe directement du four dans, par exemple, un bain de plomb maintenu à une température d'environ 170°C.
Trempe-trempe et revenu
Une augmentation de la dureté peut être produite dans un alliage à base de fer en chauffant au-dessus de la plage de transformation et en refroidissant rapidement à température ambiante par trempe dans de l'huile, de l'eau ou de l'air. L'article est souvent trop sollicité pour être mis en service et, pour augmenter sa ténacité, il est revenu en le réchauffant à une température inférieure à la plage de transformation et en le laissant refroidir à la vitesse souhaitée.
La trempe de martre et la trempe austriée sont des processus similaires sauf que l'article est trempé, par exemple, dans un bain de sel ou de plomb maintenu à une température de 400°C.
Trempe superficielle et cémentation
Il s'agit d'un autre procédé de traitement thermique appliqué le plus fréquemment aux alliages à base de fer, qui permet à la surface de l'objet de rester dure tandis que son cœur reste relativement ductile. Il a plusieurs variantes :
La métallisation
La métallisation, ou projection de métal, est une technique d'application d'un revêtement métallique protecteur sur une surface rugueuse mécaniquement en la pulvérisant avec des gouttelettes de métal en fusion. Il est également utilisé pour reconstituer des surfaces usées ou corrodées et pour récupérer des composants mal usinés. Le processus est largement connu sous le nom de Schooping, du nom du Dr Schoop qui l'a inventé.
Il utilise le pistolet Schooping , un pistolet pulvérisateur portatif en forme de pistolet à travers lequel le métal sous forme de fil est introduit dans une flamme de chalumeau à gaz combustible / oxygène qui le fait fondre et, à l'aide d'air comprimé, le pulvérise sur l'objet. La source de chaleur est un mélange d'oxygène et d'acétylène, de propane ou de gaz naturel comprimé. Le fil enroulé est généralement redressé avant d'être introduit dans le pistolet. Tout métal pouvant être transformé en fil peut être utilisé ; le pistolet peut également accepter le métal sous forme de poudre.
La métallisation sous vide est un processus dans lequel l'objet est placé dans un bocal sous vide dans lequel le métal de revêtement est pulvérisé.
Phosphatation
La phosphatation est principalement utilisée sur l'acier et l'aluminium doux et galvanisés pour augmenter l'adhérence et la résistance à la corrosion de la peinture, de la cire et des finitions à l'huile. Il est également utilisé pour former une couche qui agit comme un film de séparation dans l'emboutissage profond de la tôle et améliore sa résistance à l'usure. Elle consiste essentiellement à faire réagir la surface métallique avec une solution d'un ou plusieurs phosphates de fer, de zinc, de manganèse, de sodium ou d'ammonium. Des solutions de phosphate de sodium et d'ammonium sont utilisées pour le nettoyage et la phosphatation combinés. La nécessité de phosphater des objets multi-métaux et le désir d'augmenter les vitesses de ligne dans les opérations automatisées ont conduit à réduire les temps de réaction par l'ajout d'accélérateurs tels que les fluorures, les chlorates, les molybdates et les composés de nickel aux solutions de phosphatation. Pour réduire la taille des cristaux et, par conséquent, pour augmenter la flexibilité des revêtements de phosphate de zinc, des agents d'affinage des cristaux tels que le phosphate de zinc tertiaire ou le phosphate de titane sont ajoutés au rinçage de prétraitement.
La séquence de phosphatation comprend généralement les étapes suivantes :
Amorçage
Les apprêts de peinture organiques sont appliqués sur les surfaces métalliques pour favoriser l'adhérence des peintures appliquées ultérieurement et pour retarder la corrosion à l'interface peinture-métal. Les apprêts contiennent généralement des résines, des pigments et des solvants et peuvent être appliqués sur les surfaces métalliques préparées au pinceau, par pulvérisation, par immersion, par revêtement au rouleau ou par électrophorèse.
Les solvants peuvent être n'importe quelle combinaison d'hydrocarbures aliphatiques et aromatiques, de cétones, d'esters, d'alcools et d'éthers. Les résines les plus couramment utilisées sont le polyvinylbutynol, les résines phénoliques, les alkydes d'huile siccative, les huiles époxydées, les époxyesters, les silicates d'éthyle et les caoutchoucs chlorés. Dans les amorces complexes, des agents de réticulation tels que la tétraéthylène pentamine, la pentaéthylène hexamine, les isocyanates et l'urée formaldéhyde sont utilisés. Les pigments inorganiques utilisés dans les formulations d'apprêt comprennent des composés de plomb, de baryum, de chrome, de zinc et de calcium.
Revêtement plastique
Les revêtements plastiques sont appliqués sur les métaux sous forme liquide, sous forme de poudres qui sont ensuite durcies ou frittées par chauffage, ou sous la forme de feuilles fabriquées qui sont laminées sur la surface métallique avec un adhésif. Les plastiques les plus couramment utilisés sont le polyéthylène, les polyamides (nylons) et le PVC. Ces derniers peuvent comprendre des plastifiants à base d'esters monomères et polymères et de stabilisants tels que le carbonate de plomb, les sels d'acides gras de baryum et de cadmium, le dilaurate de dibutylétain, les mercaptides d'alkylétain et le phosphate de zinc. Bien qu'ils soient généralement peu toxiques et non irritants, certains des plastifiants sont des sensibilisants cutanés.
Les dangers et leur prévention
Comme on peut le déduire de la complexité des processus décrits ci-dessus, il existe une grande variété de risques pour la sécurité et la santé associés au traitement de surface des métaux. Beaucoup sont régulièrement rencontrés dans les opérations de fabrication; d'autres sont présentés par l'unicité des techniques et des matériaux employés. Certains sont potentiellement mortels. Dans l'ensemble, cependant, ils peuvent être prévenus ou contrôlés.
Conception du lieu de travail
Le lieu de travail doit être conçu pour permettre la livraison des matières premières et des fournitures et l'enlèvement des produits finis sans interférer avec le traitement en cours. Étant donné que de nombreux produits chimiques sont inflammables ou susceptibles de réagir lorsqu'ils sont mélangés, une séparation appropriée lors du stockage et du transport est essentielle. De nombreuses opérations de finition des métaux impliquent des liquides, et lorsque des fuites, des déversements ou des éclaboussures d'acides ou d'alcalis se produisent, ils doivent être lavés rapidement. En conséquence, des sols suffisamment drainés et antidérapants doivent être prévus. L'entretien ménager doit être diligent pour garder les zones de travail et autres espaces propres et exempts d'accumulations de matériaux. Les systèmes d'élimination des déchets solides et liquides et des effluents des fours et de la ventilation par aspiration doivent être conçus en tenant compte des préoccupations environnementales.
Les postes de travail et les affectations de travail doivent utiliser des principes ergonomiques pour minimiser les foulures, les entorses, la fatigue excessive et les RSI. Les protections de la machine doivent avoir un verrouillage automatique afin que la machine soit mise hors tension si la protection est retirée. Les pare-éclaboussures sont indispensables. En raison du danger d'éclaboussures de solutions acides et alcalines chaudes, les douches oculaires et les douches pour tout le corps doivent être installées à portée de main. Des panneaux doivent être affichés pour avertir les autres membres du personnel de production et de maintenance des dangers tels que les bains chimiques et les surfaces chaudes.
Évaluation chimique
Tous les produits chimiques doivent être évalués pour la toxicité potentielle et les risques physiques, et des matériaux moins dangereux doivent être remplacés dans la mesure du possible. Cependant, étant donné que le matériau moins toxique peut être plus inflammable, le risque d'incendie et d'explosion doit également être pris en compte. De plus, la compatibilité chimique des matériaux doit être prise en compte. Par exemple, le mélange accidentel de sels de nitrate et de cyanure pourrait provoquer une explosion en raison des fortes propriétés oxydantes des nitrates.
Ventilation
La plupart des processus de revêtement métallique nécessitent un LEV qui est stratégiquement placé pour éloigner les vapeurs ou autres contaminants du travailleur. Certains systèmes poussent de l'air frais à travers le réservoir pour « pousser » les contaminants en suspension dans l'air vers le côté échappement du système. Les entrées d'air frais doivent être situées loin des évents d'échappement afin que les gaz potentiellement toxiques ne soient pas recirculés.
Équipement de protection individuelle
Les processus doivent être conçus pour prévenir les expositions potentiellement toxiques, mais comme ils ne peuvent pas toujours être totalement évités, les employés devront être équipés d'EPI appropriés (par exemple, des lunettes avec ou sans écrans faciaux, selon le cas, des gants, des tabliers ou des combinaisons et des chaussures). Étant donné que de nombreuses expositions impliquent des solutions chaudes corrosives ou caustiques, les éléments de protection doivent être isolés et résistants aux produits chimiques. S'il y a une exposition possible à l'électricité, l'EPI doit être non conducteur. L'EPI doit être disponible en quantité suffisante pour permettre aux articles contaminés et humides d'être nettoyés et séchés avant de les réutiliser. Des gants isolés et d'autres vêtements de protection doivent être disponibles lorsqu'il existe un risque de brûlures thermiques causées par le métal chaud, les fours, etc.
