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

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.

Antincendio

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.

Di ritorno

La rivoluzione industriale non sarebbe potuta avvenire senza lo sviluppo di oli industriali raffinati a base di petrolio, lubrificanti, oli da taglio e grassi. Prima della scoperta nel 1860 che un lubrificante superiore poteva essere prodotto distillando petrolio greggio sotto vuoto, l'industria dipendeva da oli naturali e grassi animali come strutto e olio di sperma di balena per la lubrificazione delle parti mobili. Questi oli e prodotti animali erano particolarmente suscettibili allo scioglimento, all'ossidazione e alla rottura a causa dell'esposizione al calore e all'umidità prodotti dai motori a vapore che a quel tempo alimentavano quasi tutte le apparecchiature industriali. L'evoluzione dei prodotti raffinati a base di petrolio è continuata dal primo lubrificante, utilizzato per conciare la pelle, ai moderni oli e grassi sintetici con maggiore durata, qualità lubrificanti superiori e migliore resistenza al cambiamento in condizioni di temperatura e climatiche variabili.

Lubrificanti industriali

Tutte le parti mobili di macchinari e attrezzature richiedono lubrificazione. Sebbene la lubrificazione possa essere fornita da materiali secchi come il teflon o la grafite, che vengono utilizzati in parti come i piccoli cuscinetti dei motori elettrici, oli e grassi sono i lubrificanti più comunemente usati. Con l'aumentare della complessità dei macchinari, i requisiti per i lubrificanti e gli oli per la lavorazione dei metalli diventano più severi. Gli oli lubrificanti ora vanno da oli trasparenti e molto fluidi usati per lubrificare strumenti delicati, a oli densi simili al catrame usati su ingranaggi di grandi dimensioni come quelli che fanno girare le acciaierie. Oli con requisiti molto specifici vengono utilizzati sia nei sistemi idraulici che per lubrificare grandi macchine utensili computerizzate come quelle utilizzate nell'industria aerospaziale per produrre parti con tolleranze estremamente strette. Oli sintetici, fluidi e grassi e miscele di oli sintetici e a base di petrolio vengono utilizzati dove si desidera una maggiore durata del lubrificante, come i motori elettrici sigillati a vita, dove l'aumento del tempo tra i cambi d'olio compensa la differenza di costo; dove esistono intervalli di temperatura e pressione estesi, come nelle applicazioni aerospaziali; o dove è difficile e costoso riapplicare il lubrificante.

Oli industriali

Gli oli industriali come oli per mandrini e lubrificanti, lubrificanti per ingranaggi, oli idraulici e per turbine e fluidi per trasmissioni sono progettati per soddisfare requisiti fisici e chimici specifici e per funzionare senza cambiamenti percepibili per periodi prolungati in condizioni variabili. I lubrificanti per uso aerospaziale devono soddisfare condizioni completamente nuove, tra cui pulizia, durata, resistenza alle radiazioni cosmiche e capacità di operare a temperature estremamente fredde e calde, senza gravità e nel vuoto.

Trasmissioni, turbine e sistemi idraulici contengono fluidi che trasferiscono forza o potenza, serbatoi per contenere i fluidi, pompe per spostare i fluidi da un luogo all'altro e apparecchiature ausiliarie come valvole, tubazioni, refrigeratori e filtri. I sistemi idraulici, le trasmissioni e le turbine richiedono fluidi con viscosità e stabilità chimica specifiche per funzionare senza intoppi e fornire il trasferimento controllato della potenza. Le caratteristiche di buoni oli idraulici e per turbine includono un elevato indice di viscosità, stabilità termica, lunga durata nei sistemi circolanti, resistenza ai depositi, elevata lubrificazione, capacità antischiuma, protezione dalla ruggine e buona demulsività.

I lubrificanti per ingranaggi sono progettati per formare pellicole resistenti e tenaci che forniscono lubrificazione tra gli ingranaggi sottoposti a pressioni estreme. Le caratteristiche degli oli per ingranaggi comprendono una buona stabilità chimica, demulsibilità e resistenza all'aumento della viscosità e alla formazione di depositi. Gli oli per mandrini sono oli fluidi, estremamente puliti e trasparenti con additivi lubrificanti. Le caratteristiche più importanti per gli oli per guide, utilizzati per lubrificare due superfici di scorrimento piatte in presenza di alta pressione e bassa velocità, sono la lubrificazione e l'appiccicosità per resistere allo schiacciamento e la resistenza a pressioni estreme.

Gli oli per cilindri e compressori combinano le caratteristiche degli oli industriali e automobilistici. Dovrebbero resistere all'accumulo di depositi, fungere da agente di trasferimento del calore (cilindri dei motori a combustione interna), fornire lubrificazione per cilindri e pistoni, fornire una tenuta per resistere alla pressione di ritorno, avere stabilità chimica e termica (soprattutto olio per pompe a vuoto), avere un alto indice di viscosità e resistono al lavaggio con acqua (cilindri a vapore) e alla detergenza.

Oli motore per autoveicoli

I produttori di motori a combustione interna e le organizzazioni, come la Society of Automotive Engineers (SAE) negli Stati Uniti e in Canada, hanno stabilito criteri di prestazione specifici per gli oli motore per autoveicoli. Gli oli per motori a benzina e diesel per autoveicoli sono sottoposti a una serie di test prestazionali per determinarne la stabilità chimica e termica, la resistenza alla corrosione, la viscosità, la protezione dall'usura, il potere lubrificante, la detergenza e le prestazioni alle alte e basse temperature. Vengono quindi classificati in base a un sistema di codici che consente ai consumatori di determinare la loro idoneità per un uso gravoso e per diversi intervalli di temperatura e viscosità.

Gli oli per motori automobilistici, trasmissioni e scatole ingranaggi sono progettati con indici di viscosità elevati per resistere ai cambiamenti di viscosità con le variazioni di temperatura. Gli oli motore per autoveicoli sono appositamente formulati per resistere alla rottura sotto il calore poiché lubrificano i motori a combustione interna. Gli oli per motori a combustione interna non devono essere troppo densi per lubrificare le parti mobili interne quando un motore si avvia a basse temperature e non devono diluirsi quando il motore si riscalda durante il funzionamento. Dovrebbero resistere all'accumulo di carbonio su valvole, anelli e cilindri e alla formazione di acidi corrosivi o depositi di umidità. Gli oli motore per autoveicoli contengono detergenti progettati per tenere in sospensione le particelle di carbonio e di usura metallica in modo che possano essere filtrate mentre l'olio circola e non si accumulino sulle parti interne del motore e causino danni.

Fluidi da taglio

I tre tipi di fluidi da taglio utilizzati nell'industria sono oli minerali, oli solubili e fluidi sintetici. Gli oli da taglio sono in genere una miscela di oli minerali di alta qualità e stabilità di varie viscosità insieme ad additivi per fornire caratteristiche specifiche a seconda del tipo di materiale da lavorare e del lavoro svolto. I fluidi da taglio solubili acqua in olio sono oli minerali (o oli sintetici) che contengono emulsionanti e additivi speciali tra cui antischiuma, antiruggine, detergenti, battericidi e germicidi. Vengono diluiti con acqua in rapporti variabili prima di essere utilizzati. I fluidi da taglio sintetici sono soluzioni di fluidi, additivi e acqua non a base di petrolio, piuttosto che emulsioni, alcuni dei quali sono resistenti al fuoco per la lavorazione di metalli specifici. I fluidi semisintetici contengono dal 10 al 15% di olio minerale. Alcuni fluidi speciali hanno caratteristiche sia di olio lubrificante che di fluido da taglio a causa della tendenza dei fluidi a fuoriuscire e mescolarsi in alcune macchine utensili come le avvitatrici automatiche a più mandrini.

Le caratteristiche desiderate dei fluidi da taglio dipendono dalla composizione del metallo su cui si lavora, dall'utensile da taglio utilizzato e dal tipo di operazione di taglio, piallatura o sagomatura eseguita. I fluidi da taglio migliorano e migliorano il processo di lavorazione dei metalli mediante il raffreddamento e la lubrificazione (vale a dire, proteggendo il tagliente dell'utensile da taglio). Ad esempio, quando si lavora su un metallo tenero che crea molto calore, il raffreddamento è il criterio più importante. Un migliore raffreddamento viene fornito utilizzando un olio leggero (come il cherosene) o un fluido da taglio a base d'acqua. Il controllo del tagliente di riporto sugli utensili da taglio è fornito da additivi antisaldatura o antiusura come composti di zolfo, cloro o fosforo. Il potere lubrificante, importante quando si lavora l'acciaio per vincere l'abrasività del solfuro di ferro, è fornito da grassi sintetici e animali o additivi di olio di sperma solforato.

Altri oli per lavorazione e lavorazione dei metalli

I fluidi per rettifica sono progettati per fornire raffreddamento e prevenire l'accumulo di metallo sulle mole. Le loro caratteristiche includono stabilità termica e chimica, protezione dalla ruggine (fluidi solubili), prevenzione dei depositi gommosi all'evaporazione e un punto di infiammabilità sicuro per il lavoro svolto.

Gli oli di tempra, che richiedono un'elevata stabilità, vengono utilizzati nel trattamento dei metalli per controllare il cambiamento della struttura molecolare dell'acciaio durante il raffreddamento. La tempra in olio più leggero viene utilizzata per cementare parti in acciaio piccole ed economiche. Una velocità di tempra più lenta viene utilizzata per produrre acciai per macchine utensili che sono piuttosto duri all'esterno con minore sollecitazione interna. Un olio da tempra con gap o multifase viene utilizzato per trattare acciai ad alto tenore di carbonio e legati.

Gli oli per rulli sono oli minerali o solubili appositamente formulati che lubrificano e forniscono una finitura liscia al metallo, in particolare all'alluminio, al rame e all'ottone, durante il passaggio attraverso i laminatoi a caldo e a freddo. Gli oli distaccanti vengono utilizzati per rivestire matrici e stampi per facilitare il distacco delle parti metalliche formate. Gli oli concianti sono ancora utilizzati nell'industria del feltro e della pelle. Gli oli per trasformatori sono fluidi dielettrici appositamente formulati utilizzati nei trasformatori e nei grandi interruttori e interruttori elettrici.

Gli oli per il trasferimento di calore sono utilizzati in sistemi aperti o chiusi e possono durare fino a 15 anni in servizio. Le caratteristiche primarie sono una buona stabilità termica in quanto i sistemi operano a temperature da 150 a 315°C, stabilità all'ossidazione ed elevato punto di infiammabilità. Gli oli per il trasferimento di calore sono normalmente troppo viscosi per essere pompati a temperatura ambiente e devono essere riscaldati per fornire fluidità.

I solventi a base di petrolio vengono utilizzati per pulire le parti mediante spruzzatura, gocciolamento o immersione. I solventi rimuovono l'olio ed emulsionano lo sporco e le particelle metalliche. Gli oli antiruggine possono essere a base solvente o acquosa. Vengono applicati a bobine, cuscinetti e altre parti in acciaio inossidabile mediante immersione o spruzzatura e lasciano pellicole polarizzate o cerate sulle superfici metalliche per la protezione da impronte digitali e ruggine e lo spostamento dell'acqua.

grassi

I grassi sono miscele di fluidi, addensanti e additivi utilizzati per lubrificare parti e apparecchiature che non possono essere rese a tenuta d'olio, che sono difficili da raggiungere o dove perdite o schizzi di lubrificanti liquidi potrebbero contaminare i prodotti o creare un pericolo. Hanno un'ampia gamma di applicazioni e requisiti prestazionali, dalla lubrificazione dei cuscinetti dei motori a reazione a temperature inferiori allo zero agli ingranaggi dei laminatoi a caldo, alla resistenza al dilavamento da parte di acido o acqua, nonché all'attrito continuo creato dai cuscinetti a rulli delle ruote dei vagoni ferroviari.

Il grasso viene prodotto miscelando saponi metallici (sali di acidi grassi a catena lunga) in un mezzo di olio lubrificante a temperature comprese tra 205 e 315°C. I grassi sintetici possono utilizzare diesteri, esteri siliconici o fosforici e glicoli polialchilici come fluidi. Le caratteristiche del grasso dipendono in larga misura dal particolare fluido, elemento metallico (es. calcio, sodio, alluminio, litio e così via) presente nel sapone e dagli additivi utilizzati per migliorare le prestazioni e la stabilità e per ridurre l'attrito. Questi additivi includono additivi per pressioni estreme che rivestono il metallo con un sottile strato di composti di zolfo metallico non corrosivi, naftenato di piombo o ditiofosfato di zinco, inibitori della ruggine, antiossidanti, acidi grassi per una maggiore lubrificazione, additivi appiccicosi, coloranti per l'identificazione e inibitori dell'acqua. Alcuni grassi possono contenere riempitivi di grafite o molibdeno che rivestono le parti metalliche e forniscono lubrificazione dopo che il grasso si è esaurito o si è decomposto.

Lubrificanti industriali, grassi e additivi per olio motore automobilistico

Oltre all'utilizzo di basi lubrificanti di alta qualità con stabilità chimica e termica e indici di viscosità elevati, sono necessari additivi per potenziare il fluido e fornire le caratteristiche specifiche richieste nei lubrificanti industriali, nei fluidi da taglio, nei grassi e negli oli per motori automobilistici. Gli additivi più comunemente usati includono ma non sono limitati a quanto segue:

• Anti-ossidanti. Gli inibitori dell'ossidazione, come il butile 2,6-diterziario, il paracresolo e la fenilnaftilammina, riducono il tasso di deterioramento dell'olio rompendo le molecole a catena lunga che si formano quando esposte all'ossigeno. Gli inibitori dell'ossidazione vengono utilizzati per rivestire metalli come rame, zinco e piombo per evitare il contatto con l'olio in modo che non agiscano come catalizzatori, accelerando l'ossidazione e formando acidi che attaccano altri metalli.
• Inibitori di schiuma. Gli antischiuma, come siliconi e siliossani poliorganici, sono utilizzati in oli idraulici, oli per ingranaggi, fluidi per trasmissioni e oli per turbine per ridurre la tensione del film superficiale e rimuovere l'aria intrappolata nell'olio da pompe e compressori, al fine di mantenere costante la pressione idraulica e prevenire la cavitazione .
• Inibitori di corrosione. Gli additivi antiruggine, come il naftenato di piombo e il solfonato di sodio, vengono utilizzati per prevenire la formazione di ruggine su parti metalliche e sistemi in cui l'olio circolante è stato contaminato da acqua o da aria umida che è entrata nei serbatoi del sistema mentre si raffreddavano quando l'apparecchiatura o il macchinario non era in uso.
• Additivi antiusura. Gli additivi antiusura, come il tricresilfosfato, formano composti polari che sono attratti dalle superfici metalliche e forniscono uno strato fisico di protezione aggiuntiva nel caso in cui il film d'olio non sia sufficiente.
• Miglioratori dell'indice di viscosità. I miglioratori dell'indice di viscosità aiutano gli oli a resistere agli effetti delle variazioni di temperatura. Sfortunatamente, la loro efficacia diminuisce con l'uso prolungato. Gli oli sintetici sono progettati con indici di viscosità molto elevati, che consentono loro di mantenere la loro struttura in intervalli di temperatura più ampi e per periodi di tempo molto più lunghi rispetto agli oli minerali con additivi per migliorare l'indice di viscosità.
• Demulsionanti. Gli inibitori dell'acqua e i composti speciali separano l'acqua dall'olio e prevengono la formazione di gomma; contengono oli cerosi che forniscono una maggiore lubrificazione. Sono utilizzati dove l'attrezzatura è soggetta a lavaggio con acqua o dove è presente una grande quantità di umidità, come nei cilindri del vapore, nei compressori d'aria e nelle scatole degli ingranaggi contaminati da fluidi da taglio solubili.
• Coloranti a colori. I coloranti vengono utilizzati per aiutare gli utenti a identificare diversi oli utilizzati per scopi specifici, come fluidi per trasmissioni e oli per ingranaggi, al fine di evitare un'applicazione errata.
• Additivi per pressioni estreme. Gli additivi per pressioni estreme, come i composti grassi solforati non corrosivi, il ditiofosfato di zinco e il naftenato di piombo, sono utilizzati negli oli per automobili, ingranaggi e trasmissioni per formare rivestimenti che proteggono le superfici metalliche quando il film protettivo dell'olio si assottiglia o viene espulso e non possono impedire al metallo di contatto metallico.
• Detergenti. I detergenti a base di solfonato di metallo e fenato di metallo vengono utilizzati per trattenere in sospensione particelle di sporco, carbonio e usura metallica in oli idraulici, oli per ingranaggi, oli motore e fluidi per trasmissioni. Questi contaminanti vengono tipicamente rimossi quando l'olio passa attraverso un filtro per evitare che vengano ricircolati attraverso il sistema dove potrebbero causare danni.
• Additivi appiccicosi. Gli additivi adesivi o appiccicosi vengono utilizzati per consentire agli oli di aderire e resistere alle perdite da gruppi di cuscinetti, scatole degli ingranaggi, grandi ingranaggi aperti su mulini e attrezzature da costruzione e macchinari sopraelevati. La loro appiccicosità diminuisce con il servizio esteso.
• Emulsionanti. Gli acidi grassi e gli oli grassi sono usati come emulsionanti negli oli solubili per aiutare a formare soluzioni con l'acqua.
• Additivi lubrificanti. Grasso, strutto, sego, sperma e oli vegetali vengono utilizzati per fornire un grado più elevato di untuosità negli oli da taglio e in alcuni oli per ingranaggi.
• Battericidi. Battericidi e germicidi, come il fenolo e l'olio di pino, vengono aggiunti agli oli da taglio solubili per prolungare la vita del fluido, mantenere la stabilità, ridurre gli odori e prevenire le dermatiti.

