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82. 金屬加工及金屬加工業

章節編輯: 邁克爾·麥肯(Michael McCann)


目錄

表格和數字

概況

冶煉和精煉業務

冶煉和精煉
佩卡羅托

銅、鉛、鋅冶煉和精煉

鋁冶煉和精煉
伯特倫·D·丁曼

黃金冶煉
ID Gadaskina 和 LA Ryzik

金屬加工和金屬加工

鑄造廠
富蘭克林·米勒

鍛造和沖壓
羅伯特·帕克

焊接和熱切割
Philip A. Platcow 和 GS Lyndon

車床
托妮·雷奇

研磨和拋光
K.韋林德

工業潤滑油、金屬加工液和汽車油
理查德·克勞斯

金屬表面處理
JG Jones、JR Bevan、JA Catton、A. Zober、N. Fish、KM Morse、G. Thomas、MA El Kadeem 和 Philip A. Platcow

金屬回收
Melvin E. Cassady 和 Richard D. Ringenwald, Jr.

金屬表面處理和工業塗料中的環境問題
斯圖爾特福布斯

單擊下面的鏈接以在文章上下文中查看表格。

1. 銅冶煉的輸入和輸出
2. 鉛冶煉的輸入和輸出
3. 鋅冶煉的輸入和輸出
4. 鋁冶煉的輸入和輸出
5. 鑄造爐的種類
6. 過程材料輸入和污染輸出
7. 焊接工藝:說明和危害
8. 危害總結
9. 鋁控制,按操作
10. 銅的控制,按操作
11. 鉛控制,按操作
12. 鋅的控制,按操作
13. 鎂的控制,按操作
14. 汞的控制,按操作
15. 鎳的控制,按操作
16. 貴金屬控制
17. 鎘的控制,按操作
18. 硒的控制,按操作
19. 鈷的控制,按操作
20. 錫的控制,按操作
21. 鈦的控制,按操作

人物

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星期三,三月16 2011 20:28

冶煉和精煉

改編自第3版, 職業健康與安全百科全書.

在金屬的生產和精煉中,有價值的成分通過一系列不同的物理和化學反應從無價值的材料中分離出來。 最終產品是含有可控雜質的金屬。 初級熔煉和精煉直接從精礦中生產金屬,而二次熔煉和精煉從廢料和加工廢料中生產金屬。 廢料包括不符合規格或磨損但可以回收利用的零碎金屬零件、棒材、車屑、板材和線材(請參閱本章中的“金屬回收”一文)。

流程概覽

兩種金屬回收技術通常用於生產精煉金屬, 火法冶金 濕法冶金. 火法冶金工藝使用熱量將所需金屬與其他材料分離。 這些工藝利用氧化電位、熔點、蒸氣壓、密度和/或熔化時礦石組分的混溶性之間的差異。 濕法冶金技術與火法冶金工藝的不同之處在於,使用利用成分溶解度和/或電化學性質在水溶液中的差異的技術將所需金屬與其他材料分離。

火法冶金

 在火法加工過程中,礦石經過 受益的 (經破碎、研磨、浮選、烘乾等濃縮),與布袋除塵、助熔劑等其他物料燒結或焙燒(煅燒)而成。 然後將精礦在高爐中熔煉或熔化,以便將所需的金屬熔化成不純的熔融金條。 然後,這些金條會經過第三道火法冶煉工藝,將金屬精煉到所需的純度水平。 每次加熱礦石或金條時,都會產生廢料。 來自通風和工藝氣體的粉塵可能會被收集在布袋除塵器中,並根據殘留金屬含量進行處理或返回工藝。 氣體中的硫也被捕獲,當濃度超過 4% 時,它可以轉化為硫酸。 根據礦石的來源及其殘留金屬含量,還可能會產生各種金屬,例如金和銀作為副產品。

焙燒是一種重要的火法冶金工藝。 硫酸化焙燒用於生產鈷和鋅。 其目的是分離金屬,以便將它們轉化為水溶性形式,以便進一步進行濕法冶金加工。

硫化礦的熔煉產生部分氧化的金屬精礦(冰銅)。 在熔煉中,無價值的材料(通常是鐵)與助熔劑形成熔渣並轉化為氧化物。 有價值的金屬在轉化爐中發生的轉化階段獲得金屬形式。 這種方法用於銅和鎳的生產。 鐵、鉻鐵、鉛、鎂和亞鐵化合物是通過用木炭和熔劑(石灰石)還原礦石而生產的,冶煉過程通常在電爐中進行。 (另見 鋼鐵行業 章。)用於鋁生產的熔鹽電解是火法冶金工藝的另一個例子。

金屬的火法冶金處理所需的高溫是通過燃燒化石燃料或利用礦石本身的放熱反應(例如,在閃速熔煉過程中)獲得的。 閃速熔煉工藝是一種節能火法冶金工藝的一個例子,在該工藝中,精礦中的鐵和硫被氧化。 放熱反應加上熱回收系統,為冶煉節省了大量能源。 該工藝硫磺回收率高,也有利於環境保護。 大多數最近建成的銅和鎳冶煉廠都使用這種工藝。

濕法冶金

濕法冶金工藝的例子有浸出、沉澱、電解還原、離子交換、膜分離和溶劑萃取。 濕法冶金工藝的第一階段是從價值較低的材料中浸出有價值的金屬,例如使用硫酸。 浸出之前通常進行預處理(例如,硫酸化焙燒)。 浸出過程通常需要高壓、氧氣或高溫。 也可以用電進行浸出。 使用不同的方法通過沉澱或還原從浸出溶液中回收所需的金屬或其化合物。 例如,在用氣體生產鈷和鎳時會進行還原。

金屬在水溶液中的電解也被認為是濕法冶金過程。 在電解過程中,金屬離子被還原為金屬。 金屬處於弱酸溶液中,在電流的影響下從中沉澱在陰極上。 大多數有色金屬也可以通過電解來精煉。

冶金工藝通常是火法和濕法冶金工藝的組合,具體取決於要處理的精礦和要精煉的金屬類型。 一個例子是鎳生產。

危害及其預防

預防冶金行業的健康風險和事故主要是一個教育和技術問題。 體檢是次要的,在預防健康風險方面僅起補充作用。 公司內的規劃、生產線、安全和職業健康部門之間和諧的信息交流和協作可以最有效地預防健康風險。

最好和成本最低的預防措施是在新工廠或流程的規劃階段採取的措施。 在規劃新生產設施時,至少應考慮以下方面:

  • 應封閉和隔離空氣污染物的潛在來源。
  • 工藝設備的設計和佈置應便於維修。
  • 應對可能發生突發和意外危險的區域進行持續監控。 應包括足夠的警告通知。 例如,應持續監測可能接觸胂或氰化氫的區域。
  • 應計劃有毒工藝化學品的添加和處理,以避免人工處理。
  • 應盡可能使用個人職業衛生取樣裝置,以評估個體工人的真實暴露情況。 定期對氣體、粉塵和噪音進行固定監測可以提供暴露概況,但在評估暴露劑量方面僅起補充作用。
  • 在空間規劃中,應考慮到未來工藝變更或擴展的要求,以免工廠的職業衛生標準惡化。
  • 應該有一個持續的安全和衛生人員培訓和教育系統,以及工頭和工人。 新員工尤其應該徹底了解潛在的健康風險以及如何在自己的工作環境中預防這些風險。 此外,每當引入新工藝時都應進行培訓。
  • 工作實踐很重要。 例如,在工作場所進食和吸煙導致的個人衛生不良可能會大大增加個人接觸。
  • 管理層應該有一個健康和安全監測系統,為技術和經濟決策提供足夠的數據。

 

以下是在冶煉和精煉過程中發現的一些具體危害和注意事項。

受傷

冶煉和精煉行業的工傷率高於大多數其他行業。 這些傷害的來源包括: 熔融金屬和熔渣的飛濺和溢出導致燒傷; 氣體爆炸和熔融金屬與水接觸引起的爆炸; 與移動的機車、貨車、行車和其他移動設備發生碰撞; 重物墜落; 從高處墜落(例如,在進入起重機駕駛室時); 地板和通道阻塞造成的滑倒和絆倒傷害。

預防措施包括: 充分的培訓、適當的個人防護裝備 (PPE)(例如,安全帽、安全鞋、工作手套和防護服); 良好的存儲、內務管理和設備維護; 移動設備的交通規則(包括規定的路線和有效的信號和警告系統); 和墜落保護計劃。

中暑等熱應激疾病是一種常見的危害,主要是由於來自熔爐和熔融金屬的紅外輻射。 當必須在炎熱的環境中進行繁重的工作時,這尤其是一個問題。

預防熱病可包括在爐前設置水幕或風幕、局部降溫、封閉式空調房、防熱服和風冷服,留出足夠的適應時間、在涼爽的地方休息和充足的供應經常飲用的飲料。

化學危害

在冶煉和精煉操作過程中,可能會接觸到各種各樣的有害粉塵、煙霧、氣體和其他化學品。 尤其是破碎和研磨礦石會導致大量接觸二氧化矽和有毒金屬粉塵(例如,含有鉛、砷和鎘)。 在熔爐維護操作期間也可能存在粉塵暴露。 在冶煉操作期間,金屬煙霧可能是一個主要問題。

粉塵和煙霧的排放可以通過封閉、過程自動化、局部和稀釋排氣通風、材料潤濕、減少材料處理和其他過程變化來控制。 如果這些還不夠,則需要呼吸保護。

許多冶煉作業涉及從硫化礦石和燃燒過程中產生大量一氧化碳的二氧化硫。 稀釋和局部排氣通風 (LEV) 是必不可少的。

硫酸是冶煉操作的副產品,用於電解精煉和金屬浸出。 接觸液體和硫酸霧都可能發生。 需要皮膚和眼睛保護以及 LEV。

某些金屬的冶煉和精煉可能具有特殊的危害。 示例包括鎳精煉中的羰基鎳、鋁冶煉中的氟化物、銅和鉛冶煉和精煉中的砷以及金精煉過程中的汞和氰化物暴露。 這些過程需要它們自己的特殊預防措施。

其他危害

來自熔爐和熔融金屬的眩光和紅外線輻射會導致眼睛受損,包括白內障。 應佩戴合適的護目鏡和麵罩。 除非穿著防護服,否則高水平的紅外輻射也可能導致皮膚灼傷。

破碎和研磨礦石、排氣鼓風機和大功率電爐產生的高噪音會導致聽力受損。 如果無法封閉或隔離噪聲源,則應佩戴聽力保護器。 應制定聽力保護計劃,包括聽力測試和培訓。

電解過程中可能會發生電氣危險。 預防措施包括使用上鎖/掛牌程序進行適當的電氣維護; 絕緣手套、衣服和工具; 以及需要時的接地故障斷路器。

手動提升和處理材料可能會導致背部和上肢受傷。 機械起重輔助設備和適當的起重方法培訓可以減少這個問題。

污染與環境保護

二氧化硫、硫化氫和氯化氫等刺激性和腐蝕性氣體的排放可能會造成空氣污染,並導致工廠內和周圍環境中的金屬和混凝土腐蝕。 植被對二氧化硫的耐受性因森林和土壤的類型而異。 一般來說,常綠喬木比落葉喬木能承受較低濃度的二氧化硫。 微粒排放物可能含有非特定微粒、氟化物、鉛、砷、鎘和許多其他有毒金屬。 廢水出水可能含有多種有毒金屬、硫酸等雜質。 固體廢物可能被砷、鉛、硫化鐵、二氧化矽和其他污染物污染。

冶煉廠管理應包括工廠排放的評估和控制。 這是一項專門工作,只能由完全熟悉從工廠過程中排放的材料的化學性質和毒性的人員來執行。 在規劃控制空氣污染的措施時,必須考慮材料的物理狀態、離開過程的溫度、氣流中的其他材料和其他因素。 還需要維護一個氣象站,保存氣象記錄,並準備好在天氣條件不利於菸道排放物擴散時減少輸出。 實地考察對於觀察空氣污染對住宅區和農業區的影響是必要的。

二氧化硫是主要污染物之一,當其含量足夠時,會以硫酸的形式回收。 否則,為了滿足排放標準,二氧化硫和其他有害氣體廢物通過洗滌來控制。 顆粒物排放通常由織物過濾器和靜電除塵器控制。

銅選礦等浮選過程需要大量的水。 大部分水被循環回工藝中。 浮選過程中產生的尾礦作為泥漿被泵入沉澱池。 水在這個過程中被回收。 含金屬的工藝用水和雨水在排放或回收之前在水處理廠進行淨化。

固相廢物包括冶煉爐渣、二氧化硫轉化為硫酸產生的排放泥漿和地表蓄水池(如沉澱池)產生的污泥。 一些爐渣可以重新濃縮並返回到冶煉廠進行再加工或回收存在的其他金屬。 許多這些固相廢物是危險廢物,必鬚根據環境法規進行儲存。

 

背部

星期三,三月16 2011 20:59

銅、鉛、鋅冶煉和精煉

改編自 EPA 1995。

銅在露天礦和地下礦中開採,具體取決於礦石品位和礦床的性質。 銅礦石通常含有少於 1% 的硫化物礦物形式的銅。 一旦礦石運到地面以上,它就會被破碎並研磨成粉末狀,然後濃縮以進行進一步加工。 在濃縮過程中,磨碎的礦石用水製成漿料,加入化學試劑並向漿料中吹入空氣。 氣泡附著在銅礦物上,然後從浮選槽的頂部撇去。 精礦中含有 20% 至 30% 的銅。 礦石中的尾礦或脈石礦物落到槽底,然後被去除、通過濃縮機脫水並作為漿液輸送到尾礦池進行處理。 該操作中使用的所有水,來自脫水濃縮機和尾礦池,都被回收並循環回工藝中。

銅可以通過火法冶金或濕法冶金生產,具體取決於用作裝料的礦石類型。 含有硫化銅和硫化鐵礦物的精礦經過火法冶金工藝處理,可生產高純度銅產品。 氧化礦石,其中含有可能在礦山其他部分出現的氧化銅礦物,與其他氧化廢料一起,通過濕法冶金工藝處理,以生產高純度銅產品。

銅從礦石到金屬的轉化是通過熔煉完成的。 在熔煉過程中,精礦被乾燥並送入幾種不同類型的熔爐中的一種。 在那裡,硫化物礦物被部分氧化並熔化,形成一層冰銅,一種混合的銅鐵硫化物和爐渣,即上層廢物。

通過轉換進一步處理遮罩。 爐渣從熔爐中取出並儲存或丟棄在現場的爐渣堆中。 出售少量礦渣用於鐵路道碴和噴砂砂礫。 冶煉過程的第三種產品是二氧化硫,這種氣體被收集、純化並製成硫酸用於銷售或用於濕法冶金浸出操作。

熔煉後,冰銅被送入轉爐。 在此過程中,冰銅被倒入裝有一排管道的水平圓柱形容器(大約 10×4 m)中。 稱為風口的管道伸入氣缸,用於將空氣引入轉爐。 冰銅中加入石灰和二氧化矽,與工藝中產生的氧化鐵反應生成熔渣。 也可以將廢銅添加到轉爐中。 旋轉熔爐,使風口被淹沒,空氣被吹入熔融冰銅中,使剩餘的硫化鐵與氧氣反應形成氧化鐵和二氧化硫。 然後轉爐旋轉,倒出矽酸鐵渣。

一旦所有的鐵都被移除,轉爐將旋轉回來並進行第二次空氣吹掃,在此期間,剩餘的硫被氧化並從硫化銅中移除。 然後旋轉轉爐以倒出熔融銅,此時稱為粗銅(如此命名是因為如果允許在此處凝固,由於氣態氧和硫的存在,它將具有凹凸不平的表面)。 轉爐產生的二氧化硫被收集起來,與熔煉爐產生的二氧化硫一起送入氣體淨化系統,製成硫酸。 由於其殘留的銅含量,爐渣被回收回熔煉爐。

粗銅至少含有 98.5% 的銅,分兩步精煉成高純度銅。 第一步是火法精煉,其中將熔化的粗銅倒入圓柱形爐中,外觀類似於轉爐,首先將空氣然後天然氣或丙烷吹過熔體以除去最後的硫和任何來自銅的殘餘氧氣。 然後將熔化的銅倒入鑄輪中,形成足夠純淨的陽極,用於電解精煉。

在電解精煉中,將銅陽極裝入電解槽中,並在硫酸銅溶液浴中與銅起始板或陰極間隔開。 當直流電通過電池時,銅從陽極溶解,通過電解質傳輸並重新沉積在陰極起始板上。 當陰極堆積到足夠的厚度時,將它們從電解槽中取出,並在其位置放置一組新的起始板。 陽極中的固體雜質作為污泥落到電池底部,最終被收集和處理以回收貴金屬,如金和銀。 這種材料被稱為陽極泥。

從電解槽中取出的陰極是銅生產商的初級產品,含有 99.99% 的銅。 這些可以作為陰極出售給線材軋機或進一步加工成稱為棒材的產品。 在製造銅棒時,陰極在豎爐中熔化,熔化的銅被倒在鑄造輪上以形成適合軋製成直徑為 3/8 英寸的連續銅棒的銅棒。 該棒材產品被運送到線材廠,在那裡被擠壓成各種尺寸的銅線。

在濕法冶金過程中,氧化礦石和廢料用冶煉過程中的硫酸浸出。 進行浸出 現場,或在特別準備的堆中,將酸分佈在頂部並使其滲透到收集它的材料中。 浸出墊下方的地面襯有耐酸、不透水的塑料材料,以防止浸出液污染地下水。 一旦收集到富含銅的溶液,它們就可以通過兩種工藝中的任何一種進行處理——滲碳工藝或溶劑萃取/電解沉積工藝 (SXEW)。 在滲碳過程中(今天很少使用),酸性溶液中的銅沉積在廢鐵表面以換取鐵。 當滲出足夠的銅後,富銅的鐵與精礦一起被放入冶煉廠,通過火法冶金途徑回收銅。

在 SXEW 工藝中,富集浸出液 (PLS) 通過溶劑萃取進行濃縮,萃取銅但不萃取雜質金屬(鐵和其他雜質)。 然後在沉澱池中將載銅有機溶液與浸出液分離。 將硫酸添加到富有機混合物中,將銅剝離到電解液中。 含有鐵和其他雜質的浸出液返回浸出操作,其中的酸用於進一步浸出。 富含銅的剝離溶液被送入稱為電解槽的電解槽中。 電解提取槽不同於電解精煉槽,因為它使用永久性不溶性陽極。 然後將溶液中的銅鍍到起始片狀陰極上,其方式與在電解精煉槽中的陰極上的方式大致相同。 貧銅電解液返回溶劑萃取工藝,用於從有機溶液中剝離更多的銅。 電解提取工藝生產的陰極然後以與電解精煉工藝生產的陰極相同的方式出售或製成棒材。

通過將銅電鍍到不銹鋼或鈦陰極上,然後剝離電鍍銅,電解沉積槽還用於製備用於電解精煉和電解沉積工藝的起始板材。

危害及其預防

主要危害是接觸礦石加工和冶煉過程中的礦塵、冶煉過程中的金屬煙霧(包括銅、鉛和砷)、大多數冶煉操作過程中的二氧化硫和一氧化碳、破碎和研磨操作以及熔爐產生的噪音、來自電解過程中的熔爐、硫酸和電氣危險。

預防措施包括: 二氧化硫和一氧化碳的局部排氣和稀釋通風; 噪聲控制和聽力保護計劃; 防護服和防護罩、休息時間和應對熱應激的液體; LEV、PPE 和電解過程的電氣預防措施。 通常佩戴呼吸保護裝置以防止灰塵、煙霧和二氧化硫。

表1列出了銅冶煉和精煉各步驟的環境污染物。

表 1. 銅冶煉和精煉的過程材料輸入和污染輸出

過程

材料輸入

廢氣排放

處理廢物

其他廢物

銅濃度

銅礦、水、化學試劑、增稠劑

 

浮選廢水

含有石灰石、石英等廢棄礦物的尾礦

浸銅

銅精礦、硫酸

 

不受控制的滲濾液

堆浸廢物

銅冶煉

銅精礦、矽質熔劑

二氧化硫、含砷、銻、鎘、鉛、汞、鋅的顆粒物

 

酸廠排污泥漿/污泥、含硫化鐵的爐渣、二氧化矽

銅轉換

冰銅、廢銅、矽質助熔劑

二氧化硫、含砷、銻、鎘、鉛、汞、鋅的顆粒物

 

酸廠排污泥漿/污泥、含硫化鐵的爐渣、二氧化矽

電解銅精煉

粗銅、硫酸

   

含金、銀、銻、砷、鉍、鐵、鉛、鎳、硒、硫、鋅等雜質的煤泥

 

