81. الأجهزة والمعدات الكهربائية
محرر الفصل: NA سميث
الملف العام
NA سميث
تصنيع بطاريات الرصاص الحمضية
باري بي كيلي
بطاريات
NA سميث
تصنيع الكابلات الكهربائية
ديفيد أ. أومالي
تصنيع المصباح الكهربائي والأنبوب
ألبرت م
تصنيع الأجهزة الكهربائية المحلية
لا سميث و دبليو كلوست
قضايا البيئة والصحة العامة
بيتمان ، ألكساندر
انقر فوق ارتباط أدناه لعرض الجدول في سياق المقالة.
1. تكوين البطاريات المشتركة
2. التصنيع: الأجهزة الكهربائية المنزلية
أشر إلى صورة مصغرة لرؤية التعليق التوضيحي ، انقر لرؤية الشكل في سياق المقالة.
82. صناعة معالجة المعادن وتشغيل المعادن
محرر الفصل: مايكل ماكان
الصهر والتكرير
بيكا روتو
صهر وتنقية النحاس والرصاص والزنك
صهر وتنقية الألمنيوم
بيرترام دي دينمان
صهر الذهب وتنقيته
ID Gadaskina و LA Ryzik
مسابك
فرانكلين إي ميرير
تزوير وختم
روبرت ام بارك
اللحام والقطع الحراري
فيليب أ.بلاتكو و جي إس ليندون
المخارط
توني ريتش
طحن وتلميع
K. ويلندر
زيوت التشحيم الصناعية وسوائل تشغيل المعادن وزيوت السيارات
ريتشارد س. كراوس
المعالجة السطحية للمعادن
جيه جي جونز ، جيه آر بيفان ، جيه أي كاتون ، إيه زوبر ، إن فيش ، كيه إم مورس ، ج.
استصلاح المعادن
ملفين إي كاسادي وريتشارد د.
القضايا البيئية في تشطيب المعادن والطلاء الصناعي
ستيوارت فوربس
انقر فوق ارتباط أدناه لعرض الجدول في سياق المقالة.
1. مدخلات ومخرجات لصهر النحاس
2. مدخلات ومخرجات لصهر الرصاص
3. مداخل ومخرجات لصهر الزنك
4. مداخل ومخرجات لصهر الألمنيوم
5. أنواع أفران المسابك
6. مدخلات المواد العملية ومخرجات التلوث
7. عمليات اللحام: الوصف والمخاطر
8. ملخص المخاطر
9. ضوابط الألومنيوم عن طريق التشغيل
10 ضوابط النحاس عن طريق التشغيل
11 ضوابط للرصاص ، عن طريق العملية
12 ضوابط الزنك ، عن طريق العملية
13 ضوابط المغنيسيوم ، عن طريق العملية
14 ضوابط الزئبق بالعملية
15 ضوابط للنيكل ، عن طريق العملية
16 ضوابط التحكم في المعادن النفيسة
17 ضوابط الكادميوم ، عن طريق العملية
18 ضوابط السيلينيوم ، عن طريق العملية
19 ضوابط الكوبالت ، عن طريق العملية
20 ضوابط القصدير ، عن طريق العملية
21 ضوابط التيتانيوم ، عن طريق العملية
أشر إلى صورة مصغرة لرؤية التعليق التوضيحي ، انقر لرؤية الشكل في سياق المقالة.
83. الإلكترونيات الدقيقة وأشباه الموصلات
محرر الفصل: مايكل إي ويليامز
الملف العام
مايكل إي ويليامز
تصنيع أشباه الموصلات السيليكونية
ديفيد ج بالدوين ، وجيمس ر. روبين ، وأفسانيه جيرامي
شاشات الكريستال السائل
ديفيد ج بالدوين ، وجيمس ر. روبين ، وأفسانيه جيرامي
تصنيع أشباه الموصلات III-V
ديفيد ج بالدوين وأفسانيه جيرامي وجيمس ر. روبين
لوحة الدوائر المطبوعة وتجميع الكمبيوتر
مايكل إي ويليامز
الآثار الصحية وأنماط المرض
دونالد في لاسيتر
قضايا البيئة والصحة العامة
كوركى تشيو
انقر فوق ارتباط أدناه لعرض الجدول في سياق المقالة.
1. أنظمة مقاومة الضوء
2. المتعريات المقاوم للضوء
3. مؤثرات كيميائية رطبة
4. غازات التنميش بالبلازما والمواد المحفورة
5. منشطات تشكيل مفرق للانتشار
6. الفئات الرئيسية لنبات السيليكون
7. الفئات الرئيسية لأمراض القلب والأوعية الدموية
8. تنظيف شاشات العرض المسطحة
9. عملية PWB: البيئة والصحة والسلامة
10 توليد النفايات PWB والضوابط
11 توليد النفايات PCB والضوابط
12 توليد النفايات وضوابطها
13 مصفوفة الاحتياجات ذات الأولوية
أشر إلى صورة مصغرة لرؤية التعليق التوضيحي ، انقر لرؤية الشكل في سياق المقالة.
84. الزجاج والفخار والمواد ذات الصلة
محررو الفصل: جويل بندر وجوناثان ب. هيلرشتاين
الزجاج والسيراميك والمواد ذات الصلة
جوناثان ب. هيلرستين ، جويل بندر ، جون ج.هادلي وتشارلز إم هوهمان
دراسة حالة: ألياف بصرية
جورج ر. أوزبورن
دراسة حالة: الأحجار الكريمة الاصطناعية
باسل دولفين
انقر فوق ارتباط أدناه لعرض الجدول في سياق المقالة.
1. مكونات الجسم النموذجية
2. عمليات التصنيع
3. مضافات كيميائية مختارة
4. استخدام الحراريات من قبل الصناعة في الولايات المتحدة الأمريكية
5. مخاطر الصحة والسلامة المحتملة
6. الإصابة والأمراض المهنية غير المميتة
أشر إلى صورة مصغرة لرؤية التعليق التوضيحي ، انقر لرؤية الشكل في سياق المقالة.
85. صناعة الطباعة والتصوير والاستنساخ
محرر الفصل: ديفيد ريتشاردسون
الطباعة والنشر
جوردون سي ميلر
خدمات الاستنساخ والنسخ
روبرت دبليو كيلبر
القضايا الصحية وأنماط المرض
باري ر.فريدلاندر
نظرة عامة على القضايا البيئية
دانيال ر. الإنجليزية
معامل التصوير التجارية
ديفيد ريتشاردسون
انقر فوق ارتباط أدناه لعرض الجدول في سياق المقالة.
1. التعرض في صناعة الطباعة
2. طباعة مخاطر وفيات التجارة
3. التعرض للمواد الكيميائية في المعالجة
أشر إلى صورة مصغرة لرؤية التعليق التوضيحي ، انقر لرؤية الشكل في سياق المقالة.
86. النجارة
محرر الفصل: جون باريش
الملف العام
ديبرا أوسينسكي
عمليات النجارة
جون ك. باريش
آلات التوجيه
فاز Wegmüller
آلات التخطيط الخشبية
فاز Wegmüller
الآثار الصحية وأنماط المرض
ليون جيه وارشو
انقر فوق ارتباط أدناه لعرض الجدول في سياق المقالة.
1. أصناف الأخشاب السامة ومسببة للحساسية والنشطة بيولوجيا
أشر إلى صورة مصغرة لرؤية التعليق التوضيحي ، انقر لرؤية الشكل في سياق المقالة.
نظرة عامة على القطاع
تشمل المعدات الكهربائية مجالًا واسعًا من الأجهزة. سيكون من المستحيل تضمين معلومات عن جميع بنود المعدات ، وبالتالي سيقتصر هذا الفصل على تغطية منتجات بعض الصناعات الرئيسية. يتم تضمين العديد من العمليات في تصنيع هذه المعدات. يناقش هذا الفصل المخاطر التي يحتمل أن يواجهها الأشخاص العاملون في تصنيع البطاريات والكابلات الكهربائية والمصابيح الكهربائية والمعدات الكهربائية المنزلية العامة. يركز على المعدات الكهربائية. تمت مناقشة المعدات الإلكترونية بالتفصيل في الفصل الإلكترونيات الدقيقة وأشباه الموصلات.
تطور الصناعة
كان للاكتشاف الرائد للحث الكهرومغناطيسي دور أساسي في تطوير الصناعة الكهربائية الواسعة اليوم. أدى اكتشاف التأثير الكهروكيميائي إلى تطوير البطاريات كوسيلة لتزويد المعدات الكهربائية من مصادر الطاقة المحمولة باستخدام أنظمة التيار المباشر. عندما تم اختراع الأجهزة التي تعتمد على الطاقة من التيار الكهربائي ، كان من الضروري وجود نظام لنقل وتوزيع الكهرباء ، مما أدى إلى إدخال الموصلات الكهربائية المرنة (الكابلات).
تم استبدال الأشكال المبكرة للإضاءة الاصطناعية (على سبيل المثال ، قوس الكربون وإضاءة الغاز) بالمصباح الخيطي (في الأصل مع خيوط الكربون ، التي عرضها جوزيف سوان في إنجلترا في يناير 1879). كان من المفترض أن يتمتع المصباح الخيطي باحتكار غير مسبوق في التطبيقات المنزلية والتجارية والصناعية قبل اندلاع الحرب العالمية الثانية ، وفي هذه المرحلة تم إدخال المصباح الفلوريسنت. تم تطوير أشكال أخرى من إضاءة التفريغ ، وكلها تعتمد على مرور تيار كهربائي عبر غاز أو بخار ، ولديها مجموعة متنوعة من التطبيقات في التجارة والصناعة.
يتم باستمرار تطوير الأجهزة الكهربائية الأخرى في العديد من المجالات (على سبيل المثال ، السمعية والبصرية والتدفئة والطهي والتبريد) ، ويتزايد نطاق هذه الأجهزة. يتجلى ذلك من خلال إدخال تلفزيون القمر الصناعي وطباخ الميكروويف.
في حين كان لتوافر المواد الخام وإمكانية الوصول إليها تأثير كبير على تطوير الصناعات ، لم يتم تحديد مواقع الصناعات بالضرورة من خلال مواقع مصادر المواد الخام. غالبًا ما تتم معالجة المواد الخام بواسطة طرف ثالث قبل استخدامها في تجميع الأجهزة والمعدات الكهربائية.
خصائص القوى العاملة
تختلف المهارات والخبرات التي يمتلكها أولئك الذين يعملون في الصناعة الآن عن تلك التي كانت تمتلكها القوى العاملة في السنوات السابقة. تتميز المعدات المستخدمة في إنتاج وتصنيع البطاريات والكابلات والمصابيح والأجهزة الكهربائية المنزلية بأتمتة عالية.
في كثير من الحالات ، يحتاج أولئك الذين يشاركون حاليًا في الصناعة إلى تدريب متخصص من أجل القيام بعملهم. يعد العمل الجماعي عاملاً مهمًا في الصناعة ، نظرًا لأن العديد من العمليات تتضمن أنظمة خطوط الإنتاج ، حيث يعتمد عمل الأفراد على عمل الآخرين.
يعتمد عدد متزايد باستمرار من عمليات التصنيع المتضمنة في إنتاج الأجهزة الكهربائية على شكل من أشكال الحوسبة. لذلك ، من الضروري أن تكون القوى العاملة على دراية بتقنيات الكمبيوتر. قد لا يمثل هذا أي مشاكل للقوى العاملة الأصغر سنًا ، ولكن ربما لم يكن لدى العمال الأكبر سنًا أي خبرة سابقة في استخدام الكمبيوتر ، ومن المحتمل أنهم سيحتاجون إلى إعادة تدريبهم.
الأهمية الاقتصادية للصناعة
تستفيد بعض الدول أكثر من غيرها من صناعة الأجهزة والمعدات الكهربائية. للصناعة أهمية اقتصادية بالنسبة لتلك البلدان التي يتم الحصول على المواد الخام منها وتلك التي يتم فيها تجميع و / أو تصنيع المنتجات النهائية. يتم التجميع والبناء في العديد من البلدان المختلفة.
المواد الخام ليس لديها توافر غير محدود. يجب إعادة استخدام المعدات المهملة حيثما أمكن ذلك. ومع ذلك ، فإن التكاليف التي ينطوي عليها استرداد تلك الأجزاء من المعدات المهملة والتي يمكن إعادة استخدامها قد تكون باهظة في النهاية.
مقتبس من الطبعة الثالثة ، موسوعة الصحة والسلامة المهنية.
في إنتاج وتنقية المعادن ، يتم فصل المكونات القيمة عن المواد التي لا قيمة لها في سلسلة من التفاعلات الفيزيائية والكيميائية المختلفة. المنتج النهائي عبارة عن معدن يحتوي على كميات خاضعة للرقابة من الشوائب. ينتج الصهر والتكرير الأوليان المعادن مباشرة من مركزات الخام ، بينما ينتج الصهر والتكرير الثانوي معادن من الخردة ونفايات العمليات. تشتمل الخردة على أجزاء وقطع من الأجزاء المعدنية ، والقضبان ، والخراطة ، والألواح والأسلاك غير المطابقة للمواصفات أو البالية ولكنها قابلة لإعادة التدوير (راجع مقالة "استصلاح المعادن" في هذا الفصل).
نظرة عامة على العمليات
تستخدم تقنيتان لاستعادة المعادن بشكل عام لإنتاج المعادن المكررة ، ميتالورجيا حراري و معالجة المعادن. تستخدم عمليات استخلاص المعادن الحرارية الحرارة لفصل المعادن المرغوبة عن المواد الأخرى. تستخدم هذه العمليات الاختلافات بين إمكانات الأكسدة ونقاط الانصهار وضغط البخار والكثافة و / أو الامتزاج لمكونات الركاز عند الذوبان. تختلف تقنيات استخلاص المعادن من المعادن عن عمليات استخلاص المعادن من الفلزات الحرارية حيث يتم فصل المعادن المرغوبة عن المواد الأخرى باستخدام تقنيات تستفيد من الاختلافات بين المواد القابلة للذوبان و / أو الخواص الكهروكيميائية أثناء وجودها في المحاليل المائية.
ميتالورجيا
أثناء المعالجة المعدنية الحرارية ، خام ، بعد الوجود استفاد (مركزة عن طريق التكسير ، الطحن ، الطفو والتجفيف) ، يتم تلبيدها أو تحميصها (المكلس) بمواد أخرى مثل غبار الكيس والتدفق. يتم بعد ذلك صهر المركز ، أو صهره ، في فرن صهر من أجل دمج المعادن المرغوبة في سبيكة مصهورة غير نقية. تخضع هذه السبائك بعد ذلك لعملية معدنية حرارية ثالثة لتكرير المعدن إلى المستوى المطلوب من النقاء. في كل مرة يتم فيها تسخين الخام أو السبائك ، يتم إنشاء مواد النفايات. قد يتم التقاط الغبار من التهوية وغازات المعالجة في حاوية الأكياس ويتم التخلص منها أو إعادتها إلى العملية ، اعتمادًا على المحتوى المعدني المتبقي. يتم أيضًا التقاط الكبريت الموجود في الغاز ، وعندما تزيد التركيزات عن 4٪ يمكن تحويله إلى حمض الكبريتيك. اعتمادًا على منشأ الخام ومحتواه من المعادن المتبقية ، يمكن أيضًا إنتاج معادن مختلفة مثل الذهب والفضة كمنتجات ثانوية.
التحميص هو عملية معدنية حرارية مهمة. يستخدم تحميص الكبريتات في إنتاج الكوبالت والزنك. والغرض منه هو فصل المعادن بحيث يمكن تحويلها إلى شكل قابل للذوبان في الماء لمزيد من المعالجة المعدنية المائية.
ينتج عن صهر خامات الكبريتيد مركز فلز مؤكسد جزئياً (غير لامع). في عملية الصهر ، تشكل المادة التي لا قيمة لها ، وهي الحديد عادة ، خبثًا بمواد متدفقة وتتحول إلى أكسيد. تكتسب المعادن الثمينة الشكل المعدني في مرحلة التحويل ، والتي تحدث في أفران التحويل. تستخدم هذه الطريقة في إنتاج النحاس والنيكل. يتم إنتاج الحديد والفيروكروم والرصاص والمغنيسيوم والمركبات الحديدية عن طريق اختزال الخام بالفحم والتدفق (الحجر الجيري) ، وعادة ما تتم عملية الصهر في فرن كهربائي. (انظر أيضا صناعة الحديد والصلب الفصل.) التحليل الكهربائي بالملح المنصهر ، المستخدم في إنتاج الألومنيوم ، هو مثال آخر على عملية استخلاص المعادن من الفلزات.
يتم الحصول على درجة الحرارة العالية المطلوبة للمعالجة الحرارية للمعادن عن طريق حرق الوقود الأحفوري أو باستخدام التفاعل الطارد للحرارة للخام نفسه (على سبيل المثال ، في عملية الصهر السريع). عملية الصهر السريع هي مثال على عملية استخلاص المعادن الحرارية الموفرة للطاقة حيث يتأكسد الحديد والكبريت في تركيز الخام. يوفر التفاعل الطارد للحرارة المقترن بنظام استرداد الحرارة الكثير من الطاقة للصهر. كما أن استرداد الكبريت المرتفع لهذه العملية مفيد أيضًا لحماية البيئة. تستخدم معظم المصاهر الحديثة للنحاس والنيكل هذه العملية.
المعالجة المائية
ومن الأمثلة على عمليات المعالجة المعدنية المائية: الترشيح ، والترسيب ، والاختزال بالتحليل الكهربائي ، والتبادل الأيوني ، وفصل الغشاء ، واستخراج المذيبات. تتمثل المرحلة الأولى من عمليات استخلاص المعادن بالمياه في ترشيح المعادن القيمة من مادة أقل قيمة ، مثل حمض الكبريتيك. غالبًا ما يسبق النض معالجة مسبقة (على سبيل المثال ، تحميص كبريتات). غالبًا ما تتطلب عملية الترشيح ضغطًا مرتفعًا أو إضافة أكسجين أو درجات حرارة عالية. يمكن أيضًا إجراء عملية النض بالكهرباء. من محلول النض ، يتم استخلاص المعدن المطلوب أو مركبه عن طريق الترسيب أو الاختزال باستخدام طرق مختلفة. يتم إجراء التخفيض ، على سبيل المثال ، في إنتاج الكوبالت والنيكل بالغاز.
يعتبر التحليل الكهربائي للمعادن في المحاليل المائية أيضًا عملية تعدين مائية. في عملية التحليل الكهربائي ، يتم تقليل الأيون المعدني إلى المعدن. يوجد المعدن في محلول حمضي ضعيف يترسب منه على الكاثودات تحت تأثير تيار كهربائي. يمكن أيضًا تنقية معظم المعادن غير الحديدية عن طريق التحليل الكهربائي.
