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82. Industria della lavorazione dei metalli e della lavorazione dei metalli

Editor del capitolo: Michael McCann


Sommario

Tabelle e figure

Profilo generale

Operazioni di fusione e raffinazione

Fusione e raffinazione
Pekka Roto

Fusione e raffinazione di rame, piombo e zinco

Fusione e raffinazione dell'alluminio
Bertram D.Dinman

Fusione e raffinazione dell'oro
ID Gadaskina e LA Ryzik

Lavorazione dei metalli e lavorazione dei metalli

fonderie
Franklin E. Mirer

Forgiatura e stampaggio
Roberto M. Park

Saldatura e taglio termico
Philip A. Platcow e GS Lyndon

torni
Toni Retsch

Levigatura e lucidatura
K.Welinder

Lubrificanti industriali, fluidi per la lavorazione dei metalli e oli per automobili
Richard S. Kraus

Trattamento superficiale dei metalli
JG Jones, JR Bevan, JA Catton, A. Zober, N. Fish, KM Morse, G. Thomas, MA El Kadeem e Philip A. Platcow

Recupero metalli
Melvin E. Cassady e Richard D. Ringenwald, Jr.

Problemi ambientali nella finitura dei metalli e nei rivestimenti industriali
Steward Forbes

tavoli

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1. Ingressi e uscite per la fusione del rame
2. Ingressi e uscite per la fusione del piombo
3. Ingressi e uscite per la fusione dello zinco
4. Ingressi e uscite per la fusione dell'alluminio
5. Tipi di forni da fonderia
6. Input di materiali di processo e output di inquinamento
7. Processi di saldatura: descrizione e pericoli
8. Sintesi dei pericoli
9. Comandi per alluminio, a comando
10 Controlli per il rame, per operazione
11 Controlli per piombo, per operazione
12 Controlli per lo zinco, per operazione
13 Controlli per il magnesio, per operazione
14 Controlli per il mercurio, per operazione
15 Controlli per il nichel, per operazione
16 Controlli per metalli preziosi
17 Controlli per il cadmio, per operazione
18 Controlli per il selenio, per operazione
19 Controlli per cobalto, per operazione
20 Controlli per stagno, per operazione
21 Controlli per il titanio, per operazione

Cifre

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Mercoledì, marzo 16 2011 20: 28

Fusione e raffinazione

Adattato dalla 3a edizione, Enciclopedia della salute e sicurezza sul lavoro.

Nella produzione e raffinazione dei metalli, i componenti di valore vengono separati da materiale privo di valore in una serie di diverse reazioni fisiche e chimiche. Il prodotto finale è un metallo contenente quantità controllate di impurità. La fusione e raffinazione primaria produce metalli direttamente dai concentrati di minerale, mentre la fusione e raffinazione secondaria produce metalli da rottami e rifiuti di processo. I rottami includono pezzi e pezzi di parti metalliche, barre, torniture, lamiere e fili che sono fuori specifica o usurati ma possono essere riciclati (vedere l'articolo "Recupero metalli" in questo capitolo).

Panoramica dei processi

Due tecnologie di recupero del metallo sono generalmente utilizzate per produrre metalli raffinati, pirometallurgico ed idrometallurgico. I processi pirometallurgici utilizzano il calore per separare i metalli desiderati da altri materiali. Questi processi utilizzano differenze tra potenziali di ossidazione, punti di fusione, tensioni di vapore, densità e/o miscibilità dei componenti del minerale quando vengono fusi. Le tecnologie idrometallurgiche differiscono dai processi pirometallurgici in quanto i metalli desiderati vengono separati da altri materiali utilizzando tecniche che sfruttano le differenze tra le solubilità costituenti e/o le proprietà elettrochimiche mentre si trovano in soluzioni acquose.

pyrometallurgy

 Durante la lavorazione pirometallica, un minerale, dopo essere stato beneficiato (concentrato mediante frantumazione, macinazione, flottazione ed essiccazione), viene sinterizzato o arrostito (calcinato) con altri materiali come polvere di filtri e fondente. Il concentrato viene quindi fuso, o fuso, in un altoforno per fondere i metalli desiderati in un lingotto fuso impuro. Questo lingotto viene quindi sottoposto a un terzo processo pirometallico per raffinare il metallo fino al livello di purezza desiderato. Ogni volta che il minerale o il lingotto viene riscaldato, vengono creati materiali di scarto. La polvere dei gas di ventilazione e di processo può essere catturata in un filtro a maniche e smaltita o restituita al processo, a seconda del contenuto di metallo residuo. Anche lo zolfo nel gas viene catturato e quando le concentrazioni sono superiori al 4% può essere trasformato in acido solforico. A seconda dell'origine del minerale e del suo contenuto di metalli residui, possono essere prodotti anche vari metalli come oro e argento come sottoprodotti.

La tostatura è un importante processo pirometallurgico. La torrefazione per solfatazione viene utilizzata nella produzione di cobalto e zinco. Il suo scopo è quello di separare i metalli in modo che possano essere trasformati in una forma idrosolubile per ulteriori lavorazioni idrometallurgiche.

La fusione di minerali solforati produce un concentrato di metallo parzialmente ossidato (opaco). Nella fusione, il materiale privo di valore, solitamente ferro, forma una scoria con materiale fondente e viene convertito nell'ossido. I metalli preziosi acquistano la forma metallica nella fase di trasformazione, che avviene nei forni di trasformazione. Questo metodo è utilizzato nella produzione di rame e nichel. Ferro, ferrocromo, piombo, magnesio e composti ferrosi sono prodotti mediante riduzione del minerale con carbone e un flusso (calcare), il processo di fusione avviene solitamente in un forno elettrico. (Vedi anche il Industria siderurgica capitolo.) L'elettrolisi del sale fuso, utilizzata nella produzione di alluminio, è un altro esempio di processo pirometallurgico.

L'elevata temperatura necessaria per il trattamento pirometallurgico dei metalli è ottenuta bruciando combustibili fossili o sfruttando la reazione esotermica del minerale stesso (ad esempio, nel processo di flash smelting). Il processo di fusione rapida è un esempio di processo pirometallurgico a risparmio energetico in cui il ferro e lo zolfo del concentrato di minerale vengono ossidati. La reazione esotermica unita a un sistema di recupero del calore consente di risparmiare molta energia per la fusione. L'alto recupero di zolfo del processo è vantaggioso anche per la protezione dell'ambiente. La maggior parte delle fonderie di rame e nichel di recente costruzione utilizza questo processo.

hydrometallurgy

Esempi di processi idrometallurgici sono la lisciviazione, la precipitazione, la riduzione elettrolitica, lo scambio ionico, la separazione della membrana e l'estrazione con solvente. La prima fase dei processi idrometallurgici è la lisciviazione di metalli preziosi da materiale meno prezioso, ad esempio con acido solforico. La lisciviazione è spesso preceduta da un pretrattamento (ad es. torrefazione per solfatazione). Il processo di lisciviazione richiede spesso alta pressione, aggiunta di ossigeno o alte temperature. La lisciviazione può essere effettuata anche con l'elettricità. Dalla soluzione di lisciviazione il metallo desiderato o il suo composto viene recuperato mediante precipitazione o riduzione con metodi diversi. La riduzione viene effettuata, ad esempio, nella produzione di cobalto e nichel con gas.

Anche l'elettrolisi dei metalli in soluzioni acquose è considerata un processo idrometallurgico. Nel processo di elettrolisi lo ione metallico viene ridotto al metallo. Il metallo si trova in una soluzione acida debole da cui precipita sui catodi sotto l'influenza di una corrente elettrica. La maggior parte dei metalli non ferrosi può anche essere raffinata mediante elettrolisi.

Spesso i processi metallurgici sono una combinazione di processi piro e idrometallurgici, a seconda del concentrato di minerale da trattare e del tipo di metallo da raffinare. Un esempio è la produzione di nichel.

Pericoli e loro prevenzione

La prevenzione dei rischi per la salute e degli infortuni nell'industria metallurgica è principalmente una questione educativa e tecnica. Le visite mediche sono secondarie e hanno solo un ruolo complementare nella prevenzione dei rischi per la salute. Un armonioso scambio di informazioni e la collaborazione tra i dipartimenti di pianificazione, linea, sicurezza e salute sul lavoro all'interno dell'azienda danno il risultato più efficiente nella prevenzione dei rischi per la salute.

Le misure preventive migliori e meno costose sono quelle adottate nella fase di progettazione di un nuovo impianto o processo. Nella progettazione di nuovi impianti di produzione, dovrebbero essere presi in considerazione almeno i seguenti aspetti:

  • Le potenziali fonti di contaminanti dell'aria devono essere racchiuse e isolate.
  • La progettazione e il posizionamento delle apparecchiature di processo dovrebbero consentire un facile accesso per scopi di manutenzione.
  • Le aree in cui può verificarsi un pericolo improvviso e imprevisto devono essere monitorate continuamente. Dovrebbero essere inclusi avvisi di avvertimento adeguati. Ad esempio, le aree in cui potrebbe essere possibile l'esposizione all'arsina o all'acido cianidrico dovrebbero essere sottoposte a monitoraggio continuo.
  • L'aggiunta e la manipolazione di prodotti chimici di processo velenosi devono essere pianificate in modo da evitare la manipolazione manuale.
  • Per valutare la reale esposizione del singolo lavoratore, ove possibile, dovrebbero essere utilizzati dispositivi di campionamento per l'igiene personale sul lavoro. Il monitoraggio fisso regolare di gas, polveri e rumore fornisce una panoramica dell'esposizione ma ha solo un ruolo complementare nella valutazione della dose di esposizione.
  • Nella pianificazione dello spazio, i requisiti di modifiche o estensioni future del processo dovrebbero essere presi in considerazione in modo che gli standard di igiene professionale dell'impianto non peggiorino.
  • Dovrebbe esserci un sistema continuo di formazione e istruzione per il personale addetto alla sicurezza e alla salute, nonché per i capisquadra e gli operai. I nuovi lavoratori, in particolare, dovrebbero essere informati a fondo sui potenziali rischi per la salute e su come prevenirli nei propri ambienti di lavoro. Inoltre, la formazione dovrebbe essere effettuata ogni volta che viene introdotto un nuovo processo.
  • Le pratiche di lavoro sono importanti. Ad esempio, una scarsa igiene personale dovuta a mangiare e fumare sul posto di lavoro può aumentare considerevolmente l'esposizione personale.
  • La direzione dovrebbe disporre di un sistema di monitoraggio della salute e della sicurezza che produca dati adeguati per il processo decisionale tecnico ed economico.

 

Di seguito sono riportati alcuni dei rischi e delle precauzioni specifici che si trovano nella fusione e nella raffinazione.

Infortuni

L'industria della fusione e della raffinazione ha un tasso di infortuni più elevato rispetto alla maggior parte delle altre industrie. Le fonti di queste lesioni includono: schizzi e fuoriuscite di metallo fuso e scorie con conseguenti ustioni; esplosioni di gas ed esplosioni dovute al contatto del metallo fuso con l'acqua; collisioni con locomotive in movimento, vagoni, carroponti e altre attrezzature mobili; cadute di oggetti pesanti; cadute dall'alto (p. es., durante l'accesso alla cabina di una gru); e lesioni da scivolamento e inciampo dovute all'ostruzione di pavimenti e passaggi.

Le precauzioni includono: formazione adeguata, dispositivi di protezione individuale (DPI) adeguati (ad es. elmetti, scarpe antinfortunistiche, guanti da lavoro e indumenti protettivi); buona conservazione, pulizia e manutenzione delle attrezzature; regole del traffico per le attrezzature in movimento (compresi percorsi definiti e un efficace sistema di segnalazione e allarme); e un programma di protezione anticaduta.

calore

Le malattie da stress da calore come il colpo di calore sono un pericolo comune, principalmente a causa della radiazione infrarossa delle fornaci e del metallo fuso. Questo è particolarmente un problema quando si deve svolgere un lavoro faticoso in ambienti caldi.

La prevenzione delle malattie da calore può comportare schermi d'acqua o cortine d'aria davanti alle fornaci, raffreddamento localizzato, cabine climatizzate chiuse, indumenti protettivi contro il calore e tute raffreddate ad aria, che consentano un tempo sufficiente per l'acclimatazione, pause di lavoro in aree fresche e una fornitura adeguata di bevande per il consumo frequente.

Rischi chimici

L'esposizione a un'ampia varietà di polveri, fumi, gas e altre sostanze chimiche pericolose può verificarsi durante le operazioni di fusione e raffinazione. La frantumazione e la macinazione del minerale, in particolare, può comportare un'elevata esposizione a silice e polveri metalliche tossiche (ad es. contenenti piombo, arsenico e cadmio). Ci possono essere anche esposizioni alla polvere durante le operazioni di manutenzione del forno. Durante le operazioni di fusione, i fumi metallici possono rappresentare un grosso problema.

Le emissioni di polvere e fumi possono essere controllate mediante recinzione, automazione dei processi, ventilazione di scarico locale e di diluizione, bagnatura dei materiali, manipolazione ridotta dei materiali e altri cambiamenti di processo. Se questi non sono adeguati, sarebbe necessaria una protezione respiratoria.

Molte operazioni di fusione comportano la produzione di grandi quantità di anidride solforosa dai minerali di solfuro e monossido di carbonio dai processi di combustione. La diluizione e la ventilazione di scarico locale (LEV) sono essenziali.

L'acido solforico viene prodotto come sottoprodotto delle operazioni di fusione e viene utilizzato nella raffinazione elettrolitica e nella lisciviazione dei metalli. L'esposizione può avvenire sia al liquido che a nebbie di acido solforico. Sono necessari protezione della pelle e degli occhi e LEV.

La fusione e la raffinazione di alcuni metalli possono comportare rischi particolari. Gli esempi includono il nichel carbonile nella raffinazione del nichel, i fluoruri nella fusione dell'alluminio, l'arsenico nella fusione e raffinazione del rame e del piombo e l'esposizione al mercurio e al cianuro durante la raffinazione dell'oro. Questi processi richiedono le proprie precauzioni speciali.

Altri pericoli

L'abbagliamento e la radiazione infrarossa delle fornaci e del metallo fuso possono causare danni agli occhi, inclusa la cataratta. Devono essere indossati occhiali e visiere adeguati. Alti livelli di radiazione infrarossa possono anche causare ustioni cutanee a meno che non si indossino indumenti protettivi.

Elevati livelli di rumore dovuti alla frantumazione e alla macinazione del minerale, soffiatori a gas e forni elettrici ad alta potenza possono causare la perdita dell'udito. Se la fonte del rumore non può essere racchiusa o isolata, è necessario indossare protezioni acustiche. Dovrebbe essere istituito un programma di conservazione dell'udito che includa test audiometrici e formazione.

Durante i processi elettrolitici possono verificarsi pericoli elettrici. Le precauzioni includono una corretta manutenzione elettrica con procedure di lockout/tagout; guanti, abbigliamento e utensili isolanti; e interruttori di circuito di guasto a terra dove necessario.

Il sollevamento e la movimentazione manuale dei materiali può causare lesioni alla schiena e agli arti superiori. Gli ausili meccanici per il sollevamento e un'adeguata formazione sui metodi di sollevamento possono ridurre questo problema.

Inquinamento e protezione dell'ambiente

Le emissioni di gas irritanti e corrosivi come l'anidride solforosa, l'acido solfidrico e l'acido cloridrico possono contribuire all'inquinamento atmosferico e causare la corrosione dei metalli e del calcestruzzo all'interno dell'impianto e nell'ambiente circostante. La tolleranza della vegetazione all'anidride solforosa varia a seconda del tipo di foresta e di suolo. In generale, gli alberi sempreverdi tollerano concentrazioni inferiori di anidride solforosa rispetto a quelli decidui. Le emissioni di particolato possono contenere particolato non specifico, fluoruri, piombo, arsenico, cadmio e molti altri metalli tossici. L'effluente delle acque reflue può contenere una varietà di metalli tossici, acido solforico e altre impurità. I rifiuti solidi possono essere contaminati da arsenico, piombo, solfuri di ferro, silice e altri inquinanti.

La gestione della fonderia dovrebbe includere la valutazione e il controllo delle emissioni dall'impianto. Questo è un lavoro specializzato che dovrebbe essere svolto solo da personale che abbia una profonda conoscenza delle proprietà chimiche e della tossicità dei materiali scaricati dai processi dell'impianto. Lo stato fisico del materiale, la temperatura alla quale lascia il processo, altri materiali nel flusso di gas e altri fattori devono essere considerati quando si pianificano misure per controllare l'inquinamento atmosferico. E' anche auspicabile mantenere una stazione meteorologica, tenere registrazioni meteorologiche ed essere pronti a ridurre la produzione quando le condizioni meteorologiche sono sfavorevoli per la dispersione degli effluenti del camino. Le visite sul campo sono necessarie per osservare l'effetto dell'inquinamento atmosferico sulle aree residenziali e agricole.

L'anidride solforosa, uno dei maggiori contaminanti, viene recuperata come acido solforico quando presente in quantità sufficiente. Altrimenti, per soddisfare gli standard di emissione, l'anidride solforosa e altri rifiuti gassosi pericolosi vengono controllati mediante lavaggio. Le emissioni di particolato sono comunemente controllate da filtri in tessuto e precipitatori elettrostatici.

Grandi quantità di acqua vengono utilizzate nei processi di flottazione come la concentrazione di rame. La maggior parte di quest'acqua viene riciclata nel processo. I residui del processo di flottazione vengono pompati come liquami negli stagni di sedimentazione. L'acqua viene riciclata durante il processo. L'acqua di processo contenente metalli e l'acqua piovana vengono pulite in impianti di trattamento delle acque prima dello scarico o del riciclaggio.

I rifiuti in fase solida comprendono le scorie della fusione, i fanghi di spurgo dalla conversione dell'anidride solforosa in acido solforico ei fanghi provenienti dai depositi superficiali (ad esempio, bacini di sedimentazione). Alcune scorie possono essere riconcentrate e restituite alle fonderie per la rilavorazione o il recupero di altri metalli presenti. Molti di questi rifiuti in fase solida sono rifiuti pericolosi che devono essere stoccati secondo le normative ambientali.

 

Di ritorno

Mercoledì, marzo 16 2011 20: 59

Fusione e raffinazione di rame, piombo e zinco

Adattato dall'EPA 1995.

Rame

Il rame viene estratto sia in miniere a cielo aperto che in miniere sotterranee, a seconda della qualità del minerale e della natura del deposito di minerale. Il minerale di rame contiene tipicamente meno dell'1% di rame sotto forma di minerali di solfuro. Una volta che il minerale viene consegnato fuori terra, viene frantumato e macinato fino a ottenere una finezza polverosa e quindi concentrato per un'ulteriore lavorazione. Nel processo di concentrazione, il minerale macinato viene impastato con acqua, vengono aggiunti reagenti chimici e l'aria viene soffiata attraverso l'impasto. Le bolle d'aria si attaccano ai minerali di rame e vengono quindi espulse dalla parte superiore delle celle di galleggiamento. Il concentrato contiene tra il 20 e il 30% di rame. Gli sterili, o minerali di ganga, dal minerale cadono sul fondo delle celle e vengono rimossi, disidratati da addensanti e trasportati come impasto liquido in un bacino di sterili per lo smaltimento. Tutta l'acqua utilizzata in questa operazione, dagli addensanti di disidratazione e dallo stagno degli sterili, viene recuperata e riciclata nel processo.

Il rame può essere prodotto pirometallurgicamente o idrometallurgicamente a seconda del tipo di minerale utilizzato come carica. I concentrati di minerale, che contengono solfuro di rame e minerali di solfuro di ferro, vengono trattati mediante processi pirometallurgici per ottenere prodotti di rame di elevata purezza. I minerali di ossido, che contengono minerali di ossido di rame che possono trovarsi in altre parti della miniera, insieme ad altri materiali di scarto ossidati, vengono trattati mediante processi idrometallurgici per produrre prodotti di rame di elevata purezza.

La conversione del rame dal minerale al metallo avviene mediante fusione. Durante la fusione i concentrati vengono essiccati e immessi in uno dei diversi tipi di fornaci. Lì i minerali di solfuro vengono parzialmente ossidati e fusi per produrre uno strato di matte, un misto di solfuro di rame e ferro e scorie, uno strato superiore di rifiuti.

Il mascherino viene ulteriormente elaborato mediante conversione. Le scorie vengono estratte dalla fornace e immagazzinate o scartate in cumuli di scorie in loco. Una piccola quantità di scorie viene venduta per la massicciata ferroviaria e per la graniglia di sabbiatura. Un terzo prodotto del processo di fusione è l'anidride solforosa, un gas che viene raccolto, purificato e trasformato in acido solforico per la vendita o per l'utilizzo in operazioni di lisciviazione idrometallurgica.

Dopo la fusione, il matte di rame viene immesso in un convertitore. Durante questo processo la matte di rame viene versata in un recipiente cilindrico orizzontale (circa 10ґ4 m) munito di una fila di tubi. I tubi, detti tuyères, sporgono nel cilindro e servono per immettere aria nel convertitore. Calce e silice vengono aggiunte al matte di rame per reagire con l'ossido di ferro prodotto nel processo per formare scorie. Il rame di scarto può anche essere aggiunto al convertitore. La fornace viene ruotata in modo che le tuyères siano sommerse e l'aria viene soffiata nella matte fusa facendo reagire il resto del solfuro di ferro con l'ossigeno per formare ossido di ferro e anidride solforosa. Quindi il convertitore viene ruotato per far fuoriuscire le scorie di silicato di ferro.

Una volta rimosso tutto il ferro, il convertitore viene ruotato all'indietro e sottoposto a un secondo soffio d'aria durante il quale il resto dello zolfo viene ossidato e rimosso dal solfuro di rame. Il convertitore viene quindi ruotato per far fuoriuscire il rame fuso, che a questo punto viene chiamato rame blister (così chiamato perché se lasciato solidificare a questo punto, avrà una superficie irregolare a causa della presenza di ossigeno gassoso e zolfo). L'anidride solforosa proveniente dai convertitori viene raccolta e immessa nel sistema di depurazione dei gas insieme a quella proveniente dal forno fusorio e trasformata in acido solforico. A causa del contenuto di rame residuo, le scorie vengono riciclate nel forno fusorio.

Il rame in blister, contenente almeno il 98.5% di rame, viene raffinato in rame ad elevata purezza in due passaggi. La prima fase è la raffinazione al fuoco, in cui il rame fuso in blister viene versato in un forno cilindrico, simile nell'aspetto a un convertitore, dove prima l'aria e poi il gas naturale o il propano vengono soffiati attraverso la massa fusa per rimuovere l'ultimo zolfo e l'eventuale ossigeno residuo dal rame. Il rame fuso viene quindi versato in una ruota di colata per formare anodi sufficientemente puri per l'elettroraffinazione.

Nell'elettroraffinazione, gli anodi di rame vengono caricati in celle elettrolitiche e interspaziati con fogli di partenza di rame, o catodi, in un bagno di soluzione di solfato di rame. Quando una corrente continua passa attraverso la cella, il rame viene sciolto dall'anodo, trasportato attraverso l'elettrolita e ridepositato sui fogli di partenza del catodo. Quando i catodi hanno raggiunto uno spessore sufficiente, vengono rimossi dalla cella elettrolitica e al loro posto viene inserita una nuova serie di fogli di partenza. Le impurità solide negli anodi cadono sul fondo della cella come fanghi dove vengono infine raccolte e lavorate per il recupero di metalli preziosi come oro e argento. Questo materiale è noto come melma anodica.

I catodi rimossi dalla cella elettrolitica sono il prodotto primario del produttore di rame e contengono il 99.99% di rame. Questi possono essere venduti a mulini di vergella come catodi o lavorati ulteriormente in un prodotto chiamato vergella. Nella produzione di barre, i catodi vengono fusi in un forno a tino e il rame fuso viene versato su una ruota di colata per formare una barra adatta ad essere laminata in una barra continua del diametro di 3/8 di pollice. Questo prodotto in barre viene spedito ai mulini dove viene estruso in varie dimensioni di filo di rame.

Nel processo idrometallurgico, i minerali ossidati e i materiali di scarto vengono lisciviati con acido solforico dal processo di fusione. Viene eseguita la lisciviazione on-site, o in pile appositamente preparate distribuendo l'acido sulla parte superiore e lasciandolo filtrare attraverso il materiale in cui viene raccolto. Il terreno sotto i cuscinetti di lisciviazione è rivestito con un materiale plastico resistente agli acidi e impermeabile per evitare che il liquido di lisciviazione contamini le acque sotterranee. Una volta che le soluzioni ricche di rame sono state raccolte, possono essere lavorate mediante uno dei due processi: il processo di cementazione o il processo di estrazione con solvente/elettroestrazione (SXEW). Nel processo di cementazione (oggi raramente utilizzato), il rame nella soluzione acida si deposita sulla superficie del rottame di ferro in cambio del ferro. Quando è stata cementata una quantità sufficiente di rame, il ferro ricco di rame viene immesso nella fonderia insieme ai concentrati di minerale per il recupero del rame attraverso la via pirometallurgica.

Nel processo SXEW, la soluzione di lisciviazione incinta (PLS) viene concentrata mediante estrazione con solvente, che estrae il rame ma non le impurità metalliche (ferro e altre impurità). La soluzione organica carica di rame viene quindi separata dal percolato in una vasca di decantazione. L'acido solforico viene aggiunto alla miscela organica gravida, che spoglia il rame in una soluzione elettrolitica. Il percolato, contenente il ferro e altre impurità, viene riportato all'operazione di lisciviazione dove il suo acido viene utilizzato per un'ulteriore lisciviazione. La soluzione di striscia ricca di rame viene fatta passare in una cella elettrolitica nota come cella elettrolitica. Una cella di estrazione elettrolitica differisce da una cella di elettroraffinazione in quanto utilizza un anodo permanente e insolubile. Il rame in soluzione viene quindi placcato su un catodo a foglio di partenza più o meno nello stesso modo in cui lo è sul catodo in una cella di elettroraffinazione. L'elettrolita impoverito di rame viene restituito al processo di estrazione con solvente dove viene utilizzato per rimuovere più rame dalla soluzione organica. I catodi prodotti dal processo di estrazione elettrolitica vengono quindi venduti o trasformati in barre allo stesso modo di quelli prodotti dal processo di elettroraffinazione.

Le celle di estrazione elettrolitica vengono utilizzate anche per la preparazione di fogli di partenza sia per i processi di elettroraffinazione che di estrazione elettrolitica mediante placcatura del rame su catodi di acciaio inossidabile o titanio e quindi rimozione del rame placcato.

Pericoli e loro prevenzione

I pericoli principali sono l'esposizione a polveri di minerale durante la lavorazione e la fusione del minerale, fumi metallici (inclusi rame, piombo e arsenico) durante la fusione, anidride solforosa e monossido di carbonio durante la maggior parte delle operazioni di fusione, rumore da operazioni di frantumazione e macinazione e da fornaci, stress da calore da i forni e l'acido solforico ei rischi elettrici durante i processi elettrolitici.

Le precauzioni includono: LEV per le polveri durante le operazioni di trasferimento; scarico locale e ventilazione di diluizione per anidride solforosa e monossido di carbonio; un programma di controllo del rumore e di protezione dell'udito; indumenti protettivi e scudi, pause di riposo e fluidi per lo stress da calore; e LEV, PPE e precauzioni elettriche per i processi elettrolitici. La protezione respiratoria è comunemente indossata per proteggere da polveri, fumi e anidride solforosa.

La tabella 1 elenca gli inquinanti ambientali per le varie fasi della fusione e raffinazione del rame.