領導

原鉛生產過程包括四個步驟:燒結、熔煉、浮渣和火法精煉。 首先,將主要由硫化鉛形式的鉛精礦組成的原料送入燒結機。 可以添加其他原材料,包括鐵、二氧化矽、石灰石熔劑、焦炭、蘇打、灰分、黃鐵礦、鋅、苛性鹼和從污染控制裝置收集的微粒。 在燒結機中,鉛原料經受熱空氣沖擊,硫被燒掉,產生二氧化硫。 經過此過程後存在的氧化鉛材料含有約佔其重量 9% 的碳。 然後將燒結礦與焦炭、各種回收和清理材料、石灰石和其他助熔劑一起送入高爐進行還原,在高爐中碳充當燃料並熔煉或熔化鉛材料。 熔化的鉛流到熔爐底部,形成四層:“speiss”(最輕的材料,主要是砷和銻); “啞光”(硫化銅和其他金屬硫化物); 高爐礦渣(主要是矽酸鹽); 和鉛塊(按重量計 98% 的鉛)。 然後排出所有層。 精礦和冰銅出售給銅冶煉廠以回收銅和貴金屬。 含有鋅、鐵、二氧化矽和石灰的高爐礦渣堆放起來,部分回收利用。 高爐中的硫氧化物排放來自於燒結進料中的少量殘留硫化鉛和硫酸鉛。

來自高爐的粗鉛塊在進行精煉操作之前通常需要在釜中進行預處理。 在除渣過程中,金條在除渣釜中攪拌並冷卻至剛好高於其冰點(370 至 425°C)。 由氧化鉛以及銅、銻和其他元素組成的浮渣漂浮到頂部並在熔融鉛上方凝固。

將浮渣去除並送入浮渣爐以回收無鉛有用金屬。 為了提高銅的回收率,通過添加含硫材料、鋅和/或鋁來處理浮渣鉛塊,將銅含量降低到大約 0.01%。

在第四步中,使用火法冶金方法精煉鉛塊,以去除任何剩餘的非鉛可銷售材料(例如,金、銀、鉍、鋅和金屬氧化物,如銻、砷、錫和氧化銅)。 鉛在鑄鐵鍋中經過五個階段精煉。 首先除去銻、錫和砷。 然後加入鋅,去除鋅渣中的金和銀。 接下來,通過真空去除(蒸餾)鋅來精煉鉛。 通過添加鈣和鎂繼續精煉。 這兩種材料與鉍結合形成不溶性化合物,可從釜中撇出。 在最後一步中,可將苛性鈉和/或硝酸鹽添加到鉛中以去除任何殘留的痕量金屬雜質。 精煉鉛的純度為 99.90% 至 99.99%,可以與其他金屬混合形成合金,也可以直接鑄造成型。

危害及其預防

主要危害是接觸礦石加工和冶煉過程中的礦塵、冶煉過程中的金屬煙霧(包括鉛、砷和銻)、大多數冶煉操作過程中的二氧化硫和一氧化碳、研磨和破碎操作以及熔爐產生的噪音以及熱應激從熔爐。

預防措施包括: 二氧化硫和一氧化碳的局部排氣和稀釋通風; 噪聲控制和聽力保護計劃; 以及防護服和防護罩、休息時間和應對熱應激的液體。 通常佩戴呼吸保護裝置以防止灰塵、煙霧和二氧化硫。 鉛的生物監測是必不可少的。

表 2 列出了鉛冶煉和精煉各個步驟的環境污染物。

表 2. 鉛冶煉和精煉的工藝材料輸入和污染輸出

過程

材料輸入

廢氣排放

處理廢物

其他廢物

鉛燒結

鉛礦石、鐵、二氧化矽、石灰石熔劑、焦炭、蘇打、灰、黃鐵礦、鋅、苛性鹼、布袋除塵器粉塵

二氧化硫、含鎘和鉛的顆粒物

   

鉛冶煉

鉛礦、焦炭

二氧化硫、含鎘和鉛的顆粒物

廠內沖洗廢水、爐渣造粒水

含有鋅、鐵、矽石和石灰等雜質的爐渣,表面蓄積固體

鉛渣

鉛塊、純鹼、硫磺、布袋除塵器、焦炭

   

含銅等雜質的渣、表面蓄積固體

鉛精煉

鉛渣金條

     

 

鋅精礦是通過破碎和浮選將含鋅量低至 2% 的礦石從廢石中分離出來的,這一過程通常在採礦現場進行。 然後通過以下兩種方式之一將鋅精礦還原為鋅金屬:通過蒸餾進行火法冶金(在爐中乾餾)或通過電解沉積進行濕法冶金。 後者約佔鋅精煉總量的 80%。

濕法冶煉鋅一般採用四個工藝階段:煅燒、浸出、提純和電積。 煅燒或焙燒是一種高溫過程(700 至 1000 °C),可將硫化鋅精礦轉化為不純的氧化鋅,稱為煅燒。 焙燒爐類型包括多爐床、懸浮床或流化床。 通常,煅燒從含鋅材料與煤的混合開始。 然後加熱或烘烤該混合物以蒸發氧化鋅,然後氧化鋅與所得氣流一起移出反應室。 氣流被引導至布袋除塵器(過濾器)區域,氧化鋅在布袋除塵器粉塵中被捕獲。

所有的煅燒過程都會產生二氧化硫,二氧化硫受到控制並轉化為硫酸作為可銷售的過程副產品。

脫硫煅燒的電解處理包括三個基本步驟:浸出、淨化和電解。 浸出是指將捕獲的煅燒物溶解在硫酸溶液中以形成硫酸鋅溶液。 煅燒物可以浸出一次或兩次。 在雙浸出法中,將煅燒物溶解在弱酸性溶液中以去除硫酸鹽。 然後將煅燒物在溶解鋅的更強的溶液中第二次浸出。 第二個浸出步驟實際上是第三個純化步驟的開始,因為許多鐵雜質和鋅一起從溶液中析出。

浸出後,溶液通過添加鋅粉分兩步或多步進行純化。 溶液被淨化,因為灰塵迫使有害元素沉澱,以便它們可以被過濾掉。 純化通常在大型攪拌罐中進行。 該過程在 40 至 85°C 的溫度範圍和從大氣壓至 2.4 個大氣壓的壓力範圍內進行。 提純過程中回收的元素包括餅狀銅和金屬鎘。 純化後,溶液可用於最後一步,即電解沉積。

鋅電解沉積發生在電解池中,涉及從鉛銀合金陽極流過鋅水溶液的電流。 該過程使懸浮的鋅帶電並迫使其沉積在浸入溶液中的鋁陰極上。 每 24 到 48 小時,每個電池都會關閉,鍍鋅陰極被移除並沖洗,鋅從鋁板上機械剝離。 然後將鋅精礦熔化並鑄成錠,純度通常高達 99.995%。

電解鋅冶煉廠包含多達數百個電池。 一部分電能轉化為熱量,從而提高了電解液的溫度。 電解槽在大氣壓力下的工作溫度範圍為 30 至 35°C。 在電解提取過程中,一部分電解液通過冷卻塔以降低其溫度並蒸發其在該過程中收集的水。

危害及其預防

主要危害是接觸礦石加工和冶煉過程中的礦塵、精煉和焙燒過程中的金屬煙霧(包括鋅和鉛)、大多數冶煉過程中的二氧化硫和一氧化碳、破碎和研磨操作以及熔爐產生的噪音、來自電解過程中的熔爐、硫酸和電氣危險。

預防措施包括: 二氧化硫和一氧化碳的局部排氣和稀釋通風; 噪聲控制和聽力保護計劃; 防護服和防護罩、休息時間和應對熱應激的液體; LEV、PPE 和電解過程的電氣預防措施。 通常佩戴呼吸保護裝置以防止灰塵、煙霧和二氧化硫。

表 3 列出了鋅冶煉和精煉各步驟的環境污染物。

表 3. 鋅冶煉和精煉的過程材料輸入和污染輸出

過程

材料輸入

廢氣排放

處理廢物

其他廢物

鋅煅燒

鋅礦、焦炭

二氧化硫、含鋅和鉛的顆粒物

 

制酸廠排污泥漿

鋅浸出

鋅煅燒、硫酸、石灰石、廢電解液

 

含硫酸廢水

 

鋅提純

鋅酸溶液、鋅粉

 

含硫酸、鐵的廢水

銅餅、鎘

鋅電積

硫酸/水溶液中的鋅、鉛銀合金陽極、鋁陰極、碳酸鋇或鍶、膠體添加劑

 

稀硫酸

電解池粘液/污泥

 

背部

星期三,三月16 2011 21:05

鋁冶煉和精煉

流程概覽

鋁土礦是通過露天開採提取的。 更豐富的礦石被用作開採。 較低品位的礦石可以通過破碎和洗滌以去除粘土和二氧化矽廢物進行選礦。 金屬的生產包括兩個基本步驟:

  1. 精製. 通過拜耳法從鋁土礦生產氧化鋁,其中鋁土礦在苛性鈉的濃溶液中在高溫高壓下消化。 將所得水合物結晶並在窯爐或流化床煅燒爐中煅燒成氧化物。
  2. 減少. 使用碳電極和冰晶石助熔劑,採用 Hall-Heroult 電解工藝將氧化鋁還原為純鋁金屬。

 

實驗發展表明,未來鋁可能會通過直接從礦石中還原成金屬。

目前有兩種主要類型的 Hall-Heroult 電解槽在使用。 所謂的“預烘烤”過程使用如下所述製造的電極。 在此類冶煉廠中,接觸多環烴通常發生在電極製造設施中,尤其是在混煉機和成型壓機期間。 使用 Soderberg 型電池的冶煉廠不需要用於製造烘焙碳陽極的設施。 相反,將焦炭和瀝青粘合劑的混合物放入料斗中,料斗的下端浸入熔融的冰晶石-氧化鋁浴混合物中。 當瀝青和焦炭的混合物被池內的熔融金屬冰晶石浴加熱時,該混合物烘烤成硬石墨塊 現場 金屬棒作為直流電流的導體插入陽極塊中。 這些桿必須定期更換; 在提取這些物質時,大量的煤焦油瀝青揮發物會進入細胞室環境。 向該暴露添加隨著瀝青焦塊的焙燒而產生的那些瀝青揮發物。

在過去的十年中,該行業傾向於不更換或修改現有的 Soderberg 型還原設施,因為它們存在​​已證明的致癌危害。 此外,隨著電解槽操作自動化程度的提高——尤其是陽極的更換,任務通常由封閉的機械起重機執行。 因此,在現代設施中,工人的暴露和患上與鋁冶煉相關的疾病的風險正在逐漸降低。 相比之下,在那些不容易獲得足夠資本投資的經濟體中,舊的、手動操作的還原過程的持續存在將繼續帶來以前與鋁還原廠相關的那些職業病(見下文)的風險。 事實上,這種趨勢在這些陳舊的、未經改進的手術中往往會變得更加嚴重,尤其是隨著年齡的增長。

碳電極製造

預焙電解還原成純金屬所需的電極通常由與此類鋁冶煉廠相關的設施製造。 陽極和陰極最常由磨碎的石油衍生焦炭和瀝青的混合物製成。 焦炭首先在球磨機中研磨,然後輸送並與瀝青機械混合,最後在模壓機中澆鑄成塊。 這些陽極或陰極塊接下來在燃氣爐中加熱數天,直到它們形成堅硬的石墨塊,基本上所有揮發物都已被驅除。 最後,它們連接到陽極棒或鋸槽以接收陰極棒。

應當注意,用於形成這種電極的瀝青代表從煤或石油焦油中提取的餾出物。 在通過加熱將這種焦油轉化為瀝青的過程中,最終的瀝青產品基本上蒸發掉了所有的低沸點無機物,例如 SO2,以及脂肪族化合物和一環和二環芳香族化合物。 因此,這種瀝青在其使用中不應出現與煤焦油或石油焦油相同的危害,因為這些類別的化合物不應存在。 有一些跡象表明,這種瀝青產品的致癌潛力可能不如與煤不完全燃燒有關的焦油和其他揮發物的更複雜混合物。

危害及其預防

鋁冶煉和精煉過程的危害和預防措施與一般冶煉和精煉過程中的危害和預防措施基本相同; 然而,個別過程存在某些特定的危險。

採礦

儘管文獻中偶爾會提到“鋁土礦肺”,但幾乎沒有令人信服的證據表明存在這樣一個實體。 但是,應考慮鋁土礦中存在結晶二氧化矽的可能性。

拜耳法

在拜耳工藝中大量使用苛性鈉會導致皮膚和眼睛經常發生化學灼傷的風險。 使用氣動錘對儲罐進行除垢會導致嚴重的噪音暴露。 下文討論了與吸入該過程中產生的過量氧化鋁相關的潛在危險。

參與拜耳工藝的所有工人都應充分了解與處理燒鹼相關的危害。 在所有有風險的地點,應提供帶有自來水和雨淋式淋浴的洗眼器和水盆,並附有說明其用途的通知。 應提供 PPE(例如,護目鏡、手套、圍裙和靴子)。 應提供淋浴和雙儲物櫃(一個儲物櫃存放工作服,另一個儲物櫃存放個人衣物),並鼓勵所有員工在輪班結束時徹底清洗。 應為所有處理熔融金屬的工人提供面罩、呼吸器、手套、圍裙、臂環和防護罩,以保護他們免受灼傷、灰塵和煙霧的傷害。 應為從事 Gadeau 低溫工藝的工人提供特殊的手套和防護服,以保護他們免受電池啟動時釋放的鹽酸煙霧的傷害; 事實證明,羊毛對這些煙霧具有良好的抵抗力。 帶有炭盒或氧化鋁浸漬面罩的呼吸器可提供足夠的防護以防止瀝青和氟煙霧; 有效的防塵口罩對於防止碳粉塵是必要的。 應為接觸更嚴重粉塵和煙霧的工人(尤其是在 Soderberg 操作中)提供供氣式呼吸防護設備。 由於機械化的電解車間工作是在封閉的艙室中遠程進行的,因此這些保護措施將變得不那麼必要了。

電解還原

電解還原使工人有可能因熔融金屬飛濺、熱應激障礙、噪音、電氣危險、冰晶石和氫氟酸煙霧而導致皮膚灼傷和事故。 電解還原電池可能會排放大量的氟化物和氧化鋁粉塵。

炭素電極生產車間應安裝帶袋式除塵器的排風設備; 瀝青和碳研磨設備的外殼進一步有效地減少了對加熱瀝青和碳粉塵的接觸。 應使用合適的採樣設備定期檢查大氣粉塵濃度。 應定期對接觸粉塵的工人進行 X 光檢查,必要時應進行臨床檢查。

為了降低處理瀝青的風險,這種材料的運輸應盡可能實現機械化(例如,可以使用加熱的公路罐車將液體瀝青運輸到工廠,在那裡它被自動泵入加熱的瀝青罐)。 定期進行皮膚檢查以檢測紅斑、上皮瘤或皮炎也是謹慎的做法,海藻酸鹽基隔離霜可以提供額外的保護。

從事高溫工作的工人應在炎熱天氣來臨之前接受指導,以增加液體攝入量並在食物中加入大量鹽分。 他們和他們的主管也應該接受培訓,以識別他們自己和他們的同事早期的熱引起的疾病。 所有在這里工作的人都應該接受培訓,以採取必要的適當措施來防止熱病症的發生或發展。

應為暴露在高噪音水平下的工人提供聽力保護設備,例如耳塞,這些設備可以讓低頻噪音通過(以便感知命令),但可以減少強烈的高頻噪音的傳播。 此外,工人應定期進行聽力檢查以發現聽力損失。 最後,還應培訓人員對觸電事故的受害者進行心肺復蘇。

熔融金屬飛濺和嚴重燒傷的可能性在還原廠和相關操作的許多場所都很普遍。 除了防護服(例如,手套、圍裙、防護罩和麵罩)外,還應禁止穿著合成服裝,因為熔融金屬的熱量會導致這種加熱的纖維熔化並粘附在皮膚上,進一步加劇皮膚灼傷。

由於磁場誘發心律失常的風險,應將使用心臟起搏器的個人排除在復位手術之外。

其他健康影響

由於使用冰晶石助熔劑而排放的含氟氣體、煙霧和粉塵對工人、普通民眾和環境造成的危害已被廣泛報導(見表 1)。 在生活在控制不佳的鋁冶煉廠附近的兒童中,如果暴露發生在恆牙生長的發育階段,據報導恆牙會出現不同程度的斑點。 在 1950 年之前的冶煉廠工人中,或者在繼續對氟化物廢水控制不充分的地方,已經觀察到不同程度的氟骨症。 這種情況的第一階段包括骨密度的簡單增加,特別是在椎體和骨盆中。 隨著氟化物被進一步吸收到骨骼中,接下來會看到骨盆韌帶的鈣化。 最後,在極端和長期暴露於氟化物的情況下,會注意到椎旁和其他韌帶結構以及關節的鈣化。 雖然在冰晶石加工廠中已經看到了最後一個階段的嚴重形式,但在鋁冶煉廠工人中很少看到這種晚期階段。 顯然,骨骼和韌帶結構中不太嚴重的 X 射線變化與骨骼的結構或代謝功能的改變無關。 通過適當的工作實踐和適當的通風控制,可以很容易地防止從事此類還原操作的工人發生上述任何 X 射線變化,儘管從事此類工作已有 25 至 40 年。 最後,電解車間操作的機械化即使不能完全消除任何與氟化物相關的危害,也應該盡量減少。

表 1. 鋁冶煉和精煉的過程材料輸入和污染輸出

過程

材料輸入

廢氣排放

處理廢物

其他廢物

鋁土礦精煉

鋁土礦、氫氧化鈉

顆粒,腐蝕性/水

 

含有矽、鐵、鈦、氧化鈣和苛性鹼的殘渣

氧化鋁澄清沉澱

氧化鋁漿、澱粉、水

 

含澱粉、沙子和鹼的廢水

 

氧化鋁煅燒

氫氧化鋁

顆粒物和水蒸氣

   

初級電解
鋁冶煉

氧化鋁、碳陽極、電解槽、冰晶石

氟化物——氣態和微粒、二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、C2F6 ,CF4 和全氟化碳 (PFC)

 

用過的鍋墊

 

自 1980 世紀 1 年代初以來,在鋁還原電解車間的工人中明確證實了一種類似哮喘的病症。 這種異常稱為與鋁冶煉相關的職業性哮喘 (OAAAS),其特徵是氣流阻力可變、支氣管高反應性或兩者兼而有之,並且不會因工作場所以外的刺激而誘發。 其臨床症狀包括喘息、胸悶和呼吸困難以及乾咳,這些症狀通常在工作暴露後延遲數小時出現。 從工作暴露開始到 OAAAS 發作之間的潛伏期變化很大,從 10 周到 XNUMX 年不等,具體取決於暴露的強度和特徵。 這種情況通常會隨著假期等離開工作場所而得到改善,但隨著持續的工作暴露會變得更加頻繁和嚴重。

雖然這種情況的發生與電解車間的氟化物濃度有關,但尚不清楚這種疾病的病因是否特別是由接觸這種化學試劑引起的。 鑑於粉塵和煙霧的複雜混合物(例如,顆粒和氣態氟化物、二氧化硫以及低濃度的釩、鎳和鉻的氧化物),這種氟化物測量更有可能代表這種複雜的煙霧混合物,電解車間中發現的氣體和微粒。

目前看來,這種情況是越來越重要的一組職業病之一:職業性哮喘。 導致這種疾病的因果過程很難在個案中確定。 OAAAS 的體徵和症狀可能源於:預先存在的過敏性哮喘、非特異性支氣管高反應性、反應性氣道功能障礙綜合徵 (RADS) 或真正的職業性哮喘。 這種情況的診斷目前是有問題的,需要相容的病史,存在可變的氣流限制,或者在沒有氣流限制的情況下,產生藥理學誘導的支氣管高反應性。 但如果後者無法證明,則該診斷不太可能。 (然而,這種現象最終會在疾病隨著工作暴露的移除而消退後消失。)

由於這種疾病往往會隨著持續暴露而變得越來越嚴重,受影響的個人通常需要從持續的工作暴露中移除。 雖然預先存在特應性哮喘的個體最初應限制在鋁還原室,但沒有特應性不能預測這種情況是否會在工作暴露後發生。

目前有報告表明,鋁可能與從事冶煉和焊接這種金屬的工人的神經毒性有關。 已經清楚地表明,鋁通過肺部吸收並以高於正常水平的水平從尿液中排出,特別是在還原室工作人員中。 然而,許多關於此類工人神經系統影響的文獻都基於這樣的假設,即鋁的吸收會導致人體神經毒性。 因此,在這種關聯更可重複地證明之前,鋁和職業神經毒性之間的聯繫目前必須被認為是推測性的。