Un complément important est la disponibilité d'installations de lavage et de casiers et de vestiaires propres, afin que les vêtements des travailleurs restent non contaminés et que les travailleurs ne ramènent pas de matières toxiques chez eux.
Formation et supervision des employés
L'éducation et la formation des employés sont essentielles à la fois lorsqu'ils sont nouveaux dans le travail ou lorsqu'il y a eu des changements dans l'équipement ou le processus. Des fiches signalétiques doivent être fournies pour chacun des produits chimiques qui expliquent les dangers chimiques et physiques, dans des langues et à des niveaux d'éducation qui garantissent qu'elles seront comprises par les travailleurs. Des tests de compétence et des recyclages périodiques garantiront que les travailleurs ont retenu les informations nécessaires. Une surveillance étroite est recommandée pour s'assurer que les procédures appropriées sont suivies.
Dangers sélectionnés
Certains risques sont propres à l'industrie du revêtement métallique et méritent une attention particulière.
Solutions alcalines et acides
Les solutions alcalines et acides chauffées utilisées dans le nettoyage et le traitement des métaux sont particulièrement corrosives et caustiques. Ils sont irritants pour la peau et les muqueuses et sont particulièrement dangereux en cas de projection dans les yeux. Les douches oculaires et les douches d'urgence sont essentielles. Des vêtements et des lunettes de protection appropriés vous protégeront contre les éclaboussures inévitables; lorsqu'une éclaboussure atteint la peau, la zone doit être immédiatement et abondamment rincée à l'eau fraîche et propre pendant au moins 15 minutes; une attention médicale peut être nécessaire, en particulier lorsque l'œil est impliqué.
Des précautions doivent être prises lors de l'utilisation d'hydrocarbures chlorés car le phosgène peut résulter d'une réaction de l'hydrocarbure chloré, des acides et des métaux. L'acide nitrique et l'acide fluorhydrique sont particulièrement dangereux lorsque leurs gaz sont inhalés, car cela peut prendre 4 heures ou plus avant que les effets sur les poumons ne deviennent apparents. Une bronchite, une pneumonite et même un œdème pulmonaire potentiellement mortel peuvent apparaître tardivement chez un travailleur qui n'a apparemment eu aucun effet initial de l'exposition. Un traitement médical prophylactique rapide et, souvent, une hospitalisation sont recommandés pour les travailleurs qui ont été exposés. Le contact cutané avec l'acide fluorhydrique peut provoquer de graves brûlures sans douleur pendant plusieurs heures. Une attention médicale rapide est essentielle.
Poussière
Les poussières métalliques et oxydiques sont un problème particulier dans les opérations de meulage et de polissage, et sont plus efficacement éliminées par LEV au fur et à mesure qu'elles sont créées. Les conduits doivent être conçus pour être lisses et la vitesse de l'air doit être suffisante pour empêcher les particules de se déposer hors du flux d'air. Les poussières d'aluminium et de magnésium peuvent être explosives et doivent être collectées dans un piège humide. Le plomb est devenu moins un problème avec le déclin de son utilisation dans les émaux de céramique et de porcelaine, mais il reste le risque professionnel omniprésent et doit toujours être évité. Le béryllium et ses composés ont récemment suscité de l'intérêt en raison de la possibilité de cancérogénicité et de maladie chronique du béryllium.
Certaines opérations présentent un risque de silicose et de pneumoconiose : la calcination, le broyage et le séchage du silex, du quartz ou de la pierre ; le tamisage, le mélange et la pesée de ces substances à l'état sec ; et le chargement des fours avec de tels matériaux. Ils représentent également un danger lorsqu'ils sont utilisés dans un procédé humide et sont projetés sur le lieu de travail et sur les vêtements des travailleurs, pour redevenir poussières lorsqu'ils sèchent. LEV et une propreté et une hygiène personnelle rigoureuses sont des mesures préventives importantes.
Solvants organiques
Les solvants et autres produits chimiques organiques utilisés dans le dégraissage et dans certains processus sont dangereux lorsqu'ils sont inhalés. En phase aiguë, leurs effets narcotiques peuvent entraîner une paralysie respiratoire et la mort. En cas d'exposition chronique, la toxicité du système nerveux central et les lésions hépatiques et rénales sont les plus fréquentes. La protection est assurée par LEV avec une zone de sécurité d'au moins 80 à 100 cm entre la source et la zone respiratoire du travailleur. Une ventilation du banc doit également être installée pour éliminer les vapeurs résiduelles des pièces finies. Le dégraissage de la peau par les solvants organiques peut être un précurseur de dermatite. De nombreux solvants sont également inflammables.
Cyanide
Les bains contenant des cyanures sont fréquemment utilisés dans le dégraissage électrolytique, la galvanoplastie et la cyanuration. La réaction avec l'acide formera du cyanure d'hydrogène volatil et potentiellement mortel (acide prussique). La concentration létale dans l'air est de 300 à 500 ppm. Des expositions mortelles peuvent également résulter de l'absorption cutanée ou de l'ingestion de cyanures. Une propreté optimale est essentielle pour les travailleurs utilisant du cyanure. Les aliments ne doivent pas être consommés avant le lavage et ne doivent jamais se trouver dans la zone de travail. Les mains et les vêtements doivent être soigneusement nettoyés après une exposition potentielle au cyanure.
Les mesures de premiers secours en cas d'empoisonnement au cyanure comprennent le transport à l'air libre, le retrait des vêtements contaminés, un lavage abondant des zones exposées à l'eau, l'oxygénothérapie et l'inhalation de nitrite d'amyle. LEV et protection de la peau sont indispensables.
Chrome et nickel
Les composés de chrome et de nickel utilisés dans les bains galvaniques de galvanoplastie peuvent être dangereux. Les composés du chrome peuvent provoquer des brûlures, des ulcérations et de l'eczéma de la peau et des muqueuses ainsi qu'une perforation caractéristique de la cloison nasale. Un asthme bronchique peut survenir. Les sels de nickel peuvent provoquer des lésions cutanées allergiques persistantes ou toxiques-irritatives. Il est prouvé que les composés du chrome et du nickel peuvent être cancérigènes. LEV et protection de la peau sont indispensables.
Fours et étuves
Des précautions particulières sont nécessaires lorsque vous travaillez avec les fours utilisés, par exemple, dans le traitement thermique des métaux où les composants sont manipulés à des températures élevées et les matériaux utilisés dans le processus peuvent être soit toxiques, soit explosifs, soit les deux. Les milieux gazeux (atmosphères) du four peuvent réagir avec la charge métallique (atmosphères oxydantes ou réductrices) ou être neutres et protecteurs. La plupart de ces derniers contiennent jusqu'à 50 % d'hydrogène et 20 % de monoxyde de carbone, qui, en plus d'être combustibles, forment des mélanges hautement explosifs avec l'air à des températures élevées. La température d'inflammation varie de 450 à 750 °C, mais une étincelle locale peut provoquer une inflammation même à des températures plus basses. Le danger d'explosion est plus important lors de la mise en marche ou de l'arrêt du four. Étant donné qu'un four de refroidissement a tendance à aspirer de l'air (un danger particulier lorsque l'alimentation en combustible ou en électricité est interrompue), une alimentation en gaz inerte (par exemple, de l'azote ou du dioxyde de carbone) doit être disponible pour la purge lorsque le four est arrêté ainsi que lorsqu'une atmosphère protectrice est introduite dans un four chaud.
Le monoxyde de carbone est peut-être le plus grand danger des fours et des fours. Comme il est incolore et inodore, il atteint fréquemment des niveaux toxiques avant que le travailleur n'en ait conscience. Le mal de tête est l'un des premiers symptômes de toxicité et, par conséquent, un travailleur qui développe un mal de tête au travail doit immédiatement être transporté à l'air frais. Les zones dangereuses comprennent des poches encastrées dans lesquelles le monoxyde de carbone peut s'accumuler ; il convient de rappeler que la maçonnerie est poreuse et peut retenir le gaz lors d'une purge normale et l'émettre une fois la purge terminée.
Les fours au plomb peuvent être dangereux car le plomb a tendance à se vaporiser assez rapidement à des températures supérieures à 870°C. Par conséquent, un système efficace d'extraction des fumées est nécessaire. Un bris ou une panne de pot peut également être dangereux; un puits ou une fosse suffisamment grand doit être fourni pour capturer le métal en fusion si cela se produit.
Feu et explosion
De nombreux composés utilisés dans les revêtements métalliques sont inflammables et, dans certaines circonstances, explosifs. Pour la plupart, les fours et les fours de séchage sont alimentés au gaz, et des précautions spéciales telles que des dispositifs anti-flamme au niveau des brûleurs, des vannes de coupure basse pression dans les conduites d'alimentation et des panneaux anti-explosion dans la structure des poêles doivent être installées. . Dans les opérations électrolytiques, l'hydrogène formé au cours du processus peut s'accumuler à la surface du bain et, s'il n'est pas évacué, peut atteindre des concentrations explosives. Les fours doivent être correctement ventilés et les brûleurs protégés contre l'obstruction par des gouttes de matière.
La trempe à l'huile présente également un risque d'incendie, surtout si la charge métallique n'est pas complètement immergée. Les huiles de trempe doivent avoir un point d'éclair élevé et leur température ne doit pas dépasser 27°C.