Tabella 1. Input di materiali di processo e output di inquinamento per la fusione e la raffinazione del rame

Processi

Ingresso materiale

Emissioni nell'aria

Rifiuti di processo

Altri rifiuti

Concentrazione di rame

Minerale di rame, acqua, reagenti chimici, addensanti

 

Acque reflue di flottazione

Sterili contenenti minerali di scarto come calcare e quarzo

Lisciviazione del rame

Concentrato di rame, acido solforico

 

Percolato incontrollato

Ammucchiare i rifiuti di lisciviazione

Fusione del rame

Concentrato di rame, fondente siliceo

Anidride solforosa, particolato contenente arsenico, antimonio, cadmio, piombo, mercurio e zinco

 

Slurry/fango di impianto acido, scorie contenenti solfuri di ferro, silice

Conversione del rame

Rame opaco, rame di scarto, fondente siliceo

Anidride solforosa, particolato contenente arsenico, antimonio, cadmio, piombo, mercurio e zinco

 

Slurry/fango di impianto acido, scorie contenenti solfuri di ferro, silice

Raffinazione elettrolitica del rame

Blister di rame, acido solforico

   

Fanghi contenenti impurità come oro, argento, antimonio, arsenico, bismuto, ferro, piombo, nichel, selenio, zolfo e zinco

 

Portare

Il processo primario di produzione del piombo si compone di quattro fasi: sinterizzazione, fusione, scorificazione e raffinazione pirometallurgica. Per iniziare, una materia prima composta principalmente da concentrato di piombo sotto forma di solfuro di piombo viene alimentata in una macchina di sinterizzazione. Possono essere aggiunte altre materie prime tra cui ferro, silice, flusso di calcare, coke, soda, cenere, pirite, zinco, sostanze caustiche e particelle raccolte dai dispositivi di controllo dell'inquinamento. Nella macchina di sinterizzazione la carica di piombo viene sottoposta a getti d'aria calda che bruciano lo zolfo creando anidride solforosa. Il materiale di ossido di piombo esistente dopo questo processo contiene circa il 9% del suo peso in carbonio. La sinterizzazione viene quindi alimentata insieme a coke, vari materiali riciclati e di pulizia, calcare e altri agenti fondenti in un altoforno per la riduzione, dove il carbonio funge da combustibile e fonde o fonde il materiale di piombo. Il piombo fuso scorre sul fondo del forno dove si formano quattro strati: “speiss” (il materiale più leggero, essenzialmente arsenico e antimonio); “matte” (solfuro di rame e altri solfuri metallici); scorie d'altoforno (principalmente silicati); e lingotti di piombo (98% di piombo, in peso). Tutti gli strati vengono quindi drenati. Lo speiss e il matte vengono venduti alle fonderie di rame per il recupero del rame e dei metalli preziosi. Le scorie d'altoforno che contengono zinco, ferro, silice e calce vengono stoccate in cumuli e parzialmente riciclate. Le emissioni di ossido di zolfo sono generate negli altiforni da piccole quantità di solfuro di piombo residuo e solfati di piombo nell'alimentazione di sinterizzazione.

I lingotti di piombo grezzi provenienti dall'altoforno di solito richiedono un trattamento preliminare in caldaie prima di essere sottoposti alle operazioni di raffinazione. Durante la scorificazione, il lingotto viene agitato in un recipiente di scorificazione e raffreddato appena sopra il suo punto di congelamento (da 370 a 425°C). Una scoria, che è composta da ossido di piombo, insieme a rame, antimonio e altri elementi, galleggia verso l'alto e si solidifica sopra il piombo fuso.

Le scorie vengono rimosse e alimentate in un forno per scorie per il recupero dei metalli utili diversi dal piombo. Per migliorare il recupero del rame, i lingotti di piombo scoriati vengono trattati aggiungendo materiali contenenti zolfo, zinco e/o alluminio, abbassando il contenuto di rame a circa lo 0.01%.

Durante la quarta fase, il lingotto di piombo viene raffinato utilizzando metodi pirometallurgici per rimuovere eventuali materiali vendibili non contenenti piombo (ad es. oro, argento, bismuto, zinco e ossidi metallici come antimonio, arsenico, stagno e ossido di rame). Il piombo viene affinato in un bollitore di ghisa a cinque stadi. Antimonio, stagno e arsenico vengono rimossi per primi. Quindi viene aggiunto lo zinco e l'oro e l'argento vengono rimossi nelle scorie di zinco. Successivamente, il piombo viene raffinato mediante rimozione sotto vuoto (distillazione) dello zinco. L'affinamento prosegue con l'aggiunta di calcio e magnesio. Questi due materiali si combinano con il bismuto per formare un composto insolubile che viene scremato dal bollitore. Nella fase finale si possono aggiungere soda caustica e/o nitrati al piombo per rimuovere eventuali tracce residue di impurità metalliche. Il piombo raffinato avrà una purezza dal 99.90 al 99.99% e può essere miscelato con altri metalli per formare leghe o può essere colato direttamente in forme.

Pericoli e loro prevenzione

I rischi principali sono l'esposizione alle polveri di minerale durante la lavorazione e la fusione del minerale, i fumi metallici (inclusi piombo, arsenico e antimonio) durante la fusione, l'anidride solforosa e il monossido di carbonio durante la maggior parte delle operazioni di fusione, il rumore delle operazioni di macinazione e frantumazione e dei forni e lo stress da calore dai forni.

Le precauzioni includono: LEV per le polveri durante le operazioni di trasferimento; scarico locale e ventilazione di diluizione per anidride solforosa e monossido di carbonio; un programma di controllo del rumore e di protezione dell'udito; e indumenti protettivi e scudi, pause di riposo e fluidi per lo stress da calore. La protezione respiratoria è comunemente indossata per proteggere da polveri, fumi e anidride solforosa. Il monitoraggio biologico del piombo è essenziale.

La tabella 2 elenca gli inquinanti ambientali per le varie fasi della fusione e raffinazione del piombo.

Tabella 2. Input di materiali di processo e output di inquinamento per la fusione e la raffinazione del piombo

Processi

Ingresso materiale

Emissioni nell'aria

Rifiuti di processo

Altri rifiuti

Sinterizzazione del piombo

Minerale di piombo, ferro, silice, fondente calcareo, coke, soda, cenere, pirite, zinco, sostanza caustica, polvere di baghouse

Anidride solforosa, particolato contenente cadmio e piombo

   

Fusione di piombo

Piombo sinterizzato, coca cola

Anidride solforosa, particolato contenente cadmio e piombo

Acque reflue di lavaggio degli impianti, acque di granulazione delle scorie

Scorie contenenti impurità come zinco, ferro, silice e calce, solidi di sequestro superficiale

Bava di piombo

Lingotti di piombo, carbonato di sodio, zolfo, polvere di filtri, coke

   

Scorie contenenti impurità come rame, solidi di sequestro superficiale

Raffinazione del piombo

Lingotti di bava di piombo

     

 

Zinco

Il concentrato di zinco viene prodotto separando il minerale, che può contenere anche solo il 2% di zinco, dalla roccia di scarto mediante frantumazione e flottazione, un processo normalmente eseguito nel sito minerario. Il concentrato di zinco viene quindi ridotto a zinco metallico in due modi: pirometallurgicamente mediante distillazione (retorting in una fornace) o idrometallurgicamente mediante elettroestrazione. Quest'ultimo rappresenta circa l'80% della raffinazione totale dello zinco.

Quattro fasi di lavorazione sono generalmente utilizzate nella raffinazione idrometallurgica dello zinco: calcinazione, lisciviazione, purificazione ed elettroestrazione. La calcinazione, o tostatura, è un processo ad alta temperatura (da 700 a 1000 °C) che converte il concentrato di solfuro di zinco in un ossido di zinco impuro chiamato calcina. I tipi di girarrosto includono focolare multiplo, sospensione o letto fluido. In generale, la calcinazione inizia con la miscelazione di materiali contenenti zinco con carbone. Questa miscela viene quindi riscaldata, o arrostita, per vaporizzare l'ossido di zinco che viene quindi spostato fuori dalla camera di reazione con il flusso di gas risultante. Il flusso di gas viene diretto all'area del filtro a maniche dove l'ossido di zinco viene catturato nella polvere del filtro a maniche.

Tutti i processi di calcinazione generano anidride solforosa, che viene controllata e convertita in acido solforico come sottoprodotto di processo commerciabile.

Il trattamento elettrolitico del calcinato desolforato consiste in tre fasi fondamentali: lisciviazione, purificazione ed elettrolisi. La lisciviazione si riferisce alla dissoluzione del calcinato catturato in una soluzione di acido solforico per formare una soluzione di solfato di zinco. Il calcinato può essere lisciviato una o due volte. Nel metodo della doppia lisciviazione, il calcine viene sciolto in una soluzione leggermente acida per rimuovere i solfati. Il calcinato viene quindi lisciviato una seconda volta in una soluzione più forte che dissolve lo zinco. Questa seconda fase di lisciviazione è in realtà l'inizio della terza fase di purificazione perché molte delle impurità di ferro cadono dalla soluzione così come lo zinco.

Dopo la lisciviazione, la soluzione viene purificata in due o più stadi mediante l'aggiunta di polvere di zinco. La soluzione viene purificata poiché la polvere costringe gli elementi deleteri a precipitare in modo che possano essere filtrati. La purificazione viene solitamente condotta in grandi vasche di agitazione. Il processo avviene a temperature che vanno da 40 a 85°C e pressioni che vanno da quella atmosferica a 2.4 atmosfere. Gli elementi recuperati durante la purificazione includono il rame come torta e il cadmio come metallo. Dopo la purificazione la soluzione è pronta per la fase finale, l'elettrovincita.

L'elettroestrazione dello zinco avviene in una cella elettrolitica e comporta il passaggio di una corrente elettrica da un anodo in lega di piombo-argento attraverso la soluzione acquosa di zinco. Questo processo carica lo zinco sospeso e lo costringe a depositarsi su un catodo di alluminio immerso nella soluzione. Ogni 24-48 ore, ogni cella viene spenta, i catodi rivestiti di zinco rimossi e risciacquati e lo zinco rimosso meccanicamente dalle piastre di alluminio. Il concentrato di zinco viene quindi fuso e colato in lingotti ed è spesso puro fino al 99.995%.

Le fonderie di zinco elettrolitico contengono fino a diverse centinaia di celle. Una parte dell'energia elettrica viene convertita in calore, che aumenta la temperatura dell'elettrolita. Le celle elettrolitiche operano a temperature comprese tra 30 e 35°C a pressione atmosferica. Durante l'elettroestrazione, una parte dell'elettrolita passa attraverso le torri di raffreddamento per abbassarne la temperatura e far evaporare l'acqua che raccoglie durante il processo.

Pericoli e loro prevenzione

I pericoli principali sono l'esposizione a polveri di minerale durante la lavorazione e la fusione del minerale, fumi metallici (inclusi zinco e piombo) durante la raffinazione e la tostatura, anidride solforosa e monossido di carbonio durante la maggior parte delle operazioni di fusione, rumore da operazioni di frantumazione e macinazione e da fornaci, stress da calore da i forni e l'acido solforico ei rischi elettrici durante i processi elettrolitici.

Le precauzioni includono: LEV per le polveri durante le operazioni di trasferimento; scarico locale e ventilazione di diluizione per anidride solforosa e monossido di carbonio; un programma di controllo del rumore e di protezione dell'udito; indumenti protettivi e scudi, pause di riposo e fluidi per lo stress da calore; e LEV, DPI e precauzioni elettriche per i processi elettrolitici. La protezione respiratoria è comunemente indossata per proteggere da polveri, fumi e anidride solforosa.

La tabella 3 elenca gli inquinanti ambientali per le varie fasi della fusione e raffinazione dello zinco.

Tabella 3. Input di materiali di processo e output di inquinamento per la fusione e la raffinazione dello zinco

Processi

Ingresso materiale

Emissioni nell'aria

Rifiuti di processo

Altri rifiuti

Calcinazione dello zinco

Minerale di zinco, coke

Anidride solforosa, particolato contenente zinco e piombo

 

Fango di scarico acido delle piante

Lisciviazione di zinco

Zinco calcinato, acido solforico, calcare, elettrolita esaurito

 

Acque reflue contenenti acido solforico

 

Purificazione dello zinco

Soluzione zinco-acido, polvere di zinco

 

Acque reflue contenenti acido solforico, ferro

Torta di rame, cadmio

Elettroestrazione di zinco

Zinco in acido solforico/soluzione acquosa, anodi in lega piombo-argento, catodi di alluminio, carbonato di bario o stronzio, additivi colloidali

 

Acido solforico diluito

Melme/fanghi di cellule elettrolitiche

 

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Mercoledì, marzo 16 2011 21: 05

Fusione e raffinazione dell'alluminio

Panoramica del processo

La bauxite viene estratta mediante miniere a cielo aperto. I minerali più ricchi vengono utilizzati come estratti. I minerali di grado inferiore possono essere beneficiati dalla frantumazione e dal lavaggio per rimuovere i rifiuti di argilla e silice. La produzione del metallo comprende due fasi fondamentali:

  1. raffinazione. Produzione di allumina dalla bauxite mediante il processo Bayer in cui la bauxite viene digerita ad alta temperatura e pressione in una soluzione forte di soda caustica. L'idrato risultante viene cristallizzato e calcinato all'ossido in un forno o in un calcinatore a letto fluido.
  2. Riduzione. Riduzione dell'allumina in metallo di alluminio vergine utilizzando il processo elettrolitico Hall-Heroult utilizzando elettrodi di carbonio e flusso di criolite.

 

Lo sviluppo sperimentale suggerisce che in futuro l'alluminio potrebbe essere ridotto al metallo mediante riduzione diretta dal minerale.

Attualmente sono in uso due tipi principali di celle elettrolitiche di Hall-Heroult. Il cosiddetto processo "pre-cottura" utilizza elettrodi fabbricati come indicato di seguito. In tali fonderie l'esposizione agli idrocarburi policiclici si verifica normalmente negli impianti di produzione degli elettrodi, specialmente durante i mulini di miscelazione e le presse di formatura. Le fonderie che utilizzano la cella di tipo Soderberg non richiedono impianti per la produzione di anodi di carbonio cotti. Piuttosto, la miscela di coke e pece legante viene immessa in tramogge le cui estremità inferiori sono immerse nella miscela del bagno di criolite-allumina fusa. Quando la miscela di pece e coke viene riscaldata dal bagno di criolite di metallo fuso all'interno della cella, questa miscela si cuoce in una massa grafitica dura in situ Aste metalliche sono inserite nella massa anodica come conduttori per un flusso elettrico in corrente continua. Queste aste devono essere sostituite periodicamente; nell'estrazione di questi, quantità considerevoli di volatili di pece di catrame di carbone si sviluppano nell'ambiente della cella. A questa esposizione si aggiungono quei volatili di pece generati man mano che procede la cottura della massa di pece-coke.

Nell'ultimo decennio l'industria ha avuto la tendenza a non sostituire oa modificare gli impianti di riduzione di tipo Soderberg esistenti in conseguenza del dimostrato rischio cancerogeno che presentano. Inoltre, con la crescente automazione delle operazioni delle celle di riduzione, in particolare la sostituzione degli anodi, le attività vengono eseguite più comunemente da gru meccaniche chiuse. Di conseguenza, le esposizioni dei lavoratori e il rischio di sviluppare quei disturbi associati alla fusione dell'alluminio stanno gradualmente diminuendo nelle strutture moderne. Al contrario, in quelle economie in cui un adeguato investimento di capitale non è prontamente disponibile, la persistenza di vecchi processi di riduzione azionati manualmente continuerà a presentare i rischi di quei disturbi occupazionali (vedi sotto) precedentemente associati agli impianti di riduzione dell'alluminio. In effetti, questa tendenza tenderà ad aggravarsi in tali operazioni più vecchie e non migliorate, specialmente con l'avanzare dell'età.

Produzione di elettrodi di carbonio

Gli elettrodi richiesti dalla riduzione elettrolitica pre-cottura a metallo puro sono normalmente realizzati da un impianto associato a questo tipo di impianto di fusione dell'alluminio. Gli anodi e i catodi sono più frequentemente realizzati da una miscela di coke e pece derivati ​​dal petrolio macinato. Il coke viene prima macinato in mulini a sfere, quindi convogliato e miscelato meccanicamente con la pece e infine colato in blocchi in presse formatrici. Questi blocchi di anodo o catodo vengono successivamente riscaldati in un forno a gas per diversi giorni fino a formare masse grafitiche dure con essenzialmente tutte le sostanze volatili che sono state espulse. Infine sono attaccati alle aste dell'anodo o scanalate a sega per ricevere le barre del catodo.

Si noti che la pece usata per formare tali elettrodi rappresenta un distillato derivato dal carbone o dal catrame di petrolio. Nella conversione di questo catrame in pece mediante riscaldamento, il prodotto finale della pece ha evaporato essenzialmente tutti i suoi composti inorganici a basso punto di ebollizione, ad esempio SO2, nonché composti alifatici e composti aromatici a uno e due anelli. Pertanto, tale pece non dovrebbe presentare gli stessi rischi nel suo uso dei catrami di carbone o di petrolio poiché queste classi di composti non dovrebbero essere presenti. Vi sono alcune indicazioni che il potenziale cancerogeno di tali prodotti di pece potrebbe non essere così grande come la miscela più complessa di catrami e altri volatili associati alla combustione incompleta del carbone.

Pericoli e loro prevenzione

I pericoli e le misure preventive per i processi di fusione e raffinazione dell'alluminio sono sostanzialmente gli stessi che si riscontrano nella fusione e raffinazione in generale; tuttavia, i singoli processi presentano alcuni rischi specifici.

Siti di estrazione mineraria

Sebbene in letteratura si presentino sporadici riferimenti al "polmone di bauxite", ci sono poche prove convincenti che una tale entità esista. Tuttavia, dovrebbe essere considerata la possibilità della presenza di silice cristallina nei minerali di bauxite.

Processo Bayer

L'ampio uso di soda caustica nel processo Bayer presenta frequenti rischi di ustioni chimiche della pelle e degli occhi. La disincrostazione dei serbatoi con martelli pneumatici è responsabile di una forte esposizione al rumore. I potenziali pericoli associati all'inalazione di dosi eccessive di ossido di alluminio prodotto in questo processo sono discussi di seguito.

Tutti i lavoratori coinvolti nel processo Bayer dovrebbero essere ben informati dei rischi associati alla manipolazione della soda caustica. In tutti i siti a rischio devono essere previste fontanelle lavaocchi e vasche con acqua corrente e docce a diluvio, con cartelli che ne spieghino l'uso. Devono essere forniti DPI (ad es. occhiali, guanti, grembiuli e stivali). Dovrebbero essere fornite docce e doppi armadietti (un armadietto per gli indumenti da lavoro, l'altro per gli indumenti personali) e tutti i dipendenti dovrebbero essere incoraggiati a lavarsi accuratamente alla fine del turno. Tutti i lavoratori che maneggiano metallo fuso devono essere forniti di visiere, respiratori, guanti, grembiuli, bracciali e ghette per proteggerli da ustioni, polvere e fumi. I lavoratori impiegati nel processo Gadeau a bassa temperatura dovrebbero essere forniti di guanti e tute speciali per proteggerli dai fumi di acido cloridrico sprigionati all'avvio delle celle; la lana ha dimostrato di avere una buona resistenza a questi fumi. Respiratori con cartucce di carbone o maschere impregnate di allumina offrono una protezione adeguata contro i fumi di pece e fluoro; maschere antipolvere efficienti sono necessarie per la protezione contro la polvere di carbone. I lavoratori con un'esposizione più grave a polveri e fumi, in particolare nelle operazioni di Soderberg, dovrebbero essere dotati di dispositivi di protezione respiratoria alimentati ad aria. Poiché il lavoro meccanizzato nella potroom viene eseguito a distanza da cabine chiuse, queste misure protettive diventeranno meno necessarie.

Riduzione elettrolitica

La riduzione elettrolitica espone i lavoratori a potenziali ustioni cutanee e incidenti dovuti a schizzi di metallo fuso, disturbi da stress termico, rumore, pericoli elettrici, criolite e fumi di acido fluoridrico. Le celle di riduzione elettrolitica possono emettere grandi quantità di polveri di fluoruro e allumina.

Nelle officine di produzione di elettrodi al carbonio, dovrebbero essere installate apparecchiature di ventilazione dei gas di scarico con filtri a maniche; l'involucro dell'attrezzatura per la macinazione della pece e del carbone riduce ulteriormente efficacemente l'esposizione a peci riscaldate e polveri di carbone. Controlli regolari sulle concentrazioni di polvere atmosferica dovrebbero essere effettuati con un dispositivo di campionamento adeguato. Gli esami radiografici periodici dovrebbero essere eseguiti sui lavoratori esposti alla polvere, e questi dovrebbero essere seguiti da esami clinici quando necessario.

Per ridurre il rischio di manipolazione della pece, il trasporto di questo materiale dovrebbe essere meccanizzato il più possibile (ad esempio, si possono utilizzare autocisterne riscaldate per trasportare la pece liquida allo stabilimento dove viene pompata automaticamente in serbatoi di pece riscaldata). Sono anche prudenti esami cutanei regolari per rilevare eritemi, epiteliomi o dermatiti e una protezione aggiuntiva può essere fornita da creme barriera a base di alginato.

I lavoratori che svolgono lavori a caldo dovrebbero essere istruiti prima dell'inizio della stagione calda per aumentare l'assunzione di liquidi e salare pesantemente il loro cibo. Essi ei loro supervisori dovrebbero anche essere addestrati a riconoscere i disturbi incipienti indotti dal caldo in se stessi e nei loro colleghi. Tutti coloro che lavorano qui dovrebbero essere addestrati a prendere le misure adeguate necessarie per prevenire l'insorgenza o la progressione dei disturbi da calore.

I lavoratori esposti a livelli di rumore elevati dovrebbero essere forniti di dispositivi di protezione dell'udito come tappi per le orecchie che consentano il passaggio del rumore a bassa frequenza (per consentire la percezione degli ordini) ma riducano la trasmissione del rumore intenso e ad alta frequenza. Inoltre, i lavoratori dovrebbero sottoporsi a regolari esami audiometrici per rilevare la perdita dell'udito. Infine, il personale dovrebbe anche essere addestrato per eseguire la rianimazione cardiopolmonare alle vittime di incidenti con scosse elettriche.

Il rischio di schizzi di metallo fuso e gravi ustioni è diffuso in molti siti negli impianti di riduzione e nelle operazioni associate. Oltre agli indumenti protettivi (p. es., guanti, grembiuli, ghette e visiere) dovrebbe essere proibito l'uso di indumenti sintetici, poiché il calore del metallo fuso fa sì che tali fibre riscaldate si fondano e aderiscano alla pelle, intensificando ulteriormente le ustioni cutanee.

Gli individui che utilizzano pacemaker cardiaci dovrebbero essere esclusi dalle operazioni di riduzione a causa del rischio di aritmie indotte dal campo magnetico.

Altri effetti sulla salute

I pericoli per i lavoratori, la popolazione generale e l'ambiente derivanti dall'emissione di gas, fumi e polveri contenenti fluoruro dovuti all'uso del flusso di criolite sono stati ampiamente segnalati (vedi tabella 1). Nei bambini che vivono in prossimità di fonderie di alluminio scarsamente controllate, sono stati segnalati gradi variabili di screziatura dei denti permanenti se l'esposizione si è verificata durante la fase di sviluppo della crescita dei denti permanenti. Tra i lavoratori delle fonderie prima del 1950, o dove è continuato il controllo inadeguato degli effluenti di fluoruro, sono stati osservati gradi variabili di fluorosi ossea. Il primo stadio di questa condizione consiste in un semplice aumento della densità ossea, particolarmente marcato nei corpi vertebrali e nel bacino. Man mano che il fluoruro viene ulteriormente assorbito nell'osso, si osserva la calcificazione dei legamenti del bacino. Infine, in caso di esposizione estrema e prolungata al fluoro, si nota la calcificazione delle strutture paraspinali e di altre strutture legamentose e delle articolazioni. Mentre quest'ultima fase è stata osservata nella sua forma più grave negli impianti di lavorazione della criolite, tali fasi avanzate sono state osservate raramente, se non mai, nei lavoratori delle fonderie di alluminio. Apparentemente i cambiamenti radiografici meno gravi nelle strutture ossee e legamentose non sono associati ad alterazioni della funzione architettonica o metabolica dell'osso. Con pratiche di lavoro appropriate e un adeguato controllo ventilatorio, ai lavoratori in tali operazioni di riduzione può essere prontamente impedito di sviluppare uno qualsiasi dei suddetti cambiamenti ai raggi X, nonostante 25 o 40 anni di tale lavoro. Infine, la meccanizzazione delle operazioni di potroom dovrebbe ridurre al minimo se non eliminare del tutto i pericoli associati al fluoruro.

Tabella 1. Input di materiali di processo e output di inquinamento per la fusione e la raffinazione dell'alluminio

Processi

Ingresso materiale

Emissioni nell'aria

Rifiuti di processo

Altri rifiuti

Raffinazione della bauxite

Bauxite, idrossido di sodio

Particolato, caustico/acqua
vapore

 

Residui contenenti silicio, ferro, titanio, ossidi di calcio e caustici

Chiarificazione e precipitazione dell'allumina

Fango di allumina, amido, acqua

 

Acque reflue contenenti amido, sabbia e soda caustica

 

Calcinazione dell'allumina

Idrato di alluminio

Particolato e vapore acqueo

   

Elettrolitico primario
fusione di alluminio

Allumina, anodi di carbonio, celle elettrolitiche, criolite

Fluoruro: sia gassoso che particolato, anidride carbonica, anidride solforosa, monossido di carbonio, C2F6 ,Cfr4 e carboni perfluorurati (PFC)

 

Potliner esauriti

 

Dall'inizio degli anni '1980 è stata definitivamente dimostrata una condizione simile all'asma tra i lavoratori delle potroom per la riduzione dell'alluminio. Questa aberrazione, denominata asma professionale associata alla fusione dell'alluminio (OAAAS), è caratterizzata da resistenza al flusso d'aria variabile, iperreattività bronchiale o entrambe e non è accelerata da stimoli al di fuori del posto di lavoro. I suoi sintomi clinici consistono in respiro sibilante, costrizione toracica e mancanza di respiro e tosse non produttiva che di solito sono ritardate di alcune ore dopo l'esposizione al lavoro. Il periodo di latenza tra l'inizio dell'esposizione lavorativa e l'inizio dell'OAAAS è molto variabile, da 1 settimana a 10 anni, a seconda dell'intensità e del carattere dell'esposizione. La condizione di solito migliora con l'allontanamento dal posto di lavoro dopo le vacanze e così via, ma diventerà più frequente e grave con le continue esposizioni lavorative.

Sebbene il verificarsi di questa condizione sia stato correlato con le concentrazioni potroom di fluoruro, non è chiaro se l'eziologia del disturbo derivi specificamente dall'esposizione a questo agente chimico. Data la complessa miscela di polveri e fumi (es. fluoruri particolati e gassosi, anidride solforosa, oltre a basse concentrazioni degli ossidi di vanadio, nichel e cromo) è più probabile che tali misure di fluoruri rappresentino un surrogato di questa complessa miscela di fumi, gas e particolato trovati nelle potrooms.

Al momento sembra che questa condizione faccia parte di un gruppo sempre più importante di malattie professionali: l'asma professionale. Il processo causale che risulta in questo disturbo è determinato con difficoltà in un singolo caso. Segni e sintomi di OAAAS possono derivare da: asma allergico preesistente, iperreattività bronchiale aspecifica, sindrome da disfunzione reattiva delle vie aeree (RADS) o vera asma professionale. La diagnosi di questa condizione è attualmente problematica e richiede una storia compatibile, la presenza di limitazione variabile del flusso aereo o, in sua assenza, la produzione di iperreattività bronchiale indotta farmacologicamente. Ma se quest'ultimo non è dimostrabile, questa diagnosi è improbabile. (Tuttavia, questo fenomeno può eventualmente scomparire dopo che il disturbo si è attenuato con l'allontanamento dalle esposizioni lavorative.)

Dal momento che questo disturbo tende a diventare progressivamente più grave con l'esposizione continua, gli individui affetti di solito devono essere allontanati dalle esposizioni lavorative continue. Mentre gli individui con asma atopico preesistente dovrebbero inizialmente essere limitati dalle celle di riduzione dell'alluminio, l'assenza di atopia non può prevedere se questa condizione si verificherà in seguito a esposizioni lavorative.

Ci sono attualmente rapporti che suggeriscono che l'alluminio può essere associato a neurotossicità tra i lavoratori impegnati nella fusione e saldatura di questo metallo. È stato chiaramente dimostrato che l'alluminio viene assorbito attraverso i polmoni ed escreto nelle urine a livelli superiori al normale, in particolare nei lavoratori delle celle di riduzione. Tuttavia, gran parte della letteratura riguardante gli effetti neurologici in tali lavoratori deriva dalla presunzione che l'assorbimento di alluminio provochi neurotossicità umana. Di conseguenza, fino a quando tali associazioni non saranno dimostrabili in modo più riproducibile, la connessione tra alluminio e neurotossicità occupazionale deve essere considerata speculativa in questo momento.

A causa della necessità occasionale di consumare più di 300 kcal/h durante la sostituzione degli anodi o l'esecuzione di altri lavori faticosi in presenza di criolite fusa e alluminio, durante i periodi di clima caldo si possono osservare disordini termici. È più probabile che tali episodi si verifichino quando il tempo cambia inizialmente da condizioni estive moderate a calde e umide. Inoltre, le pratiche di lavoro che comportano un cambio di anodi accelerato o l'impiego in due turni di lavoro successivi durante la stagione calda predisporranno anche i lavoratori a tali disturbi dovuti al calore. I lavoratori non adeguatamente acclimatati al calore o fisicamente condizionati, il cui apporto di sale è inadeguato o che hanno malattie intercorrenti o recenti sono particolarmente inclini allo sviluppo di colpi di calore e/o crampi da calore durante l'esecuzione di tali compiti ardui. Il colpo di calore si è verificato, ma raramente, tra i lavoratori delle fonderie di alluminio, ad eccezione di quelli con note alterazioni di salute predisponenti (p. es., alcolismo, invecchiamento).