غالبًا ما تكون العمليات المعدنية عبارة عن مزيج من عمليات استخلاص المعادن بالحرارة والماء ، اعتمادًا على تركيز الخام المراد معالجته ونوع المعدن المراد تكريره. ومن الأمثلة على ذلك إنتاج النيكل.
الأخطار والوقاية منها
الوقاية من المخاطر الصحية والحوادث في صناعة المعادن هي في المقام الأول مسألة تعليمية وتقنية. الفحوصات الطبية ثانوية ولها دور تكميلي فقط في الوقاية من المخاطر الصحية. يعطي التبادل المنسق للمعلومات والتعاون بين أقسام التخطيط والخط والسلامة والصحة المهنية داخل الشركة النتيجة الأكثر كفاءة في الوقاية من المخاطر الصحية.
أفضل التدابير الوقائية وأقلها تكلفة هي تلك التي يتم اتخاذها في مرحلة التخطيط لمصنع أو عملية جديدة. عند التخطيط لمنشآت الإنتاج الجديدة ، يجب مراعاة الجوانب التالية كحد أدنى:
فيما يلي بعض المخاطر والاحتياطات المحددة الموجودة في الصهر والتكرير.
إصابات
صناعة الصهر والتكرير لديها معدل إصابات أعلى من معظم الصناعات الأخرى. وتشمل مصادر هذه الإصابات: تناثر وانسكاب المعدن المنصهر والخبث مما يؤدي إلى حدوث حروق ؛ انفجارات وانفجارات الغاز من ملامسة المعدن المنصهر بالماء ؛ التصادم مع القاطرات المتحركة والعربات والرافعات المتحركة وغيرها من المعدات المتنقلة ؛ سقوط أشياء ثقيلة يسقط من ارتفاع (على سبيل المثال ، أثناء الوصول إلى كابينة رافعة) ؛ وإصابات الانزلاق والتعثر نتيجة انسداد الأرضيات والممرات.
تشمل الاحتياطات: التدريب الكافي ، ومعدات الحماية الشخصية المناسبة (على سبيل المثال ، القبعات الصلبة ، وأحذية الأمان ، وقفازات العمل ، والملابس الواقية) ؛ التخزين الجيد والتدبير المنزلي وصيانة المعدات ؛ قواعد المرور لنقل المعدات (بما في ذلك الطرق المحددة ونظام الإشارات والتحذير الفعال) ؛ وبرنامج الحماية من السقوط.
حرارة
تعتبر أمراض الإجهاد الحراري مثل ضربة الشمس من المخاطر الشائعة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى الأشعة تحت الحمراء من الأفران والمعدن المنصهر. هذه مشكلة خاصة عندما يجب القيام بعمل شاق في بيئات حارة.
يمكن أن تشمل الوقاية من أمراض الحرارة شاشات مائية أو ستائر هوائية أمام الأفران ، وتبريد موضعي ، وأكشاك مغلقة مكيفة ، وملابس واقية من الحرارة ، وبدلات مبردة بالهواء ، مما يتيح وقتًا كافيًا للتأقلم ، واستراحات العمل في المناطق الباردة ، وإمدادات كافية من المشروبات للشرب المتكرر.
المخاطر الكيميائية
يمكن أن يحدث التعرض لمجموعة متنوعة من الغبار والأبخرة والغازات والمواد الكيميائية الأخرى الخطرة أثناء عمليات الصهر والتكرير. يمكن أن يؤدي تكسير الخام وطحنه بشكل خاص إلى التعرض العالي للسيليكا والغبار المعدني السام (على سبيل المثال ، المحتوي على الرصاص والزرنيخ والكادميوم). يمكن أن يكون هناك أيضًا حالات تعرض للغبار أثناء عمليات صيانة الفرن. أثناء عمليات الصهر ، يمكن أن تكون الأبخرة المعدنية مشكلة كبيرة.
يمكن التحكم في انبعاثات الغبار والأبخرة عن طريق الغلاف ، وأتمتة العمليات ، وتهوية العادم الموضعي والتخفيف ، وتبليل المواد ، وتقليل التعامل مع المواد وتغييرات العملية الأخرى. عندما لا تكون هذه كافية ، ستكون هناك حاجة لحماية الجهاز التنفسي.
تتضمن العديد من عمليات الصهر إنتاج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكبريت من خامات الكبريتيد وأول أكسيد الكربون من عمليات الاحتراق. التخفيف وتهوية العادم المحلي (LEV) ضروريان.
ينتج حامض الكبريتيك كمنتج ثانوي لعمليات الصهر ويستخدم في التكرير الكهربائي وترشيح المعادن. يمكن أن يحدث التعرض لكل من السائل وضباب حامض الكبريتيك. هناك حاجة لحماية الجلد والعين و LEV.
قد يكون لصهر وتنقية بعض المعادن مخاطر خاصة. وتشمل الأمثلة كربونيل النيكل في تكرير النيكل ، والفلوريد في صهر الألومنيوم ، والزرنيخ في النحاس وصهر وتنقية الرصاص ، والتعرض للزئبق والسيانيد أثناء تكرير الذهب. تتطلب هذه العمليات احتياطاتها الخاصة.
مخاطر أخرى
يمكن أن يتسبب الوهج والأشعة تحت الحمراء الصادرة من الأفران والمعدن المنصهر في تلف العين بما في ذلك إعتام عدسة العين. يجب ارتداء النظارات الواقية والواقيات المناسبة للوجه. قد تتسبب المستويات العالية من الأشعة تحت الحمراء أيضًا في حدوث حروق بالجلد ما لم يتم ارتداء ملابس واقية.
يمكن أن تتسبب مستويات الضوضاء العالية الناتجة عن تكسير الخام وطحنه ومنفاخ تفريغ الغاز والأفران الكهربائية عالية الطاقة في فقدان السمع. إذا كان مصدر الضوضاء لا يمكن تغطيته أو عزله ، فيجب ارتداء واقيات السمع. يجب وضع برنامج للحفاظ على السمع بما في ذلك اختبار قياس السمع والتدريب.
يمكن أن تحدث المخاطر الكهربائية أثناء عمليات التحليل الكهربائي. تشمل الاحتياطات الصيانة الكهربائية المناسبة مع إجراءات الإغلاق / الوسم ؛ قفازات وملابس وأدوات معزولة ؛ وقواطع دائرة الأعطال الأرضية عند الحاجة.
يمكن أن يتسبب الرفع اليدوي للمواد والتعامل معها في حدوث إصابات في الظهر والأطراف العلوية. يمكن أن تقلل وسائل الرفع الميكانيكية والتدريب المناسب في طرق الرفع من هذه المشكلة.
التلوث وحماية البيئة
قد تساهم انبعاثات الغازات المهيجة والمسببة للتآكل مثل ثاني أكسيد الكبريت وكبريتيد الهيدروجين وكلوريد الهيدروجين في تلوث الهواء وتسبب تآكل المعادن والخرسانة داخل المصنع وفي البيئة المحيطة. يختلف تحمل الغطاء النباتي لثاني أكسيد الكبريت تبعًا لنوع الغابة والتربة. بشكل عام ، تتحمل الأشجار دائمة الخضرة تركيزات أقل من ثاني أكسيد الكبريت مقارنة بالأشجار المتساقطة الأوراق. قد تحتوي انبعاثات الجسيمات على جسيمات غير محددة ، وفلوريد ، ورصاص ، وزرنيخ ، وكادميوم ، والعديد من المعادن السامة الأخرى. قد تحتوي مياه الصرف السائلة على مجموعة متنوعة من المعادن السامة وحمض الكبريتيك وشوائب أخرى. يمكن أن تتلوث النفايات الصلبة بالزرنيخ والرصاص وكبريتيدات الحديد والسيليكا وغيرها من الملوثات.
يجب أن تتضمن إدارة المصهر تقييم ومراقبة الانبعاثات من المصنع. هذا عمل متخصص لا ينبغي تنفيذه إلا بواسطة موظفين على دراية تامة بالخصائص الكيميائية والسمية للمواد التي يتم تفريغها من عمليات المصنع. يجب مراعاة الحالة الفيزيائية للمادة ، ودرجة الحرارة التي تغادر عندها العملية ، والمواد الأخرى في تيار الغاز وعوامل أخرى عند التخطيط لتدابير التحكم في تلوث الهواء. من المستحسن أيضًا الاحتفاظ بمحطة الطقس ، والاحتفاظ بسجلات الأرصاد الجوية والاستعداد لتقليل المخرجات عندما تكون الظروف الجوية غير مواتية لتشتت النفايات السائلة المكدسة. الرحلات الميدانية ضرورية لمراقبة تأثير تلوث الهواء على المناطق السكنية والزراعية.
يتم استرجاع ثاني أكسيد الكبريت ، وهو أحد الملوثات الرئيسية ، في صورة حمض الكبريتيك عندما يكون موجودًا بكميات كافية. خلاف ذلك ، لتلبية معايير الانبعاث ، يتم التحكم في ثاني أكسيد الكبريت والنفايات الغازية الخطرة الأخرى عن طريق الغسل. عادة ما يتم التحكم في انبعاثات الجسيمات عن طريق المرشحات النسيجية والمرسبات الكهروستاتيكية.
تستخدم كميات كبيرة من الماء في عمليات التعويم مثل تركيز النحاس. يتم إعادة تدوير معظم هذه المياه مرة أخرى في العملية. يتم ضخ المخلفات الناتجة عن عملية التعويم على شكل ملاط في أحواض الترسيب. يتم إعادة تدوير المياه في هذه العملية. يتم تنظيف مياه العمليات المحتوية على معادن ومياه الأمطار في محطات معالجة المياه قبل تفريغها أو إعادة تدويرها.
تشتمل نفايات المرحلة الصلبة على الخبث الناتج عن الصهر ، وعجائن التفريغ من تحويل ثاني أكسيد الكبريت إلى حمض الكبريتيك والحمأة الناتجة عن الخزانات السطحية (على سبيل المثال ، أحواض الترسيب). يمكن إعادة تركيز بعض الخبث وإعادتها إلى المصاهر لإعادة المعالجة أو استعادة المعادن الأخرى الموجودة. العديد من نفايات المرحلة الصلبة هذه عبارة عن نفايات خطرة يجب تخزينها وفقًا للوائح البيئية.
تم تطوير أول تصميم عملي لبطارية الرصاص الحمضية بواسطة Gaston Planté في عام 1860 ، واستمر الإنتاج في النمو بشكل مطرد منذ ذلك الحين. تمثل بطاريات السيارات الاستخدام الرئيسي لتقنية حمض الرصاص ، تليها البطاريات الصناعية (الطاقة الاحتياطية والجر). يذهب أكثر من نصف الإنتاج العالمي من الرصاص إلى البطاريات.
يجب أن تضمن التكلفة المنخفضة وسهولة تصنيع بطاريات الرصاص الحمضية مقارنة بالأزواج الكهروكيميائية الأخرى استمرار الطلب على هذا النظام في المستقبل.
تحتوي بطارية الرصاص الحمضية على قطب موجب من بيروكسيد الرصاص (PbO2) وإلكترود سالب من الرصاص الإسفنجي ذي مساحة السطح العالية (Pb). المحلول الكهربائي عبارة عن محلول حمض الكبريتيك بثقل نوعي في النطاق من 1.21 إلى 1.30 (28 إلى 39٪ بالوزن). عند التفريغ ، يتحول كلا القطبين إلى كبريتات الرصاص ، كما هو موضح أدناه:
عملية التصنيع
عملية التصنيع ، التي تظهر في مخطط تدفق العملية (الشكل 1) ، موضحة أدناه:
الشكل 1. عملية تصنيع بطاريات الرصاص الحمضية
تصنيع أكسيد: يتم تصنيع أكسيد الرصاص من خنازير الرصاص (كتل الرصاص من أفران الصهر) بإحدى طريقتين - وعاء بارتون أو عملية الطحن. في عملية وعاء بارتون ، يتم نفخ الهواء فوق الرصاص المنصهر لإنتاج تيار دقيق من قطرات الرصاص. تتفاعل القطرات مع الأكسجين الموجود في الهواء لتكوين الأكسيد ، الذي يتكون من لب من الرصاص مغطى بطبقة من أكسيد الرصاص (PbO).
في عملية الطحن ، يتم تغذية الرصاص الصلب (الذي قد يتراوح حجمه من كرات صغيرة إلى خنازير كاملة) في مطحنة دوارة. تولد حركة هبوط الرصاص الحرارة ويتأكسد سطح الرصاص. عندما تتدحرج الجزيئات في الأسطوانة ، تتم إزالة طبقات الأكسيد السطحية لتعريض المزيد من الرصاص النظيف للأكسدة. يحمل تيار الهواء المسحوق إلى مرشح كيس ، حيث يتم تجميعه.
إنتاج الشبكة: يتم إنتاج الشبكات بشكل أساسي عن طريق الصب (آليًا ويدويًا) أو ، بشكل خاص لبطاريات السيارات ، التوسع من سبيكة الرصاص المطاوع أو المصبوب.
لصق: يتم صنع عجينة البطارية عن طريق خلط الأكسيد بالماء وحمض الكبريتيك ومجموعة من الإضافات المسجلة الملكية. يتم ضغط العجينة بالآلة أو باليد في الشبكة الشبكية ، وعادة ما يتم تجفيف الألواح في فرن بدرجة حرارة عالية.
يتم معالجة الألواح الملصقة عن طريق تخزينها في أفران تحت ظروف يتم التحكم فيها بعناية من درجة الحرارة والرطوبة والوقت. الرصاص الحر في العجينة يتحول إلى أكسيد الرصاص.
تشكيل وقطع وتجميع الألواح: تخضع لوحات البطارية لعملية تكوين كهربائي بإحدى طريقتين. في تكوين الخزان ، يتم تحميل الألواح في أحواض كبيرة من حمض الكبريتيك المخفف ويتم تمرير تيار مباشر لتشكيل الألواح الموجبة والسالبة. بعد التجفيف ، يتم تقطيع الألواح وتجميعها ، مع فواصل بينها ، في صناديق بطاريات. يتم توصيل الألواح ذات القطبية المتشابهة عن طريق لحام عروات اللوحة معًا.
في تشكيل الجرة ، يتم تشكيل الألواح كهربائيًا بعد تجميعها في صناديق بطاريات.
مخاطر وضوابط الصحة المهنية
قيادة
الرصاص هو الخطر الصحي الرئيسي المرتبط بتصنيع البطاريات. طريق التعرض الرئيسي هو من خلال الاستنشاق ، ولكن يمكن أن يسبب الابتلاع مشكلة أيضًا إذا لم يتم إيلاء اهتمام كاف للنظافة الشخصية. يمكن أن يحدث التعرض في جميع مراحل الإنتاج.
من المحتمل أن يكون تصنيع أكسيد الرصاص شديد الخطورة. يتم التحكم في التعرضات عن طريق أتمتة العملية ، وبالتالي إزالة العمال من الخطر. في العديد من المصانع ، يتم تشغيل العملية بواسطة شخص واحد.
في صب الشبكة ، يتم تقليل التعرض لأبخرة الرصاص عن طريق استخدام تهوية العادم المحلي (LEV) جنبًا إلى جنب مع التحكم الحراري في أواني الرصاص (تزيد انبعاثات دخان الرصاص بشكل ملحوظ فوق 500 درجة مئوية). يمكن أن تتسبب الخبث الحاملة للرصاص ، التي تتكون فوق الرصاص المنصهر ، في حدوث مشكلات أيضًا. يحتوي الخبث على كمية كبيرة من الغبار الناعم جدًا ، ويجب توخي الحذر الشديد عند التخلص منه.
أدت مناطق اللصق تقليديًا إلى تعرضات عالية للرصاص. غالبًا ما تؤدي طريقة التصنيع إلى تسرب ملاط الرصاص إلى الآلات والأرض والمآزر والأحذية. تجف هذه البقع وتنتج غبار رصاص محمول في الهواء. يتم تحقيق التحكم عن طريق الحفاظ على الأرضية مبللة بشكل دائم وكثرة المآزر الإسفنجية.
تحدث حالات التعرض للرصاص في الأقسام الأخرى (التشكيل ، وقطع الألواح ، والتجميع) من خلال التعامل مع الألواح الجافة والمتربة. يتم تقليل التعرض بواسطة تهوية العادم المحلي مع الاستخدام المناسب لمعدات الحماية الشخصية.
يوجد لدى العديد من البلدان تشريعات للحد من درجة التعرض المهني ، وتوجد معايير رقمية لمستويات الرصاص في الهواء والرصاص في الدم.
عادة ما يتم توظيف أخصائي الصحة المهنية لأخذ عينات الدم من العمال المعرضين. يمكن أن يتراوح تواتر اختبارات الدم من سنوي للعاملين منخفضي الخطورة إلى ربع سنوي للعاملين في الأقسام عالية الخطورة (مثل اللصق). إذا تجاوز مستوى الرصاص في دم العامل الحد القانوني ، فيجب إبعاد العامل عن أي تعرض للعمل للرصاص حتى ينخفض مستوى الرصاص في الدم إلى المستوى الذي يراه المستشار الطبي مقبولاً.
يعتبر أخذ عينات من الهواء للرصاص مكملاً لاختبار الرصاص في الدم. طريقة أخذ العينات الشخصية ، وليس الثابتة ، هي الطريقة المفضلة. عادة ما تكون هناك حاجة إلى عدد كبير من عينات الرصاص في الهواء بسبب التباين المتأصل في النتائج. يمكن أن يوفر استخدام الإجراءات الإحصائية الصحيحة في تحليل البيانات معلومات عن مصادر الرصاص ويمكن أن يوفر أساسًا لإجراء تحسينات على التصميم الهندسي. يمكن استخدام أخذ عينات الهواء بانتظام لتقييم الفعالية المستمرة لأنظمة التحكم.
تختلف تركيزات الرصاص في الهواء المسموح بها وتركيزات الرصاص في الدم من بلد إلى آخر ، وتتراوح حاليًا من 0.05 إلى 0.20 ملغم / م.3 و 50 إلى 80 مجم / ديسيلتر على التوالي. هناك اتجاه تنازلي مستمر في هذه الحدود.
بالإضافة إلى الضوابط الهندسية العادية ، هناك تدابير أخرى ضرورية لتقليل التعرض للرصاص. يجب عدم تناول الطعام أو التدخين أو الشرب أو مضغ العلكة في أي منطقة إنتاج.
يجب توفير مرافق مناسبة للغسيل والتغيير حتى يتسنى الاحتفاظ بملابس العمل في منطقة منفصلة عن الملابس والأحذية الشخصية. يجب وضع مرافق الغسيل / الاستحمام بين المناطق النظيفة والمتسخة.
حامض الكبريتيك
أثناء عملية التشكيل ، يتم تحويل المادة الفعالة الموجودة على الألواح إلى PbO2 في الموجب والرصاص في القطب السالب. عندما تصبح الألواح مشحونة بالكامل ، يبدأ تيار التكوين في فصل الماء في الإلكتروليت إلى هيدروجين وأكسجين:
الإيجابية:
نفي:
يولد الغاز ضباب حامض الكبريتيك. كان تآكل الأسنان ، في وقت من الأوقات ، سمة مشتركة بين العاملين في مناطق التكوين. لطالما استخدمت شركات البطاريات خدمات طبيب الأسنان ، ولا يزال الكثيرون يفعلون ذلك.