Les bouteilles d'oxygène comprimé et de gaz combustible utilisées dans la métallisation présentent des risques d'incendie et d'explosion si elles ne sont pas stockées et utilisées correctement. Voir l'article « Soudage et coupage thermique » dans ce chapitre pour des précautions détaillées.
Comme l'exigent les ordonnances locales, l'équipement de lutte contre l'incendie, y compris les alarmes, doit être fourni et maintenu en bon état de fonctionnement, et les travailleurs entraînés à l'utiliser correctement.
Moocall Heat
L'utilisation de fours, de flammes nues, de fours, de solutions chauffées et de métaux en fusion présente inévitablement le risque d'une exposition excessive à la chaleur, qui est aggravée dans les climats chauds et humides et, en particulier, par les vêtements et équipements de protection occlusifs. La climatisation complète d'une usine peut ne pas être économiquement réalisable, mais fournir de l'air refroidi dans les systèmes de ventilation locaux est utile. Des pauses dans un environnement frais et un apport hydrique adéquat (les liquides pris au poste de travail doivent être exempts de contaminants toxiques) aideront à éviter la toxicité due à la chaleur. Les travailleurs et les superviseurs doivent être formés à la reconnaissance des symptômes de stress thermique.
Pour aller plus loin
Le traitement de surface des métaux implique une multiplicité de processus impliquant un large éventail d'expositions potentiellement toxiques, dont la plupart peuvent être évitées ou contrôlées par l'application diligente de mesures préventives bien reconnues.
La récupération des métaux est le processus par lequel les métaux sont produits à partir de ferraille. Ces métaux récupérés ne se distinguent pas des métaux produits à partir du traitement primaire d'un minerai du métal. Cependant, le processus est légèrement différent et l'exposition pourrait être différente. Les contrôles techniques sont fondamentalement les mêmes. La récupération des métaux est très importante pour l'économie mondiale en raison de l'épuisement des matières premières et de la pollution de l'environnement créée par les déchets.
L'aluminium, le cuivre, le plomb et le zinc représentent 95 % de la production de l'industrie secondaire des métaux non ferreux. Le magnésium, le mercure, le nickel, les métaux précieux, le cadmium, le sélénium, le cobalt, l'étain et le titane sont également récupérés. (Le fer et l'acier sont traités dans le chapitre Industrie du fer et de l'acier. Voir également l'article « Fusion et affinage du cuivre, du plomb et du zinc » dans ce chapitre.)
Stratégies de contrôle
Principes de contrôle des émissions/expositions
La récupération des métaux implique des expositions à la poussière, aux fumées, aux solvants, au bruit, à la chaleur, aux brouillards acides et à d'autres matières et risques potentiellement dangereux. Certaines modifications du processus et/ou de la manipulation des matériaux peuvent être réalisables pour éliminer ou réduire la génération d'émissions : minimiser la manipulation, abaisser les températures des pots, diminuer la formation de scories et la génération de poussière en surface, et modifier l'aménagement de l'usine pour réduire la manipulation des matériaux ou le réentraînement des sédiments décantés. poussière.
L'exposition peut être réduite dans certains cas si des machines sont sélectionnées pour effectuer des tâches à forte exposition afin que les employés puissent être éloignés de la zone. Cela peut également réduire les risques ergonomiques dus à la manipulation des matériaux.
Pour éviter la contamination croisée des zones propres de l'usine, il est souhaitable d'isoler les processus générant des émissions importantes. Une barrière physique contiendra les émissions et réduira leur propagation. Ainsi, moins de personnes sont exposées et le nombre de sources d'émission contribuant à l'exposition dans une zone donnée sera réduit. Cela simplifie les évaluations de l'exposition et facilite l'identification et le contrôle des principales sources. Les opérations de récupération sont souvent isolées des autres opérations de l'usine.
Parfois, il est possible d'enfermer ou d'isoler une source d'émission spécifique. Étant donné que les enceintes sont rarement étanches à l'air, un système d'évacuation à tirage négatif est souvent appliqué à l'enceinte. L'un des moyens les plus courants de contrôler les émissions consiste à fournir une ventilation par aspiration locale au point de génération des émissions. La capture des émissions à leur source réduit le potentiel de dispersion des émissions dans l'air. Il prévient également l'exposition secondaire des employés créée par le réentraînement des contaminants décantés.
La vitesse de capture d'une hotte d'extraction doit être suffisamment grande pour empêcher les fumées ou la poussière de s'échapper du flux d'air dans la hotte. Le flux d'air doit avoir une vitesse suffisante pour transporter les fumées et les particules de poussière dans la hotte et pour surmonter les effets perturbateurs des courants d'air croisés et autres mouvements d'air aléatoires. La vitesse requise pour accomplir cela variera d'une application à l'autre. L'utilisation d'appareils de chauffage à recirculation ou de ventilateurs de refroidissement personnels qui peuvent surmonter la ventilation par aspiration locale doit être limitée.
Tous les systèmes de ventilation par extraction ou par dilution nécessitent également de l'air de remplacement (appelé aussi systèmes d'air « d'appoint »). Si le système d'air de remplacement est bien conçu et intégré aux systèmes de ventilation naturelle et de confort, on peut s'attendre à un contrôle plus efficace des expositions. Par exemple, les sorties d'air de remplacement doivent être placées de manière à ce que l'air propre s'écoule de la sortie à travers les employés, vers la source d'émission et vers l'échappement. Cette technique est souvent utilisée avec des îlots d'alimentation en air et place l'employé entre l'air entrant propre et la source d'émission.
Les zones propres sont destinées à être contrôlées par des contrôles directs des émissions et l'entretien ménager. Ces zones présentent de faibles niveaux de contaminants ambiants. Les employés dans les zones contaminées peuvent être protégés par des cabines de service à adduction d'air, des îlots, des balcons de secours et des salles de contrôle, complétés par une protection respiratoire individuelle.
L'exposition quotidienne moyenne des travailleurs peut être réduite en fournissant des zones propres telles que les salles de pause et les salles à manger qui sont alimentées en air frais filtré. En passant du temps dans une zone relativement exempte de contaminants, l'exposition moyenne pondérée dans le temps des employés aux contaminants peut être réduite. Une autre application populaire de ce principe est l'îlot d'alimentation en air, où de l'air frais filtré est fourni à la zone respiratoire de l'employé au poste de travail.
Un espace suffisant pour les hottes, les conduits, les salles de contrôle, les activités de maintenance, le nettoyage et le stockage de l'équipement doit être prévu.
Les véhicules à roues sont des sources importantes d'émissions secondaires. Lorsque le transport par véhicule à roues est utilisé, les émissions peuvent être réduites en goudronnant toutes les surfaces, en gardant les surfaces exemptes de matériaux poussiéreux accumulés, en réduisant les distances et la vitesse de déplacement des véhicules et en redirigeant les gaz d'échappement des véhicules et la décharge des ventilateurs de refroidissement. Le matériau de pavage approprié, tel que le béton, doit être sélectionné après avoir pris en compte des facteurs tels que la charge, l'utilisation et l'entretien de la surface. Des revêtements peuvent être appliqués sur certaines surfaces pour faciliter le lessivage des chaussées.
Tous les systèmes de ventilation d'évacuation, de dilution et d'appoint doivent être correctement entretenus afin de contrôler efficacement les contaminants de l'air. Outre l'entretien des systèmes de ventilation généraux, l'équipement de traitement doit être entretenu pour éliminer les déversements de matières et les émissions fugitives.
Mise en œuvre du programme de pratique de travail
Bien que les normes mettent l'accent sur les contrôles techniques comme moyen d'assurer la conformité, les contrôles des pratiques de travail sont essentiels à la réussite d'un programme de contrôle. Les contrôles techniques peuvent être mis en échec par de mauvaises habitudes de travail, un entretien inadéquat et un mauvais entretien ménager ou une mauvaise hygiène personnelle. Les employés qui utilisent le même équipement sur différents quarts de travail peuvent avoir des expositions aéroportées très différentes en raison des différences de ces facteurs entre les quarts de travail.
Les programmes d'entraînement au travail, bien que souvent négligés, représentent de bonnes pratiques managériales ainsi que du bon sens ; ils sont rentables mais exigent une attitude responsable et coopérative de la part des employés et des supérieurs hiérarchiques. L'attitude de la haute direction envers la sécurité et la santé se reflète dans l'attitude des supérieurs hiérarchiques. De même, si les superviseurs n'appliquent pas ces programmes, l'attitude des employés peut en pâtir. La promotion de bonnes attitudes en matière de santé et de sécurité peut être accomplie par :
Les programmes d'entraînement au travail ne peuvent pas être simplement « installés ». Tout comme un système de ventilation, ils doivent être entretenus et vérifiés en permanence pour s'assurer qu'ils fonctionnent correctement. Ces programmes relèvent de la responsabilité de la direction et des employés. Des programmes devraient être établis pour enseigner, encourager et superviser les « bonnes » pratiques (c'est-à-dire à faible exposition).