È stato dimostrato che l'esposizione agli aromatici policiclici associati alla respirazione di fumi di pece e particolato pone il personale delle cellule di riduzione di tipo Soderberg in particolare a un rischio eccessivo di sviluppare il cancro della vescica urinaria; l'eccesso di rischio di cancro è meno consolidato. Si presume che anche i lavoratori negli impianti di elettrodi di carbonio in cui vengono riscaldate miscele di coke riscaldato e catrame siano a rischio. Tuttavia, dopo che gli elettrodi sono stati cotti per diversi giorni a circa 1,200 °C, i composti aromatici policiclici sono praticamente totalmente combusti o volatilizzati e non sono più associati a tali anodi o catodi. Pertanto, le cellule di riduzione che utilizzano elettrodi precotti non hanno dimostrato chiaramente di presentare un rischio eccessivo di sviluppo di questi disturbi maligni. È stato suggerito che altre neoplasie (p. es., leucemia non granulocitica e tumori cerebrali) si verifichino negli interventi di riduzione dell'alluminio; al momento tali prove sono frammentarie e incoerenti.

In prossimità delle celle elettrolitiche, l'utilizzo di rompicrosta pneumatici nelle potroom produce livelli di rumorosità dell'ordine di 100 dBA. Le celle di riduzione elettrolitica sono alimentate in serie da un'alimentazione di corrente a bassa tensione e ad alto amperaggio e, di conseguenza, i casi di scosse elettriche non sono generalmente gravi. Tuttavia, nella centrale elettrica, nel punto in cui l'alimentazione ad alta tensione si unisce alla rete di collegamento in serie del potroom, possono verificarsi gravi incidenti dovuti a scosse elettriche, in particolare poiché l'alimentazione elettrica è una corrente alternata ad alta tensione.

Poiché sono state sollevate preoccupazioni per la salute in merito alle esposizioni associate ai campi di potenza elettromagnetica, l'esposizione dei lavoratori in questo settore è stata messa in discussione. Si deve riconoscere che l'energia fornita alle celle di riduzione elettrolitica è in corrente continua; di conseguenza, i campi elettromagnetici generati nelle potrooms sono prevalentemente di tipo statico o standing field. Tali campi, contrariamente ai campi elettromagnetici a bassa frequenza, hanno dimostrato ancor meno facilmente di esercitare effetti biologici coerenti o riproducibili, sia sperimentalmente che clinicamente. Inoltre, i livelli di flusso dei campi magnetici misurati nelle odierne stanze delle celle sono comunemente trovati entro i valori limite di soglia provvisori attualmente proposti per i campi magnetici statici, sub-radiofrequenza e campi elettrici statici. L'esposizione a campi elettromagnetici a bassissima frequenza si verifica anche negli impianti di abbattimento, soprattutto alle estremità di questi locali adiacenti alle sale raddrizzatori. Tuttavia, i livelli di flusso riscontrati nelle potroom vicine sono minimi, ben al di sotto degli standard attuali. Infine, prove epidemiologiche coerenti o riproducibili di effetti avversi sulla salute dovuti ai campi elettromagnetici negli impianti di riduzione dell'alluminio non sono state dimostrate in modo convincente.

Fabbricazione di elettrodi

I lavoratori a contatto con i fumi di pece possono sviluppare eritema; l'esposizione alla luce solare induce fotosensibilizzazione con aumento dell'irritazione. Casi di tumori cutanei localizzati si sono verificati tra gli addetti agli elettrodi al carbonio dove veniva praticata un'igiene personale inadeguata; dopo l'escissione e il cambio di lavoro di solito non si nota un'ulteriore diffusione o recidiva. Durante la fabbricazione dell'elettrodo si possono generare notevoli quantità di polvere di carbone e di pece. Laddove tali esposizioni alla polvere sono state gravi e non adeguatamente controllate, ci sono state segnalazioni occasionali secondo cui i produttori di elettrodi al carbonio possono sviluppare una semplice pneumoconiosi con enfisema focale, complicata dallo sviluppo di massicce lesioni fibrotiche. Sia la pneumoconiosi semplice che quella complicata sono indistinguibili dalla corrispondente condizione di pneumoconiosi dei lavoratori del carbone. La macinazione del coke nei mulini a sfere produce livelli di rumorosità fino a 100 dBA.

Nota del redattore: L'industria della produzione di alluminio è stata classificata come causa nota di gruppo 1 di tumori umani dall'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC). Una varietà di esposizioni è stata associata ad altre malattie (ad es. "asma da potroom") che sono descritte altrove in questo documento Enciclopedia.

 

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Mercoledì, marzo 16 2011 21: 06

Fusione e raffinazione dell'oro

Adattato dalla 3a edizione, Encyclopaedia of Occupational Health and Safety.

L'estrazione dell'oro viene effettuata su piccola scala da singoli cercatori (ad esempio, in Cina e Brasile) e su larga scala in miniere sotterranee (ad esempio, in Sud Africa) ea cielo aperto (ad esempio, negli Stati Uniti).

Il metodo più semplice per estrarre l'oro è la panoramica, che consiste nel riempire un piatto circolare con sabbia o ghiaia contenente oro, tenerlo sotto un getto d'acqua e farlo roteare. La sabbia e la ghiaia più chiare vengono gradualmente lavate via, lasciando le particelle d'oro vicino al centro della padella. L'estrazione idraulica dell'oro più avanzata consiste nel dirigere un potente flusso d'acqua contro la ghiaia o la sabbia aurea. Questo sbriciola il materiale e lo lava via attraverso apposite chiuse in cui l'oro si deposita, mentre la ghiaia più leggera viene fatta galleggiare via. Per l'estrazione fluviale vengono utilizzate draghe con elevatore, costituite da imbarcazioni a fondo piatto che utilizzano una catena di piccoli secchi per raccogliere il materiale dal fondo del fiume e svuotarlo in un contenitore vagliante (trommel). Il materiale viene fatto ruotare nel tamburo mentre l'acqua viene diretta su di esso. La sabbia aurea affonda attraverso le perforazioni nel tamburo e cade su tavoli vibranti per un'ulteriore concentrazione.

Esistono due metodi principali per l'estrazione dell'oro dal minerale. Questi sono i processi di fusione ed cianurazione. Il processo di amalgama si basa sulla capacità dell'oro di legarsi con il mercurio metallico per formare amalgami di consistenza variabile, da solido a liquido. L'oro può essere rimosso abbastanza facilmente dall'amalgama distillando il mercurio. Nell'amalgamazione interna, l'oro viene separato all'interno dell'apparato di frantumazione contemporaneamente alla frantumazione del minerale. L'amalgama rimosso dall'apparecchio viene lavato via da qualsiasi additivo mediante acqua in apposite vaschette. Quindi il restante mercurio viene espulso dall'amalgama. Nell'amalgamazione esterna, l'oro viene separato all'esterno dell'apparato di frantumazione, in amalgamatori o chiuse (tavola inclinata ricoperta di lastre di rame). Prima che l'amalgama venga rimosso, viene aggiunto mercurio fresco. L'amalgama purificato e lavato viene quindi pressato. In entrambi i processi il mercurio viene rimosso dall'amalgama mediante distillazione. Il processo di fusione è raro oggi, tranne che nelle miniere su piccola scala, a causa delle preoccupazioni ambientali.

L'estrazione dell'oro mediante cianurazione si basa sulla capacità dell'oro di formare un sale doppio solubile in acqua stabile KAu(CN)2 quando combinato con cianuro di potassio in associazione con l'ossigeno. La polpa risultante dalla frantumazione del minerale d'oro è costituita da particelle cristalline più grandi, note come sabbie, e particelle amorfe più piccole, note come limo. La sabbia, essendo più pesante, si deposita sul fondo dell'apparecchiatura e lascia passare le soluzioni (compreso il limo). Il processo di estrazione dell'oro consiste nell'alimentare minerale finemente macinato in una vasca di lisciviazione e filtrare attraverso di essa una soluzione di potassio o cianuro di sodio. Il limo viene separato dalle soluzioni di cianuro d'oro aggiungendo addensanti e filtrazione sotto vuoto. La lisciviazione del cumulo, in cui la soluzione di cianuro viene versata su un mucchio livellato di minerale grossolanamente frantumato, sta diventando più popolare, specialmente con minerali di bassa qualità e residui di miniera. In entrambi i casi, l'oro viene recuperato dalla soluzione di cianuro d'oro aggiungendo polvere di alluminio o zinco. In un'operazione separata, l'acido concentrato viene aggiunto in un reattore di digestione per sciogliere lo zinco o l'alluminio, lasciando dietro di sé l'oro massiccio.

Sotto l'influenza dell'acido carbonico, dell'acqua e dell'aria, nonché degli acidi presenti nel minerale, le soluzioni di cianuro si decompongono e rilasciano acido cianidrico gassoso. Per evitare ciò, viene aggiunto alcali (calce o soda caustica). L'acido cianidrico viene prodotto anche quando l'acido viene aggiunto per sciogliere l'alluminio o lo zinco.

Un'altra tecnica di cianurazione prevede l'uso di carbone attivo per rimuovere l'oro. Gli addensanti vengono aggiunti alla soluzione di cianuro d'oro prima dell'impasto con carbone attivo per mantenere il carbone in sospensione. Il carbone contenente oro viene rimosso mediante screening e l'oro estratto utilizzando cianuro alcalino concentrato in soluzione alcolica. L'oro viene quindi recuperato mediante elettrolisi. Il carbone può essere riattivato mediante tostatura e il cianuro può essere recuperato e riutilizzato.

Sia la fusione che la cianurazione producono un metallo che contiene una notevole quantità di impurità, il contenuto di oro puro raramente supera 900 per mil di finezza, a meno che non venga ulteriormente raffinato elettroliticamente per produrre un grado di finezza fino a 999.8 per mil e oltre.

L'oro viene recuperato anche come sottoprodotto della fusione del rame, del piombo e di altri metalli (si veda l'articolo “Fondazione e raffinazione del rame, del piombo e dello zinco” in questo capitolo).

Pericoli e loro prevenzione

Il minerale d'oro che si trova a grandi profondità viene estratto mediante miniere sotterranee. Ciò richiede misure per prevenire la formazione e la diffusione di polvere nelle miniere. La separazione dell'oro dai minerali di arsenico dà luogo all'esposizione all'arsenico dei minatori e all'inquinamento dell'aria e del suolo con polvere contenente arsenico.

Nell'estrazione del mercurio dell'oro, i lavoratori possono essere esposti ad alte concentrazioni di mercurio nell'aria quando il mercurio viene inserito o rimosso dalle chiuse, quando l'amalgama viene purificato o pressato e quando il mercurio viene distillato; l'avvelenamento da mercurio è stato segnalato tra gli addetti alla fusione e alla distillazione. Il rischio di esposizione al mercurio durante la fusione è diventato un problema serio in diversi paesi dell'Estremo Oriente e del Sud America.

Nei processi di amalgama il mercurio deve essere posto sulle saracinesche e l'amalgama rimosso in modo tale da garantire che il mercurio non venga a contatto con la pelle delle mani (usando pale con manici lunghi, indumenti protettivi impermeabili al mercurio e presto). Anche la lavorazione dell'amalgama e la rimozione o pressatura del mercurio devono essere il più completamente meccanizzate possibile, senza possibilità che le mani vengano toccate dal mercurio; la lavorazione dell'amalgama e la distillazione del mercurio devono essere effettuate in locali separati e isolati in cui le pareti, i soffitti, i pavimenti, gli apparecchi e le superfici di lavoro siano ricoperti di materiale che non assorba il mercurio oi suoi vapori; tutte le superfici devono essere pulite regolarmente in modo da rimuovere tutti i depositi di mercurio. Tutti i locali destinati ad operazioni che comportano l'uso di mercurio devono essere dotati di ventilazione di scarico generale e locale. Questi sistemi di ventilazione devono essere particolarmente efficienti nei locali in cui il mercurio viene distillato. Le scorte di mercurio devono essere conservate in contenitori metallici ermeticamente chiusi sotto un'apposita cappa aspirante; i lavoratori devono essere dotati dei DPI necessari per lavorare con il mercurio; e l'aria deve essere monitorata sistematicamente nei locali adibiti all'amalgamazione e alla distillazione. Ci dovrebbe essere anche un monitoraggio medico.

La contaminazione dell'aria da acido cianidrico negli impianti di cianuro dipende dalla temperatura dell'aria, dalla ventilazione, dal volume del materiale in lavorazione, dalla concentrazione delle soluzioni di cianuro in uso, dalla qualità dei reagenti e dal numero di installazioni aperte. L'esame medico dei lavoratori nelle fabbriche di estrazione dell'oro ha rivelato sintomi di avvelenamento cronico da acido cianidrico, oltre a un'alta frequenza di dermatite allergica, eczema e piodermite (una malattia infiammatoria acuta della pelle con formazione di pus).

La corretta organizzazione della preparazione delle soluzioni di cianuro è particolarmente importante. Se l'apertura di fusti contenenti sali di cianuro e l'alimentazione di questi sali nelle vasche di dissoluzione non è meccanizzata, può verificarsi una contaminazione sostanziale da polvere di cianuro e gas di acido cianidrico. Le soluzioni di cianuro devono essere alimentate attraverso sistemi chiusi mediante pompe dosatrici automatiche. Negli impianti di cianurazione dell'oro, il corretto grado di alcalinità deve essere mantenuto in tutti gli apparati di cianurazione; inoltre, l'apparato di cianurazione deve essere sigillato ermeticamente e dotato di LEV supportato da un'adeguata ventilazione generale e monitoraggio delle perdite. Tutti gli apparati di cianurazione e le pareti, i pavimenti, gli spazi aperti e le scale dei locali devono essere rivestiti con materiali non porosi e puliti regolarmente con soluzioni alcaline deboli.

L'uso di acidi per abbattere lo zinco nella lavorazione della melma d'oro può emettere acido cianidrico e arsina. Tali operazioni devono quindi essere eseguite in locali appositamente attrezzati e separati, con l'utilizzo di cappe aspiranti locali.

Dovrebbe essere vietato fumare e ai lavoratori dovrebbero essere forniti locali separati per mangiare e bere. Dovrebbero essere disponibili attrezzature di primo soccorso e dovrebbero contenere materiale per rimuovere immediatamente qualsiasi soluzione di cianuro che viene a contatto con il corpo dei lavoratori e antidoti per l'avvelenamento da cianuro. I lavoratori devono essere forniti di indumenti protettivi personali impermeabili ai composti di cianuro.

Effetti ambientali

Esistono prove dell'esposizione al vapore di mercurio metallico e alla metilazione del mercurio in natura, in particolare dove viene lavorato l'oro. In uno studio sull'acqua, gli insediamenti e il pesce delle aree di estrazione dell'oro del Brasile, le concentrazioni di mercurio nelle parti commestibili del pesce consumato localmente hanno superato di quasi 6 volte il livello consigliato dal Brasile per il consumo umano (Palheta e Taylor 1995). In un'area contaminata del Venezuela, i cercatori d'oro usano da molti anni il mercurio per separare l'oro dalla sabbia aurifera e dalle polveri di roccia. L'alto livello di mercurio nel suolo superficiale e nei sedimenti di gomma dell'area contaminata costituisce un grave rischio occupazionale e per la salute pubblica.

Anche la contaminazione da cianuro delle acque reflue è motivo di grande preoccupazione. Le soluzioni di cianuro devono essere trattate prima di essere rilasciate o devono essere recuperate e riutilizzate. Le emissioni di acido cianidrico gassoso, ad esempio, nel reattore di digestione, vengono trattate con uno scrubber prima di essere espulse dal camino.

 

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Mercoledì, marzo 16 2011 19: 37

Profilo generale

L'industria della fusione e della raffinazione dei metalli lavora minerali metallici e rottami metallici per ottenere metalli puri. Le industrie metallurgiche lavorano i metalli per fabbricare componenti di macchine, macchinari, strumenti e strumenti che sono necessari ad altre industrie così come agli altri diversi settori dell'economia. Come materie prime vengono utilizzati vari tipi di metalli e leghe, tra cui laminati (barre, nastri, profilati leggeri, lamiere o tubi) e trafilati (barre, profilati leggeri, tubi o fili). Le tecniche di base per la lavorazione dei metalli includono:

    • fusione e raffinazione di minerali metallici e rottami
    • colata di metalli fusi in una data forma (fonderia)
    • martellare o pressare i metalli a forma di stampo (forgiatura a caldo o a freddo)
    • saldatura e taglio lamiera
    • sinterizzazione (compressione e riscaldamento di materiali in polvere, inclusi uno o più metalli)
    • plasmare metalli su un tornio.

               

              Un'ampia varietà di tecniche viene utilizzata per rifinire i metalli, tra cui molatura e lucidatura, sabbiatura abrasiva e molte tecniche di finitura e rivestimento superficiale (galvanica, zincatura, trattamento termico, anodizzazione, verniciatura a polvere e così via).

               

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              Mercoledì, marzo 16 2011 21: 21

              fonderie

              La fusione, o colata di metallo, implica il versamento di metallo fuso nella cavità interna di uno stampo resistente al calore che è la forma esterna o negativa del modello dell'oggetto metallico desiderato. Lo stampo può contenere un'anima per determinare le dimensioni di qualsiasi cavità interna nel getto finale. Il lavoro di fonderia comprende:

              • realizzare un cartamodello dell'articolo desiderato
              • realizzare lo stampo e le anime e assemblare lo stampo
              • fusione e raffinazione del metallo
              • versando il metallo nello stampo
              • raffreddare la colata di metallo
              • rimozione dello stampo e dell'anima dalla colata di metallo
              • rimozione di metallo extra dalla fusione finita.

               

              I principi di base della tecnologia di fonderia sono cambiati poco in migliaia di anni. Tuttavia, i processi sono diventati più meccanizzati e automatici. I modelli in legno sono stati sostituiti da metallo e plastica, sono state sviluppate nuove sostanze per la produzione di anime e stampi e viene utilizzata un'ampia gamma di leghe. Il processo di fonderia più importante è lo stampaggio in sabbia del ferro.

              Ferro, acciaio, ottone ed bronzo sono metalli fusi tradizionali. Il più grande settore dell'industria della fonderia produce getti di ghisa grigia e duttile. Le fonderie di ghisa grigia utilizzano ferro o ghisa (nuovi lingotti) per realizzare getti di ghisa standard. Le fonderie di ferro duttile aggiungono magnesio, cerio o altri additivi (spesso chiamati additivi per mestolo) alle siviere di metallo fuso prima della colata per realizzare getti in ghisa sferoidale o malleabile. I diversi additivi hanno scarso impatto sulle esposizioni sul posto di lavoro. L'acciaio e la ghisa malleabile costituiscono l'equilibrio del settore industriale della fonderia ferrosa. I principali clienti delle più grandi fonderie di ferro sono i settori automobilistico, edile e degli attrezzi agricoli. L'occupazione nelle fonderie di ferro è diminuita poiché i blocchi motore diventano più piccoli e possono essere fusi in un unico stampo e poiché l'alluminio viene sostituito dalla ghisa. Le fonderie di metalli non ferrosi, in particolare le fonderie di alluminio e le operazioni di pressofusione, hanno un impiego pesante. Le fonderie di ottone, sia free standing che quelle che producono per l'industria delle attrezzature idrauliche, sono un settore in contrazione che, tuttavia, rimane importante dal punto di vista della salute sul lavoro. Negli ultimi anni nei prodotti di fonderia vengono utilizzati titanio, cromo, nichel e magnesio, e metalli ancora più tossici come berillio, cadmio e torio.

              Sebbene si possa presumere che l'industria della fusione dei metalli cominci con la rifusione di materiale solido sotto forma di lingotti o maiali metallici, l'industria siderurgica nelle grandi unità può essere così integrata che la divisione è meno evidente. Ad esempio, l'altoforno mercantile può trasformare tutta la sua produzione in ghisa grezza, ma in un impianto integrato parte del ferro può essere utilizzata per produrre getti, partecipando così al processo di fonderia, e il ferro dell'altoforno può essere portato fuso per essere trasformato in acciaio, dove può accadere la stessa cosa. Esiste infatti una sezione separata del commercio dell'acciaio nota per questo motivo come stampaggio di lingotti. Nella normale fonderia di ferro, anche la rifusione della ghisa è un processo di raffinazione. Nelle fonderie di metalli non ferrosi il processo di fusione può richiedere l'aggiunta di metalli e altre sostanze, e costituisce quindi un processo di lega.

              Nel settore della fonderia del ferro predominano gli stampi in sabbia silicea legata con argilla. Le anime tradizionalmente prodotte dalla cottura di sabbie silicee legate con oli vegetali o zuccheri naturali sono state sostanzialmente sostituite. La moderna tecnologia di fondazione ha sviluppato nuove tecniche per produrre stampi e anime.

              In generale, i rischi per la salute e la sicurezza delle fonderie possono essere classificati per tipo di getto di metallo, processo di stampaggio, dimensione del getto e grado di meccanizzazione.

              Panoramica del processo

              Sulla base dei disegni del progettista viene costruito un disegno conforme alla forma esterna della fusione metallica finita. Allo stesso modo, viene realizzata una cassa d'anima che produrrà anime idonee a dettare la configurazione interna dell'articolo finale. La colata in sabbia è il metodo più utilizzato, ma sono disponibili altre tecniche. Tra questi: la colata in conchiglia permanente, con l'utilizzo di stampi in ferro o acciaio; pressofusione, in cui il metallo fuso, spesso una lega leggera, viene forzato in uno stampo metallico sotto pressioni da 70 a 7,000 kgf/cm2; e fusione a cera persa, in cui viene realizzato un modello in cera di ogni fusione da produrre ed è ricoperto di refrattario che formerà lo stampo in cui viene versato il metallo. Il processo "schiuma persa" utilizza modelli di schiuma di polistirene in sabbia per realizzare fusioni di alluminio.

              I metalli o le leghe vengono fusi e preparati in un forno che può essere del tipo a cupola, rotativo, a riverbero, a crogiolo, ad arco elettrico, a canale o ad induzione senza anima (vedi tabella 1). Vengono eseguite analisi metallurgiche o chimiche rilevanti. Il metallo fuso viene versato nello stampo assemblato tramite un mestolo o direttamente dalla fornace. Quando il metallo si è raffreddato, lo stampo e il materiale dell'anima vengono rimossi (shakeout, stripping o knockout) e il getto viene pulito e ravvivato (spruzzatura, pallinatura o idrosabbiatura e altre tecniche abrasive). Alcune fusioni possono richiedere saldatura, trattamento termico o verniciatura prima che l'articolo finito soddisfi le specifiche dell'acquirente.

              Tabella 1. Tipi di forni da fonderia

              Forno

              Descrizione

              Forno a cupola

              Un cubilotto è un forno alto e verticale, aperto nella parte superiore con porte a battente nella parte inferiore. È caricato dall'alto con strati alternati di coke, calcare e metallo; il metallo fuso viene rimosso nella parte inferiore. Rischi speciali includono monossido di carbonio e calore.

              Forno ad arco elettrico

              Il forno viene caricato con lingotti, rottami, metalli legati e agenti fondenti. Viene prodotto un arco tra tre elettrodi e la carica metallica, fondendo il metallo. Una scoria con flussi copre la superficie del metallo fuso per prevenire l'ossidazione, affinare il metallo e proteggere la volta del forno dal calore eccessivo. Quando sono pronti, gli elettrodi vengono sollevati e il forno inclinato per versare il metallo fuso nella siviera di raccolta. I rischi speciali includono fumi metallici e rumore.

              Forno ad induzione

              Un forno a induzione fonde il metallo facendo passare un'elevata corrente elettrica attraverso bobine di rame all'esterno del forno, inducendo una corrente elettrica nel bordo esterno della carica metallica che riscalda il metallo a causa dell'elevata resistenza elettrica della carica metallica. La fusione procede dall'esterno della carica verso l'interno. I rischi speciali includono i fumi metallici.

              Forno a crogiolo

              Il crogiolo o contenitore che contiene la carica metallica viene riscaldato da un bruciatore a gas o olio. Quando è pronto, il crogiolo viene sollevato dal forno e inclinato per essere versato negli stampi. Rischi speciali includono monossido di carbonio, fumi metallici, rumore e calore.

              Forno rotante

              Un lungo forno cilindrico rotante inclinato che viene caricato dall'alto e cotto dall'estremità inferiore.

              Forno a canale

              Un tipo di forno a induzione.

              Forno a riverbero

              Questo forno orizzontale è costituito da un focolare a un'estremità, separato dalla carica metallica da un basso muro divisorio chiamato ponte di fuoco, e da una ciminiera o camino all'altra estremità. Il metallo è tenuto lontano dal contatto con il combustibile solido. Sia il camino che la carica metallica sono coperti da un tetto ad arco. La fiamma nel suo percorso dal camino alla ciminiera si riflette verso il basso o riverbera sul metallo sottostante, fondendolo.

               

              Pericoli come il pericolo derivante dalla presenza di metallo caldo sono comuni alla maggior parte delle fonderie, indipendentemente dal particolare processo di fusione impiegato. I pericoli possono anche essere specifici di un particolare processo di fonderia. Ad esempio, l'uso del magnesio presenta rischi di brillamento non riscontrati in altre industrie di fusione dei metalli. Questo articolo sottolinea le fonderie di ferro, che contengono la maggior parte dei rischi tipici della fonderia.

              La fonderia meccanizzata o di produzione utilizza gli stessi metodi di base della fonderia di ferro convenzionale. Quando lo stampaggio viene eseguito, ad esempio, a macchina e le fusioni vengono pulite mediante granigliatura o idrosabbiatura, la macchina di solito è dotata di dispositivi di controllo della polvere incorporati e il rischio di polvere è ridotto. Tuttavia, la sabbia viene spesso spostata da un luogo all'altro su un nastro trasportatore aperto e i punti di trasferimento e la fuoriuscita di sabbia possono essere fonti di notevoli quantità di polvere aerodispersa; in considerazione degli elevati tassi di produzione, il carico di polvere nell'aria può essere persino superiore a quello della fonderia convenzionale. Una revisione dei dati di campionamento dell'aria nella metà degli anni '1970 ha mostrato livelli di polvere più elevati nelle grandi fonderie di produzione americane rispetto alle piccole fonderie campionate durante lo stesso periodo. L'installazione di cappe aspiranti sui punti di trasferimento sui nastri trasportatori, unita a una scrupolosa manutenzione, dovrebbe essere una pratica normale. Il trasporto con sistemi pneumatici è talvolta economicamente possibile e si traduce in un sistema di trasporto praticamente privo di polvere.

              Fonderie di ferro

              Per semplicità, si può presumere che una fonderia di ferro comprenda le seguenti sei sezioni:

              1. fusione e versamento del metallo
              2. modellistica
              3. modanatura
              4. coremaking
              5. scossa/knockout
              6. pulizia del getto.

               

              In molte fonderie, quasi tutti questi processi possono essere eseguiti simultaneamente o consecutivamente nella stessa area di officina.

              In una tipica fonderia di produzione, il ferro passa dalla fusione alla colata, al raffreddamento, alla scossatura, alla pulitura e alla spedizione come fusione finita. La sabbia viene riciclata dalla miscela di sabbia, stampaggio, sformatura e ritorno alla miscelazione di sabbia. La sabbia viene aggiunta al sistema dalla produzione delle anime, che inizia con nuova sabbia.

              Fondere e versare

              L'industria della fusione del ferro fa molto affidamento sul cubilotto per la fusione e la raffinazione dei metalli. La cupola è un alto forno verticale, aperto in alto con sportelli incernierati in basso, rivestito di refrattario e caricato con coke, ferraglia e calcare. L'aria viene soffiata attraverso la carica dalle aperture (tuyers) sul fondo; la combustione del coke riscalda, scioglie e purifica il ferro. I materiali di carica vengono immessi nella parte superiore della cupola dalla gru durante il funzionamento e devono essere immagazzinati a portata di mano, solitamente in recinti o bidoni nel cortile adiacente al macchinario di carica. L'ordine e la supervisione efficiente delle pile di materie prime sono essenziali per ridurre al minimo il rischio di lesioni dovute allo scivolamento di oggetti pesanti. Spesso vengono utilizzate gru con grandi elettromagneti o pesi elevati per ridurre il rottame metallico a dimensioni gestibili per il caricamento nella cupola e per il riempimento delle stesse tramogge di carico. La cabina della gru deve essere ben protetta e gli operatori adeguatamente addestrati.