اقترحت الدراسات الحديثة (IARC 1992) وجود صلة محتملة بين التعرض لضباب الحمض غير العضوي (بما في ذلك حمض الكبريتيك) وسرطان الحنجرة. يستمر البحث في هذا المجال.
معيار التعرض المهني في المملكة المتحدة لضباب حامض الكبريتيك هو 1 مجم / م3. يمكن الاحتفاظ بالتعرضات دون هذا المستوى مع وجود تهوية العادم المحلي في مكانها فوق دوائر التكوين.
كما أن تعرض الجلد لسائل حامض الكبريتيك المسبب للتآكل أمر مثير للقلق. تشمل الاحتياطات معدات الحماية الشخصية ونوافير غسل العين ودُش الطوارئ.
التلك
يستخدم التلك في بعض عمليات الصب اليدوي كعامل تحرير للقالب. يمكن أن يتسبب التعرض طويل الأمد لغبار التلك في حدوث تضخم في الرئة ، ومن المهم التحكم في الغبار عن طريق التهوية المناسبة وتدابير التحكم في العمليات.
ألياف معدنية من صنع الإنسان (MMFs)
تُستخدم الفواصل في بطاريات الرصاص الحمضية لعزل الموجب كهربائيًا عن الصفائح السالبة. تم استخدام أنواع مختلفة من المواد على مر السنين (على سبيل المثال ، المطاط ، السليلوز ، البولي فينيل كلوريد (PVC) ، البولي إيثيلين) ، ولكن بشكل متزايد ، يتم استخدام فواصل الألياف الزجاجية. يتم تصنيع هذه الفواصل من MMFs.
تم إثبات زيادة خطر الإصابة بسرطان الرئة بين العمال في الأيام الأولى لصناعة الصوف المعدني (HSE 1990). ومع ذلك ، قد يكون السبب في ذلك هو استخدام مواد مسرطنة أخرى في ذلك الوقت. ومع ذلك ، فمن الحكمة التأكد من أن أي تعرض ل MMF يتم تقليله إلى أدنى حد سواء من خلال العلبة الكاملة أو تهوية العادم المحلي.
ستيبين وأرسين
يشيع استخدام الأنتيمون والزرنيخ في سبائك الرصاص ، والستيبين (SbH3) أو أرسين (AsH3) يمكن إنتاجه في ظل ظروف معينة:
Stibine و Arsine كلاهما من الغازات شديدة السمية التي تعمل على تدمير خلايا الدم الحمراء. يجب أن تمنع الضوابط الصارمة للعملية أثناء تصنيع البطاريات أي خطر من التعرض لهذه الغازات.
الأخطار المادية
توجد أيضًا مجموعة متنوعة من المخاطر المادية في تصنيع البطاريات (على سبيل المثال ، الضوضاء ، والمعادن المنصهرة والبقع الحمضية ، والمخاطر الكهربائية والمعالجة اليدوية) ، ولكن يمكن تقليل المخاطر الناتجة عن ذلك من خلال الضوابط الهندسية والعملية المناسبة.
القضايا البيئية
تمت دراسة تأثير الرصاص على صحة الأطفال على نطاق واسع. لذلك من المهم للغاية أن تكون الإطلاقات البيئية للرصاص في حدها الأدنى. بالنسبة لمصانع البطاريات ، يجب تصفية انبعاثات الهواء الأكثر تلوثًا. يجب معالجة جميع نفايات العملية (عادةً الملاط الحامل للرصاص الحمضي) في محطة معالجة النفايات السائلة لتحييد الحمض واستقرار الرصاص من المعلق.
التطورات المستقبلية
من المحتمل أن تكون هناك قيود متزايدة على استخدام الرصاص في المستقبل. من الناحية المهنية ، سيؤدي ذلك إلى زيادة أتمتة العمليات بحيث يتم إبعاد العامل عن الخطر.
مقتبس من EPA 1995.
النحاس
يتم استخراج النحاس في كل من الحفر المفتوحة والمناجم تحت الأرض ، اعتمادًا على درجة الخام وطبيعة رواسب الخام. يحتوي خام النحاس عادةً على أقل من 1٪ من النحاس على شكل معادن كبريتيد. بمجرد تسليم الخام فوق الأرض ، يتم سحقه وطحنه إلى درجة نعومة مساحيق ثم تركيزه لمزيد من المعالجة. في عملية التركيز ، يتم خلط خام الأرض بالماء ، وتضاف الكواشف الكيميائية وينفخ الهواء عبر الملاط. تلتصق فقاعات الهواء بالمعادن النحاسية ثم يتم نزعها من أعلى خلايا التعويم. يحتوي المركز على ما بين 20 و 30٪ نحاس. تسقط المخلفات ، أو معادن الشوائب ، من الركاز إلى قاع الخلايا وتتم إزالتها ، وإزالة المياه بواسطة مكثفات ، ونقلها كملاط إلى بركة المخلفات للتخلص منها. يتم استرداد جميع المياه المستخدمة في هذه العملية ، من مكثفات نزح المياه وبركة المخلفات ، وإعادة تدويرها مرة أخرى في العملية.
يمكن إنتاج النحاس إما بالمعادن الحرارية أو بالمعدن المائي اعتمادًا على نوع الخام المستخدم كشحنة. تتم معالجة مركزات الركاز ، التي تحتوي على كبريتيد النحاس ومعادن كبريتيد الحديد ، بواسطة عمليات استخلاص المعادن بالحرارة لإنتاج منتجات نحاسية عالية النقاء. تتم معالجة خامات الأكسيد ، التي تحتوي على معادن أكسيد النحاس التي قد تحدث في أجزاء أخرى من المنجم ، إلى جانب مواد النفايات المؤكسدة الأخرى ، بواسطة عمليات استخلاص المعادن بالماء لإنتاج منتجات نحاسية عالية النقاء.
يتم تحويل النحاس من الركاز إلى المعدن عن طريق الصهر. أثناء الصهر ، يتم تجفيف المركزات وتغذيتها في واحد من عدة أنواع مختلفة من الأفران. هناك تتأكسد معادن الكبريتيد جزئياً وتذوب لإنتاج طبقة من الكبريتيد النحاسي المختلط وخبث الحديد ، وهي طبقة عليا من النفايات.
تتم معالجة اللون المطفأ عن طريق التحويل. يتم استخراج الخبث من الفرن وتخزينه أو التخلص منه في أكوام الخبث في الموقع. يتم بيع كمية صغيرة من الخبث لصابورة السكك الحديدية ولحبيبات السفع بالرمل. المنتج الثالث لعملية الصهر هو ثاني أكسيد الكبريت ، وهو غاز يتم جمعه وتنقيته وتحويله إلى حمض الكبريتيك لبيعه أو استخدامه في عمليات الترشيح المعدني المائي.
بعد الصهر ، يتم تغذية مادة النحاس غير اللامعة في محول. خلال هذه العملية ، يُسكب اللامع النحاسي في وعاء أسطواني أفقي (حوالي 10ґ4 م) مزود بصف من الأنابيب. الأنابيب ، المعروفة باسم tuyères ، تدخل في الأسطوانة وتستخدم لإدخال الهواء في المحول. يضاف الجير والسيليكا إلى النحاس المطفأ ليتفاعل مع أكسيد الحديد المنتج في العملية لتشكيل الخبث. يمكن أيضًا إضافة خردة النحاس إلى المحول. يتم تدوير الفرن بحيث يتم غمر التويير ، ويتم نفخ الهواء في المادة المصهورة مما يتسبب في تفاعل باقي كبريتيد الحديد مع الأكسجين لتكوين أكسيد الحديد وثاني أكسيد الكبريت. ثم يتم تدوير المحول للتخلص من خبث سيليكات الحديد.
بمجرد إزالة الحديد بالكامل ، يتم تدوير المحول للخلف وإعطاء ضربة ثانية للهواء يتم خلالها أكسدة ما تبقى من الكبريت وإزالته من كبريتيد النحاس. ثم يتم تدوير المحول لسكب النحاس المصهور ، والذي يسمى في هذه المرحلة بالنحاس البثور (سمي بهذا الاسم لأنه إذا سمح له بالتصلب في هذه المرحلة ، فسيكون له سطح وعر بسبب وجود الأكسجين الغازي والكبريت). يتم جمع ثاني أكسيد الكبريت من المحولات وتغذيته في نظام تنقية الغاز مع ذلك من فرن الصهر وتحويله إلى حمض الكبريتيك. بسبب محتواه النحاسي المتبقي ، يتم إعادة تدوير الخبث مرة أخرى إلى فرن الصهر.
يتم تنقية النحاس المنفّط ، الذي يحتوي على 98.5٪ من النحاس على الأقل ، إلى نحاس عالي النقاوة في خطوتين. تتمثل الخطوة الأولى في تكرير الحرائق ، حيث يتم سكب النحاس المنصهر في فرن أسطواني ، مشابه في المظهر للمحول ، حيث يتم نفخ الهواء أولاً ثم الغاز الطبيعي أو البروبان من خلال الذوبان لإزالة آخر الكبريت وأي الأكسجين المتبقي من النحاس. ثم يُسكب النحاس المصهور في عجلة صب لتشكيل أنودات نقية بدرجة كافية للتكرير الكهربائي.
في التكرير الكهربائي ، يتم تحميل الأنودات النحاسية في الخلايا الإلكتروليتية وتتخللها صفائح بدء نحاسية ، أو كاثودات ، في حمام من محلول كبريتات النحاس. عندما يتم تمرير تيار مباشر عبر الخلية ، يذوب النحاس من الأنود ، وينقل عبر الإلكتروليت ويعاد ترسيبه على ألواح بدء الكاثود. عندما تتراكم الكاثودات بسماكة كافية ، تتم إزالتها من خلية التحليل الكهربائي ويتم وضع مجموعة جديدة من أوراق البداية في مكانها. تسقط الشوائب الصلبة في الأنودات في قاع الخلية كحمأة حيث يتم جمعها ومعالجتها في النهاية لاستعادة المعادن الثمينة مثل الذهب والفضة. تُعرف هذه المادة باسم الأنود الوحل.
تعتبر الكاثودات التي تمت إزالتها من خلية التحليل الكهربائي هي المنتج الأساسي لمنتج النحاس وتحتوي على 99.99٪ نحاس. يمكن بيعها لمصانع قضبان الأسلاك ككاثودات أو معالجتها إلى منتج يسمى قضيب. في قضيب التصنيع ، يتم صهر الكاثودات في فرن عمود الدوران ويصب النحاس المصهور على عجلة الصب لتشكيل قضيب مناسب للدحرجة إلى قضيب متصل بقطر 3/8 بوصة. يتم شحن منتج القضيب هذا إلى مصانع الأسلاك حيث يتم بثقه إلى أحجام مختلفة من الأسلاك النحاسية.
في عملية المعالجة بالمياه المعدنية ، يتم ترشيح الخامات المؤكسدة والنفايات بحمض الكبريتيك من عملية الصهر. يتم تنفيذ النض فى الموقع، أو في أكوام معدة خصيصًا عن طريق توزيع الحمض عبر الجزء العلوي والسماح له بالتسرب إلى أسفل من خلال المواد التي يتم تجميعها فيها. يتم تبطين الأرض الموجودة أسفل منصات الترشيح بمادة بلاستيكية غير منفذة ومقاومة للأحماض لمنع سائل النض من تلويث المياه الجوفية. بمجرد تجميع المحاليل الغنية بالنحاس يمكن معالجتها بإحدى عمليتين - عملية التثبيت أو عملية الاستخلاص بالمذيب / عملية الاستخلاص الكهربائي (SXEW). في عملية التدعيم (التي نادرًا ما تستخدم اليوم) ، يتم ترسيب النحاس الموجود في المحلول الحمضي على سطح الحديد الخردة في مقابل الحديد. عندما يتم ترسيخ كمية كافية من النحاس ، يتم وضع الحديد الغني بالنحاس في المصهر مع مركزات الخام لاستعادة النحاس عبر مسار المعادن الحرارية.
في عملية SXEW ، يتركز محلول النض الحامل (PLS) عن طريق الاستخلاص بالمذيبات ، التي تستخرج النحاس وليس المعادن غير النقية (الحديد والشوائب الأخرى). ثم يتم فصل المحلول العضوي المحمل بالنحاس عن العصارة في خزان الترسيب. يضاف حمض الكبريتيك إلى الخليط العضوي الحامل ، والذي يزيل النحاس إلى محلول إلكتروليتي. يتم إرجاع المادة المرتشحة المحتوية على الحديد والشوائب الأخرى إلى عملية الترشيح حيث يتم استخدام حمضها لمزيد من الترشيح. يتم تمرير محلول الشريط الغني بالنحاس إلى خلية إلكتروليتية تعرف بالخلية الكهربية. تختلف الخلية الكهربية عن خلية التعريف الكهربائي من حيث أنها تستخدم أنودًا دائمًا غير قابل للذوبان. يتم بعد ذلك طلاء النحاس الموجود في المحلول على صفائح كاثود البداية بنفس الطريقة التي يتم بها على القطب السالب في خلية التكرير الكهربائي. يتم إرجاع المنحل بالكهرباء المنضب من النحاس إلى عملية الاستخلاص بالمذيب حيث يتم استخدامه لنزع المزيد من النحاس من المحلول العضوي. يتم بعد ذلك بيع الكاثودات الناتجة عن عملية الاستخلاص الكهربائي أو تحويلها إلى قضبان بنفس الطريقة التي يتم إنتاجها من عملية التكرير الكهربائي.
تُستخدم الخلايا الكهربية أيضًا لتحضير صفائح البدء لكل من عمليات التكرير الكهربائي وعمليات الاستخلاص الكهربائي عن طريق طلاء النحاس على كاثودات الفولاذ المقاوم للصدأ أو التيتانيوم ثم نزع النحاس المطلي.
الأخطار والوقاية منها
تتمثل المخاطر الرئيسية في التعرض لغبار الركاز أثناء معالجة الخام وصهره ، والأبخرة المعدنية (بما في ذلك النحاس والرصاص والزرنيخ) أثناء الصهر ، وثاني أكسيد الكبريت وأول أكسيد الكربون أثناء معظم عمليات الصهر ، والضوضاء من عمليات التكسير والطحن ومن الأفران ، والإجهاد الحراري الناجم عن الأفران وحمض الكبريتيك والمخاطر الكهربائية أثناء عمليات التحليل الكهربائي.
تشمل الاحتياطات: تهوية العادم المحلي للغبار أثناء عمليات النقل ؛ العادم المحلي وتهوية التخفيف لثاني أكسيد الكبريت وأول أكسيد الكربون ؛ برنامج التحكم في الضوضاء وحماية السمع ؛ الملابس الواقية والواقيات ، وفترات الراحة والسوائل للإجهاد الحراري ؛ و LEV ، معدات الوقاية الشخصية والاحتياطات الكهربائية لعمليات التحليل الكهربائي. عادة ما يتم ارتداء حماية الجهاز التنفسي للحماية من الغبار والأبخرة وثاني أكسيد الكبريت.
يسرد الجدول 1 الملوثات البيئية لخطوات مختلفة في صهر النحاس وتكريره.
الجدول 1. معالجة مدخلات المواد ومخرجات التلوث لصهر النحاس وتكريره
معالجة |
المدخلات المادية |
انبعاثات الهواء |
نفايات العملية |
نفايات أخرى |
تركيز النحاس |
خام النحاس والماء والكواشف الكيميائية والمكثفات |
مياه الصرف الصحي التعويم |
نفايات تحتوي على نفايات معادن مثل الحجر الجيري والكوارتز |
|
ترشيح النحاس |
مركزات النحاس ، حامض الكبريتيك |
العصارة غير الخاضعة للرقابة |
كومة نفايات الرشح |
|
صهر النحاس |
تركيز النحاس ، التدفق السليكي |
ثاني أكسيد الكبريت ، الجسيمات التي تحتوي على الزرنيخ والأنتيمون والكادميوم والرصاص والزئبق والزنك |
طين / حمأة تفجير النباتات الحمضية ، خبث يحتوي على كبريتيدات الحديد والسيليكا |
|
تحويل النحاس |
نحاس غير لامع ، نحاس خردة ، تدفق سيليسي |
ثاني أكسيد الكبريت ، الجسيمات التي تحتوي على الزرنيخ والأنتيمون والكادميوم والرصاص والزئبق والزنك |
طين / حمأة تفجير النباتات الحمضية ، خبث يحتوي على كبريتيدات الحديد والسيليكا |
|
تكرير النحاس الالكتروليتي |
نفطة النحاس وحمض الكبريتيك |
الوحل الذي يحتوي على شوائب مثل الذهب والفضة والأنتيمون والزرنيخ والبزموت والحديد والرصاص والنيكل والسيلينيوم والكبريت والزنك |
قيادة
تتكون عملية إنتاج الرصاص الأولية من أربع خطوات: التلبيد ، والصهر ، والخبث ، وتكرير المعادن الحرارية. للبدء ، يتم تغذية مادة أولية تتكون أساسًا من مركزات الرصاص على شكل كبريتيد الرصاص في آلة تلبيد. يمكن إضافة مواد خام أخرى بما في ذلك الحديد والسيليكا وتدفق الحجر الجيري وفحم الكوك والصودا والرماد والبيريت والزنك والمواد الكاوية والجسيمات التي تم جمعها من أجهزة التحكم في التلوث. في آلة التلبيد ، تتعرض المادة الأولية للرصاص إلى انفجارات من الهواء الساخن الذي يحرق الكبريت ، مما ينتج عنه ثاني أكسيد الكبريت. تحتوي مادة أكسيد الرصاص الموجودة بعد هذه العملية على حوالي 9٪ من وزنها في الكربون. يتم بعد ذلك تغذية اللبيدة مع فحم الكوك ، والعديد من المواد المعاد تدويرها والتنظيف ، والحجر الجيري وعوامل الصهر الأخرى في فرن صهر للتقليل ، حيث يعمل الكربون كوقود ويصهر أو يذوب مادة الرصاص. يتدفق الرصاص المنصهر إلى قاع الفرن حيث تتشكل أربع طبقات: "speiss" (أخف مادة ، أساسًا الزرنيخ والأنتيمون) ؛ "غير لامع" (كبريتيد النحاس وكبريتيدات المعادن الأخرى) ؛ خبث أفران الصهر (السيليكات في المقام الأول) ؛ وسبائك الرصاص (98٪ رصاص بالوزن). ثم يتم تجفيف جميع الطبقات. يتم بيع السبيس والمات إلى مصاهر النحاس لاستعادة النحاس والمعادن الثمينة. يتم تخزين خبث الفرن العالي الذي يحتوي على الزنك والحديد والسيليكا والجير في أكوام ويتم إعادة تدويره جزئيًا. تتولد انبعاثات أكسيد الكبريت في الأفران العالية من كميات صغيرة من كبريتيد الرصاص المتبقي وكبريتات الرصاص في تغذية اللبيدات.