Équipement de protection individuelle
Des lunettes de sécurité avec écrans latéraux, une combinaison, des chaussures de sécurité et des gants de travail doivent être portés systématiquement pour tous les travaux. Les personnes engagées dans la coulée et la fusion, ou dans la coulée d'alliages, devraient porter des tabliers et des protections pour les mains en cuir ou en d'autres matériaux appropriés pour se protéger contre les éclaboussures de métal en fusion.
Dans les opérations où les contrôles techniques ne sont pas adéquats pour contrôler les émissions de poussière ou de fumée, une protection respiratoire appropriée doit être portée. Si les niveaux de bruit sont excessifs et ne peuvent pas être éliminés ou si les sources de bruit ne peuvent pas être isolées, des protections auditives doivent être portées. Il devrait également y avoir un programme de préservation de l'ouïe, comprenant des tests audiométriques et une formation.
Processus
Aluminium
L'industrie secondaire de l'aluminium utilise des déchets contenant de l'aluminium pour produire de l'aluminium métallique et des alliages d'aluminium. Les procédés utilisés dans cette industrie comprennent le prétraitement des ferrailles, la refusion, l'alliage et la coulée. La matière première utilisée par l'industrie de l'aluminium secondaire comprend de la ferraille neuve et ancienne, du porc sué et un peu d'aluminium primaire. La nouvelle ferraille se compose de chutes, de pièces forgées et d'autres solides achetés auprès de l'industrie aéronautique, des fabricants et d'autres usines de fabrication. Les alésages et les tournages sont des sous-produits de l'usinage des pièces moulées, des tiges et des pièces forgées par l'industrie aéronautique et automobile. Les écumes, les écumes et les scories proviennent d'usines de réduction primaire, d'usines de fusion secondaire et de fonderies. Les vieux déchets comprennent les pièces automobiles, les articles ménagers et les pièces d'avion. Les étapes impliquées sont les suivantes :
Le tableau 1 répertorie l'exposition et les contrôles pour les opérations de récupération de l'aluminium.
Tableau 1. Contrôles techniques/administratifs pour l'aluminium, par opération
Équipement de processus |
Exposition |
Ingénierie/contrôles administratifs |
tri |
Dessoudage au chalumeau - fumées métalliques telles que le plomb et le cadmium |
Ventilation par aspiration locale pendant le dessoudage ; EPI—protection respiratoire lors du dessoudage |
Concassage/criblage |
Poussières et aérosols non spécifiques, brouillards d'huile, particules métalliques et bruit |
Ventilation par aspiration locale et ventilation générale de la zone, isolation de la source de bruit ; EPI—protection auditive |
Mise en balle |
Aucune exposition connue |
Aucun contrôle |
Combustion/séchage |
Matière particulaire non spécifique pouvant inclure des métaux, de la suie et des matières organiques lourdes condensées. Gaz et vapeurs contenant des fluorures, du dioxyde de soufre, des chlorures, du monoxyde de carbone, des hydrocarbures et des aldéhydes |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime de travail/repos sous contrainte thermique, fluides, isolement de la source de bruit ; EPI—protection auditive |
Traitement à chaud |
Quelques fumées |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Fraisage à sec |
Poussière |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Grillage |
Poussière |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime de travail/repos sous contrainte thermique, fluides, isolement de la source de bruit ; EPI—protection auditive |
Transpiration |
Fumées et particules métalliques, gaz et vapeurs non spécifiques, chaleur et bruit |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime de travail/repos sous contrainte thermique, fluides, isolement de la source de bruit ; EPI—protection auditive et protection respiratoire |
Fusion-affinage à réverbère (chlore) |
Produits de combustion, chlore, chlorures d'hydrogène, chlorures métalliques, chlorures d'aluminium, chaleur et bruit |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime de travail/repos sous contrainte thermique, fluides, isolement de la source de bruit ; EPI—protection auditive et protection respiratoire |
Fusion-affinage à réverbère (fluor) |
Produits de combustion, fluor, fluorures d'hydrogène, fluorures métalliques, fluorures d'aluminium, chaleur et bruit |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime de travail/repos sous contrainte thermique, fluides, isolement de la source de bruit ; EPI—protection auditive et protection respiratoire |
Récupération du cuivre
L'industrie secondaire du cuivre utilise des déchets contenant du cuivre pour produire du cuivre métallique et des alliages à base de cuivre. Les matières premières utilisées peuvent être classées en chutes neuves produites lors de la fabrication de produits finis ou en chutes anciennes provenant d'articles usés ou récupérés obsolètes. Les anciennes sources de ferraille comprennent les fils électriques, les appareils de plomberie, l'équipement électrique, les automobiles et les appareils électroménagers. Les autres matériaux à valeur de cuivre comprennent les scories, les scories, les cendres de fonderie et les balayures des fonderies. Les étapes suivantes sont impliquées :
Le tableau 2 répertorie les expositions et les contrôles pour les opérations de récupération du cuivre.
Tableau 2. Contrôles techniques/administratifs pour le cuivre, par opération
Équipement de processus |
Expositions |
Ingénierie/contrôles administratifs |
Décapage et tri |
Contaminants de l'air provenant de la manutention des matériaux et du dessoudage ou de la coupe de ferraille |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Briquetage et concassage |
Poussières et aérosols non spécifiques, brouillards d'huile, particules métalliques et bruit |
Ventilation par aspiration locale et ventilation générale de la zone, isolation de la source de bruit ; EPI—protection auditive et protection respiratoire |
Déchiquetage |
Poussières non spécifiques, matériau d'isolation des fils, particules métalliques et bruit |
Ventilation par aspiration locale et ventilation générale de la zone, isolation de la source de bruit ; EPI—protection auditive et protection respiratoire |
Broyage et séparation gravitaire |
Poussières non spécifiques, particules métalliques de fondants, scories et scories et bruit |
Ventilation par aspiration locale et ventilation générale de la zone, isolation de la source de bruit ; EPI—protection auditive et protection respiratoire |
Séchage |
Matière particulaire non spécifique, pouvant inclure des métaux, de la suie et des matières organiques lourdes condensées |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides, isolation de la source de bruit ; EPI—protection auditive et protection respiratoire |
Brûlure d'isolant |
Matière particulaire non spécifique pouvant inclure de la fumée, de l'argile |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides, isolation de la source de bruit ; EPI—protection respiratoire |
Transpiration |
Fumées et particules métalliques, gaz, vapeurs et particules non spécifiques |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides, isolation de la source de bruit ; EPI—protection auditive et protection respiratoire |
Lixiviation du carbonate d'ammonium |
Ammoniac |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone ; EPI—protection respiratoire |
Distillation à la vapeur |
Ammoniac |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone ; EPI—lunettes avec protections latérales |
Réduction hydrothermale de l'hydrogène |
Ammoniac |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone ; EPI—protection respiratoire |
Lixiviation à l'acide sulfurique |
Brouillards d'acide sulfurique |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Fusion du convertisseur |
Métaux volatils, bruit |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone ; EPI—protection respiratoire et protection auditive |
Fusion au creuset électrique |
Particules, oxydes de soufre et d'azote, suie, monoxyde de carbone, bruit |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone ; EPI—protection auditive |
Affinage au feu |
Oxydes de soufre, hydrocarbures, particules |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone ; EPI—protection auditive |
Affinage électrolytique |
Acide sulfurique et métaux des boues |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Récupération de plomb
Les matières premières achetées par les fonderies de plomb de seconde fusion peuvent nécessiter un traitement avant d'être chargées dans un four de fusion. Cette section traite des matières premières les plus courantes achetées par les fonderies de plomb de seconde fusion ainsi que des contrôles techniques et des pratiques de travail réalisables pour limiter l'exposition des employés au plomb provenant des opérations de traitement des matières premières. Il convient de noter que la poussière de plomb peut généralement être trouvée dans les installations de récupération du plomb et que tout air véhiculaire est susceptible de remuer la poussière de plomb qui peut ensuite être inhalée ou adhérer aux chaussures, aux vêtements, à la peau et aux cheveux.
Batteries automobiles
La matière première la plus courante dans une fonderie de plomb secondaire est constituée de batteries automobiles de rebut. Environ 50 % du poids d'une batterie automobile usagée sera récupéré sous forme de plomb métallique dans le processus de fusion et d'affinage. Environ 90 % des batteries automobiles fabriquées aujourd'hui utilisent une boîte ou un boîtier en polypropylène. Les boîtiers en polypropylène sont récupérés par presque toutes les fonderies de plomb de seconde fusion en raison de la valeur économique élevée de ce matériau. La plupart de ces procédés peuvent générer des fumées métalliques, notamment de plomb et d'antimoine.
In rupture de batterie automobile il existe un potentiel de formation d'arsine ou de stibine en raison de la présence d'arsenic ou d'antimoine utilisé comme agents de durcissement dans le métal de la grille et du potentiel de présence d'hydrogène naissant.
Les quatre processus les plus courants pour casser les batteries automobiles sont :
Les trois premiers de ces processus impliquent de couper le haut de la batterie, puis de jeter les groupes ou les matériaux contenant du plomb. Le quatrième processus consiste à broyer la totalité de la batterie dans un broyeur à marteaux et à séparer les composants par séparation par gravité.