由於在更換陽極或在存在熔融冰晶石和鋁的情況下執行其他劇烈工作時偶爾需要消耗超過 300 kcal/h,因此在炎熱天氣期間可能會出現熱障礙。 當天氣最初從溫和的夏季變為炎熱潮濕的夏季時,最有可能發生此類事件。 此外,導致陽極加速更換或在炎熱天氣期間連續兩個工作班次工作的工作實踐也會使工人容易患上這種熱病症。 工人熱適應不充分或身體狀況不佳、鹽攝入量不足或患有並發或近期疾病,在執行此類艱鉅任務時特別容易發生熱衰竭和/或熱痙攣。 中暑在煉鋁廠工人中發生過,但很少發生,除了那些已知有健康易感因素(例如,酗酒、衰老)的人。

事實證明,接觸與呼吸瀝青煙霧和微粒相關的多環芳烴會使 Soderberg 型還原室人員特別容易患上膀胱癌; 過度的癌症風險還不太確定。 在加熱焦炭和焦油混合物的碳電極工廠中,工人被認為也面臨這種風險。 然而,在電極在約 1,200 °C 下烘烤數天后,多環芳族化合物幾乎完全燃燒或揮發,不再與此類陽極或陰極結合。 因此,使用預烘烤電極的還原電池還沒有被清楚地顯示出會產生這些惡性疾病發展的不當風險。 其他腫瘤(例如,非粒細胞白血病和腦癌)已被建議發生在鋁還原操作中; 目前,此類證據零碎且不一致。

在電解池附近,在電解車間使用氣動破殼機會產生大約 100 dBA 的噪音水平。 電解還原槽由低壓大電流源串聯運行,因此觸電情況通常不會很嚴重。 然而,在高壓電源與電解車間串聯網絡連接點的電廠,尤其是交流高壓電源,可能會發生嚴重的觸電事故。

由於人們對與電磁場相關的暴露提出了健康擔憂,因此該行業工人的暴露受到質疑。 必須認識到,提供給電解還原槽的電源是直流電; 因此,電解車間產生的電磁場主要是靜態或駐場類型。 與低頻電磁場相比,此類場更不容易在實驗或臨床上表現出一致或可重現的生物效應。 此外,通常發現在當今牢房中測得的磁場通量水平在目前提出的靜磁場、亞射頻和靜電場的暫定閾值限值範圍內。 暴露於超低頻電磁場的情況也發生在還原廠中,尤其是在與整流器室相鄰的這些房間的遠端。 然而,在附近的電解車間發現的助焊劑水平極低,遠低於現行標準。 最後,關於鋁還原廠中電磁場對健康造成不利影響的連貫或可重複的流行病學證據尚未得到令人信服的證明。

電極製造

接觸瀝青煙霧的工人可能會出現紅斑; 暴露在陽光下會引起光敏反應並增加刺激。 在個人衛生不當的碳電極工人中發生了局部皮膚腫瘤的病例; 切除和更換工作後,通常不會發現進一步擴散或複發。 在電極製造過程中,會產生大量的碳和瀝青粉塵。 在此類粉塵暴露嚴重且控制不力的情況下,偶爾會有報導稱碳電極製造商可能會患上具有局灶性肺氣腫的單純性塵肺病,並伴有大塊纖維化病變的發展。 無論是單純型還是複雜型塵肺,都與煤工塵肺的相應病症難以區分。 在球磨機中研磨焦炭會產生高達 100 dBA 的噪音水平。

編者按:鋁生產行業已被國際癌症研究機構 (IARC) 列為人類癌症的第 1 組已知原因。 多種暴露與其他疾病(例如,“電解池哮喘”)有關,這些疾病在本文檔的其他地方有所描述 百科全書.

 

背部

星期三,三月16 2011 21:06

黃金冶煉

改編自第 3 版職業健康與安全百科全書。

個體探礦者(例如在中國和巴西)進行小規模的金礦開採,在地下礦山(例如南非)和露天礦(例如美國)進行大規模開採。

最簡單的金礦開採方法是淘金,其中包括將含金沙子或礫石裝滿圓形盤子,將其放在水流下並旋轉。 較輕的沙子和碎石逐漸被洗掉,留下金顆粒靠近鍋的中心。 更先進的水力金礦開採包括將強大的水流引向含金礫石或沙子。 這會粉碎材料並通過特殊的水槽將其沖走,黃金在其中沉澱,而較輕的礫石則被漂浮。 對於河流採礦,使用電梯挖泥機,由平底船組成,這些船使用一連串的小桶從河底挖出材料並將其倒入篩分容器(滾筒篩)中。 當水直接作用在材料上時,材料在滾筒篩中旋轉。 含金砂通過滾筒篩的孔眼下沉,落在振動台上進一步濃縮。

從礦石中提取金有兩種主要方法。 這些是過程 合併氰化. 汞齊化過程基於金與金屬汞形成合金的能力,形成從固態到液態的不同稠度的汞齊。 通過蒸餾掉汞,可以相當容易地從汞合金中去除金。 在內部混汞中,金在礦石被破碎的同時在破碎設備內被分離。 從設備中取出的汞合金在特殊的碗中用水沖洗掉任何雜質。 然後將剩餘的汞從汞合金中壓出。 在外部混汞中,黃金在破碎設備外的混汞器或閘門(覆蓋有銅板的傾斜台)中分離。 在去除汞合金之前,添加新鮮的汞。 然後壓制純化和洗滌的汞齊。 在這兩個過程中,汞都是通過蒸餾從汞合金中去除的。 出於對環境的考慮,如今除了小規模採礦外,合併過程很少見。

氰化法提取金是基於金能夠形成穩定的水溶性複鹽 KAu(CN)2 當與氰化鉀與氧氣結合時。 金礦石破碎後的礦漿由較大的結晶顆粒(稱為砂)和較小的無定形顆粒(稱為淤泥)組成。 較重的沙子沉積在設備底部並允許溶液(包括淤泥)通過。 黃金提取過程包括將磨細的礦石送入浸出桶,然後過濾氰化鉀或氰化鈉溶液。 通過添加增稠劑和真空過濾將淤泥與氰化金溶液分離。 堆浸,將氰化物溶液倒在水平的粗碎礦石堆上,正變得越來越流行,尤其是低品位礦石和礦山尾礦。 在這兩種情況下,金都是通過添加鋁粉或鋅粉從氰化金溶液中回收的。 在單獨的操作中,將濃酸添加到消化反應器中以溶解鋅或鋁,留下固體金。

在碳酸、水和空氣以及礦石中存在的酸的影響下,氰化物溶液分解並釋放出氰化氫氣體。 為了防止這種情況,添加鹼(石灰或燒鹼)。 當加入酸以溶解鋁或鋅時,也會產生氰化氫。

另一種氰化技術涉及使用活性炭去除金。 在用活性炭漿化之前,將增稠劑添加到氰化金溶液中,以保持活性炭懸浮。 通過篩選去除含金木炭,然後使用濃縮的鹼性氰化物酒精溶液提取金。 然後通過電解回收金。 木炭可以通過焙燒重新活化,氰化物可以回收再利用。

混汞法和氰化法都會產生含有大量雜質的金屬,純金含量很少超過每密耳 900,除非進一步電解精煉以產生高達 999.8 每密耳甚至更高的純度。

黃金還作為冶煉銅、鉛和其他金屬的副產品回收(參見本章中的“銅、鉛和鋅冶煉和精煉”一文)。

危害及其預防

深部金礦是通過地下開採提取的。 這就需要採取措施防止礦井作業中粉塵的形成和擴散。 從含砷礦石中分離金會導致礦工接觸砷,並導致含砷粉塵污染空氣和土壤。

在黃金的汞提取過程中,當水銀被放入水閘或從水閘中取出時,當汞合金被純化或壓制時,以及當汞被蒸餾掉時,工人可能會接觸到空氣中高濃度的汞; 據報導,汞齊化和蒸餾工人中有汞中毒。 在遠東和南美洲的幾個國家,汞齊化的汞暴露風險已經成為一個嚴重的問題。

在混汞工藝中,必須將汞放在水閘上,並以確保汞不接觸手部皮膚的方式去除汞合金(通過使用長柄鏟、不透水銀的防護服和很快)。 汞合金的加工和汞的去除或壓制也必須盡可能完全機械化,手不可能接觸到汞; 汞合金的加工和汞的蒸餾必須在單獨的隔離場所進行,該場所的牆壁、天花板、地板、設備和工作表面都覆蓋有不會吸收汞或其蒸氣的材料; 必須定期清潔所有表面,以清除所有的汞沉積物。 所有擬用於涉及使用汞的操作的場所都必須配備一般和局部排氣通風設備。 這些通風系統在汞被蒸餾掉的場所必須特別有效。 汞庫存必須保存在特殊排氣罩下的密封金屬容器中; 必須為工人提供從事汞工作所需的個人防護裝備; 必須對用於合併和蒸餾的場所的空氣進行系統監測。 還應該進行醫學監測。

氰化工廠中氰化氫對空氣的污染取決於氣溫、通風、處理材料的體積、使用的氰化物溶液的濃度、試劑的質量和開放裝置的數量。 對提金廠工人進行的體檢發現,除了高頻率的過敏性皮炎、濕疹和膿皮病(一種急性炎症性皮膚病,伴有膿液形成)外,還有慢性氰化氫中毒的症狀。

正確組織氰化物溶液的製備尤為重要。 如果打開裝有氰化物鹽的桶以及將這些鹽送入溶解槽的過程不是機械化的,則氰化物粉塵和氰化氫氣體可能會造成大量污染。 氰化物溶液應通過自動配比泵通過封閉系統加入。 在黃金氰化廠,所有氰化設備都必須保持正確的鹼度; 此外,氰化設備必須密封並配備 LEV,並由充分的全面通風和洩漏監測提供支持。 所有氰化設備和處所的牆壁、地板、空地和樓梯必須用無孔材料覆蓋,並定期用弱鹼性溶液清洗。

在金泥加工過程中使用酸分解鋅可能會釋放出氰化氫和胂。 因此,這些操作必須在專門配備和隔離的場所進行,並使用局部排氣罩。

應禁止吸煙,並應為工人提供單獨的飲食設施。 應備有急救設備,其中應包含可立即清除與工人身體接觸的任何氰化物溶液的材料和氰化物中毒的解毒劑。 必須為工人提供不受氰化物影響的個人防護服。

環境影響

有證據表明在自然界中暴露於金屬汞蒸氣和汞的甲基化,特別是在黃金加工的地方。 在一項針對巴西金礦區的水、定居點和魚類的研究中,當地消費魚類的可食用部分中的汞濃度幾乎超過巴西建議人類消費水平的 6 倍(Palheta 和 Taylor 1995)。 在委內瑞拉受污染的地區,淘金者多年來一直使用汞從含金沙子和岩粉中分離黃金。 受污染地區表層土壤和橡膠沉積物中的高汞含量構成了嚴重的職業和公共衛生風險。

廢水中的氰化物污染也是一個很大的問題。 氰化物溶液在釋放前應進行處理或應回收再利用。 例如,在消化反應器中排放的氰化氫氣體在從煙囪排出之前用洗滌器處理。

 

背部

星期三,三月16 2011 19:37

概況

金屬冶煉和精煉工業加工金屬礦石和廢金屬以獲得純金屬。 金屬加工業加工金屬以製造其他行業以及其他不同經濟部門所需的機器部件、機械、儀器和工具。 各種類型的金屬和合金被用作原材料,包括軋材(棒材、帶材、輕型材、板材或管材)和拉材(棒材、輕型材、管材或線材)。 基本的金屬加工技術包括:

    • 金屬礦石和廢料的冶煉和精煉
    • 將熔融金屬鑄造成給定的形狀(鑄造廠)
    • 將金屬錘打或壓成模具的形狀(熱鍛或冷鍛)
    • 焊接和切割金屬板
    • 燒結(壓縮和加熱粉末狀材料,包括一種或多種金屬)
    • 在車床上塑造金屬。

               

              各種各樣的技術用於金屬表面處理,包括研磨和拋光、噴砂和許多表面處理和塗層技術(電鍍、鍍鋅、熱處理、陽極氧化、粉末塗層等)。

               

              背部

              星期三,三月16 2011 21:21

              鑄造廠

              鑄造或金屬鑄造涉及將熔融金屬倒入耐熱模具的中空內部,該模具是所需金屬物體圖案的外部或陰模。 模具可以包含一個型芯以確定最終鑄件中任何內部空腔的尺寸。 鑄造工作包括:

              • 製作所需物品的圖案
              • 製作模具和型芯並組裝模具
              • 熔化和精煉金屬
              • 將金屬倒入模具中
              • 冷卻金屬鑄件
              • 從金屬鑄件中取出模具和型芯
              • 從成品鑄件中去除多餘的金屬。

               

              幾千年來,鑄造技術的基本原理幾乎沒有變化。 然而,流程已經變得更加機械化和自動化。 木製模型已被金屬和塑料所取代,開發了用於生產型芯和模具的新物質,並使用了範圍廣泛的合金。 最突出的鑄造工藝是鐵的砂型。

              鐵、鋼、黃銅青銅 是傳統的鑄造金屬。 鑄造行業最大的部門生產灰鐵和球墨鑄鐵鑄件。 灰鐵鑄造廠使用鐵或生鐵(新鑄錠)來製造標準鑄鐵件。 球墨鑄鐵鑄造廠添加鎂、鈰或其他添加劑(通常稱為 鋼包添加劑) 在澆注以製造球墨鑄鐵或可鍛鑄鐵鑄件之前,將其放入盛有熔融金屬的鋼包中。 不同的添加劑對工作場所的暴露影響很小。 鋼鐵和可鍛鑄鐵構成黑色鑄造工業部門的平衡。 最大的黑色金屬鑄造廠的主要客戶是汽車、建築和農具行業。 隨著發動機缸體變得越來越小並且可以在一個模具中澆注,以及鋁被鑄鐵所取代,鑄鐵廠的就業人數已經減少。 有色金屬鑄造廠,尤其是鋁鑄造廠和壓鑄廠,就業人數眾多。 黃銅鑄造廠,無論是獨立的還是為管道設備行業生產的,都是一個正在萎縮的行業,然而,從職業健康的角度來看,它仍然很重要。 近年來,鑄造產品中使用了鈦、鉻、鎳和鎂,甚至鈹、鎘和釷等毒性更大的金屬。

              儘管可以假設金屬鑄造行業是從重熔金屬錠或生豬形式的固體材料開始的,但大型單位中的鋼鐵行業可能是如此整合,以至於分工不那麼明顯。 例如,商業高爐可能將其所有產出轉化為生鐵,但在綜合工廠中,一些鐵可能用於生產鑄件,從而參與鑄造過程,高爐鐵可能被熔化以進行車削進入鋼鐵,同樣的事情也會發生。 事實上,由於這個原因,鋼鐵貿易中有一個單獨的部分被稱為 鑄錠成型. 在正常的鑄鐵廠中,生鐵的重熔也是一個精煉過程。 在有色金屬鑄造廠中,熔化過程可能需要添加金屬和其他物質,因此構成合金化過程。

              矽砂與粘土結合製成的模具在鑄鐵行業占主導地位。 傳統上通過烘烤結合植物油或天然糖的矽砂製成的岩芯已被大量取代。 現代鑄造技術開發了生產模具和型芯的新技術。

              一般而言,鑄造廠的健康和安全危害可按金屬鑄件類型、成型工藝、鑄件尺寸和機械化程度進行分類。

              流程概覽

              以設計者的圖紙為基礎,構造出符合成品金屬鑄件外形的圖案。 以同樣的方式製作芯盒,以生產合適的芯來決定最終產品的內部配置。 砂型鑄造是使用最廣泛的方法,但也可以使用其他技術。 這些包括:永久模鑄造,使用鐵或鋼模具; 壓鑄,其中熔融金屬(通常是輕合金)在 70 至 7,000 kgf/cm 的壓力下被迫進入金屬模具2; 熔模鑄造,每個要生產的鑄件都製成蠟模,並用耐火材料覆蓋,這將形成模具,將金屬倒入其中。 “消失模”工藝使用沙子中的聚苯乙烯泡沫模型來製造鋁鑄件。

              金屬或合金在爐子中熔化和製備,爐子可以是沖天爐、旋轉爐、反射爐、坩堝爐、電弧爐、槽爐或無芯感應爐(見表 1)。 進行相關的冶金或化學分析。 熔融金屬通過鋼包或直接從熔爐中倒入組裝好的模具中。 當金屬冷卻後,模具和型芯材料被移除(落砂、剝離或敲除),鑄件被清潔和修整(去澆口、噴丸或水力噴砂以及其他研磨技術)。 某些鑄件可能需要焊接、熱處理或噴漆才能使成品符合買方的規格。

              表 1. 鑄造爐的類型

              產品描述

              沖天爐

              沖天爐是一種高大的立式爐,頂部開口,底部有鉸鏈門。 它從頂部交替裝入焦炭、石灰石和金屬層; 熔融金屬在底部被去除。 特殊危害包括一氧化碳和高溫。

              電弧爐

              熔爐中裝有鋼錠、廢料、合金金屬和助熔劑。 在三個電極和金屬裝料之間產生電弧,熔化金屬。 含有助熔劑的爐渣覆蓋在熔融金屬的表面,以防止氧化、精煉金屬並保護爐頂免受過熱的影響。 準備就緒後,升高電極並傾斜熔爐以將熔融金屬倒入接收鋼包中。 特殊危害包括金屬煙霧和噪音。

              感應爐

              感應爐通過使高電流通過爐子外部的銅線圈來熔化金屬,由於金屬爐料的高電阻,在金屬爐料的外邊緣感應電流加熱金屬。 熔化從裝料的外部向內部進行。 特殊危害包括金屬煙霧。

              坩堝爐

              裝有金屬裝料的坩堝或容器由燃氣或燃油燃燒器加熱。 準備就緒後,將坩堝從熔爐中取出並傾斜以倒入模具中。 特殊危害包括一氧化碳、金屬煙霧、噪音和熱量。

              迴轉爐

              一種長而傾斜的旋轉圓筒爐,從頂部裝料,從下端燒成。

              通道爐

              感應爐的一種。

              反射爐

              這種臥式爐的一端有一個壁爐,通過稱為防火橋的低隔牆與金屬裝料隔開,另一端有一個煙囪或煙囪。 金屬不與固體燃料接觸。 壁爐和金屬裝料均由拱形屋頂覆蓋。 從壁爐到煙囪的路徑中的火焰向下反射或在下面的金屬上迴盪,將其熔化。

               

              無論採用何種特定鑄造工藝,諸如因鐵水存在而引起的危險等危險對大多數鑄造廠來說都是常見的。 危險也可能特定於特定的鑄造工藝。 例如,鎂的使用存在其他金屬鑄造行業沒有遇到的耀斑風險。 本文重點介紹鑄鐵廠,其中包含大部分典型的鑄造危害。

              機械化或生產鑄造廠採用與傳統鑄鐵廠相同的基本方法。 成型時,例如用機器進行,鑄件通過拋丸或噴水清理,機器通常內置防塵裝置,減少粉塵危害。 然而,沙子經常在開放式皮帶輸送機上從一個地方移動到另一個地方,轉運點和沙子溢出可能是大量空氣粉塵的來源; 鑑於高生產率,空氣中的粉塵負荷可能比傳統鑄造廠還要高。 對 1970 世紀 XNUMX 年代中期空氣採樣數據的審查顯示,美國大型生產鑄造廠的粉塵水平高於同期採樣的小型鑄造廠。 在帶式輸送機的轉運點上安裝排氣罩,並結合嚴格的內部管理,應該是常規做法。 通過氣動系統進行輸送有時在經濟上是可行的,並且會產生幾乎無塵的輸送系統。

              鑄鐵廠

              為簡單起見,可以假定鑄鐵廠包括以下六個部分:

              1. 金屬熔煉和澆注
              2. 製版
              3. 造型
              4. 制芯
              5. 淘汰賽/淘汰賽
              6. 鑄件清洗。

               

              在許多鑄造廠中,幾乎所有這些過程都可能在同一車間區域同時或連續進行。

              在典型的生產鑄造廠中,鐵從熔化到澆注、冷卻、落砂、清潔和作為成品鑄件運輸。 砂從砂混合、造型、落砂和返回砂混合循環。 從制芯過程中將砂添加到系統中,從新砂開始。

              熔化和澆注

              鑄鐵工業嚴重依賴沖天爐進行金屬熔煉和精煉。 沖天爐是一個高大的立式熔爐,頂部敞開,底部有鉸鏈門,內襯耐火材料,並裝有焦炭、廢鐵和石灰石。 空氣從底部的開口(風口)吹過裝料; 焦炭的燃燒加熱、熔化和提純鐵。 在操作過程中,裝料材料通過起重機送入沖天爐頂部,並且必須存放在手邊,通常存放在院子裡靠近裝料機械的院子或垃圾箱中。 原材料堆垛的整潔和有效監督對於最大程度地降低因重物滑落而受傷的風險至關重要。 帶有大電磁鐵或重物的起重機通常用於將廢金屬減少到易於管理的尺寸,以便裝入沖天爐和自行填充裝料斗。 起重機駕駛室應得到妥善保護,並對操作人員進行適當培訓。