عادة ما تتطلب سبائك الرصاص الخام من أفران الصهر معالجة أولية في الغلايات قبل الخضوع لعمليات التكرير. أثناء عملية الخبث ، يتم تحريك السبائك في غلاية خبث وتبريدها إلى ما يزيد قليلاً عن نقطة التجمد (370 إلى 425 درجة مئوية). خبث ، يتكون من أكسيد الرصاص ، إلى جانب النحاس والأنتيمون وعناصر أخرى ، يطفو إلى الأعلى ويتصلب فوق الرصاص المصهور.
تتم إزالة الخبث وإدخاله في فرن الخبث لاستعادة المعادن المفيدة غير الرصاصية. لتعزيز استخلاص النحاس ، تتم معالجة سبائك الرصاص الخبثية عن طريق إضافة مواد حاملة للكبريت و / أو الزنك و / أو الألومنيوم ، مما يؤدي إلى خفض محتوى النحاس إلى حوالي 0.01٪.
خلال الخطوة الرابعة ، يتم تنقية سبائك الرصاص باستخدام طرق المعالجة المعدنية الحرارية لإزالة أي مواد متبقية غير قابلة للبيع غير الرصاص (على سبيل المثال ، الذهب والفضة والبزموت والزنك وأكاسيد المعادن مثل الأنتيمون والزرنيخ والقصدير وأكسيد النحاس). يتم تنقية الرصاص في غلاية من الحديد الزهر بخمس مراحل. تتم إزالة الأنتيمون والقصدير والزرنيخ أولاً. ثم يضاف الزنك ويزال الذهب والفضة من خبث الزنك. بعد ذلك ، يتم تنقية الرصاص عن طريق إزالة الفراغ (التقطير) من الزنك. يستمر التكرير بإضافة الكالسيوم والمغنيسيوم. تتحد هاتان المادتان مع البزموت لتكوين مركب غير قابل للذوبان مقشود من الغلاية. في الخطوة الأخيرة ، يمكن إضافة الصودا الكاوية و / أو النترات إلى الرصاص لإزالة أي آثار متبقية للشوائب المعدنية. سيكون للرصاص المكرر نقاء من 99.90 إلى 99.99٪ ويمكن خلطه مع معادن أخرى لتشكيل سبائك أو قد يتم صبه مباشرة في أشكال.
الأخطار والوقاية منها
تتمثل المخاطر الرئيسية في التعرض لغبار الركاز أثناء معالجة الخام وصهره ، والأبخرة المعدنية (بما في ذلك الرصاص والزرنيخ والأنتيمون) أثناء الصهر ، وثاني أكسيد الكبريت وأول أكسيد الكربون أثناء معظم عمليات الصهر ، والضوضاء الناتجة عن عمليات الطحن والتكسير ومن الأفران ، والإجهاد الحراري من الأفران.
تشمل الاحتياطات: تهوية العادم المحلي للغبار أثناء عمليات النقل ؛ العادم المحلي وتهوية التخفيف لثاني أكسيد الكبريت وأول أكسيد الكربون ؛ برنامج التحكم في الضوضاء وحماية السمع ؛ والملابس الواقية والدروع ، وفترات الراحة والسوائل للإجهاد الحراري. عادة ما يتم ارتداء حماية الجهاز التنفسي للحماية من الغبار والأبخرة وثاني أكسيد الكبريت. الرصد البيولوجي للرصاص أمر ضروري.
يسرد الجدول 2 الملوثات البيئية لخطوات مختلفة في صهر الرصاص وتنقيته.
الجدول 2. معالجة مدخلات المواد ومخرجات التلوث لصهر وتكرير الرصاص
معالجة |
المدخلات المادية |
انبعاثات الهواء |
نفايات العملية |
نفايات أخرى |
تلبيد الرصاص |
خام الرصاص والحديد والسيليكا وتدفق الحجر الجيري وفحم الكوك والصودا والرماد والبيريت والزنك والمواد الكاوية وغبار الأكياس |
ثاني أكسيد الكبريت ، الجسيمات التي تحتوي على الكادميوم والرصاص |
||
صهر الرصاص |
تلبيد الرصاص ، فحم الكوك |
ثاني أكسيد الكبريت ، الجسيمات التي تحتوي على الكادميوم والرصاص |
مياه الصرف الصحي لغسل النباتات ، ومياه تحبيب الخبث |
الخبث المحتوي على شوائب مثل الزنك والحديد والسيليكا والجير والمواد الصلبة الموجودة على السطح |
خبث الرصاص |
سبائك الرصاص ورماد الصودا والكبريت وغبار الأكياس وفحم الكوك |
الخبث الذي يحتوي على شوائب مثل النحاس والمواد الصلبة الموجودة على السطح |
||
تكرير الرصاص |
سبائك الرصاص الخبث |
زنك
يتم إنتاج تركيز الزنك عن طريق فصل الركاز ، الذي قد يحتوي على أقل من 2٪ من الزنك ، عن نفايات الصخور عن طريق التكسير والتعويم ، وهي عملية يتم إجراؤها عادةً في موقع التعدين. يتم بعد ذلك اختزال تركيز الزنك إلى معدن الزنك بإحدى طريقتين: إما عن طريق التقطير الحراري (معوجة في فرن) أو عن طريق المعالجة بالمعدن بالكهرباء. هذا الأخير يمثل ما يقرب من 80 ٪ من إجمالي تكرير الزنك.
تُستخدم أربع مراحل معالجة بشكل عام في تكرير الزنك بالمعدن المائي: التكليس ، والترشيح ، والتنقية ، والاستخلاص الكهربائي. التكليس ، أو التحميص ، هي عملية ذات درجة حرارة عالية (700 إلى 1000 درجة مئوية) تحول تركيز كبريتيد الزنك إلى أكسيد زنك غير نقي يسمى الكالسين. تشمل أنواع المحمصة موقد متعدد أو معلق أو سرير مميع. بشكل عام ، يبدأ التكليس بخلط المواد المحتوية على الزنك بالفحم. ثم يتم تسخين هذا الخليط ، أو تحميصه ، لتبخير أكسيد الزنك الذي ينتقل بعد ذلك إلى خارج حجرة التفاعل مع تيار الغاز الناتج. يتم توجيه تيار الغاز إلى منطقة الكيس (المرشح) حيث يتم التقاط أكسيد الزنك في غبار الكيس.
تولد جميع عمليات التكليس ثاني أكسيد الكبريت ، والذي يتم التحكم فيه وتحويله إلى حمض الكبريتيك كمنتج ثانوي قابل للتسويق.
تتكون المعالجة الالكتروليتية للمكلس المنزوع الكبريت من ثلاث خطوات أساسية: الترشيح والتنقية والتحليل الكهربائي. يشير النض إلى إذابة الكالسيوم الملتقط في محلول من حامض الكبريتيك لتكوين محلول كبريتات الزنك. يمكن ترشيح الكلس مرة أو مرتين. في طريقة النض المزدوج ، يتم إذابة الكالسين في محلول حمضي قليلاً لإزالة الكبريتات. ثم يتم ترشيح الكلس مرة ثانية في محلول أقوى يذيب الزنك. خطوة الترشيح الثانية هذه هي في الواقع بداية الخطوة الثالثة من التنقية لأن العديد من شوائب الحديد تتسرب من المحلول بالإضافة إلى الزنك.
بعد الترشيح ، يتم تنقية المحلول على مرحلتين أو أكثر بإضافة غبار الزنك. يتم تنقية المحلول لأن الغبار يجبر العناصر الضارة على التعجيل بحيث يمكن تصفيتها. عادة ما يتم إجراء التنقية في خزانات تقليب كبيرة. تتم العملية في درجات حرارة تتراوح من 40 إلى 85 درجة مئوية وضغوط تتراوح من الغلاف الجوي إلى 2.4 من الغلاف الجوي. تشمل العناصر المسترجعة أثناء التنقية النحاس كعجينة والكادميوم كمعدن. بعد التنقية يكون المحلول جاهزًا للخطوة النهائية ، الاستخلاص الكهربائي.
يتم إجراء عملية الاستخلاص الكهربائي للزنك في خلية إلكتروليتية وتتضمن تشغيل تيار كهربائي من أنود سبائك الفضة والرصاص عبر محلول الزنك المائي. تقوم هذه العملية بشحن الزنك المعلق وتجبره على الإيداع في كاثود ألومنيوم مغمور في المحلول. كل 24 إلى 48 ساعة ، يتم إغلاق كل خلية ، وإزالة الكاثودات المغلفة بالزنك وشطفها ، ويتم تجريد الزنك ميكانيكيًا من ألواح الألمنيوم. بعد ذلك يتم صهر مركز الزنك ويصب في سبائك وغالبًا ما يكون نقيًا بنسبة 99.995٪.
تحتوي مصاهر الزنك الالكتروليتية على عدة مئات من الخلايا. يتم تحويل جزء من الطاقة الكهربائية إلى حرارة ، مما يزيد من درجة حرارة المنحل بالكهرباء. تعمل الخلايا الإلكتروليتية في درجات حرارة تتراوح من 30 إلى 35 درجة مئوية تحت الضغط الجوي. أثناء عملية الاستخلاص بالكهرباء ، يمر جزء من الإلكتروليت عبر أبراج التبريد لتقليل درجة حرارته وتبخر الماء الذي يجمعه أثناء العملية.
الأخطار والوقاية منها
تتمثل المخاطر الرئيسية في التعرض لغبار الركاز أثناء معالجة الخام وصهره ، والأبخرة المعدنية (بما في ذلك الزنك والرصاص) أثناء التكرير والتحميص ، وثاني أكسيد الكبريت وأول أكسيد الكربون أثناء معظم عمليات الصهر ، والضوضاء الناتجة عن عمليات التكسير والطحن ومن الأفران ، والإجهاد الحراري الناجم عن الأفران وحمض الكبريتيك والمخاطر الكهربائية أثناء عمليات التحليل الكهربائي.
تشمل الاحتياطات: تهوية العادم المحلي للغبار أثناء عمليات النقل ؛ العادم المحلي وتهوية التخفيف لثاني أكسيد الكبريت وأول أكسيد الكربون ؛ برنامج التحكم في الضوضاء وحماية السمع ؛ الملابس الواقية والواقيات ، وفترات الراحة والسوائل للإجهاد الحراري ؛ و LEV ، معدات الوقاية الشخصية ، والاحتياطات الكهربائية لعمليات التحليل الكهربائي. عادة ما يتم ارتداء حماية الجهاز التنفسي للحماية من الغبار والأبخرة وثاني أكسيد الكبريت.
يسرد الجدول 3 الملوثات البيئية لخطوات مختلفة في صهر الزنك وتنقيته.
الجدول 3. معالجة مدخلات المواد ومخرجات التلوث لصهر الزنك وتكريره
معالجة |
المدخلات المادية |
انبعاثات الهواء |
نفايات العملية |
نفايات أخرى |
تكليس الزنك |
خام الزنك وفحم الكوك |
ثاني أكسيد الكبريت ، جزيئات تحتوي على الزنك والرصاص |
طين تصريف النباتات الحمضي |
|
ترشيح الزنك |
الزنك ، حمض الكبريتيك ، الحجر الجيري ، المنحل بالكهرباء المستهلك |
مياه الصرف المحتوية على حامض الكبريتيك |
||
تنقية الزنك |
محلول حمض الزنك ، غبار الزنك |
مياه الصرف المحتوية على حامض الكبريتيك والحديد |
كعكة النحاس والكادميوم |
|
استخدام الزنك بالكهرباء |
الزنك في حمض الكبريتيك / محلول مائي ، أنودات سبائك الرصاص والفضة ، كاثودات الألومنيوم ، كربونات الباريوم أو السترونتيوم ، الإضافات الغروية |
حمض الكبريتيك المخفف |
الوحل / الحمأة الخلوية الالكتروليتية |
على المدى بطارية يشير إلى مجموعة من الأفراد الخلايا، التي يمكن أن تولد الكهرباء من خلال التفاعلات الكيميائية. يتم تصنيف الخلايا على أنها إما ابتدائي or ثانوي. في الخلايا الأولية ، لا يمكن عكس التفاعلات الكيميائية التي تنتج تدفق الإلكترون ، وبالتالي لا يمكن إعادة شحن الخلايا بسهولة. على العكس من ذلك ، يجب شحن الخلايا الثانوية قبل استخدامها ، ويتحقق ذلك عن طريق تمرير تيار كهربائي عبر الخلية. تتمتع الخلايا الثانوية بميزة أنه يمكن إعادة شحنها وتفريغها بشكل متكرر من خلال الاستخدام.
البطارية الأساسية الكلاسيكية المستخدمة في الاستخدام اليومي هي خلية Leclanché الجافة ، وتسمى هكذا لأن المنحل بالكهرباء عبارة عن معجون وليس سائلًا. تتميز خلية Leclanché بالبطاريات الأسطوانية المستخدمة في المصابيح الكهربائية وأجهزة الراديو المحمولة والآلات الحاسبة والألعاب الكهربائية وما شابه. في السنوات الأخيرة ، أصبحت البطاريات القلوية ، مثل خلية ثاني أكسيد الزنك والمنغنيز ، أكثر انتشارًا لهذا النوع من الاستخدام. تم استخدام البطاريات المصغرة أو "الأزرار" في المعينات السمعية وأجهزة الكمبيوتر والساعات والكاميرات وغيرها من المعدات الإلكترونية. ومن الأمثلة على ذلك خلية أكسيد الفضة والزنك ، وخلية الزئبق ، وخلية الزنك الهوائية ، وخلية ثاني أكسيد الليثيوم والمنغنيز. انظر الشكل 1 للحصول على عرض مقطوع لبطارية قلوية نموذجية مصغرة.
الشكل 1. منظر مقطوع لبطارية قلوية مصغرة
البطارية الثانوية الكلاسيكية أو بطارية التخزين هي بطارية الرصاص الحمضية ، وتستخدم على نطاق واسع في صناعة النقل. تستخدم البطاريات الثانوية أيضًا في محطات الطاقة والصناعة. تعد الأدوات القابلة لإعادة الشحن التي تعمل بالبطاريات وفرشاة الأسنان والمصابيح الكهربائية وما شابه ذلك سوقًا جديدًا للخلايا الثانوية. أصبحت الخلايا الثانوية من النيكل والكادميوم أكثر شيوعًا ، خاصة في خلايا الجيب للإضاءة في حالات الطوارئ ، وبدء تشغيل الديزل والتطبيقات الثابتة والجر ، حيث تفوق الموثوقية والعمر الطويل وقابلية إعادة الشحن المتكررة والأداء في درجات الحرارة المنخفضة تكلفتها الإضافية.
البطاريات القابلة لإعادة الشحن قيد التطوير للاستخدام في السيارات الكهربائية تستخدم كبريتيد الليثيوم الحديدية والزنك الكلور والصوديوم الكبريت.
يعطي الجدول 1 تكوين بعض البطاريات الشائعة.
الجدول 1. تكوين البطاريات المشتركة
النوع من البطاريات |
قطب سالب |
القطب الموجب |
بالكهرباء |
الخلايا الأولية |
|||
خلية Leclanché الجافة |
زنك |
ثاني أكسيد المنغنيز |
الماء ، كلوريد الزنك ، كلوريد الأمونيوم |
قلوي |
زنك |
ثاني أكسيد المنغنيز |
هيدروكسيد البوتاسيوم |
عطارد (خلية روبن) |
زنك |
أكسيد الزئبق |
هيدروكسيد البوتاسيوم ، أكسيد الزنك ، ماء |
فضي |
زنك |
أكسيد الفضة |
هيدروكسيد البوتاسيوم ، أكسيد الزنك ، ماء |
الليثيوم |
الليثيوم |
ثاني أكسيد المنغنيز |
كلورات الليثيوم ، LiCF3SO3 |
الليثيوم |
الليثيوم |
ثاني أكسيد الكبريت |
ثاني أكسيد الكبريت ، الأسيتونيتريل ، بروميد الليثيوم |
كلوريد الثيونيل |
كلوريد ألومنيوم الليثيوم |
||
الزنك في الهواء |
زنك |
أكسجين |
أكسيد الزنك وهيدروكسيد البوتاسيوم |
الخلايا الثانوية |
|||
الرصاص الحمضية |
قيادة |
ثاني أكسيد الرصاص |
حمض الكبريتيك المخفف |
النيكل والحديد (بطارية اديسون) |
حديد |
أكسيد النيكل |
هيدروكسيد البوتاسيوم |
النيكل والكادميوم |
هيدروكسيد الكادميوم |
هيدروكسيد النيكل |
هيدروكسيد البوتاسيوم ، وربما هيدروكسيد الليثيوم |
الفضة والزنك |
مسحوق الزنك |
أكسيد الفضة |
هيدروكسيد البوتاسيوم |
عمليات التصنيع
في حين أن هناك اختلافات واضحة في تصنيع الأنواع المختلفة من البطاريات ، إلا أن هناك العديد من العمليات الشائعة: الوزن والطحن والخلط والضغط والتجفيف للمكونات المكونة. في مصانع البطاريات الحديثة ، تكون العديد من هذه العمليات مغلقة وآلية للغاية ، باستخدام معدات مختومة. لذلك ، يمكن أن يحدث التعرض للمكونات المختلفة أثناء الوزن والتحميل وأثناء تنظيف الجهاز.
في مصانع البطاريات القديمة ، تتم العديد من عمليات الطحن والخلط وغيرها يدويًا ، أو يتم نقل المكونات من خطوة إلى أخرى يدويًا. في هذه الحالات ، يكون خطر استنشاق الغبار أو ملامسة الجلد للمواد المسببة للتآكل مرتفعًا. تشمل الاحتياطات الخاصة بعمليات إنتاج الغبار الإغلاق الكامل والمعالجة الآلية ووزن المساحيق ، وتهوية العادم المحلي ، والمسح الرطب اليومي و / أو التنظيف بالمكنسة الكهربائية وارتداء أجهزة التنفس وغيرها من معدات الحماية الشخصية أثناء عمليات الصيانة.
تعتبر الضوضاء أيضًا من المخاطر ، نظرًا لأن آلات الضغط وآلات التغليف صاخبة. تعتبر طرق التحكم في الضوضاء وبرامج الحفاظ على السمع ضرورية.
تحتوي الإلكتروليتات في العديد من البطاريات على هيدروكسيد البوتاسيوم المتآكل. يشار إلى الضميمة وحماية الجلد والعين من الاحتياطات. يمكن أن يحدث التعرض أيضًا لجسيمات المعادن السامة مثل أكسيد الكادميوم والزئبق وأكسيد الزئبق ومركبات النيكل والنيكل ومركبات الليثيوم والليثيوم ، والتي تُستخدم كأنودات أو كاثودات في أنواع معينة من البطاريات. يمكن لبطارية تخزين الرصاص الحمضية ، التي يشار إليها أحيانًا باسم المركم ، أن تنطوي على مخاطر كبيرة للتعرض للرصاص وتتم مناقشتها بشكل منفصل في مقالة "تصنيع بطاريات الرصاص الحمضية".