              I dipendenti che maneggiano materie prime devono indossare tute in pelle e stivali protettivi. Un caricamento incauto può riempire eccessivamente la tramoggia e causare fuoriuscite pericolose. Se il processo di ricarica risulta essere troppo rumoroso, il rumore dell'impatto metallo su metallo può essere ridotto installando rivestimenti in gomma antirumore su cassonetti e contenitori di stoccaggio. La piattaforma di ricarica è necessariamente sopra il livello del suolo e può rappresentare un pericolo a meno che non sia in piano e non abbia una superficie antiscivolo e robuste rotaie intorno e eventuali aperture nel pavimento.

              Le cupole generano grandi quantità di monossido di carbonio, che può fuoriuscire dalle porte di ricarica ed essere respinto da correnti parassite locali. Il monossido di carbonio è invisibile, inodore e può rapidamente produrre livelli ambientali tossici. I dipendenti che lavorano sulla piattaforma di ricarica o sulle passerelle circostanti devono essere ben addestrati per riconoscere i sintomi dell'avvelenamento da monossido di carbonio. Sono necessari sia il monitoraggio continuo che spot dei livelli di esposizione. Gli apparecchi respiratori autonomi e le attrezzature per la rianimazione devono essere mantenuti pronti e gli operatori devono essere istruiti sul loro uso. Quando vengono eseguiti lavori di emergenza, dovrebbe essere sviluppato e applicato un sistema di monitoraggio dei contaminanti in spazi ristretti. Tutto il lavoro dovrebbe essere supervisionato.

              Le cupole sono solitamente posizionate a coppie oa gruppi, in modo che mentre una viene riparata le altre lavorano. Il periodo di utilizzo deve essere basato sull'esperienza con la durabilità dei refrattari e sulle raccomandazioni ingegneristiche. Le procedure devono essere elaborate in anticipo per l'estrazione del ferro e per lo spegnimento quando si sviluppano punti caldi o se il sistema di raffreddamento ad acqua è disattivato. La riparazione della cupola comporta necessariamente la presenza di addetti all'interno del guscio della cupola stessa per riparare o rinnovare i rivestimenti refrattari. Questi incarichi devono essere considerati ingressi in spazi confinati e devono essere prese le opportune precauzioni. Occorre inoltre prendere precauzioni per impedire lo scarico di materiale attraverso le porte di carico in tali momenti. Per proteggere i lavoratori dalla caduta di oggetti, devono indossare elmetti di sicurezza e, se si lavora in quota, imbracature di sicurezza.

              I lavoratori che spillano cupole (trasferendo il metallo fuso dal pozzetto della cupola a un forno di mantenimento o mestolo) devono osservare rigorose misure di protezione personale. Occhiali e indumenti protettivi sono essenziali. Le protezioni per gli occhi dovrebbero resistere sia all'impatto ad alta velocità che al metallo fuso. È necessario prestare estrema attenzione per evitare che la scoria fusa residua (i detriti indesiderati rimossi dalla fusione con l'ausilio degli additivi calcarei) e il metallo entrino in contatto con l'acqua, provocando un'esplosione di vapore. I tappatori ei preposti devono garantire che qualsiasi persona non coinvolta nel funzionamento della cupola rimanga al di fuori della zona di pericolo, che è delimitata da un raggio di circa 4 m dal beccuccio della cupola. La delimitazione di una zona di divieto di accesso non autorizzata è un requisito di legge ai sensi del regolamento British Iron and Steel Foundries del 1953.

              Quando la corsa della cupola è terminata, il fondo della cupola viene abbassato per rimuovere le scorie indesiderate e altro materiale ancora all'interno del guscio prima che gli addetti possano eseguire la manutenzione ordinaria del refrattario. Far cadere il fondo della cupola è un'operazione abile e pericolosa che richiede una supervisione addestrata. È indispensabile un pavimento refrattario o uno strato di sabbia asciutta su cui far cadere i detriti. Se si verifica un problema, come le porte inferiori della cupola inceppate, è necessario prestare molta attenzione per evitare rischi di ustioni per i lavoratori a causa del metallo caldo e delle scorie.

              Il metallo incandescente visibile rappresenta un pericolo per gli occhi dei lavoratori a causa dell'emissione di radiazioni infrarosse e ultraviolette, la cui esposizione prolungata può causare cataratte.

              Il mestolo deve essere asciugato prima di essere riempito con metallo fuso, per evitare esplosioni di vapore; deve essere stabilito un periodo soddisfacente di riscaldamento alla fiamma.

              I dipendenti delle sezioni di metallo e di colata della fonderia devono essere dotati di elmetti, protezioni per gli occhi colorate e schermi facciali, indumenti alluminizzati come grembiuli, ghette o ghette (coperture della parte inferiore delle gambe e dei piedi) e stivali. L'uso di dispositivi di protezione dovrebbe essere obbligatorio e dovrebbero esserci istruzioni adeguate sul loro uso e manutenzione. Sono necessari elevati standard di pulizia ed esclusione dell'acqua al massimo grado possibile in tutte le aree in cui viene manipolato il metallo fuso.

              Laddove grandi siviere sono appese a gru o trasportatori aerei, dovrebbero essere impiegati dispositivi di controllo positivo della siviera per garantire che non si verifichino fuoriuscite di metallo se l'operatore rilascia la presa. I ganci che tengono le siviere di metallo fuso devono essere periodicamente testati per la fatica del metallo per evitare guasti.

              Nelle fonderie di produzione, lo stampo assemblato si sposta lungo un trasportatore meccanico fino a una stazione di colata ventilata. Il versamento può avvenire da una siviera controllata manualmente con assistenza meccanica, una siviera a indicizzazione controllata da una cabina o può essere automatica. Tipicamente, la stazione di colata è dotata di una cappa di compensazione con alimentazione diretta dell'aria. Lo stampo colato procede lungo il trasportatore attraverso un tunnel di raffreddamento esausto fino alla sformatura. Nelle fonderie più piccole, gli stampi possono essere versati su un pavimento della fonderia e lasciati bruciare lì. In questa situazione, la siviera dovrebbe essere dotata di una cappa di aspirazione mobile.

              La spillatura e il trasporto di ferro fuso e il caricamento di forni elettrici crea esposizione all'ossido di ferro e ad altri fumi di ossido di metallo. Il versamento nello stampo accende e pirolizza i materiali organici, generando grandi quantità di monossido di carbonio, fumo, idrocarburi aromatici polinucleari cancerogeni (IPA) e prodotti di pirolisi dai materiali del nucleo che possono essere cancerogeni e anche sensibilizzanti respiratori. Gli stampi contenenti grandi anime di cold box legate in poliuretano rilasciano un fumo denso e irritante contenente isocianati e ammine. Il principale controllo del rischio per la combustione della muffa è una stazione di colata esaurita localmente e un tunnel di raffreddamento.

              Nelle fonderie con torrini per estenuanti operazioni di colata, si possono trovare elevate concentrazioni di fumi metallici nelle zone superiori dove si trovano le cabine delle gru. Se le cabine hanno un operatore, le cabine devono essere chiuse e dotate di aria condizionata filtrata.

              Modellistica

              La creazione di modelli è un mestiere altamente qualificato che traduce i piani di progettazione bidimensionali in un oggetto tridimensionale. I tradizionali modelli in legno sono realizzati in officine standard contenenti utensili manuali e attrezzature elettriche per il taglio e la piallatura. Qui, dovrebbero essere prese tutte le misure ragionevolmente praticabili per ridurre il rumore nella massima misura possibile e devono essere fornite adeguate protezioni per le orecchie. È importante che i dipendenti siano consapevoli dei vantaggi dell'utilizzo di tale protezione.

              Le macchine motorizzate per il taglio e la finitura del legno sono ovvie fonti di pericolo e spesso non è possibile installare adeguate protezioni senza impedire del tutto il funzionamento della macchina. I dipendenti devono essere esperti nelle normali procedure operative e dovrebbero anche essere istruiti sui rischi inerenti al lavoro.

              Il taglio del legno può creare esposizione alla polvere. Dovrebbero essere installati sistemi di ventilazione efficienti per eliminare la polvere di legno dall'atmosfera del negozio di modelli. In alcune industrie che utilizzano legni duri, è stato osservato il cancro nasale. Questo non è stato studiato nel settore della fondazione.

              La fusione in stampi metallici permanenti, come nella pressofusione, ha rappresentato un importante sviluppo nell'industria della fonderia. In questo caso, la modellistica è in gran parte sostituita da metodi ingegneristici ed è in realtà un'operazione di produzione di stampi. La maggior parte dei pericoli della creazione di modelli e dei rischi derivanti dalla sabbia vengono eliminati, ma vengono sostituiti dal rischio insito nell'uso di una sorta di materiale refrattario per rivestire lo stampo o lo stampo. Nei moderni lavori di fonderia si fa sempre più uso di anime di sabbia, nel qual caso i rischi di polvere della fonderia di sabbia sono ancora presenti.

              Stampaggio

              Il processo di stampaggio più comune nell'industria della fusione del ferro utilizza il tradizionale stampo a "sabbia verde" composto da sabbia silicea, polvere di carbone, argilla e leganti organici. Altri metodi di produzione degli stampi sono adattati dall'anima: termoindurente, autoindurente a freddo e temprato a gas. Questi metodi e i loro pericoli saranno discussi durante la produzione di anime. Possono essere utilizzati anche stampi permanenti o il processo a schiuma persa, specialmente nell'industria della fonderia di alluminio.

              Nelle fonderie di produzione, la miscela di sabbia, lo stampaggio, l'assemblaggio dello stampo, la colata e la sformatura sono integrati e meccanizzati. La sabbia di scuotimento viene riciclata nell'operazione di miscelazione della sabbia, dove vengono aggiunti acqua e altri additivi e la sabbia viene miscelata in molazze per mantenere le proprietà fisiche desiderate.

              Per facilità di montaggio, i modelli (e i relativi stampi) sono realizzati in due parti. Nella costruzione manuale degli stampi, gli stampi sono racchiusi in telai metallici o in legno chiamati boccette. La metà inferiore del motivo è posizionata nella fiaschetta inferiore (il trascinare), e intorno al disegno vengono versate prima sabbia fine e poi sabbia pesante. La sabbia viene compattata nello stampo mediante un processo di spremitura, slinger di sabbia o pressione. Il pallone superiore (il far fronte) è preparato in modo simile. I distanziatori in legno sono posizionati nel piviale per formare i canali di colata e montante, che sono il percorso attraverso il quale il metallo fuso scorre nella cavità dello stampo. I modelli vengono rimossi, l'anima inserita, quindi le due metà dello stampo assemblate e fissate insieme, pronte per la colata. Nelle fonderie di produzione, il piviale e le staffe di trascinamento vengono preparati su un trasportatore meccanico, le anime vengono posizionate nella staffa di trascinamento e lo stampo assemblato con mezzi meccanici.

              La polvere di silice è un potenziale problema ovunque venga maneggiata la sabbia. La sabbia di stampaggio è solitamente umida o mescolata con resina liquida, ed è quindi meno probabile che sia una fonte significativa di polvere respirabile. A volte viene aggiunto un agente distaccante come il talco per favorire la pronta rimozione del motivo dallo stampo. Il talco respirabile provoca la talcosi, un tipo di pneumoconiosi. Gli agenti distaccanti sono più diffusi dove viene impiegato lo stampaggio a mano; nei processi più grandi e più automatici si vedono raramente. I prodotti chimici vengono talvolta spruzzati sulla superficie dello stampo, sospesi o sciolti in alcool isopropilico, che viene poi bruciato per lasciare il composto, solitamente un tipo di grafite, che ricopre lo stampo per ottenere una colata con una finitura superficiale più fine. Ciò comporta un rischio di incendio immediato e tutti i dipendenti coinvolti nell'applicazione di questi rivestimenti devono essere dotati di indumenti protettivi ignifughi e protezione per le mani, poiché anche i solventi organici possono causare dermatiti. I rivestimenti devono essere applicati in una cabina ventilata per impedire ai vapori organici di fuoriuscire nell'ambiente di lavoro. È inoltre necessario osservare rigorose precauzioni per garantire che l'alcool isopropilico sia conservato e utilizzato con sicurezza. Dovrebbe essere trasferito in un piccolo recipiente per l'uso immediato e i recipienti di stoccaggio più grandi dovrebbero essere tenuti ben lontani dal processo di combustione.

              La realizzazione manuale di stampi può comportare la manipolazione di oggetti grandi e ingombranti. Gli stessi stampi sono pesanti, così come le staffe o le staffe. Spesso vengono sollevati, spostati e impilati a mano. Le lesioni alla schiena sono comuni e sono necessari sistemi di assistenza elettrica in modo che i dipendenti non debbano sollevare oggetti troppo pesanti per essere trasportati in sicurezza.

              Sono disponibili design standardizzati per involucri di miscelatori, nastri trasportatori e stazioni di colata e scuotimento con volumi di scarico appropriati e velocità di cattura e trasporto. Il rispetto di tali progetti e la rigorosa manutenzione preventiva dei sistemi di controllo raggiungeranno la conformità con i limiti riconosciuti a livello internazionale per l'esposizione alla polvere.

              Coremaking

              Le anime inserite nello stampo determinano la configurazione interna di una fusione cava, come la camicia d'acqua di un blocco motore. L'anima deve resistere al processo di colata ma allo stesso tempo non deve essere così forte da resistere alla rimozione dal getto durante la fase di sfondamento.

              Prima degli anni '1960, le miscele di carote comprendevano sabbia e leganti, come olio di lino, melassa o destrina (sabbia bituminosa). La sabbia veniva imballata in una cassa d'anima con una cavità a forma di anima e poi essiccata in un forno. I forni a nucleo sviluppano prodotti di pirolisi dannosi e richiedono un sistema di camino adeguato e ben mantenuto. Normalmente, le correnti di convezione all'interno del forno saranno sufficienti a garantire una rimozione soddisfacente dei fumi dal posto di lavoro, sebbene contribuiscano enormemente all'inquinamento dell'aria. il pericolo è minore; in alcuni casi, tuttavia, piccole quantità di acroleina nei fumi possono essere un notevole fastidio. Le anime possono essere trattate con un “rivestimento svasato” per migliorare la finitura superficiale del getto, che richiede le stesse precauzioni previste per gli stampi.

              Hot box o shell moulding e coremaking sono processi termoindurenti utilizzati nelle fonderie di ferro. La sabbia nuova può essere miscelata con la resina in fonderia, oppure la sabbia rivestita di resina può essere spedita in sacchi da aggiungere alla macchina per la produzione di anime. La sabbia di resina viene iniettata in un modello di metallo (la scatola centrale). Il modello viene quindi riscaldato, mediante fuochi diretti di gas naturale nel processo hot box o con altri mezzi per le anime dei gusci e lo stampaggio. Le scatole calde utilizzano tipicamente una resina termoindurente di alcol furfurilico (furano), urea o fenolo-formaldeide. Lo stampaggio del guscio utilizza una resina urea o fenolo-formaldeide. Dopo un breve tempo di indurimento, il nucleo si indurisce notevolmente e può essere spinto fuori dalla piastra del modello mediante perni di espulsione. La scatola calda e la produzione di anime in conchiglia generano un'esposizione sostanziale alla formaldeide, che è un probabile cancerogeno, e ad altri contaminanti, a seconda del sistema. Le misure di controllo per la formaldeide comprendono l'alimentazione diretta dell'aria presso la postazione dell'operatore, lo scarico locale presso la cassa d'anima, l'involucro e lo scarico locale presso la stazione di stoccaggio delle anime e resine a bassa emissione di formaldeide. È difficile ottenere un controllo soddisfacente. La sorveglianza medica per le condizioni respiratorie dovrebbe essere fornita ai lavoratori che producono anime. Il contatto delle resine fenolo- o urea-formaldeide con la pelle o con gli occhi deve essere evitato perché le resine sono irritanti o sensibilizzanti e possono causare dermatiti. Abbondanti lavaggi con acqua aiuteranno ad evitare il problema.

              I sistemi di indurimento a freddo (senza cottura) attualmente in uso includono: resine urea- e fenolo-formaldeide catalizzate da acido con e senza alcool furfurilico; isocianati alchidici e fenolici; Fascold; silicati autoindurenti; interno; sabbia cementizia e sabbia fluida o colabile. Gli indurenti a freddo non richiedono riscaldamento esterno per l'indurimento. Gli isocianati impiegati nei leganti sono normalmente a base di isocianato di difenile di metilene (MDI) che, se inalato, può agire come irritante o sensibilizzante delle vie respiratorie, causando asma. Guanti e occhiali protettivi sono consigliabili durante la manipolazione o l'utilizzo di questi composti. Gli isocianati stessi devono essere conservati con cura in contenitori sigillati in condizioni asciutte ad una temperatura compresa tra 10 e 30°C. I recipienti di stoccaggio vuoti devono essere riempiti e immersi per 24 ore con una soluzione di carbonato di sodio al 5% per neutralizzare eventuali residui chimici rimasti nel fusto. La maggior parte dei principi generali di pulizia dovrebbe essere rigorosamente applicata ai processi di stampaggio della resina, ma la massima cautela dovrebbe essere esercitata quando si maneggiano i catalizzatori usati come agenti di presa. I catalizzatori per le resine fenoliche e isocianato di olio sono generalmente ammine aromatiche a base di composti piridinici, che sono liquidi con un odore pungente. Possono causare gravi irritazioni cutanee e danni renali ed epatici e possono colpire anche il sistema nervoso centrale. Questi composti vengono forniti come additivi separati (legante in tre parti) o sono già miscelati con i materiali oleosi e il LEV deve essere fornito nelle fasi di miscelazione, stampaggio, colata e knockout. Per alcuni altri processi senza cottura i catalizzatori utilizzati sono acidi fosforici o vari solfonici, anch'essi tossici; gli incidenti durante il trasporto o l'uso devono essere adeguatamente protetti.

              La produzione di anime temprate a gas comprende l'anidride carbonica (CO2)-silicato e i processi Isocure (o "Ashland"). Molte varianti del CO2-il processo di silicato è stato sviluppato dagli anni '1950. Questo processo è stato generalmente utilizzato per la produzione di stampi e anime di dimensioni medio-grandi. La sabbia del nucleo è una miscela di silicato di sodio e sabbia silicea, solitamente modificata aggiungendo sostanze come la melassa come agenti di degradazione. Dopo che la cassa d'anima è stata riempita, l'anima viene indurita facendo passare l'anidride carbonica attraverso la miscela dell'anima. Questo forma carbonato di sodio e gel di silice, che funge da legante.

              Il silicato di sodio è una sostanza alcalina e può essere dannoso se viene a contatto con la pelle o con gli occhi o se viene ingerito. Si consiglia di predisporre una doccia di emergenza in prossimità delle aree in cui vengono maneggiate grandi quantità di silicato di sodio e di indossare sempre i guanti. Una fontana per il lavaggio oculare prontamente disponibile dovrebbe essere situata in qualsiasi area della fonderia in cui viene utilizzato il silicato di sodio. Il CO2 può essere fornito come solido, liquido o gassoso. Laddove viene fornito in bombole o serbatoi a pressione, è necessario adottare numerose precauzioni di pulizia, come lo stoccaggio delle bombole, la manutenzione delle valvole, la movimentazione e così via. C'è anche il rischio derivante dal gas stesso, poiché può abbassare la concentrazione di ossigeno nell'aria negli spazi chiusi.

              Il processo Isocure viene utilizzato per anime e stampi. Si tratta di un sistema a presa di gas in cui una resina, spesso fenolo-formaldeide, viene miscelata con un diisocianato (ad es. MDI) e sabbia. Questo viene iniettato nella cassa d'anima e quindi gassato con un'ammina, solitamente trietilammina o dimetiletilammina, per provocare la reazione di reticolazione e presa. Le ammine, spesso vendute in fusti, sono liquidi altamente volatili con un forte odore di ammoniaca. Esiste un rischio molto reale di incendio o esplosione e occorre prestare estrema attenzione, soprattutto quando il materiale è immagazzinato alla rinfusa. L'effetto caratteristico di queste ammine è quello di causare alone visivo e gonfiore corneale, sebbene colpiscano anche il sistema nervoso centrale, dove possono causare convulsioni, paralisi e, occasionalmente, morte. Nel caso in cui parte dell'ammina venga a contatto con gli occhi o la pelle, le misure di primo soccorso dovrebbero includere il lavaggio con abbondanti quantità di acqua per almeno 15 minuti e l'immediata assistenza medica. Nel processo Isocure, l'ammina viene applicata come vapore in un vettore di azoto, con l'eccesso di ammina strofinato attraverso una torre acida. La perdita dalla cassa d'anima è la causa principale dell'elevata esposizione, sebbene sia significativo anche il degassamento dell'ammina dalle anime prodotte. Prestare sempre la massima attenzione durante la manipolazione di questo materiale e installare un'adeguata attrezzatura di ventilazione per rimuovere i vapori dalle aree di lavoro.

              Sformatura, estrazione del getto e sfondamento dell'anima

              Dopo che il metallo fuso si è raffreddato, la colata grezza deve essere rimossa dallo stampo. Si tratta di un processo rumoroso, che in genere espone gli operatori ben oltre i 90 dBA in una giornata lavorativa di 8 ore. Dovrebbero essere fornite protezioni acustiche se non è possibile ridurre l'emissione di rumore. La maggior parte dello stampo viene separata dalla colata solitamente da un forte impatto. Spesso la staffa, lo stampo e la colata vengono fatti cadere su una griglia vibrante per rimuovere la sabbia (shakeout). La sabbia poi cade attraverso la griglia in una tramoggia o su un trasportatore dove può essere sottoposta a separatori magnetici e riciclata per la macinazione, il trattamento e il riutilizzo, o semplicemente scaricata. A volte l'idrosabbiatura può essere utilizzata al posto di una griglia, creando meno polvere. Il nucleo viene rimosso qui, anche a volte utilizzando corsi d'acqua ad alta pressione.

              Il getto viene quindi rimosso e trasferito alla fase successiva dell'operazione di knockout. Spesso piccoli pezzi fusi possono essere rimossi dalla muffola mediante un processo di "punch-out" prima della sformatura, che produce meno polvere. La sabbia dà origine a pericolosi livelli di polvere di silice perché è stata a contatto con il metallo fuso ed è quindi molto secca. Il metallo e la sabbia rimangono molto caldi. È necessaria la protezione degli occhi. Le superfici di calpestio e di lavoro devono essere mantenute prive di rottami, che rappresentano un pericolo di inciampo, e di polvere, che può essere risospesa per costituire un pericolo di inalazione.

              Sono stati effettuati relativamente pochi studi per determinare l'eventuale effetto che i nuovi leganti per anime hanno sulla salute dell'operatore di sterratura in particolare. I furani, l'alcool furfurilico e l'acido fosforico, le resine urea e fenolo-formaldeide, il silicato di sodio e l'anidride carbonica, i no-bakes, l'olio di lino modificato e l'MDI, subiscono tutti un certo tipo di decomposizione termica se esposti alle temperature dei metalli fusi.

              Non sono ancora stati condotti studi sull'effetto della particella di silice rivestita di resina sullo sviluppo della pneumoconiosi. Non è noto se questi rivestimenti avranno un effetto inibente o accelerante sulle lesioni del tessuto polmonare. Si teme che i prodotti di reazione dell'acido fosforico possano liberare fosfina. Esperimenti su animali e alcuni studi selezionati hanno dimostrato che l'effetto della polvere di silice sul tessuto polmonare è notevolmente accelerato quando la silice è stata trattata con un acido minerale. Le resine urea e fenolo-formaldeide possono rilasciare fenoli liberi, aldeidi e monossido di carbonio. Gli zuccheri aggiunti per aumentare la collassabilità producono quantità significative di monossido di carbonio. La cottura senza cottura rilascerà isocianati (ad es. MDI) e monossido di carbonio.

              Sgrassatura (pulizia)

              La pulizia del getto, o sbavatura, viene eseguita dopo la sformatura e l'espulsione dell'anima. I vari processi coinvolti sono variamente designati in luoghi diversi, ma possono essere ampiamente classificati come segue:

              • Medicazione riguarda lo stripping, la irruvidimento o il mucking-off, la rimozione di sabbia di stampaggio aderente, sabbia di base, guide, colonne montanti, bave e altri materiali facilmente smaltibili con utensili manuali o utensili pneumatici portatili.
              • Sbavare copre la rimozione di sabbia di stampaggio bruciata, bordi ruvidi, metallo in eccesso, come vesciche, monconi di cancelli, croste o altre imperfezioni indesiderate e la pulizia manuale della fusione utilizzando scalpelli manuali, utensili pneumatici e spazzole metalliche. Le tecniche di saldatura, come il taglio alla fiamma ossiacetilenica, l'arco elettrico, l'arco-aria, il lavaggio con polvere e la torcia al plasma, possono essere impiegate per la bruciatura delle testate, per la riparazione dei getti e per il taglio e il lavaggio.

               

              La rimozione della materozza è la prima operazione di ravvivatura. Fino alla metà del metallo colato nello stampo non fa parte della fusione finale. Lo stampo deve includere serbatoi, cavità, alimentatori e materozza in modo da poter essere riempito di metallo per completare l'oggetto fuso. La materozza di solito può essere rimossa durante la fase di knockout, ma a volte questa deve essere eseguita come fase separata dell'operazione di sbavatura o ravvivatura. La rimozione della materozza viene eseguita a mano, solitamente battendo il getto con un martello. Per ridurre il rumore, i martelli in metallo possono essere sostituiti da quelli rivestiti in gomma ei convogliatori rivestiti con la stessa gomma antirumore. I frammenti di metallo caldo vengono espulsi e rappresentano un pericolo per gli occhi. È necessario utilizzare una protezione per gli occhi. Le materozze staccate dovrebbero normalmente essere restituite alla regione di carico dell'impianto di fusione e non dovrebbe essere permesso che si accumulino nella sezione di diradamento della fonderia. Dopo la spruzzatura (ma a volte anche prima) la maggior parte dei getti viene granigliata o burattata per rimuovere i materiali dello stampo e forse per migliorare la finitura superficiale. I barili rotanti generano livelli di rumore elevati. Potrebbero essere necessarie custodie, che possono anche richiedere LEV.

              I metodi di ravvivatura nelle fonderie di acciaio, ferro e non ferrosi sono molto simili, ma esistono particolari difficoltà nella ravvivatura e sbavatura dei getti di acciaio a causa della maggiore quantità di sabbia fusa bruciata rispetto ai getti di ferro e non ferrosi. La sabbia fusa su getti di acciaio di grandi dimensioni può contenere cristobalite, che è più tossica del quarzo trovato nella sabbia vergine.

              La granigliatura airless o la burattatura dei getti prima della scheggiatura e della molatura è necessaria per evitare la sovraesposizione alla polvere di silice. Il getto deve essere privo di polvere visibile, anche se un pericolo di silice può ancora essere generato dalla molatura se la silice viene bruciata nella superficie metallica apparentemente pulita del getto. La graniglia è azionata in modo centrifugo in corrispondenza del getto e non è richiesto alcun operatore all'interno dell'unità. La cabina di granigliatura deve essere esaurita in modo che non fuoriesca polvere visibile. Solo in caso di guasto o deterioramento della cabina di granigliatura e/o del ventilatore e del collettore si ha un problema di polvere.

              Acqua o acqua e sabbia o granigliatura a pressione possono essere utilizzate per rimuovere la sabbia aderente sottoponendo il getto ad un getto ad alta pressione di acqua o graniglia di ferro o acciaio. La sabbiatura è stata vietata in diversi paesi (ad es. Regno Unito) a causa del rischio di silicosi poiché le particelle di sabbia diventano sempre più fini e la frazione respirabile quindi aumenta continuamente. L'acqua o il colpo viene scaricato attraverso una pistola e può chiaramente rappresentare un rischio per il personale se non maneggiato correttamente. La sabbiatura deve sempre essere eseguita in uno spazio chiuso e isolato. Tutti i locali di sabbiatura devono essere ispezionati a intervalli regolari per garantire che il sistema di estrazione della polvere funzioni e che non vi siano perdite attraverso le quali la graniglia o l'acqua potrebbero fuoriuscire nella fonderia. I caschi dei blaster devono essere approvati e mantenuti con cura. Si consiglia di affiggere un avviso sulla porta dello stand, avvisando i dipendenti che è in corso l'esplosione e che è vietato l'ingresso a persone non autorizzate. In determinate circostanze, i bulloni di ritardo collegati al motore di azionamento dell'esplosione possono essere montati sulle porte, rendendo impossibile l'apertura delle porte fino a quando l'esplosione non è cessata.

              Una varietà di strumenti di molatura viene utilizzata per levigare la fusione grezza. Le mole abrasive possono essere montate su macchine a pavimento o su piedistallo o su smerigliatrici portatili oa telaio oscillante. Le smerigliatrici a piedistallo vengono utilizzate per getti più piccoli che possono essere facilmente maneggiati; le mole portatili, le mole a disco piano, a tazza ea cono sono utilizzate per una serie di scopi, tra cui la levigatura delle superfici interne dei getti; le smerigliatrici a telaio oscillante vengono utilizzate principalmente su fusioni di grandi dimensioni che richiedono una notevole asportazione di metallo.