              處理原材料的員工應穿戴手革和防護靴。 不小心裝料會使料斗裝滿,並可能導致危險的溢出。 如果發現充電過程噪音太大,可以通過在儲料斗和料斗上安裝橡膠消音襯墊來降低金屬對金屬撞擊的噪音。 充電平台必須高於地面並且可能存在危險,除非它是水平的並且有防滑表面並且周圍有堅固的欄杆和任何地板開口。

              沖天爐會產生大量一氧化碳,這些一氧化碳可能會從裝料門洩漏並被局部渦流吹回。 一氧化碳是無形的,無味的,可以迅速產生有毒的環境水平。 在充電平台或周圍走道上工作的員工應接受良好培訓,以識別一氧化碳中毒的症狀。 需要對暴露水平進行連續和現場監測。 自給式呼吸器和復蘇設備應隨時準備就緒,操作人員應接受使用指導。 開展應急工作時,應制定並執行密閉空間進入污染物監測制度。 所有的工作都應該受到監督。

              沖天爐通常成對或成組放置,這樣當一個正在修理時,其他的就會運行。 使用期限必須基於耐火材料耐久性方面的經驗和工程建議。 必須提前製定出鐵和在出現熱點或水冷系統禁用時關閉的程序。 沖天爐維修必然需要員工在沖天爐外殼內部進行修補或更新耐火襯裡。 這些任務應被視為密閉空間條目並採取適當的預防措施。 還應採取預防措施以防止材料在這種時候通過裝料門排出。 為保護工人免受墜落物體的傷害,他們應佩戴安全頭盔,如果在高處工作,則應佩戴安全帶。

              出爐沖天爐(將熔融金屬從沖天爐井轉移到保溫爐或鋼包)的工人必須遵守​​嚴格的個人防護措施。 護目鏡和防護服必不可少。 護目鏡應能抵抗高速沖擊和熔融金屬。 應格外小心,以防止殘留的熔渣(借助石灰石添加劑從熔體中去除的不需要的碎屑)和金屬與水接觸,這會導致蒸汽爆炸。 出料員和主管必須確保任何未參與沖天爐操作的人員都留在危險區域之外,危險區域由距離沖天爐噴嘴約 4 m 的半徑劃定。 根據 1953 年英國鋼鐵鑄造廠條例,劃定未經授權的禁止進入區是一項法定要求。

              當沖天爐運行結束時,沖天爐底部會掉落,以便在員工可以進行日常耐火材料維護之前清除仍然留在殼內的不需要的爐渣和其他材料。 放下沖天爐底部是一項需要經過培訓的監督的熟練且危險的操作。 一塊耐火地板或一層乾砂,用來放置碎屑是必不可少的。 如果出現問題,例如沖天爐底門卡住,必須非常小心,以免工人被鐵水和爐渣燙傷。

              可見的白熱金屬會釋放紅外線和紫外線輻射,對工人的眼睛構成威脅,大量接觸會導致白內障。

              鋼包在裝入熔融金屬之前必須乾燥,以防止蒸汽爆炸; 必須建立令人滿意的火焰加熱期。

              應為鑄造廠金屬和澆注部門的員工提供安全帽、有色護目鏡和麵罩、鍍鋁衣服,如圍裙、綁腿或護腿(小腿和腳套)和靴子。 防護設備的使用應該是強制性的,並且在其使用和維護方面應該有足夠的指導。 在處理熔融金屬的所有區域都需要高標準的內務管理和最大程度的防水。

              當大型鋼包從起重機或高架輸送機上吊下時,應採用主動鋼包控制裝置,以確保如果操作員鬆開手,金屬不會溢出。 必須定期測試固定熔融金屬鋼包的掛鉤的金屬疲勞度,以防止失效。

              在生產鑄造廠中,組裝好的模具沿著機械傳送帶移動到通風的澆注站。 澆注可能來自帶機械輔助的手動控製鋼包、駕駛室控制的分度鋼包,也可以是自動的。 通常,澆注站配備有直接供氣的補償罩。 澆注的模具沿著輸送機通過一個耗盡的冷卻隧道,直到落砂。 在較小的車間鑄造廠,模具可能會倒在鑄造廠的地板上,然後在那裡燒掉。 在這種情況下,鋼包應配備移動式排氣罩。

              鐵水的出鐵和運輸以及電爐的​​裝料會暴露於氧化鐵和其他金屬氧化物煙霧中。 倒入模具中會點燃和熱解有機材料,產生大量一氧化碳、煙霧、致癌多環芳烴(PAHs)和核心材料的熱解產物,這些物質可能致癌,也是呼吸道致敏物質。 包含大型聚氨酯粘合冷芯盒芯的模具會釋放出含有異氰酸酯和胺類的濃密刺激性煙霧。 模具燒毀的主要危險控制是局部排氣的澆注站和冷卻隧道。

              在使用屋頂風扇進行澆注操作的鑄造廠中,在起重機駕駛室所在的上部區域可能會發現高濃度的金屬煙霧。 如果駕駛室有操作員,則駕駛室應封閉並提供經過過濾和調節的空氣。

              製版

              製版是一項將二維設計方案轉化為三維物體的高技能行業。 傳統的木製模型是在標準車間製作的,包括手動工具和電動切割和刨削設備。 在此,應採取一切合理可行的措施以最大程度地降低噪音,並且必須提供合適的護耳器。 員工了解使用此類保護的優勢非常重要。

              電動木材切割和精加工機器是明顯的危險源,通常無法安裝合適的防護裝置而不完全阻止機器運行。 員工必須精通正常操作程序,還應了解工作中固有的危險。

              木材鋸切會產生粉塵暴露。 應安裝高效的通風系統,以消除模型車間氣氛中的木屑。 在某些使用硬木的行業中,已經觀察到鼻癌。 這在創始行業還沒有被研究過。

              與壓鑄一樣,在永久金屬模具中鑄造一直是鑄造行業的重要發展。 在這種情況下,制模在很大程度上被工程方法所取代,實際上是一種模具製造操作。 大多數制模危險和沙子風險都已消除,但被使用某種耐火材料覆蓋模具或模具所固有的風險所取代。 在現代模具鑄造工作中,越來越多地使用砂芯,在這種情況下,砂鑄造廠的粉塵危害仍然存在。

              模壓成型

              鑄鐵行業最常見的造型工藝使用由矽砂、煤粉、粘土和有機粘合劑製成的傳統“綠砂”模具。 模俱生產的其他方法改編自製芯:熱固、冷自凝和氣體硬化。 這些方法及其危害將在製芯部分討論。 也可以使用永久模具或消失模工藝,尤其是在鋁鑄造行業。

              在生產型鑄造廠,混砂、造型、合模、澆注、落砂一體化、機械化。 來自落砂機的沙子被回收回混砂操作,在混砂操作中加入水和其他添加劑,並在研磨機中混合沙子以保持所需的物理性能。

              為了便於組裝,模型(及其模具)分為兩部分。 在手工模具製造中,模具被封閉在金屬或木製框架中,稱為 燒瓶. 圖案的下半部分放置在底部燒瓶中( 拖動),先細砂後重砂澆在花紋周圍。 通過振動擠壓、拋砂或壓力工藝將砂壓實在模具中。 頂部燒瓶( 應付) 類似地準備。 木製墊片放置在上衣中以形成澆口和冒口通道,這些通道是熔融金屬流入模具型腔的通道。 去除圖案,插入型芯,然後將模具的兩半組裝並固定在一起,準備澆注。 在生產鑄造廠,上砂箱和下砂箱在機械傳送帶上準備,型芯放置在下砂箱中,模具通過機械方式組裝。

              無論在哪里處理沙子,矽塵都是一個潛在的問題。 型砂通常是潮濕的或與液態樹脂混合,因此不太可能成為可吸入粉塵的重要來源。 有時會添加滑石粉等脫模劑,以促進模型從模具中脫模。 可吸入的滑石粉會導致滑石病,一種塵肺病。 在採用手工成型的地方,脫模劑更為普遍; 在更大、更自動化的過程中,它們很少見。 有時將化學品噴灑到模具表面,懸浮或溶解在異丙醇中,然後將其燃燒掉,留下化合物(通常是一種石墨)覆蓋模具,以獲得具有更精細表面光潔度的鑄件。 這涉及直接的火災風險,所有參與應用這些塗料的員工都應配備阻燃防護服和手部保護裝置,因為有機溶劑也會引起皮炎。 塗料應在通風的棚內施工,以防止有機蒸氣逸出到工作場所。 還應遵守嚴格的預防措施,以確保安全地儲存和使用異丙醇。 應將其轉移到小容器中以便立即使用,較大的儲存容器應遠離燃燒過程。

              手動模具製作可能涉及操作大而笨重的物體。 模具本身很重,造型箱或造型箱也很重。 它們通常是用手提起、移動和堆放的。 背部受傷很常見,並且需要動力輔助,這樣員工就不需要舉起太重而無法安全搬運的物體。

              標準化設計可用於攪拌機、輸送機、澆注站和落砂站的外殼,具有適當的排氣量以及捕獲和傳輸速度。 堅持此類設計和控制系統的嚴格預防性維護將達到國際公認的粉塵暴露限值。

              制芯

              插入模具中的型芯決定了空心鑄件的內部結構,例如發動機缸體的水套。 型芯必須經受住鑄造過程,但同時也不能太堅固以致於無法在脫模階段從鑄件中取出。

              在 1960 年代之前,核心混合物包含沙子和粘合劑,例如亞麻籽油、糖蜜或糊精(油砂)。 砂子被裝在一個有芯形空腔的芯盒中,然後在烘箱中烘乾。 核心爐會產生有害的熱解產物,需要一個合適的、維護良好的煙囪系統。 通常情況下,烘箱內的對流足以確保從工作場所令人滿意地去除煙霧,儘管它們對空氣污染有很大貢獻。從烘箱中取出後,成品油砂芯仍會產生少量煙霧,但危害輕微; 然而,在某些情況下,煙霧中的少量丙烯醛可能會造成相當大的麻煩。 可以用“擴口塗層”處理型芯以改善鑄件的表面光潔度,這需要與模具相同的預防措施。

              熱箱或殼成型和製芯是鑄鐵廠使用的熱固工藝。 新砂可以在鑄造廠與樹脂混合,或者樹脂塗層砂可以裝在袋子中運輸,以添加到製芯機中。 將樹脂砂注入金屬模型(芯盒)中。 然後將模型加熱——在熱箱工藝中通過直接天然氣燃燒或通過其他方式進行殼芯和成型。 熱箱通常使用糠醇(呋喃)、脲醛或酚醛熱固性樹脂。 外殼成型使用脲醛樹脂或酚醛樹脂。 經過短暫的固化時間後,型芯會顯著變硬,並且可以通過頂桿將其從模板中推出。 根據系統的不同,熱箱和殼芯製造會大量暴露於甲醛(一種可能的致癌物質)和其他污染物。 甲醛控制措施包括操作站直接送風、芯盒局部排風、芯庫站圍護局部排風、低甲醛排放樹脂等。 很難達到令人滿意的控制。 應向制芯工人提供呼吸系統疾病的醫學監測。 必須防止酚醛樹脂或脲醛樹脂與皮膚或眼睛接觸,因為這些樹脂具有刺激性或致敏性,可引起皮炎。 大量用水清洗有助於避免此問題。

              目前使用的冷固化(免烘烤)硬化系統包括:酸催化的脲醛樹脂和酚醛樹脂,含和不含糠醇; 醇酸和酚類異氰酸酯; 法斯科; 自凝矽酸鹽; 伊諾塞特; 水泥砂和流體或澆注砂。 冷固化固化劑不需要外部加熱即可固化。 粘合劑中使用的異氰酸酯通常基於亞甲基二苯基異氰酸酯 (MDI),如果吸入,可能會刺激呼吸道或引起哮喘。 處理或使用這些化合物時,建議戴手套和護目鏡。 異氰酸酯本身應在 10 至 30°C 的干燥條件下小心儲存在密封容器中。 空的儲存容器應裝滿 24% 的碳酸鈉溶液並浸泡 5 小時,以中和桶中殘留的任何殘留化學物質。 大多數一般內務處理原則應嚴格應用於樹脂成型工藝,但在處理用作凝固劑的催化劑時應格外小心。 苯酚和油類異氰酸酯樹脂的催化劑通常是以吡啶類化合物為基礎的芳香胺類化合物,為具有刺激性氣味的液體。 它們會引起嚴重的皮膚刺激以及腎和肝損傷,還會影響中樞神經系統。 這些化合物可以作為單獨的添加劑(三組分粘合劑)提供,也可以與油料混合使用,並且 LEV 應在混合、成型、鑄造和分離階段提供。 對於某些其他免烘烤工藝,使用的催化劑是磷酸或各種磺酸,它們也有毒; 應充分防范運輸或使用過程中發生的事故。

              氣體硬化製芯包括二氧化碳 (CO2)-矽酸鹽和 Isocure(或“Ashland”)工藝。 CO 的多種變體2- 自 1950 年代以來開發了矽酸鹽工藝。 該工藝通常用於生產大中型模具和型芯。 芯砂是矽酸鈉和矽砂的混合物,通常通過添加糖蜜等物質作為分解劑進行改性。 芯盒裝滿後,使二氧化碳通過芯混合物固化芯。 這會形成碳酸鈉和矽膠,充當粘合劑。

              矽酸鈉是一種鹼性物質,如果與皮膚或眼睛接觸或被攝入,可能有害。 建議在處理大量矽酸鈉的區域附近提供緊急淋浴,並應始終戴上手套。 任何使用矽酸鈉的鑄造廠區域都應配備現成的洗眼器。 CO2 可以以固體、液體或氣體的形式提供。 如果以鋼瓶或壓力罐供應,則應採取許多內務預防措施,例如鋼瓶存放、閥門維護、搬運等。 氣體本身也存在風險,因為它可以降低封閉空間空氣中的氧氣濃度。

              Isocure 工藝用於型芯和模具。 這是一種氣體固化系統,其中樹脂(通常是酚醛樹脂)與二異氰酸酯(例如 MDI)和沙子混合。 將其註入芯盒中,然後用胺(通常是三乙胺或二甲基乙胺)充氣,以引起交聯、凝固反應。 胺類通常以桶裝形式出售,是一種具有強烈氨味的高度揮發性液體。 存在非常真實的火災或爆炸風險,應格外小心,尤其是在散裝儲存材料的情況下。 這些胺類的典型作用是導致視力模糊和角膜腫脹,但它們也會影響中樞神經系統,從而導致抽搐、癱瘓,偶爾還會導致死亡。 如果某些胺接觸到眼睛或皮膚,急救措施應包括用大量清水沖洗至少 15 分鐘並立即就醫。 在 Isocure 工藝中,胺以蒸氣形式在氮氣載體中使用,過量的胺通過酸塔洗滌。 芯盒洩漏是高暴露的主要原因,儘管從製造的芯中排出的胺也很重要。 處理該材料時應始終格外小心,並應安裝合適的排氣通風設備以去除工作區域的蒸汽。

              落砂、鑄件取出和取芯

              熔融金屬冷卻後,必須將粗鑄件從模具中取出。 這是一個嘈雜的過程,通常會在 90 小時的工作日內讓操作員暴露在遠高於 8 dBA 的環境中。 如果降低噪聲輸出不可行,則應提供聽力保護器。 模具的主要部分通常通過震動衝擊與鑄件分離。 通常將造型箱、模具和鑄件掉落到振動篩上以去除沙子(落砂)。 然後沙子通過格柵落入料斗或輸送機,在那裡它可以經過磁選機並回收用於研磨、處理和再利用,或者只是傾倒。 有時可以使用噴水代替網格,從而減少灰塵。 核心在這裡被移除,有時也使用高壓水流。

              然後取出鑄件並轉移到下一階段的脫模操作。 通常,小鑄件可以在落砂前通過“沖壓”工藝從砂箱中取出,這樣產生的灰塵較少。 沙子會產生危險的二氧化矽粉塵,因為它已經與熔融金屬接觸,因此非常乾燥。 金屬和沙子仍然很熱。 需要保護眼睛。 行走和工作表面必須沒有碎屑,這會導致絆倒,也沒有灰塵,灰塵會重新懸浮以造成吸入危險。

              已經進行的研究相對較少,以確定新的核心粘合劑對特別是除芯操作員的健康有什麼影響(如果有的話)。 呋喃、糠醇和磷酸、脲醛樹脂和酚醛樹脂、矽酸鈉和二氧化碳、自硬、改性亞麻籽油和 MDI,在暴露於熔融金屬的溫度時都會發生某種類型的熱分解。

              關於樹脂包覆二氧化矽顆粒對塵肺病發展的影響,尚未進行任何研究。 目前尚不清楚這些塗層是否會對肺組織損傷產生抑製或加速作用。 恐怕磷酸的反應產物會釋放出膦。 動物實驗和一些選定的研究表明,當用無機酸處理二氧化矽時,二氧化矽粉塵對肺組織的影響會大大加快。 脲醛樹脂和酚醛樹脂會釋放游離酚類、醛類和一氧化碳。 為增加可折疊性而添加的糖會產生大量的一氧化碳。 自硬會釋放異氰酸酯(例如 MDI)和一氧化碳。

              清理(​​清理)

              鑄件清理或清理是在落砂和取芯之後進行的。 所涉及的各種過程在不同的地方有不同的名稱,但大致可以分為以下幾類:

              • 精細動作 包括用手動工具或便攜式氣動工具去除粘附的型砂、芯砂、流道、冒口、飛邊和其他易於處理的物質的剝離、粗加工或清理、去除。
              • 費特林 包括去除燒焦的型砂、粗糙的邊緣、多餘的金屬,例如水泡、門的殘端、結疤或其他不需要的瑕疵,以及使用手鑿、氣動工具和鋼絲刷對鑄件進行手工清潔。 焊接技術,如氧乙炔火焰切割、電弧、電弧空氣、粉末清洗和等離子焊炬,可用於燒掉集管、鑄件修復以及切割和清洗。

               

              去除澆道是第一個修整操作。 模具中鑄造的金屬有一半不是最終鑄件的一部分。 模具必須包括容器、型腔、冒口和澆口,以便用金屬填充以完成鑄造物體。 澆道通常可以在脫模階段移除,但有時這必須作為清理或修整操作的單獨階段進行。 澆口的去除是手工完成的,通常是用錘子敲擊鑄件。 為了降低噪音,金屬錘可以用橡膠覆蓋的錘子代替,傳送帶也襯有相同的隔音橡膠。 熱金屬碎片被拋出並對眼睛造成危害。 必須使用眼睛保護裝置。 分離的澆口通常應返回到熔煉廠的進料區,不應允許在鑄造廠的脫澆部分堆積。 在除鏽之後(但有時之前),大多數鑄件都經過噴丸處理或翻滾處理,以去除模具材料,並可能改善表面光潔度。 翻滾的桶會產生高噪音。 外殼可能是必需的,這也可能需要 LEV。

              鋼、鐵和有色金屬鑄造廠的修整方法非常相似,但與鐵和有色金屬鑄件相比,由於燒焦熔砂的數量更多,因此鋼鑄件的修整和清理存在特殊困難。 大型鑄鋼件上的熔砂可能含有方石英,它比原始砂中的石英毒性更大。

              在切削和研磨之前需要對鑄件進行無氣噴丸或翻滾,以防止過度暴露於二氧化矽粉塵。 鑄件必須沒有可見的灰塵,但如果二氧化矽被燒入鑄件表面清潔的金屬表面,研磨仍可能產生二氧化矽危害。 彈丸在鑄件處以離心力推進,裝置內無需操作員。 噴砂櫃必須排空,以免可見的粉塵逸出。 只有當拋丸機櫃和/或風扇和除塵器發生故障或老化時,才會出現粉塵問題。

              通過使鑄件經受水或鐵或鋼丸的高壓流,可以使用水或水和砂或壓力噴丸來去除粘附的砂。 噴砂已在多個國家(例如英國)被禁止,因為隨著沙粒變得越來越細且可吸入部分因此不斷增加,矽肺病的風險。 水或彈丸通過噴槍排出,如果處理不當,顯然會對人員構成危險。 爆破應始終在隔離、封閉的空間內進行。 應定期檢查所有噴砂外殼,以確保除塵系統正常運行,並且沒有任何洩漏,彈丸或水可能會通過這些洩漏進入鑄造廠。 爆破手的頭盔應經過批准並仔細維護。 建議在展位門上張貼告示,警告員工正在進行爆破,未經授權禁止進入。 在某些情況下,可以在門上安裝與爆破驅動電機相連的延遲螺栓,這樣在爆破停止之前無法打開門。