Séparation de batterie automobile a lieu après que les batteries automobiles ont été cassées afin que le matériau contenant du plomb puisse être séparé du matériau du boîtier. Le retrait du boîtier peut générer des brouillards acides. Les techniques les plus largement utilisées pour accomplir cette tâche sont :
Les batteries industrielles qui servaient à alimenter des équipements électriques mobiles ou à d'autres usages industriels sont achetées périodiquement comme matière première par la plupart des fonderies secondaires. Beaucoup de ces batteries ont des boîtiers en acier qui doivent être retirés en coupant le boîtier avec un chalumeau ou une scie à essence à main.
Autres ferrailles plombifères achetées
Les fonderies de plomb de deuxième fusion achètent une variété d'autres matériaux de rebut comme matières premières pour le processus de fusion. Ces matériaux comprennent les déchets des usines de fabrication de batteries, les crasses provenant du raffinage du plomb, les déchets de plomb métallique tels que les linotypes et les revêtements de câbles, et les résidus de plomb tétraéthyle. Ces types de matériaux peuvent être chargés directement dans des fours de fusion ou mélangés avec d'autres matériaux de charge.
Manutention et transport des matières premières
Une partie essentielle du processus de fusion secondaire du plomb est la manutention, le transport et le stockage de la matière première. Les matériaux sont transportés par des chariots élévateurs, des chargeurs frontaux ou des convoyeurs mécaniques (vis, élévateur à godets ou tapis). La principale méthode de transport de matériaux dans l'industrie secondaire du plomb est l'équipement mobile.
Certaines méthodes courantes de transport mécanique utilisées par les fonderies de plomb de seconde fusion comprennent : les systèmes de transport à courroie qui peuvent être utilisés pour transporter le matériau d'alimentation du four des zones de stockage à la zone de carbonisation du four ; convoyeurs à vis pour transporter la poussière de combustion du filtre à manches vers un four d'agglomération ou une zone de stockage ou des élévateurs à godets et des chaînes/lignes de traînée.
Fonte
L'opération de fusion dans une fonderie de plomb secondaire implique la réduction de déchets contenant du plomb en plomb métallique dans un haut fourneau ou un réverbère.
Hauts fourneaux sont chargés de matériaux plombifères, de coke (combustible), de calcaire et de fer (fondant). Ces matériaux sont introduits dans le four au sommet de l'arbre du four ou par une porte de charge sur le côté de l'arbre près du haut du four. Certains risques environnementaux associés aux opérations de hauts fourneaux sont les fumées métalliques et les particules (en particulier le plomb et l'antimoine), la chaleur, le bruit et le monoxyde de carbone. Divers mécanismes de transport de matériau de charge sont utilisés dans l'industrie du plomb secondaire. Le palan à benne est probablement le plus courant. D'autres dispositifs utilisés comprennent des trémies vibrantes, des convoyeurs à bande et des élévateurs à godets.
Les opérations de coulée dans les hauts fourneaux consistent à retirer le plomb fondu et les scories du four dans des moules ou des poches. Certaines fonderies puisent le métal directement dans une bouilloire de maintien qui maintient le métal en fusion pour l'affinage. Les fonderies restantes coulent le métal du four en blocs et permettent aux blocs de se solidifier.
L'air soufflé pour le processus de combustion pénètre dans le haut fourneau par des tuyères qui commencent parfois à se remplir d'accrétions et doivent être physiquement poinçonnées, généralement avec une tige d'acier, pour les empêcher d'être obstruées. La méthode conventionnelle pour accomplir cette tâche consiste à retirer le couvercle des tuyères et à insérer la tige d'acier. Une fois les accrétions poinçonnées, le couvercle est remis en place.
Fours à réverbère sont chargés de matière première contenant du plomb par un mécanisme de chargement de four. Les fours à réverbère dans l'industrie secondaire du plomb ont généralement une voûte à ressort ou une voûte suspendue construite en brique réfractaire. Bon nombre des contaminants et des risques physiques associés aux fours à réverbère sont similaires à ceux des hauts fourneaux. De tels mécanismes peuvent être un vérin hydraulique, une vis sans fin ou d'autres dispositifs similaires à ceux décrits pour les hauts fourneaux.
Les opérations de coulée du four à réverbère sont très similaires aux opérations de coulée du haut fourneau.
Raffinage
L'affinage du plomb dans les fonderies de plomb secondaire est effectué dans des chaudrons ou des marmites à chauffage indirect. Le métal provenant des fours de fusion est généralement fondu dans la bouilloire, puis la teneur en oligo-éléments est ajustée pour produire l'alliage souhaité. Les produits courants sont le plomb doux (pur) et divers alliages de plomb dur (antimoine).
Pratiquement toutes les opérations secondaires de raffinage du plomb emploient des méthodes manuelles pour ajouter des matériaux d'alliage aux chaudières et emploient des méthodes manuelles de décrassage. Les scories sont balayées jusqu'au bord de la bouilloire et retirées à la pelle ou à la grande cuillère dans un récipient.
Le tableau 3 répertorie les expositions et les contrôles pour les opérations de récupération du plomb.
Tableau 3. Contrôles techniques/administratifs pour le plomb, par opération
Équipement de processus |
Expositions |
Ingénierie/contrôles administratifs |
Véhicules |
Poussière de plomb provenant des routes et éclaboussures d'eau contenant du plomb |
Lavage à l'eau et maintien des zones mouillées. La formation des opérateurs, des pratiques de travail prudentes et un bon entretien sont des éléments clés pour minimiser les émissions de plomb lors de l'utilisation d'équipements mobiles. Enfermer l'équipement et fournir un système d'air filtré à pression positive. |
Convoyeurs |
Poussière de plomb |
Il est également préférable d'équiper les systèmes de convoyeurs à bande de poulies de queue autonettoyantes ou de racleurs de bande s'ils sont utilisés pour transporter des matériaux d'alimentation de four ou des poussières de combustion. |
Débosselage de la batterie |
Poussière de plomb, brouillards acides |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Préparation des charges |
Poussière de plomb |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Haut fourneau |
Fumées et particules métalliques (plomb, antimoine), chaleur et bruit, monoxyde de carbone |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides, isolation de la source de bruit ; EPI—protection respiratoire et protection auditive |
Four à réverbère |
Fumées et particules métalliques (plomb, antimoine), chaleur et bruit |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides, isolation de la source de bruit ; EPI—protection respiratoire et protection auditive |
Raffinage |
Particules de plomb et éventuellement métaux d'alliage et fondants, bruit |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone ; EPI—protection auditive |
Casting |
Particules de plomb et éventuellement métaux d'alliage |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Récupération de zinc
L'industrie secondaire du zinc utilise de nouvelles rognures, des écumes et des cendres, des écumes moulées sous pression, des scories de galvanisation, des poussières de combustion et des résidus chimiques comme sources de zinc. La plupart des nouveaux déchets traités sont des alliages à base de zinc et de cuivre provenant de cuves de galvanisation et de moulage sous pression. Sont inclus dans la catégorie des déchets anciens les anciennes plaques de gravure sur zinc, les pièces moulées sous pression et les déchets de tiges et de matrices. Les processus sont les suivants :
Le tableau 4 répertorie les expositions et les contrôles pour les opérations de récupération du zinc.
Tableau 4. Contrôles techniques/administratifs pour le zinc, par opération
Équipement de processus |
Expositions |
Ingénierie/contrôles administratifs |
Transpiration réverbérante |
Particules contenant du zinc, de l'aluminium, du cuivre, du fer, du plomb, du cadmium, du manganèse et du chrome, des contaminants provenant des fondants, des oxydes de soufre, des chlorures et des fluorures |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, stress thermique-régime travail/repos, fluides |
Rotation sudation |
Particules contenant du zinc, de l'aluminium, du cuivre, du fer, du plomb, du cadmium, du manganèse et du chrome, des contaminants provenant des fondants, des oxydes de soufre, des chlorures et des fluorures |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides |
Transpiration du moufle et transpiration de la bouilloire (pot) |
Particules contenant du zinc, de l'aluminium, du cuivre, du fer, du plomb, du cadmium, du manganèse et du chrome, des contaminants provenant des fondants, des oxydes de soufre, des chlorures et des fluorures |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides |
Concassage/criblage |
Oxyde de zinc, petites quantités de métaux lourds, chlorures |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Lessivage du carbonate de sodium |
Oxyde de zinc, carbonate de sodium, carbonate de zinc, hydroxyde de zinc, chlorure d'hydrogène, chlorure de zinc |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Creuset de fusion bouilloire (pot), réverbère, fusion par induction électrique |
Vapeurs d'oxyde de zinc, ammoniac, chlorure d'ammoniac, chlorure d'hydrogène, chlorure de zinc |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides |
Alliage |
Particules contenant du zinc, des métaux d'alliage, des chlorures ; gaz et vapeurs non spécifiques; Chauffer |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides |
Distillation en autoclave, distillation en autoclave/oxydation et distillation à moufle |
Vapeurs d'oxyde de zinc, autres particules métalliques, oxydes de soufre |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides |
Distillation de résistance à tige de graphite |
Vapeurs d'oxyde de zinc, autres particules métalliques, oxydes de soufre |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides |
Récupération de magnésium
Les déchets anciens sont obtenus à partir de sources telles que les pièces d'automobiles et d'avions et les plaques lithographiques anciennes et obsolètes, ainsi que certaines boues des fonderies de magnésium primaire. La ferraille neuve se compose de rognures, de tournures, de forages, d'écrémages, de scories, de scories et d'articles défectueux provenant de laminoirs et d'usines de fabrication. Le plus grand danger lié à la manipulation du magnésium est celui du feu. De petits fragments de métal peuvent facilement être enflammés par une étincelle ou une flamme.