              Altre fonderie

              Fondazione in acciaio

              La produzione nella fonderia di acciaio (distinta da un'acciaieria di base) è simile a quella della fonderia di ferro; tuttavia, le temperature del metallo sono molto più elevate. Ciò significa che la protezione degli occhi con lenti colorate è essenziale e che la silice nella muffa viene convertita dal calore in tridimite o crystobalite, due forme di silice cristallina particolarmente pericolose per i polmoni. La sabbia spesso si brucia sul getto e deve essere asportata con mezzi meccanici, che danno luogo a pericolose polveri; di conseguenza, sono essenziali efficaci sistemi di aspirazione della polvere e protezione delle vie respiratorie.

              Fondazione in lega leggera

              La fonderia di leghe leggere utilizza prevalentemente leghe di alluminio e magnesio. Questi spesso contengono piccole quantità di metalli che possono emettere fumi tossici in determinate circostanze. I fumi dovrebbero essere analizzati per determinare i loro costituenti dove la lega potrebbe contenere tali componenti.

              Nelle fonderie di alluminio e magnesio, la fusione viene comunemente effettuata in forni a crogiolo. Si consigliano prese d'aria intorno alla parte superiore della pentola per rimuovere i fumi. Nei forni a gasolio, una combustione incompleta dovuta a bruciatori difettosi può provocare il rilascio nell'aria di prodotti come il monossido di carbonio. I fumi del forno possono contenere idrocarburi complessi, alcuni dei quali possono essere cancerogeni. Durante la pulizia del forno e della canna fumaria c'è il rischio di esposizione al pentossido di vanadio concentrato nella fuliggine del forno dai depositi di olio.

              La spatofluorura è comunemente usata come fondente nella fusione dell'alluminio e quantità significative di polvere di fluoruro possono essere rilasciate nell'ambiente. In alcuni casi il cloruro di bario è stato utilizzato come fondente per le leghe di magnesio; si tratta di una sostanza fortemente tossica e, di conseguenza, è necessaria una notevole cura nel suo utilizzo. Le leghe leggere possono occasionalmente essere degassate facendo passare anidride solforosa o cloro (o composti proprietari che si decompongono per produrre cloro) attraverso il metallo fuso; per questa operazione sono necessari ventilazione di scarico e dispositivi di protezione respiratoria. Per ridurre la velocità di raffreddamento del metallo caldo nello stampo, sul montante dello stampo viene posta una miscela di sostanze (solitamente alluminio e ossido di ferro) che reagiscono in modo fortemente esotermico. Questa miscela di "termite" emana fumi densi che si sono rivelati innocui nella pratica. Quando i fumi sono di colore bruno si può dare allarme per sospetta presenza di ossidi di azoto; tuttavia, questo sospetto è infondato. L'alluminio finemente suddiviso prodotto durante la ravvivatura di getti in alluminio e magnesio costituisce un grave rischio di incendio e per la raccolta della polvere devono essere utilizzati metodi a umido.

              La colata di magnesio comporta un notevole rischio potenziale di incendio ed esplosione. Il magnesio fuso si accenderà a meno che non venga mantenuta una barriera protettiva tra esso e l'atmosfera; lo zolfo fuso è ampiamente impiegato per questo scopo. I lavoratori della fonderia che applicano manualmente la polvere di zolfo al crogiolo possono sviluppare dermatiti e devono essere forniti di guanti in tessuto ignifugo. Lo zolfo a contatto con il metallo brucia costantemente, quindi si sprigionano notevoli quantità di anidride solforosa. La ventilazione di scarico dovrebbe essere installata. I lavoratori devono essere informati del pericolo che una pentola o un mestolo di magnesio fuso prenda fuoco, il che potrebbe dare origine a una densa nuvola di ossido di magnesio finemente suddiviso. Gli indumenti protettivi di materiali ignifughi dovrebbero essere indossati da tutti i lavoratori della fonderia di magnesio. Gli indumenti ricoperti di polvere di magnesio non devono essere conservati in armadietti senza controllo dell'umidità, poiché potrebbe verificarsi una combustione spontanea. La polvere di magnesio deve essere rimossa dagli indumenti. Il gesso francese è ampiamente utilizzato nella preparazione degli stampi nelle fonderie di magnesio; la polvere deve essere controllata per prevenire la talcosi. Oli penetranti e polveri spolveranti vengono impiegati nell'ispezione di getti in lega leggera per il rilevamento di cricche.

              I coloranti sono stati introdotti per migliorare l'efficacia di queste tecniche. È stato riscontrato che alcuni coloranti rossi vengono assorbiti ed escreti nel sudore, provocando così lo sporco degli indumenti personali; sebbene questa condizione sia fastidiosa, non sono stati osservati effetti sulla salute.

              Fonderie ottone e bronzo

              I fumi e le polveri metalliche tossiche delle leghe tipiche rappresentano un rischio particolare per le fonderie di ottone e bronzo. Le esposizioni al piombo superiori ai limiti di sicurezza nelle operazioni di fusione, colata e finitura sono comuni, specialmente dove le leghe hanno un'elevata composizione di piombo. Il rischio di piombo nella pulizia dei forni e nello smaltimento delle scorie è particolarmente grave. La sovraesposizione al piombo è frequente nella fusione e colata e può verificarsi anche nella macinazione. I fumi di zinco e rame (i costituenti del bronzo) sono le cause più comuni di febbre da fumi metallici, sebbene la condizione sia stata osservata anche in lavoratori di fonderia che utilizzano magnesio, alluminio, antimonio e così via. Alcune leghe ad alta resistenza contengono cadmio, che può causare polmonite chimica da esposizione acuta e danni ai reni e cancro ai polmoni da esposizione cronica.

              Processo in stampo permanente

              La fusione in stampi metallici permanenti, come nella pressofusione, è stato uno sviluppo importante nella fonderia. In questo caso, la modellistica è in gran parte sostituita da metodi ingegneristici ed è davvero un'operazione a tuffo. La maggior parte dei pericoli nella creazione di modelli vengono quindi eliminati e anche i rischi derivanti dalla sabbia vengono eliminati, ma vengono sostituiti da un grado di rischio insito nell'uso di una sorta di materiale refrattario per rivestire lo stampo o stampo. Nei moderni lavori di fonderia si fa sempre più uso di anime di sabbia, nel qual caso i rischi di polvere della fonderia di sabbia sono ancora presenti.

              pressofusione

              L'alluminio è un metallo comune nella pressofusione. La ferramenta automobilistica come le finiture cromate è tipicamente pressofusione di zinco, seguita da placcatura in rame, nichel e cromatura. Il rischio di febbre da fumi metallici da fumi di zinco deve essere costantemente controllato, così come la nebbia di acido cromico.

              Le macchine per pressofusione presentano tutti i rischi comuni alle presse idrauliche. Inoltre, il lavoratore può essere esposto alla nebbia degli oli usati come lubrificanti per stampi e deve essere protetto dall'inalazione di queste nebbie e dal pericolo di indumenti saturi di olio. I fluidi idraulici resistenti al fuoco utilizzati nelle presse possono contenere composti organofosforici tossici, pertanto è necessario prestare particolare attenzione durante i lavori di manutenzione degli impianti idraulici.

              Fondazione di precisione

              Le fonderie di precisione si affidano al processo di microfusione o fusione a cera persa, in cui i modelli vengono realizzati stampando a iniezione la cera in uno stampo; questi modelli sono rivestiti con una fine polvere refrattaria che funge da materiale di rivestimento dello stampo, e la cera viene quindi sciolta prima della fusione o mediante l'introduzione del metallo di fusione stesso.

              La rimozione della cera presenta un preciso pericolo di incendio e la decomposizione della cera produce acroleina e altri prodotti di decomposizione pericolosi. I forni di cottura della cera devono essere adeguatamente ventilati. Il tricloroetilene è stato utilizzato per rimuovere le ultime tracce di cera; questo solvente può raccogliersi in sacche nello stampo o essere assorbito dal materiale refrattario e vaporizzare o decomporsi durante la colata. L'inclusione di materiali refrattari per microfusione di amianto dovrebbe essere eliminata a causa dei rischi dell'amianto.

              Problemi di salute e modelli di malattia

              Le fonderie si distinguono tra i processi industriali a causa di un tasso di mortalità più elevato derivante da fuoriuscite ed esplosioni di metallo fuso, manutenzione della cupola inclusa la caduta del fondo e rischi di monossido di carbonio durante il rivestimento. Le fonderie riportano una maggiore incidenza di corpi estranei, contusioni e ustioni e una percentuale inferiore di lesioni muscoloscheletriche rispetto ad altre strutture. Hanno anche i più alti livelli di esposizione al rumore.

              Uno studio su diverse dozzine di feriti mortali nelle fonderie ha rivelato le seguenti cause: schiacciamento tra i carri del trasportatore dello stampo e le strutture dell'edificio durante la manutenzione e la risoluzione dei problemi, schiacciamento durante la pulizia delle molazze attivate a distanza, ustioni di metallo fuso dopo il guasto della gru, rottura dello stampo, trasferimento traboccante siviera, eruzione di vapore in siviera non essiccata, cadute da gru e piattaforme di lavoro, folgorazione da apparecchiature di saldatura, schiacciamento da veicoli per la movimentazione di materiali, ustioni da caduta del fondo della cupola, atmosfera ad alto contenuto di ossigeno durante la riparazione della cupola e sovraesposizione di monossido di carbonio durante la riparazione della cupola.

              Ruote abrasive

              Lo scoppio o la rottura delle mole abrasive può causare lesioni mortali o molto gravi: gli spazi tra la mola e l'appoggio delle mole a colonna possono impigliarsi e schiacciare la mano o l'avambraccio. Gli occhi non protetti sono a rischio in tutte le fasi. Scivolamenti e cadute, soprattutto durante il trasporto di carichi pesanti, possono essere causati da pavimenti mal tenuti o ostruiti. Lesioni ai piedi possono essere causate dalla caduta di oggetti o carichi caduti. Distorsioni e stiramenti possono derivare da sforzi eccessivi nel sollevamento e nel trasporto. Gli apparecchi di sollevamento sottoposti a cattiva manutenzione possono guastarsi e causare la caduta di materiali sui lavoratori. Le scosse elettriche possono derivare da apparecchiature elettriche mal tenute o prive di messa a terra (senza messa a terra), in particolare strumenti portatili.

              Tutte le parti pericolose del macchinario, in particolare le mole abrasive, devono avere un'adeguata protezione, con blocco automatico se la protezione viene rimossa durante la lavorazione. Nelle smerigliatrici a colonna vanno eliminati i pericolosi spazi vuoti tra la mola e l'appoggio, prestando particolare attenzione a tutte le precauzioni nella cura e manutenzione delle mole abrasive e nella regolazione della loro velocità (particolare attenzione è richiesta con le mole portatili). Devono essere applicate una rigorosa manutenzione di tutte le apparecchiature elettriche e adeguate disposizioni di messa a terra. I lavoratori dovrebbero essere istruiti sulle corrette tecniche di sollevamento e trasporto e dovrebbero sapere come fissare i carichi ai ganci della gru e ad altri dispositivi di sollevamento. Dovrebbero essere forniti anche DPI adeguati, come schermi per occhi e viso e protezioni per piedi e gambe. Dovrebbero essere presi provvedimenti per un pronto soccorso immediato, anche per ferite lievi, e per un'assistenza medica competente quando necessario.

              Polvere

              Le malattie da polvere sono importanti tra i lavoratori della fonderia. Le esposizioni alla silice sono spesso vicine o superano i limiti di esposizione prescritti, anche in operazioni di pulizia ben controllate nelle moderne fonderie di produzione e dove le fusioni sono prive di polvere visibile. Esposizioni molte volte al di sopra del limite si verificano quando le fusioni sono polverose o gli armadi perdono. Le sovraesposizioni sono probabili laddove la polvere visibile sfugge allo sfiato durante lo scuotimento, la preparazione della sabbia o la riparazione refrattaria.

              La silicosi è il pericolo predominante per la salute nell'officina di sbavatura dell'acciaio; una pneumoconiosi mista è più prevalente nella perdita di ferro (Landrigan et al. 1986). In fonderia, la prevalenza aumenta con la durata dell'esposizione e livelli di polvere più elevati. Ci sono alcune prove che le condizioni nelle fonderie di acciaio hanno maggiori probabilità di causare silicosi rispetto a quelle nelle fonderie di ferro a causa dei livelli più elevati di silice libera presente. I tentativi di stabilire un livello di esposizione al quale la silicosi non si verificherà sono stati inconcludenti; la soglia è probabilmente inferiore a 100 microgrammi/m3 e forse fino alla metà di tale importo.

              Nella maggior parte dei paesi, l'incidenza di nuovi casi di silicosi sta diminuendo, in parte a causa dei cambiamenti tecnologici, dell'allontanamento dalla sabbia silicea nelle fonderie e dal passaggio dai mattoni di silice ai rivestimenti di fornaci basici nella fusione dell'acciaio. Uno dei motivi principali è il fatto che l'automazione ha portato all'impiego di un minor numero di lavoratori nella produzione di acciaio e nelle fonderie. Tuttavia, l'esposizione alla polvere di silice respirabile rimane ostinatamente elevata in molte fonderie e nei paesi in cui i processi sono ad alta intensità di manodopera, la silicosi rimane un grave problema.

              La silico-tubercolosi è stata a lungo segnalata nei lavoratori delle fonderie. Laddove la prevalenza della silicosi è diminuita, si è verificata una parallela diminuzione dei casi segnalati di tubercolosi, sebbene tale malattia non sia stata completamente eradicata. Nei paesi in cui i livelli di polvere sono rimasti elevati, i processi polverosi sono ad alta intensità di manodopera e la prevalenza della tubercolosi nella popolazione generale è elevata, la tubercolosi rimane un'importante causa di morte tra i lavoratori delle fonderie.

              Molti lavoratori affetti da pneumoconiosi hanno anche bronchiti croniche, spesso associate ad enfisema; è stato a lungo pensato da molti ricercatori che, almeno in alcuni casi, le esposizioni professionali possano aver avuto un ruolo. È stato riportato che anche il cancro del polmone, la polmonite lobare, la broncopolmonite e la trombosi coronarica sono associate alla pneumoconiosi nei lavoratori di fonderia.

              Una recente revisione degli studi sulla mortalità dei lavoratori delle fonderie, compresa l'industria automobilistica americana, ha mostrato un aumento dei decessi per cancro ai polmoni in 14 studi su 15. Poiché si riscontrano alti tassi di cancro ai polmoni tra i lavoratori delle camere di pulizia in cui il rischio principale è la silice, è probabile che si riscontrino anche esposizioni miste.

              Gli studi sugli agenti cancerogeni nell'ambiente di fonderia si sono concentrati sugli idrocarburi aromatici policiclici formatisi nella decomposizione termica degli additivi e dei leganti della sabbia. È stato suggerito che anche metalli come cromo e nichel e polveri come silice e amianto possano essere responsabili di parte dell'eccesso di mortalità. Le differenze nella chimica di stampaggio e di produzione delle anime, nel tipo di sabbia e nella composizione delle leghe di ferro e acciaio possono essere responsabili di diversi livelli di rischio nelle diverse fonderie (IARC 1984).

              Un aumento della mortalità per malattie respiratorie non maligne è stato riscontrato in 8 studi su 11. Sono stati registrati anche decessi per silicosi. Gli studi clinici hanno rilevato alterazioni radiografiche caratteristiche della pneumoconiosi, deficit della funzionalità polmonare caratteristici dell'ostruzione e aumento dei sintomi respiratori tra i lavoratori delle moderne fonderie di produzione "pulite". Questi sono il risultato di esposizioni successive agli anni '960 e suggeriscono fortemente che i rischi per la salute prevalenti nelle vecchie fonderie non sono stati ancora eliminati.

              La prevenzione dei disturbi polmonari è essenzialmente una questione di controllo delle polveri e dei fumi; la soluzione generalmente applicabile è fornire una buona ventilazione generale unita a un LEV efficiente. I sistemi a basso volume e ad alta velocità sono più adatti per alcune operazioni, in particolare mole portatili e utensili pneumatici.

              Gli scalpelli manuali o pneumatici usati per rimuovere la sabbia bruciata producono molta polvere finemente suddivisa. Anche la spazzolatura del materiale in eccesso con spazzole metalliche rotanti o spazzole a mano produce molta polvere; LEV è obbligatorio.

              Le misure di controllo della polvere sono facilmente adattabili alle smerigliatrici a pavimento ea telaio oscillante. La rettifica portatile su piccoli getti può essere effettuata su banchi aspiranti ventilati, oppure può essere applicata la ventilazione agli utensili stessi. La spazzolatura può essere effettuata anche su banco ventilato. Il controllo della polvere su getti di grandi dimensioni rappresenta un problema, ma sono stati compiuti notevoli progressi con i sistemi di ventilazione a basso volume e ad alta velocità. L'istruzione e la formazione al loro utilizzo sono necessarie per superare le obiezioni dei lavoratori che trovano questi sistemi ingombranti e lamentano che la loro visuale sull'area di lavoro è compromessa.

              La ravvivatura e la sbavatura di getti molto grandi dove la ventilazione locale è impraticabile dovrebbe essere eseguita in un'area separata e isolata e in un momento in cui sono presenti pochi altri lavoratori. Ad ogni lavoratore devono essere forniti DPI adeguati, regolarmente puliti e riparati, insieme alle istruzioni per il loro corretto utilizzo.

              Dagli anni '1950, nelle fonderie è stata introdotta una varietà di sistemi di resine sintetiche per legare la sabbia nelle anime e negli stampi. Questi generalmente comprendono un materiale di base e un catalizzatore o indurente che avvia la polimerizzazione. Molte di queste sostanze chimiche reattive sono sensibilizzanti (ad es. isocianati, alcool furfurilico, ammine e formaldeide) e ora sono state implicate in casi di asma professionale tra i lavoratori delle fonderie. In uno studio, 12 lavoratori di fonderia su 78 esposti alle resine Pepset (scatola fredda) presentavano sintomi asmatici e, di questi, sei presentavano un marcato calo della velocità del flusso d'aria in un test di provocazione utilizzando diisocianato di metile (Johnson et al. 1985 ).

              Saldatura

              La saldatura nelle officine di sbavatura espone i lavoratori a fumi metallici con il conseguente pericolo di tossicità e febbre da metalli, a seconda della composizione dei metalli coinvolti. La saldatura su ghisa richiede un'asta di nichel e crea esposizione ai fumi di nichel. La torcia al plasma produce una notevole quantità di fumi metallici, ozono, ossido di azoto e radiazioni ultraviolette, e genera alti livelli di rumore.

              Può essere fornito un banco ventilato per la saldatura di piccoli getti. È difficile controllare le esposizioni durante le operazioni di saldatura o combustione su getti di grandi dimensioni. Un approccio di successo prevede la creazione di una stazione centrale per queste operazioni e la fornitura di LEV attraverso un condotto flessibile posizionato nel punto di saldatura. Ciò richiede la formazione del lavoratore per spostare il condotto da un luogo all'altro. Una buona ventilazione generale e, quando necessario, l'uso di DPI contribuiranno a ridurre l'esposizione complessiva a polvere e fumi.

              Rumore e vibrazioni

              I livelli più elevati di rumorosità in fonderia si riscontrano solitamente nelle operazioni di sfondamento e pulitura; sono più elevati nelle fonderie meccanizzate che in quelle manuali. Il sistema di ventilazione stesso può generare esposizioni vicine a 90 dBA.

              I livelli di rumorosità nella sbavatura dei getti di acciaio possono essere compresi tra 115 e 120 dBA, mentre quelli effettivamente riscontrabili nella sbavatura della ghisa sono compresi tra 105 e 115 dBA. La British Steel Casting Research Association ha stabilito che le fonti di rumore durante la sbavatura includono:

              • lo scarico dello sbavatore
              • l'impatto del martello o della ruota sul getto
              • risonanza del getto e vibrazioni contro il suo supporto
              • trasmissione delle vibrazioni dal supporto di getto alle strutture circostanti
              • riflessione del rumore diretto da parte della cappa che controlla il flusso d'aria attraverso il sistema di ventilazione.

               

              Le strategie di controllo del rumore variano in base alle dimensioni della fusione, al tipo di metallo, all'area di lavoro disponibile, all'uso di strumenti portatili e ad altri fattori correlati. Sono disponibili alcune misure di base per ridurre l'esposizione al rumore di individui e collaboratori, tra cui l'isolamento nel tempo e nello spazio, involucri completi, partizioni fonoassorbenti parziali, esecuzione di lavori su superfici fonoassorbenti, deflettori, pannelli e cappe in materiale fonoassorbente. assorbenti o altri materiali acustici. Devono essere osservate le linee guida per i limiti di esposizione giornaliera sicura e, come ultima risorsa, possono essere utilizzati dispositivi di protezione individuale.

              Un banco di sbavatura sviluppato dalla British Steel Casting Research Association riduce il rumore durante la scheggiatura di circa 4-5 dBA. Questa panca incorpora un sistema di scarico per rimuovere la polvere. Questo miglioramento è incoraggiante e fa sperare che, con ulteriori sviluppi, diventino possibili riduzioni del rumore ancora maggiori.

              Sindrome da vibrazione mano-braccio

              Gli strumenti portatili che vibrano possono causare il fenomeno di Raynaud (sindrome da vibrazione mano-braccio—HAVS). Questo è più diffuso nei tagliatori di acciaio che in quelli di ferro e più frequente tra coloro che utilizzano strumenti rotanti. La velocità vibratoria critica per l'inizio di questo fenomeno è compresa tra 2,000 e 3,000 giri al minuto e nell'intervallo da 40 a 125 Hz.

              Si ritiene ora che l'HAVS comporti effetti su una serie di altri tessuti dell'avambraccio oltre ai nervi periferici e ai vasi sanguigni. È associato alla sindrome del tunnel carpale e ai cambiamenti degenerativi delle articolazioni. Uno studio recente su cippatrici e smerigliatrici di acciaierie ha mostrato che avevano il doppio delle probabilità di sviluppare la contrattura di Dupuytren rispetto a un gruppo di confronto (Thomas e Clarke 1992).

              Le vibrazioni trasmesse alle mani del lavoratore possono essere notevolmente ridotte mediante: selezione di strumenti progettati per ridurre i range di frequenza e ampiezza dannosi; direzione della porta di scarico lontano dalla mano; uso di più strati di guanti o di un guanto isolante; e accorciamento del tempo di esposizione a causa di cambiamenti nelle operazioni di lavoro, negli strumenti e nei periodi di riposo.

              Problemi agli occhi

              Alcune delle polveri e dei prodotti chimici incontrati nelle fonderie (ad es. isocianati, formaldeide e ammine terziarie, come la dimetiletilammina, la trietilammina e così via) sono irritanti e sono responsabili di sintomi visivi tra i lavoratori esposti. Questi includono prurito, lacrimazione, visione annebbiata o offuscata o la cosiddetta "visione grigio-blu". Sulla base del verificarsi di questi effetti, si raccomanda di ridurre le esposizioni medie ponderate nel tempo al di sotto di 3 ppm.

              Altri problemi

              Le esposizioni alla formaldeide pari o superiori al limite di esposizione degli Stati Uniti si trovano in operazioni di produzione di anime ben controllate. Si possono trovare esposizioni molte volte superiori al limite dove il controllo dei pericoli è scarso.

              L'amianto è stato ampiamente utilizzato nell'industria della fonderia e, fino a poco tempo fa, veniva spesso utilizzato negli indumenti protettivi per i lavoratori esposti al calore. I suoi effetti sono stati riscontrati in indagini radiografiche su lavoratori di fonderia, sia tra gli addetti alla produzione che tra gli addetti alla manutenzione che sono stati esposti all'amianto; un'indagine trasversale ha rilevato il caratteristico coinvolgimento pleurico in 20 lavoratori siderurgici su 900 (Kronenberg et al. 1991).

              Esami periodici

              A tutti i lavoratori della fonderia dovrebbero essere forniti esami medici preliminari e periodici, tra cui un'indagine sui sintomi, radiografie del torace, test di funzionalità polmonare e audiogrammi, con un adeguato follow-up se vengono rilevati risultati discutibili o anomali. Gli effetti combinati del fumo di tabacco sul rischio di problemi respiratori tra i lavoratori delle fonderie impongono l'inclusione di consigli sulla cessazione del fumo in un programma di educazione sanitaria e promozione.

              Conclusione

              Le fonderie sono state per secoli un'operazione industriale essenziale. Nonostante i continui progressi tecnologici, presentano ai lavoratori una panoplia di rischi per la sicurezza e la salute. Poiché i rischi continuano a esistere anche negli impianti più moderni con programmi di prevenzione e controllo esemplari, la protezione della salute e del benessere dei lavoratori rimane una sfida continua per la direzione, i lavoratori e i loro rappresentanti. Ciò rimane difficile sia nei periodi di recessione del settore (quando le preoccupazioni per la salute e la sicurezza dei lavoratori tendono a lasciare il posto alle difficoltà economiche) sia nei periodi di boom (quando la domanda di aumento della produzione può portare a scorciatoie potenzialmente pericolose nei processi). L'istruzione e la formazione nel controllo dei rischi, quindi, rimangono una necessità costante.

               

              Di ritorno

              Mercoledì, marzo 16 2011 21: 26

              Forgiatura e stampaggio

              Panoramica del processo

              La formatura di parti metalliche mediante l'applicazione di elevate forze di compressione e trazione è comune in tutta la produzione industriale. Nelle operazioni di stampaggio, il metallo, il più delle volte sotto forma di fogli, nastri o bobine, viene formato in forme specifiche a temperatura ambiente mediante tranciatura, pressatura e stiramento tra stampi, solitamente in una serie di una o più fasi di impatto discrete. L'acciaio laminato a freddo è il materiale di partenza in molte operazioni di stampaggio che creano parti in lamiera nel settore automobilistico, degli elettrodomestici e in altri settori. Circa il 15% dei lavoratori dell'industria automobilistica lavora in operazioni o impianti di stampaggio.

              Nella forgiatura, la forza di compressione viene applicata a blocchi preformati (grezzi) di metallo, solitamente riscaldati ad alte temperature, anche in una o più fasi di stampaggio discrete. La forma del pezzo finale è determinata dalla forma delle cavità nella matrice o nelle matrici metalliche utilizzate. Con stampi per impronte aperti, come nella forgiatura con martello a caduta, il pezzo grezzo viene compresso tra uno stampo attaccato all'incudine inferiore e il pistone verticale. Con stampi per impronte chiusi, come nella forgiatura a pressione, il pezzo grezzo viene compresso tra lo stampo inferiore e uno stampo superiore attaccato al pistone.

              Le fucine a maglio a caduta utilizzano un cilindro a vapore o ad aria per sollevare il martello, che viene quindi lasciato cadere per gravità o azionato da vapore o aria. Il numero e la forza dei colpi di martello sono controllati manualmente dall'operatore. L'operatore tiene spesso l'estremità fredda del calcio mentre aziona il martello a caduta. La forgiatura con martello a caduta una volta comprendeva circa i due terzi di tutta la forgiatura eseguita negli Stati Uniti, ma oggi è meno comune.

              Le presse fucine utilizzano un pistone meccanico o idraulico per modellare il pezzo con un unico colpo lento e controllato (vedi figura 1). La forgiatura a pressione è solitamente controllata automaticamente. Può essere eseguita a caldo oa temperature normali (forgiatura a freddo, estrusione). Una variazione della normale forgiatura è la laminazione, in cui vengono utilizzate continue applicazioni di forza e l'operatore gira il pezzo.

              Figura 1. Forgiatura alla pressa

              MET030F1

              I lubrificanti per stampi vengono spruzzati o applicati in altro modo sulle facce dello stampo e sulle superfici grezze prima e tra i colpi di martello o pressa.

              Parti di macchine ad alta resistenza come alberi, corone dentate, bulloni e componenti delle sospensioni dei veicoli sono prodotti comuni di forgiatura dell'acciaio. I componenti aeronautici ad alta resistenza come i longheroni delle ali, i dischi delle turbine e il carrello di atterraggio sono forgiati in alluminio, titanio o leghe di nichel e acciaio. Circa il 3% dei lavoratori del settore automobilistico lavora in operazioni o impianti di forgiatura.