              各種打磨工具用於打磨粗糙的鑄件。 砂輪可以安裝在落地式或基座式機器上,也可以安裝在便攜式或擺動架研磨機上。 台座磨床用於易於處理的較小鑄件; 便攜式打磨機、表面圓盤砂輪、杯形砂輪和錐形砂輪用於多種用途,包括鑄件內表面的平滑; 擺動架打磨機主要用於需要去除大量金屬的大型鑄件。

              其他鑄造廠

              鋼鐵立業

              鑄鋼廠(不同於基礎鋼廠)的生產與鑄鐵廠的生產類似; 但是,金屬溫度要高得多。 這意味著用彩色鏡片保護眼睛是必不可少的,並且模具中的二氧化矽會通過加熱轉化為鱗石英或方晶石,這兩種形式的結晶二氧化矽對肺部特別危險。 砂子經常會粘在鑄件上,必須用機械方法清除,這會產生危險的粉塵; 因此,有效的除塵系統和呼吸保護裝置必不可少。

              輕合金鑄造

              輕合金鑄造廠主要使用鋁和鎂合金。 這些通常含有少量金屬,在某些情況下可能會散發出有毒煙霧。 應對煙霧進行分析,以確定合金可能含有此類成分的成分。

              在鋁和鎂鑄造廠,熔化通常在坩堝爐中進行。 建議在鍋頂部周圍設置排氣孔以排出煙霧。 在燃油爐中,燃燒器故障導致的不完全燃燒可能會導致一氧化碳等產物釋放到空氣中。 爐煙可能含有復雜的碳氫化合物,其中一些可能致癌。 在爐子和煙道清潔過程中,存在暴露於來自油沉積物的爐子煙灰中濃縮的五氧化二釩的危險。

              螢石通常用作鋁熔煉中的助熔劑,大量的氟化物粉塵可能會釋放到環境中。 在某些情況下,氯化鋇被用作鎂合金的熔劑; 這是一種劇毒物質,因此在使用時需要格外小心。 輕合金有時可以通過使二氧化硫或氯氣(或分解產生氯氣的專有化合物)通過熔融金屬來脫氣; 此操作需要排氣通風和呼吸防護設備。 為了降低模具中鐵水的冷卻速度,在冒口上放置會發生高放熱反應的物質混合物(通常是鋁和氧化鐵)。 這種“鋁熱劑”混合物會散發出濃煙,在實踐中發現這些煙是無害的。 當煙霧呈棕色時,可能會因懷疑存在氮氧化物而引起警報; 然而,這種懷疑是沒有根據的。 鋁、鎂鑄件修整過程中產生的細碎鋁構成嚴重的火災隱患,應採用濕法除塵。

              鎂鑄件具有相當大的潛在火災和爆炸危險。 除非在它與大氣之間保持保護屏障,否則熔融鎂會點燃; 熔融硫被廣泛用於此目的。 鑄造工人用手將硫磺粉塗在熔爐上可能會患上皮炎,因此應戴上防火織物製成的手套。 與金屬接觸的硫不斷燃燒,因此釋放出大量的二氧化硫。 應安裝排氣通風裝置。 應告知工人盛放熔融鎂的鍋或鋼包著火的危險,這可能會產生一團細密的氧化鎂細雲。 所有鎂鑄造工人都應穿著防火材料製成的防護服。 塗有鎂粉的衣物不應存放在沒有濕度控制的儲物櫃中,因為可能會發生自燃。 應除去衣服上的鎂粉。法式粉筆廣泛用於鎂鑄造廠的模具修整; 應控製粉塵,防止滑石病。 滲透油和噴粉用於檢測輕合金鑄件的裂紋。

              已引入染料以提高這些技術的有效性。 已發現某些紅色染料會被汗液吸收和排泄,從而弄髒個人衣物; 儘管這種情況令人討厭,但沒有觀察到對健康的影響。

              黃銅和青銅鑄造廠

              典型合金產生的有毒金屬煙霧和粉塵是黃銅和青銅鑄造廠的一種特殊危害。 在熔化、澆注和精加工操作中暴露於超過安全限值的鉛是很常見的,特別是在合金具有高鉛成分的情況下。 爐膛清理和爐渣處理中的鉛危害尤為嚴重。 鉛的過度暴露在熔化和澆注過程中很常見,也可能發生在研磨過程中。 鋅和銅煙霧(青銅的成分)是金屬煙霧熱的最常見原因,儘管在使用鎂、鋁、銻等的鑄造工人中也觀察到這種情況。 一些高強度合金含有鎘,急性接觸會導致化學性肺炎,慢性接觸會導致腎損傷和肺癌。

              永久成型工藝

              與壓鑄一樣,在永久金屬模具中鑄造一直是鑄造業的重要發展。 在這種情況下,打版在很大程度上被工程方法所取代,實際上是一種開模操作。 從而消除了大部分制模危險,並且也消除了來自沙子的風險,但被使用某種耐火材料覆蓋模具或模具所固有的一定程度的風險所取代。 在現代模具鑄造工作中,越來越多地使用砂芯,在這種情況下,砂鑄造廠的粉塵危害仍然存在。

              壓鑄

              鋁是壓鑄中的常見金屬。 鍍鉻飾件等汽車硬件通常採用壓鑄鋅,然後鍍銅、鍍鎳和鍍鉻。 應始終控制鋅煙引起的金屬煙熱危害,鉻酸霧也必須加以控制。

              壓鑄機存在液壓動力壓力機常見的所有危險。 此外,工人可能會接觸到用作模具潤滑劑的油霧,必須防止吸入這些油霧和浸油衣服的危險。 壓力機中使用的耐火液壓油可能含有有毒的有機磷化合物,在液壓系統的維護工作中應特別小心。

              精密鑄造

              精密鑄造廠依賴於熔模或失蠟鑄造工藝,其中通過將蠟注入模具中來製作圖案; 這些模型塗有用作模具表面材料的精細耐火粉末,然後在鑄造之前或通過引入鑄造金屬本身將蠟熔化。

              去除蠟存在一定的火災隱患,蠟的分解會產生丙烯醛和其他危險的分解產物。 蠟燒窯必須充分通風。 三氯乙烯已被用來去除最後的蠟跡; 這種溶劑可能會聚集在模具的口袋中或被耐火材料吸收,並在澆注過程中蒸發或分解。 夾雜石棉熔模鑄造耐火材料因有石棉的危害,應予以杜絕。

              健康問題和疾病模式

              鑄造廠在工業過程中脫穎而出,因為熔融金屬溢出和爆炸導致的死亡率更高,沖天爐維護包括底部掉落和更換襯裡期間的一氧化碳危害。 與其他工廠相比,鑄造廠報告異物、挫傷和燒傷的發生率更高,而肌肉骨骼損傷的比例更低。 它們的噪音暴露水平也最高。

              對鑄造廠數十起致命傷害的研究揭示了以下原因:維護和故障排除期間模具輸送車和建築結構之間的擠壓、清潔遠程啟動的研磨機時的擠壓、起重機故障後熔融金屬燃燒、模具開裂、溢出轉移鋼包、未乾燥鋼包中的蒸汽噴發、從起重機和工作平台上墜落、焊接設備觸電、物料搬運車輛壓碎、沖天爐底部墜落燒傷、沖天爐維修期間的高氧氣氛以及沖天爐維修期間的一氧化碳過度暴露。

              砂輪

              砂輪的爆裂或斷裂可能會導致致命或非常嚴重的傷害:砂輪與底座磨床其餘部分之間的間隙可能會卡住並壓傷手或前臂。 未受保護的眼睛在所有階段都處於危險之中。 滑倒和跌倒,尤其是在搬運重物時,可能是由於地板保養不當或地板堵塞造成的。 墜落的物體或掉落的重物可能會導致腳部受傷。 扭傷和拉傷可能是由於提舉和搬運時過度用力造成的。 維護不當的起重設備可能會發生故障並導致材料掉落在工人身上。 電氣設備維護不當或未接地(未接地)可能導致觸電,尤其是便攜式工具。

              機械的所有危險部件,尤其是砂輪,都應有足夠的防護裝置,如果在加工過程中拆除防護裝置,則自動鎖定。 應消除底座磨床砂輪與其餘部分之間的危險間隙,並應密切注意砂輪的保養和維護以及速度調節方面的所有預防措施(便攜式砂輪需要特別小心)。 應嚴格維護所有電氣設備和正確的接地安排。 應指導工人掌握正確的起重和搬運技術,並了解如何將負載連接到起重機吊鉤和其他起重設備上。 還應提供合適的個人防護裝備,例如眼罩和麵罩以及腳和腿保護裝置。 應提供及時急救,即使是輕傷,並在需要時提供合格的醫療護理。

              粉塵病在鑄造工人中很突出。 二氧化矽暴露通常接近或超過規定的暴露限值,即使在現代生產鑄造廠和鑄件沒有可見灰塵的良好控制清潔操作中也是如此。 在鑄件多塵或機櫃洩漏的情況下,會發生多次超過限值的暴露。 在落砂、砂準備或耐火材料修復過程中,可見粉塵從通風口逸出可能導致過度曝光。

              矽肺病是鋼鐵清理車間的主要健康危害; 混合型塵肺在鐵修整中更為普遍(Landrigan 等人,1986 年)。 在鑄造廠,患病率隨著暴露時間的長短和粉塵水平的升高而增加。 有一些證據表明,由於存在較高水平的游離二氧化矽,鑄鋼廠的條件比鑄鐵廠更容易引起矽肺病。 嘗試設定不會發生矽肺病的暴露水平尚無定論; 閾值可能小於 100 微克/立方米3 也許低至該數量的一半。

              在大多數國家,矽肺病新病例的發生率正在下降,部分原因是技術的變化,鑄造廠不再使用矽砂,煉鋼業不再使用矽磚,而是使用鹼性爐襯。 一個主要原因是自動化導致鋼鐵生產和鑄造廠的工人減少。 然而,在許多鑄造廠,可吸入矽塵的暴露量仍然居高不下,而且在工藝勞動密集型國家,矽肺病仍然是一個主要問題。

              矽肺結核在鑄造工人中的報導由來已久。 在矽肺病患病率下降的地方,報告的肺結核病例也出現了平行下降,儘管該疾病尚未完全根除。 在粉塵水平居高不下、塵土飛揚的過程是勞動密集型以及結核病在普通人群中患病率升高的國家,結核病仍然是鑄造工人死亡的一個重要原因。

              許多患有塵肺病的工人還患有慢性支氣管炎,通常伴有肺氣腫; 長期以來,許多調查人員一直認為,至少在某些情況下,職業暴露可能起了一定作用。 據報導,肺癌、大葉性肺炎、支氣管肺炎和冠狀動脈血栓形成也與鑄造工人的塵肺病有關。

              最近對包括美國汽車工業在內的鑄造工人死亡率研究的回顧顯示,在 14 項研究中,有 15 項研究中死於肺癌的人數有所增加。 由於在主要危害是二氧化矽的清潔室工作人員中發現了高肺癌率,因此很可能還發現了混合接觸。

              鑄造環境中致癌物的研究主要集中在型砂添加劑和粘合劑熱分解過程中形成的多環芳烴。 有人提出,鉻和鎳等金屬,以及二氧化矽和石棉等粉塵,也可能是部分超額死亡率的原因。 造型和製芯化學、砂型和鋼鐵合金成分的差異可能是造成不同鑄造廠風險水平不同的原因 (IARC 1984)。

              8 項研究中有 11 項發現非惡性呼吸道疾病的死亡率增加。 矽肺病死亡人數也有記錄。 臨床研究發現,在現代“清潔”生產鑄造廠的工人中,塵肺病的 X 射線變化特徵、阻塞的肺功能缺陷特徵以及呼吸道症狀增加。 這些是 960 世紀 XNUMX 年代後暴露的結果,強烈表明老鑄造廠普遍存在的健康風險尚未消除。

              肺部疾病的預防本質上是灰塵和煙霧的控制問題; 普遍適用的解決方案是提供良好的全面通風和高效的 LEV。 小容量、高速系統最適合某些操作,尤其是便攜式砂輪和氣動工具。

              用於去除燒焦的沙子的手鑿或氣動鑿子會產生許多細碎的灰塵。 用旋轉的鋼絲刷或手刷刷掉多餘的材料也會產生很多灰塵; 列夫是必需的。

              粉塵控制措施很容易適用於落地式和擺動式研磨機。 小型鑄件的便攜式磨削可以在排氣通風的工作台上進行,或者可以對工具本身進行通風。 刷牙也可以在通風的工作台上進行。 大型鑄件的粉塵控制是一個問題,但小容量、高速通風系統已經取得了相當大的進步。 需要對其使用進行指導和培訓,以克服工人的反對意見,他們認為這些系統很笨重,並抱怨他們對工作區域的看法受到影響。

              局部通風不可行的超大型鑄件的修整和修整應在單獨、隔離的區域進行,並且在幾乎沒有其他工人在場的情況下進行。 應為每位工人提供定期清潔和維修的合適 PPE,並附上正確使用說明。

              自 1950 年代以來,鑄造廠引入了多種合成樹脂系統,用於在型芯和模具中粘合砂子。 這些通常包含基礎材料和引發聚合的催化劑或硬化劑。 這些反應性化學品中有許多是致敏劑(例如,異氰酸酯、糠醇、胺和甲醛),現在與鑄造工人的職業性哮喘病例有關。 在一項研究中,暴露於 Pepset(冷箱)樹脂的 12 名鑄造廠工人中有 78 人有哮喘症狀,其中 1985 人在使用甲基二異氰酸酯的挑戰測試中氣流速度明顯下降(Johnson 等人,XNUMX 年) ).

              焊接

              在修整車間進行焊接工作會使工人接觸金屬煙霧,從而導致中毒和金屬發熱的危險,具體取決於所涉及金屬的成分。 在鑄鐵上進行焊接需要使用鎳棒,並且會暴露在鎳煙氣中。 等離子炬會產生大量的金屬煙霧、臭氧、氮氧化物和紫外線輻射,並產生高噪音。

              可提供排氣通風工作台用於焊接小型鑄件。 在大型鑄件的焊接或燃燒操作過程中控制暴露是很困難的。 一個成功的方法包括為這些操作創建一個中心站,並通過位於焊接點的柔性管道提供 LEV。 這需要培訓工人將管道從一個位置移動到另一個位置。 良好的全面通風和必要時使用 PPE 將有助於減少總體粉塵和煙霧暴露。

              噪音和振動

              鑄造廠的最高噪音水平通常發生在脫模和清潔操作中; 機械化鑄造廠的生產率高於手工鑄造廠。 通風系統本身可能會產生接近 90 dBA 的暴露。

              鑄鋼件清理中的噪音水平可能在 115 到 120 dBA 之間,而鑄鐵清理中實際遇到的噪音水平在 105 到 115 dBA 範圍內。 英國鑄鋼研究協會確定,清理過程中的噪音來源包括:

              • 清理工具排氣
              • 錘子或輪子對鑄件的影響
              • 鑄件的共振和對其支撐的振動
              • 振動從鑄件支架傳遞到周圍結構
              • 控制通過通風系統的氣流的罩子反射直接噪音。

               

              噪聲控制策略因鑄件尺寸、金屬類型、可用​​工作區域、便攜式工具的使用和其他相關因素而異。 某些基本措施可用於減少個人和同事的噪音暴露,包括時間和空間隔離、完整的圍護結構、部分吸音隔板、在吸音表面、擋板、面板和吸音罩上進行工作吸音材料或其他聲學材料。 應遵守每日安全接觸限值指南,作為最後的手段,可以使用個人防護設備。

              英國鑄鋼研究協會開發的修邊工作台可將切削噪音降低約 4 至 5 分貝。 該工作台採用排氣系統去除灰塵。 這種改進令人鼓舞,並帶來希望,隨著進一步的發展,甚至更大的噪音降低將成為可能。

              手臂振動綜合症

              便攜式振動工具可能會導致雷諾現象(手臂振動綜合症—HAVS)。 這在鋼製腳手架中比在鐵製腳手架中更普遍,並且在使用旋轉工具的人中更常見。 出現這種現象的臨界振動速率在每分鐘 2,000 到 3,000 轉之間,頻率範圍為 40 到 125 赫茲。

              現在認為 HAVS 涉及對前臂中除周圍神經和血管之外的許多其他組織的影響。 它與腕管綜合症和關節的退行性變化有關。 最近對鋼鐵廠削片機和打磨機的研究表明,他們患 Dupuytren 攣縮的可能性是對照組的兩倍(Thomas 和 Clarke,1992 年)。

              通過以下方式可以大大減少傳遞到工人手上的振動: 選擇旨在降低有害頻率和振幅範圍的工具; 排氣口方向遠離手; 使用多層手套或絕緣手套; 通過改變工作操作、工具和休息時間來縮短暴露時間。

              眼睛問題

              鑄造廠遇到的一些粉塵和化學品(例如,異氰酸酯、甲醛和叔胺,如二甲基乙胺、三乙胺等)具有刺激性,是暴露工人視覺症狀的原因。 這些包括眼睛發癢、流淚、視力模糊或模糊或所謂的“藍灰色視力”。 基於這些影響的發生,建議將時間加權平均暴露量降低到 3 ppm 以下。

              其他問題

              在控制良好的熱芯盒制芯操作中發現甲醛暴露達到或超過美國暴露限值。 在危險控制不力的地方,可能會發現超過限值多次的暴露。

              石棉已廣泛用於鑄造行業,直到最近,它還經常用於熱暴露工人的防護服。 它的影響已在鑄造工人的 X 射線調查中發現,包括接觸過石棉的生產工人和維修工人; 一項橫斷面調查發現,20 名鋼鐵工人中有 900 名有典型的胸膜受累(Kronenberg 等人,1991 年)。

              定期檢查

              應為所有鑄造工人提供就職和定期體檢,包括症狀調查、胸部 X 光檢查、肺功能測試和聽力圖,如果發現可疑或異常發現,應進行適當的跟進。 煙草煙霧對鑄造工人呼吸系統疾病風險的複合影響要求將戒菸建議納入健康教育和促進計劃。

              結論

              幾個世紀以來,鑄造廠一直是必不可少的工業運作。 儘管技術不斷進步,但它們給工人帶來了一系列安全和健康危害。 由於即使在具有堪稱典範的預防和控制計劃的最現代化工廠中,危害仍然存在,保護工人的健康和福祉仍然是管理層、工人及其代表面臨的持續挑戰。 無論是在行業低迷時期(當對工人健康和安全的擔憂往往讓位於經濟緊縮時)還是在繁榮時期(當對增加產量的需求可能導致流程中存在潛在危險的捷徑時),這仍然很困難。 因此,危險控制方面的教育和培訓始終是必要的。

               

              背部

              星期三,三月16 2011 21:26

              鍛造和沖壓

              流程概覽

              通過施加高壓縮力和拉伸力來形成金屬零件在整個工業製造中很常見。 在沖壓操作中,金屬(通常為板材、帶材或卷材)在環境溫度下通過模具之間的剪切、壓制和拉伸形成特定形狀,通常採用一系列一個或多個不連續的衝擊步驟。 冷軋鋼是汽車、家電和其他行業中製造鈑金零件的許多沖壓工序的起始材料。 大約 15% 的汽車行業工人在沖壓操作或工廠工作。

              在鍛造中,壓縮力被施加到預成型的金屬塊(毛坯),通常加熱到高溫,也在一個或多個離散的壓制步驟中。 最終零件的形狀由所用金屬模具中的型腔形狀決定。 與開式壓模一樣,在落錘鍛造中,毛坯在連接到底部砧座的一個模具和垂直壓頭之間被壓縮。 使用封閉式壓模,如在壓力鍛造中,毛坯在底模和連接到沖頭的上模之間被壓縮。

              落錘鍛造使用蒸汽或氣缸來提升錘子,然後通過重力落下或由蒸汽或空氣驅動。 錘擊的次數和力度由操作者手動控制。 操作員在操作落錘時經常握住原料的冷端。 落錘鍛造曾經占美國鍛造總量的三分之二,但如今已不那麼普遍了。

              鍛壓機使用機械或液壓油缸以單一、緩慢、受控的衝程對工件進行成型(見圖 1)。 壓力鍛造通常是自動控制的。 它可以在高溫或常溫下完成(冷鍛、擠壓)。 普通鍛造的一種變體是軋製,其中使用連續施加力並且操作員轉動零件。