Le tableau 5 répertorie les expositions et les contrôles pour les opérations de récupération du magnésium.
Tableau 5. Contrôles techniques/administratifs pour le magnésium, par opération
Équipement de processus |
Expositions |
Ingénierie/administratif |
Tri des ferrailles |
Poussière |
Lavage à l'eau |
Fonte à pot ouvert |
Fumées et poussières, un fort potentiel d'incendie |
Ventilation par aspiration locale et ventilation générale de la zone et pratiques de travail |
Casting |
Poussières et fumées, chaleur et fort potentiel d'incendie |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides |
Récupération du mercure
Les principales sources de mercure sont les amalgames dentaires, les déchets de batteries au mercure, les boues de procédés électrolytiques qui utilisent le mercure comme catalyseur, le mercure provenant d'usines de chlore-alcali démantelées et les instruments contenant du mercure. La vapeur de mercure peut contaminer chacun de ces processus.
Le tableau 6 répertorie les expositions et les contrôles pour les opérations de récupération du mercure.
Tableau 6. Contrôles techniques/administratifs pour le mercure, par opération
Équipement de processus |
Expositions |
Ingénierie/contrôles administratifs |
écrasement |
Mercure volatil |
Échappement local ; EPI—protection respiratoire |
Filtration |
Mercure volatil |
Ventilation par aspiration locale ; EPI—protection respiratoire |
Distillation sous vide |
Mercure volatil |
Ventilation par aspiration locale ; EPI—protection respiratoire |
Épuration des solutions |
Mercure volatil, solvants, matières organiques et brouillards acides |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone ; EPI—protection respiratoire |
Oxydation |
Mercure volatil |
Ventilation par aspiration locale ; EPI—protection respiratoire |
Réplique |
Mercure volatil |
Ventilation par aspiration locale ; EPI—protection respiratoire |
Récupération du nickel
Les principales matières premières pour la récupération du nickel sont les alliages à base de nickel, de cuivre et de vapeur d'aluminium, qui peuvent être trouvés sous forme de déchets anciens ou neufs. La ferraille ancienne comprend les alliages récupérés des machines et des pièces d'avion, tandis que la ferraille nouvelle fait référence aux déchets de feuilles, aux tournures et aux solides qui sont des sous-produits de la fabrication de produits en alliage. Les étapes suivantes sont impliquées dans la récupération du nickel :
Les expositions et les mesures de contrôle pour les opérations de récupération du nickel sont répertoriées dans le tableau 7.
Tableau 7. Contrôles techniques/administratifs pour le nickel, par opération
Équipement de processus |
Expositions |
Ingénierie/contrôles administratifs |
tri |
Poussière |
Échappement local et substitution de solvant |
Dégraissage |
Solvant |
Ventilation par aspiration locale et substitution et/ou récupération de solvant, ventilation générale de la zone |
Fonte |
Fumée, poussière, bruit, chaleur |
Ventilation par aspiration locale, régime travail/repos, fluides ; EPI—protection respiratoire et protection auditive |
Raffinage |
Fumées, poussière, chaleur, bruit |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides ; EPI—protection respiratoire et protection auditive |
Casting |
Chaleur, vapeurs métalliques |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides |
Récupération de métaux précieux
Les matières premières pour l'industrie des métaux précieux se composent à la fois d'anciens et de nouveaux déchets. Les vieux rebuts comprennent les composants électroniques d'équipements militaires et civils obsolètes et les rebuts de l'industrie dentaire. De nouveaux déchets sont générés lors de la fabrication et de la fabrication de produits en métaux précieux. Les produits sont les métaux élémentaires tels que l'or, l'argent, le platine et le palladium. Le traitement des métaux précieux comprend les étapes suivantes :
Les expositions et les contrôles sont répertoriés, par opération, dans le tableau 8 (voir également « Fonderie et affinage de l'or »).
Tableau 8. Contrôles techniques/administratifs pour les métaux précieux, par opération
Équipement de processus |
Expositions |
Ingénierie/contrôles administratifs |
Tri et broyage |
Hammermill est un risque potentiel de bruit |
Matériel antibruit; EPI—protection auditive |
Incinération |
Matières organiques, gaz de combustion et poussière |
Ventilation par aspiration locale et ventilation générale de la zone |
Fusion de hauts fourneaux |
Poussière, bruit |
Ventilation par aspiration locale ; EPI—protection auditive et protection respiratoire |
Affinage électrolytique |
Brouillards acides |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Raffinage chimique |
Acide |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone ; EPI - vêtements résistants aux acides, lunettes de protection contre les produits chimiques et écran facial |
Récupération de cadmium
Les vieux déchets contenant du cadmium comprennent les pièces plaquées au cadmium provenant de véhicules et de bateaux abandonnés, les appareils électroménagers, le matériel et les fixations, les batteries au cadmium, les contacts au cadmium des interrupteurs et des relais et d'autres alliages de cadmium usagés. Les nouveaux déchets sont normalement des rejets contenant des vapeurs de cadmium et des sous-produits contaminés provenant des industries qui manipulent les métaux. Les processus de récupération sont :
Les expositions dans les processus de récupération du cadmium et les contrôles nécessaires sont résumés dans le tableau 9.
Tableau 9. Contrôles techniques/administratifs pour le cadmium, par opération
Équipement de processus |
Expositions |
Ingénierie/contrôles administratifs |
Dégraissage de la ferraille |
Solvants et poussière de cadmium |
Échappement local et substitution de solvant |
Fusion/affinage d'alliages |
Produits de la combustion du pétrole et du gaz, fumées de zinc, poussières et fumées de cadmium |
Ventilation par aspiration locale et ventilation générale de la zone ; EPI—protection respiratoire |
Distillation autoclave |
Vapeurs de cadmium |
Ventilation par aspiration locale ; EPI—protection respiratoire |
Fusion/dézingage |
Fumées et poussières de cadmium, fumées et poussières de zinc, chlorure de zinc, chlore, chlorure d'hydrogène, stress thermique |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides ; EPI—protection respiratoire |
Casting |
Poussières et fumées de cadmium, chaleur |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides ; EPI—protection respiratoire |
Récupération de sélénium
Les matières premières de ce segment sont les cylindres de copie xérographiques utilisés et les déchets générés lors de la fabrication des redresseurs au sélénium. Des poussières de sélénium peuvent être présentes partout. La distillation et la fusion en cornue peuvent produire des gaz de combustion et de la poussière. La fusion de la cornue est bruyante. Le brouillard de dioxyde de soufre et le brouillard acide sont présents dans le raffinage. Des poussières métalliques peuvent être produites lors des opérations de coulée (voir tableau 10).
Tableau 10. Contrôles techniques/administratifs pour le sélénium, par opération
Équipement de processus |
Expositions |
Ingénierie/contrôles administratifs |
Prétraitement des ferrailles |
Poussière |
Échappement local |
Fusion de cornue |
Gaz de combustion et poussières, bruit |
Ventilation par aspiration locale et ventilation générale de la zone ; EPI—protection auditive ; contrôle du bruit du brûleur |
Raffinage |
SO2, brouillard acide |
Ventilation par aspiration locale ; EPI—lunettes contre les produits chimiques |
Distillation |
Poussières et produits de combustion |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Trempe |
Poussière de métal |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Casting |
Vapeurs de sélénium |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Les processus de récupération sont les suivants :
Récupération du cobalt
Les sources de déchets de cobalt sont les meulages et les tournages de super alliages, ainsi que les pièces de moteur et les aubes de turbine obsolètes ou usées. Les processus de récupération sont :
Voir le tableau 11 pour un résumé des expositions et des contrôles pour la récupération du cobalt.
Tableau 11. Contrôles techniques/administratifs pour le cobalt, par opération
Équipement de processus |
Expositions |
Ingénierie/contrôles administratifs |
Tri manuel |
Poussière |
Lavage à l'eau |
Dégraissage |
solvants |
Récupération de solvant, échappement local et substitution de solvant |
minage |
Poussière—la toxicité dépend du grain utilisé |
Ventilation par aspiration locale ; EPI contre les risques physiques et protection respiratoire selon le grain utilisé |
Processus de décapage et de traitement chimique |
Brouillards acides |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone ; EPI—protection respiratoire |
Fusion sous vide |
métaux lourds |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Casting |
Moocall Heat |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides |
Récupération d'étain
Les principales sources de matières premières sont les garnitures en acier étamé, les rejets des entreprises de fabrication de boîtes de conserve, les bobines de placage rejetées de l'industrie sidérurgique, les scories et les boues d'étain, les scories et les boues de soudure, les rejets de bronze et de bronze usagés et les déchets de type métallique. La poussière d'étain et les brouillards acides peuvent être trouvés dans de nombreux processus.