Produzione di lubrificanti industriali e oli per autoveicoli

Lubrificanti e oli industriali, grassi, fluidi da taglio e oli per motori automobilistici sono prodotti in impianti di miscelazione e confezionamento, chiamati anche "impianti di lubrificazione" o "impianti di miscelazione". Queste strutture possono trovarsi all'interno o in prossimità di raffinerie che producono scorte di base per lubrificanti, oppure possono trovarsi a una certa distanza e ricevere le scorte di base da navi cisterna o chiatte, vagoni ferroviari cisterna o autocisterne. Gli impianti di miscelazione e confezionamento mescolano e mescolano additivi in ​​oli lubrificanti per la produzione di un'ampia gamma di prodotti finiti, che vengono poi spediti alla rinfusa o in container.

I processi di miscelazione e compounding utilizzati per produrre lubrificanti, fluidi e grassi dipendono dall'età e dalla sofisticatezza dell'impianto, dalle attrezzature disponibili, dai tipi e dalla formulazione degli additivi utilizzati e dalla varietà e dal volume dei prodotti fabbricati. La miscelazione può richiedere solo la miscelazione fisica delle scorte di base e dei pacchetti di additivi in ​​un bollitore utilizzando miscelatori, palette o agitazione ad aria, oppure potrebbe essere necessario il calore ausiliario delle bobine elettriche o di vapore per aiutare a dissolvere e miscelare gli additivi. Altri fluidi e lubrificanti industriali vengono prodotti automaticamente miscelando scorte di base e additivi premiscelati e fanghi oleosi attraverso sistemi collettori. Il grasso può essere prodotto in lotti o composto continuamente. Gli impianti di lubrificazione possono comporre i propri additivi da prodotti chimici o acquistare additivi preconfezionati da aziende specializzate; una singola pianta può utilizzare entrambi i metodi. Quando gli impianti di lubrificazione producono i propri additivi e pacchetti di additivi, potrebbero essere necessarie temperature e pressioni elevate oltre alle reazioni chimiche e all'agitazione fisica per comporre i prodotti chimici e i materiali.

Dopo la produzione, i fluidi e i lubrificanti possono essere tenuti nelle caldaie di miscelazione o collocati in serbatoi di contenimento per garantire che gli additivi rimangano in sospensione o in soluzione, per concedere il tempo necessario ai test per determinare se il prodotto soddisfa le specifiche di qualità e i requisiti di certificazione e per consentire il processo temperature per tornare ai livelli ambientali prima che i prodotti vengano imballati e spediti. Al termine dei test, i prodotti finiti vengono rilasciati per la spedizione alla rinfusa o l'imballaggio in container.

I prodotti finiti vengono spediti alla rinfusa in vagoni ferroviari cisterna o in autocisterne direttamente ai consumatori, distributori o impianti di imballaggio esterni. I prodotti finiti vengono inoltre spediti a consumatori e distributori in vagoni ferroviari o camion per la consegna di pacchi in una varietà di contenitori, come segue:

• Contenitori per rinfuse intermedie in metallo, plastica e combinazione metallo/plastica o plastica/fibra, di dimensioni comprese tra 227 l e circa 2,840 l, vengono spediti come unità singole su pallet integrati o separati, impilati 1 o 2.
• I fusti in metallo, fibra o plastica con una capacità di 208 l, 114 l o 180 kg vengono generalmente spediti 4 per pallet.
• I fusti in metallo o plastica con una capacità di 60 l o 54 kg, e i secchi in metallo o plastica da 19 l o 16 kg, sono impilati su pallet e fasciati o fasciati per mantenere la stabilità.
• Contenitori in metallo o plastica con una capacità di 8 l o 4 l, bottiglie e lattine in plastica, metallo e fibra da 1 l e cartucce di grasso da 2 kg sono imballati in cartoni che vengono impilati su pallet e fasciati o fasciati per la spedizione.

Alcuni impianti di miscelazione e confezionamento possono spedire pallet di prodotti misti e dimensioni miste di contenitori e pacchi direttamente ai piccoli consumatori. Ad esempio, una spedizione di un singolo pallet a una stazione di servizio potrebbe includere 1 fusto di fluido di trasmissione, 2 fusti di grasso, 8 casse di olio motore per autoveicoli e 4 secchi di lubrificante per ingranaggi.

Qualità del prodotto

La qualità del prodotto lubrificante è importante per mantenere le macchine e le apparecchiature funzionanti correttamente e per produrre parti e materiali di qualità. Gli impianti di miscelazione e confezionamento producono prodotti petroliferi finiti secondo rigorose specifiche e requisiti di qualità. Gli utenti devono mantenere il livello di qualità stabilendo pratiche sicure per la manipolazione, lo stoccaggio, l'erogazione e il trasferimento dei lubrificanti dai loro contenitori o serbatoi originali all'attrezzatura di erogazione e al punto di applicazione sulla macchina o attrezzatura da lubrificare o sul sistema da lubrificare essere riempito. Alcuni impianti industriali hanno installato sistemi centralizzati di erogazione, lubrificazione e idraulici che riducono al minimo la contaminazione e l'esposizione. Gli oli industriali, i lubrificanti, gli oli da taglio e i grassi si deteriorano a causa di contaminazione da acqua o umidità, esposizione a temperature eccessivamente alte o basse, miscelazione involontaria con altri prodotti e stoccaggio a lungo termine che consente l'abbandono di additivi o cambiamenti chimici.

Salute e Sicurezza

Poiché sono utilizzati e maneggiati dai consumatori, i prodotti industriali e automobilistici finiti devono essere relativamente privi di rischi. Esiste la possibilità di esposizioni pericolose durante la miscelazione e la composizione di prodotti, durante la manipolazione di additivi, durante l'utilizzo di fluidi da taglio e durante il funzionamento di sistemi di lubrificazione a nebbia d'olio.

Il capitolo Raffinerie di petrolio e gas naturale in questo Enciclopedia fornisce informazioni sui potenziali pericoli associati alle strutture ausiliarie negli impianti di miscelazione e confezionamento come locali caldaie, laboratori, uffici, separatori acqua-olio e impianti di trattamento dei rifiuti, banchine marittime, depositi di serbatoi, operazioni di magazzino, vagoni cisterna e scaffalature di carico per autocisterne e strutture per il carico e lo scarico di vagoni ferroviari e camion per pacchi.

Sicurezza

La produzione di additivi e fanghi, la miscelazione in batch, la miscelazione in batch e le operazioni di miscelazione in linea richiedono controlli rigorosi per mantenere la qualità del prodotto desiderata e, insieme all'uso di DPI, per ridurre al minimo l'esposizione a sostanze chimiche e materiali potenzialmente pericolosi, nonché il contatto con superfici calde e vapore. Fusti e contenitori di additivi devono essere conservati in modo sicuro e tenuti ben chiusi fino al momento dell'uso. Gli additivi in ​​fusti e sacchi devono essere maneggiati correttamente per evitare sforzi muscolari. Le sostanze chimiche pericolose devono essere conservate correttamente e le sostanze chimiche incompatibili non devono essere conservate dove possono mescolarsi tra loro. Le precauzioni da prendere quando si utilizzano macchine di riempimento e confezionamento includono l'uso di guanti e l'evitare di intrappolare le dita in dispositivi che crimpano coperchi su fusti e secchi. Le protezioni della macchina e i sistemi di protezione non devono essere rimossi, scollegati o bypassati per accelerare il lavoro. I contenitori intermedi e i fusti alla rinfusa devono essere ispezionati prima del riempimento per assicurarsi che siano puliti e idonei.

Dovrebbe essere istituito un sistema di autorizzazioni per spazi ristretti per l'ingresso nei serbatoi di stoccaggio e nei recipienti di miscelazione per la pulizia, l'ispezione, la manutenzione o la riparazione. Una procedura di lockout/tagout dovrebbe essere stabilita e implementata prima di lavorare su macchinari per l'imballaggio, bollitori di miscelazione con miscelatori, nastri trasportatori, pallettizzatori e altre attrezzature con parti mobili.

Fusti e contenitori che perdono devono essere rimossi dall'area di stoccaggio e le fuoriuscite devono essere pulite per evitare scivolamenti e cadute. Il riciclaggio, la combustione e lo smaltimento di rifiuti, lubrificanti versati e usati, oli per motori di automobili e fluidi da taglio devono essere conformi alle normative governative e alle procedure aziendali. I lavoratori devono utilizzare DPI appropriati durante la pulizia di fuoriuscite e la manipolazione di prodotti usati o di scarto. L'olio motore scaricato, i fluidi da taglio o i lubrificanti industriali che possono essere contaminati con benzina e solventi infiammabili devono essere conservati in un luogo sicuro lontano da fonti di ignizione, fino al corretto smaltimento.

Protezione antincendio

Mentre il potenziale di incendio è minore nella miscelazione e miscelazione di lubrificanti industriali e automobilistici rispetto ai processi di raffinazione, è necessario prestare attenzione durante la produzione di oli e grassi per la lavorazione dei metalli a causa dell'uso di temperature di miscelazione e miscelazione elevate e di prodotti con punto di infiammabilità inferiore. Devono essere prese precauzioni speciali per prevenire gli incendi quando i prodotti vengono erogati o i contenitori riempiti a temperature superiori al loro punto di infiammabilità. Quando si trasferiscono liquidi infiammabili da un contenitore all'altro, è necessario applicare adeguate tecniche di collegamento e messa a terra per prevenire l'accumulo di elettricità statica e le scariche elettrostatiche. I motori elettrici e le apparecchiature portatili devono essere opportunamente classificati per i pericoli presenti nell'area in cui sono installati o utilizzati.

Esiste il rischio di incendio se un prodotto che perde o un rilascio di vapore nelle aree di miscelazione del lubrificante e lavorazione del grasso o di stoccaggio raggiunge una fonte di ignizione. Si dovrebbe prendere in considerazione l'istituzione e l'attuazione di un sistema di permessi per la lavorazione a caldo per prevenire gli incendi negli impianti di miscelazione e confezionamento. I serbatoi di stoccaggio installati all'interno degli edifici devono essere costruiti, sfiatati e protetti in conformità con i requisiti governativi e la politica aziendale. I prodotti stoccati su scaffalature e pile non devono bloccare i sistemi di protezione antincendio, le porte tagliafuoco o le vie di uscita.

Lo stoccaggio dei prodotti finiti, sia alla rinfusa che in contenitori e imballaggi, deve essere conforme alle pratiche riconosciute e alle norme di prevenzione incendi. Ad esempio, i liquidi infiammabili e gli additivi che si trovano in soluzioni di liquidi infiammabili possono essere immagazzinati in edifici esterni o in locali di stoccaggio separati, appositamente progettati all'interno o annessi. Molti additivi vengono conservati in ambienti caldi (da 38 a 65°C) o in ambienti caldi (oltre 65°C) per mantenere gli ingredienti in sospensione, per ridurre la viscosità di prodotti più densi o per facilitare la miscelazione o la composizione. Questi locali di stoccaggio devono essere conformi ai requisiti di classificazione elettrica, drenaggio, ventilazione e sfiato delle esplosioni, in particolare quando i liquidi infiammabili o combustibili sono conservati e distribuiti a temperature superiori ai loro punti di infiammabilità.

Salute e benessere

Durante la miscelazione, il campionamento e la composizione, è necessario prendere in considerazione dispositivi di protezione individuale e respiratoria per evitare l'esposizione a calore, vapore, polveri, nebbie, vapori, fumi, sali metallici, sostanze chimiche e additivi. Pratiche di lavoro sicure, buona igiene e protezione personale adeguata possono essere necessarie per l'esposizione a nebbie d'olio, fumi e vapori, additivi, rumore e calore quando si eseguono attività di ispezione e manutenzione durante il campionamento e la manipolazione di idrocarburi e additivi durante la produzione e l'imballaggio e durante la pulizia fuoriuscite e rilasci:

• Scarpe da lavoro con suole resistenti all'olio o allo scivolamento devono essere indossate per lavori generici e scarpe di sicurezza con punta protettiva approvate con suole resistenti all'olio o allo scivolamento devono essere indossate laddove esistano rischi di lesioni ai piedi dovute al rotolamento o alla caduta di oggetti o attrezzature.
• Occhiali di sicurezza e protezione respiratoria possono essere necessari per esposizioni pericolose a sostanze chimiche, polvere o vapore.
• Guanti, grembiuli, calzature, schermi facciali e occhiali protettivi impermeabili devono essere indossati durante la manipolazione di sostanze chimiche pericolose, additivi e soluzioni caustiche e durante la pulizia di fuoriuscite.
• La protezione della testa può essere necessaria quando si lavora in fosse o aree in cui esiste il rischio di lesioni alla testa.
• Dovrebbe essere fornito un facile accesso ad adeguate strutture di pulizia e asciugatura per gestire schizzi e fuoriuscite.

L'olio è una causa comune di dermatite, che può essere controllata attraverso l'uso di DPI e buone pratiche di igiene personale. Evitare il contatto diretto della pelle con qualsiasi grasso o lubrificante formulato. Gli oli più leggeri come il cherosene, i solventi e gli oli del fuso sgrassano la pelle e causano eruzioni cutanee. Prodotti più densi, come oli e grassi per ingranaggi, ostruiscono i pori della pelle, portando alla follicolite.

I pericoli per la salute dovuti alla contaminazione microbica dell'olio possono essere riassunti come segue:

• Le condizioni cutanee preesistenti possono essere aggravate.
• Gli aerosol lubrificanti di dimensioni respirabili possono causare malattie respiratorie.
• Gli organismi possono modificare la composizione del prodotto in modo che diventi direttamente dannoso.
• Possono essere introdotti batteri nocivi da animali, uccelli o esseri umani.

La dermatite da contatto può verificarsi quando i dipendenti sono esposti a fluidi da taglio durante la produzione, il lavoro o la manutenzione e quando si puliscono le mani sporche di olio con stracci intrisi di minuscole particelle metalliche. Il metallo provoca piccole lacerazioni nella pelle che possono infettarsi. I fluidi da taglio a base acquosa sulla pelle e sugli indumenti possono contenere batteri e causare infezioni e gli emulsionanti possono dissolvere i grassi dalla pelle. La follicolite oleosa è causata dall'esposizione prolungata a fluidi da taglio a base di olio, ad esempio indossando indumenti imbevuti di olio. I dipendenti devono rimuovere e lavare gli indumenti impregnati di olio prima di indossarli nuovamente. La dermatite può anche essere causata dall'uso di saponi, detergenti o solventi per pulire la pelle. La dermatite è meglio controllata da buone pratiche igieniche e riducendo al minimo l'esposizione. Se la dermatite persiste, è necessario consultare un medico.