              圖 1. 壓力鍛造

              MET030F1

              在錘子或壓力衝程之前和之間將模具潤滑劑噴灑或以其他方式施加到模具面和毛坯表面。

              軸、齒圈、螺栓和車輛懸架部件等高強度機械零件是普通鋼鍛件。 翼梁、渦輪盤和起落架等高強度飛機部件由鋁、鈦或鎳和鋼合金鍛造而成。 大約 3% 的汽車工人在鍛造操作或工廠工作。

              工作環境

              重工業中常見的許多危險都存在於沖壓和鍛造操作中。 這些包括因反复處理和加工零件以及操作手掌按鈕等機器控件而導致的重複性勞損 (RSI)。 沉重的零件使工人面臨背部和肩部問題以及上肢肌肉骨骼疾病的風險。 汽車沖壓廠的壓力機操作員的 RSI 率與從事高風險工作的裝配廠工人相當。 大多數沖壓和某些鍛造(例如蒸汽或空氣錘)操作中存在高脈衝振動和噪音,導致聽力損失和可能的心血管疾病; 這些是噪音最高的工業環境(超過 100 dBA)。 與其他形式的自動化驅動系統一樣,工人的能量負荷可能很高,具體取決於處理的零件和機器循環率。

              意外的機器運動導致的災難性傷害在沖壓和鍛造中很常見。 這些可能是由於:(1) 機器控制系統的機械故障,例如在通常期望工人處於機器操作範圍內的情況下的離合器機構(不可接受的過程設計); (2) 機器設計或性能方面的缺陷會引起未編程的工人干預,例如移動卡住或未對準的零件; (3) 在沒有充分鎖定所涉及的整個機器網絡的情況下執行不當、高風險的維護程序,包括零件傳輸自動化和其他連接機器的功能。 大多數自動化機器網絡未配置為快速、高效和有效的鎖定或安全故障排除。

              在由壓縮空氣驅動的沖壓和鍛壓機操作中,正常操作期間產生的機器潤滑油霧氣是另一種常見的健康危害,可能使工人面臨呼吸道、皮膚病和消化系統疾病的風險。

              健康和安全問題

              沖壓

              由於需要處理邊緣鋒利的零件,沖壓操作存在嚴重撕裂的高風險。 可能更糟糕的是處理由切割周邊和沖壓出的零件部分產生的廢料。 廢料通常由重力進料槽和傳送帶收集。 清除偶爾發生的堵塞是一項高風險活動。

              沖壓特有的化學危害通常有兩個主要來源:實際沖壓操作中的拉伸化合物(即模具潤滑劑)和沖壓部件組裝產生的焊接排放物。 大多數沖壓都需要拉伸化合物 (DC)。 材料被噴塗或滾壓到金屬板上,沖壓過程本身會產生更多的霧氣。 與其他金屬加工液一樣,拉伸化合物可以是純油或油乳液(可溶性油)。 成分包括石油餾分、特殊潤滑劑(例如動植物脂肪酸衍生物、氯化油和蠟)、鏈烷醇胺、石油磺酸鹽、硼酸鹽、纖維素衍生增稠劑、腐蝕抑製劑和殺菌劑。 沖壓操作中霧氣的空氣濃度可能達到典型機加工操作的濃度,儘管這些水平平均較低(0.05 至 2.0 mg/m3). 然而,建築物表面經常存在可見的霧氣和積聚的油膜,並且由於零件的大量處理,皮膚接觸可能更高。 最有可能造成危害的接觸物是氯化油(可能致癌、肝病、皮膚病)、松香或妥爾油脂肪酸衍生物(致敏劑)、石油餾分(消化道癌症)以及可能的甲醛(來自生物殺滅劑)和亞硝胺(來自鏈烷醇胺和亞硝酸鈉,作為 DC 成分或在來料鋼材的表面塗層中)。 在兩家汽車沖壓廠中觀察到消化道癌增多。 通過將 DC 從開放式容器滾動到金屬板上來應用 DC 的系統中的微生物繁殖可能會給工人帶來呼吸和皮膚病問題的風險,類似於機加工操作中的問題。

              沖壓件的焊接通常在沖壓廠進行,通常不進行中間清洗。 這會產生排放物,包括金屬煙霧和來自拉絲化合物和其他表面殘留物的熱解和燃燒產物。 沖壓廠的典型(主要是電阻)焊接操作會產生 0.05 至 4.0 mg/m 的總顆粒空氣濃度3. 金屬含量(如煙霧和氧化物)通常佔顆粒物的不到一半,表明高達 2.0 mg/m3 化學碎片的特徵很差。 結果在許多沖壓廠的焊接區域出現了可見的霧霾。 氯化衍生物和其他有機成分的存在引起了人們對這些環境中焊接煙霧成分的嚴重擔憂,並強烈主張進行通風控制。 焊接前應用其他材料(例如底漆、油漆和環氧樹脂類粘合劑),其中一些材料隨後被焊接,這進一步增加了擔憂。 焊接生產維修活動通常是手動完成的,通常會導致更多人暴露於這些相同的空氣污染物中。 在一家汽車沖壓廠的焊工中觀察到肺癌發病率過高。

              鍛造

              與沖壓一樣,當工人處理鍛造零件或修剪零件的飛邊或不需要的邊緣時,鍛造操作可能會帶來很高的割傷風險。 高衝擊力鍛造還可能彈出碎片、氧化皮或工具,造成傷害。 在一些鍛造活動中,工人在壓製或衝擊步驟中用鉗子夾住工件,增加了肌肉骨骼受傷的風險。 在鍛造中,與沖壓不同,加熱零件(用於鍛造和退火)的爐子以及熱鍛件的箱子通常就在附近。 這些為高熱應激條件創造了潛力。 熱應激的其他因素是工人在手動處理材料期間的代謝負荷,以及在某些情況下,油基模具潤滑劑的燃燒產物產生的熱量。

              大多數鍛造都需要模具潤滑,並且具有潤滑劑與高溫零件接觸的附加功能。 這不僅在模具中而且隨後在冷卻箱中的吸煙部件中引起立即熱解和霧化。 鍛模潤滑劑成分可包括石墨漿、聚合物增稠劑、磺酸鹽乳化劑、石油餾分、硝酸鈉、亞硝酸鈉、碳酸鈉、矽酸鈉、矽油和殺生物劑。 它們作為噴霧劑使用,或者在某些應用中,通過拭子使用。 用於加熱鍛造金屬的爐子通常以燃油或燃氣為燃料,或者是感應爐。 當進料金屬原料表面有污染物(如油或腐蝕抑製劑)時,或者如果在鍛造前為剪切或鋸切潤滑(如在棒料的情況)。 在美國,鍛造操作中的總微粒空氣濃度通常在 0.1 到 5.0 mg/m 之間3 由於熱對流,在鍛造操作中變化很大。 在兩個滾珠軸承製造廠的鍛造和熱處理工人中觀察到肺癌發病率升高。

              健康和安全實踐

              很少有研究評估過接觸沖壓或鍛造工人的實際健康影響。 大多數常規操作的毒性潛能的全面表徵,包括優先有毒物質的識別和測量,尚未完成。 評估 1960 年代和 1970 年代開發的模具潤滑技術對健康的長期影響直到最近才變得可行。 因此,對這些暴露的監管默認為通用粉塵或總顆粒物標準,例如 5.0 mg/m3 在美國。 雖然在某些情況下可能足夠,但該標準對於許多沖壓和鍛造應用來說顯然不夠。

              通過仔細管理沖壓和鍛造中的應用程序,可以減少模具潤滑劑霧的濃度。 在可行的情況下,最好在沖壓中進行滾塗,在噴塗中使用最小氣壓是有益的。 應調查可能消除優先危險成分的可能性。 帶有負壓和油霧收集器的外殼可能非常有效,但可能與零件處理不兼容。 過濾壓力機中高壓空氣系統釋放的空氣可以減少壓力機油霧(和噪音)。 自動化和良好的個人防護服可以減少沖壓操作中的皮膚接觸,從而提供防止撕裂和液體飽和的保護。 對於沖壓廠焊接,焊接前清洗零件是非常可取的,使用 LEV 的部分外殼將大大降低煙霧水平。

              減少沖壓和熱鍛造熱應力的控制措施包括最大限度地減少高熱區域的人工材料處理量、屏蔽爐子以減少熱輻射、最小化爐門和槽的高度以及使用冷卻風扇。 冷卻風扇的位置應該是空氣流動設計的一個組成部分,以控制霧氣暴露和熱應力; 否則,只有以更高的暴露量為代價才能獲得冷卻。

              材料處理的機械化,盡可能從錘鍛轉換為壓力鍛造,並將工作速度調整到符合人體工程學的實際水平,可以減少肌肉骨骼損傷的數量。

              可以通過在可能的情況下從錘子切換到壓力鍛造、精心設計的外殼和爐鼓風機、空氣離合器、空氣導管和零件處理的靜音組合來降低噪音水平。 應制定聽力保護計劃。

              所需的 PPE 包括頭部保護、腳部保護、護目鏡、聽力保護器(周圍有過度噪音)、防熱和防油圍裙和綁腿(大量使用油基模具潤滑劑)和紅外線眼睛和麵部保護(周圍爐)。

              環境健康危害

              與其他一些類型的工廠相比,沖壓廠產生的環境危害相對較小,包括廢拉絲化合物和洗滌液的處理,以及未經充分清潔就會排放焊接煙霧。 歷史上,一些鍛造廠因鍛造煙霧和氧化皮粉塵導致當地空氣質量急劇下降。 但是,如果有適當的空氣淨化能力,則不需要發生這種情況。 含有模具潤滑劑的沖壓廢料和鍛造氧化皮的處理是另一個潛在問題。

               

              背部

              星期三,三月16 2011 21:30

              焊接和熱切割

              本文是 GS Lyndon 的職業健康與安全百科全書第 3 版文章“焊接和熱切割”的修訂版。

              流程概覽

              焊接 是一個通用術語,指的是通過熱或壓力,或兩者兼而有之,使金屬件在接合面處變成塑料或液體的結合。 三種常見的直接熱源是:

              1. 燃氣與空氣或氧氣燃燒產生的火焰
              2. 電弧,在電極和工件之間或兩個電極之間產生
              3. 為兩個或多個工件之間的電流通路提供的電阻。

               

              焊接的其他熱源在下面討論(見表 1)。

              表 1. 鉛冶煉和精煉的工藝材料輸入和污染輸出

              過程

              材料輸入

              廢氣排放

              處理廢物

              其他廢物

              鉛燒結

              鉛礦石、鐵、二氧化矽、石灰石熔劑、焦炭、蘇打、灰、黃鐵礦、鋅、苛性鹼、布袋除塵器粉塵

              二氧化硫、含鎘和鉛的顆粒物

                 

              鉛冶煉

              鉛礦、焦炭

              二氧化硫、含鎘和鉛的顆粒物

              廠內沖洗廢水、爐渣造粒水

              含有鋅、鐵、矽石和石灰等雜質的爐渣,表面蓄積固體

              鉛渣

              鉛塊、純鹼、硫磺、布袋除塵器、焦炭

                 

              含銅等雜質的渣、表面蓄積固體

              鉛精煉

              鉛渣金條

                   

               

              In 氣體焊接和切割, 氧氣或空氣和燃料氣體被送入吹管(火炬),在噴嘴處燃燒之前,它們在吹管中混合。 吹管通常是手持的(見圖 1)。 熱量熔化要連接的零件的金屬面,使它們流動在一起。 經常添加填充金屬或合金。 合金的熔點通常低於要連接的零件。 在這種情況下,兩個部件通常不會達到熔化溫度(釬焊、釬焊)。 化學助熔劑可用於防止氧化並促進連接。

              圖 1. 使用焊槍和過濾金屬棒的氣焊。 焊工受到皮圍裙、手套和護目鏡的保護

              MET040F1

              在電弧焊中,電弧在電極和工件之間產生。 電極可以連接到交流電 (AC) 或直流電 (DC) 電源。 當工件熔合在一起時,此操作的溫度約為 4,000°C。 通常需要通過熔化電極本身(自耗電極工藝)或通過熔化不承載電流的單獨填充棒(非自耗電極工藝)來將熔融金屬添加到接頭中。

              大多數傳統的電弧焊是通過手持式焊鉗中的覆蓋(塗層)自耗電極手動完成的。 焊接還通過許多半自動或全自動電焊工藝完成,例如電阻焊或連續電極進給。

              在焊接過程中,焊接區域必須與大氣隔離,以防止氧化和污染。 有兩種保護類型:助焊劑塗層和惰性氣體保護。 在 焊劑保護電弧焊, 自耗電極由被助焊劑塗層材料包圍的金屬芯組成,助焊劑塗層材料通常是礦物和其他成分的複雜混合物。 助焊劑隨著焊接的進行而熔化,熔渣覆蓋熔融金屬,並用加熱助焊劑產生的氣體保護氣氛(例如,二氧化碳)包圍焊接區域。 焊接後,必須清除熔渣,通常採用切削的方法。

              In 氣體保護電弧焊, 一層惰性氣體將大氣隔絕,防止焊接過程中的氧化和污染。 氬氣、氦氣、氮氣或二氧化碳通常用作惰性氣體。 選擇的氣體取決於待焊接材料的性質。 兩種最流行的氣體保護電弧焊是金屬惰性氣體保護焊和鎢極惰性氣體保護焊(MIG 和 TIG)。

              電阻焊接 涉及利用電阻使低電壓下的大電流通過待焊接的部件以產生用於熔化金屬的熱量。 組件之間的界面產生的熱量使它們達到焊接溫度。

              危害及其預防

              所有焊接都涉及火災、燒傷、輻射熱(紅外輻射)以及吸入金屬煙霧和其他污染物的危險。 與特定焊接工藝相關的其他危害包括電氣危害、噪音、紫外線輻射、臭氧、二氧化氮、一氧化碳、氟化物、壓縮氣瓶和爆炸。 有關其他詳細信息,請參見表 2。

              表 2. 焊接工藝的描述和危害

              焊接工藝

              產品描述

              危害性

              氣體焊接和切割

              焊接

              焊炬熔化金屬表面和填料棒,形成接頭。

              金屬煙霧、二氧化氮、一氧化碳、噪音、灼傷、紅外線輻射、火災、爆炸

              銅焊

              兩個金屬表面在不熔化金屬的情況下粘合。 填充金屬的熔化溫度高於 450 °C。 加熱方式有火焰加熱、電阻加熱和感應加熱。

              金屬煙霧(尤其是鎘)、氟化物、火災、爆炸、灼傷

              焊接

              類似於釬焊,不同之處在於填充金屬的熔化溫度低於 450 °C。 加熱也是使用烙鐵完成的。

              焊劑、鉛煙、灼傷

              金屬切割和氣刨

              在一個變體中,金屬被火焰加熱,純氧射流被引導到切割點並沿著要切割的線移動。 在火焰氣刨中,去除了一條表面金屬,但並未切穿金屬。

              金屬煙霧、二氧化氮、一氧化碳、噪音、灼傷、紅外線輻射、火災、爆炸

              氣壓焊

              這些零件在壓力下通過氣體射流加熱,然後鍛造在一起。

              金屬煙霧、二氧化氮、一氧化碳、噪音、灼傷、紅外線輻射、火災、爆炸

              焊劑保護電弧焊

              保護金屬電弧焊(SMAC); “棒”弧焊; 手工金屬電弧焊 (MMA); 明弧焊

              使用由助焊劑塗層包圍的金屬芯組成的自耗電極

              金屬煙霧、氟化物(特別是低氫電極)、紅外線和紫外線輻射、燒傷、電、火; 還有噪音、臭氧、二氧化氮

              埋弧焊 (SAW)

              一層顆粒助焊劑沉積在工件上,然後是可消耗的裸金屬線電極。 電弧熔化助焊劑以在焊接區產生保護性熔化保護層。

              氟化物、火災、燒傷、紅外線輻射、電; 還有金屬煙霧、噪音、紫外線輻射、臭氧和二氧化氮

              氣體保護電弧焊

              金屬惰性氣體(MIG); 氣體保護金屬極電弧焊 (GMAC)

              電極通常是與焊接金屬成分相似的裸焊絲,並連續送入電弧。

              紫外線輻射、金屬煙霧、臭氧、一氧化碳(含 CO2 氣)、二氧化氮、火災、燒傷、紅外線輻射、電氣、氟化物、噪音

              鎢極惰性氣體 (TIG); 鎢極氣體保護焊 (GTAW); 螺旋線

              鎢電極是非消耗品,填充金屬作為消耗品手動引入電弧。

              紫外線輻射、金屬煙霧、臭氧、二氧化氮、火災、燒傷、紅外線輻射、電氣、噪音、氟化物、一氧化碳


              等離子弧焊(PAW)和等離子弧噴塗; 鎢極電弧切割

              類似於 TIG 焊接,不同之處在於電弧和惰性氣體流在到達工件之前通過一個小孔,產生高度電離氣體的“等離子體”,其溫度可達到 33,400°C 以上。這也用於金屬化。

              金屬煙霧、臭氧、二氧化氮、紫外線和紅外線輻射、噪音; 火災、燒傷、電氣、氟化物、一氧化碳、可能的 X 射線

              藥芯電弧焊(FCAW); 金屬活性氣體焊接 (MAG)

              使用藥芯自耗電極; 可能有二氧化碳屏蔽 (MAG)

              紫外線輻射、金屬煙霧、臭氧、一氧化碳(含 CO2 氣)、二氧化氮、火災、燒傷、紅外線輻射、電氣、氟化物、噪音

              電阻焊

              電阻焊(點焊、縫焊、凸焊或對焊)

              低電壓下的大電流從電極流過這兩個組件。 組件之間的界面產生的熱量使它們達到焊接溫度。 在電流通過期間,電極的壓力會產生鍛焊。 不使用焊劑或填充金屬。

              臭氧、噪音(有時)、機械危害、火災、燒傷、電氣、金屬煙霧

              電渣焊

              用於垂直對接焊。 工件垂直放置,相互之間留有間隙,在接頭的一側或兩側放置銅板或銅靴,形成一個槽。 在一根或多根連續饋送的電極絲和金屬板之間的助焊劑層下建立電弧。 形成一個熔化金屬池,由熔化劑或爐渣保護,通過電極和工件之間的電流電阻保持熔化。 這種電阻產生的熱量熔化接頭的側面和電極絲,填充接頭並形成焊接。 隨著焊接的進行,通過移動銅板將熔融金屬和熔渣保留在原位。

              燒傷、火災、紅外線輻射、電、金屬煙霧

              閃光焊

              待焊接的兩個金屬部件連接到低電壓、高電流源。 當組件的末端接觸時,大電流流動,導致“閃光”發生並使組件的末端達到焊接溫度。 通過壓力獲得鍛焊。

              電氣、燒傷、火災、金屬煙霧


              其他焊接工藝

              電子束焊接

              真空室中的工件被來自高壓電子槍的電子束轟擊。 電子的能量在撞擊工件時轉化為熱量,從而熔化金屬並熔化工件。

              高壓 X 射線、電、灼傷、金屬粉塵、密閉空間

              電弧切割

              在碳電極的末端(在帶有自己的壓縮空氣供應的手動電極夾中)和工件之間產生電弧。 產生的熔融金屬被壓縮空氣射流吹走。

              金屬煙霧、一氧化碳、二氧化氮、臭氧、火災、灼傷、紅外線輻射、電

              摩擦焊

              一種純機械焊接技術,其中一個部件保持靜止,而另一個部件在壓力下相對於它旋轉。 摩擦產生熱量,在鍛造溫度下旋轉停止。 然後鍛造壓力影響焊接。

              高溫、灼傷、機械危險

              激光焊接和鑽孔

              激光束可用於需要極高精度的工業應用,例如電子行業的微型組件和微技術或人造纖維行業的噴絲板。 激光束熔化並接合工件。

              電氣、激光輻射、紫外線輻射、火、燒傷、金屬煙霧、工件塗層的分解產物

              螺柱焊接

              在螺柱焊槍中固定的金屬螺柱(充當電極)和要連接的金屬板之間產生電弧,並將組件端部的溫度升高到熔點。 槍將螺柱壓在板上並將其焊接。 屏蔽由圍繞螺柱的陶瓷套圈提供。

              金屬煙氣、紅外線和紫外線輻射、燒傷、電氣、火災、噪音、臭氧、二氧化氮

              鋁熱焊

              鋁粉和金屬氧化物粉末(鐵、銅等)的混合物在坩堝中被點燃,產生伴隨著高溫的熔融金屬。 敲擊坩堝,熔化的金屬流入待焊接的型腔(四周有砂模)。 這通常用於修復鑄件或鍛件。

              火災、爆炸、紅外線輻射、灼傷

               