              Condizioni di lavoro

              Molti pericoli comuni nell'industria pesante sono presenti nelle operazioni di stampaggio e forgiatura. Questi includono lesioni da sforzo ripetitivo (RSI) dovute a manipolazione e lavorazione ripetute di parti e al funzionamento di controlli della macchina come i pulsanti del palmo. Le parti pesanti mettono i lavoratori a rischio di problemi alla schiena e alle spalle, nonché di disturbi muscoloscheletrici degli arti superiori. Gli operatori di stampa negli impianti di stampaggio automobilistici hanno tassi di RSI paragonabili a quelli dei lavoratori degli impianti di assemblaggio in lavori ad alto rischio. Vibrazioni e rumori ad alto impulso sono presenti nella maggior parte delle operazioni di stampaggio e in alcune operazioni di forgiatura (ad es. vapore o martello pneumatico), causando perdita dell'udito e possibili malattie cardiovascolari; questi sono tra gli ambienti industriali più rumorosi (oltre 100 dBA). Come in altre forme di sistemi guidati dall'automazione, i carichi energetici dei lavoratori possono essere elevati, a seconda delle parti movimentate e dei cicli di lavoro della macchina.

              Lesioni catastrofiche risultanti da movimenti imprevisti della macchina sono comuni nello stampaggio e nella forgiatura. Questi possono essere dovuti a: (1) guasto meccanico dei sistemi di controllo della macchina, come i meccanismi della frizione in situazioni in cui normalmente si prevede che i lavoratori si trovino all'interno del campo operativo della macchina (una progettazione del processo inaccettabile); (2) carenze nella progettazione o nelle prestazioni della macchina che invitano interventi non programmati del lavoratore come lo spostamento di parti inceppate o disallineate; o (3) procedure di manutenzione improprie e ad alto rischio eseguite senza un adeguato blocco dell'intera rete della macchina interessata, inclusa l'automazione del trasferimento delle parti e le funzioni di altre macchine collegate. La maggior parte delle reti di macchine automatizzate non è configurata per un blocco rapido, efficiente ed efficace o per la risoluzione sicura dei problemi.

              Le nebbie degli oli lubrificanti delle macchine generate durante il normale funzionamento sono un altro pericolo generico per la salute nelle operazioni di stampaggio e forgiatura alimentate ad aria compressa, mettendo potenzialmente a rischio i lavoratori di malattie respiratorie, dermatologiche e digestive.

              Problemi di salute e sicurezza

              stampigliatura

              Le operazioni di stampaggio presentano un elevato rischio di gravi lacerazioni a causa della manipolazione richiesta di parti con spigoli vivi. Possibilmente peggiore è la gestione degli scarti risultanti dai perimetri tagliati e dalle sezioni fustellate delle parti. I rottami vengono generalmente raccolti da scivoli e nastri trasportatori alimentati a gravità. Eliminare gli inceppamenti occasionali è un'attività ad alto rischio.

              I rischi chimici specifici dello stampaggio derivano in genere da due fonti principali: composti di imbutitura (ad es. lubrificanti per stampi) nelle effettive operazioni di stampaggio ed emissioni di saldatura dall'assemblaggio delle parti stampate. I composti di imbutitura (DC) sono richiesti per la maggior parte dello stampaggio. Il materiale viene spruzzato o arrotolato sulla lamiera e ulteriori nebbie vengono generate dall'evento di stampaggio stesso. Come altri fluidi per la lavorazione dei metalli, i composti per trafilatura possono essere oli semplici o emulsioni di olio (oli solubili). I componenti includono frazioni di olio di petrolio, agenti lubrificanti speciali (ad es. derivati ​​di acidi grassi animali e vegetali, oli e cere clorurati), alcanolammine, solfonati di petrolio, borati, addensanti derivati ​​dalla cellulosa, inibitori di corrosione e biocidi. Le concentrazioni nell'aria di nebbia nelle operazioni di stampaggio possono raggiungere quelle delle tipiche operazioni di lavorazione, sebbene questi livelli tendano ad essere in media inferiori (da 0.05 a 2.0 mg/m3). Tuttavia, sono spesso presenti nebbia visibile e pellicola d'olio accumulata sulle superfici degli edifici e il contatto con la pelle può essere maggiore a causa della manipolazione estensiva delle parti. Le esposizioni che con maggiore probabilità presentano rischi sono gli oli clorurati (possibili tumori, malattie del fegato, disturbi della pelle), la colofonia o i derivati ​​degli acidi grassi del tallolio (sensibilizzanti), le frazioni del petrolio (tumori digestivi) e, possibilmente, la formaldeide (dai biocidi) e le nitrosammine (dai alcanolammine e nitrito di sodio, sia come ingredienti DC che nei rivestimenti superficiali dell'acciaio in entrata). Un aumento del cancro digestivo è stato osservato in due impianti di stampaggio automobilistici. Le fioriture microbiologiche nei sistemi che applicano i DC facendolo rotolare sulla lamiera da un serbatoio aperto possono comportare rischi per i lavoratori per problemi respiratori e dermatologici analoghi a quelli nelle operazioni di lavorazione.

              La saldatura delle parti stampate viene spesso eseguita negli impianti di stampaggio, solitamente senza lavaggio intermedio. Questo produce emissioni che includono fumi metallici e prodotti di pirolisi e combustione da trafilatura e altri residui superficiali. Le tipiche operazioni di saldatura (principalmente a resistenza) negli impianti di stampaggio generano concentrazioni totali di particelle nell'aria comprese tra 0.05 e 4.0 mg/m3. Il contenuto di metalli (come fumi e ossidi) di solito costituisce meno della metà di quel particolato, indicando che fino a 2.0 mg/m3 è un residuo chimico scarsamente caratterizzato. Il risultato è una foschia visibile in molte aree di saldatura degli impianti di stampaggio. La presenza di derivati ​​clorurati e altri ingredienti organici solleva serie preoccupazioni sulla composizione dei fumi di saldatura in questi ambienti e richiede fortemente il controllo della ventilazione. L'applicazione di altri materiali prima della saldatura (come primer, vernici e adesivi epossidici), alcuni dei quali vengono poi saldati, aggiunge ulteriore preoccupazione. Le attività di riparazione della produzione di saldatura, solitamente eseguite manualmente, spesso comportano esposizioni più elevate a questi stessi contaminanti dell'aria. Sono stati osservati tassi eccessivi di cancro ai polmoni tra i saldatori in un impianto di stampaggio automobilistico.

              Forgiatura

              Come lo stampaggio, le operazioni di forgiatura possono comportare elevati rischi di lacerazione quando i lavoratori maneggiano parti forgiate o tagliano bave o bordi indesiderati dalle parti. La forgiatura ad alto impatto può anche espellere frammenti, scaglie o strumenti, causando lesioni. In alcune attività di forgiatura, il lavoratore afferra il pezzo da lavorare con le pinze durante le fasi di pressatura o di impatto, aumentando il rischio di lesioni muscoloscheletriche. Nella forgiatura, a differenza dello stampaggio, i forni per il riscaldamento delle parti (per la forgiatura e la ricottura) nonché i contenitori dei forgiati a caldo si trovano solitamente nelle vicinanze. Questi creano il potenziale per condizioni di stress da calore elevato. Ulteriori fattori di stress da calore sono il carico metabolico del lavoratore durante la movimentazione manuale dei materiali e, in alcuni casi, il calore prodotto dai prodotti della combustione dei lubrificanti per stampi a base di olio.

              La lubrificazione dello stampo è richiesta nella maggior parte della forgiatura e ha la caratteristica aggiuntiva che il lubrificante entra in contatto con parti ad alta temperatura. Ciò provoca pirolisi e aerosol immediati non solo negli stampi ma anche successivamente dalle parti fumanti nei contenitori di raffreddamento. Gli ingredienti del lubrificante per stampi di forgiatura possono includere impasti di grafite, addensanti polimerici, emulsionanti solfonati, frazioni di petrolio, nitrato di sodio, nitrito di sodio, carbonato di sodio, silicato di sodio, oli siliconici e biocidi. Questi vengono applicati come spray o, in alcune applicazioni, mediante tampone. I forni utilizzati per il riscaldamento del metallo da forgiare sono solitamente alimentati a petrolio o gas, oppure sono forni a induzione. Le emissioni possono derivare da forni alimentati a combustibile con tiraggio inadeguato e da forni a induzione non ventilati quando lo stock di metallo in ingresso presenta contaminanti superficiali, come olio o inibitori di corrosione, o se, prima della forgiatura, era lubrificato per tranciatura o segatura (come in il caso del grezzo in barra). Negli Stati Uniti, le concentrazioni totali di particolato nell'aria nelle operazioni di forgiatura variano tipicamente da 0.1 a 5.0 mg/m3 e variano ampiamente durante le operazioni di forgiatura a causa delle correnti di convezione termica. È stato osservato un elevato tasso di cancro ai polmoni tra i lavoratori di forgiatura e trattamento termico di due stabilimenti di produzione di cuscinetti a sfera.

              Pratiche di salute e sicurezza

              Pochi studi hanno valutato gli effetti sulla salute effettivi nei lavoratori esposti a stampaggio o forgiatura. Non è stata effettuata una caratterizzazione completa del potenziale di tossicità della maggior parte delle operazioni di routine, inclusa l'identificazione e la misurazione degli agenti tossici prioritari. La valutazione degli effetti sulla salute a lungo termine della tecnologia di lubrificazione degli stampi sviluppata negli anni '1960 e '1970 è diventata fattibile solo di recente. Di conseguenza, la regolamentazione di queste esposizioni si basa su standard generici di polvere o particolato totale come 5.0 mg/m3 negli Stati Uniti. Sebbene probabilmente adeguato in alcune circostanze, questo standard non è dimostrabilmente adeguato per molte applicazioni di stampaggio e forgiatura.

              Una certa riduzione delle concentrazioni di nebbie di lubrificante per stampi è possibile con un'attenta gestione della procedura di applicazione sia nello stampaggio che nella forgiatura. L'applicazione a rullo nello stampaggio è preferibile quando possibile e l'utilizzo di una pressione minima dell'aria negli spray è vantaggioso. Dovrebbe essere esaminata la possibile eliminazione di ingredienti pericolosi prioritari. Gli involucri con collettori di nebbia e pressione negativa possono essere molto efficaci ma possono essere incompatibili con la movimentazione delle parti. Il filtraggio dell'aria rilasciata dai sistemi di aria ad alta pressione nelle presse ridurrebbe la nebbia d'olio della pressa (e il rumore). Il contatto con la pelle nelle operazioni di stampaggio può essere ridotto con l'automazione e un buon abbigliamento protettivo personale, fornendo protezione sia contro la lacerazione che contro la saturazione del liquido. Per la saldatura degli impianti di stampaggio, il lavaggio delle parti prima della saldatura è altamente auspicabile e le coperture parziali con LEV ridurrebbero sostanzialmente i livelli di fumo.

              I controlli per ridurre lo stress termico nello stampaggio e nella forgiatura a caldo includono la riduzione al minimo della quantità di movimentazione manuale del materiale nelle aree ad alto calore, la schermatura dei forni per ridurre la radiazione di calore, la riduzione al minimo dell'altezza delle porte e delle fessure del forno e l'utilizzo di ventole di raffreddamento. La posizione delle ventole di raffreddamento dovrebbe essere parte integrante della progettazione del movimento dell'aria per controllare l'esposizione alla nebbia e lo stress da calore; in caso contrario, il raffreddamento può essere ottenuto solo a scapito di esposizioni più elevate.

              La meccanizzazione della movimentazione dei materiali, il passaggio dal martello alla forgiatura a pressione quando possibile e l'adeguamento della velocità di lavoro a livelli ergonomicamente pratici possono ridurre il numero di lesioni muscoloscheletriche.

              I livelli di rumore possono essere ridotti attraverso una combinazione di passaggio dal martello alla pressa quando possibile, involucri ben progettati e silenziamento dei soffianti del forno, delle frizioni pneumatiche, dei cavi dell'aria e della movimentazione delle parti. Dovrebbe essere istituito un programma di conservazione dell'udito.

              I DPI necessari includono protezione per la testa, protezione per i piedi, occhiali, protezioni per l'udito (intorno a rumori eccessivi), grembiuli e gambali resistenti al calore e all'olio (con uso intenso di lubrificanti per stampi a base di olio) e protezione per gli occhi e il viso a infrarossi (intorno forni).

              Rischi ambientali per la salute

              I rischi ambientali derivanti dagli impianti di stampaggio, relativamente minori rispetto a quelli di alcuni altri tipi di impianti, includono lo smaltimento di residui di trafilatura e soluzioni di lavaggio e lo scarico dei fumi di saldatura senza un'adeguata pulizia. Alcuni impianti di forgiatura storicamente hanno causato un grave degrado della qualità dell'aria locale con fumi di forgiatura e polvere di scaglie. Tuttavia, con un'adeguata capacità di depurazione dell'aria, ciò non è necessario. Lo smaltimento degli scarti di stampaggio e delle scaglie di forgiatura contenenti lubrificanti per stampi è un altro potenziale problema.

               

              Di ritorno

              Mercoledì, marzo 16 2011 21: 30

              Saldatura e taglio termico

              Questo articolo è una revisione della terza edizione dell'articolo "Saldatura e taglio termico" dell'Encyclopaedia of Occupational Health and Safety di GS Lyndon.

              Panoramica del processo

              Saldatura è un termine generico che si riferisce all'unione di pezzi di metallo sulle facce dei giunti resi plastici o liquidi dal calore o dalla pressione, o entrambi. Le tre comuni fonti dirette di calore sono:

              1. fiamma prodotta dalla combustione di gas combustibile con aria o ossigeno
              2. arco elettrico, colpito tra un elettrodo e un pezzo o tra due elettrodi
              3. resistenza elettrica offerta al passaggio di corrente tra due o più pezzi.

               

              Altre fonti di calore per la saldatura sono discusse di seguito (vedi tabella 1).

              Tabella 1. Input di materiali di processo e output di inquinamento per la fusione e la raffinazione del piombo

              Processo

              Ingresso materiale

              Emissioni nell'aria

              Rifiuti di processo

              Altri rifiuti

              Sinterizzazione del piombo

              Minerale di piombo, ferro, silice, fondente calcareo, coke, soda, cenere, pirite, zinco, sostanza caustica, polvere di baghouse

              Anidride solforosa, particolato contenente cadmio e piombo

                 

              Fusione di piombo

              Piombo sinterizzato, coca cola

              Anidride solforosa, particolato contenente cadmio e piombo

              Acque reflue di lavaggio degli impianti, acque di granulazione delle scorie

              Scorie contenenti impurità come zinco, ferro, silice e calce, solidi di sequestro superficiale

              Bava di piombo

              Lingotti di piombo, carbonato di sodio, zolfo, polvere di filtri, coke

                 

              Scorie contenenti impurità come rame, solidi di sequestro superficiale

              Raffinazione del piombo

              Lingotti di bava di piombo

                   

               

              In saldatura e taglio a gas, l'ossigeno o l'aria e un gas combustibile vengono alimentati a un cannello (torcia) in cui vengono miscelati prima della combustione all'ugello. La cerbottana è solitamente tenuta in mano (vedi figura 1). Il calore fonde le facce metalliche delle parti da unire, facendole scorrere insieme. Spesso viene aggiunto un metallo d'apporto o una lega. La lega ha spesso un punto di fusione più basso rispetto alle parti da unire. In questo caso i due pezzi generalmente non vengono portati alla temperatura di fusione (brasatura, brasatura). I flussi chimici possono essere utilizzati per prevenire l'ossidazione e facilitare la giunzione.

              Figura 1. Saldatura a gas con un cannello e un'asta di metallo filtrante. Il saldatore è protetto da un grembiule di pelle, guanti e occhiali

              MET040F1

              Nella saldatura ad arco, l'arco viene innescato tra un elettrodo e i pezzi in lavorazione. L'elettrodo può essere collegato a un'alimentazione elettrica a corrente alternata (CA) oa corrente continua (CC). La temperatura di questa operazione è di circa 4,000°C quando i pezzi si fondono insieme. Di solito è necessario aggiungere metallo fuso alla giunzione fondendo l'elettrodo stesso (processi con elettrodi consumabili) o fondendo un'asta di riempimento separata che non conduce corrente (processi con elettrodi non consumabili).

              La maggior parte della saldatura ad arco convenzionale viene eseguita manualmente per mezzo di un elettrodo consumabile coperto (rivestito) in un portaelettrodo portatile. La saldatura viene eseguita anche mediante molti processi di saldatura elettrica semi o completamente automatici come la saldatura a resistenza o l'alimentazione continua dell'elettrodo.

              Durante il processo di saldatura, l'area di saldatura deve essere protetta dall'atmosfera per evitare ossidazioni e contaminazioni. Esistono due tipi di protezione: rivestimenti di flusso e schermatura con gas inerte. In saldatura ad arco con flusso schermato, l'elettrodo consumabile è costituito da un nucleo metallico circondato da un materiale di rivestimento di flusso, che di solito è una miscela complessa di minerali e altri componenti. Il flusso fonde man mano che la saldatura procede, ricoprendo il metallo fuso di scorie e avvolgendo l'area di saldatura con un'atmosfera protettiva di gas (ad es. anidride carbonica) generati dal flusso riscaldato. Dopo la saldatura, le scorie devono essere rimosse, spesso mediante scheggiatura.

              In saldatura ad arco con protezione da gas, una coltre di gas inerte sigilla l'atmosfera e previene l'ossidazione e la contaminazione durante il processo di saldatura. Argon, elio, azoto o anidride carbonica sono comunemente usati come gas inerti. Il gas selezionato dipende dalla natura dei materiali da saldare. I due tipi più popolari di saldatura ad arco con gas di protezione sono il gas inerte di metallo e tungsteno (MIG e TIG).

              Saldatura a resistenza consiste nell'utilizzare la resistenza elettrica al passaggio di una corrente elevata a bassa tensione attraverso i componenti da saldare per generare calore per la fusione del metallo. Il calore generato all'interfaccia tra i componenti li porta alle temperature di saldatura.

              Pericoli e loro prevenzione

              Tutte le saldature comportano rischi di incendio, ustioni, calore radiante (radiazioni infrarosse) e inalazione di fumi metallici e altri contaminanti. Altri pericoli associati a processi di saldatura specifici includono pericoli elettrici, rumore, radiazioni ultraviolette, ozono, biossido di azoto, monossido di carbonio, fluoruri, bombole di gas compresso ed esplosioni. Vedere la tabella 2 per ulteriori dettagli.

              Tabella 2. Descrizione e pericoli dei processi di saldatura

              Processo di saldatura

              Descrizione

              Pericoli

              Saldatura e taglio a gas

              Saldatura

              La torcia fonde la superficie metallica e l'asta di riempimento, provocando la formazione di un giunto.

              Fumi metallici, biossido di azoto, monossido di carbonio, rumore, ustioni, radiazioni infrarosse, incendio, esplosioni

              Brasatura

              Le due superfici metalliche vengono incollate senza fondere il metallo. La temperatura di fusione del metallo d'apporto è superiore a 450 °C. Il riscaldamento avviene mediante riscaldamento a fiamma, riscaldamento a resistenza e riscaldamento a induzione.

              Fumi metallici (soprattutto cadmio), fluoruri, incendi, esplosioni, ustioni

              saldatura

              Simile alla brasatura, tranne per il fatto che la temperatura di fusione del metallo d'apporto è inferiore a 450 °C. Anche il riscaldamento viene effettuato utilizzando un saldatore.

              Disossidanti, fumi di piombo, ustioni

              Taglio di metalli e scriccatura a fiamma

              In una variante, il metallo viene riscaldato da una fiamma e un getto di ossigeno puro viene diretto sul punto di taglio e spostato lungo la linea da tagliare. Nella scriccatura a fiamma, una striscia di metallo superficiale viene rimossa ma il metallo non viene tagliato.

              Fumi metallici, biossido di azoto, monossido di carbonio, rumore, ustioni, radiazioni infrarosse, incendio, esplosioni

              Saldatura a pressione di gas

              Le parti vengono riscaldate da getti di gas mentre sono sotto pressione e vengono forgiate insieme.

              Fumi metallici, biossido di azoto, monossido di carbonio, rumore, ustioni, radiazioni infrarosse, incendio, esplosioni

              Saldatura ad arco con flusso schermato

              Saldatura ad arco metallico schermato (SMAC); saldatura ad arco “a bastone”; saldatura manuale ad arco metallico (MMA); saldatura ad arco aperto

              Utilizza un elettrodo consumabile costituito da un nucleo metallico circondato da un rivestimento di flusso

              Fumi metallici, fluoruri (soprattutto con elettrodi a basso contenuto di idrogeno), radiazioni infrarosse e ultraviolette, ustioni, elettrici, fuoco; anche rumore, ozono, biossido di azoto

              Saldatura ad arco sommerso (SAW)

              Sul pezzo viene depositato uno strato di flusso granulato, seguito da un elettrodo a filo di metallo nudo consumabile. L'arco fonde il flusso per produrre uno schermo fuso protettivo nella zona di saldatura.

              Fluoruri, fuoco, ustioni, radiazioni infrarosse, elettriche; anche fumi metallici, rumore, radiazioni ultraviolette, ozono e biossido di azoto

              Saldatura ad arco con protezione in gas

              Gas inerte metallico (MIG); saldatura ad arco metallico a gas (GMAC)

              L'elettrodo è normalmente un filo consumabile nudo di composizione simile al metallo di saldatura e viene alimentato continuamente all'arco.

              Radiazioni ultraviolette, fumi metallici, ozono, monossido di carbonio (con CO2 gas), biossido di azoto, fuoco, ustioni, radiazioni infrarosse, elettriche, fluoruri, rumore

              Gas inerte di tungsteno (TIG); saldatura ad arco di tungsteno a gas (GTAW); eliarc

              L'elettrodo di tungsteno non è consumabile e il metallo d'apporto viene introdotto manualmente come materiale di consumo nell'arco.

              Radiazioni ultraviolette, fumi metallici, ozono, biossido di azoto, fuoco, ustioni, radiazioni infrarosse, elettriche, rumore, fluoruri, monossido di carbonio


              Saldatura ad arco al plasma (PAW) e spruzzatura ad arco al plasma; taglio ad arco di tungsteno

              Simile alla saldatura TIG, tranne per il fatto che l'arco e il flusso di gas inerti passano attraverso un piccolo orifizio prima di raggiungere il pezzo, creando un "plasma" di gas altamente ionizzato che può raggiungere temperature superiori a 33,400°C. Viene utilizzato anche per la metallizzazione.

              Fumi metallici, ozono, biossido di azoto, radiazioni ultraviolette e infrarosse, rumore; fuoco, ustioni, elettrici, fluoruri, monossido di carbonio, possibili raggi x

              Saldatura ad arco con nucleo di flusso (FCAW); saldatura a gas attivo in metallo (MAG)

              Utilizza un elettrodo consumabile con filo animato; può avere uno scudo di anidride carbonica (MAG)

              Radiazioni ultraviolette, fumi metallici, ozono, monossido di carbonio (con CO2 gas), biossido di azoto, fuoco, ustioni, radiazioni infrarosse, elettriche, fluoruri, rumore

              Saldatura a resistenza elettrica

              Saldatura a resistenza (saldatura a punti, a cordone, a proiezione o testa a testa)

              Una corrente elevata a bassa tensione scorre attraverso i due componenti dagli elettrodi. Il calore generato all'interfaccia tra i componenti li porta alle temperature di saldatura. Durante il passaggio della corrente, la pressione degli elettrodi produce una saldatura a forgia. Non viene utilizzato alcun flusso o metallo d'apporto.

              Ozono, rumore (a volte), rischi di macchinari, incendi, ustioni, fumi elettrici e metallici

              Saldatura elettroscoria

              Utilizzato per la saldatura testa a testa verticale. I pezzi vengono posizionati verticalmente, con uno spazio tra loro, e piastre o scarpe di rame vengono posizionate su uno o entrambi i lati del giunto per formare un bagno. Un arco viene stabilito sotto uno strato di flusso tra uno o più fili di elettrodi alimentati in continuo e una piastra metallica. Si forma un bagno di metallo fuso, protetto da flusso o scoria fusa, che viene mantenuto fuso dalla resistenza alla corrente che passa tra l'elettrodo ei pezzi. Questo calore generato dalla resistenza scioglie i lati del giunto e il filo dell'elettrodo, riempiendo il giunto e realizzando una saldatura. Man mano che la saldatura procede, il metallo fuso e le scorie vengono trattenuti in posizione spostando le lastre di rame.

              Ustioni, fuoco, radiazioni infrarosse, elettriche, fumi metallici

              Saldatura flash

              Le due parti metalliche da saldare sono collegate a una sorgente a bassa tensione e alta corrente. Quando le estremità dei componenti vengono messe in contatto, scorre una forte corrente che provoca il "lampeggio" e porta le estremità dei componenti alla temperatura di saldatura. Una saldatura a forgia si ottiene per pressione.

              Elettricità, ustioni, incendio, fumi metallici


              Altri processi di saldatura

              Saldatura a fascio di elettroni

              Un pezzo in lavorazione in una camera a vuoto viene bombardato da un raggio di elettroni da un cannone elettronico ad alta tensione. L'energia degli elettroni viene trasformata in calore quando colpisce il pezzo, fondendo così il metallo e fondendo il pezzo.

              Raggi X ad alta tensione, elettrici, ustioni, polveri metalliche, ambienti confinati

              Taglio ad arco

              Viene innescato un arco tra l'estremità di un elettrodo di carbone (in un portaelettrodo manuale con alimentazione propria di aria compressa) e il pezzo in lavorazione. Il metallo fuso prodotto viene soffiato via da getti di aria compressa.

              Fumi metallici, monossido di carbonio, biossido di azoto, ozono, fuoco, ustioni, radiazioni infrarosse, elettriche

              Saldatura per attrito

              Una tecnica di saldatura puramente meccanica in cui un componente rimane fermo mentre l'altro viene ruotato contro di esso sotto pressione. Il calore è generato dall'attrito e alla temperatura di forgiatura la rotazione cessa. Una pressione di forgiatura effettua quindi la saldatura.

              Calore, ustioni, pericoli per i macchinari

              Saldatura laser e foratura

              I raggi laser possono essere utilizzati in applicazioni industriali che richiedono una precisione eccezionalmente elevata, come assemblaggi in miniatura e microtecniche nell'industria elettronica o filiere per l'industria delle fibre artificiali. Il raggio laser fonde e unisce i pezzi.

              Elettricità, radiazioni laser, radiazioni ultraviolette, fuoco, ustioni, fumi metallici, prodotti di decomposizione dei rivestimenti dei pezzi

              Saldatura di perni

              Viene scoccato un arco tra un perno metallico (che funge da elettrodo) tenuto in una pistola per saldatura per perni e la piastra metallica da unire, e aumenta la temperatura delle estremità dei componenti fino al punto di fusione. La pistola forza il perno contro la piastra e lo salda. La schermatura è fornita da una ghiera in ceramica che circonda il perno.

              Fumi metallici, radiazioni infrarosse e ultraviolette, ustioni, elettrici, fuoco, rumore, ozono, biossido di azoto

              Saldatura termite

              Una miscela di polvere di alluminio e una polvere di ossido di metallo (ferro, rame, ecc.) viene accesa in un crogiolo, producendo metallo fuso con sviluppo di intenso calore. Il crogiolo viene spillato e il metallo fuso scorre nella cavità da saldare (che è circondata da uno stampo di sabbia). Questo è spesso usato per riparare fusioni o forgiati.

              Incendio, esplosione, radiazioni infrarosse, ustioni

               

              Gran parte della saldatura non viene eseguita in officine dove le condizioni possono generalmente essere controllate, ma sul campo nella costruzione o riparazione di grandi strutture e macchinari (ad es. telai di edifici, ponti e torri, navi, locomotive e vagoni ferroviari, attrezzature pesanti e così via). Su). Il saldatore potrebbe dover portare sul posto tutta la sua attrezzatura, installarla e lavorare in spazi ristretti o su impalcature. Sforzo fisico, affaticamento eccessivo e lesioni muscoloscheletriche possono seguire la necessità di raggiungere, inginocchiarsi o lavorare in altre posizioni scomode e scomode. Lo stress da calore può derivare dal lavoro in climi caldi e dagli effetti occlusivi dei dispositivi di protezione individuale, anche senza il calore generato dal processo di saldatura.