Nell'ampia revisione condotta come base per il suo documento sui criteri, il National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) degli Stati Uniti ha riscontrato un'associazione tra l'esposizione a fluidi per la lavorazione dei metalli e il rischio di sviluppare il cancro in diversi siti di organi, tra cui stomaco, pancreas , laringe e retto (NIOSH 1996). Restano da determinare le formulazioni specifiche responsabili degli elevati rischi di cancro.

L'esposizione professionale a nebbie d'olio e aerosol è associata a una varietà di effetti respiratori non maligni, tra cui polmonite lipoide, asma, irritazione acuta delle vie aeree, bronchite cronica e funzione polmonare compromessa (NIOSH 1996).

I fluidi per la lavorazione dei metalli sono facilmente contaminati da batteri e funghi. Possono colpire la pelle o, se inalati come aerosol contaminati, possono avere effetti sistemici.

I processi di raffinazione come l'idrofinitura e il trattamento acido vengono utilizzati per rimuovere gli aromatici dai lubrificanti industriali e l'uso di basi nafteniche è stato limitato per ridurre al minimo la cancerogenicità. Anche gli additivi introdotti nella miscelazione e nel compounding possono creare un potenziale rischio per la salute. L'esposizione a composti clorurati e composti con piombo, come quelli utilizzati in alcuni lubrificanti e grassi per ingranaggi, provoca irritazione della pelle e può essere potenzialmente pericolosa. Il tri-ortocresil fosfato ha causato epidemie di paralisi nervose quando l'olio lubrificante è stato usato accidentalmente per cucinare. Gli oli sintetici sono costituiti principalmente da nitrito di sodio e trietanolammina e additivi. La trietanolamina commerciale contiene dietanolamina, che può reagire con nitrito di sodio per formare un cancerogeno relativamente debole, N-nitrosodietanolamina, che può creare un pericolo. I lubrificanti semisintetici presentano i rischi di entrambi i prodotti, così come gli additivi nelle loro formulazioni.

Le informazioni sulla sicurezza dei prodotti sono importanti sia per i dipendenti dei produttori che per gli utilizzatori di lubrificanti, oli e grassi. I produttori dovrebbero disporre di schede di dati sulla sicurezza dei materiali (MSDS) o altre informazioni sul prodotto disponibili per tutti gli additivi e le basi utilizzate nella miscelazione e nella composizione. Molte aziende hanno condotto test epidemiologici e tossicologici per determinare il grado di rischio associato a eventuali effetti sulla salute acuti e cronici dei loro prodotti. Queste informazioni dovrebbero essere disponibili per i lavoratori e gli utenti attraverso etichette di avvertenza e informazioni sulla sicurezza del prodotto.

Di ritorno

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

Esiste un'ampia varietà di tecniche per rifinire le superfici dei prodotti in metallo in modo che resistano alla corrosione, si adattino meglio e abbiano un aspetto migliore (vedi tabella 1). Alcuni prodotti sono trattati con una sequenza di diverse di queste tecniche. Questo articolo descriverà brevemente alcuni di quelli più comunemente usati.

Tabella 1. Riepilogo dei pericoli associati ai diversi metodi di trattamento dei metalli

Prima di poter applicare una qualsiasi di queste tecniche, i prodotti devono essere accuratamente puliti. Vengono utilizzati numerosi metodi di pulizia, singolarmente o in sequenza. Comprendono la molatura meccanica, la spazzolatura e la lucidatura (che producono polvere metallica o ossidica - la polvere di alluminio può essere esplosiva), lo sgrassaggio a vapore, il lavaggio con solventi organici per grassi, il "decapaggio" in soluzioni concentrate acide o alcaline e lo sgrassaggio elettrolitico. L'ultimo prevede l'immersione in bagni contenenti cianuro e alcali concentrati in cui l'idrogeno o l'ossigeno formati elettroliticamente rimuovono il grasso, ottenendo superfici metalliche "vuote" prive di ossidi e grasso. Alla pulizia segue un adeguato risciacquo ed asciugatura del prodotto.

Una corretta progettazione dell'attrezzatura e un LEV efficace ridurranno parte del rischio. I lavoratori esposti al pericolo di spruzzi devono essere dotati di occhiali protettivi o schermi per gli occhi e guanti, grembiuli e indumenti protettivi. Docce e fontanelle per il lavaggio degli occhi dovrebbero essere nelle vicinanze e in buone condizioni, e gli schizzi e le fuoriuscite dovrebbero essere lavati via prontamente. Con le apparecchiature elettrolitiche, i guanti e le scarpe devono essere non conduttivi e devono essere seguite altre precauzioni elettriche standard, come l'installazione di interruttori del circuito di guasto a terra e procedure di lockout/tagout.

Processi di trattamento

Lucidatura elettrolitica

La lucidatura elettrolitica viene utilizzata per produrre una superficie di migliore aspetto e riflettività, per rimuovere il metallo in eccesso per adattarsi accuratamente alle dimensioni richieste e per preparare la superficie per l'ispezione per le imperfezioni. Il processo prevede la dissoluzione anodica preferenziale dei punti alti sulla superficie dopo lo sgrassaggio a vapore e la pulizia alcalina a caldo. Gli acidi sono spesso usati come soluzioni elettrolitiche; di conseguenza, successivamente è necessario un adeguato risciacquo.

Galvanotecnica

La galvanica è un processo chimico o elettrochimico per l'applicazione di uno strato metallico al prodotto, ad esempio nichel per proteggerlo dalla corrosione, cromo duro per migliorare le proprietà della superficie o argento e oro per abbellirlo. Occasionalmente vengono utilizzati materiali non metallici. Il prodotto, cablato come il catodo, e un anodo del metallo da depositare vengono immersi in una soluzione elettrolitica (che può essere acida, alcalina o alcalina con sali e complessi di cianuro) e collegati esternamente ad una sorgente di corrente continua. I cationi caricati positivamente dell'anodo metallico migrano verso il catodo, dove vengono ridotti al metallo e depositati come uno strato sottile (vedi figura 1). Il processo viene continuato fino a quando il nuovo rivestimento raggiunge lo spessore desiderato, quindi il prodotto viene lavato, asciugato e lucidato.

Figura 1. Galvanotecnica: rappresentazione schematica

Anodo: Cu → Cu⁺² + 2e^- ; Catodo: Cu⁺² + 2e^- → Cu

In elettroformatura, un processo strettamente correlato alla galvanica, gli oggetti stampati, ad esempio, in gesso o plastica vengono resi conduttivi mediante l'applicazione di grafite e quindi vengono collegati come catodo in modo che il metallo si depositi su di essi.

In anodizzazione, un processo che è diventato sempre più importante negli ultimi anni, i prodotti di alluminio (si usano anche titanio e altri metalli) sono collegati come l'anodo e immersi in acido solforico diluito. Tuttavia, invece della formazione di ioni positivi di alluminio e della migrazione per la deposizione sul catodo, vengono ossidati dagli atomi di ossigeno che si formano all'anodo e si legano ad esso come uno strato di ossido. Questo strato di ossido viene parzialmente dissolto dalla soluzione di acido solforico, rendendo lo strato superficiale poroso. Successivamente, in questi pori possono essere depositati materiali colorati o sensibili alla luce, come ad esempio nella fabbricazione di targhette.

Smalti e smalti

Lo smalto vetroso o smalto porcellanato viene utilizzato per fornire un rivestimento altamente resistente al calore, alle macchie e alla corrosione di metalli, solitamente ferro o acciaio, in un'ampia gamma di prodotti fabbricati tra cui vasche da bagno, fornelli a gas ed elettrici, utensili da cucina, serbatoi di stoccaggio e container e apparecchiature elettriche. Inoltre, gli smalti sono utilizzati nella decorazione di ceramica, vetro, gioielli e ornamenti decorativi. L'uso specializzato di polveri di smalto nella produzione di articoli ornamentali come Cloisonné e Limoges è noto da secoli. Gli smalti vengono applicati a ceramiche di ogni tipo.

I materiali utilizzati nella fabbricazione di smalti vetrosi e smalti includono:

• refrattari, come quarzo, feldspato e argilla
• fondenti, come borace (borato di sodio decaidrato), carbonato di sodio (carbonato di sodio anidro), nitrato di sodio, fluorite, criolite, carbonato di bario, carbonato di magnesio, monossido di piombo, tetrossido di piombo e ossido di zinco
• coloranti, come ossidi di antimonio, cadmio, cobalto, ferro, nichel, manganese, selenio, vanadio, uranio e titanio
• opacizzanti, come ossidi di antimonio, titanio, stagno e zirconio e antimoninato di sodio
• elettroliti, come borace, carbonato di sodio, carbonato e solfato di magnesio, nitrito di sodio e alluminato di sodio
• agenti flocculanti, come argilla, gomme, alginato di ammonio, bentonite e silice colloidale.

Il primo passo in tutti i tipi di smaltatura o smaltatura vetrosa è la realizzazione della fritta, la polvere di smalto. Ciò comporta la preparazione delle materie prime, la fusione e la consegna della fritta.

Dopo un'accurata pulizia dei prodotti metallici (es. pallinatura, decapaggio, sgrassaggio), lo smalto può essere applicato con una serie di procedure:

• Nel processo a umido, l'oggetto viene immerso nella barbottina di smalto acquoso, prelevato e lasciato scolare o, in "granita", la barbottina di smalto è più densa e deve essere scossa dall'oggetto.
• Nel processo a secco, l'oggetto rivestito di terra viene riscaldato alla temperatura di smaltatura e quindi la polvere di smalto secca viene spolverata su di esso attraverso i setacci. Lo smalto si sinterizza in posizione e, quando l'oggetto viene riportato nella fornace, si scioglie in una superficie liscia.
• L'applicazione a spruzzo è sempre più utilizzata, di solito in un'operazione meccanizzata. Richiede un armadio con ventilazione di scarico.
• Gli smalti decorativi vengono solitamente applicati a mano, utilizzando pennelli o strumenti simili.
• Gli smalti per articoli in porcellana e ceramica vengono solitamente applicati per immersione oa spruzzo. Sebbene alcune operazioni di immersione vengano meccanizzate, i pezzi vengono solitamente immersi a mano nell'industria domestica della porcellana. L'oggetto viene tenuto in mano, immerso in una grande vasca di smalto, lo smalto viene rimosso con un movimento del polso e l'oggetto viene posto in un essiccatore. Quando si spruzza lo smalto, è necessario prevedere una cappa o un armadio chiuso con un'efficiente ventilazione di scarico.

Gli oggetti preparati vengono poi “cotti” in una fornace o fornace, che di solito è alimentata a gas.

acquaforte

L'incisione chimica produce una finitura satinata o opaca. Più frequentemente, viene utilizzato come pretrattamento prima dell'anodizzazione, laccatura, rivestimento di conversione, lucidatura o brillantatura chimica. Viene applicato più frequentemente all'alluminio e all'acciaio inossidabile, ma viene utilizzato anche per molti altri metalli.

L'alluminio viene solitamente inciso in soluzioni alcaline contenenti varie miscele di idrossido di sodio, idrossido di potassio, fosfato trisodico e carbonato di sodio, insieme ad altri ingredienti per prevenire la formazione di fanghi. Uno dei processi più comuni utilizza l'idrossido di sodio ad una concentrazione da 10 a 40 g/l mantenuto ad una temperatura da 50 a 85°C con un tempo di immersione fino a 10 minuti.

L'attacco alcalino è solitamente preceduto e seguito da un trattamento in varie miscele di acido cloridrico, fluoridrico, nitrico, fosforico, cromico o solforico. Un tipico trattamento acido prevede immersioni da 15 a 60 secondi in una miscela di 3 parti in volume di acido nitrico e 1 parte in volume di acido fluoridrico che viene mantenuta ad una temperatura di 20°C.

zincatura

La zincatura applica un rivestimento di zinco a una varietà di prodotti in acciaio per proteggerli dalla corrosione. Il prodotto deve essere pulito e privo di ossidi affinché il rivestimento aderisca correttamente. Questo di solito comporta una serie di processi di pulizia, risciacquo, asciugatura o ricottura prima che il prodotto entri nel bagno di zincatura. Nella zincatura “a caldo” il prodotto viene fatto passare attraverso un bagno di zinco fuso; La zincatura "a freddo" è essenzialmente galvanica, come descritto sopra.

I prodotti fabbricati sono solitamente zincati in un processo batch, mentre il metodo a nastro continuo viene utilizzato per nastri, lamiere o fili di acciaio. Il flusso può essere impiegato per mantenere una pulizia soddisfacente sia del prodotto che del bagno di zinco e per facilitare l'asciugatura. Una fase di preflussaggio può essere seguita da una copertura di fondente di cloruro di ammonio sulla superficie del bagno di zinco, oppure quest'ultimo può essere usato da solo. Nel tubo zincato, il tubo viene immerso in una soluzione calda di cloruro di zinco ammonio dopo la pulizia e prima che il tubo entri nel bagno di zinco fuso. I flussi si decompongono per formare acido cloridrico irritante e gas di ammoniaca, richiedendo LEV.

Le varie tipologie di zincatura a caldo in continuo si differenziano essenzialmente per la modalità di pulizia del manufatto e se la pulizia avviene in linea:

• pulitura mediante ossidazione alla fiamma degli oli superficiali con successiva riduzione in forno e ricottura effettuata in linea
• pulizia elettrolitica eseguita prima della ricottura in linea
• pulizia mediante decapaggio acido e pulizia alcalina, utilizzando un fondente prima del forno di preriscaldamento e ricottura in un forno prima della zincatura
• pulizia mediante decapaggio acido e pulizia alcalina, eliminazione del fondente e preriscaldamento in un gas riducente (ad es. idrogeno) prima della zincatura.

La linea di zincatura in continuo per nastri di acciaio di piccolo spessore omette il decapaggio e l'utilizzo di disossidante; utilizza la pulizia alcalina e mantiene pulita la superficie del nastro riscaldandolo in una camera o in un forno con un'atmosfera riducente di idrogeno finché non passa sotto la superficie del bagno di zinco fuso.

La zincatura continua del filo richiede fasi di ricottura, solitamente con una vasca di piombo fuso davanti alle vasche di pulizia e zincatura; raffreddamento ad aria o ad acqua; decapaggio in acido cloridrico caldo e diluito; risciacquo; applicazione di un flusso; asciugatura; e poi zincatura nel bagno di zinco fuso.

Una scoria, una lega di ferro e zinco, si deposita sul fondo del bagno di zinco fuso e deve essere rimossa periodicamente. Vari tipi di materiali vengono fatti galleggiare sulla superficie del bagno di zinco per prevenire l'ossidazione dello zinco fuso. È necessaria una rasatura frequente nei punti di entrata e di uscita del filo o del nastro da zincare.

Trattamento termico

Il trattamento termico, il riscaldamento e il raffreddamento di un metallo che rimane allo stato solido, è solitamente parte integrante della lavorazione dei prodotti metallici. Comporta quasi sempre un cambiamento nella struttura cristallina del metallo che si traduce in una modifica delle sue proprietà (ad esempio, ricottura per rendere il metallo più malleabile, riscaldamento e raffreddamento lento per ridurre la durezza, riscaldamento e tempra per aumentare la durezza, riscaldamento per ridurre al minimo le sollecitazioni interne).

ricottura

La ricottura è un trattamento termico di “rammollimento” largamente utilizzato per consentire un'ulteriore lavorazione a freddo del metallo, migliorare la lavorabilità, distendere il prodotto prima del suo utilizzo e così via. Implica il riscaldamento del metallo a una temperatura specifica, mantenendolo a quella temperatura per un periodo di tempo specifico e lasciandolo raffreddare a una velocità particolare. Vengono utilizzate numerose tecniche di ricottura:

• Ricottura blu, in cui viene prodotto uno strato di ossido blu sulla superficie delle leghe a base di ferro
• Ricottura brillante, che viene effettuata in atmosfera controllata per ridurre al minimo l'ossidazione superficiale
• Ricottura ravvicinata or ricottura della scatola, un metodo in cui i metalli ferrosi e non ferrosi vengono riscaldati in un contenitore metallico sigillato con o senza materiale di imballaggio e quindi raffreddati lentamente
• Ricottura completa, solitamente effettuata in atmosfera protettiva, finalizzata all'ottenimento della massima morbidezza economicamente fattibile
• malleabile, un tipo speciale di ricottura data alle fusioni di ferro per renderle malleabili trasformando il carbonio combinato nel ferro in carbonio fine (cioè grafite)
• Ricottura parziale, un processo a bassa temperatura per rimuovere le sollecitazioni interne indotte nel metallo dalla lavorazione a freddo
• Sub-critico or ricottura sferoidale, che produce una migliore lavorabilità consentendo al carburo di ferro nella struttura cristallina di acquisire una forma sferoidale.