يعتبر معدن الليثيوم شديد التفاعل ، وبالتالي يجب تجميع بطاريات الليثيوم في جو جاف لتجنب تفاعل الليثيوم مع بخار الماء. يعتبر ثنائي أكسيد الكبريت وكلوريد الثيونيل ، المستخدم في بعض بطاريات الليثيوم ، من مخاطر الجهاز التنفسي. يعتبر غاز الهيدروجين المستخدم في بطاريات النيكل والهيدروجين من مخاطر الحريق والانفجار. هذه ، بالإضافة إلى المواد الموجودة في البطاريات المطورة حديثًا ، ستتطلب احتياطات خاصة.
خلايا Leclanché
يتم إنتاج بطاريات Leclanché ذات الخلايا الجافة كما هو موضح في الشكل 2. يتكون القطب الموجب أو خليط الكاثود من 60 إلى 70٪ من ثاني أكسيد المنجنيز ، ويتكون الباقي من الجرافيت ، والأسيتيلين الأسود ، وأملاح الأمونيوم ، وكلوريد الزنك ، والماء. يتم وزن ثاني أكسيد المنغنيز الجاف والمطحون جيدًا والجرافيت والأسيتيلين الأسود وتغذيته في خلاط مطحنة ؛ يضاف إلكتروليت يحتوي على ماء وكلوريد الزنك وكلوريد الأمونيوم ، ويتم ضغط الخليط المحضر على قرص أو مكبس تكتل يتم تغذيته يدويًا. في بعض الحالات ، يتم تجفيف الخليط في الفرن ، ومنخله وإعادة ترطيبه قبل وضع الأقراص. يتم فحص الأجهزة اللوحية وتغليفها يدويًا بعد السماح لها بالتصلب لبضعة أيام. ثم يتم وضع التكتلات في صواني ونقعها في إلكتروليت ، وهي الآن جاهزة للتجميع.
الشكل 2. إنتاج بطارية خلية Leclanché
الأنود هو علبة الزنك ، والتي يتم تحضيرها من فراغات الزنك على مكبس ساخن (أو يتم طي صفائح الزنك ولحامها في العلبة). يتم خلط معجون جيلاتيني عضوي يتكون من نشاء الذرة والدقيق المنقوع في الإلكتروليت في أحواض كبيرة. عادة ما يتم سكب المكونات من أكياس دون وزن. ثم يتم تنقية الخليط برقائق الزنك وثاني أكسيد المنغنيز. يضاف كلوريد الزئبق إلى المنحل بالكهرباء لتشكيل ملغم داخل حاوية الزنك. سيشكل هذا المعجون الوسط الموصّل أو المنحل بالكهرباء.
يتم تجميع الخلايا عن طريق السكب الأوتوماتيكي للكمية المطلوبة من المعجون الجيلاتيني في علب الزنك لتشكيل بطانة غلاف داخلية على حاوية الزنك. في بعض الحالات ، يتم إنهاء الكرومات عن طريق صب وإفراغ خليط من حمض الكروميك وحمض الهيدروكلوريك قبل إضافة معجون الجيلاتين. ثم يتم وضع تكتل الكاثود في موضعه في وسط العلبة. يتم وضع قضيب الكربون مركزيًا في الكاثود ليعمل كمجمع التيار.
ثم يتم ختم خلية الزنك بالشمع المنصهر أو البارافين وتسخينها باللهب لإغلاق أفضل. ثم يتم لحام الخلايا معًا لتشكيل البطارية. رد فعل البطارية هو:
2MnO2 + 2 نيو هامبشاير4Cl + Zn → ZnCl2 + H2O2 + مينيسوتا2O3
قد يتعرض العمال لثاني أكسيد المنجنيز أثناء الوزن ، وتحميل الخلاط ، والطحن ، وتنظيف الفرن ، والغربلة ، والضغط اليدوي والتغليف ، اعتمادًا على درجة الأتمتة ، والحاوية المغلقة ، وتهوية العادم المحلي. في الضغط اليدوي والتغليف الرطب ، قد يكون هناك تعرض للمزيج الرطب ، والذي يمكن أن يجف لينتج غبار قابل للاستنشاق ؛ قد يحدث التهاب الجلد من التعرض للكهارل أكالة قليلاً. يمكن لتدابير النظافة الشخصية والقفازات وحماية الجهاز التنفسي لعمليات التنظيف والصيانة ومرافق الاستحمام والخزائن المنفصلة للعمل وملابس الشوارع أن تقلل من هذه المخاطر. كما هو مذكور أعلاه ، يمكن أن تنتج مخاطر الضوضاء من مكبس التغليف والأقراص.
يتم الخلط تلقائيًا أثناء تصنيع المعجون الجيلاتيني ، ويكون التعرض الوحيد أثناء إضافة المواد. أثناء إضافة كلوريد الزئبق إلى العجينة الجيلاتينية ، هناك خطر الاستنشاق وامتصاص الجلد واحتمال التسمم بالزئبق. LEV أو معدات الحماية الشخصية ضرورية.
من الممكن أيضًا التعرض لانسكابات حامض الكروميك وحمض الهيدروكلوريك أثناء استخدام الكرومات والتعرض لأبخرة اللحام والأبخرة الناتجة عن تسخين مركب الختم. تعتبر ميكنة عملية الكرومات ، واستخدام القفازات وعادم التهوية العادم المحلي للختم الحراري واللحام من الاحتياطات المناسبة.
بطاريات النيكل والكادميوم
الطريقة الأكثر شيوعًا اليوم لصنع أقطاب النيكل والكادميوم هي عن طريق ترسيب مادة القطب النشط مباشرة في ركيزة أو صفيحة مسامية من النيكل المتكلس. (انظر الشكل 3.) يتم تحضير اللوح بالضغط على عجينة من مسحوق النيكل الملبد (غالبًا ما يتم تحلل كربونيل النيكل) في الشبكة المفتوحة من الصفائح الفولاذية المثقبة المطلية بالنيكل (أو شاش النيكل أو الشاش الفولاذي المطلي بالنيكل) ثم التلبيد أو التجفيف في الفرن. يمكن بعد ذلك قطع هذه الألواح ووزنها وصقلها (ضغطها) لأغراض معينة أو لفها في لولب للخلايا من النوع المنزلي.
الشكل 3. إنتاج بطاريات النيكل والكادميوم
يتم بعد ذلك تشريب اللويحة الملبدة بمحلول نترات النيكل للقطب الموجب أو نترات الكادميوم للقطب السالب. يتم شطف هذه اللويحات وتجفيفها وغمرها في هيدروكسيد الصوديوم لتكوين هيدروكسيد النيكل أو هيدروكسيد الكادميوم وغسلها وتجفيفها مرة أخرى. عادةً ما تكون الخطوة التالية هي غمر الأقطاب الموجبة والسالبة في خلية مؤقتة كبيرة تحتوي على 20 إلى 30٪ هيدروكسيد الصوديوم. يتم تشغيل دورات الشحن والتفريغ لإزالة الشوائب وإزالة الأقطاب الكهربائية وغسلها وتجفيفها.
هناك طريقة بديلة لصنع أقطاب الكادميوم وهي تحضير عجينة من أكسيد الكادميوم ممزوجًا بالجرافيت وأكسيد الحديد والبارافين ، والتي يتم طحنها وضغطها أخيرًا بين بكرات لتشكيل المادة الفعالة. ثم يتم ضغطه في شريط فولاذي مثقوب متحرك يتم تجفيفه وضغطه أحيانًا وتقطيعه إلى ألواح. قد يتم إرفاق العروات في هذه المرحلة.
تتضمن الخطوات التالية تجميع الخلية والبطارية. بالنسبة للبطاريات الكبيرة ، يتم بعد ذلك تجميع الأقطاب الفردية في مجموعات أقطاب كهربائية مع ألواح ذات قطبية معاكسة مشذرة بفواصل بلاستيكية. قد يتم ربط مجموعات الأقطاب الكهربائية هذه أو لحامها معًا ووضعها في غلاف فولاذي مطلي بالنيكل. في الآونة الأخيرة ، تم إدخال أغلفة البطاريات البلاستيكية. تمتلئ الخلايا بمحلول إلكتروليت من هيدروكسيد البوتاسيوم ، والذي قد يحتوي أيضًا على هيدروكسيد الليثيوم. ثم يتم تجميع الخلايا في بطاريات وربطها ببعضها البعض. قد يتم لصق الخلايا البلاستيكية أو لصقها معًا. يتم توصيل كل خلية بموصل توصيل بالخلية المجاورة ، مما يترك طرفًا موجبًا وسالبًا في طرفي البطارية.
بالنسبة للبطاريات الأسطوانية ، يتم تجميع الألواح المشربة في مجموعات قطب كهربائي عن طريق لف الأقطاب الموجبة والسالبة ، مفصولة بمادة خاملة ، في أسطوانة محكمة. يتم بعد ذلك وضع أسطوانة القطب الكهربي في علبة معدنية مطلية بالنيكل ، ويضاف إلكتروليت هيدروكسيد البوتاسيوم وتُغلق الخلية باللحام.
التفاعل الكيميائي المتضمن في شحن وتفريغ بطاريات النيكل والكادميوم هو:
يحدث التعرض المحتمل الرئيسي للكادميوم من التعامل مع نترات الكادميوم ومحلولها أثناء صنع عجينة من مسحوق أكسيد الكادميوم والتعامل مع المساحيق النشطة المجففة. يمكن أن يحدث التعرض أيضًا أثناء استخلاص الكادميوم من ألواح الخردة. يمكن أن يقلل الغلاف والوزن والخلط الآلي من هذه المخاطر أثناء الخطوات المبكرة.
يمكن للتدابير المماثلة التحكم في التعرض لمركبات النيكل. إن إنتاج النيكل الملبد من كربونيل النيكل ، على الرغم من أنه يتم في آلات مختومة ، ينطوي على التعرض المحتمل لكربونيل النيكل شديد السمية وأول أكسيد الكربون. تتطلب العملية مراقبة مستمرة لتسربات الغاز.
يتطلب التعامل مع البوتاسيوم الكاوية أو هيدروكسيد الليثيوم تهوية مناسبة وحماية شخصية. يولد اللحام أبخرة ويتطلب تهوية العادم المحلي.
الآثار الصحية وأنماط المرض
تتمثل أخطر المخاطر الصحية في صناعة البطاريات التقليدية في التعرض للرصاص والكادميوم والزئبق وثاني أكسيد المنغنيز. تمت مناقشة مخاطر الرصاص في مكان آخر في هذا الفصل و موسوعة. يمكن أن يسبب الكادميوم أمراض الكلى وهو مادة مسرطنة. وُجد أن التعرض للكادميوم منتشر على نطاق واسع في مصانع بطاريات النيكل والكادميوم الأمريكية ، وكان لابد من إزالة العديد من العمال طبياً بموجب أحكام معايير الكادميوم لإدارة السلامة والصحة المهنية بسبب ارتفاع مستويات الكادميوم في الدم والبول (McDiarmid et al. 1996) . يؤثر الزئبق على الكلى والجهاز العصبي. تم توضيح التعرض المفرط لبخار الزئبق في دراسات العديد من مصانع بطاريات الزئبق (Telesca 1983). ثبت أن التعرض لثاني أكسيد المنغنيز مرتفع في خلط المسحوق والتعامل معه في تصنيع الخلايا الجافة القلوية (Wallis، Menke and Chelton 1993). يمكن أن يؤدي هذا إلى عجز وظيفي عصبي في عمال البطاريات (رويلز وآخرون 1992). يمكن لغبار المنغنيز ، إذا تم امتصاصه بكميات زائدة ، أن يؤدي إلى اضطرابات في الجهاز العصبي المركزي تشبه متلازمة باركنسون. المعادن الأخرى المثيرة للقلق تشمل النيكل والليثيوم والفضة والكوبالت.
يمكن أن تنجم حروق الجلد عن التعرض لكلوريد الزنك وهيدروكسيد البوتاسيوم وهيدروكسيد الصوديوم ومحاليل هيدروكسيد الليثيوم المستخدمة في إلكتروليتات البطاريات.
نظرة عامة إلى العملية
يتم استخراج البوكسيت عن طريق التعدين في حفرة مكشوفة. يتم استخدام الخامات الأكثر ثراءً كمُلغومة. يمكن الاستفادة من خامات الدرجة الأدنى عن طريق التكسير والغسيل لإزالة نفايات الطين والسيليكا. يتكون إنتاج المعدن من خطوتين أساسيتين:
يشير التطوير التجريبي إلى أنه في المستقبل يمكن تقليل الألمنيوم إلى المعدن عن طريق الاختزال المباشر من الخام.
يوجد حاليًا نوعان رئيسيان من خلايا Hall-Heroult الإلكتروليتية المستخدمة. تستخدم عملية ما يسمى "الخبز المسبق" الأقطاب الكهربائية المصنعة كما هو مذكور أدناه. في مثل هذه المصاهر ، يحدث التعرض للهيدروكربونات متعددة الحلقات عادة في منشآت تصنيع الأقطاب الكهربائية ، خاصة أثناء مصانع الخلط والمكابس. لا تتطلب المصاهر التي تستخدم خلية من نوع سودربيرغ منشآت لتصنيع أنودات الكربون المخبوزة. بدلاً من ذلك ، يتم وضع خليط فحم الكوك والمادة اللاصقة في قواديس يتم غمر نهاياتها السفلية في خليط حمام الكريوليت والألومينا المنصهر. عندما يتم تسخين خليط القار وفحم الكوك بواسطة حمام المعدن المصهور بالكريوليت داخل الخلية ، فإن هذا الخليط يتحول إلى كتلة جرافيت صلبة فى الموقع. يتم إدخال قضبان معدنية في كتلة الأنوديك كموصلات لتدفق التيار الكهربائي المباشر. يجب استبدال هذه القضبان بشكل دوري ؛ في استخراج هذه ، يتم تطوير كميات كبيرة من متطاير قطران الفحم في بيئة غرفة الخلية. يضاف إلى هذا التعريض تلك المواد المتطايرة التي تتولد أثناء تحميص كتلة فحم الكوك.
خلال العقد الماضي ، اتجهت الصناعة إما إلى عدم استبدال أو تعديل مرافق التخفيض من نوع سودربيرج الموجودة كنتيجة لخطر الإصابة بالسرطان الذي تمثله. بالإضافة إلى ذلك ، مع زيادة أتمتة عمليات خلايا الاختزال - لا سيما تغيير الأنودات ، يتم تنفيذ المهام بشكل أكثر شيوعًا من الرافعات الميكانيكية المغلقة. وبالتالي ، فإن تعرض العمال وخطر الإصابة بتلك الاضطرابات المرتبطة بصهر الألمنيوم يتناقص تدريجياً في المنشآت الحديثة. على النقيض من ذلك ، في تلك الاقتصادات التي لا يتوفر فيها الاستثمار الرأسمالي الكافي بسهولة ، فإن استمرار عمليات التخفيض القديمة التي يتم تشغيلها يدويًا ستستمر في تقديم مخاطر تلك الاضطرابات المهنية (انظر أدناه) المرتبطة سابقًا بمصانع تقليل الألمنيوم. في الواقع ، سوف يميل هذا الاتجاه إلى أن يصبح أكثر خطورة في مثل هذه العمليات القديمة غير المحسنة ، خاصة مع تقدم العمر.
تصنيع قطب الكربون
عادة ما يتم تصنيع الأقطاب الكهربائية المطلوبة عن طريق الاختزال الكهربائي للخبز المسبق إلى معدن نقي بواسطة منشأة مرتبطة بهذا النوع من مصانع صهر الألومنيوم. غالبًا ما يتم تصنيع الأنودات والكاثودات من خليط من فحم الكوك المطحون المشتق من البترول والقار. يتم طحن الكوك في البداية في مطاحن الكرة ، ثم يتم نقلها وخلطها ميكانيكيًا مع الملعب وأخيراً يتم صبها في كتل في مكابس صب. يتم تسخين كتل الأنود أو الكاثود بعد ذلك في فرن يعمل بالغاز لعدة أيام حتى تشكل كتلًا صلبة من الجرافيت مع طرد جميع المواد المتطايرة بشكل أساسي. أخيرًا يتم توصيلها بقضبان الأنود أو مخدد بالمنشار لتلقي قضبان الكاثود.
وتجدر الإشارة إلى أن الطبقة المستخدمة لتشكيل هذه الأقطاب الكهربائية تمثل ناتج تقطير مشتق من الفحم أو القطران النفطي. عند تحويل هذا القطران إلى درجة حرارة عن طريق التسخين ، يكون منتج الطبقة النهائية قد غلى بشكل أساسي جميع المواد غير العضوية ذات نقطة الغليان المنخفضة ، على سبيل المثال ، SO2، وكذلك المركبات الأليفاتية والمركبات العطرية ذات الحلقة الواحدة والثنائية. وبالتالي ، لا ينبغي أن يمثل هذا الملعب نفس المخاطر في استخدامه مثل قطران الفحم أو البترول لأن هذه الفئات من المركبات يجب ألا تكون موجودة. هناك بعض الدلائل على أن القدرة على التسبب في الإصابة بالسرطان لمثل هذه المنتجات قد لا تكون كبيرة مثل المزيج الأكثر تعقيدًا من القطران والمواد المتطايرة الأخرى المرتبطة بالاحتراق غير الكامل للفحم.
الأخطار والوقاية منها
المخاطر والتدابير الوقائية لعمليات صهر وتنقية الألمنيوم هي في الأساس نفس تلك الموجودة في صهر وتنقية الألمنيوم بشكل عام ؛ ومع ذلك ، فإن العمليات الفردية تمثل بعض المخاطر المحددة.
تعدين
على الرغم من وجود إشارات متفرقة إلى "رئة البوكسيت" في الأدبيات ، إلا أن هناك القليل من الأدلة المقنعة على وجود مثل هذا الكيان. ومع ذلك ، ينبغي النظر في إمكانية وجود السيليكا البلورية في خامات البوكسيت.
عملية باير
يمثل الاستخدام المكثف للصودا الكاوية في عملية باير مخاطر متكررة من الحروق الكيميائية للجلد والعينين. إن إزالة الترسبات من الخزانات بواسطة المطارق الهوائية هي المسؤولة عن التعرض الشديد للضوضاء. نناقش أدناه المخاطر المحتملة المرتبطة باستنشاق جرعات زائدة من أكسيد الألومنيوم المنتج في هذه العملية.