              Bombole di gas compresso

              Negli impianti di saldatura a gas ad alta pressione, l'ossigeno e il gas combustibile (acetilene, idrogeno, gas di città, propano) vengono forniti alla torcia da bombole. I gas vengono immagazzinati in questi cilindri ad alta pressione. Gli speciali rischi di incendio ed esplosione e le precauzioni per l'uso e lo stoccaggio sicuri dei gas combustibili sono discussi anche altrove in questo documento Enciclopedia. Devono essere osservate le seguenti precauzioni:

              • Sulle bombole devono essere montati solo regolatori di pressione progettati per il gas in uso. Ad esempio, un regolatore di acetilene non deve essere utilizzato con gas di carbone o idrogeno (sebbene possa essere utilizzato con propano).
              • Le cerbottane devono essere mantenute in buono stato e pulite ad intervalli regolari. Per pulire le punte è necessario utilizzare un bastoncino di legno duro o un filo di ottone morbido. Dovrebbero essere collegati ai regolatori con tubi speciali rinforzati con tela posizionati in modo tale da non essere danneggiati.
              • Le bombole di ossigeno e di acetilene devono essere conservate separatamente e solo in locali ignifughi privi di materiale infiammabile e devono essere collocate in modo tale da poter essere prontamente rimosse in caso di incendio. Devono essere consultati i regolamenti edilizi e di protezione antincendio locali.
              • Vanno scrupolosamente osservate le codifiche cromatiche vigenti o consigliate per l'identificazione delle bombole e degli accessori. In molti paesi, in questo campo vengono applicati i codici colore accettati a livello internazionale utilizzati per il trasporto di materiali pericolosi. La necessità dell'applicazione di norme internazionali uniformi a questo riguardo è rafforzata da considerazioni di sicurezza legate alla crescente migrazione internazionale dei lavoratori dell'industria.

               

              Generatori di acetilene

              Nel processo di saldatura a gas a bassa pressione, l'acetilene viene generalmente prodotto nei generatori per reazione di carburo di calcio e acqua. Il gas viene quindi convogliato alla torcia di saldatura o taglio in cui viene alimentato l'ossigeno.

              Gli impianti di generazione stazionari dovrebbero essere installati all'aperto o in un edificio ben ventilato lontano dalle officine principali. La ventilazione del locale generatore deve essere tale da impedire la formazione di un'atmosfera esplosiva o tossica. Dovrebbe essere fornita un'illuminazione adeguata; interruttori, altri dispositivi elettrici e lampade elettriche devono essere posizionati all'esterno dell'edificio o essere a prova di esplosione. Fumo, fiamme, torce, impianti di saldatura o materiali infiammabili devono essere esclusi dall'abitazione o dalle vicinanze di un generatore all'aperto. Molte di queste precauzioni si applicano anche ai generatori portatili. I generatori portatili devono essere utilizzati, puliti e ricaricati solo all'aria aperta o in un negozio ben ventilato, lontano da qualsiasi materiale infiammabile.

              Il carburo di calcio viene fornito in fusti sigillati. Il materiale deve essere immagazzinato e mantenuto asciutto, su una piattaforma rialzata rispetto al livello del pavimento. I negozi devono essere situati al coperto e, se adiacenti a un altro edificio, il muro del partito deve essere ignifugo. Il magazzino deve essere adeguatamente ventilato attraverso il tetto. I fusti devono essere aperti solo immediatamente prima che il generatore venga caricato. Dovrebbe essere fornito e utilizzato un dispositivo di apertura speciale; un martello e uno scalpello non dovrebbero mai essere usati per aprire i fusti. È pericoloso lasciare fusti di carburo di calcio esposti a qualsiasi fonte d'acqua.

              Prima di smantellare un generatore, tutto il carburo di calcio deve essere rimosso e l'impianto riempito d'acqua. L'acqua dovrebbe rimanere nella pianta per almeno mezz'ora per garantire che ogni parte sia priva di gas. Lo smontaggio e la manutenzione devono essere eseguiti solo dal produttore dell'apparecchiatura o da uno specialista. Quando un generatore viene ricaricato o pulito, nessuna delle vecchie cariche deve essere riutilizzata.

              Pezzi di carburo di calcio incastrati nel meccanismo di alimentazione o aderenti a parti della pianta devono essere accuratamente rimossi, utilizzando strumenti antiscintilla in bronzo o altra lega non ferrosa idonea.

              Tutti gli interessati dovrebbero avere piena dimestichezza con le istruzioni del produttore, che dovrebbero essere ben visibili. Vanno inoltre osservate le seguenti precauzioni:

              • Tra il generatore e ciascun cannello deve essere montata una valvola di contropressione adeguatamente progettata per evitare ritorni di fiamma o flusso inverso di gas. La valvola deve essere ispezionata regolarmente dopo il ritorno di fiamma e il livello dell'acqua controllato quotidianamente.
              • Devono essere utilizzati solo cannelli del tipo ad iniettore progettati per il funzionamento a bassa pressione. Per il riscaldamento e il taglio vengono talvolta impiegati gas di città o idrogeno a bassa pressione. In questi casi, una valvola di non ritorno deve essere posizionata tra ogni cannello e la conduttura o tubazione di alimentazione.
              • Un'esplosione può essere causata da un "ritorno di fiamma", che deriva dall'immersione della punta dell'ugello nella pozza di metallo fuso, fango o vernice, o da qualsiasi altro blocco. Le particelle di scorie o metallo che si attaccano alla punta devono essere rimosse. Anche la punta dovrebbe essere raffreddata frequentemente.
              • È necessario consultare i codici edilizi e antincendio locali.

               

              Prevenzione incendi ed esplosioni

              Nel localizzare le operazioni di saldatura, si dovrebbe tenere in considerazione le pareti circostanti, i pavimenti, gli oggetti vicini e il materiale di scarto. Dovrebbero essere seguite le seguenti procedure:

              • Tutto il materiale combustibile deve essere rimosso o adeguatamente protetto con lamiere o altri materiali idonei; i teloni non dovrebbero mai essere usati.
              • Le strutture in legno dovrebbero essere scoraggiate o protette in modo simile. I pavimenti in legno dovrebbero essere evitati.
              • Vanno prese misure precauzionali in caso di aperture o crepe nelle pareti e nei pavimenti; il materiale infiammabile nelle stanze adiacenti o sul pavimento sottostante deve essere rimosso in una posizione sicura. È necessario consultare i codici edilizi e antincendio locali.
              • Devono essere sempre a portata di mano idonei dispositivi antincendio. Nel caso di impianto a bassa pressione con generatore di acetilene, devono essere tenuti a disposizione anche secchi di sabbia asciutta; sono soddisfacenti gli estintori del tipo a polvere secca o ad anidride carbonica. L'acqua non deve mai essere usata.
              • Potrebbero essere necessari i vigili del fuoco. Un responsabile dovrebbe essere incaricato di tenere sotto osservazione il sito per almeno mezz'ora dopo il completamento dei lavori, al fine di far fronte a qualsiasi focolaio di incendio.
              • Poiché possono verificarsi esplosioni quando il gas acetilene è presente nell'aria in qualsiasi proporzione compresa tra il 2 e l'80%, sono necessari un'adeguata ventilazione e monitoraggio per garantire l'assenza di fughe di gas. Utilizzare solo acqua saponata per la ricerca di fughe di gas.
              • L'ossigeno deve essere attentamente controllato. Ad esempio, non dovrebbe mai essere rilasciato nell'aria in uno spazio ristretto; molti metalli, indumenti e altri materiali diventano attivamente combustibili in presenza di ossigeno. Nel taglio del gas, l'eventuale ossigeno non consumato verrà rilasciato nell'atmosfera; il taglio del gas non dovrebbe mai essere effettuato in uno spazio ristretto senza adeguate disposizioni di ventilazione.
              • Le leghe ricche di magnesio o altri metalli combustibili devono essere tenute lontane da fiamme o archi di saldatura.
              • La saldatura dei contenitori può essere estremamente pericolosa. Se i contenuti precedenti sono sconosciuti, un recipiente dovrebbe sempre essere trattato come se avesse contenuto una sostanza infiammabile. Le esplosioni possono essere prevenute rimuovendo qualsiasi materiale infiammabile o rendendolo non esplosivo e non infiammabile.
              • La miscela di alluminio e ossido di ferro utilizzata nella saldatura alla termite è stabile in condizioni normali. Tuttavia, in considerazione della facilità con cui la polvere di alluminio si infiamma e della natura quasi esplosiva della reazione, è necessario adottare adeguate precauzioni durante la manipolazione e lo stoccaggio (evitare l'esposizione a calore elevato e possibili fonti di accensione).
              • In alcune giurisdizioni è richiesto un programma scritto di autorizzazione per lavori a caldo per la saldatura. Questo programma delinea le precauzioni e le procedure da seguire durante la saldatura, il taglio, la bruciatura e così via. Questo programma dovrebbe includere le operazioni specifiche condotte insieme alle precauzioni di sicurezza da attuare. Deve essere specifico dell'impianto e può includere un sistema di autorizzazioni interne che deve essere completato con ogni singola operazione.

               

              Protezione dal calore e dai rischi di ustioni

              Possono verificarsi ustioni agli occhi e alle parti esposte del corpo a causa del contatto con metallo caldo e schizzi di particelle metalliche incandescenti o metallo fuso. Nella saldatura ad arco, una scintilla ad alta frequenza utilizzata per innescare l'arco può causare ustioni piccole e profonde se concentrata in un punto della pelle. L'intensa radiazione infrarossa e visibile di una saldatura a gas o una fiamma di taglio e il metallo incandescente nel bagno di saldatura possono causare disagio all'operatore e alle persone nelle vicinanze dell'operazione. Ogni operazione dovrebbe essere considerata in anticipo e le precauzioni necessarie progettate e implementate. Gli occhiali realizzati appositamente per la saldatura e il taglio a gas devono essere indossati per proteggere gli occhi dal calore e dalla luce irradiati dal lavoro. Le coperture protettive sul vetro del filtro devono essere pulite secondo necessità e sostituite se graffiate o danneggiate. In caso di emissione di metallo fuso o particelle calde, l'abbigliamento protettivo indossato deve deviare gli schizzi. Il tipo e lo spessore degli indumenti ignifughi indossati devono essere scelti in base al grado di pericolo. Nelle operazioni di taglio e saldatura ad arco, indossare copriscarpe in pelle o altre ghette adatte per evitare che particelle calde cadano negli stivali o nelle scarpe. Per proteggere le mani e gli avambracci da calore, spruzzi, scorie e così via, è sufficiente il tipo di guanto in pelle con polsini in tela o pelle. Altri tipi di indumenti protettivi includono grembiuli, giacche, maniche, gambali e copricapo in pelle. Nella saldatura sopratesta sono necessari un mantello e un cappuccio protettivi. Tutti gli indumenti protettivi devono essere privi di olio o grasso e le cuciture devono essere all'interno, in modo da non intrappolare globuli di metallo fuso. L'abbigliamento non dovrebbe avere tasche o polsini che potrebbero intrappolare scintille e dovrebbe essere indossato in modo che le maniche si sovrappongano ai guanti, i leggings si sovrappongano alle scarpe e così via. Gli indumenti protettivi devono essere ispezionati per verificare che non vi siano cuciture scoppiate o fori attraverso i quali possono entrare metallo fuso o scorie. Gli articoli pesanti lasciati caldi al termine della saldatura devono sempre essere contrassegnati come "caldi" come avvertimento per gli altri lavoratori. Con la saldatura a resistenza, il calore prodotto potrebbe non essere visibile e le ustioni possono derivare dalla manipolazione di gruppi caldi. Particelle di metallo caldo o fuso non devono fuoriuscire da saldature a punti, giunzioni o proiezioni se le condizioni sono corrette, ma è necessario utilizzare schermi non infiammabili e prendere precauzioni. Gli schermi proteggono anche i passanti dalle ustioni agli occhi. Le parti sciolte non devono essere lasciate nella gola della macchina perché potrebbero essere proiettate con una certa velocità.

              Sicurezza elettrica

              Sebbene le tensioni a vuoto nella saldatura ad arco manuale siano relativamente basse (circa 80 V o meno), le correnti di saldatura sono elevate e i circuiti primari del trasformatore presentano i consueti rischi delle apparecchiature utilizzate alla tensione della linea di alimentazione. Il rischio di scosse elettriche non va quindi ignorato, soprattutto in spazi angusti o in posizioni poco sicure.

              Prima di iniziare la saldatura, controllare sempre l'impianto di messa a terra dell'attrezzatura per la saldatura ad arco. I cavi e le connessioni devono essere solidi e di capacità adeguata. Utilizzare sempre un morsetto di messa a terra adeguato o un terminale imbullonato. Se due o più saldatrici sono collegate a terra alla stessa struttura o se sono in uso anche altri utensili elettrici portatili, la messa a terra deve essere supervisionata da una persona competente. La postazione di lavoro deve essere asciutta, sicura e libera da ostacoli pericolosi. Un posto di lavoro ben organizzato, ben illuminato, adeguatamente ventilato e ordinato è importante. Per lavorare in spazi ristretti o in posizioni pericolose, è possibile installare nel circuito di saldatura una protezione elettrica aggiuntiva (dispositivi a vuoto, a bassa tensione), assicurando che sia disponibile solo corrente a bassissima tensione al portaelettrodo quando la saldatura non è in corso . (Vedere la discussione sugli spazi ristretti di seguito.) Si consigliano portaelettrodi in cui gli elettrodi sono tenuti da una presa a molla o da una filettatura. Il disagio dovuto al riscaldamento può essere ridotto mediante un efficace isolamento termico sulla parte del portaelettrodo tenuta in mano. Le ganasce e le connessioni dei portaelettrodi devono essere pulite e serrate periodicamente per evitare il surriscaldamento. Dovrebbero essere presi provvedimenti per alloggiare il portaelettrodo in modo sicuro quando non è in uso per mezzo di un gancio isolato o di un portaelettrodo completamente isolato. Il collegamento del cavo deve essere progettato in modo tale che la continua flessione del cavo non causi l'usura e il cedimento dell'isolamento. Evitare il trascinamento di cavi e tubi di alimentazione del gas in plastica (processi con schermatura del gas) su piastre calde o saldature. Il cavo dell'elettrodo non deve entrare in contatto con il lavoro o qualsiasi altro oggetto collegato a terra (massa). Tubi di gomma e cavi ricoperti di gomma non devono essere utilizzati vicino alla scarica ad alta frequenza, perché l'ozono prodotto marcirà la gomma. Tubi di plastica e cavi rivestiti in cloruro di polivinile (PVC) devono essere utilizzati per tutte le alimentazioni dal trasformatore al portaelettrodo. I cavi vulcanizzati o rivestiti in gomma dura sono soddisfacenti sul lato primario. Sporcizia e polvere metallica o di altra natura conduttiva possono causare guasti all'unità di scarica ad alta frequenza. Per evitare questa condizione, l'unità deve essere pulita regolarmente soffiando con aria compressa. Indossare protezioni acustiche quando si utilizza aria compressa per più di pochi secondi. Per la saldatura a fascio di elettroni, la sicurezza delle attrezzature utilizzate deve essere verificata prima di ogni operazione. Per proteggersi dalle scosse elettriche, è necessario installare un sistema di interblocchi nei vari armadi. È necessario un sistema affidabile di messa a terra di tutte le unità e quadri elettrici. Per le apparecchiature di saldatura al plasma utilizzate per il taglio di grossi spessori, le tensioni possono arrivare fino a 400 V e il pericolo deve essere previsto. La tecnica di sparare l'arco con un impulso ad alta frequenza espone l'operatore ai pericoli di uno spiacevole shock e di un'ustione dolorosa e penetrante ad alta frequenza.

              Radiazioni ultraviolette

              La luce brillante emessa da un arco elettrico contiene un'elevata percentuale di radiazioni ultraviolette. Anche un'esposizione momentanea a scoppi di arco elettrico, compresi i lampi vaganti degli archi elettrici di altri lavoratori, può produrre una congiuntivite dolorosa (foto-oftalmia) nota come "occhio ad arco" o "lampo oculare". Se una persona è esposta all'arco elettrico, è necessario rivolgersi immediatamente a un medico. L'eccessiva esposizione alle radiazioni ultraviolette può anche causare surriscaldamento e bruciore della pelle (effetto scottatura). Le precauzioni includono:

              • Deve essere utilizzato uno schermo o un elmetto dotato di filtro di grado corretto (vedere l'articolo "Protezione degli occhi e del viso" altrove in questo Enciclopedia). Per i processi di saldatura ad arco con gas schermato e il taglio ad arco di carbonio, gli schermi manuali piatti forniscono una protezione insufficiente dalle radiazioni riflesse; dovrebbero essere usati i caschi. Sotto l'elmetto devono essere indossati occhiali con filtro o occhiali con protezioni laterali per evitare l'esposizione quando l'elmetto viene sollevato per l'ispezione del lavoro. I caschi forniranno anche protezione da schizzi e scorie calde. I caschi e gli schermi per le mani sono dotati di un vetro filtrante e di un vetro protettivo all'esterno. Questo dovrebbe essere regolarmente ispezionato, pulito e sostituito se graffiato o danneggiato.
              • Il viso, la nuca e le altre parti esposte del corpo devono essere adeguatamente protette, specialmente quando si lavora vicino ad altri saldatori.
              • Gli assistenti devono indossare almeno occhiali adeguati e altri DPI in base al rischio.
              • Tutte le operazioni di saldatura ad arco devono essere schermate per proteggere altre persone che lavorano nelle vicinanze. Dove il lavoro viene svolto su banchi fissi o in officine di saldatura, dovrebbero essere montati ove possibile schermi permanenti; in caso contrario, dovrebbero essere utilizzati schermi temporanei. Tutti gli schermi devono essere opachi, di costruzione robusta e di materiale ignifugo.
              • L'uso di vernici nere per l'interno delle cabine di saldatura è diventata una pratica accettata, ma la vernice deve produrre una finitura opaca. Dovrebbe essere fornita un'adeguata illuminazione ambientale per prevenire l'affaticamento degli occhi che porta a mal di testa e incidenti.
              • Le cabine di saldatura e gli schermi portatili devono essere controllati regolarmente per assicurarsi che non vi siano danni che potrebbero provocare l'arco che potrebbe interessare le persone che lavorano nelle vicinanze.

               

              Rischi chimici

              I contaminanti aerodispersi da saldatura e taglio a fiamma, inclusi fumi e gas, derivano da una varietà di fonti:

              • il metallo da saldare, il metallo nell'asta di apporto o componenti di vari tipi di acciaio come nichel o cromo)
              • qualsiasi rivestimento metallico sull'articolo da saldare o sull'asta di apporto (ad es. zinco e cadmio dalla placcatura, zinco dalla zincatura e rame come rivestimento sottile su barre di apporto continue in acciaio dolce)
              • qualsiasi vernice, grasso, detriti e simili sull'articolo da saldare (ad es. monossido di carbonio, anidride carbonica, fumo e altri prodotti di decomposizione irritanti)
              • rivestimento di flusso sull'asta di riempimento (ad esempio, fluoruro inorganico)
              • l'azione del calore o della luce ultravioletta sull'aria circostante (p. es., biossido di azoto, ozono) o sugli idrocarburi clorurati (p. es., fosgene)
              • gas inerte usato come scudo (es. anidride carbonica, elio, argon).

               

              Fumi e gas devono essere rimossi alla fonte mediante LEV. Ciò può essere fornito dalla chiusura parziale del processo o dall'installazione di cappe che forniscono una velocità dell'aria sufficientemente elevata attraverso la posizione di saldatura in modo da garantire la cattura dei fumi.

              Particolare attenzione dovrebbe essere prestata alla ventilazione nella saldatura di metalli non ferrosi e di alcuni acciai legati, nonché alla protezione dal pericolo di ozono, monossido di carbonio e biossido di azoto che possono formarsi. Sono facilmente disponibili sistemi di ventilazione portatili e fissi. In generale, l'aria esausta non deve essere ricircolata. Dovrebbe essere ricircolata solo se non ci sono livelli pericolosi di ozono o altri gas tossici e l'aria di scarico è filtrata attraverso un filtro ad alta efficienza.

              Con la saldatura a fascio di elettroni e se i materiali da saldare sono di natura tossica (ad esempio, berillio, plutonio e così via), è necessario prestare attenzione per proteggere l'operatore da eventuali nuvole di polvere durante l'apertura della camera.

              Quando c'è un rischio per la salute da fumi tossici (es. piombo) e LEV non è praticabile - per esempio, quando le strutture verniciate al piombo vengono demolite mediante taglio alla fiamma - è necessario l'uso di dispositivi di protezione delle vie respiratorie. In tali circostanze, è necessario indossare un respiratore a pieno facciale approvato ad alta efficienza o un respiratore purificato ad aria alimentato a pressione positiva (PAPR) ad alta efficienza. È necessario un elevato standard di manutenzione del motore e della batteria, in particolare con il respiratore a pressione positiva originale ad alta efficienza. L'uso di respiratori ad aria compressa a pressione positiva dovrebbe essere incoraggiato laddove sia disponibile un'adeguata fornitura di aria compressa di qualità respiratoria. Ogni volta che devono essere indossati dispositivi di protezione delle vie respiratorie, la sicurezza del posto di lavoro deve essere riesaminata per determinare se siano necessarie ulteriori precauzioni, tenendo presente la visione limitata, le possibilità di intrappolamento e così via delle persone che indossano dispositivi di protezione delle vie respiratorie.

              Febbre da fumi metallici

              La febbre da fumi metallici è comunemente osservata nei lavoratori esposti ai fumi di zinco nel processo di zincatura o stagnatura, nella fusione dell'ottone, nella saldatura del metallo zincato e nella metallizzazione o spruzzatura di metalli, nonché dall'esposizione ad altri metalli come rame, manganese e ferro. Si verifica nei nuovi lavoratori e in coloro che tornano al lavoro dopo un fine settimana o una pausa festiva. È una condizione acuta che si verifica diverse ore dopo l'iniziale inalazione di particelle di un metallo o dei suoi ossidi. Inizia con un cattivo sapore in bocca seguito da secchezza e irritazione della mucosa respiratoria con conseguente tosse e occasionalmente dispnea e "oppressione" del torace. Questi possono essere accompagnati da nausea e mal di testa e, circa 10-12 ore dopo l'esposizione, brividi e febbre che possono essere piuttosto gravi. Questi durano diverse ore e sono seguiti da sudorazione, sonno e spesso da poliuria e diarrea. Non esiste un trattamento particolare e il recupero è generalmente completo in circa 24 ore senza residui. Può essere evitato mantenendo l'esposizione ai fumi metallici offensivi ben entro i livelli raccomandati attraverso l'uso di LEV efficiente.

              Spazi confinati

              Per l'ingresso in spazi confinati, potrebbe esserci il rischio che l'atmosfera sia esplosiva, tossica, carente di ossigeno o una combinazione di quanto sopra. Qualsiasi spazio confinato di questo tipo deve essere certificato da una persona responsabile come sicuro per l'accesso e per il lavoro con arco o fiamme. Potrebbe essere necessario un programma di ingresso in spazi confinati, che includa un sistema di permessi di ingresso, altamente raccomandato per lavori che devono essere eseguiti in spazi che in genere non sono costruiti per un'occupazione continua. Gli esempi includono, ma non sono limitati a, tombini, caveau, stive di navi e simili. La ventilazione degli spazi ristretti è fondamentale, poiché la saldatura a gas non solo produce contaminanti aerodispersi, ma consuma anche ossigeno. I processi di saldatura ad arco con protezione da gas possono ridurre il contenuto di ossigeno dell'aria. (Vedi figura 2.)

              Figura 2. Saldatura in uno spazio chiuso

              MET040F2

              SF Gilman

              Rumore

              Il rumore è un pericolo in diversi processi di saldatura, tra cui la saldatura al plasma, alcuni tipi di saldatrici a resistenza e la saldatura a gas. Nella saldatura al plasma, il getto di plasma viene espulso a velocità molto elevate, producendo un rumore intenso (fino a 90 dBA), in particolare nelle bande di frequenza più elevate. Anche l'uso di aria compressa per soffiare via la polvere crea livelli di rumorosità elevati. Per prevenire danni all'udito, devono essere indossati tappi per le orecchie o cuffie e deve essere istituito un programma di conservazione dell'udito, inclusi esami audiometrici (capacità uditiva) e formazione del personale.

              Radiazione ionizzante

              Nelle officine di saldatura in cui le saldature vengono ispezionate radiograficamente con apparecchiature a raggi X o raggi gamma, devono essere rigorosamente osservate le avvertenze e le istruzioni consuete. I lavoratori devono essere tenuti a distanza di sicurezza da tali apparecchiature. Le sorgenti radioattive devono essere maneggiate solo con gli strumenti speciali richiesti e con precauzioni speciali.

              Devono essere seguite le normative locali e governative. Vedere il capitolo Radiazioni, ionizzanti altrove in questo Enciclopedia.

              Deve essere fornita una schermatura sufficiente con saldatura a fascio di elettroni per evitare che i raggi X penetrino nelle pareti e nelle finestre della camera. Tutte le parti della macchina che forniscono schermature contro i raggi X devono essere interbloccate in modo che la macchina non possa essere alimentata se non sono in posizione. Le macchine devono essere controllate al momento dell'installazione per eventuali perdite di radiazioni a raggi X e successivamente regolarmente.

              Altri pericoli

              Le saldatrici a resistenza hanno almeno un elettrodo, che si muove con notevole forza. Se una macchina viene azionata mentre un dito o una mano si trova tra gli elettrodi, ne risulteranno gravi schiacciamenti. Ove possibile, deve essere previsto un adeguato mezzo di protezione per salvaguardare l'operatore. Tagli e lacerazioni possono essere ridotti al minimo sbavando prima i componenti e indossando guanti o guanti protettivi.

              Le procedure di lockout/tagout devono essere utilizzate durante la manutenzione o la riparazione di macchinari con fonti di energia elettrica, meccanica o di altro tipo.

              Quando le scorie vengono rimosse dalle saldature mediante scheggiatura e così via, gli occhi devono essere protetti con occhiali o altri mezzi.

               

              Di ritorno

              Mercoledì, marzo 16 2011 21: 40

              torni

              Adattato dalla 3a edizione, Encyclopaedia of Occupational Health and Safety.

              Il ruolo importante svolto dai torni nelle officine di lavorazione dei metalli è illustrato al meglio dal fatto che il 90-95% dei trucioli (trucioli metallici) prodotti nell'industria delle valvole e dei raccordi proviene dai torni. Circa un decimo degli infortuni denunciati in questo settore sono dovuti ai torni; ciò corrisponde a un terzo di tutti gli incidenti meccanici. Secondo uno studio sulla frequenza relativa degli infortuni per unità di macchina effettuato in uno stabilimento di produzione di minuteria di precisione e apparecchiature elettriche, i torni sono al quinto posto dopo le macchine per la lavorazione del legno, le seghe per il taglio dei metalli, le presse e le foratrici. La necessità di misure protettive sui torni è quindi fuor di dubbio.

              La tornitura è un processo meccanico in cui il diametro del materiale viene ridotto da un utensile con un tagliente speciale. Il movimento di taglio è prodotto dalla rotazione del pezzo, mentre i movimenti di avanzamento e traslazione sono prodotti dall'utensile. Variando questi tre movimenti di base, e anche scegliendo la geometria e il materiale del tagliente dell'utensile appropriato, è possibile influenzare la velocità di asportazione del materiale, la qualità della superficie, la forma del truciolo formato e l'usura dell'utensile.

              Struttura dei torni

              Un tipico tornio è costituito da:

              • un letto o una base con guide di scorrimento lavorate per la sella e la contropunta
              • una paletta montata sul letto, con il fuso e il mandrino
              • un riduttore di avanzamento fissato alla parte anteriore del letto per trasmettere il movimento di avanzamento in funzione della velocità di taglio attraverso la vite di comando o l'albero di avanzamento e il grembiule alla sella
              • una sella (o carrello) che porta la slitta trasversale che esegue il movimento di traslazione
              • un portautensili montato sulla slitta trasversale (vedi figura 1).

               

              Figura 1. Torni e macchine simili

              MET050F1

              Questo modello base di tornio può essere variato all'infinito, dalla macchina universale al tornio automatico speciale progettato per un solo tipo di lavorazione.

              I tipi più importanti di tornio sono i seguenti:

              • Tornio centrale. Questo è il tornio più utilizzato. Corrisponde al modello base con asse di rotazione orizzontale. Il lavoro è tenuto tra i centri, da un frontalino o in un mandrino.
              • Tornio multiutensile. Ciò consente di utilizzare più strumenti contemporaneamente.
              • Tornio a torretta, tornio a cabestano. Macchine di questo tipo consentono di lavorare un pezzo con più utensili che vengono impegnati uno dopo l'altro. Gli utensili sono trattenuti nella torretta, che ruota per portarli in posizione di taglio. Le torrette sono generalmente del tipo a disco oa corona, ma esistono anche torni a torretta a tamburo.
              • Torni a copiare. La forma desiderata viene trasmessa dal controllo del tracciante da un modello all'opera.
              • Tornio automatico. Le varie operazioni, compreso il cambio dell'opera, sono automatizzate. Ci sono automatici a barra e automatici a mandrino.
              • Tornio verticale (alesatore e tornio). L'opera ruota attorno ad un asse verticale; è fissato a un tavolo girevole orizzontale. Questo tipo di macchina è generalmente utilizzato per la lavorazione di fusioni e forgiati di grandi dimensioni.
              • Torni a controllo numerico e CNC. Tutte le suddette macchine possono essere dotate di sistema a controllo numerico (NC) oa controllo numerico assistito da computer (CNC). Il risultato è una macchina semiautomatica o completamente automatizzata che può essere utilizzata in modo piuttosto universale, grazie alla grande versatilità e alla facile programmabilità del sistema di controllo.