Indurimento dell'età

L'indurimento è un trattamento termico spesso utilizzato sulle leghe alluminio-rame in cui l'indurimento naturale che avviene nella lega viene accelerato mediante riscaldamento a circa 180°C per circa 1 ora.

omogeneizzazione

L'omogeneizzazione, solitamente applicata a lingotti o compatti di metallo in polvere, è progettata per rimuovere o ridurre notevolmente la segregazione. Si ottiene riscaldando a una temperatura di circa 20°C al di sotto del punto di fusione del metallo per circa 2 ore o più e quindi raffreddando.

Normalizzazione

Un processo simile alla ricottura completa, assicura l'uniformità delle proprietà meccaniche da ottenere e produce anche una maggiore tenacità e resistenza ai carichi meccanici.

Brevetti

La brevettazione è un tipo speciale di processo di ricottura che viene solitamente applicato a materiali di piccola sezione che devono essere trafilati (ad esempio, filo di acciaio al carbonio allo 0.6%). Il metallo viene riscaldato in un normale forno al di sopra dell'intervallo di trasformazione e quindi passa direttamente dal forno, ad esempio, in un bagno di piombo mantenuto ad una temperatura di circa 170°C.

Tempra-tempra e rinvenimento

Un aumento della durezza può essere prodotto in una lega a base di ferro riscaldando al di sopra dell'intervallo di trasformazione e raffreddando rapidamente a temperatura ambiente mediante tempra in olio, acqua o aria. L'articolo è spesso troppo sollecitato per essere messo in servizio e, per aumentarne la tenacità, viene rinvenuto riscaldandolo ad una temperatura inferiore all'intervallo di trasformazione e lasciandolo raffreddare alla velocità desiderata.

Il martempering e l'austempering sono processi simili tranne per il fatto che l'articolo viene temprato, ad esempio, in un bagno di sale o piombo mantenuto a una temperatura di 400°C.

Indurimento superficiale e cementazione

Questo è un altro processo di trattamento termico applicato più frequentemente alle leghe a base di ferro, che consente alla superficie dell'oggetto di rimanere dura mentre il suo nucleo rimane relativamente duttile. Ha una serie di varianti:

• Indurimento alla fiamma comporta l'indurimento delle superfici dell'oggetto (ad es. denti di ingranaggi, cuscinetti, guide di scorrimento) mediante riscaldamento con un cannello a gas ad alta temperatura e quindi tempra in olio, acqua o altro mezzo idoneo.
• Tempra ad induzione elettrica è simile all'indurimento alla fiamma tranne per il fatto che il riscaldamento è prodotto da correnti parassite indotte negli strati superficiali.
• carburazione aumenta il contenuto di carbonio della superficie di una lega a base di ferro riscaldando l'oggetto in un mezzo carbonioso solido, liquido o gassoso (ad es. carbone solido e carbonato di bario, cianuro di sodio liquido e carbonato di sodio, monossido di carbonio gassoso, metano e così via ) ad una temperatura di circa 900°C.
• nitrurazione aumenta il contenuto di azoto della superficie di un oggetto speciale in ghisa o acciaio a bassa lega riscaldandolo in un mezzo azotato, solitamente ammoniaca gassosa, a circa 500-600°C.
• Cianizzazione è un metodo di cementazione in cui la superficie di un oggetto in acciaio a basso tenore di carbonio viene arricchita contemporaneamente sia di carbonio che di azoto. Di solito comporta il riscaldamento dell'oggetto per 1 ora in un bagno di cianuro di sodio fuso al 30% a 870°C, e quindi la tempra in olio o acqua.
• Carbo-nitrurazione è un processo gassoso per l'assorbimento simultaneo di carbonio e azoto nello strato superficiale dell'acciaio riscaldandolo a 800-875°C in un'atmosfera di un gas di carburazione (vedi sopra) e un gas di nitrurazione (ad esempio, dal 2 al 5% di anidro ammoniaca).

metallizzazione

La metallizzazione, o spruzzatura di metallo, è una tecnica per applicare un rivestimento metallico protettivo su una superficie irruvidita meccanicamente spruzzandola con gocce di metallo fuso. Viene anche utilizzato per ricostruire superfici usurate o corrose e per recuperare componenti mal lavorati. Il processo è ampiamente noto come Schooping, dal nome del Dr. Schoop che lo ha inventato.

Utilizza la pistola Schooping, una pistola a spruzzo manuale a forma di pistola attraverso la quale il metallo sotto forma di filo viene immesso in una fiamma di gas combustibile/ossigeno che lo scioglie e, utilizzando aria compressa, lo spruzza sull'oggetto. La fonte di calore è una miscela di ossigeno e acetilene, propano o gas naturale compresso. Il filo a spirale viene solitamente raddrizzato prima di essere inserito nella pistola. Può essere utilizzato qualsiasi metallo che può essere trasformato in un filo; la pistola può anche accettare il metallo in polvere.

La metallizzazione sottovuoto è un processo in cui l'oggetto viene posto in un barattolo sottovuoto in cui viene spruzzato il metallo di rivestimento.

fosfatazione

La fosfatazione viene utilizzata principalmente su acciaio dolce e zincato e alluminio per aumentare l'adesione e la resistenza alla corrosione di vernici, cere e finiture ad olio. Viene anche utilizzato per formare uno strato che funge da pellicola di separazione nell'imbutitura profonda della lamiera e ne migliora la resistenza all'usura. Consiste essenzialmente nel far reagire la superficie metallica con una soluzione di uno o più fosfati di ferro, zinco, manganese, sodio o ammonio. Le soluzioni di fosfato di sodio e ammonio vengono utilizzate per la pulizia e la fosfatazione combinate. La necessità di fosfatare oggetti multimetallici e il desiderio di aumentare la velocità della linea nelle operazioni automatizzate hanno portato a ridurre i tempi di reazione mediante l'aggiunta di acceleranti come fluoruri, clorati, molibdati e composti di nichel alle soluzioni di fosfatazione. Per ridurre la dimensione dei cristalli e, di conseguenza, per aumentare la flessibilità dei rivestimenti di fosfato di zinco, al risciacquo di pretrattamento vengono aggiunti agenti di raffinazione dei cristalli come fosfato di zinco terziario o fosfato di titanio.

La sequenza di fosfatazione include tipicamente i seguenti passaggi:

• pulizia caustica calda
• spazzolatura e risciacquo
• ulteriore pulizia caustica calda
• risciacquo con acqua condizionante
• spruzzatura o immersione in soluzioni calde di fosfati acidi
• risciacquo con acqua fredda
• risciacquo caldo con acido cromico
• un altro risciacquo con acqua fredda
• essiccazione.

adescamento

I primer per vernici organiche vengono applicati alle superfici metalliche per favorire l'adesione delle vernici applicate successivamente e per ritardare la corrosione all'interfaccia vernice-metallo. I primer solitamente contengono resine, pigmenti e solventi e possono essere applicati alle superfici metalliche preparate mediante pennello, spruzzo, immersione, rivestimento a rullo o elettroforesi.

I solventi possono essere qualsiasi combinazione di idrocarburi alifatici e aromatici, chetoni, esteri, alcoli ed eteri. Le resine più comunemente utilizzate sono il polivinilbutinolo, le resine fenoliche, gli alchidici dell'olio essiccante, gli oli epossidati, gli epossiesteri, i silicati di etile e le gomme clorurate. Nei primer complessi vengono utilizzati agenti reticolanti come tetraetilene pentamina, pentaetilene esammina, isocianati e urea formaldeide. I pigmenti inorganici utilizzati nelle formulazioni di primer includono composti di piombo, bario, cromo, zinco e calcio.

Rivestimento in plastica

I rivestimenti plastici vengono applicati ai metalli in forma liquida, come polveri che vengono successivamente polimerizzate o sinterizzate mediante riscaldamento, o sotto forma di fogli fabbricati che vengono laminati alla superficie metallica con un adesivo. Le materie plastiche più comunemente utilizzate includono polietilene, poliammidi (nylon) e PVC. Questi ultimi possono comprendere plastificanti a base di esteri monomerici e polimerici e stabilizzanti quali carbonato di piombo, sali di acidi grassi di bario e cadmio, dibutilstagno dilaurato, alchilstagno mercaptidi e fosfato di zinco. Sebbene generalmente di bassa tossicità e non irritanti, alcuni dei plastificanti sono sensibilizzanti per la pelle.

Pericoli e loro prevenzione

Come si potrebbe dedurre dalla complessità dei processi descritti sopra, vi è una grande varietà di rischi per la sicurezza e la salute associati al trattamento superficiale dei metalli. Molti si incontrano regolarmente nelle operazioni di produzione; altri sono presentati dall'unicità delle tecniche e dei materiali impiegati. Alcuni sono potenzialmente in pericolo di vita. In generale, tuttavia, possono essere prevenuti o controllati.

Progettazione del posto di lavoro

Il posto di lavoro dovrebbe essere progettato per consentire la consegna delle materie prime e delle forniture e la rimozione dei prodotti finiti senza interferire con la lavorazione in corso. Poiché molte delle sostanze chimiche sono infiammabili o soggette a reazioni se miscelate, è essenziale un'adeguata separazione durante lo stoccaggio e durante il trasporto. Molte delle operazioni di finitura dei metalli coinvolgono liquidi e quando si verificano perdite, fuoriuscite o schizzi di acidi o alcali devono essere lavati via prontamente. Di conseguenza, devono essere previsti pavimenti adeguatamente drenati e antiscivolo. Le pulizie devono essere diligenti per mantenere le aree di lavoro e gli altri spazi puliti e liberi da accumuli di materiali. I sistemi per lo smaltimento dei rifiuti solidi e liquidi e degli effluenti dei forni e della ventilazione di scarico devono essere progettati tenendo conto delle preoccupazioni ambientali.

Le postazioni di lavoro e gli incarichi di lavoro dovrebbero utilizzare principi ergonomici per ridurre al minimo stiramenti, distorsioni, affaticamento eccessivo e RSI. Le protezioni della macchina devono essere dotate di blocco automatico in modo che la macchina sia diseccitata se la protezione viene rimossa. I paraspruzzi sono essenziali. A causa del pericolo di schizzi di soluzioni calde acide e alcaline, le fontanelle per il lavaggio degli occhi e le docce per tutto il corpo devono essere installate a portata di mano. Devono essere affissi cartelli per avvertire altro personale addetto alla produzione e alla manutenzione di pericoli quali bagni chimici e superfici calde.

Valutazione chimica

Tutte le sostanze chimiche dovrebbero essere valutate per la potenziale tossicità e i pericoli fisici e, ove possibile, dovrebbero essere sostituiti materiali meno pericolosi. Tuttavia, poiché il materiale meno tossico può essere più infiammabile, è necessario considerare anche il pericolo di incendio ed esplosione. Inoltre, deve essere considerata la compatibilità chimica dei materiali. Ad esempio, la miscelazione accidentale di sali di nitrato e cianuro potrebbe causare un'esplosione a causa delle forti proprietà ossidanti dei nitrati.

ventilazione

La maggior parte dei processi di rivestimento metallico richiede un LEV posizionato strategicamente per allontanare i vapori o altri contaminanti dal lavoratore. Alcuni sistemi spingono aria fresca attraverso il serbatoio per "spingere" i contaminanti presenti nell'aria verso il lato di scarico del sistema. Le prese d'aria fresca devono essere posizionate lontano dalle aperture di scarico in modo che i gas potenzialmente tossici non vengano ricircolati.

Equipaggiamento per la protezione personale

I processi dovrebbero essere progettati per prevenire esposizioni potenzialmente tossiche, ma poiché non sempre possono essere evitate del tutto, i dipendenti dovranno essere dotati di DPI adeguati (ad esempio, occhiali con o senza visiera, guanti, grembiuli o tute e scarpe). Poiché molte delle esposizioni comportano soluzioni calde corrosive o caustiche, gli elementi protettivi devono essere isolati e resistenti agli agenti chimici. In caso di possibile esposizione all'elettricità, i DPI devono essere non conduttivi. I DPI devono essere disponibili in quantità adeguata per consentire la pulizia e l'asciugatura degli oggetti contaminati e bagnati prima del loro riutilizzo. Guanti isolanti e altri indumenti protettivi dovrebbero essere disponibili dove c'è il rischio di ustioni termiche da metallo caldo, fornaci e così via.

Un'aggiunta importante è la disponibilità di impianti di lavaggio e armadietti e spogliatoi puliti, in modo che gli indumenti dei lavoratori rimangano incontaminati e che i lavoratori non trasportino materiali tossici nelle loro case.

Formazione e supervisione del personale

L'istruzione e la formazione dei dipendenti sono essenziali sia quando sono nuovi al lavoro sia quando sono state apportate modifiche all'attrezzatura o al processo. Per ciascuno dei prodotti chimici devono essere fornite schede di sicurezza che spieghino i rischi chimici e fisici, in lingue ea livelli educativi che ne assicurino la comprensione da parte dei lavoratori. I test di competenza e la riqualificazione periodica assicureranno che i lavoratori abbiano conservato le informazioni necessarie. Si consiglia una stretta supervisione per assicurarsi che vengano seguite le procedure corrette.

Pericoli selezionati

Alcuni rischi sono unici per l'industria del rivestimento metallico e meritano una considerazione speciale.

Soluzioni alcaline e acide

Le soluzioni alcaline e acide riscaldate utilizzate nella pulizia e nel trattamento dei metalli sono particolarmente corrosive e caustiche. Sono irritanti per la pelle e le mucose e sono particolarmente pericolosi se spruzzati negli occhi. Fondamentali le fontanelle lavaocchi e le docce di emergenza. Indumenti e occhiali protettivi adeguati proteggeranno dagli inevitabili schizzi; quando uno spruzzo raggiunge la pelle, la zona deve essere immediatamente e abbondantemente risciacquata con acqua fresca e pulita per almeno 15 minuti; può essere necessaria l'assistenza medica, in particolare quando è coinvolto l'occhio.

Si deve prestare attenzione quando si utilizzano idrocarburi clorurati poiché il fosgene può derivare da una reazione dell'idrocarburo clorurato, degli acidi e dei metalli. L'acido nitrico e fluoridrico sono particolarmente pericolosi quando i loro gas vengono inalati, perché possono essere necessarie 4 ore o più prima che gli effetti sui polmoni diventino evidenti. Bronchite, polmonite e persino edema polmonare potenzialmente fatale possono comparire tardivamente in un lavoratore che apparentemente non ha avuto alcun effetto iniziale dall'esposizione. Per i lavoratori che sono stati esposti sono consigliabili tempestive cure mediche profilattiche e, spesso, il ricovero ospedaliero. Il contatto della pelle con l'acido fluoridrico può causare gravi ustioni senza dolore per diverse ore. L'assistenza medica tempestiva è essenziale.

Polvere

Le polveri metalliche e ossidiche sono un problema particolare nelle operazioni di levigatura e lucidatura e vengono rimosse in modo più efficace da LEV non appena vengono create. Le condutture dovrebbero essere progettate per essere lisce e la velocità dell'aria dovrebbe essere sufficiente per impedire alle particelle di depositarsi fuori dal flusso d'aria. La polvere di alluminio e magnesio può essere esplosiva e deve essere raccolta in una trappola umida. Il piombo è diventato meno un problema con il declino del suo utilizzo nelle ceramiche e negli smalti per porcellana, ma rimane il rischio professionale onnipresente e deve essere sempre evitato. Il berillio ei suoi composti hanno suscitato interesse di recente a causa della possibilità di cancerogenicità e della malattia cronica da berillio.