Voir le tableau 12 pour un résumé des expositions et des contrôles pour la récupération de l'étain.
Tableau 12. Contrôles techniques/administratifs pour l'étain, par opération
Équipement de processus |
Expositions |
Ingénierie/contrôles administratifs |
Désalumination |
Hydroxyde de sodium |
Échappement local ; EPI—lunettes de protection contre les produits chimiques et/ou écran facial |
Mélange par lots |
Poussière |
Ventilation par aspiration locale et ventilation générale de la zone |
Désétamage chimique |
Caustique |
Ventilation par aspiration locale ; EPI—lunettes de protection contre les produits chimiques et/ou écran facial |
Fusion des scories |
Poussière et chaleur |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone, régime travail/repos, fluides |
Lixiviation et filtration des poussières |
Poussière |
Ventilation par aspiration locale, ventilation générale de la zone |
Débourbage et filtration des feuilles |
Aucun identifié |
Aucun identifié |
Évapocentrifugation |
Aucun identifié |
Aucun identifié |
Affinage électrolytique |
Brouillard acide |
Ventilation par aspiration locale et ventilation générale de la zone ; EPI—lunettes de protection contre les produits chimiques et/ou écran facial |
Acidification et filtration |
Brouillards acides |
Ventilation par aspiration locale et ventilation générale de la zone ; EPI—lunettes de protection contre les produits chimiques et/ou écran facial |
Affinage au feu |
Moocall Heat |
Régime travail/repos, EPI |
Fonte |
Gaz de combustion, fumées et poussières, chaleur |
Ventilation par aspiration locale et ventilation générale de la zone, régime travail/repos, EPI |
Calcination |
Poussière, fumées, chaleur |
Ventilation par aspiration locale et régime de travail/repos de ventilation générale de la zone, EPI |
Affinage en cuve |
Poussière, fumées, chaleur |
Ventilation par aspiration locale et ventilation générale de la zone, régime travail/repos, EPI |
Récupération de titane
Les deux principales sources de déchets de titane sont les particuliers et les consommateurs de titane. Les déchets ménagers générés par le fraisage et la fabrication de produits en titane comprennent les tôles de garniture, les tôles en planches, les chutes, les tournures et les alésages. Les déchets de consommation sont constitués de produits en titane recyclés. Les opérations de récupération comprennent :
Les contrôles des expositions dans les procédures de régénération du titane sont répertoriés dans le tableau 13.
Tableau 13. Contrôles techniques/administratifs pour le titane, par opération
Équipement de processus |
Expositions |
Ingénierie/contrôles administratifs |
Dégraissage au solvant |
Solvant |
Échappement local et récupération de solvant |
Le marinage |
Acides |
Écrans faciaux, tabliers, manches longues, lunettes ou lunettes de sécurité |
Électroraffinage |
Aucune connue |
Aucune connue |
Fonte |
Métaux volatils, bruit |
Ventilation par aspiration locale et contrôle du bruit des brûleurs ; EPI—protection auditive |
Casting |
Moocall Heat |
EPI |
Finition en métal
Le traitement de surface des métaux augmente leur durabilité et améliore leur apparence. Un même produit peut subir plus d'un traitement de surface, par exemple, un panneau de carrosserie peut être phosphaté, apprêté et peint. Cet article traite des procédés utilisés pour le traitement de surface des métaux et des méthodes utilisées pour réduire leur impact environnemental.
L'exploitation d'une entreprise de finition des métaux nécessite une coopération entre la direction de l'entreprise, les employés, le gouvernement et la communauté afin de minimiser efficacement l'effet environnemental des opérations. La société se préoccupe de la quantité et des effets à long terme de la pollution qui pénètre dans l'air, l'eau et l'environnement terrestre. Une gestion environnementale efficace est établi grâce à une connaissance détaillée de tous les éléments, produits chimiques, métaux, processus et sorties.
Planification de la prévention de la pollution fait passer la philosophie de la gestion environnementale de la réaction aux problèmes à l'anticipation de solutions axées sur la substitution chimique, le changement de processus et le recyclage interne, en utilisant la séquence de planification suivante :
L'amélioration continue est obtenue en fixant de nouvelles priorités d'action et en répétant la séquence d'actions.
Une documentation détaillée du processus identifiera les flux de déchets et permettra d'établir des priorités pour les opportunités de réduction des déchets. Des décisions éclairées sur les changements potentiels encourageront :
Principaux processus et processus opérationnels standard
Nettoyage est nécessaire car tous les processus de finition des métaux exigent que les pièces à finir soient exemptes de salissures organiques et inorganiques, y compris les huiles, le tartre, les composés de polissage et de polissage. Les trois types de nettoyants de base utilisés sont les solvants, les dégraissants à la vapeur et les détergents alcalins.
Les solvants et les méthodes de nettoyage par dégraissage à la vapeur ont été presque totalement remplacés par des matériaux alcalins où les processus ultérieurs sont humides. Les solvants et les dégraissants à la vapeur sont toujours utilisés là où les pièces doivent être propres et sèches sans autre traitement humide. Les solvants tels que les terpènes remplacent dans certains cas les solvants volatils. Des matériaux moins toxiques tels que le 1,1,1-trichloroéthane ont été remplacés par des matériaux plus dangereux dans le dégraissage à la vapeur (bien que ce solvant soit progressivement éliminé en tant qu'appauvrissement de la couche d'ozone).
Les cycles de nettoyage alcalins comprennent généralement une immersion suivie d'un électronettoyage anodique, suivi d'une immersion dans un acide faible. Les nettoyants non mordants et non silicatés sont généralement utilisés pour nettoyer l'aluminium. Les acides sont typiquement sulfurique, chlorhydrique et nitrique.
Anodisation, procédé électrochimique d'épaississement du film d'oxyde à la surface du métal (fréquemment appliqué à l'aluminium), traite les pièces avec des solutions diluées d'acide chromique ou sulfurique.
Revêtement de conversion est utilisé pour fournir une base pour la peinture ultérieure ou pour passiver pour la protection contre l'oxydation. Avec la chromatation, les pièces sont immergées dans une solution de chrome hexavalent avec des agents actifs organiques et inorganiques. Pour la phosphatation, les pièces sont immergées dans de l'acide phosphorique dilué avec d'autres agents. La passivation est réalisée par immersion dans de l'acide nitrique ou de l'acide nitrique avec du bichromate de sodium.
Placage autocatalytique implique un dépôt de métal sans électricité. Le dépôt autocatalytique de cuivre ou de nickel est utilisé dans la fabrication de cartes de circuits imprimés.
Electroplating implique le dépôt d'une fine couche de métal (zinc, nickel, cuivre, chrome, cadmium, étain, laiton, bronze, plomb, étain-plomb, or, argent et autres métaux tels que le platine) sur un substrat (ferreux ou non- ferreux). Les bains de procédé comprennent des métaux en solution dans des formulations acides, alcalines neutres et alcalines de cyanure (voir figure 1).
Figure 1. Entrées et sorties d'une ligne de galvanoplastie typique
Fraisage chimique et gravure sont des procédés d'immersion à dissolution contrôlée utilisant des réactifs chimiques et des décapants. L'aluminium est généralement gravé dans une soude caustique avant l'anodisation ou blanchi chimiquement dans une solution qui peut contenir des acides nitrique, phosphorique et sulfurique.
Revêtements à chaud impliquent l'application de métal sur une pièce par immersion dans du métal en fusion (galvanisation au zinc ou à l'étain de l'acier).
Bonnes pratiques de gestion
Des améliorations importantes en matière de sécurité, de santé et d'environnement peuvent être réalisées grâce à des améliorations de processus, telles que :
Planification environnementale pour des déchets spécifiques
Des flux de déchets spécifiques, généralement des solutions de placage épuisées, peuvent être réduits en :
Plusieurs méthodes de réduction de l'entraînement comprennent :
La récupération par entraînement des produits chimiques utilise une variété de technologies. Ceux-ci inclus:
Eau de rinçage
La plupart des déchets dangereux produits dans une installation de finition des métaux proviennent des eaux usées générées par les opérations de rinçage qui suivent le nettoyage et le placage. En augmentant l'efficacité du rinçage, une installation peut réduire considérablement le débit des eaux usées.
Deux stratégies de base améliorent l'efficacité du rinçage. Tout d'abord, des turbulences peuvent être générées entre la pièce et l'eau de rinçage par des rinçages par pulvérisation et une agitation de l'eau de rinçage. Le mouvement du rack ou l'eau ou l'air forcé sont utilisés. Deuxièmement, le temps de contact entre la pièce et l'eau de rinçage peut être augmenté. Plusieurs réservoirs de rinçage réglés à contre-courant en série réduiront la quantité d'eau de rinçage utilisée.