يجب أن يكون جميع العمال المشاركين في عملية Bayer على دراية جيدة بالمخاطر المرتبطة بالتعامل مع الصودا الكاوية. في جميع المواقع المعرضة للخطر ، يجب تزويد نوافير وأحواض غسيل العين بالمياه الجارية وأحواض الاستحمام ، مع إخطارات توضح استخدامها. يجب توفير معدات الوقاية الشخصية (مثل النظارات الواقية والقفازات والمآزر والأحذية). يجب توفير أماكن للاستحمام وخزانة مزدوجة (خزانة واحدة لملابس العمل والأخرى للملابس الشخصية) وتشجيع جميع الموظفين على الغسيل جيدًا في نهاية المناوبة. يجب تزويد جميع العمال الذين يتعاملون مع المعدن المنصهر بأقنعة ، وأقنعة تنفس ، وقفازات ، ومآزر ، وأذرع ، وبقع لحمايتهم من الحروق والغبار والأبخرة. يجب تزويد العمال العاملين في عملية Gadeau ذات درجة الحرارة المنخفضة بقفازات وملابس خاصة لحمايتهم من أبخرة حمض الهيدروكلوريك المنبعثة عند بدء تشغيل الخلايا ؛ أثبت الصوف أن لديه مقاومة جيدة لهذه الأبخرة. أجهزة التنفس مع خراطيش الفحم أو الأقنعة المشبعة بالألومينا توفر الحماية الكافية ضد أبخرة الفلور والنار ؛ أقنعة الغبار الفعالة ضرورية للحماية من غبار الكربون. يجب تزويد العمال الذين يعانون من التعرض الشديد للغبار والأبخرة ، لا سيما في عمليات سودربيرج ، بمعدات حماية الجهاز التنفسي المزودة بالهواء. نظرًا لأن عمل غرفة الأواني الآلية يتم تنفيذه عن بُعد من الكبائن المغلقة ، فإن هذه التدابير الوقائية ستصبح أقل أهمية.
التخفيض الالكتروليتي
يُعرِّض الاختزال الإلكتروليتي العمال إلى احتمالية تعرضهم لحروق جلدية وحوادث بسبب رذاذ المعدن المنصهر ، واضطرابات الإجهاد الحراري ، والضوضاء ، والمخاطر الكهربائية ، وأبخرة الكريوليت وحمض الهيدروفلوريك. قد تصدر خلايا الاختزال الإلكتروليتي كميات كبيرة من غبار الفلورايد والألومينا.
في ورش تصنيع الإلكترودات الكربونية ، يجب تركيب معدات تهوية العادم المزودة بمرشحات كيسية ؛ إن إحاطة معدات طحن الملعب والكربون تقلل بشكل فعال من التعرض للنغمات الساخنة وغبار الكربون. يجب إجراء فحوصات منتظمة لتركيزات الغبار في الغلاف الجوي باستخدام جهاز أخذ عينات مناسب. يجب إجراء فحوصات دورية بالأشعة السينية على العمال المعرضين للغبار ، ويجب أن يتبع ذلك فحوصات سريرية عند الضرورة.
من أجل تقليل مخاطر التعامل مع الملعب ، يجب أن يكون نقل هذه المادة آليًا قدر الإمكان (على سبيل المثال ، يمكن استخدام صهاريج الطريق المسخنة لنقل درجة حرارة السائل إلى الأعمال حيث يتم ضخها تلقائيًا في خزانات درجة حرارة ساخنة). تعتبر فحوصات الجلد المنتظمة للكشف عن الحمامي أو الورم الظهاري أو التهاب الجلد حكيمة أيضًا ، ويمكن توفير حماية إضافية عن طريق الكريمات الحاجزة ذات القاعدة الجينية.
يجب توجيه العمال الذين يقومون بالأعمال الساخنة قبل بداية الطقس الحار لزيادة تناول السوائل وملح طعامهم بشدة. يجب أيضًا تدريبهم ومشرفيهم على التعرف على الاضطرابات الأولية التي تسببها الحرارة في أنفسهم وزملائهم في العمل. يجب تدريب جميع العاملين هنا على اتخاذ الإجراء المناسب اللازم لمنع حدوث أو تفاقم اضطرابات الحرارة.
يجب تزويد العمال المعرضين لمستويات عالية من الضوضاء بأجهزة حماية السمع مثل سدادات الأذن التي تسمح بمرور ضوضاء منخفضة التردد (للسماح بإدراك الأوامر) ولكنها تقلل من انتقال الضوضاء الشديدة وعالية التردد. علاوة على ذلك ، يجب أن يخضع العمال لفحص قياس السمع بانتظام لاكتشاف ضعف السمع. أخيرًا ، يجب أيضًا تدريب الموظفين على إجراء الإنعاش القلبي الرئوي لضحايا حوادث الصدمات الكهربائية.
تنتشر احتمالية تناثر المعادن المنصهرة والحروق الشديدة في العديد من المواقع في محطات الاختزال والعمليات المرتبطة بها. بالإضافة إلى الملابس الواقية (على سبيل المثال ، القفازات ، والمآزر ، والبقع وأقنعة الوجه) يجب حظر ارتداء الملابس الاصطناعية ، لأن حرارة المعدن المنصهر تتسبب في ذوبان الألياف الساخنة والالتصاق بالجلد ، مما يزيد من حدة حروق الجلد.
يجب استبعاد الأفراد الذين يستخدمون أجهزة تنظيم ضربات القلب من عمليات التخفيض بسبب خطر حدوث خلل في ضربات القلب الناجم عن المجال المغناطيسي.
تأثيرات صحية أخرى
تم الإبلاغ على نطاق واسع عن المخاطر التي يتعرض لها العمال وعامة السكان والبيئة الناتجة عن انبعاث الغازات المحتوية على الفلوريد والدخان والغبار بسبب استخدام تدفق الكريوليت (انظر الجدول 1). في الأطفال الذين يعيشون بالقرب من مصاهر الألمنيوم التي لا يتم التحكم فيها بشكل جيد ، تم الإبلاغ عن درجات متفاوتة من التبقع للأسنان الدائمة إذا حدث التعرض خلال المرحلة التنموية لنمو الأسنان الدائم. بين عمال المصاهر قبل عام 1950 ، أو حيث استمرت السيطرة غير الكافية على نفايات الفلورايد السائلة ، شوهدت درجات متفاوتة من التسمم بالفلور العظمي. تتكون المرحلة الأولى من هذه الحالة من زيادة بسيطة في كثافة العظام ، خاصة في الأجسام الفقرية والحوض. عندما يتم امتصاص الفلوريد بشكل أكبر في العظام ، فإن تكلس أربطة الحوض يظهر بعد ذلك. أخيرًا ، في حالة التعرض الشديد والمطول للفلورايد ، يتم ملاحظة تكلس الهياكل الشوكية والرباطية الأخرى وكذلك المفاصل. بينما شوهدت هذه المرحلة الأخيرة في شكلها الحاد في مصانع معالجة الكريوليت ، نادرًا ما شوهدت مثل هذه المراحل المتقدمة في عمال مصاهر الألمنيوم. من الواضح أن التغيرات الأقل حدة في الأشعة السينية في الهياكل العظمية والرباطية لا ترتبط بتغييرات في الوظيفة المعمارية أو التمثيل الغذائي للعظام. من خلال ممارسات العمل المناسبة والتحكم المناسب في التهوية ، يمكن بسهولة منع العمال في عمليات التخفيض هذه من تطوير أي من تغييرات الأشعة السينية السالفة ، على الرغم من 25 إلى 40 عامًا من هذا العمل. أخيرًا ، يجب أن تقلل ميكنة عمليات غرفة الأواني إن لم تكن تقضي تمامًا على أي مخاطر مرتبطة بالفلورايد.
الجدول 1. معالجة مدخلات المواد ومخرجات التلوث لصهر الألومنيوم وتكريره
معالجة |
المدخلات المادية |
انبعاثات الهواء |
نفايات العملية |
نفايات أخرى |
تكرير البوكسيت |
البوكسيت وهيدروكسيد الصوديوم |
جسيمات كاوية / ماء |
بقايا تحتوي على السيليكون والحديد والتيتانيوم وأكاسيد الكالسيوم والمواد الكاوية |
|
توضيح الألومينا وهطول الأمطار |
ملاط الألومينا والنشا والماء |
المياه العادمة التي تحتوي على النشا والرمل والمواد الكاوية |
||
تكليس الألومينا |
هيدرات الألومنيوم |
الجسيمات وبخار الماء |
||
كهربائيا الابتدائي |
الألومينا ، أنودات الكربون ، الخلايا الإلكتروليتية ، الكريوليت |
الفلوريد - الغازي والجسيمات ، وثاني أكسيد الكربون ، وثاني أكسيد الكبريت ، وأول أكسيد الكربون ، و C2F6 ، CF4 والكربون المشبع بالفلور (PFC) |
المستثمرون المستهلكون |
منذ أوائل الثمانينيات ، ظهرت حالة شبيهة بالربو بشكل قاطع بين العاملين في غرف تقليل الألمنيوم. هذا الانحراف ، الذي يشار إليه بالربو المهني المرتبط بصهر الألمنيوم (OAAAS) ، يتميز بمقاومة تدفق الهواء المتغيرة ، أو فرط استجابة الشعب الهوائية ، أو كليهما ، ولا تتسبب فيه المحفزات خارج مكان العمل. تتكون أعراضه السريرية من أزيز وضيق في الصدر وضيق في التنفس وسعال غير منتج والتي عادة ما تتأخر لعدة ساعات بعد التعرض للعمل. الفترة الكامنة بين بدء التعرض للعمل وبداية OAAAS متغيرة للغاية ، وتتراوح من أسبوع واحد إلى 1980 سنوات ، اعتمادًا على كثافة وطبيعة التعرض. عادة ما يتم تحسين الحالة مع الإزالة من مكان العمل بعد الإجازات وما إلى ذلك ، ولكنها ستصبح أكثر تكرارا وشدة مع التعرض المستمر للعمل.
في حين أن حدوث هذه الحالة قد تم ربطه بتركيزات الفلوريد ، فليس من الواضح أن مسببات الاضطراب تنشأ على وجه التحديد من التعرض لهذا العامل الكيميائي. بالنظر إلى الخليط المعقد من الغبار والأبخرة (على سبيل المثال ، فلوريد الجسيمات والغازية ، وثاني أكسيد الكبريت ، بالإضافة إلى تركيزات منخفضة من أكاسيد الفاناديوم والنيكل والكروم) ، فمن المرجح أن تمثل قياسات الفلوريدات هذه بديلًا لهذا الخليط المعقد من الأبخرة ، الغازات والجسيمات الموجودة في الفخار.
يبدو في الوقت الحاضر أن هذه الحالة هي واحدة من مجموعة الأمراض المهنية المتزايدة الأهمية: الربو المهني. يتم تحديد العملية السببية التي تؤدي إلى هذا الاضطراب بصعوبة في حالة فردية. قد تنجم علامات وأعراض OAAAS عن: الربو القائم على الحساسية الموجود مسبقًا ، أو فرط استجابة الشعب الهوائية غير المحدد ، أو متلازمة الخلل الوظيفي التفاعلي في مجرى الهواء (RADS) ، أو الربو المهني الحقيقي. يعد تشخيص هذه الحالة مشكلة في الوقت الحالي ، حيث يتطلب تاريخًا متوافقًا ، أو وجود قيود متغيرة لتدفق الهواء ، أو في حالة عدم وجودها ، إنتاج فرط استجابة الشعب الهوائية المستحث دوائيًا. ولكن إذا لم يكن هذا الأخير قابلاً للإثبات ، فإن هذا التشخيص غير مرجح. (ومع ذلك ، يمكن أن تختفي هذه الظاهرة في النهاية بعد انحسار الاضطراب مع الإزالة من التعرض للعمل).
نظرًا لأن هذا الاضطراب يميل إلى أن يصبح أكثر حدة بشكل تدريجي مع استمرار التعرض ، فعادة ما يحتاج الأفراد المصابون إلى إبعادهم عن التعرض المستمر للعمل. في حين أن الأفراد الذين يعانون من الربو التأتبي الموجود مسبقًا يجب تقييدهم في البداية من غرف خلايا تقليل الألمنيوم ، فإن غياب التأتب لا يمكن أن يتنبأ بما إذا كانت هذه الحالة ستحدث بعد التعرض للعمل.
هناك تقارير حاليًا تشير إلى أن الألمنيوم قد يكون مرتبطًا بالسمية العصبية بين العمال المنخرطين في صهر ولحام هذا المعدن. لقد تبين بوضوح أن الألمنيوم يُمتص عن طريق الرئتين ويُفرز في البول بمستويات أعلى من الطبيعي ، خاصة في العاملين في غرفة الاختزال. ومع ذلك ، فإن الكثير من المؤلفات المتعلقة بالتأثيرات العصبية لدى هؤلاء العمال مستمدة من الافتراض بأن امتصاص الألمنيوم ينتج عنه تسمم عصبي للإنسان. وفقًا لذلك ، حتى يتم إثبات هذه الارتباطات بشكل أكثر قابلية للتكرار ، يجب اعتبار العلاقة بين الألومنيوم والسمية العصبية المهنية مضاربة في هذا الوقت.
بسبب الحاجة العرضية إلى إنفاق ما يزيد عن 300 سعرة حرارية / ساعة أثناء تغيير الأنودات أو القيام بأعمال شاقة أخرى في وجود الكريوليت والألمنيوم المنصهر ، يمكن ملاحظة اضطرابات الحرارة خلال فترات الطقس الحار. من المرجح أن تحدث مثل هذه النوبات عندما يتغير الطقس في البداية من ظروف الصيف المعتدلة إلى الحارة الرطبة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن ممارسات العمل التي تؤدي إلى تغيير سريع للقطب الموجب أو التوظيف خلال نوبتي عمل متتاليتين أثناء الطقس الحار ستؤدي أيضًا إلى تعريض العمال لمثل هذه الاضطرابات الحرارية. العمال الذين يتأقلمون الحرارة بشكل غير كافٍ أو المكيفين جسديًا ، والذين يكون تناولهم للملح غير كافٍ أو الذين يعانون من مرض متداخل أو حديث ، معرضون بشكل خاص للإصابة بالإنهاك الحراري و / أو التشنجات الحرارية أثناء أداء مثل هذه المهام الشاقة. حدثت ضربة الشمس ولكن نادرًا ما تحدث بين عمال مصهر الألمنيوم باستثناء أولئك الذين لديهم تغيرات صحية مؤهلة معروفة (مثل إدمان الكحول والشيخوخة).
وقد ثبت أن التعرض للعطريات متعددة الحلقات المرتبطة بتنفس دخان القار والجسيمات يضع أفراد خلايا الاختزال من نوع سودربيرج على وجه الخصوص في خطر مفرط للإصابة بسرطان المثانة البولية ؛ الخطر الزائد للإصابة بالسرطان أقل رسوخًا. يُفترض أيضًا أن العمال في مصانع أقطاب الكربون حيث يتم تسخين خليط من الكوك المسخن والقطران معرضون لمثل هذا الخطر. ومع ذلك ، بعد تحميص الأقطاب الكهربائية لعدة أيام عند حوالي 1,200 درجة مئوية ، يتم احتراق المركبات العطرية متعددة الحلقات عمليًا أو تطايرها ولم تعد مرتبطة بمثل هذه الأنودات أو الكاثودات. ومن ثم ، فإن خلايا الاختزال التي تستخدم أقطابًا كهربائية مسبقة الصنع لم تظهر بوضوح أنها تمثل خطرًا لا داعي له لتطور هذه الاضطرابات الخبيثة. تم اقتراح حدوث أورام أخرى (مثل ابيضاض الدم غير المحبب وسرطانات الدماغ) في عمليات تقليل الألمنيوم ؛ في الوقت الحاضر مثل هذه الأدلة مجزأة وغير متسقة.
على مقربة من الخلايا الإلكتروليتية ، ينتج عن استخدام قواطع القشرة الهوائية في غرف الفخار مستويات ضوضاء تصل إلى 100 ديسيبل. يتم تشغيل خلايا الاختزال الإلكتروليتية في سلسلة من مصدر تيار عالي الجهد منخفض الجهد ، وبالتالي ، لا تكون حالات الصدمة الكهربائية شديدة في العادة. ومع ذلك ، في بيت الطاقة عند النقطة التي ينضم فيها مصدر الجهد العالي إلى شبكة التوصيل المتسلسلة الخاصة بخزان المياه ، قد تحدث حوادث صدمة كهربائية شديدة خاصةً لأن الإمداد الكهربائي عبارة عن تيار متناوب عالي الجهد.
نظرًا لإثارة مخاوف صحية فيما يتعلق بالتعرضات المرتبطة بمجالات الطاقة الكهرومغناطيسية ، فقد أصبح تعرض العمال في هذه الصناعة موضع تساؤل. يجب التعرف على أن الطاقة التي يتم توفيرها لخلايا الاختزال الإلكتروليتي هي تيار مباشر ؛ وفقًا لذلك ، فإن المجالات الكهرومغناطيسية المتولدة في غرف الأواني هي أساسًا من نوع الحقل الثابت أو الثابت. مثل هذه الحقول ، على عكس الحقول الكهرومغناطيسية منخفضة التردد ، تظهر بشكل أقل سهولة في ممارسة تأثيرات بيولوجية متسقة أو قابلة للتكرار ، إما تجريبيًا أو إكلينيكيًا. بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على مستويات تدفق المجالات المغناطيسية المقاسة في غرف الخلايا الحالية بشكل شائع ضمن قيم حد العتبة المؤقتة المقترحة حاليًا للحقول المغناطيسية الثابتة وتردد الراديو الفرعي والمجالات الكهربائية الساكنة. يحدث التعرض للمجالات الكهرومغناطيسية ذات التردد المنخفض جدًا أيضًا في محطات الاختزال ، خاصةً في الأطراف البعيدة لهذه الغرف المجاورة لغرف المقوم. ومع ذلك ، فإن مستويات التدفق الموجودة في غرف الأواني القريبة ضئيلة للغاية ، وهي أقل بكثير من المعايير الحالية. أخيرًا ، لم يتم إثبات الدليل الوبائي المتماسك أو القابل للتكرار على الآثار الصحية الضارة بسبب المجالات الكهرومغناطيسية في مصانع تقليل الألمنيوم بشكل مقنع.
تصنيع الالكترود
قد يصاب العمال الذين يتلامسون مع أبخرة الملعب بالحمامي ؛ يؤدي التعرض لأشعة الشمس إلى التحسس الضوئي مع زيادة التهيج. حدثت حالات من أورام الجلد الموضعية بين عمال القطب الكاربوني حيث لم يمارسوا النظافة الشخصية الكافية ؛ بعد الختان وتغيير الوظيفة ، لا يُلاحظ عادة انتشار أو تكرار آخر. أثناء تصنيع القطب الكهربائي ، يمكن توليد كميات كبيرة من الكربون وغبار القار. عندما يكون التعرض للغبار شديدًا ولا يتم التحكم فيه بشكل كافٍ ، كانت هناك تقارير عرضية تفيد بأن صانعي القطب الكربوني قد يصابون بتضخم رئوي بسيط مع انتفاخ الرئة البؤري ، معقدًا بسبب تطور آفات تليفية ضخمة. لا يمكن تمييز كل من pneumoconioses البسيطة والمعقدة عن الحالة المقابلة من الالتهاب الرئوي لعمال الفحم. ينتج عن طحن فحم الكوك في المطاحن الكروية مستويات ضوضاء تصل إلى 100 ديسيبل.