Alcune operazioni presentano un rischio di silicosi e pneumoconiosi: la calcinazione, la frantumazione e l'essiccazione di selce, quarzo o pietra; la setacciatura, la miscelazione e la pesatura di queste sostanze allo stato secco; e il caricamento dei forni con tali materiali. Rappresentano inoltre un pericolo quando vengono utilizzati in un processo a umido e vengono spruzzati sul posto di lavoro e sugli indumenti dei lavoratori, per tornare a polverizzarsi quando si asciugano. LEV e rigorosa pulizia e igiene personale sono importanti misure preventive.

Solventi organici

I solventi e altri prodotti chimici organici utilizzati nello sgrassaggio e in alcuni processi sono pericolosi se inalati. Nella fase acuta, i loro effetti narcotici possono portare alla paralisi respiratoria e alla morte. Nell'esposizione cronica sono più frequenti la tossicità del sistema nervoso centrale e danni al fegato e ai reni. La protezione è fornita da LEV con una zona di sicurezza di almeno 80-100 cm tra la sorgente e l'area di respirazione del lavoratore. Deve essere inoltre installata la ventilazione del banco per rimuovere i vapori residui dai pezzi finiti. Lo sgrassamento della pelle da solventi organici può essere un precursore della dermatite. Molti solventi sono anche infiammabili.

Cianuro

I bagni contenenti cianuri sono spesso usati nello sgrassaggio elettrolitico, nella galvanica e nella cianurazione. La reazione con l'acido formerà l'acido cianidrico volatile, potenzialmente letale (acido prussico). La concentrazione letale nell'aria è compresa tra 300 e 500 ppm. Le esposizioni fatali possono anche derivare dall'assorbimento cutaneo o dall'ingestione di cianuri. La pulizia ottimale è essenziale per i lavoratori che utilizzano il cianuro. Il cibo non deve essere consumato prima del lavaggio e non deve mai trovarsi nell'area di lavoro. Le mani e gli indumenti devono essere accuratamente puliti dopo una potenziale esposizione al cianuro.

Le misure di primo soccorso per l'avvelenamento da cianuro comprendono il trasporto all'aria aperta, la rimozione degli indumenti contaminati, il lavaggio abbondante delle zone esposte con acqua, l'ossigenoterapia e l'inalazione di nitrito di amile. LEV e la protezione della pelle sono essenziali.

Cromo e nichel

I composti di cromo e nichel utilizzati nei bagni galvanici nella galvanica possono essere pericolosi. I composti del cromo possono causare ustioni, ulcerazioni ed eczemi della pelle e delle mucose e una caratteristica perforazione del setto nasale. Può verificarsi asma bronchiale. I sali di nichel possono causare ostinate lesioni cutanee allergiche o tossico-irritanti. Esistono prove che sia i composti di cromo che di nichel possono essere cancerogeni. LEV e la protezione della pelle sono essenziali.

Forni e forni

Sono necessarie precauzioni speciali quando si lavora con i forni impiegati, ad esempio, nel trattamento termico dei metalli in cui i componenti vengono manipolati ad alte temperature ei materiali utilizzati nel processo possono essere tossici o esplosivi o entrambi. I mezzi gassosi (atmosfere) nel forno possono reagire con la carica metallica (atmosfere ossidanti o riducenti) oppure possono essere neutri e protettivi. La maggior parte di questi ultimi contiene fino al 50% di idrogeno e il 20% di monossido di carbonio, che, oltre ad essere combustibili, formano miscele altamente esplosive con l'aria a temperature elevate. La temperatura di accensione varia da 450 a 750 °C, ma una scintilla locale può provocare l'accensione anche a temperature inferiori. Il pericolo di esplosione è maggiore durante l'accensione o lo spegnimento del forno. Poiché un forno di raffreddamento tende ad aspirare aria (un pericolo particolare quando il combustibile o l'alimentazione elettrica vengono interrotti), dovrebbe essere disponibile una fornitura di gas inerte (ad es. azoto o anidride carbonica) per lo spurgo quando il forno è spento, nonché quando un'atmosfera protettiva viene introdotta in un forno caldo.

Il monossido di carbonio è forse il più grande pericolo di fornaci e forni. Poiché è incolore e inodore, spesso raggiunge livelli tossici prima che il lavoratore se ne accorga. Il mal di testa è uno dei primi sintomi di tossicità e, pertanto, un lavoratore che sviluppa mal di testa sul posto di lavoro dovrebbe essere immediatamente portato all'aria aperta. Le zone pericolose includono sacche incassate in cui può accumularsi il monossido di carbonio; va ricordato che la muratura è porosa e può trattenere il gas durante il normale spurgo ed emetterlo a spurgo ultimato.

I forni di piombo possono essere pericolosi poiché il piombo tende a vaporizzare abbastanza rapidamente a temperature superiori a 870°C. Di conseguenza, è necessario un efficace sistema di estrazione dei fumi. Anche una rottura o un guasto del vaso può essere pericoloso; dovrebbe essere previsto un pozzo o una fossa sufficientemente grande per catturare il metallo fuso se ciò si verifica.

Incendio ed esplosione

Molti dei composti utilizzati nel rivestimento metallico sono infiammabili e, in determinate circostanze, esplosivi. I forni e i forni di essiccazione sono per la maggior parte alimentati a gas e devono essere installate precauzioni speciali come dispositivi antifiamma ai bruciatori, valvole di intercettazione bassa pressione nelle linee di alimentazione e pannelli antideflagranti nella struttura delle stufe . Nelle operazioni elettrolitiche, l'idrogeno formatosi nel processo può raccogliersi sulla superficie del bagno e, se non esaurito, può raggiungere concentrazioni esplosive. I forni devono essere adeguatamente ventilati e i bruciatori protetti dall'intasamento dovuto a gocciolamento di materiale.

Anche l'estinzione dell'olio è un pericolo di incendio, soprattutto se la carica metallica non è completamente immersa. Gli oli da tempra devono avere un punto di infiammabilità elevato e la loro temperatura non deve superare i 27°C.

Le bombole di ossigeno compresso e gas combustibile utilizzate nella metallizzazione sono a rischio di incendio ed esplosione se non conservate e utilizzate correttamente. Vedere l'articolo "Saldatura e taglio termico" in questo capitolo per le precauzioni dettagliate.

Come richiesto dalle ordinanze locali, le attrezzature antincendio, inclusi gli allarmi, devono essere fornite e mantenute funzionanti, e i lavoratori devono esercitarsi a utilizzarle correttamente.

calore

L'uso di fornaci, fiamme libere, forni, soluzioni riscaldate e metalli fusi presenta inevitabilmente il rischio di un'eccessiva esposizione al calore, che è aggravata in climi caldi e umidi e, in particolare, da indumenti e dispositivi di protezione occlusivi. Il condizionamento completo dell'aria di un impianto potrebbe non essere economicamente fattibile, ma è utile fornire aria fresca nei sistemi di ventilazione locali. Le pause di riposo in un ambiente fresco e un'adeguata assunzione di liquidi (i liquidi prelevati sul posto di lavoro devono essere privi di contaminanti tossici) contribuiranno a evitare la tossicità da calore. I lavoratori e i supervisori dovrebbero essere addestrati a riconoscere i sintomi dello stress da calore.

Conclusione

Il trattamento superficiale dei metalli comporta una molteplicità di processi che comportano un'ampia gamma di esposizioni potenzialmente tossiche, la maggior parte delle quali può essere prevenuta o controllata mediante l'applicazione diligente di misure preventive ben riconosciute.

Di ritorno

Il recupero dei metalli è il processo mediante il quale i metalli vengono prodotti dai rottami. Questi metalli recuperati non sono distinguibili dai metalli prodotti dalla lavorazione primaria di un minerale del metallo. Tuttavia, il processo è leggermente diverso e l'esposizione potrebbe essere diversa. I controlli tecnici sono fondamentalmente gli stessi. Il recupero dei metalli è molto importante per l'economia mondiale a causa dell'esaurimento delle materie prime e dell'inquinamento dell'ambiente creato dai materiali di scarto.

Alluminio, rame, piombo e zinco costituiscono il 95% della produzione dell'industria dei metalli non ferrosi secondari. Vengono recuperati anche magnesio, mercurio, nichel, metalli preziosi, cadmio, selenio, cobalto, stagno e titanio. (Il ferro e l'acciaio sono discussi nel capitolo Industria siderurgica. Vedi anche l'articolo "Fusione e raffinazione di rame, piombo e zinco" in questo capitolo.)

Strategie di controllo

Principi di controllo delle emissioni/esposizione

Il recupero dei metalli comporta esposizioni a polveri, fumi, solventi, rumore, calore, nebbie acide e altri potenziali materiali e rischi pericolosi. Alcune modifiche al processo e/o alla movimentazione dei materiali possono essere fattibili per eliminare o ridurre la generazione di emissioni: riduzione al minimo della movimentazione, abbassamento delle temperature del recipiente, riduzione della formazione di scorie e della generazione superficiale di polvere e modifica del layout dell'impianto per ridurre la movimentazione dei materiali o il rientro delle polvere.

L'esposizione può essere ridotta in alcuni casi se le macchine vengono selezionate per eseguire attività ad alta esposizione in modo che i dipendenti possano essere allontanati dall'area. Ciò può anche ridurre i rischi ergonomici dovuti alla movimentazione dei materiali.

Per prevenire la contaminazione incrociata delle aree pulite dell'impianto, è auspicabile isolare i processi che generano emissioni significative. Una barriera fisica conterrà le emissioni e ne ridurrà la diffusione. Pertanto, meno persone sono esposte e il numero di fonti di emissione che contribuiscono all'esposizione in una qualsiasi area sarà ridotto. Ciò semplifica le valutazioni dell'esposizione e facilita l'identificazione e il controllo delle fonti principali. Le operazioni di recupero sono spesso isolate dalle altre operazioni dell'impianto.

Occasionalmente, è possibile racchiudere o isolare una specifica fonte di emissione. Poiché gli involucri raramente sono a tenuta d'aria, all'involucro viene spesso applicato un sistema di scarico a tiraggio negativo. Uno dei modi più comuni per controllare le emissioni è fornire una ventilazione di scarico locale nel punto di generazione delle emissioni. Catturare le emissioni alla fonte riduce la possibilità che le emissioni si disperdano nell'aria. Previene inoltre l'esposizione secondaria dei dipendenti creata dal rientro di contaminanti depositati.

La velocità di cattura di una cappa aspirante deve essere sufficientemente elevata da impedire ai fumi o alla polvere di fuoriuscire dal flusso d'aria nella cappa. Il flusso d'aria dovrebbe avere una velocità sufficiente per trasportare fumi e particelle di polvere nella cappa e per superare gli effetti di disturbo delle correnti d'aria incrociate e altri movimenti d'aria casuali. La velocità richiesta per ottenere questo risultato varierà da un'applicazione all'altra. L'uso di riscaldatori a ricircolo o ventole di raffreddamento personali che possono superare la ventilazione di scarico locale dovrebbe essere limitato.

Tutti i sistemi di ventilazione di scarico o di diluizione richiedono anche aria di ricambio (nota anche come sistemi di “aria di reintegro”). Se il sistema di sostituzione dell'aria è ben progettato e integrato nei sistemi di ventilazione naturale e di comfort, ci si può aspettare un controllo più efficace delle esposizioni. Ad esempio, le prese d'aria sostitutive dovrebbero essere posizionate in modo che l'aria pulita scorra dall'uscita attraverso i dipendenti, verso la fonte di emissione e verso lo scarico. Questa tecnica viene spesso utilizzata con le isole ad aria compressa e pone il dipendente tra l'aria pulita in ingresso e la fonte di emissione.

Le aree pulite devono essere controllate attraverso il controllo diretto delle emissioni e la pulizia. Queste aree presentano bassi livelli di contaminanti ambientali. I dipendenti nelle aree contaminate possono essere protetti da cabine di servizio ad aria compressa, isole, pulpiti di stand-by e sale di controllo, integrati da protezioni respiratorie personali.

L'esposizione giornaliera media dei lavoratori può essere ridotta fornendo aree pulite come le mense e le mense fornite di aria fresca filtrata. Trascorrendo del tempo in un'area relativamente priva di contaminanti, è possibile ridurre l'esposizione media ponderata in base al tempo dei dipendenti ai contaminanti. Un'altra applicazione popolare di questo principio è l'isola ad aria compressa, dove l'aria fresca filtrata viene fornita alla zona di respirazione del dipendente alla postazione di lavoro.

Deve essere previsto uno spazio sufficiente per cappe, condotti, sale di controllo, attività di manutenzione, pulizia e stoccaggio delle attrezzature.

I veicoli su ruote sono fonti significative di emissioni secondarie. Laddove si utilizza il trasporto di veicoli su ruote, le emissioni possono essere ridotte pavimentando tutte le superfici, mantenendo le superfici libere da materiali polverosi accumulati, riducendo le distanze e la velocità di percorrenza del veicolo e reindirizzando lo scarico del veicolo e lo scarico della ventola di raffreddamento. Il materiale di pavimentazione appropriato come il calcestruzzo dovrebbe essere selezionato dopo aver considerato fattori come il carico, l'uso e la cura della superficie. I rivestimenti possono essere applicati su alcune superfici per facilitare il lavaggio delle carreggiate.

Tutti i sistemi di ventilazione dell'aria di scarico, di diluizione e di reintegro devono essere mantenuti correttamente per controllare efficacemente i contaminanti dell'aria. Oltre alla manutenzione dei sistemi di ventilazione generale, è necessario eseguire la manutenzione delle apparecchiature di processo per eliminare la fuoriuscita di materiale e le emissioni fuggitive.

Implementazione del programma di pratica lavorativa

Sebbene gli standard enfatizzino i controlli tecnici come mezzo per raggiungere la conformità, i controlli delle pratiche di lavoro sono essenziali per un programma di controllo di successo. I controlli ingegneristici possono essere sconfitti da cattive abitudini di lavoro, manutenzione inadeguata e scarsa pulizia o igiene personale. I dipendenti che utilizzano la stessa attrezzatura in turni diversi possono avere esposizioni aeree significativamente diverse a causa delle differenze di questi fattori tra i turni.

I programmi di pratica lavorativa, sebbene spesso trascurati, rappresentano una buona pratica manageriale oltre che un buon senso comune; sono convenienti ma richiedono un atteggiamento responsabile e collaborativo da parte dei dipendenti e dei capi di linea. L'atteggiamento dell'alta dirigenza nei confronti della sicurezza e della salute si riflette nell'atteggiamento dei supervisori di linea. Allo stesso modo, se i supervisori non applicano questi programmi, l'atteggiamento dei dipendenti potrebbe risentirne. La promozione di buone attitudini alla salute e alla sicurezza può essere realizzata attraverso:

• un'atmosfera cooperativa in cui i dipendenti partecipano ai programmi
• formazione formale e programmi educativi
• sottolineando il programma di sicurezza e salute degli impianti. Motivare i dipendenti e ottenere la loro fiducia è necessario per avere un programma efficace.

I programmi di pratica lavorativa non possono essere semplicemente “installati”. Proprio come con un sistema di ventilazione, devono essere mantenuti e controllati continuamente per assicurarsi che funzionino correttamente. Questi programmi sono di responsabilità della direzione e dei dipendenti. Dovrebbero essere istituiti programmi per insegnare, incoraggiare e supervisionare pratiche "buone" (vale a dire, bassa esposizione).

Equipaggiamento per la protezione personale

Occhiali di sicurezza con protezioni laterali, tute, scarpe antinfortunistiche e guanti da lavoro dovrebbero essere indossati regolarmente per tutti i lavori. Coloro che sono impegnati nella fusione e fusione, o nella fusione di leghe, devono indossare grembiuli e protezioni per le mani in pelle o altri materiali adatti per proteggersi dagli schizzi di metallo fuso.