               

              Lo sviluppo futuro del tornio si concentrerà probabilmente sui sistemi di controllo. I controlli di contatto saranno sempre più sostituiti da sistemi di controllo elettronici. Per quanto riguarda quest'ultimo, c'è una tendenza nell'evoluzione da controlli programmati per interpolazione a controlli programmati da memoria. È prevedibile che nel lungo periodo l'utilizzo di computer di processo sempre più efficienti tenderà ad ottimizzare il processo di lavorazione.

              incidenti

              Gli incidenti al tornio sono generalmente causati da:

              • inosservanza delle norme di sicurezza quando le macchine sono installate in officine (es. spazio insufficiente tra le macchine, mancanza di sezionatore di alimentazione per ogni macchina)
              • protezioni mancanti o assenza di dispositivi ausiliari (lesioni gravi sono state causate agli operai che hanno cercato di frenare il mandrino dei loro torni premendo una mano contro pulegge delle cinghie non protette e agli operatori che hanno inavvertitamente azionato leve o pedali della frizione non protetti; lesioni dovute a si sono verificati anche trucioli volanti a causa dell'assenza di coperchi incernierati o scorrevoli)
              • elementi di comando posizionati in modo inadeguato (ad esempio, la mano di un tornitore può essere trafitta dal centro della contropunta se il pedale che controlla il mandrino viene scambiato per quello che controlla il circuito idraulico del movimento del centro della contropunta)
              • condizioni di lavoro sfavorevoli (vale a dire, carenze dal punto di vista della fisiologia occupazionale)
              • mancanza di DPI o abbigliamento da lavoro non idoneo (lesioni gravi e anche mortali sono state causate a tornitori che indossavano abiti larghi o avevano i capelli lunghi e sciolti)
              • istruzione insufficiente del personale (un apprendista è stato ferito a morte quando ha limato un albero corto che era fissato tra i centri e fatto ruotare da un portante a gomito sul naso del mandrino e da uno dritto sull'albero; il portante del tornio gli ha afferrato la manica sinistra, che era avvolto attorno al pezzo, trascinando violentemente l'apprendista nel tornio)
              • cattiva organizzazione del lavoro che ha portato all'uso di attrezzature inadeguate (ad esempio, una barra lunga è stata lavorata su un tornio di produzione convenzionale; era troppo lunga per questo tornio e sporgeva oltre 1 m oltre la paletta; inoltre, l'apertura del mandrino era troppo grande per la barra ed è stato realizzato inserendo cunei di legno; quando il mandrino del tornio ha iniziato a ruotare, l'estremità libera della barra si è piegata di 45° e ha colpito la testa dell'operatore; l'operatore è morto nella notte successiva)
              • elementi della macchina difettosi (ad esempio, un perno portante allentato in una frizione può causare l'avvio della rotazione del mandrino del tornio mentre l'operatore sta regolando un pezzo nel mandrino).

               

              Prevenzione degli incidenti

              La prevenzione degli incidenti al tornio inizia in fase di progettazione. I progettisti dovrebbero prestare particolare attenzione agli elementi di controllo e trasmissione.

              Elementi di controllo

              Ogni tornio deve essere dotato di un interruttore di disconnessione (o sezionamento) dell'alimentazione in modo che i lavori di manutenzione e riparazione possano essere eseguiti in sicurezza. Questo interruttore deve scollegare la corrente su tutti i poli, interrompere in modo affidabile l'alimentazione pneumatica e idraulica e sfiatare i circuiti. Sulle macchine di grandi dimensioni, l'interruttore di disconnessione dovrebbe essere progettato in modo tale da poter essere bloccato con un lucchetto nella sua posizione esterna, una misura di sicurezza contro la riconnessione accidentale.

              La disposizione dei comandi della macchina deve essere tale che l'operatore possa facilmente distinguerli e raggiungerli e che la loro manipolazione non presenti alcun pericolo. Ciò significa che i comandi non devono mai essere disposti in punti raggiungibili solo passando la mano sulla zona di lavoro della macchina o dove possono essere colpiti da schegge volanti.

              Gli interruttori che monitorano le protezioni e le interbloccano con l'azionamento della macchina devono essere scelti e installati in modo tale da aprire positivamente il circuito non appena la protezione viene spostata dalla sua posizione di protezione.

              I dispositivi di arresto di emergenza devono provocare l'arresto immediato del movimento pericoloso. Devono essere progettati e posizionati in modo tale da poter essere agevolmente azionati dal lavoratore minacciato. I pulsanti di arresto di emergenza devono essere facilmente raggiungibili e devono essere in rosso.

              Gli elementi di azionamento degli apparecchi di comando che possono far scattare un movimento pericoloso della macchina devono essere protetti in modo da escludere qualsiasi manovra involontaria. Ad esempio, le leve di innesto della frizione sulla paletta e sul grembiule dovrebbero essere dotate di dispositivi o schermi di bloccaggio di sicurezza. Un pulsante può essere messo in sicurezza alloggiandolo in un vano o avvolgendolo con un collare di protezione.

              I comandi manuali devono essere progettati e posizionati in modo tale che il movimento della mano corrisponda al movimento controllato della macchina.

              I controlli dovrebbero essere identificati con segni facilmente leggibili e comprensibili. Per evitare fraintendimenti e difficoltà linguistiche, si consiglia l'uso di simboli.

              Elementi di trasmissione

              Tutti gli organi di trasmissione in movimento (cinghie, pulegge, ingranaggi) devono essere coperti da protezioni. Un importante contributo alla prevenzione degli infortuni al tornio può essere dato dai responsabili dell'installazione della macchina. I torni dovrebbero essere installati in modo che gli operatori che li assistono non si ostacolino o si mettano in pericolo a vicenda. Gli operatori non devono voltare le spalle ai passaggi. Gli schermi protettivi devono essere installati dove i luoghi di lavoro o i passaggi vicini si trovano all'interno della portata dei trucioli volanti.

              I passaggi devono essere chiaramente contrassegnati. Dovrebbe essere lasciato spazio sufficiente per le attrezzature per la movimentazione dei materiali, per impilare i pezzi e per le cassette degli attrezzi. Le guide della barra non devono sporgere nei passaggi.

              Il pavimento su cui si trova l'operatore deve essere isolato dal freddo. Bisogna fare attenzione che l'isolante non costituisca ostacolo d'inciampo e che il pavimento non diventi scivoloso anche se ricoperto da un velo d'olio.

              Le condutture e le tubazioni devono essere installate in modo tale da non diventare ostacoli. Le installazioni temporanee dovrebbero essere evitate.

              Le misure tecniche di sicurezza in officina dovrebbero essere indirizzate in particolare ai seguenti punti:

              • i dispositivi di tenuta del pezzo (piastre frontali, mandrini, pinze) devono essere bilanciati dinamicamente prima dell'uso
              • la velocità massima consentita di un mandrino deve essere indicata sul mandrino dal produttore e rispettata dall'operatore del tornio
              • quando si utilizzano mandrini a spirale, è necessario assicurarsi che le ganasce non possano essere estratte all'avvio del tornio
              • mandrini di questo tipo dovrebbero essere progettati in modo tale che la chiave non possa essere rimossa prima che le ganasce siano state fissate. Le chiavi del mandrino in generale dovrebbero essere progettate in modo tale che sia impossibile lasciarle nel mandrino.

               

              È importante prevedere attrezzature di sollevamento ausiliarie per facilitare il montaggio e la rimozione di mandrini e piastre frontali pesanti. Per evitare che i mandrini fuoriescano dal mandrino quando il tornio viene improvvisamente frenato, devono essere fissati saldamente. Ciò può essere ottenuto inserendo un dado di fissaggio con filettatura sinistrorsa sul naso del mandrino, utilizzando un innesto rapido “Camlock”, dotando il mandrino di una chiave di bloccaggio o fissandolo con un anello di bloccaggio in due parti.

              Quando si utilizzano attrezzature motorizzate di bloccaggio del pezzo, come mandrini, pinze e contropunte ad azionamento idraulico, è necessario adottare misure che rendano impossibile l'introduzione delle mani nella zona di pericolo delle attrezzature di chiusura. Ciò può essere ottenuto limitando la corsa dell'elemento di bloccaggio a 6 mm, scegliendo la posizione dei comandi di uomo presente in modo da escludere l'introduzione delle mani nella zona pericolosa o prevedendo una protezione mobile che deve essere chiusa prima del bloccaggio il movimento può essere avviato.

              Se l'avviamento del tornio con le griffe del mandrino aperte presenta un pericolo, è opportuno dotare la macchina di un dispositivo che impedisca l'avvio della rotazione del mandrino prima della chiusura delle griffe. L'assenza di alimentazione non deve provocare l'apertura o la chiusura di un'attrezzatura portapezzi motorizzata.

              Se la forza di presa di un autocentrante diminuisce, la rotazione del mandrino deve essere arrestata e deve essere impossibile avviare il mandrino. L'inversione della direzione di presa dall'interno verso l'esterno (o viceversa) durante la rotazione del mandrino non deve provocare lo spostamento del mandrino dal mandrino. La rimozione dei dispositivi di fissaggio dal mandrino dovrebbe essere possibile solo quando il mandrino ha cessato di ruotare.

              Quando si lavora il grezzo da barra, la parte sporgente oltre il tornio deve essere racchiusa da guide per il grezzo. I pesi di alimentazione della barra devono essere protetti da coperture incernierate che si estendono fino al pavimento.

              I vettori

              Per evitare incidenti gravi, in particolare durante la limatura di lavori su un tornio, non devono essere utilizzati supporti non protetti. Dovrebbe essere utilizzato un supporto di sicurezza di centraggio o un collare protettivo dovrebbe essere montato su un supporto convenzionale. È anche possibile utilizzare supporti autobloccanti o dotare il disco portante di una copertura protettiva.

              Zona di lavoro del tornio

              I mandrini universali per tornio devono essere protetti da coperchi incernierati. Se possibile, le coperture protettive dovrebbero essere interbloccate con i circuiti di azionamento del mandrino. I mulini per alesatura e tornitura verticali devono essere recintati con barre o piastre per evitare lesioni causate dalle parti rotanti. Per consentire all'operatore di assistere al processo di lavorazione in sicurezza, devono essere fornite piattaforme con ringhiere. In alcuni casi, è possibile installare telecamere TV in modo che l'operatore possa monitorare il bordo dell'utensile e l'avanzamento dell'utensile.

              Le zone di lavoro di torni automatici, torni NC e CNC devono essere completamente chiuse. Gli involucri di macchine completamente automatiche dovrebbero avere solo aperture attraverso le quali viene introdotto il grezzo da lavorare, il pezzo tornito espulso e il truciolo rimosso dalla zona di lavoro. Queste aperture non devono costituire un pericolo quando il lavoro le attraversa e deve essere impossibile raggiungere attraverso di esse la zona pericolosa.

              Le zone di lavoro dei torni semiautomatici, CN e CNC devono essere racchiuse durante il processo di lavorazione. Le custodie sono generalmente coperchi scorrevoli con finecorsa e circuito di interblocco.

              Le operazioni che richiedono l'accesso alla zona di lavoro, come cambio di lavoro o utensili, calibratura e così via, non devono essere eseguite prima che il tornio sia stato arrestato in sicurezza. L'azzeramento di un azionamento a velocità variabile non è considerato un arresto sicuro. Le macchine con tali azionamenti devono avere coperture protettive bloccate che non possono essere sbloccate prima che la macchina venga arrestata in sicurezza (ad esempio, interrompendo l'alimentazione del motore del mandrino).

              Se sono richieste operazioni speciali di impostazione degli utensili, è necessario prevedere un comando a impulsi che consenta di attivare determinati movimenti della macchina mentre il coperchio di protezione è aperto. In tali casi, l'operatore può essere protetto da schemi circuitali speciali (ad esempio, consentendo l'attivazione di un solo movimento alla volta). Ciò può essere ottenuto utilizzando i comandi a due mani.

              Trucioli rotanti

              I trucioli lunghi che girano sono pericolosi perché possono impigliarsi in braccia e gambe e causare gravi lesioni. I trucioli continui e sfilacciati possono essere evitati scegliendo velocità di taglio, avanzamenti e spessori del truciolo adeguati o utilizzando utensili da tornio con rompitruciolo del tipo a gola oa gradino. Per la rimozione dei trucioli devono essere utilizzati ganci per trucioli con manico e fibbia.

              Ergonomia

              Ogni macchina dovrebbe essere progettata in modo da consentire di ottenere il massimo rendimento con il minimo sforzo per l'operatore. Ciò può essere ottenuto adattando la macchina al lavoratore.

              I fattori ergonomici devono essere presi in considerazione quando si progetta l'interfaccia uomo-macchina di un tornio. La progettazione razionale del posto di lavoro include anche la fornitura di attrezzature di movimentazione ausiliarie, come attrezzature di carico e scarico.

              Tutti i comandi devono trovarsi all'interno della sfera fisiologica o alla portata di entrambe le mani. I controlli devono essere chiaramente definiti e devono essere logici da utilizzare. I comandi a pedale dovrebbero essere evitati nelle macchine gestite da operatori in piedi.

              L'esperienza ha dimostrato che un buon lavoro viene svolto quando il posto di lavoro è progettato per posizioni sia in piedi che seduti. Se l'operatore deve lavorare in piedi, dovrebbe avere la possibilità di cambiare postura. I sedili flessibili sono in molti casi un gradito sollievo per gambe e piedi tesi.

              Dovrebbero essere prese misure per creare un comfort termico ottimale, tenendo conto della temperatura dell'aria, dell'umidità relativa, del movimento dell'aria e del calore radiante. L'officina deve essere adeguatamente ventilata. Dovrebbero essere presenti dispositivi di scarico locali per eliminare le emanazioni gassose. Durante la lavorazione di semilavorati da barra, è necessario utilizzare tubi guida rivestiti in materiale fonoassorbente.

              Il posto di lavoro dovrebbe essere preferibilmente dotato di un'illuminazione uniforme, che offra un livello di illuminazione adeguato.

              Abbigliamento da lavoro e protezione personale

              Le tute devono essere aderenti e abbottonate o con zip fino al collo. Dovrebbero essere senza tasche sul petto e le maniche devono essere ben abbottonate ai polsi. Le cinture non devono essere indossate. Non indossare anelli e braccialetti quando si lavora sui torni. L'uso di occhiali di sicurezza dovrebbe essere obbligatorio. Quando si lavorano pezzi pesanti, è necessario indossare scarpe antinfortunistiche con puntale in acciaio. Guanti protettivi devono essere indossati durante la raccolta dei trucioli.

              Allenamento

              La sicurezza dell'operatore del tornio dipende in larga misura dai metodi di lavoro. È quindi importante che riceva una formazione teorica e pratica approfondita per acquisire competenze e sviluppare un comportamento che offra le migliori tutele possibili. La corretta postura, i movimenti corretti, la corretta scelta e manipolazione degli strumenti dovrebbero diventare routine a tal punto che l'operatore lavora correttamente anche se la sua concentrazione è temporaneamente rilassata.

              Punti importanti in un programma di formazione sono una postura eretta, il corretto montaggio e smontaggio del mandrino e il fissaggio accurato e sicuro dei pezzi. La corretta tenuta di lime e raschietti e il lavoro sicuro con tela abrasiva devono essere praticati intensamente.

              I lavoratori devono essere ben informati sui rischi di lesioni che possono essere causati durante la misurazione del lavoro, il controllo delle regolazioni e la pulizia dei torni.

              Assistenza

              I torni devono essere regolarmente mantenuti e lubrificati. I difetti devono essere corretti immediatamente. Se è in gioco la sicurezza in caso di guasto, la macchina deve essere messa fuori servizio fino a quando non sono state prese misure correttive.

              I lavori di riparazione e manutenzione devono essere eseguiti solo dopo che la macchina è stata isolata dall'alimentazione

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              Mercoledì, marzo 16 2011 21: 58

              Levigatura e lucidatura

              Adattato dalla 3a edizione, Enciclopedia della salute e sicurezza sul lavoro.

              La molatura generalmente comporta l'uso di un abrasivo legato per consumare parti di un pezzo in lavorazione. Lo scopo è dare all'opera una certa forma, correggerne le dimensioni, aumentare la levigatezza di una superficie o migliorare la nitidezza dei taglienti. Gli esempi includono la rimozione di materozze e bordi ruvidi da una colata di fonderia, la rimozione di incrostazioni superficiali dai metalli prima della forgiatura o della saldatura e la sbavatura di parti in lamiere e officine meccaniche. La lucidatura viene utilizzata per rimuovere le imperfezioni superficiali come i segni degli utensili. La lucidatura non rimuove il metallo, ma utilizza un abrasivo morbido mescolato a una base di cera o grasso per produrre una superficie molto lucida.

              La molatura è il metodo di lavorazione più completo e diversificato e viene impiegato su molti materiali, prevalentemente ferro e acciaio, ma anche altri metalli, legno, plastica, pietra, vetro, ceramica e così via. Il termine copre altri metodi per produrre superfici molto lisce e lucide, come la lucidatura, la levigatura, l'affilatura e la lappatura.

              Gli utensili utilizzati sono mole di varie dimensioni, segmenti abrasivi, punte abrasive, pietre per affilare, lime, mole lucidanti, cinghie, dischi e così via. Nelle mole e simili, il materiale abrasivo è tenuto insieme da agenti leganti per formare un corpo rigido, generalmente poroso. Nel caso di nastri abrasivi, l'agente legante trattiene l'abrasivo fissato a un materiale di base flessibile. Le ruote lucidanti sono realizzate in cotone o altri dischi tessili cuciti insieme.

              Gli abrasivi naturali - corindone naturale o smeriglio (ossidi di alluminio), diamante, arenaria, selce e granato - sono stati ampiamente sostituiti da abrasivi artificiali tra cui ossido di alluminio (allumina fusa), carburo di silicio (carborundum) e diamanti sintetici. Vengono utilizzati anche numerosi materiali a grana fine come gesso, pomice, tripoli, stucco di stagno e ossido di ferro, soprattutto per la lucidatura e la lucidatura.

              L'ossido di alluminio è il più utilizzato nelle mole, seguito dal carburo di silicio. I diamanti naturali e artificiali vengono utilizzati per importanti applicazioni speciali. L'ossido di alluminio, il carburo di silicio, lo smeriglio, il granato e la selce vengono utilizzati nei nastri per molatura e lucidatura.

              Sia gli agenti leganti organici che inorganici sono utilizzati nelle mole. I principali tipi di legami inorganici sono il silicato vetrificato e la magnesite. Notevoli tra gli agenti leganti organici sono la resina fenolo o urea-formaldeide, la gomma e la gommalacca. Gli agenti leganti vetrificati e la resina fenolica sono completamente dominanti all'interno dei rispettivi gruppi. Le mole diamantate possono anche essere a legante metallico. I vari agenti leganti conferiscono alle mole diverse proprietà di levigatura, nonché diverse proprietà in termini di sicurezza.

              Nastri e dischi abrasivi e lucidanti sono composti da una base flessibile di carta o tessuto a cui è legato l'abrasivo mediante un adesivo naturale o sintetico.

              Diverse macchine vengono utilizzate per diversi tipi di operazioni, come la rettifica in piano, la rettifica cilindrica (anche senza centri), la rettifica interna, la rettifica di sgrossatura e il taglio. I due tipi principali sono: quelli in cui la mola o il pezzo viene movimentato a mano e macchine con avanzamenti meccanici e mandrini. I tipi di apparecchiature comuni includono: smerigliatrici di superficie; smerigliatrici, lucidatrici e tamponi a colonna; smerigliatrici e lucidatrici a disco; mole interne; macchine da taglio abrasive; lucidatrici a nastro; smerigliatrici, lucidatrici e smerigliatrici portatili; e più lucidatrici e tamponi.

              Pericoli e loro prevenzione

              scoppio

              Il principale rischio di lesioni nell'uso delle mole è che la mola potrebbe scoppiare durante la molatura. Normalmente, le mole lavorano a velocità elevate. C'è una tendenza verso velocità sempre maggiori. La maggior parte delle nazioni industrializzate ha regolamenti che limitano le velocità massime a cui possono funzionare i vari tipi di mole.

              La misura protettiva fondamentale è rendere la mola il più robusta possibile; la natura dell'agente legante è molto importante. Le ruote con legami organici, in particolare resina fenolica, sono più tenaci di quelle con legami inorganici e più resistenti agli urti. Elevate velocità periferiche possono essere consentite per ruote con legami organici.

              Le ruote ad altissima velocità, in particolare, spesso incorporano vari tipi di rinforzo. Ad esempio, alcune mole a tazza sono dotate di mozzi in acciaio per aumentarne la resistenza. Durante la rotazione la maggiore sollecitazione si sviluppa attorno al foro centrale. Per irrobustire la mola, la sezione attorno al foro centrale, che non prende parte alla molatura, può quindi essere realizzata con un materiale particolarmente resistente e non adatto alla molatura. Le grosse mole con sezione centrale così rinforzata sono utilizzate in particolare dalle acciaierie per la molatura di bramme, billette e simili con velocità fino a 80 m/s.

              Il metodo più comune per rinforzare le mole, tuttavia, consiste nell'includere tessuto in fibra di vetro nella loro costruzione. Le ruote sottili, come quelle utilizzate per il taglio, possono incorporare tessuto in fibra di vetro al centro o su ciascun lato, mentre le ruote più spesse hanno un numero di strati di tessuto a seconda dello spessore della ruota.

              Ad eccezione di alcune mole di piccole dimensioni, tutte le mole o un campione statistico di esse devono essere sottoposte a test di velocità da parte del produttore. Nei test le mole vengono fatte girare per un certo periodo ad una velocità superiore a quella consentita nella rettifica. Le normative sui test variano da paese a paese, ma di solito la ruota deve essere testata a una velocità superiore del 50% alla velocità di lavoro. In alcuni paesi, le normative richiedono test speciali delle ruote che devono funzionare a velocità più elevate del normale presso un istituto di controllo centrale. L'istituto può anche tagliare campioni dalla ruota e studiarne le proprietà fisiche. Le mole da taglio sono sottoposte a determinati test di impatto, test di flessione e così via. Il produttore è inoltre tenuto a garantire che la mola sia ben bilanciata prima della consegna.

              Lo scoppio di una mola può causare lesioni mortali o gravissime a chiunque si trovi nelle vicinanze e gravi danni all'impianto o ai locali. Nonostante tutte le precauzioni prese dai produttori, occasionali scoppi o rotture delle ruote possono ancora verificarsi se non si presta la dovuta attenzione durante il loro utilizzo. Le misure precauzionali includono:

              • Manipolazione e conservazione. Una ruota può danneggiarsi o rompersi durante il trasporto o la movimentazione. L'umidità può attaccare l'agente legante nelle ruote in resina fenolica, riducendone in ultima analisi la resistenza. Le mole vetrificate possono essere sensibili a ripetute variazioni di temperatura. L'umidità assorbita in modo irregolare può sbilanciare la ruota. Di conseguenza, è molto importante che le forme siano maneggiate con cura in tutte le fasi e conservate in modo ordinato in un luogo asciutto e protetto.
              • Controllo delle crepe. Una ruota nuova dovrebbe essere controllata per assicurarsi che sia integra e asciutta, semplicemente picchiettando con un martello di legno. Una mola vetrificata impeccabile darà un suono chiaro, una mola a legante organico un suono meno squillante; ma entrambi possono essere differenziati dal suono rotto di una ruota difettosa. In caso di dubbio, la ruota non deve essere utilizzata e deve essere consultato il fornitore.
              • Testing. Prima che la nuova ruota venga messa in servizio, dovrebbe essere testata a pieno regime con le dovute precauzioni. Dopo la macinazione a umido, la mola dovrebbe girare a vuoto per espellere l'acqua; in caso contrario, l'acqua potrebbe raccogliersi sul fondo della ruota e causare uno squilibrio, che potrebbe causare lo scoppio al successivo utilizzo della ruota.
              • Montaggio. Incidenti e rotture si verificano quando le mole sono montate su apparecchiature non idonee, ad esempio sulle estremità del mandrino delle macchine lucidatrici. Il perno deve essere di diametro adeguato ma non così grande da allargare il foro centrale della ruota; le flange non devono essere inferiori a un terzo del diametro della ruota e realizzate in acciaio dolce o materiale simile.
              • Velocità. In nessun caso deve essere superata la velocità operativa massima consentita specificata dai produttori. Su tutte le rettificatrici deve essere apposto un avviso indicante la velocità del mandrino e la mola deve essere contrassegnata con la velocità periferica massima consentita e il corrispondente numero di giri per una nuova mola. Precauzioni speciali sono necessarie con le smerigliatrici a velocità variabile e per garantire il montaggio di mole di velocità ammissibili adeguate nelle smerigliatrici portatili.
              • Riposo lavorativo. Ovunque possibile, devono essere forniti supporti di lavoro montati rigidamente di dimensioni adeguate. Devono essere regolabili e tenuti il ​​più vicino possibile alla ruota per evitare una trappola in cui il pezzo potrebbe essere forzato contro la ruota e romperla o, più probabilmente, impigliarsi e ferire la mano dell'operatore.
              • Guardando. Le mole abrasive devono essere dotate di protezioni sufficientemente robuste da contenere le parti di una mola che scoppia (vedi figura 1). Alcuni paesi hanno regolamenti dettagliati per quanto riguarda il design delle protezioni e i materiali da utilizzare. In generale sono da evitare la ghisa e la fusione di alluminio. L'apertura di macinazione dovrebbe essere il più piccola possibile e potrebbe essere necessario un nasello regolabile. Eccezionalmente, dove la natura del lavoro preclude l'uso di una protezione, possono essere utilizzate speciali flange protettive o mandrini di sicurezza. I mandrini e le estremità rastremate delle lucidatrici a doppia estremità possono causare incidenti da intrappolamento se non sono adeguatamente protetti.

               

              Figura 1. Una mola abrasiva vetrificata ben protetta montata in una smerigliatrice per piani e funzionante a una velocità periferica di 33 m/s

              MET060F1

              Lesioni agli occhi

              Polvere, abrasivi, granelli e schegge sono un pericolo comune per gli occhi in tutte le operazioni di levigatura a secco. È essenziale un'efficace protezione degli occhi con occhiali o occhiali e schermi fissi per gli occhi sulla macchina; le protezioni per gli occhi fisse sono particolarmente utili quando le mole sono in uso intermittente, ad esempio per la rettifica di utensili.

              Fuoco

              La molatura delle leghe di magnesio comporta un elevato rischio di incendio a meno che non vengano prese rigorose precauzioni contro l'accensione accidentale e nella rimozione e inzuppamento della polvere. Elevati standard di pulizia e manutenzione sono richiesti in tutti i condotti di scarico per prevenire il rischio di incendio e anche per mantenere efficiente la ventilazione. La polvere tessile rilasciata dalle operazioni di lucidatura è un pericolo di incendio che richiede una buona pulizia e LEV.

              Vibrazione

              Le smerigliatrici portatili e a piedistallo comportano il rischio di sindrome da vibrazione mano-braccio (HAVS), nota anche come "dito bianco" dal suo segno più evidente. Le raccomandazioni includono la limitazione dell'intensità e della durata dell'esposizione, la riprogettazione degli strumenti, dei dispositivi di protezione e il monitoraggio dell'esposizione e della salute.

              Rischi per la salute

              Sebbene le mole moderne non creino di per sé il grave rischio di silicosi associato in passato alle mole in arenaria, la polvere di silice altamente pericolosa può ancora essere emessa dai materiali macinati, ad esempio le fusioni in sabbia. Alcune ruote con legante di resina possono contenere riempitivi che creano una polvere pericolosa. Inoltre, le resine a base di formaldeide possono emettere formaldeide durante la macinazione. In ogni caso, il volume di polvere prodotto dalla macinazione rende essenziale un LEV efficiente. È più difficile fornire uno scarico locale per le ruote portatili, sebbene sia stato ottenuto un certo successo in questa direzione mediante l'uso di sistemi di cattura a basso volume e ad alta velocità. Il lavoro prolungato deve essere evitato e, se necessario, devono essere forniti dispositivi di protezione respiratoria. La ventilazione di scarico è necessaria anche per la maggior parte delle operazioni di levigatura a nastro, finitura, lucidatura e simili. Con la lucidatura in particolare, la polvere tessile combustibile è una seria preoccupazione.

              Dovrebbero essere forniti indumenti protettivi e buone strutture sanitarie e di lavaggio con docce ed è auspicabile la supervisione medica, in particolare per le mole metalliche.

               

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