              許多焊接不是在通常可以控制條件的車間進行的,而是在建造或維脩大型結構和機械(例如,建築物、橋樑和塔架、船舶、鐵路發動機和汽車、重型設備等的框架)的現場進行的在)。 焊工可能必須將他或她的所有設備帶到現場,進行設置並在密閉空間或腳手架上工作。 身體緊張、過度疲勞和肌肉骨骼損傷可能會隨之而來,需要伸手、跪下或以其他不舒服和尷尬的姿勢工作。 即使沒有焊接過程產生的熱量,在溫暖的天氣中工作和個人防護設備的封閉效應也可能導致熱應力。

              壓縮氣瓶

              在高壓氣焊裝置中,氧氣和燃氣(乙炔、氫氣、城市煤氣、丙烷)從鋼瓶供應到焊炬。 氣體以高壓儲存在這些鋼瓶中。 燃料氣體安全使用和儲存的特殊火災和爆炸危險及注意事項也在本文其他部分討論 百科全書. 應遵守以下預防措施:

              • 只有為使用中的氣體設計的壓力調節器才能安裝到鋼瓶上。 例如,乙炔調節器不應與煤氣或氫氣一起使用(儘管它可以與丙烷一起使用)。
              • 吹管必須保持良好狀態並定期清潔。 應使用硬木棒或軟黃銅絲清潔尖端。 它們應該通過特殊的帆布加固軟管連接到調節器,軟管的放置方式應確保它們不太可能被損壞。
              • 氧氣瓶和乙炔瓶必須分開存放,並且只能存放在沒有易燃材料的耐火場所,並且必須放置在發生火災時可以很容易取出的位置。 必須諮詢當地的建築和防火規範。
              • 應嚴格遵守現行或推薦用於識別鋼瓶和附件的顏色編碼。 在許多國家/地區,用於危險材料運輸的國際通用顏色代碼適用於該領域。 在這方面執行統一國際標準的理由因與產業工人國際移民增加相關的安全考慮而得到加強。

               

              乙炔發生器

              在低壓氣焊工藝中,電石與水反應一般在發生器中產生乙炔。 然後將氣體通過管道輸送到焊槍或切割槍,並向其中輸送氧氣。

              固定式發電廠應安裝在露天或遠離主要廠房的通風良好的建築物內。 發電機房的通風應防止形成爆炸性或有毒氣體。 應提供充足的照明; 開關、其他電氣設備和電燈應位於建築物外部或防爆。 房屋內或露天發電機附近必須禁止吸煙、火焰、火炬、焊接設備或易燃材料。 許多這些預防措施也適用於便攜式發電機。 便攜式發電機只能在露天或通風良好的商店中使用、清潔和充電,遠離任何易燃材料。

              碳化鈣以密封桶供應。 材料應存放在高於地面的平台上並保持乾燥。 商店必須位於有遮蓋的位置,如果它們毗鄰另一棟建築,則隔牆必須是防火的。 儲藏室應通過屋頂適當通風。 鼓只能在發電機充電之前立即打開。 應提供和使用專用開瓶器; 切勿使用錘子和鑿子打開鼓。 將電石桶暴露在任何水源中都是危險的。

              在拆卸發電機之前,必須清除所有碳化鈣並向設備註滿水。 水應在設備中保留至少半小時,以確保每個部分都沒有氣體。 只能由設備製造商或專業人員進行拆卸和維修。 當發電機充電或清潔時,不得再次使用舊電荷。

              應使用由青銅或其他合適的有色合金製成的無火花工具小心清除楔入進料機構或粘附在設備部件上的碳化鈣碎片。

              所有相關人員都應完全熟悉製造商的說明,這些說明應顯著展示。 還應遵守以下預防措施:

              • 發生器和每個吹管之間必須安裝設計合理的背壓閥,以防止回火或氣體逆流。 回火後應定期檢查閥門,每日檢查水位。
              • 只能使用設計用於低壓操作的噴射器型吹管。 對於加熱和切割,有時會使用低壓的城市煤氣或氫氣。 在這些情況下,應在每個吹管和供應主管或管道之間放置一個止回閥。
              • 爆炸可能是由“回火”引起的,“回火”是由於噴嘴尖端浸入熔融金屬池、泥漿或油漆,或任何其他停工造成的。 應去除附著在尖端上的熔渣或金屬顆粒。 尖端也應經常冷卻。
              • 應諮詢當地建築和防火規範。

               

              防火防爆

              在定位焊接操作時,應考慮到周圍的牆壁、地板、附近的物體和廢料。 應遵循以下程序:

              • 所有可燃材料必須被移除或用金屬板或其他合適的材料充分保護; 絕不能使用防水油布。
              • 應勸阻或類似地保護木結構。 應避免使用木地板。
              • 牆壁和地板出現開口或裂縫時,應採取預防措施; 相鄰房間或下方地板上的易燃材料應移至安全位置。 應諮詢當地建築和防火規範。
              • 應始終備有合適的滅火設備。 對於使用乙炔發生器的低壓設備,還應備有乾沙桶; 乾粉或二氧化碳類型的滅火器是令人滿意的。 決不能用水。
              • 可能需要消防隊。 工作完成後,應指派負責人在現場觀察至少半小時,以應對發生火災時的情況。
              • 由於乙炔氣體在空氣中的含量達到 2 到 80% 之間的任何比例時都會發生爆炸,因此需要充分通風和監控以確保沒有氣體洩漏。 只能使用肥皂水來尋找煤氣洩漏。
              • 氧氣必須小心控制。 例如,絕不能在密閉空間內將其釋放到空氣中; 許多金屬、衣服和其他材料在氧氣存在的情況下變得活躍可燃。 在氣割中,任何可能沒有被消耗的氧氣都會被釋放到大氣中; 切勿在沒有適當通風裝置的密閉空間內進行氣割。
              • 富含鎂或其他易燃金屬的合金應遠離焊接火焰或電弧。
              • 容器的焊接可能非常危險。 如果以前的內容未知,則應始終將容器視為裝有易燃物質。 可以通過移除任何易燃材料或使其成為非爆炸性和不易燃的材料來防止爆炸。
              • 用於鋁熱焊的鋁和氧化鐵的混合物在正常條件下是穩定的。 但是,鑑於鋁粉容易點燃,反應具有準爆炸性,因此在處理和儲存時應採取適當的預防措施(避免接觸高溫和可能的火源)。
              • 在某些司法管轄區,焊接需要書面的熱工許可證計劃。 該程序概述了在焊接、切割、燃燒等過程中應遵循的注意事項和程序。 該計劃應包括執行的具體操作以及要實施的安全預防措施。 它必須是特定於工廠的,並且可能包括必須在每個單獨的操作中完成的內部許可系統。

               

              防止熱和灼傷危險

              由於接觸熱金屬和熾熱金屬顆粒或熔融金屬的飛濺,可能會灼傷眼睛和身體裸露部位。 在電弧焊中,用於啟動電弧的高頻火花如果集中在皮膚上的某個點,會導緻小而深的燒傷。 來自氣焊或切割火焰的強烈紅外線和可見光輻射以及焊池中的熾熱金屬會使操作員和操作附近的人員感到不適。 應事先考慮每項操作,並設計和實施必要的預防措施。 應佩戴專為氣焊和切割製作的護目鏡,以保護眼睛免受工作輻射的熱和光的傷害。 過濾玻璃上的保護罩應按要求清潔,並在刮傷或損壞時更換。 在噴出熔融金屬或熱顆粒的地方,穿著的防護服應能擋住飛濺物。 應根據危險程度選擇所穿防火服的種類和厚度。 在切割和弧焊操作中,應穿上皮鞋套或其他合適的鞋墊,以防止熱顆粒落入靴子或鞋子中。 為了保護手和前臂免受熱、飛濺、熔渣等的傷害,帶有帆布或皮革袖口的皮革手套型手套就足夠了。 其他類型的防護服包括皮圍裙、夾克、袖套、護腿和頭套。 在仰焊中,保護斗篷和保護帽是必需的。 所有的防護服都應該沒有油或油脂,接縫應該在裡面,以免夾住熔融金屬的小球。 衣服不應有可能留有火花的口袋或袖口,穿著時應使袖子與手套重疊,緊身褲與鞋子重疊等。 應檢查防護服是否有破裂的接縫或孔洞,熔融金屬或熔渣可能會從中進入。 焊接完成後留下高溫的重物應始終標記為“高溫”,以警告其他工人。 使用電阻焊接時,產生的熱量可能不可見,處理熱組件可能會導致灼傷。 如果條件合適,高溫或熔融金屬的顆粒不應飛出點焊、縫焊或凸焊,但應使用不易燃的篩網並採取預防措施。 屏幕還可以保護路人免受眼睛灼傷。 鬆散的零件不應留在機器的喉部,因為它們很容易以一定的速度拋出。

              電氣安全

              雖然手工電弧焊中的空載電壓相對較低(約 80 V 或更低),但焊接電流很高,而且變壓器初級電路存在在電源線電壓下運行設備的常見危險。 因此,不應忽視觸電的風險,尤其是在狹窄的空間或不安全的位置。

              在開始焊接之前,應始終檢查弧焊設備的接地裝置。 電纜和連接應完好且容量充足。 應始終使用合適的接地夾或螺栓端子。 如果兩台或多台焊機接地到同一結構,或同時使用其他便攜式電動工具,接地應由合格人員監督。 工作位置應乾燥、安全且無危險障礙物。 一個佈置良好、光線充足、通風良好且整潔的工作場所很重要。 對於在密閉空間或危險位置工作,可以在焊接迴路中安裝額外的電氣保護(空載、低壓裝置),確保在不進行焊接時焊鉗上只有極低電壓電流. (參見下面對密閉空間的討論。)推薦使用彈簧夾或螺紋固定電極的電極架。 通過對握在手中的電極夾具的部分進行有效的隔熱,可以減少因加熱引起的不適。 應定期清潔和擰緊電極夾的鉗口和連接,以防止過熱。 應採取措施,在不使用時通過絕緣鉤或完全絕緣的支架安全地容納電極支架。 電纜連接的設計應確保電纜的持續彎曲不會導致絕緣層磨損和失效。 必須避免將電纜和塑料供氣管(氣體保護工藝)拖過熱板或焊縫。 電極導線不應接觸作業或任何其他接地物體(地面)。 高頻放電附近不得使用橡皮管和橡皮電纜,因為產生的臭氧會腐蝕橡皮。 從變壓器到電極支架的所有電源都應使用塑料管和聚氯乙烯 (PVC) 覆蓋電纜。 硫化或堅韌的橡膠護套電纜在初級側是令人滿意的。 污垢和金屬或其他導電灰塵會導致高頻放電單元發生故障。 為避免這種情況,應定期用壓縮空氣吹掃清潔裝置。 使用壓縮空氣超過幾秒鐘時,應佩戴聽力保護裝置。 對於電子束焊接,每次操作前必須檢查所用設備的安全性。 為防止觸電,必須在各種機櫃上安裝聯鎖系統。 所有單元和控制櫃的可靠接地系統是必要的。 對於用於切割大厚度的等離子焊接設備,電壓可能高達 400 V,應預料到危險。 通過高頻脈衝發射電弧的技術使操作員面臨令人不快的電擊和痛苦的穿透性高頻灼傷的危險。

              紫外線輻射

              電弧發出的明亮光中含有高比例的紫外線輻射。 即使是瞬間暴露於電弧閃光爆發,包括來自其他工人電弧的雜散閃光,也可能會產生疼痛性結膜炎(光眼炎),稱為“電弧眼”或“閃光眼”。 如果任何人接觸到電弧閃光,必須立即就醫。 過度暴露於紫外線輻射也可能導致皮膚過熱和灼傷(曬傷效應)。 預防措施包括:

              • 應使用裝有正確等級過濾器的防護罩或頭盔(請參閱本文其他地方的文章“眼部和麵部防護” 百科全書). 對於氣體保護弧焊工藝和碳弧切割,平面護手無法提供足夠的反射輻射保護; 應該使用頭盔。 頭盔下應戴帶側護罩的過濾護目鏡或眼鏡,以免在抬起頭盔檢查工作時暴露在外。 頭盔還可以防止飛濺和熱熔渣。 頭盔和手盾在外面裝有濾光玻璃和防護罩玻璃。 應定期檢查、清潔並在刮傷或損壞時更換。
              • 應妥善保護面部、頸部和身體其他暴露部位,尤其是在與其他焊工靠近工作時。
              • 助理應至少佩戴合適的護目鏡,並根據風險要求佩戴其他 PPE。
              • 應屏蔽所有弧焊操作,以保護附近工作的其他人員。 如果在固定工作台或焊接車間進行工作,應盡可能安裝永久性屏風; 否則,應使用臨時屏幕。 所有屏幕都應該是不透明的、堅固的結構和阻燃材料。
              • 在焊接室內部使用黑色油漆已成為一種公認的做法,但油漆應產生啞光效果。 應提供充足的環境照明,以防止眼睛疲勞導致頭痛和事故。
              • 應定期檢查焊接間和便攜式屏幕,以確保沒有可能導致電弧影響附近工作人員的損壞。

               

              化學危害

              焊接和火焰切割產生的空氣污染物,包括煙霧和氣體,來源多種多樣:

              • 被焊接的金屬、填充棒中的金屬或各種鋼的成分,如鎳或鉻)
              • 被焊接物件或焊條上的任何金屬塗層(例如,電鍍產生的鋅和鎘、鍍鋅產生的鋅和連續低碳鋼焊條上的薄塗層銅)
              • 被焊接物品上的任何油漆、油脂、碎屑等(例如,一氧化碳、二氧化碳、煙霧和其他刺激性分解產物)
              • 填料棒上的助焊劑塗層(例如,無機氟化物)
              • 熱量或紫外線對周圍空氣(例如二氧化氮、臭氧)或氯化碳氫化合物(例如光氣)的作用
              • 用作保護層的惰性氣體(例如,二氧化碳、氦氣、氬氣)。

               

              煙霧和氣體應通過 LEV 從源頭去除。 這可以通過過程的部分封閉或通過安裝罩來提供,罩在整個焊接位置提供足夠高的空氣速度以確保捕獲煙霧。

              有色金屬和某些合金鋼焊接時應特別注意通風,並註意防止可能形成的臭氧、一氧化碳和二氧化氮的危害。 便攜式和固定式通風系統很容易獲得。 一般來說,排出的空氣不應再循環。 只有當臭氧或其他有毒氣體沒有達到危險水平並且廢氣通過高效過濾器過濾時,才應進行再循環。

              對於電子束焊接,如果被焊接材料具有毒性(例如鈹、钚等),則在打開腔室時必須小心保護操作員免受任何粉塵雲的影響。

              當有毒煙霧(例如鉛)對健康構成威脅且 LEV 不可行時——例如,當用火焰切割拆除塗有鉛的結構時——必須使用呼吸防護設備。 在這種情況下,應佩戴經批准的高效全面罩呼吸器或高效正壓動力空氣淨化呼吸器 (PAPR)。 需要對電機和電池進行高標準的維護,尤其是使用原裝高效正壓電動呼吸器。 在可提供適合呼吸質量的壓縮空氣的地方,應鼓勵使用正壓壓縮空氣管路呼吸器。 每當佩戴呼吸防護設備時,應審查工作場所的安全性以確定是否有必要採取額外的預防措施,同時考慮佩戴呼吸防護設備的人員的視力受限、纏繞可能性等。

              金屬煙熱

              金屬煙熱常見於在鍍鋅或鍍錫工藝、黃銅鑄造、鍍鋅金屬焊接和金屬化或金屬噴塗過程中暴露於鋅煙霧的工人,以及暴露於其他金屬如銅、錳和鐵。 它發生在新員工和周末或假期休假後重返工作崗位的員工身上。 這是一種急性病症,在最初吸入金屬或其氧化物顆粒數小時後發生。 開始時口中有異味,隨後呼吸道粘膜乾燥和刺激,導致咳嗽,偶爾還會出現呼吸困難和胸悶。 這些可能伴有噁心和頭痛,並且在接觸後大約 10 到 12 小時,可能會出現非常嚴重的寒戰和發燒。 這些持續數小時,然後是出汗、睡眠,通常是多尿和腹瀉。 沒有特殊的治療方法,通常在 24 小時左右完全恢復,無殘留。 通過使用高效的 LEV,將有害金屬煙霧的暴露保持在建議的水平內,可以預防這種情況。

              密閉空間

              對於進入密閉空間,可能存在爆炸性、有毒、缺氧或上述情況組合的風險。 任何此類密閉空間都必須由負責人證明可以安全進入並在電弧或火焰下工作。 密閉空間進入計劃,包括進入許可系統,對於必須在通常不是為連續佔用而建造的空間中進行的工作,可能需要並強烈推薦。 示例包括但不限於檢修孔、拱頂、船艙等。 密閉空間的通風至關重要,因為氣焊不僅會產生空氣污染物,還會消耗氧氣。 氣體保護弧焊工藝可以降低空氣中的氧氣含量。 (見圖 2。)

              圖 2. 封閉空間內的焊接

              MET040F2

              科幻吉爾曼

              Noise

              噪音是多種焊接工藝的危害,包括等離子焊接、某些類型的電阻焊機和氣焊。 在等離子焊接中,等離子射流以非常高的速度噴射,產生強烈的噪音(高達 90 dBA),尤其是在較高頻段。 使用壓縮空氣吹除灰塵也會產生高噪音。 為防止聽力受損,必須佩戴耳塞或耳罩,並製定聽力保護計劃,包括聽力(聽力)檢查和員工培訓。

              電離輻射

              在使用 X 射線或伽馬射線設備對焊縫進行射線檢測的焊接車間,必須嚴格遵守慣常的警告告示和說明。 工人必須與此類設備保持安全距離。 放射源必須僅使用所需的專用工具進行處理,並採取特殊的預防措施。

              必須遵守地方和政府法規。 見章節 輻射、電離 在這其他地方 百科全書.