Nelle operazioni in cui i controlli tecnici non sono adeguati per controllare le emissioni di polvere o fumi, è necessario indossare un'adeguata protezione respiratoria. Se i livelli di rumore sono eccessivi e non possono essere regolati o le fonti di rumore non possono essere isolate, è necessario indossare protezioni acustiche. Ci dovrebbe essere anche un programma di conservazione dell'udito, compresi i test audiometrici e la formazione.

Processi

Alluminio

L'industria dell'alluminio secondario utilizza rottami contenenti alluminio per produrre alluminio metallico e leghe di alluminio. I processi utilizzati in questo settore comprendono il pretrattamento dei rottami, la rifusione, l'alligazione e la colata. La materia prima utilizzata dall'industria dell'alluminio secondario comprende rottami vecchi e nuovi, maialino sudato e parte dell'alluminio primario. I nuovi rottami sono costituiti da ritagli, fucinati e altri solidi acquistati dall'industria aeronautica, dai fabbricanti e da altri impianti di produzione. Le alesature e le torniture sono un sottoprodotto della lavorazione di fusioni, barre e forgiatura da parte dell'industria aeronautica e automobilistica. Scorie, scremature e scorie sono ottenute da impianti di riduzione primaria, fonderie e fonderie. I vecchi rottami includono parti di automobili, articoli per la casa e parti di aeroplani. I passaggi coinvolti sono i seguenti:

• Ispezione e cernita. I rottami di alluminio acquistati vengono sottoposti a ispezione. I rottami puliti che non richiedono pretrattamento vengono trasportati allo stoccaggio o caricati direttamente nel forno fusorio. L'alluminio che necessita di pretrattamento viene selezionato manualmente. Ferro libero, acciaio inossidabile, zinco, ottone e materiali sovradimensionati vengono rimossi.
• Frantumazione e vagliatura. I vecchi rottami, in particolare fusioni e lamiere contaminate dal ferro, sono input di questo processo. Il rottame selezionato viene convogliato a un frantoio o mulino a martelli dove il materiale viene triturato e frantumato e il ferro viene strappato via dall'alluminio. Il materiale frantumato viene fatto passare su vagli vibranti per rimuovere lo sporco e le particelle fini.
• balle. Per compattare ingombranti rottami di alluminio come lamiere di scarto, fusioni e ritagli, vengono utilizzate attrezzature per la pressatura appositamente progettate.
• Triturazione/classificazione. Il cavo in alluminio puro con rinforzo o isolamento in acciaio viene tagliato con cesoie tipo coccodrillo, quindi granulato o ulteriormente ridotto in mulini a martelli per separare l'anima in ferro e il rivestimento plastico dall'alluminio.
• Bruciare/asciugare. Le alesature e le torniture sono pretrattate per rimuovere oli da taglio, grassi, umidità e ferro libero. Il rottame viene frantumato in un mulino a martelli o in un frantoio ad anello, l'umidità e le sostanze organiche vengono volatilizzate in un essiccatore rotativo alimentato a gas o olio, i trucioli essiccati vengono vagliati per rimuovere i fini di alluminio, il materiale rimanente viene trattato magneticamente per la rimozione del ferro e i fori puliti e asciutti vengono ordinati in scatole di plastica.
• Lavorazione a caldo. L'alluminio può essere rimosso dalle scorie calde scaricate dal forno di raffinazione mediante flussaggio discontinuo con una miscela sale-criolite. Questo processo viene eseguito in una botte ruotata meccanicamente e rivestita di refrattario. Il metallo viene picchiettato periodicamente attraverso un foro nella sua base.
• Fresatura a secco. Nel processo di macinazione a secco, le scorie cariche di alluminio a freddo e altri residui vengono lavorati mediante macinazione, vagliatura e concentrazione per ottenere un prodotto contenente un contenuto minimo di alluminio compreso tra il 60 e il 70%. Mulini a sfere, mulini a barre o mulini a martelli possono essere utilizzati per ridurre gli ossidi e i non metallici in polveri fini. La separazione dello sporco e di altri non recuperabili dal metallo si ottiene mediante schermatura, classificazione aerea e/o separazione magnetica.
• Torrefazione. Un foglio di alluminio rivestito con carta, guttaperca o isolante è un input in questo processo. Nel processo di tostatura, i materiali carboniosi associati ai fogli di alluminio vengono caricati e poi separati dal prodotto metallico.
• Sudorazione di alluminio. La sudorazione è un processo pirometallurgico utilizzato per recuperare l'alluminio da rottami ad alto contenuto di ferro. Rottami di alluminio ad alto contenuto di ferro, fusioni e scorie sono input in questo processo. Generalmente vengono impiegati forni a riverbero a fiamma aperta con suole inclinata. La separazione avviene quando l'alluminio e altri costituenti a basso punto di fusione si sciolgono e colano nel focolare, attraverso una griglia e in stampi raffreddati ad aria, pentole di raccolta o pozzetti di contenimento. Il prodotto è denominato “maiale sudato”. I materiali ad alto punto di fusione tra cui ferro, ottone e prodotti di ossidazione formatisi durante il processo di trasudazione vengono periodicamente prelevati dal forno.
• Fusione-raffinazione riverberante (cloro). I forni a riverbero vengono utilizzati per convertire rottami selezionati puliti, maiali sudati o, in alcuni casi, rottami non trattati in leghe specifiche. Il rottame viene caricato nel forno con mezzi meccanici. I materiali vengono aggiunti per la lavorazione mediante alimentazione batch o continua. Dopo che il rottame è stato caricato, viene aggiunto un flusso per impedire il contatto e la successiva ossidazione del fuso da parte dell'aria (flusso di copertura). Vengono aggiunti flussi di solventi che reagiscono con sostanze non metalliche, come residui di rivestimenti bruciati e sporcizia, per formare sostanze insolubili che galleggiano in superficie come scorie. Vengono quindi aggiunti agenti leganti, a seconda delle specifiche. Smagnetizzazione è il processo che riduce il contenuto di magnesio della carica fusa. Durante la smagnatura con cloro gassoso, il cloro viene iniettato attraverso tubi o lance di carbonio e reagisce con il magnesio e l'alluminio mentre bolle. Nella fase di scrematura i flussi semisolidi impuri vengono rimossi dalla superficie del fuso.
• Fusione-raffinazione riverberante (fluoro). Questo processo è simile al processo di fusione-raffinazione a riverbero (cloro), tranne per il fatto che viene impiegato fluoruro di alluminio anziché cloro.

La tabella 1 elenca l'esposizione ei controlli per le operazioni di recupero dell'alluminio.

Tabella 1. Controlli ingegneristici/amministrativi per l'alluminio, per operazione

Recupero del rame

L'industria del rame secondario utilizza rottami contenenti rame per produrre rame metallico e leghe a base di rame. Le materie prime utilizzate possono essere classificate come nuovo rottame prodotto nella fabbricazione di prodotti finiti o vecchio rottame da articoli obsoleti usurati o recuperati. Le vecchie fonti di rottame includono fili, impianti idraulici, apparecchiature elettriche, automobili ed elettrodomestici. Altri materiali con valore di rame includono scorie, scorie, ceneri di fonderia e rifiuti di fonderia. Sono coinvolti i seguenti passaggi:

• Spogliarello e smistamento. I rottami vengono selezionati in base al contenuto di rame e alla pulizia. I rottami puliti possono essere separati manualmente per essere caricati direttamente in un forno di fusione e lega. I componenti ferrosi possono essere separati magneticamente. L'isolamento e le coperture dei cavi in ​​piombo vengono rimossi a mano o mediante attrezzature appositamente progettate.
• Bricchettatura e frantumazione. Fili puliti, lamiere sottili, schermature, alesature, torniture e trucioli vengono compattati per facilitarne la manipolazione. Le attrezzature utilizzate comprendono presse imballatrici idrauliche, mulini a martelli e mulini a sfere.
• Triturazione. La separazione del filo di rame dall'isolamento si ottiene riducendo le dimensioni della miscela. Il materiale triturato viene poi selezionato per classificazione aerea o idraulica con separazione magnetica di eventuali materiali ferrosi.
• Macinazione e separazione per gravità. Questo processo svolge la stessa funzione della triturazione ma utilizza un mezzo di separazione acquoso e diversi materiali di ingresso come scorie, scorie, scremature, ceneri di fonderia, spazzature e polvere dei filtri.
• Asciugatura. Alesature, torniture e trucioli contenenti impurità organiche volatili come fluidi da taglio, oli e grassi vengono rimossi.
• Bruciatura dell'isolamento. Questo processo separa l'isolamento e altri rivestimenti dal filo di rame bruciando questi materiali nelle fornaci. Il rottame di filo metallico viene caricato in lotti in una camera di accensione primaria o postcombustore. I prodotti volatili della combustione vengono quindi fatti passare attraverso una camera di combustione secondaria o filtro a maniche per la raccolta. Viene generato particolato non specifico che può includere fumo, argilla e ossidi metallici. I gas ei vapori possono contenere ossidi di azoto, anidride solforosa, cloruri, monossido di carbonio, idrocarburi e aldeidi.
• Sudorazione. La rimozione dei componenti a basso punto di fusione del vapore dai rottami viene effettuata riscaldando i rottami ad una temperatura controllata che è appena al di sopra del punto di fusione dei metalli da espellere. Il metallo primario, il rame, generalmente non è il componente fuso.
• Lisciviazione di carbonato di ammonio. Il rame può essere recuperato da rottami relativamente puliti mediante lisciviazione e dissoluzione in una soluzione basica di carbonato di ammonio. Gli ioni rameici in una soluzione di ammoniaca reagiranno con il rame metallico per produrre ioni rameosi, che possono essere riossidati allo stato rameico mediante ossidazione dell'aria. Dopo che la soluzione grezza è stata separata dal residuo di lisciviazione, l'ossido di rame viene recuperato mediante distillazione a vapore.
• Distillazione a vapore. L'ebollizione del materiale lisciviato dal processo di lisciviazione del carbonato fa precipitare l'ossido di rame. L'ossido di rame viene quindi essiccato.
• Riduzione dell'idrogeno idrotermale. La soluzione di carbonato di ammonio contenente ioni di rame viene riscaldata sotto pressione in idrogeno, facendo precipitare il rame sotto forma di polvere. Il rame viene filtrato, lavato, asciugato e sinterizzato in atmosfera di idrogeno. La polvere viene macinata e vagliata.
• Lisciviazione di acido solforico. Il rame di scarto viene sciolto in acido solforico caldo per formare una soluzione di solfato di rame per l'alimentazione al processo di elettroestrazione. Dopo la digestione, il residuo non disciolto viene filtrato.
• Fusione del convertitore. Il rame nero fuso viene caricato nel convertitore, che è un mattone refrattario rivestito di guscio d'acciaio a forma di pera o cilindrico. L'aria viene soffiata nelle cariche fuse attraverso ugelli chiamati ugelli. L'aria ossida il solfuro di rame e altri metalli. Un flusso contenente silice viene aggiunto per reagire con gli ossidi di ferro per formare una scoria di silicato di ferro. Questa scoria viene scremata dalla fornace, di solito ribaltando la fornace e poi c'è un secondo soffiaggio e schiumatura. Il rame di questo processo è chiamato rame blister. Il rame blister viene generalmente ulteriormente raffinato in un forno di raffinazione a fuoco.
• Raffinazione al fuoco. Il rame blister proveniente dal convertitore viene affinato a fuoco in un forno cilindrico inclinabile, un recipiente simile a un forno a riverbero. Il rame blister viene caricato nel recipiente di raffinazione in atmosfera ossidante. Le impurità vengono scremate dalla superficie e viene creata un'atmosfera riducente mediante l'aggiunta di tronchi verdi o gas naturale. Il metallo fuso risultante viene quindi colato. Se il rame deve essere raffinato elettroliticamente, il rame raffinato sarà fuso come anodo.
• Raffinazione elettrolitica. Gli anodi del processo di raffinazione al fuoco vengono posti in un serbatoio contenente acido solforico e corrente continua. Il rame dell'anodo viene ionizzato e gli ioni di rame vengono depositati su un foglio iniziale di rame puro. Quando gli anodi si dissolvono nell'elettrolita, le impurità si depositano sul fondo della cella sotto forma di melma. Questa melma può essere ulteriormente elaborata per recuperare altri valori di metallo. Il rame catodico prodotto viene fuso e colato in una varietà di forme.

La tabella 2 elenca le esposizioni ei controlli per le operazioni di recupero del rame.

Tabella 2. Controlli ingegneristici/amministrativi per il rame, per operazione

Bonifica del piombo

Le materie prime acquistate da fonderie secondarie di piombo possono richiedere una lavorazione prima di essere caricate in un forno fusorio. Questa sezione discute le materie prime più comuni che vengono acquistate dalle fonderie secondarie di piombo e i controlli tecnici fattibili e le pratiche di lavoro per limitare l'esposizione dei dipendenti al piombo dalle operazioni di lavorazione delle materie prime. Va notato che la polvere di piombo può generalmente essere trovata in tutte le strutture di bonifica del piombo e che l'aria veicolare può sollevare polvere di piombo che può quindi essere inalata o aderire a scarpe, indumenti, pelle e capelli.

Batterie automobilistiche

La materia prima più comune in una fonderia di piombo secondaria sono le batterie per automobili spazzatura. Circa il 50% del peso di una batteria automobilistica spazzatura verrà recuperato come piombo metallico nel processo di fusione e raffinazione. Circa il 90% delle batterie per auto prodotte oggi utilizza una scatola o custodia in polipropilene. Le casse in polipropilene vengono recuperate da quasi tutte le fonderie di piombo secondario per l'alto valore economico di questo materiale. La maggior parte di questi processi può generare fumi metallici, in particolare piombo e antimonio.

In rottura della batteria automobilistica esiste un potenziale per la formazione di arsina o stibina a causa della presenza di arsenico o antimonio usati come agenti indurenti nel metallo della griglia e il potenziale per la presenza di idrogeno nascente.

I quattro processi più comuni per la rottura delle batterie per autoveicoli sono:

1. sega ad alta velocità
2. sega a bassa velocità
3. cesoia
4. frantumazione a batteria intera (frantoio o trituratore Saturno o mulino a martelli).

I primi tre di questi processi comportano il taglio della parte superiore della batteria, quindi lo scarico dei gruppi o del materiale contenente piombo. Il quarto processo prevede la frantumazione dell'intera batteria in un mulino a martelli e la separazione dei componenti mediante separazione per gravità.

Separazione della batteria automobilistica avviene dopo che le batterie per autoveicoli sono state rotte in modo che il materiale contenente piombo possa essere separato dal materiale della custodia. La rimozione della custodia può generare nebbie acide. Le tecniche più utilizzate per svolgere questo compito sono:

• I Manuale tecnica. Questa è utilizzata dalla stragrande maggioranza delle fonderie secondarie di piombo e rimane la tecnica più utilizzata nelle fonderie di piccole e medie dimensioni. Dopo che la batteria è passata attraverso la sega o la cesoia, un dipendente scarica manualmente i gruppi o il materiale contenente piombo in una pila e posiziona la custodia e la parte superiore della batteria in un'altra pila o sistema di trasporto.
• A acrobata dispositivo. Le batterie vengono inserite in un dispositivo a tamburo dopo che le parti superiori sono state segate/tagliate via per separare i gruppi dalle custodie. Le costole all'interno del bicchiere scaricano i gruppi mentre ruota lentamente. I gruppi cadono attraverso le fessure del bicchiere mentre le casse vengono trasportate all'estremità opposta e vengono raccolte all'uscita. Le custodie e le parti superiori delle batterie in plastica e gomma vengono ulteriormente lavorate dopo essere state separate dal materiale del cuscinetto di piombo.
• A processo sink/float. Il processo sink/float è tipicamente combinato con il mulino a martelli o il processo di frantumazione per la rottura della batteria. I pezzi della batteria, sia i cuscinetti in piombo che le custodie, sono posti in una serie di serbatoi riempiti d'acqua. Il materiale del cuscinetto di piombo affonda sul fondo dei serbatoi e viene rimosso dal trasportatore a coclea o dalla catena di trascinamento mentre il materiale della cassa galleggia e viene rimosso dalla superficie del serbatoio.