Revêtements Industriels
Le terme électrolytiques comprend les peintures, les vernis, les laques, les émaux et les gommes laques, les mastics, les bouche-pores et les scellants, les décapants pour peinture et vernis, les nettoyants pour pinceaux et les produits de peinture connexes. Les revêtements liquides contiennent des pigments et des additifs dispersés dans un mélange liquide de liant et de solvant. Les pigments sont des composés inorganiques ou organiques qui fournissent la couleur et l'opacité du revêtement et influencent l'écoulement et la durabilité du revêtement. Les pigments contiennent souvent des métaux lourds tels que le cadmium, le plomb, le zinc, le chrome et le cobalt. Le liant augmente l'adhésivité, la cohésion et la consistance du revêtement et est le composant principal qui reste sur la surface lorsque le revêtement est terminé. Les liants comprennent une variété d'huiles, de résines, de caoutchoucs et de polymères. Des additifs tels que des charges et des diluants peuvent être ajoutés aux revêtements pour réduire les coûts de fabrication et augmenter la durabilité du revêtement.
Les types de solvants organiques utilisés dans les revêtements comprennent les hydrocarbures aliphatiques, les hydrocarbures aromatiques, les esters, les cétones, les éthers de glycol et les alcools. Les solvants dispersent ou dissolvent les liants et diminuent la viscosité et l'épaisseur du revêtement. Les solvants utilisés dans les formulations de revêtements sont dangereux car nombre d'entre eux sont cancérigènes pour l'homme et sont inflammables ou explosifs. La plupart des solvants contenus dans un revêtement s'évaporent lorsque le revêtement durcit, ce qui génère des émissions de composés organiques volatils (COV). Les émissions de COV sont de plus en plus réglementées en raison des effets négatifs sur la santé humaine et l'environnement. Les préoccupations environnementales associées aux ingrédients conventionnels, aux technologies d'application de revêtement et aux déchets de revêtement sont une force motrice pour le développement d'alternatives de prévention de la pollution.
La plupart des revêtements sont utilisés sur des produits architecturaux, industriels ou spéciaux. Les revêtements architecturaux sont utilisés dans les bâtiments et les produits de construction et pour les services décoratifs et protecteurs tels que les vernis pour protéger le bois. Les installations industrielles intègrent des opérations de revêtement dans divers processus de production. Les industries de l'automobile, des boîtes métalliques, de la machinerie agricole, du revêtement en continu, des meubles et accessoires en bois et en métal et des appareils électroménagers sont les principaux consommateurs de revêtements industriels.
La conception d'une formulation de revêtement dépend du but de l'application du revêtement. Les revêtements offrent une esthétique et une protection contre la corrosion et la surface. Le coût, la fonction, la sécurité du produit, la sécurité environnementale, l'efficacité du transfert et la vitesse de séchage et de durcissement déterminent les formulations.
Procédés de revêtement
Il existe cinq opérations comprenant la plupart des processus de revêtement : manipulation et préparation des matières premières, préparation de surface, revêtement, nettoyage des équipements et gestion des déchets.
Manipulation et préparation des matières premières
La manipulation et la préparation des matières premières impliquent le stockage des stocks, les opérations de mélange, la dilution et l'ajustement des revêtements et le transfert des matières premières à travers l'installation. Des procédures et des pratiques de surveillance et de manipulation sont nécessaires pour minimiser la génération de déchets dus à la détérioration, au non-respect des spécifications et à une mauvaise préparation pouvant résulter d'un éclaircissage excessif et du gaspillage qui en résulte. Le transfert, qu'il soit manuel ou via un système de tuyauterie, doit être programmé pour éviter la détérioration.
Préparation de la surface
Le type de technique de préparation de surface utilisée dépend de la surface à enduire - préparation précédente, quantité de saleté, de graisse, du revêtement à appliquer et de la finition de surface requise. Les opérations de préparation courantes comprennent le dégraissage, le pré-revêtement ou la phosphatation et l'élimination du revêtement. Pour la finition des métaux, le dégraissage implique un essuyage au solvant, un nettoyage à froid ou un dégraissage à la vapeur avec des solvants halogénés, un nettoyage alcalin aqueux, un nettoyage semi-aqueux ou un nettoyage aux hydrocarbures aliphatiques pour éliminer les salissures organiques, la saleté, l'huile et la graisse. Le décapage à l'acide, le nettoyage abrasif ou le nettoyage à la flamme sont utilisés pour éliminer la calamine et la rouille.
L'opération de préparation la plus courante des surfaces métalliques, autre que le nettoyage, est le revêtement de phosphate, utilisé pour favoriser l'adhérence des revêtements organiques sur les surfaces métalliques et retarder la corrosion. Les revêtements de phosphate sont appliqués en immergeant ou en pulvérisant des surfaces métalliques avec une solution de phosphate de zinc, de fer ou de manganèse. La phosphatation est un processus de finition de surface similaire à la galvanoplastie, consistant en une série de bains chimiques et de rinçage dans lesquels les pièces sont immergées pour obtenir la préparation de surface souhaitée. Voir l'article « Traitement de surface des métaux » dans ce chapitre.
L'enlèvement de revêtement, chimique ou mécanique, est effectué sur des surfaces qui nécessitent un nouveau revêtement, une réparation ou une inspection. La méthode de retrait de revêtement chimique la plus courante est le décapage au solvant. Ces solutions contiennent généralement du phénol, du chlorure de méthylène et un acide organique pour dissoudre le revêtement de la surface revêtue. Un dernier lavage à l'eau pour éliminer les produits chimiques peut générer de grandes quantités d'eaux usées. Le sablage à l'abrasif est le processus mécanique courant, une opération à sec qui utilise de l'air comprimé pour propulser un agent de sablage contre la surface afin d'enlever le revêtement.
Les opérations de préparation de surface affectent la quantité de déchets issus du processus de préparation spécifique. Si la préparation de la surface est inadéquate, ce qui entraîne un mauvais revêtement, alors l'enlèvement du revêtement et le nouveau revêtement ajoutent à la génération de déchets.
enrobage
L'opération de revêtement implique le transfert du revêtement sur la surface et le durcissement du revêtement sur la surface. La plupart des technologies de revêtement appartiennent à 1 des 5 catégories de base : revêtement par immersion, revêtement au rouleau, revêtement par écoulement, revêtement par pulvérisation et la technique la plus courante, le revêtement par pulvérisation à air atomisé utilisant des revêtements à base de solvant.
Les revêtements par pulvérisation à air atomisé sont généralement réalisés dans un environnement contrôlé en raison des émissions de solvants et de la surpulvérisation. Les dispositifs de contrôle de la surpulvérisation sont des filtres en tissu ou des murs d'eau, générant soit des filtres usagés, soit des eaux usées provenant des systèmes d'épuration de l'air.
Le durcissement est effectué pour convertir le liant de revêtement en une surface dure, résistante et adhérente. Les mécanismes de durcissement comprennent : le séchage, la cuisson ou l'exposition à un faisceau d'électrons ou à une lumière infrarouge ou ultraviolette. Le durcissement génère des COV importants à partir des revêtements à base de solvant et pose un risque d'explosion si les concentrations de solvant dépassent la limite inférieure d'explosivité. Par conséquent, les opérations de durcissement sont équipées de dispositifs de contrôle de la pollution de l'air pour éviter les émissions de COV et de contrôle de sécurité pour éviter les explosions.
Les préoccupations environnementales et sanitaires, l'augmentation des réglementations affectant les formulations de revêtement conventionnelles, les coûts élevés des solvants et l'élimination coûteuse des déchets dangereux ont créé une demande pour des formulations de revêtement alternatives qui contiennent moins de composants dangereux et génèrent moins de déchets lorsqu'elles sont appliquées. Les formulations de revêtement alternatives comprennent :
Nettoyage de l'équipement
Le nettoyage des équipements est une opération de maintenance de routine nécessaire dans les processus de revêtement. Cela crée des quantités importantes de déchets dangereux, en particulier si des solvants halogénés sont utilisés pour le nettoyage. Le nettoyage de l'équipement pour les revêtements à base de solvant a traditionnellement été effectué manuellement avec des solvants organiques pour éliminer les revêtements de l'équipement de traitement. La tuyauterie nécessite un rinçage avec du solvant par lots jusqu'à ce qu'elle soit propre. L'équipement de revêtement doit être nettoyé entre les changements de produit et après les arrêts de procédé. Les procédures et les pratiques utilisées détermineront le niveau de déchets générés par ces activités.
La gestion des déchets
Plusieurs flux de déchets sont générés par les procédés de revêtement. Les déchets solides comprennent les contenants de revêtement vides, les boues de revêtement provenant de la surpulvérisation et du nettoyage de l'équipement, les filtres usés et les matériaux abrasifs, le revêtement sec et les chiffons de nettoyage.
Les déchets liquides comprennent les eaux usées provenant de la préparation de la surface, du contrôle de la surpulvérisation ou du nettoyage de l'équipement, des matériaux de revêtement ou de préparation de surface hors spécifications ou en excès, de la surpulvérisation, des déversements et des solutions de nettoyage usées. Le recyclage sur site en boucle fermée devient de plus en plus populaire pour les solvants usés à mesure que les coûts d'élimination augmentent. Les liquides à base d'eau sont généralement traités sur place avant d'être rejetés dans des systèmes de traitement publics.
Les émissions de COV sont générées par tous les procédés de revêtement conventionnels qui utilisent des revêtements à base de solvant, nécessitant des dispositifs de contrôle tels que des unités d'adsorption de carbone, des condenseurs ou des oxydants catalytiques thermiques.
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