              必須為電子束焊接提供足夠的屏蔽,以防止 X 射線穿透腔室的牆壁和窗戶。 機器的任何提供 X 射線輻射屏蔽的部件都應互鎖,以便機器無法通電,除非它們就位。 安裝時應檢查機器是否有 X 射線輻射洩漏,並在安裝後定期檢查。

              其他危害

              電阻焊機至少有一個電極,它以相當大的力移動。 如果在手指或手放在電極之間時操作機器,將導致嚴重擠壓。 在可能的情況下,必須設計合適的防護裝置來保護操作員。 首先去除部件的毛刺並戴上防護手套或手套,可以最大程度地減少割傷和撕裂傷。

              當維護或修理帶有電氣、機械或其他能源的機器時,應使用上鎖/掛牌程序。

              當採用切削等方法清除焊縫上的熔渣時,應使用護目鏡或其他方式保護眼睛。

               

              背部

              星期三,三月16 2011 21:40

              車床

              改編自第 3 版職業健康與安全百科全書。

              車床在金屬加工車間中發揮的重要作用最好地體現在以下事實:閥門和配件行業產生的切屑(金屬刨花)中有 90% 至 95% 來自車床。 該行業報告的事故中約有十分之一是由車床引起的; 這相當於所有機器事故的三分之一。 根據對製造小型精密零件和電氣設備的工廠進行的單位機器相對事故頻率的研究,車床在木工機械、金屬切割鋸、動力壓力機和鑽床之後排名第五。 因此,對車床採取保護措施的必要性是毋庸置疑的。

              車削是一種機械加工過程,其中使用具有特殊切削刃的刀具減小材料的直徑。 切削運動是通過旋轉工件產生的,而進給和橫移運動是由刀具產生的。 通過改變這三種基本運動,並通過選擇合適的刀具切削刃幾何形狀和材料,可以影響切削率、表面質量、形成的切屑形狀和刀具磨損。

              車床結構

              典型的車床包括:

              • 床身或底座,帶有用於鞍座和尾座的機加工滑道
              • 安裝在床身上的主軸箱,帶有主軸和卡盤
              • 安裝在床身前部的進給齒輪箱,用於將進給運動作為切削速度的函數通過絲槓或進給軸和裙板傳輸到鞍座
              • 承載執行橫向運動的橫向滑塊的鞍座(或託架)
              • 安裝在十字滑塊上的刀架(見圖 1)。

               

              圖 1. 車床和類似機器

              MET050F1

              這種車床的基本型號可以無限變化,從通用機器到專為一種工作類型設計的專用自動車床。

              最重要的車床類型如下:

              • 中心車床。 這是最常用的車床。 它對應於帶水平旋轉軸的基本型號。 工件通過面板或卡盤固定在中心之間。
              • 多刀車床。 這使得可以同時使用多個工具。
              • 轉塔車床,絞盤車床。 這種類型的機器能夠通過一個接一個地接合的多個工具來加工工件。 工具被固定在轉塔中,轉塔旋轉將它們帶到切割位置。 轉塔一般為圓盤式或皇冠式,但也有鼓式轉塔車床。
              • 仿形車床。 所需的形狀通過示踪劑控制從模板傳輸到作品。
              • 自動車床。 各種操作,包括工作的改變,都是自動化的。 有酒吧自動裝置和卡盤自動裝置。
              • 立式車床(鏜車床). 作品圍繞垂直軸旋轉; 它被夾在水平旋轉台上。 此類機床一般用於大型鑄件、鍛件的加工。
              • 數控車床和數控車床。 所有上述機器都可以配備數控 (NC) 或計算機輔助數控 (CNC) 系統。 結果是半自動或全自動機器可以相當普遍地使用,這要歸功於控制系統的強大多功能性和易於編程。

               

              車床的未來發展可能會集中在控制系統上。 接觸控制將越來越多地被電子控制系統取代。 至於後者,存在從插值編程控制向內存編程控制演變的趨勢。 可以預見,從長遠來看,越來越高效的過程計算機的使用將傾向於優化加工過程。

              事故

              車床事故一般由以下原因引起:

              • 在車間安裝機器時無視安全規定(例如,機器之間沒有足夠的空間,每台機器都沒有電源斷開開關)
              • 缺少防護裝置或缺少輔助裝置(工人試圖通過將一隻手壓在沒有防護裝置的皮帶輪上來製動車床的主軸,以及無意中接合沒有防護裝置的離合器桿或踏板的操作員造成了嚴重傷害;由於以下原因造成的傷害由於沒有鉸鍊或滑動蓋而飛屑也發生過)
              • 控制元件位置不當(例如,如果控制卡盤的踏板被誤認為是控制尾座中心運動液壓迴路的踏板,車工的手可能會被尾座中心刺穿)
              • 不利的工作條件(即從職業生理學角度來看的缺陷)
              • 缺乏個人防護裝備或穿著不合適的工作服(曾對穿著寬鬆衣服或留著長發的車床操作員造成嚴重甚至致命的傷害)
              • 人員指導不足(一名學徒在銼短軸時受了致命傷,該短軸固定在中心之間並由主軸頭上的曲柄托架和軸上的直托架旋轉;車床托架抓住了他的左手套筒,這被纏繞在工件上,將學徒猛烈拖入車床)
              • 糟糕的工作組織導致使用了不合適的設備(例如,在傳統的生產車床上加工了一根長棒材;對於這台車床來說它太長了,它伸出主軸箱超過 1 米;此外,卡盤孔徑太大對於桿來說很大,是通過插入木楔組成的;當車床主軸開始旋轉時,自由桿端彎曲 45° 並撞到操作員的頭部;操作員在第二天晚上死亡)
              • 有缺陷的機器元件(例如,離合器中鬆動的托架銷可能導致車床主軸在操作員調整卡盤中的工件時開始旋轉)。

               

              預防意外

              車床事故的預防從設計階段開始。 設計師應特別注意控制和傳輸元件。

              控制元件

              每台車床必須配備電源斷開(或隔離)開關,以便安全地進行維護和修理工作。 該開關必須斷開所有極上的電流,可靠地切斷氣動和液壓動力並為電路排氣。 在大型機器上,斷路開關應設計成可以掛鎖在其斷開位置——一種防止意外重新連接的安全措施。

              機器控制裝置的佈局應使操作員可以輕鬆區分和触及它們,並且它們的操作不會造成危險。 這意味著控制裝置絕不能佈置在只有將手越過機器的工作區域才能到達的位置或可能被飛屑擊中的位置。

              監控防護裝置並將其與機器驅動聯鎖的開關的選擇和安裝方式應確保一旦防護裝置從其保護位置移開,它們就會立即斷開電路。

              緊急停止裝置必須使危險運動立即停止。 它們的設計和位置必須能夠讓受到威脅的工人輕鬆操作。 緊急停止按鈕必須觸手可及且應為紅色。

              控制裝置的執行元件可能會觸發危險的機器運動,必須加以保護,以防止任何意外操作。 例如,車頭和裙板上的離合器接合桿應設有安全鎖定裝置或屏幕。 可以通過將按鈕放在凹槽中或用保護環將其包裹起來來確保按鈕的安全。

              手動控制裝置的設計和位置應使手的運動與受控機器的運動相對應。

              控件應使用易於閱讀和理解的標記來標識。 為避免誤解和語言困難,建議使用符號。

              傳動元件

              所有移動的傳動元件(皮帶、皮帶輪、齒輪)都必須覆蓋防護罩。 負責安裝機器的人員可以為預防車床事故做出重要貢獻。 車床的安裝應使照料它們的操作員不會互相妨礙或危及彼此。 操作員不應背對通道。 臨近工作場所或通道在飛屑範圍內時,應設置防護屏。

              通道必須有清楚的標記。 應為物料搬運設備、堆放工件和工具箱留出足夠的空間。 棒材導軌不得伸入通道。

              操作員站立的地板必須隔熱。 應注意絕緣材料不會形成絆腳石,即使在地板上塗上一層油膜,地板也不應變滑。

              管道和管道系統的安裝方式不應成為障礙。 應避免臨時安裝。

              車間的安全工程措施應特別針對以下幾點:

              • 工作夾具(面板、卡盤、夾頭)在使用前應進行動態平衡
              • 卡盤的最大允許速度應由製造商在卡盤上註明,並由車床操作員遵守
              • 使用滾動卡盤時,應確保車床啟動時卡爪不會甩出
              • 這種卡盤的設計方式應確保在夾爪固定之前不能取下鑰匙。 卡盤鍵通常應設計成不可能將它們留在卡盤中。

               

              重要的是提供輔助起重設備,以便於安裝和拆卸重型卡盤和麵板。 為防止車床突然制動時卡盤脫離主軸,必須牢固固定。 這可以通過在主軸頭上放置一個帶左旋螺紋的固定螺母、使用“Camlock”快速聯軸器、用鎖緊鍵安裝卡盤或用兩件式鎖緊環固定來實現。

              當使用動力夾具時,例如液壓操作的卡盤、夾頭和尾座中心,必須採取措施使手不可能進入閉合夾具的危險區域。 這可以通過以下方式實現:將夾緊元件的行程限制在 6 毫米,通過選擇安全控制的位置以避免將手引入危險區域,或者通過提供必須在夾緊之前關閉的移動防護裝置來實現運動可以開始。

              如果在夾爪打開時啟動車床存在危險,則機器應配備防止主軸旋轉在夾爪閉合之前啟動的裝置。 斷電不得導致通電工作夾具的打開或關閉。

              如果動力卡盤的夾持力減小,則主軸旋轉必須停止,並且不能啟動主軸。 在主軸旋轉時從內向外反轉夾持方向(反之亦然)不得導致卡盤從主軸上脫落。 只有當主軸停止旋轉時,才可以從主軸上取下夾具。

              加工棒料時,超出車床的部分必須由棒料導軌包圍。 棒材進給重量必須由延伸到地板的鉸鏈蓋保護。

              運營商

              為防止發生嚴重事故——尤其是在車床上銼削工件時——不得使用未受保護的托架。 應使用定心安全托架,或在常規托架上安裝保護環。 也可以使用自鎖載體或為載體盤提供保護蓋。

              車床工作區

              通用車床卡盤應由鉸鏈蓋保護。 如果可能,防護罩應與主軸驅動電路互鎖。 立式鏜車床應用欄杆或板圍起來,以防止旋轉部件受傷。 為了使操作者能夠安全地觀察加工過程,必須提供帶欄杆的平台。 在某些情況下,可以安裝電視攝像機,以便操作員可以監控工具邊緣和工具進給。

              自動車床、數控車床和數控車床的工作區應完全封閉。 全自動機器的外殼應該只有開口,通過這些開口引入待加工的毛坯,彈出車削零件並將切屑從工作區移除。 這些開口在工作通過時不得構成危險,並且不得通過它們進入危險區域。

              半自動、數控和數控車床的工作區在加工過程中必須封閉。 外殼一般為帶限位開關和聯鎖電路的滑蓋。

              在車床安全停止之前,不得進行需要進入工作區的操作,例如更換工件或工具、測量等。 調零變速驅動器不被視為安全停止。 帶有此類驅動器的機器必須有鎖定的保護蓋,在機器安全停止(例如,通過切斷主軸電機電源)之前不能解鎖。

              如果需要特殊的對刀操作,則應提供微動控制,使某些機器運動能夠在保護蓋打開時跳閘。 在這種情況下,可以通過特殊的電路設計(例如,一次只允許一個動作跳閘)來保護操作員。 這可以通過使用雙手控制來實現。

              車削切屑

              長車削切屑很危險,因為它們可能會纏住胳膊和腿並造成嚴重傷害。 通過選擇合適的切削速度、進給量和切屑厚度,或者使用帶有齒槽式或階梯式斷屑槽的車床刀具,可以避免連續和散亂的切屑。 應使用帶手柄和帶扣的切屑鉤清除切屑。

              人體工程學

              每台機器的設計都應使其能夠以最小的操作員壓力獲得最大的輸出。 這可以通過使機器適應工人來實現。

              在設計車床的人機界面時,必須考慮人體工程學因素。 合理的工作場所設計還包括提供輔助搬運設備,例如裝卸附件。

              所有控件必須位於生理範圍內或雙手可觸及的範圍內。 控件必須佈局清晰,操作起來應該合乎邏輯。 在由站立操作員看管的機器中,應避免使用踏板操作的控制裝置。

              經驗表明,當工作場所的設計適合站姿和坐姿時,工作效果會更好。 如果操作員必須站著工作,他或她應該可以改變姿勢。 在許多情況下,靈活的座椅可以緩解腳部和腿部的緊張。

              應採取措施創造最佳的熱舒適度,同時考慮空氣溫度、相對濕度、空氣流動和輻射熱。 車間應充分通風。 應有局部排氣裝置以消除氣體散發。 加工棒料時,應使用吸音內襯導管。

              最好為工作場所提供均勻的照明,提供足夠的照明水平。

              工作服和個人防護

              工作服應緊身,並扣好鈕扣或拉到脖子。 他們應該沒有胸前的口袋,袖子必須在手腕處係緊釦子。 不應系腰帶。 在車床上工作時不應戴戒指和手鐲。 必須佩戴安全眼鏡。 加工重型工件時,必須穿帶鋼頭的安全鞋。 收集切屑時必須戴防護手套。

              技術培訓

              車床操作者的安全在很大程度上取決於工作方法。 因此,重要的是,他或她應該接受全面的理論和實踐培訓,以掌握技能並養成能夠提供最佳保障的行為。 正確的姿勢、正確的動作、正確的選擇和使用工具應該成為常規,以至於操作者即使暫時放鬆注意力也能正常工作。

              培訓計劃中的重點是直立姿勢、正確安裝和拆卸卡盤以及準確牢固地固定工件。 必須集中練習正確握住銼刀和刮刀以及使用砂布安全工作。

              工人必須充分了解在測量工作、檢查調整和清潔車床時可能造成的傷害危險。

              保養

              車床必須定期保養和潤滑。 必須立即糾正故障。 如果發生故障時安全受到威脅,則應停止機器運行,直到採取糾正措施為止。

              只有在機器與電源隔離後才能進行維修和保養工作

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              星期三,三月16 2011 21:58

              研磨和拋光

              改編自第3版, 職業健康與安全百科全書.

              磨削通常涉及使用固結磨料來磨掉工件的一部分。 目的是賦予工件一定的形狀、修正其尺寸、增加表面的光滑度或提高切削刃的鋒利度。 示例包括從鑄造鑄件中去除澆口和粗糙邊緣,在鍛造或​​焊接之前去除金屬表面氧化皮,以及在鈑金和機械車間中去除零件的毛刺。 拋光用於去除表面缺陷,例如工具痕跡。 拋光不會去除金屬,而是使用混合在蠟或油脂基中的軟磨料來產生高光澤表面。

              磨削是所有加工方法中最全面和多樣化的,可用於多種材料——主要是鋼鐵,但也有其他金屬、木材、塑料、石材、玻璃、陶器等。 該術語涵蓋了生產非常光滑和有光澤的表面的其他方法,例如拋光、珩磨、打磨和研磨。

              使用的工具有大小不一的輪子、磨段、磨尖、磨刀石、銼刀、拋光輪、皮帶、圓盤等。 在砂輪等中,磨料通過粘合劑結合在一起,形成一個剛性的、通常是多孔的物體。 在砂帶的情況下,粘合劑將磨料固定在柔性基材上。 拋光輪由縫合在一起的棉布或其他織物製成。

              天然磨料——天然剛玉或金剛砂(氧化鋁)、金剛石、砂岩、火石和石榴石——已在很大程度上被包括氧化鋁(熔融氧化鋁)、碳化矽(金剛砂)和合成金剛石在內的人造磨料所取代。 還使用許多細粒材料,例如白堊、浮石、tripoli、錫膩子和氧化鐵,特別是用於拋光和拋光。

              氧化鋁在砂輪中應用最廣泛,其次是碳化矽。 天然和人造鑽石用於重要的特殊應用。 氧化鋁、碳化矽、金剛砂、石榴石和火石用於研磨和拋光帶。

              砂輪中使用有機和無機結合劑。 無機鍵的主要類型是玻璃化矽酸鹽和菱鎂礦。 值得注意的有機粘合劑有酚醛樹脂或脲醛樹脂、橡膠和蟲膠。 玻璃化粘合劑和酚醛樹脂在各自的組別中完全占主導地位。 金剛石砂輪也可以採用金屬結合劑。 不同的粘合劑賦予砂輪不同的研磨特性,以及不同的安全特性。

              研磨和拋光帶和圓盤由紙質或織物製成的柔性基體組成,磨料通過天然或合成粘合劑粘合到基體上。

              不同的機器用於不同類型的操作,例如平面磨削、外圓(包括無心)磨削、內圓磨削、粗磨削和切削。 兩種主要類型是:手動移動磨床或工件的類型,以及帶有機械進給和卡盤的機器。 常見的設備類型有:平面磨床; 基座式研磨機、拋光機和緩衝器; 圓盤研磨機和拋光機; 內圓磨床; 磨料切割機; 皮帶拋光機; 便攜式研磨機、拋光機和緩衝器; 以及多個拋光器和緩衝器。

              危害及其預防

              爆破

              使用砂輪的主要傷害風險是砂輪在打磨過程中可能會爆裂。 通常,砂輪以高速運轉。 存在速度不斷提高的趨勢。 大多數工業化國家都有規定限制各種類型的砂輪可以運行的最大速度。

              根本的保護措施是使砂輪盡可能堅固; 粘合劑的性質是最重要的。 具有有機結合劑的車輪,特別是酚醛樹脂,比具有無機結合劑的車輪更堅韌並且更耐衝擊。 具有有機結合劑的砂輪可能允許較高的圓周速度。

              特別是非常高速的車輪通常包含各種類型的增強材料。 例如,某些杯形輪裝有鋼製輪轂以增加其強度。 在旋轉過程中,主要應力圍繞中心孔產生。 為了加強砂輪,中心孔周圍不參與磨削的部分因此可以由不適合磨削的特別堅固的材料製成。 具有以這種方式加強的中心部分的大輪特別被鋼鐵廠用於以高達80m/s的速度磨削板坯、鋼坯等。

              然而,最常用的加固砂輪的方法是在其結構中加入玻璃纖維織物。 較薄的輪子,例如那些用於切割的輪子,可以在中心或兩側加入玻璃纖維織物,而較厚的輪子則根據輪子的厚度有許多織物層。

              除了一些小尺寸的砂輪外,製造商必須對所有砂輪或其中的統計抽樣進行速度測試。 在測試中,砂輪以超過磨削允許的速度運行一段時間。 測試規定因國家/地區而異,但通常車輪必須在工作速度以上 50% 的速度下進行測試。 在某些國家/地區,法規要求在中央測試機構對以高於正常速度運行的車輪進行特殊測試。 該研究所還可以從車輪上切割樣本並研究它們的物理特性。 切割輪要經過一定的衝擊試驗、彎曲試驗等。 製造商也有義務確保砂輪在交付前平衡良好。

              砂輪爆裂可能對附近的任何人造成致命或非常嚴重的傷害,並對工廠或場所造成嚴重損壞。 儘管製造商採取了所有預防措施,但如果在使用時不小心,仍可能偶爾發生車輪爆裂或斷裂。 預防措施包括:

              • 處理和儲存。 車輪在運輸或搬運過程中可能會損壞或破裂。 水分可能會侵蝕酚醛樹脂車輪中的粘合劑,最終降低其強度。 陶瓷輪可能對重複的溫度變化敏感。 不規則吸收的水分可能會使車輪失去平衡。 因此,最重要的是在所有階段小心處理車輪,並將其有序地存放在乾燥和受保護的地方。
              • 檢查裂縫。 應檢查新車輪以確保其完好無損且乾燥,最簡單的方法是用木槌敲擊。 一個完美無瑕的陶瓷輪會發出清晰的鈴聲,一個有機結合的輪子會發出較少的鈴聲; 但兩者都可以與有缺陷的車輪發出的破裂聲區分開來。 如有疑問,不應使用車輪並應諮詢供應商。
              • 測試。 在新車輪投入使用之前,應在遵守適當預防措施的情況下全速進行測試。 濕磨後,砂輪應空轉以排出水; 否則水可能會聚集在車輪底部並導致不平衡,這可能會導致下次使用車輪時爆裂。
              • 安裝。 當砂輪安裝在不合適的設備上時——例如,在拋光機的主軸端——會發生事故和破損。 主軸應有足夠的直徑,但不能太大以擴大砂輪的中心孔; 法蘭應不小於車輪直徑的三分之一,並由低碳鋼或類似材料製成。
              • 速度。 在任何情況下都不得超過製造商規定的最大允許運行速度。 所有磨床都應安裝主軸轉速指示牌,砂輪應標明最大允許圓周速度和新砂輪的相應轉數。 變速打磨機必須採取特殊預防措施,並確保在便攜式打磨機中安裝具有適當允許速度的砂輪。
              • 工作休息。 在可行的情況下,應提供足夠尺寸的剛性安裝工作台。 它們應該是可調節的,並儘可能靠近輪子,以防止出現陷阱,在這種情況下,工件可能會被壓在輪子上並損壞它,或者更有可能抓住並傷害操作員的手。
              • 守護。 砂輪應配備足夠堅固的防護裝置,以容納爆裂輪的部件(見圖 1)。 一些國家對防護裝置的設計和使用的材料有詳細的規定。 一般來說,要避免使用鑄鐵和鑄鋁。 研磨口應盡可能小,並且可能需要一個可調節的鼻架。 在特殊情況下,如果工作性質不允許使用防護裝置,則可以使用特殊的保護法蘭或安全卡盤。 雙頭拋光機的主軸和錐頭,如不加以有效防護,很容易發生纏繞事故。

               

              圖 1. 安裝在平面磨床上並以 33 m/s 的圓周速度運行的防護良好的陶瓷砂輪

              MET060F1

              眼睛受傷

              在所有乾磨操作中,灰塵、磨料、顆粒和碎片是對眼睛的常見危害。 通過護目鏡或眼鏡以及機器上的固定眼罩有效保護眼睛是必不可少的; 固定眼罩在輪子間歇使用時特別有用——例如,用於工具磨削。

              鎂合金的研磨俱有很高的火災風險,除非採取嚴格的預防措施防止意外著火以及去除和浸透灰塵。 所有排氣管道都需要高標準的清潔和維護,以防止火災風險並保持通風有效。 拋光操作釋放的紡織粉塵是一種火災隱患,需要良好的內務管理和 LEV。

              振動

              便攜式和立式打磨機存在患上手臂振動綜合症 (HAVS) 的風險,從其最明顯的跡象來看,也稱為“白指”。 建議包括限制暴露的強度和持續時間、重新設計工具、防護設備以及監測暴露和健康。

              健康危害

              儘管現代砂輪本身不會造成過去與砂岩砂輪相關的嚴重矽肺病危害,但高度危險的矽塵仍可能從被研磨的材料中釋放出來——例如砂鑄件。 某些樹脂粘合車輪可能包含會產生危險粉塵的填料。 此外,甲醛基樹脂在研磨過程中會釋放甲醛。 無論如何,研磨產生的粉塵量使得高效的 LEV 變得必不可少。 為便攜式輪子提供局部排氣更加困難,儘管通過使用低容量、高速捕獲系統在這個方向上取得了一些成功。 應避免長時間工作,必要時提供呼吸防護設備。 大多數砂帶打磨、精加工、拋光和類似操作也需要排氣通風。 特別是在拋光過程中,可燃紡織粉塵是一個嚴重的問題。

              應提供防護服和帶淋浴的良好衛生和洗滌設施,並且需要醫療監督,尤其是對於金屬打磨工。

               

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