Le batterie industriali utilizzate per alimentare apparecchiature elettriche mobili o per altri usi industriali vengono acquistate periodicamente come materia prima dalla maggior parte delle fonderie secondarie. Molte di queste batterie hanno custodie in acciaio che richiedono la rimozione tagliando la custodia con una torcia da taglio o una sega a gas portatile.

Altri rottami di piombo acquistati

Le fonderie secondarie di piombo acquistano una varietà di altri materiali di scarto come materie prime per il processo di fusione. Questi materiali includono rottami di impianti di produzione di batterie, scorie dalla raffinazione del piombo, rottami di piombo metallico come linotype e rivestimento di cavi e residui di piombo tetraetile. Questi tipi di materiali possono essere caricati direttamente nei forni fusori o miscelati con altri materiali di carica.

Movimentazione e trasporto materie prime

Una parte essenziale del processo di fusione del piombo secondario è la movimentazione, il trasporto e lo stoccaggio della materia prima. I materiali vengono trasportati tramite carrelli elevatori, caricatori frontali o trasportatori meccanici (coclea, elevatore a tazze o nastro). Il metodo principale di trasporto del materiale nell'industria del piombo secondario è l'attrezzatura mobile.

Alcuni comuni metodi di trasporto meccanico utilizzati dalle fonderie secondarie di piombo includono: sistemi di trasporto a nastro che possono essere utilizzati per trasportare il materiale di alimentazione del forno dalle aree di stoccaggio all'area di carbonizzazione del forno; trasportatori a coclea per il trasporto della polvere di combustione dal filtro a maniche a un forno di agglomerazione o a un'area di stoccaggio o elevatori a tazze e catene/linee di trascinamento.

Fusione

L'operazione di fusione in una fonderia secondaria di piombo comporta la riduzione dei rottami contenenti piombo in piombo metallico in un altoforno oa riverbero.

Altiforni sono caricati con materiale contenente piombo, coke (combustibile), calcare e ferro (disossidante). Questi materiali vengono immessi nel forno nella parte superiore del vano del forno o attraverso una porta di carico sul lato del vano vicino alla parte superiore del forno. Alcuni rischi ambientali associati alle operazioni di altoforno sono fumi metallici e particolato (in particolare piombo e antimonio), calore, rumore e monossido di carbonio. Nell'industria del piombo secondario viene utilizzata una varietà di meccanismi di trasporto del materiale di carica. Il paranco è probabilmente il più comune. Altri dispositivi in ​​uso includono tramogge vibranti, nastri trasportatori ed elevatori a tazze.

Le operazioni di spillatura dell'altoforno comportano la rimozione del piombo fuso e delle scorie dal forno in stampi o mestoli. Alcuni fonditori versano il metallo direttamente in un recipiente che mantiene il metallo fuso per la raffinazione. I restanti fonditori colano il metallo della fornace in blocchi e consentono ai blocchi di solidificarsi.

L'aria di getto per il processo di combustione entra nell'altoforno attraverso tubiere che occasionalmente iniziano a riempirsi di concrezioni e devono essere perforate fisicamente, solitamente con un'asta d'acciaio, per evitare che vengano ostruite. Il metodo convenzionale per svolgere questo compito è rimuovere il coperchio delle tubiere e inserire l'asta d'acciaio. Dopo che gli accrescimenti sono stati punzonati, il coperchio viene sostituito.

Forni a riverbero vengono caricati con materie prime contenenti piombo mediante un meccanismo di caricamento del forno. I forni a riverbero nell'industria del piombo secondario hanno tipicamente un arco a molla o un arco pensile costruito con mattoni refrattari. Molti dei contaminanti e dei pericoli fisici associati ai forni a riverbero sono simili a quelli degli altiforni. Tali meccanismi possono essere un pistone idraulico, un trasportatore a coclea o altri dispositivi simili a quelli descritti per gli altiforni.

Le operazioni di spillatura del forno a riverbero sono molto simili alle operazioni di spillatura dell'altoforno.

raffinazione

La raffinazione del piombo nelle fonderie di piombo secondarie viene condotta in bollitori o pentole a fuoco indiretto. Il metallo proveniente dai forni fusori viene tipicamente fuso nel bollitore, quindi il contenuto di oligoelementi viene regolato per produrre la lega desiderata. I prodotti comuni sono piombo morbido (puro) e varie leghe di piombo duro (antimonio).

Praticamente tutte le operazioni secondarie di raffinazione del piombo impiegano metodi manuali per l'aggiunta di materiali leganti ai bollitori e impiegano metodi di scorifica manuale. La scoria viene spazzata fino al bordo del bollitore e rimossa con una pala o un cucchiaio grande in un contenitore.

La tabella 3 elenca le esposizioni ei controlli per le operazioni di bonifica del piombo.

Tabella 3. Controlli ingegneristici/amministrativi per il piombo, per operazione

Recupero zinco

L'industria dello zinco secondario utilizza nuovi ritagli, scremature e ceneri, schiumature pressofuse, scorie di galvanizzazione, polveri di combustione e residui chimici come fonti di zinco. La maggior parte dei nuovi rottami lavorati è costituita da leghe a base di zinco e rame provenienti da crogioli di zincatura e pressofusione. Inclusi nella categoria dei vecchi rottami ci sono vecchie lastre di incisione in zinco, fusioni pressofuse e rottami di bacchette e matrici. I processi sono i seguenti:

• Sudorazione riverberante. I forni a sudorazione vengono utilizzati per separare lo zinco da altri metalli controllando la temperatura del forno. I prodotti pressofusi di scarto, come le griglie delle automobili e i telai delle targhe, e le pelli o i residui di zinco sono materiali di partenza per il processo. Il rottame viene caricato nel forno, viene aggiunto il flusso e il contenuto viene fuso. Il residuo altofondente viene rimosso e lo zinco fuso fuoriesce dal forno direttamente ai processi successivi, come la fusione, la raffinazione o la legatura, o ai recipienti di raccolta. I contaminanti metallici includono zinco, alluminio, rame, ferro, piombo, cadmio, manganese e cromo. Altri contaminanti sono agenti fondenti, ossidi di zolfo, cloruri e fluoruri.
• Sudorazione rotatoria. In questo processo rottami di zinco, prodotti pressofusi, sfridi e schiumature vengono caricati in un forno a fuoco diretto e fusi. La massa fusa viene scremata e lo zinco metallico viene raccolto in caldaie situate all'esterno del forno. Il materiale non fondibile, le scorie, viene quindi rimosso prima della ricarica. Il metallo di questo processo viene inviato alla distillazione o al processo di lega. I contaminanti sono simili a quelli della sudorazione riverberante.
• Sudorazione a muffola e sudorazione del bollitore (pentola). In questi processi i rottami di zinco, i pressocolati, i residui e le schiumature vengono caricati nel forno a muffola, il materiale sudato e lo zinco sudato viene inviato ai processi di raffinazione o alligazione. Il residuo viene rimosso da un vaglio vibrante che separa la scoria dalla scoria. I contaminanti sono simili a quelli della sudorazione riverberante.
• Frantumazione/vagliatura. I residui di zinco vengono polverizzati o frantumati per abbattere i legami fisici tra zinco metallico e flussi contaminanti. Il materiale ridotto viene quindi separato in una fase di vagliatura o classificazione pneumatica. La frantumazione può produrre ossido di zinco e quantità minori di metalli pesanti e cloruri.
• Lisciviazione di carbonato di sodio. I residui sono trattati chimicamente per filtrare e convertire lo zinco in ossido di zinco. Il rottame viene prima frantumato e lavato. In questa fase, lo zinco viene lisciviato dal materiale. La parte acquosa viene trattata con carbonato di sodio provocando la precipitazione dello zinco. Il precipitato viene essiccato e calcinato per produrre ossido di zinco grezzo. L'ossido di zinco viene quindi ridotto a zinco metallico. Possono essere prodotti vari contaminanti di sale di zinco.
• Bollitore (pentola), crogiolo, riverbero, fusione ad induzione elettrica. Il rottame viene caricato nel forno e vengono aggiunti i flussi. Il bagno viene agitato per formare una scoria che può essere scremata dalla superficie. Dopo che il forno è stato scremato, lo zinco metallico viene versato in mestoli o stampi. Possono essere prodotti fumi di ossido di zinco, ammoniaca e cloruro di ammonio, acido cloridrico e cloruro di zinco.
• Alligazione. La funzione di questo processo è quella di produrre leghe di zinco da rottami metallici di zinco pretrattati aggiungendovi in ​​una caldaia di raffinazione flussi e agenti leganti sia in forma solidificata che fusa. Il contenuto viene quindi mescolato, le scorie scremate e il metallo viene fuso in varie forme. Particolati contenenti zinco, metalli leganti, cloruri, gas e vapori non specifici, nonché calore, sono potenziali esposizioni.
• Distillazione in muffola. Il processo di distillazione in muffola viene utilizzato per recuperare lo zinco dalle leghe e per produrre lingotti di zinco puro. Il processo è semicontinuo e comporta il caricamento dello zinco fuso da un crogiuolo o forno di sudorazione alla sezione della muffola e la vaporizzazione dello zinco e la condensazione dello zinco vaporizzato e la spillatura dal condensatore agli stampi. Il residuo viene rimosso periodicamente dalla muffola.
• Distillazione/ossidazione in storta e distillazione/ossidazione in muffola. Il prodotto dei processi di distillazione/ossidazione in storta e di distillazione/ossidazione in muffola è l'ossido di zinco. Il processo è simile alla distillazione in storta attraverso la fase di vaporizzazione, ma, in questo processo, il condensatore viene bypassato e viene aggiunta aria di combustione. Il vapore viene scaricato attraverso un orifizio in un flusso d'aria. La combustione spontanea avviene all'interno di una camera refrattaria rivestita di vapore. Il prodotto viene trasportato dai gas di combustione e dall'aria in eccesso in un filtro a maniche dove viene raccolto. L'aria in eccesso è presente per assicurare la completa ossidazione e per raffreddare il prodotto. Ciascuno di questi processi di distillazione può portare all'esposizione ai fumi di ossido di zinco, nonché ad altre particelle metalliche e all'esposizione agli ossidi di zolfo.

La tabella 4 elenca le esposizioni ei controlli per le operazioni di recupero dello zinco.

Tabella 4. Controlli ingegneristici/amministrativi per lo zinco, per operazione

Recupero del magnesio

I vecchi rottami sono ottenuti da fonti come rottami di automobili e parti di aeromobili e lastre litografiche vecchie e obsolete, nonché alcuni fanghi provenienti da fonderie di magnesio primario. Il rottame nuovo è costituito da ritagli, torniture, alesature, scremature, scorie, scorie e articoli difettosi provenienti da lamiere e impianti di fabbricazione. Il pericolo maggiore nel maneggiare il magnesio è quello del fuoco. Piccoli frammenti di metallo possono essere facilmente accesi da una scintilla o da una fiamma.

• Smistamento a mano. Questo processo viene utilizzato per separare le frazioni di magnesio e leghe di magnesio dagli altri metalli presenti nel rottame. Lo sfrido viene distribuito manualmente, selezionato in base al peso.
• Fusione a pentola aperta. Questo processo viene utilizzato per separare il magnesio dai contaminanti nel rottame selezionato. Il rottame viene aggiunto a un crogiolo, riscaldato e viene aggiunto un flusso costituito da una miscela di cloruri di calcio, sodio e potassio. Il magnesio fuso viene quindi colato in lingotti.

La tabella 5 elenca le esposizioni ei controlli per le operazioni di recupero del magnesio.

Tabella 5. Controlli ingegneristici/amministrativi per il magnesio, per operazione

Bonifica del mercurio

Le principali fonti di mercurio sono amalgami dentali, rottami di batterie al mercurio, fanghi derivanti da processi elettrolitici che utilizzano il mercurio come catalizzatore, mercurio proveniente da impianti cloro-soda smantellati e strumenti contenenti mercurio. I vapori di mercurio possono contaminare ciascuno di questi processi.

• Frantumazione. Il processo di frantumazione viene utilizzato per rilasciare il mercurio residuo da contenitori di metallo, plastica e vetro. Dopo che i contenitori sono stati frantumati, il mercurio liquido contaminato viene inviato al processo di filtraggio.
• Filtrazione. Le impurità insolubili come lo sporco vengono rimosse facendo passare i rottami contenenti vapori di mercurio attraverso un mezzo filtrante. Il mercurio filtrato viene inviato al processo di ossigenazione ei solidi che non passano attraverso i filtri vengono inviati alla distillazione in autoclave.
• Distillazione sotto vuoto. La distillazione sotto vuoto viene impiegata per raffinare il mercurio contaminato quando le tensioni di vapore delle impurità sono sostanzialmente inferiori a quelle del mercurio. La carica di mercurio viene vaporizzata in una pentola riscaldante ei vapori vengono condensati utilizzando un condensatore raffreddato ad acqua. Il mercurio purificato viene raccolto e inviato all'operazione di imbottigliamento. Il residuo rimasto nella pentola riscaldante viene inviato al processo di stortatura per recuperare le tracce di mercurio che non sono state recuperate nel processo di distillazione sotto vuoto.
• Purificazione della soluzione. Questo processo rimuove i contaminanti metallici e organici lavando il mercurio liquido grezzo con un acido diluito. Le fasi coinvolte sono: lisciviazione del mercurio liquido grezzo con acido nitrico diluito per separare le impurità metalliche; agitare l'acido-mercurio con aria compressa per fornire una buona miscelazione; decantazione per separare il mercurio dall'acido; lavaggio con acqua per rimuovere l'acido residuo; e filtrare il mercurio in un mezzo come carbone attivo o gel di silice per rimuovere le ultime tracce di umidità. Oltre ai vapori di mercurio può esserci esposizione a solventi, sostanze chimiche organiche e nebbie acide.
• Ossigenazione. Questo processo raffina il mercurio filtrato rimuovendo le impurità metalliche mediante ossidazione con aria di lavaggio. Il processo di ossidazione prevede due fasi, sparging e filtraggio. Nella fase di sparging, il mercurio contaminato viene agitato con aria in un recipiente chiuso per ossidare i contaminanti metallici. Dopo lo sparging, il mercurio viene filtrato in un letto di carbone per rimuovere gli ossidi metallici solidi.
• Ribattere. Il processo di replicazione viene utilizzato per produrre mercurio puro volatilizzando il mercurio presente nei rottami solidi contenenti mercurio. Le fasi coinvolte nel retorting sono: riscaldare il rottame con una fonte di calore esterna in una pentola chiusa o pila di vassoi per vaporizzare il mercurio; condensare i vapori di mercurio in condensatori raffreddati ad acqua; raccogliere il mercurio condensato in un recipiente di raccolta.

La tabella 6 elenca le esposizioni ei controlli per le operazioni di bonifica del mercurio.

Tabella 6. Controlli tecnici/amministrativi per il mercurio, per operazione

Bonifica del nichel

Le principali materie prime per il recupero del nichel sono le leghe a base di vapore di nichel, rame e alluminio, che possono essere reperite come rottami vecchi o nuovi. I rottami vecchi comprendono le leghe recuperate da parti di macchinari e aeroplani, mentre i rottami nuovi si riferiscono a rottami di lamiere, torniture e solidi che sono sottoprodotti della fabbricazione di prodotti in lega. I seguenti passaggi sono coinvolti nel recupero del nichel:

• ordinamento. Il rottame viene ispezionato e separato manualmente dai materiali non metallici e non nichel. Lo smistamento produce esposizioni alla polvere.
• sgrassante. I rottami di nichel vengono sgrassati utilizzando tricloroetilene. La miscela viene filtrata o centrifugata per separare il rottame di nichel. La soluzione di solvente esaurito di tricloroetilene e grasso passa attraverso un sistema di recupero del solvente. Ci può essere esposizione al solvente durante lo sgrassaggio.
• Forno fusorio (ad arco elettrico oa riverbero rotativo). Il rottame viene caricato in un forno elettrico ad arco e viene aggiunto un agente riducente, solitamente calce. La carica viene fusa e fusa in lingotti o inviata direttamente a un reattore per un'ulteriore raffinazione. Sono possibili esposizioni a fumi, polvere, rumore e calore.
• Raffinazione del reattore. Il metallo fuso viene introdotto in un reattore dove vengono aggiunti rottame a base fredda e pig nickel, seguiti da calce e silice. Vengono quindi aggiunti materiali leganti come manganese, columbio o titanio per produrre la composizione di lega desiderata. Sono possibili esposizioni a fumi, polvere, rumore e calore.
• Colata di lingotti. Questo processo comporta la fusione del metallo fuso dal forno fusorio o dal reattore di raffinazione in lingotti. Il metallo viene versato negli stampi e lasciato raffreddare. I lingotti vengono rimossi dagli stampi. Sono possibili esposizioni al calore e ai fumi metallici.

Le esposizioni e le misure di controllo per le operazioni di recupero del nichel sono elencate nella tabella 7.

Tabella 7. Controlli ingegneristici/amministrativi per il nichel, per operazione

Recupero metalli preziosi

Le materie prime per l'industria dei metalli preziosi sono costituite da rottami vecchi e nuovi. I vecchi rottami includono componenti elettronici provenienti da apparecchiature militari e civili obsolete e rottami dell'industria dentale. Nuovi rottami vengono generati durante la fabbricazione e la produzione di prodotti in metalli preziosi. I prodotti sono i metalli elementari come oro, argento, platino e palladio. La lavorazione dei metalli preziosi comprende le seguenti fasi:

• Smistamento e triturazione manuale. I rottami contenenti metalli preziosi vengono selezionati a mano, frantumati e sminuzzati in un mulino a martelli. I mulini a martelli sono rumorosi.
• Processo di incenerimento. I rottami selezionati vengono inceneriti per rimuovere carta, plastica e contaminanti liquidi organici. Sono possibili esposizioni a sostanze chimiche organiche, gas di combustione e polvere.
• Fusione in altoforno. I rottami trattati vengono caricati in un altoforno, insieme a coke, flusso e ossidi metallici di scorie riciclate. La carica viene fusa e scorificata, producendo rame nero che contiene i metalli preziosi. La scoria dura che si forma contiene la maggior parte delle impurità della scoria. Potrebbero essere presenti polvere e rumore.
• Fusione del convertitore. Questo processo è progettato per purificare ulteriormente il rame nero soffiando aria attraverso la massa fusa in un convertitore. I contaminanti metallici contenenti scorie vengono rimossi e riciclati nell'altoforno. Il lingotto di rame contenente i metalli preziosi viene colato in stampi.
• Raffinazione elettrolitica. Il lingotto di rame funge da anodo di una cella elettrolitica. Il rame puro si deposita così sul catodo mentre i metalli preziosi cadono sul fondo della cella e vengono raccolti come melma. L'elettrolita utilizzato è il solfato di rame. Sono possibili esposizioni a nebbie acide.
• Raffinazione chimica. La melma di metallo prezioso proveniente dal processo di raffinazione elettrolitica viene trattata chimicamente per recuperare i singoli metalli. I processi a base di cianuro vengono utilizzati per recuperare oro e argento, che possono essere recuperati anche dissolvendoli acqua regia soluzione e/o acido nitrico, seguita da precipitazione con solfato ferroso o cloruro di sodio per recuperare rispettivamente l'oro e l'argento. I metalli del gruppo del platino possono essere recuperati sciogliendoli in piombo fuso, che viene poi trattato con acido nitrico e lascia un residuo dal quale i metalli del gruppo del platino possono essere selettivamente precipitati. I precipitati di metalli preziosi vengono poi fusi o accesi per raccogliere l'oro e l'argento come grani e i metalli di platino come spugne. Possono esserci esposizioni acide.

Le esposizioni ei controlli sono elencati, per operazione, nella tabella 8 (vedi anche “Fondazione e raffinazione dell'oro”).

Tabella 8. Controlli ingegneristici/amministrativi sui metalli preziosi, per operazione

Bonifica del cadmio

I vecchi rottami contenenti cadmio includono parti placcate al cadmio di veicoli e barche rottamati, elettrodomestici, hardware e dispositivi di fissaggio, batterie al cadmio, contatti al cadmio di interruttori e relè e altre leghe di cadmio usate. I rottami nuovi sono normalmente scarti contenenti vapori di cadmio e sottoprodotti contaminati provenienti da industrie che trattano i metalli. I processi di bonifica sono:

• Pretrattamento. La fase di pretrattamento del rottame prevede lo sgrassaggio a vapore del rottame legato. I vapori di solvente generati dal riscaldamento di solventi riciclati vengono fatti circolare attraverso un recipiente contenente le leghe di scarto. Il solvente e il grasso rimosso vengono quindi condensati e separati con il solvente che viene riciclato. Può esserci esposizione a polvere di cadmio e solventi.
• Fusione/raffinazione. Nell'operazione di fusione/raffinazione, i rottami di lega pretrattata o rottami di cadmio elementare vengono lavorati per rimuovere eventuali impurità e produrre lega di cadmio o cadmio elementare. Possono essere presenti prodotti dell'esposizione alla combustione di petrolio e gas e polvere di zinco e cadmio.
• Distillazione in storta. I rottami di lega sgrassati vengono caricati in una storta e riscaldati per produrre vapori di cadmio che vengono successivamente raccolti in un condensatore. Il metallo fuso è quindi pronto per la colata. Sono possibili esposizioni alla polvere di cadmio.
• Fusione/dezincatura. Il cadmio metallico viene caricato in un crogiolo e riscaldato allo stadio fuso. Se lo zinco è presente nel metallo, vengono aggiunti fondenti e agenti clorurati per rimuovere lo zinco. Tra le potenziali esposizioni vi sono i fumi e la polvere di cadmio, i fumi e la polvere di zinco, il cloruro di zinco, il cloro, l'acido cloridrico e il calore.
• Casting. L'operazione di colata forma la linea di prodotti desiderata dalla lega di cadmio purificata o cadmio metallico prodotto nella fase precedente. La colata può produrre polvere di cadmio, fumi e calore.

Le esposizioni nei processi di recupero del cadmio e i necessari controlli sono riassunti nella tabella 9.

Tabella 9. Controlli ingegneristici/amministrativi per il cadmio, per operazione

Bonifica del selenio

Le materie prime per questo segmento sono i cilindri fotocopiatori xerografici e gli scarti generati durante la fabbricazione dei raddrizzatori al selenio. Le polveri di selenio possono essere presenti ovunque. La distillazione e la fusione della storta possono produrre gas di combustione e polvere. La fusione della storta è rumorosa. In raffinazione sono presenti nebbie di anidride solforosa e nebbie acide. Le polveri metalliche possono essere prodotte dalle operazioni di fusione (vedi tabella 10).

Tabella 10. Controlli ingegneristici/amministrativi per il selenio, per operazione

Le procedure di bonifica sono le seguenti:

• Pretrattamento rottami. Questo processo separa il selenio mediante processi meccanici come il mulino a martelli o la granigliatura.
• Fusione di storte. Questo processo purifica e concentra i rottami pretrattati in un'operazione di distillazione in storta fondendo i rottami e separando il selenio dalle impurità mediante distillazione.
• raffinazione. Questo processo ottiene una purificazione del selenio di scarto basata sulla lisciviazione con un solvente adatto come il solfito di sodio acquoso. Le impurità insolubili vengono rimosse mediante filtrazione e il filtrato viene trattato per precipitare il selenio.
• Distillazione. Questo processo produce un selenio di elevata purezza del vapore. Il selenio viene fuso, distillato e i vapori di selenio vengono condensati e trasferiti come selenio fuso ad un'operazione di formazione del prodotto.
• estinguere. Questo processo viene utilizzato per produrre pallini e polvere di selenio purificati. Il selenio fuso viene utilizzato per produrre uno sparo. Lo sparo viene quindi asciugato. I passaggi necessari per produrre la polvere sono gli stessi, tranne per il fatto che il vapore di selenio, anziché il selenio fuso, è il materiale che viene temprato.
• colata. Questo processo viene utilizzato per produrre lingotti di selenio o altre forme dal selenio fuso. Queste forme vengono prodotte versando selenio fuso in stampi di dimensioni e forma adeguate e raffreddando e solidificando il fuso.

Bonifica del cobalto

Le fonti di rottami di cobalto sono molature e torniture di superleghe, parti di motori e pale di turbine obsolete o usurate. I processi di bonifica sono:

• Smistamento a mano. I rottami grezzi vengono selezionati a mano per identificare e separare i componenti a base di cobalto, a base di nichel e non lavorabili. Questa è un'operazione polverosa.
• Sgrassante. I rottami sporchi selezionati vengono caricati in un'unità di sgrassaggio dove vengono fatti circolare vapori di percloroetilene. Questo solvente rimuove il grasso e l'olio dal rottame. La miscela solvente-olio-grasso vapore viene quindi condensata e si recupera il solvente. Sono possibili esposizioni ai solventi.
• Sabbiatura. Il rottame sgrassato viene sabbiato con graniglia per rimuovere sporco, ossidi e ruggine. Possono essere presenti polveri, a seconda della graniglia utilizzata.
• Processo di decapaggio e trattamento chimico. I rottami dell'operazione di sabbiatura vengono trattati con acidi per rimuovere la ruggine residua e i contaminanti di ossido. Le nebbie acide sono una possibile esposizione.
• Fusione sottovuoto. Il rottame pulito viene caricato in un forno sottovuoto e fuso mediante arco elettrico o forno a induzione. Può esserci esposizione a metalli pesanti.
• colata. La lega fusa viene fusa in lingotti. Lo stress da calore è possibile.

Vedere la tabella 11 per un riepilogo delle esposizioni e dei controlli per il recupero del cobalto.

Tabella 11. Controlli ingegneristici/amministrativi per il cobalto, per operazione

Bonifica dello stagno

Le principali fonti di materie prime sono i rifili di acciaio stagnato, gli scarti delle aziende produttrici di barattoli di latta, le bobine di placcatura scartate dall'industria siderurgica, le scorie e i fanghi di stagno, le scorie e i fanghi di saldatura, il bronzo usato e gli scarti di bronzo e i rottami di tipo metallico. Polvere di stagno e nebbie acide possono essere trovate in molti dei processi.

• Dealluminizzazione. In questo processo l'idrossido di sodio caldo viene utilizzato per lisciviare l'alluminio dai rottami di latta mettendo a contatto il rottame con idrossido di sodio caldo, separando la soluzione di alluminato di sodio dal residuo di rottame, pompando l'alluminato di sodio a un'operazione di raffinazione per recuperare lo stagno solubile e recuperando il rottami di stagno dealluminato per mangimi.
• Miscelazione in lotti. Questo processo è un'operazione meccanica che prepara un'alimentazione adatta per essere caricata nel forno fusorio miscelando scorie e fanghi con un contenuto di stagno significativo.
• Determinazione chimica. Questo processo estrae lo stagno in rottami. Ai rottami dealluminati o grezzi viene aggiunta una soluzione calda di idrossido di sodio e nitrito o nitrato di sodio. Il drenaggio e il pompaggio della soluzione in un processo di raffinazione/colata vengono eseguiti quando la reazione di detinizzazione è completa. Il rottame detintato viene quindi lavato.
• Fusione di scorie. Questo processo viene utilizzato per purificare parzialmente le scorie e produrre metallo di fornace grezzo fondendo la carica, spillando il metallo di fornace grezzo e spillando le matte e le scorie.
• Lisciviazione e filtrazione della polvere. Questo processo rimuove i valori di zinco e cloro dalle polveri di combustione mediante lisciviazione con acido solforico per rimuovere zinco e cloro, filtrando la miscela risultante per separare l'acido e lo zinco e il cloro disciolti dalla polvere lisciviata, essiccando la polvere lisciviata in un essiccatore e convogliando il stagno e polvere ricca di piombo tornano al processo di miscelazione in lotti.
• Decantazione e filtrazione fogliare. Questo processo purifica la soluzione di stannato di sodio prodotta nel processo di detintura chimica. Impurità come argento, mercurio, rame, cadmio, un po' di ferro, cobalto e nichel vengono precipitate come solfuri.
• Evapocentrifugazione. Lo stannato di sodio viene concentrato dalla soluzione purificata mediante evaporazione, la cristallizzazione dello stannato di sodio e il recupero dello stannato di sodio avviene mediante centrifugazione.
• Raffinazione elettrolitica. Questo processo produce stagno catodico puro dalla soluzione di stannato di sodio purificata facendo passare la soluzione di stannato di sodio attraverso celle elettrolitiche, rimuovendo i catodi dopo che lo stagno è stato depositato e strappando lo stagno dai catodi.
• Acidificazione e filtrazione. Questo processo produce un ossido di stagno idrato dalla soluzione purificata di stannato di sodio. Questo ossido idrato può essere lavorato per produrre l'ossido anidro o fuso per produrre stagno elementare. L'ossido idrato viene neutralizzato con acido solforico per formare l'ossido di stagno idrato e filtrato per separare l'idrato come panello di filtrazione.
• Raffinazione al fuoco. Questo processo produce stagno purificato dallo stagno catodico fondendo la carica, rimuovendo le impurità come scorie e scorie, versando il metallo fuso e colando lo stagno metallico.
• Fusione. Questo processo viene utilizzato per produrre stagno quando la raffinazione elettrolitica non è fattibile. Ciò si ottiene riducendo l'ossido di stagno idrato con un agente riducente, fondendo lo stagno metallico formato, scremando le scorie, versando lo stagno fuso e colando lo stagno fuso.
• Calcinante. Questo processo converte gli ossidi di stagno idrati in ossido stannico anidro calcinando l'idrato e rimuovendo e impacchettando gli ossidi stannici.
• Raffinazione al bollitore. Questo processo viene utilizzato per purificare il metallo grezzo della fornace caricando con esso un bollitore preriscaldato, asciugando la scoria per rimuovere le impurità come scorie e opaco, fondendo con zolfo per rimuovere il rame come opaco, fondendo con alluminio per rimuovere l'antimonio e fondendo il metallo fuso nel desiderato forme.

Vedere la tabella 12 per un riepilogo delle esposizioni e dei controlli per il recupero dello stagno.

Tabella 12. Controlli ingegneristici/amministrativi per lo stagno, per operazione

Bonifica del titanio

Le due fonti principali di rottami di titanio sono la casa e i consumatori di titanio. Gli scarti domestici generati dalla fresatura e dalla produzione di prodotti in titanio includono fogli di rifinitura, fogli di assi, tagli, torniture e alesature. I rottami di consumo sono costituiti da prodotti in titanio riciclato. Le operazioni di bonifica comprendono:

• Sgrassante. In questo processo i rottami calibrati vengono trattati con solvente organico vaporizzato (ad es. tricloroetilene). Il grasso e l'olio contaminanti vengono rimossi dal rottame dal vapore del solvente. Il solvente viene fatto ricircolare fino a quando non ha più capacità di sgrassare. Il solvente esaurito può quindi essere rigenerato. Il rottame può anche essere sgrassato con vapore e detersivo.
• Decapaggio. Il processo di decapaggio acido rimuove le incrostazioni di ossido dall'operazione di sgrassaggio mediante lisciviazione con una soluzione di acido cloridrico e acido fluoridrico. Il rottame del trattamento acido viene lavato con acqua ed essiccato.
• Elettroraffinazione. L'elettroraffinazione è un processo di pretrattamento dei rottami di titanio che raffina elettroliticamente i rottami in un sale fuso.
• Fusione. I rottami di titanio pretrattati e gli agenti leganti vengono fusi in un forno sottovuoto ad arco elettrico per formare una lega di titanio. I materiali di input includono rottami di titanio pretrattati e materiali di lega come alluminio, vanadio, molibdeno, stagno, zirconio, palladio, columbio e cromo.
• colata. Il titanio fuso viene colato negli stampi. Il titanio si solidifica in una barra chiamata lingotto.

I controlli per le esposizioni nelle procedure di recupero del titanio sono elencati nella tabella 13.

Tabella 13. Controlli ingegneristici/amministrativi per il titanio, per operazione

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