ملحوظة المحرر: صنفت الوكالة الدولية لأبحاث السرطان (IARC) صناعة إنتاج الألمنيوم على أنها سبب معروف من المجموعة الأولى لسرطانات البشر. ارتبطت مجموعة متنوعة من حالات التعرض بأمراض أخرى (على سبيل المثال ، "الربو") والتي تم وصفها في مكان آخر من هذا موسوعة.
تأتي الكابلات بأحجام مختلفة لاستخدامات مختلفة ، بدءًا من كابلات الطاقة ذات الضغط العالي التي تحمل الطاقة الكهربائية بأكثر من 100 كيلوفولت ، وصولاً إلى كابلات الاتصالات السلكية واللاسلكية. استخدم الأخير في الماضي موصلات نحاسية ، ولكن حلت محلها كابلات الألياف الضوئية ، والتي تحمل المزيد من المعلومات في كبل أصغر بكثير. فيما بينها ، توجد الكابلات العامة المستخدمة لأغراض الأسلاك المنزلية ، والكابلات المرنة الأخرى وكابلات الطاقة بجهد أقل من تلك الخاصة بكابلات الضغط العالي. بالإضافة إلى ذلك ، هناك المزيد من الكابلات المتخصصة مثل الكابلات المعدنية المعزولة (تُستخدم حيث تكون الحماية المتأصلة لها من الاحتراق في الحريق أمرًا بالغ الأهمية - على سبيل المثال ، في مصنع أو في فندق أو على متن سفينة) ، وأسلاك مطلية بالمينا (تستخدم ككهرباء لفات المحركات) ، سلك بهرج (يستخدم في التوصيل المجعد لسماعة الهاتف) ، كابلات الطباخ (التي استخدمت في الماضي عزل الأسبستوس ولكنها تستخدم الآن مواد أخرى) وما إلى ذلك.
المواد والعمليات
الموصلات
لطالما كانت المادة الأكثر شيوعًا المستخدمة كموصل في الكابلات هي النحاس ، نظرًا لتوصيله الكهربائي. يجب تنقية النحاس إلى درجة نقاء عالية قبل أن يتم تحويله إلى موصل. تنقية النحاس من الركاز أو الخردة عبارة عن عملية من مرحلتين:
في المصانع الحديثة ، يتم صهر كاثودات النحاس في فرن محوري ويتم صبها بشكل مستمر ولفها في قضيب نحاسي. يتم سحب هذا القضيب إلى الحجم المطلوب في آلة سحب الأسلاك عن طريق سحب النحاس من خلال سلسلة من القوالب الدقيقة. تاريخيًا ، كانت عملية سحب الأسلاك تتم في موقع مركزي واحد ، حيث كانت تنتج العديد من الآلات أسلاكًا بأحجام مختلفة. في الآونة الأخيرة ، تمتلك المصانع الصغيرة المستقلة عمليات سحب الأسلاك الخاصة بها. بالنسبة لبعض التطبيقات المتخصصة ، يتم طلاء الموصل النحاسي بطلاء معدني ، مثل القصدير أو الفضة أو الزنك.
تُستخدم موصلات الألمنيوم في كابلات الطاقة العلوية حيث يعوض الوزن الأخف أكثر من الموصلية الرديئة مقارنة بالنحاس. تصنع موصلات الألمنيوم عن طريق ضغط قطعة من الألمنيوم مسخنة من خلال قالب باستخدام مكبس البثق.
تستخدم الموصلات المعدنية الأكثر تخصصًا سبائك خاصة لتطبيق معين. تم استخدام سبيكة من الكادميوم والنحاس للمسامير العلوية (الموصل العلوي المستخدم في سكة حديدية) ولأسلاك الزينة المستخدمة في سماعة الهاتف. يزيد الكادميوم من مقاومة الشد مقارنة بالنحاس النقي ، ويستخدم حتى لا تتدلى السلسلة بين الدعامات. تستخدم سبائك البريليوم والنحاس أيضًا في بعض التطبيقات.
تم تطوير الألياف الضوئية ، التي تتكون من خيوط مستمرة من زجاج بصري عالي الجودة لنقل الاتصالات ، في أوائل الثمانينيات. هذا يتطلب تكنولوجيا تصنيع جديدة تمامًا. يتم حرق رباعي كلوريد السيليكون داخل مخرطة لترسيب ثاني أكسيد السيليكون على فراغ. يتم تحويل ثاني أكسيد السيليكون إلى زجاج عن طريق التسخين في جو كلور ؛ ثم يتم رسمه بالحجم ، ويتم وضع طبقة واقية.
العزل
تم استخدام العديد من مواد العزل في أنواع مختلفة من الكابلات. الأنواع الأكثر شيوعًا هي المواد البلاستيكية ، مثل بولي كلوريد الفينيل والبولي إيثيلين وبولي تترافلورو إيثيلين (PTFE) والبولي أميدات. في كل حالة ، تتم صياغة البلاستيك لتلبية المواصفات الفنية ، ويتم تطبيقه على الجزء الخارجي من الموصل باستخدام آلة البثق. في بعض الحالات ، يمكن إضافة المواد إلى المركب البلاستيكي لتطبيق معين. تتضمن بعض كبلات الطاقة ، على سبيل المثال ، مركب silane لربط البلاستيك. في الحالات التي يتم فيها دفن الكابل في الأرض ، تتم إضافة مبيد حشري لمنع النمل الأبيض من أكل العزل.
تستخدم بعض الكابلات المرنة ، خاصة تلك الموجودة في المناجم تحت الأرض ، العزل المطاطي. هناك حاجة إلى مئات من مركبات المطاط المختلفة لتلبية المواصفات المختلفة ، ومرفق تركيب المطاط المتخصص مطلوب. يتم بثق المطاط إلى الموصل. يجب أيضًا تبريده بالمرور إما من خلال حمام من ملح النتريت الساخن أو سائل مضغوط. لمنع الموصلات المجاورة المعزولة بالمطاط من الالتصاق ببعضها البعض ، يتم سحبها من خلال مسحوق التلك.
قد يتم تغليف الموصل الموجود داخل الكبل بعازل مثل الورق (الذي قد يكون منقوعًا في معدن أو زيت صناعي) أو ميكا. ثم يتم تطبيق غلاف خارجي ، عادةً عن طريق بثق البلاستيك.
تم تطوير طريقتين لتصنيع الكابلات المعدنية المعزولة (MI). في الأول ، يحتوي الأنبوب النحاسي على عدد من الموصلات النحاسية الصلبة التي يتم إدخالها فيه ، ويتم تعبئة الفراغ بينهما بمسحوق أكسيد المغنيسيوم. ثم يتم سحب التجميع بالكامل من خلال سلسلة من القوالب إلى الحجم المطلوب. تتضمن التقنية الأخرى اللحام المستمر للولب النحاسي حول الموصلات المفصولة بالمسحوق. في الاستخدام ، الغلاف النحاسي الخارجي لكابل MI هو الوصلة الأرضية ، والموصلات الداخلية تحمل التيار. على الرغم من عدم الحاجة إلى طبقة خارجية ، فإن بعض العملاء يحددون غلاف PVC لأسباب جمالية. هذا يأتي بنتائج عكسية ، لأن الميزة الرئيسية لكابل MI هي أنه لا يحترق ، وغمد PVC ينفي هذه الميزة إلى حد ما.
في السنوات الأخيرة ، حظي سلوك الكابلات في الحرائق باهتمام متزايد لسببين:
يتم استخدام عدد من المواد المتخصصة لكابلات معينة. كابلات الضغط العالي مملوءة بالزيت من أجل خصائص العزل والتبريد. تستخدم الكابلات الأخرى شحمًا هيدروكربونيًا يعرف باسم MIND أو هلام البترول أو غمد الرصاص. تصنع الأسلاك المطلية بالمينا عادةً عن طريق طلاءها بمينا البولي يوريثين المذاب في الكريسول.
صناعة الكابلات
في العديد من الكابلات ، يتم لف الموصلات الفردية المعزولة معًا لتشكيل تكوين معين. يدور عدد من البكرات التي تحتوي على الموصلات الفردية حول محور مركزي حيث يتم سحب الكابل من خلال الجهاز ، في عمليات تُعرف باسم تقطعت بهم السبل و يستلقي.
تحتاج بعض الكابلات للحماية من التلف الميكانيكي. هذا غالبا ما يتم بواسطة تجديل، حيث تتشابك مادة حول العزل الخارجي لكابل مرن بحيث يتقاطع كل حبلا مع الآخر مرارًا وتكرارًا في شكل حلزوني. مثال على مثل هذا الكبل المضفر (على الأقل في المملكة المتحدة) هو ذلك المستخدم في المكاوي الكهربائية ، حيث يتم استخدام خيوط النسيج كمادة التضفير. في حالات أخرى ، يتم استخدام الأسلاك الفولاذية للتضفير ، حيث يشار إلى العملية باسم درع.
العمليات المساعدة
يتم توفير كابلات أكبر في براميل يصل قطرها إلى بضعة أمتار. تقليديا ، البراميل خشبية ، ولكن تم استخدام الفولاذ. يتم تصنيع البرميل الخشبي عن طريق تثبيت الأخشاب المنشورة معًا باستخدام آلة أو مسدس تسمير هوائي. يتم استخدام مادة حافظة من النحاس والكروم والزرنيخ لمنع تعفن الخشب. عادة ما يتم توفير الكابلات الأصغر على بكرة من الورق المقوى.
عملية توصيل طرفي الكابلات معًا ، والمعروفة باسم الوصل قد يتعين تنفيذها في مكان بعيد. لا يجب أن يكون للمفصل اتصال كهربائي جيد فحسب ، بل يجب أن يكون قادرًا أيضًا على تحمل الظروف البيئية المستقبلية. عادةً ما تكون مركبات الوصل المستخدمة عبارة عن راتنجات أكريليك وتشتمل على مركبات الأيزوسيانات ومسحوق السيليكا.
عادة ما تكون موصلات الكابلات مصنوعة من النحاس الأصفر في مخارط أوتوماتيكية تصنعها من مخزون القضبان. يتم تبريد الماكينات وتشحيمها باستخدام مستحلب الزيت المائي. مشابك الكابلات مصنوعة بواسطة ماكينات حقن البلاستيك.
الأخطار والوقاية منها
تعد الضوضاء من أكثر المخاطر الصحية انتشارًا في جميع أنحاء صناعة الكابلات. أكثر العمليات ضجيجًا هي:
مستويات الضوضاء التي تزيد عن 90 ديسيبل شائعة في هذه المناطق. لسحب الأسلاك وتجديلها ، يعتمد مستوى الضوضاء الإجمالي على عدد وموقع الآلات والبيئة الصوتية. يجب تخطيط تصميم الماكينة لتقليل التعرض للضوضاء. العبوات الصوتية المصممة بعناية هي أكثر الوسائل فعالية للتحكم في الضوضاء ، ولكنها غالية الثمن. بالنسبة لمصفاة حريق النحاس والصب المستمر للقضبان النحاسية ، فإن المصادر الرئيسية للضوضاء هي المواقد ، والتي يجب أن تكون مصممة لانبعاثات ضوضاء منخفضة. في حالة تصنيع أسطوانة الكابلات ، فإن مسدسات المسامير التي تعمل بالهواء المضغوط هي المصدر الرئيسي للضوضاء ، والتي يمكن تقليلها عن طريق خفض ضغط خط الهواء وتركيب كاتمات صوت للعادم. ومع ذلك ، فإن معيار الصناعة في معظم الحالات المذكورة أعلاه هو إصدار حماية السمع للعاملين في المناطق المتضررة ، ولكن هذه الحماية ستكون غير مريحة أكثر من المعتاد بسبب البيئات الساخنة في مصفاة حريق النحاس والصب المستمر لقضبان النحاس. يجب أيضًا إجراء قياس السمع بانتظام لمراقبة سمع كل فرد.
العديد من مخاطر السلامة والوقاية منها هي نفسها الموجودة في العديد من الصناعات التحويلية الأخرى. ومع ذلك ، تعرض بعض آلات صناعة الكابلات مخاطر خاصة ، من حيث أن لديها العديد من بكرات الموصلات التي تدور حول محورين في نفس الوقت. من الضروري التأكد من أن واقيات الماكينة متشابكة لمنع الماكينة من العمل ما لم يكن الحراس في وضع يمنعهم من الوصول إلى القواطع الجارية والأجزاء الدوارة الأخرى ، مثل براميل الكابلات الكبيرة. أثناء عملية الخيوط الأولية للآلة ، عندما يكون من الضروري السماح للمشغل بالوصول إلى داخل واقي الماكينة ، يجب أن تكون الماكينة قادرة على تحريك بضعة سنتيمترات فقط في المرة الواحدة. يمكن تحقيق ترتيبات التعشيق من خلال وجود مفتاح فريد يفتح الحارس أو يجب إدخاله في وحدة التحكم للسماح له بالعمل.
يجب إجراء تقييم لمخاطر الجسيمات المتطايرة - على سبيل المثال ، إذا انكسر سلك وسوط.
يفضل تصميم الواقيات بحيث تمنع ماديًا هذه الجسيمات من الوصول إلى المشغل. إذا لم يكن ذلك ممكنًا ، يجب إصدار واقي العين المناسب وارتداؤه. غالبًا ما يتم تحديد عمليات سحب الأسلاك كمناطق يجب استخدام حماية العين فيها.
الموصلات
في أي عملية معدنية ساخنة ، مثل مصفاة حريق النحاس أو قضبان النحاس المصبوبة ، يجب منع الماء من ملامسة المعدن المنصهر لمنع حدوث انفجار. يمكن أن يؤدي تحميل الفرن إلى تسرب أبخرة أكسيد المعدن إلى مكان العمل. يجب التحكم في ذلك باستخدام تهوية عادم محلية فعالة فوق باب الشحن. وبالمثل ، فإن المغاسل التي يمر بها المعدن المنصهر من الفرن إلى آلة الصب وآلة الصب نفسها تحتاج إلى التحكم بشكل كافٍ.
يتمثل الخطر الرئيسي في مصفاة التحليل الكهربائي في رذاذ حمض الكبريتيك الناتج من كل خلية. يجب أن تبقى التركيزات المحمولة جواً أقل من 1 مجم / م3 عن طريق التهوية المناسبة لمنع حدوث تهيج.
عند صب قضبان النحاس ، يمكن أن يكون هناك خطر إضافي من خلال استخدام الألواح العازلة أو البطانيات للحفاظ على الحرارة حول عجلة الصب. قد تكون مواد السيراميك قد حلت محل الأسبستوس في مثل هذه التطبيقات ، ولكن يجب التعامل مع ألياف السيراميك نفسها بحذر شديد لمنع التعرض لها. تصبح هذه المواد أكثر قابلية للتفتيت (أي ، سهولة تكسيرها) بعد استخدامها عندما تتأثر بالحرارة ، وينتج التعرض للألياف القابلة للتنفس المحمولة جواً عن التعامل معها.
يتم تقديم خطر غير عادي في تصنيع كبلات الطاقة الألومنيوم. يتم تطبيق تعليق الجرافيت في الزيت الثقيل على كبش مكبس البثق لمنع مصبوب الألمنيوم من الالتصاق بالكبش. عندما يكون الكبش ساخنًا ، يتم حرق بعض هذه المواد ويرتفع إلى مساحة السطح. شريطة عدم وجود مشغل رافعة علوية في المنطقة المجاورة وتركيب مراوح السقف وتشغيلها ، يجب ألا يكون هناك أي خطر على صحة العمال.
يمكن أن يشكل صنع سبائك النحاس والكادميوم أو سبائك البريليوم والنحاس مخاطر عالية للموظفين المعنيين. نظرًا لأن الكادميوم يغلي بدرجة أقل بكثير من نقطة انصهار النحاس ، فإن أبخرة أكسيد الكادميوم المتولدة حديثًا ستتولد بكميات كبيرة كلما تمت إضافة الكادميوم إلى النحاس المصهور (الذي يجب أن يكون لصنع السبيكة). لا يمكن تنفيذ العملية بأمان إلا من خلال التصميم الدقيق للغاية لتهوية العادم المحلي. وبالمثل ، يتطلب تصنيع سبائك البريليوم والنحاس اهتمامًا كبيرًا بالتفاصيل ، نظرًا لأن البريليوم هو الأكثر سمية من بين جميع المعادن السامة وله حدود التعرض الأكثر صرامة.
يعتبر تصنيع الألياف الضوئية عملية عالية التخصص وذات تقنية عالية. المواد الكيميائية المستخدمة لها مخاطرها الخاصة ، ويتطلب التحكم في بيئة العمل تصميم وتركيب وصيانة أنظمة تهوية العادم المحلي وأنظمة التهوية العملية. يجب التحكم في هذه الأنظمة بواسطة مخمدات التحكم التي يتم مراقبتها بواسطة الكمبيوتر. المخاطر الكيميائية الرئيسية هي من الكلور وكلوريد الهيدروجين والأوزون. بالإضافة إلى ذلك ، يجب التعامل مع المذيبات المستخدمة في تنظيف القوالب في خزانات الدخان المستخرجة ، ويجب تجنب ملامسة الجلد للراتنجات القائمة على الأكريلات المستخدمة في طلاء الألياف.
العزل
تمثل كل من عمليات تركيب البلاستيك وتركيب المطاط مخاطر معينة يجب التحكم فيها بشكل مناسب (انظر الفصل صناعة المطاط). على الرغم من أن صناعة الكابلات قد تستخدم مركبات مختلفة عن الصناعات الأخرى ، فإن تقنيات التحكم هي نفسها.
عندما يتم تسخينها ، ستنتج المركبات البلاستيكية مزيجًا معقدًا من منتجات التحلل الحراري ، والتي يعتمد تركيبها على مركب البلاستيك الأصلي ودرجة الحرارة التي يتعرض لها. في درجة حرارة المعالجة العادية لأجهزة بثق البلاستيك ، عادةً ما تكون الملوثات المحمولة جواً مشكلة صغيرة نسبيًا ، ولكن من الحكمة تركيب تهوية على الفجوة بين رأس الطارد وحوض الماء المستخدم لتبريد المنتج ، وذلك بشكل أساسي للتحكم في التعرض للفثالات الملدنات التي يشيع استخدامها في PVC. مرحلة العملية التي قد تتطلب المزيد من التحقيق أثناء التغيير. يجب على المشغل الوقوف فوق رأس الطارد لإزالة المركب البلاستيكي الذي لا يزال ساخنًا ، ثم تشغيل المركب الجديد من خلاله (وعلى الأرض) حتى يأتي اللون الجديد فقط ويتم وضع الكبل مركزيًا في رأس الطارد. قد يكون من الصعب تصميم تهوية العادم المحلي الفعالة أثناء هذه المرحلة عندما يكون المشغل قريبًا جدًا من رأس الطارد.
البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE) له مخاطره الخاصة. يمكن أن يسبب حمى دخان البوليمر ، والتي لها أعراض تشبه أعراض الأنفلونزا. الحالة مؤقتة ، ولكن يجب منعها من خلال التحكم بشكل مناسب في التعرض للمركب الساخن.
أدى استخدام المطاط في صناعة الكابلات إلى انخفاض مستوى المخاطرة مقارنة بالاستخدامات الأخرى للمطاط ، كما هو الحال في صناعة الإطارات. في كلتا الصناعتين ، أدى استخدام مضادات الأكسدة (Nonox S) التي تحتوي على β-naphthylamine ، حتى انسحابها في عام 1949 ، إلى حدوث حالات سرطان المثانة حتى 30 عامًا بعد ذلك في أولئك الذين تعرضوا قبل تاريخ الانسحاب ، ولكن لم يحدث أي منها في أولئك الذين عملوا بعد عام 1949 فقط. ومع ذلك ، لم تشهد صناعة الكابلات زيادة حدوث أنواع أخرى من السرطانات ، لا سيما سرطان الرئة والمعدة ، التي لوحظت في صناعة الإطارات. ويكاد يكون السبب في ذلك هو أنه في صناعة الكابلات يتم تغليف آلات البثق والفلكنة ، كما أن تعرض الموظفين للأبخرة المطاطية وغبار المطاط كان بشكل عام أقل بكثير مما هو عليه في صناعة الإطارات. أحد التعرض للقلق المحتمل في مصانع الكابلات المطاطية هو استخدام التلك. من المهم التأكد من استخدام الشكل غير الليفي من التلك (أي النوع الذي لا يحتوي على أي تريموليت ليفي) وأنه يتم وضع التلك في صندوق مغلق مع تهوية عادم محلي.
تتم طباعة العديد من الكابلات بعلامات تعريف. عند استخدام طابعات الفيديو النفاثة الحديثة ، فإن الخطر على الصحة يكاد يكون ضئيلًا بسبب الكميات الصغيرة جدًا من المذيبات المستخدمة. ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي تقنيات الطباعة الأخرى إلى تعرضات كبيرة للمذيبات ، إما أثناء الإنتاج العادي ، أو أكثر في العادة أثناء عمليات التنظيف. لذلك يجب استخدام أنظمة عادم مناسبة للتحكم في مثل هذه التعرضات.
تتمثل المخاطر الرئيسية من صنع كبلات MI في التعرض للغبار والضوضاء والاهتزاز. يتم التحكم في أول اثنين من هذه الأساليب القياسية الموصوفة في مكان آخر. حدث التعرض للاهتزاز في الماضي خلال يتأرجح عندما تم تشكيل نقطة في نهاية الأنبوب المجمع عن طريق الإدخال اليدوي في آلة ذات مطارق دوارة ، بحيث يمكن إدخال النقطة في آلة الرسم. في الآونة الأخيرة ، تم استبدال هذا النوع من آلات التأرجح بآلات تعمل بالهواء المضغوط ، مما أدى إلى التخلص من الاهتزاز والضوضاء الناتجة عن الطريقة القديمة.
يجب التحكم في التعرض للرصاص أثناء تغليف الرصاص باستخدام تهوية العادم المحلي بشكل مناسب وحظر الأكل والشرب وتدخين السجائر في المناطق المعرضة للتلوث بالرصاص. يجب إجراء مراقبة بيولوجية منتظمة عن طريق تحليل عينات الدم لمحتوى الرصاص في مختبر مؤهل.
مادة الكريسول المستخدمة في تصنيع الأسلاك المطلية بالمينا مادة أكالة ولها رائحة مميزة بتركيزات منخفضة للغاية. يتحلل بعض البولي يوريثين حراريًا في أفران المينا لإطلاق تولوين ثنائي أيزوسيانات (TDI) ، وهو محسس تنفسي قوي. هناك حاجة إلى تهوية العادم المحلي الجيدة حول الأفران ذات الحارق التحفيزي اللاحق لضمان أن TDI لا يلوث المنطقة المحيطة.
العمليات المساعدة
الربط تمثل العمليات مخاطر لمجموعتين متميزتين من العمال - تلك التي تصنعها وتلك التي تستخدمها. يشمل التصنيع التعامل مع الغبار الليفي (السيليكا) ومُحسِس الجهاز التنفسي (أيزوسيانات) ومُحسِس للجلد (راتينج أكريليك). يجب استخدام تهوية العادم المحلي الفعالة للتحكم بشكل مناسب في تعرض الموظفين ، ويجب ارتداء القفازات المناسبة لمنع ملامسة الجلد للراتنج. الخطر الرئيسي لمستخدمي المركبات هو حساسية الجلد للراتنج. قد يكون من الصعب التحكم في ذلك نظرًا لأن الرابط قد لا يكون قادرًا على تجنب ملامسة الجلد تمامًا ، وغالبًا ما يكون في مكان بعيد بعيدًا عن مصدر المياه لأغراض التنظيف. لذلك من الضروري استخدام منظف اليدين بدون ماء.
الأخطار البيئية والوقاية منها
في الأساس ، لا ينتج عن تصنيع الكابلات انبعاثات كبيرة خارج المصنع. هناك ثلاثة استثناءات لهذه القاعدة. الأول هو أن التعرض لأبخرة المذيبات المستخدمة في الطباعة ولأغراض أخرى يتم التحكم فيه عن طريق استخدام أنظمة تهوية العادم المحلي التي تقوم بتصريف الأبخرة في الغلاف الجوي. تعد انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) أحد المكونات الضرورية لتكوين الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي ، وبالتالي فهي تتعرض لضغوط متزايدة من السلطات التنظيمية في عدد من البلدان. الاستثناء الثاني هو الإطلاق المحتمل لـ TDI من تصنيع الأسلاك المطلية بالمينا. الاستثناء الثالث هو أنه في عدد من الحالات ، يمكن أن يؤدي تصنيع المواد الخام المستخدمة في الكابلات إلى انبعاثات بيئية إذا لم يتم اتخاذ تدابير التحكم. يجب أن يتم توجيه انبعاثات الجسيمات المعدنية من مصفاة حريق النحاس ، ومن تصنيع سبائك الكادميوم والنحاس أو سبائك البريليوم والنحاس ، إلى أنظمة الترشيح الكيسية المناسبة. وبالمثل ، يجب نقل أي انبعاثات جسيمية من مركبات المطاط إلى وحدة ترشيح كيس. يجب أن يتم نقل انبعاثات الجسيمات ، وكلوريد الهيدروجين والكلور من تصنيع الألياف الضوئية إلى نظام المرشح الكيسي يليه جهاز تنقية الغاز بالصودا الكاوية.
مقتبس من الطبعة الثالثة ، موسوعة الصحة والسلامة المهنية.
يتم تعدين الذهب على نطاق صغير من قبل المنقبين الأفراد (على سبيل المثال ، في الصين والبرازيل) وعلى نطاق واسع في المناجم تحت الأرض (على سبيل المثال ، في جنوب إفريقيا) وفي التعدين المكشوف (على سبيل المثال ، في الولايات المتحدة).
إن أبسط طريقة لتعدين الذهب هي الغسل ، والتي تتضمن ملء طبق دائري بالرمل أو الحصى الحامل للذهب ، وتثبيته تحت مجرى مائي وتحريكه. يتم غسل الرمل والحصى الأخف تدريجيًا ، تاركًا جزيئات الذهب بالقرب من مركز المقلاة. يتكون تعدين الذهب الهيدروليكي الأكثر تقدمًا من توجيه تيار قوي من المياه ضد الحصى أو الرمال الحاملة للذهب. يؤدي هذا إلى تفتت المادة ويغسلها بعيدًا من خلال فتحات خاصة يستقر فيها الذهب ، بينما يطفو الحصى الأخف. بالنسبة للتعدين النهري ، يتم استخدام جرافات المصاعد ، والتي تتكون من قوارب مسطحة القاع تستخدم سلسلة من الدلاء الصغيرة لتجميع المواد من قاع النهر وتفريغها في حاوية غربلة (trommel). يتم تدوير المادة في الحامل أثناء توجيه الماء إليها. تغرق الرمال الحاملة للذهب من خلال ثقوب في العجلة وتسقط على طاولات الاهتزاز لمزيد من التركيز.
هناك طريقتان رئيسيتان لاستخراج الذهب من الركاز. هذه هي عمليات دمج و زرقة. تعتمد عملية الدمج على قدرة الذهب على تشكيل سبيكة مع زئبق معدني لتشكيل حشوات متفاوتة الاتساق ، من صلب إلى سائل. يمكن إزالة الذهب بسهولة من الملغم عن طريق تقطير الزئبق. في الاندماج الداخلي ، يتم فصل الذهب داخل جهاز التكسير في نفس الوقت الذي يتم فيه سحق الخام. يُغسل الملغم المزال من الجهاز خاليًا من أي مواد مضافة بواسطة الماء في أوعية خاصة. ثم يتم ضغط الزئبق المتبقي من الملغم. في الاندماج الخارجي ، يتم فصل الذهب خارج جهاز التكسير ، في ملغم أو فتحات (طاولة مائلة مغطاة بصفائح نحاسية). قبل إزالة الملغم ، يضاف الزئبق الطازج. ثم يتم ضغط الملغم المنقى والمغسول. في كلتا العمليتين تتم إزالة الزئبق من الملغم بالتقطير. عملية الدمج نادرة اليوم ، باستثناء التعدين على نطاق ضيق ، بسبب المخاوف البيئية.
يعتمد استخراج الذهب عن طريق السياندة على قدرة الذهب على تكوين ملح مزدوج ثابت قابل للذوبان في الماء KAu (CN)2 عندما يقترن مع سيانيد البوتاسيوم بالاشتراك مع الأكسجين. يتكون اللب الناتج عن تكسير خام الذهب من جزيئات بلورية أكبر ، تُعرف بالرمل ، وجزيئات غير متبلورة أصغر ، تُعرف بالطمي. الرمل ، كونه أثقل ، يترسب في قاع الجهاز ويسمح للحلول (بما في ذلك الطمي) بالمرور. تتكون عملية استخراج الذهب من تغذية خام مطحون ناعماً في حوض ترشيح وتصفية محلول من البوتاسيوم أو سيانيد الصوديوم من خلاله. يتم فصل الطمي عن محاليل سيانيد الذهب عن طريق إضافة مكثفات وعن طريق الترشيح الفراغي. أصبح ترشيح الكومة ، الذي يُسكب فيه محلول السيانيد فوق كومة مستوية من الركاز الخشن ، أكثر شيوعًا ، خاصة مع الخامات منخفضة الجودة ومخلفات المناجم. في كلتا الحالتين ، يتم استرداد الذهب من محلول سيانيد الذهب عن طريق إضافة غبار الألومنيوم أو الزنك. في عملية منفصلة ، يضاف حمض مركز في مفاعل هضم لإذابة الزنك أو الألومنيوم ، تاركًا وراءه الذهب الصلب.
تحت تأثير حمض الكربونيك والماء والهواء ، وكذلك الأحماض الموجودة في الخام ، تتحلل محاليل السيانيد وتطلق غاز سيانيد الهيدروجين. من أجل منع ذلك ، يضاف القلوي (الجير أو الصودا الكاوية). ينتج سيانيد الهيدروجين أيضًا عند إضافة الحمض لإذابة الألومنيوم أو الزنك.
تتضمن تقنية السيانيد الأخرى استخدام الفحم المنشط لإزالة الذهب. تضاف مواد التكثيف إلى محلول سيانيد الذهب قبل الخلط بالفحم المنشط من أجل إبقاء الفحم في حالة تعليق. تتم إزالة الفحم المحتوي على الذهب عن طريق الغربلة ، ويتم استخلاص الذهب باستخدام السيانيد القلوي المركز في محلول كحولي. ثم يتم استرداد الذهب عن طريق التحليل الكهربائي. يمكن إعادة تنشيط الفحم عن طريق التحميص ، ويمكن استعادة السيانيد وإعادة استخدامه.
ينتج كل من الدمج والزرقة معدنًا يحتوي على كمية كبيرة من الشوائب ، ونادرًا ما يتجاوز محتوى الذهب الخالص 900 لكل مل ، ما لم يتم تكريره كهربائياً للحصول على درجة نقاء تصل إلى 999.8 لكل مل وأكثر.
يتم أيضًا استرداد الذهب كمنتج ثانوي من صهر النحاس والرصاص والمعادن الأخرى (راجع مقالة "صهر وتنقية النحاس والرصاص والزنك" في هذا الفصل).
الأخطار والوقاية منها
يتم استخراج الذهب الخام الموجود في أعماق كبيرة عن طريق التعدين تحت الأرض. وهذا يتطلب اتخاذ تدابير لمنع تكون وانتشار الغبار في أعمال المناجم. يؤدي فصل الذهب عن خامات الزرنيخ إلى تعرض عمال المناجم للزرنيخ وتلوث الهواء والتربة بالغبار المحتوي على الزرنيخ.
عند استخراج الزئبق من الذهب ، قد يتعرض العمال لتركيزات عالية من الزئبق المحمول في الهواء عند وضع الزئبق في فتحات المياه أو إزالته منها ، وعند تنقية الملغم أو الضغط عليه ، وعند تقطير الزئبق ؛ تم الإبلاغ عن تسمم بالزئبق بين عمال الدمج والتقطير. أصبح خطر التعرض للزئبق في الاندماج مشكلة خطيرة في العديد من البلدان في الشرق الأقصى وأمريكا الجنوبية.
في عمليات الدمج ، يجب وضع الزئبق على فتحات السدود وإزالة الملغم بطريقة تضمن عدم ملامسة الزئبق لجلد اليدين (باستخدام مجارف بمقابض طويلة ، وملابس واقية مانعة للزئبق و حالا). يجب أن تكون معالجة الملغم وإزالة الزئبق أو ضغطه مؤتمتة بالكامل قدر الإمكان ، مع عدم وجود احتمال أن يلامس الزئبق اليدين ؛ يجب أن تتم معالجة الملغم وتقطير الزئبق في أماكن منفصلة معزولة تكون فيها الجدران والسقوف والأرضيات والأجهزة وأسطح العمل مغطاة بمواد لا تمتص الزئبق أو أبخرته ؛ يجب تنظيف جميع الأسطح بانتظام لإزالة جميع رواسب الزئبق. يجب أن تكون جميع المباني المخصصة للعمليات التي تنطوي على استخدام الزئبق مجهزة بتهوية عادم عامة ومحلية. يجب أن تكون أنظمة التهوية هذه فعالة بشكل خاص في الأماكن التي يتم فيها تقطير الزئبق. يجب حفظ مخزونات الزئبق في حاويات معدنية محكمة الإغلاق تحت غطاء عادم خاص ؛ يجب تزويد العمال بمعدات الحماية الشخصية اللازمة للعمل مع الزئبق ؛ ويجب مراقبة الهواء بشكل منهجي في المباني المستخدمة للدمج والتقطير. يجب أن يكون هناك أيضًا مراقبة طبية.
يعتمد تلوث الهواء بواسطة سيانيد الهيدروجين في مصانع المعالجة بالسيانيد على درجة حرارة الهواء والتهوية وحجم المواد التي تتم معالجتها وتركيز محاليل السيانيد المستخدمة وجودة الكواشف وعدد المنشآت المفتوحة. كشف الفحص الطبي للعاملين في مصانع استخراج الذهب عن أعراض تسمم مزمن بسيانيد الهيدروجين ، بالإضافة إلى ارتفاع وتيرة التهاب الجلد التحسسي والأكزيما وتقيح الجلد (مرض جلدي التهابي حاد مع تكوين صديد).
يعتبر التنظيم السليم لإعداد محاليل السيانيد أمرًا مهمًا بشكل خاص. إذا لم يتم فتح البراميل التي تحتوي على أملاح السيانيد وتغذية هذه الأملاح في أحواض مذابة بطريقة آلية ، فقد يكون هناك تلوث كبير بغبار السيانيد وغاز سيانيد الهيدروجين. يجب تغذية محاليل السيانيد من خلال أنظمة مغلقة عن طريق مضخات التناسب الأوتوماتيكية. في مصانع معالجة الذهب ، يجب الحفاظ على الدرجة الصحيحة من القلوية في جميع أجهزة المعالجة بالسيانيد ؛ بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون جهاز إزالة السيانيد محكم الإغلاق ومجهز بمضخات تهوية العادم المحلي مدعومة بالتهوية العامة الكافية ومراقبة التسرب. يجب تغطية جميع أجهزة الزرقة والجدران والأرضيات والمناطق المفتوحة وسلالم المبنى بمواد غير مسامية وتنظيفها بانتظام باستخدام محاليل قلوية ضعيفة.
قد يؤدي استخدام الأحماض لتفكيك الزنك في معالجة طين الذهب إلى إنتاج سيانيد الهيدروجين والأرسين. لذلك يجب إجراء هذه العمليات في أماكن منفصلة ومجهزة خصيصًا ، باستخدام شفاطات عادم محلية.
يجب حظر التدخين ويجب تزويد العمال بمرافق منفصلة للأكل والشرب. يجب أن تكون معدات الإسعافات الأولية متوفرة ويجب أن تحتوي على مادة للإزالة الفورية لأي محلول السيانيد الذي يلامس أجسام العمال ومضادات التسمم بالسيانيد. يجب تزويد العمال بملابس واقية شخصية غير منفذة لمركبات السيانيد.
تأثيرات بيئيه
هناك أدلة على التعرض لبخار الزئبق المعدني وميثلة الزئبق في الطبيعة ، لا سيما عند معالجة الذهب. في إحدى الدراسات حول المياه والمستوطنات والأسماك من مناطق تعدين الذهب في البرازيل ، تجاوزت تركيزات الزئبق في الأجزاء الصالحة للأكل من الأسماك المستهلكة محليًا ما يقرب من 6 أضعاف المستوى الاستشاري البرازيلي للاستهلاك البشري (Palheta and Taylor 1995). في منطقة ملوثة بفنزويلا ، يستخدم المنقبون عن الذهب الزئبق لفصل الذهب عن الرمال الصخرية ومساحيق الصخور لسنوات عديدة. يشكل ارتفاع مستوى الزئبق في التربة السطحية والرواسب المطاطية في المنطقة الملوثة خطراً جسيماً على الصحة المهنية والعامة.
يعد تلوث مياه الصرف بالسيانيد مصدر قلق كبير أيضًا. يجب معالجة محاليل السيانيد قبل إطلاقها أو يجب استعادتها وإعادة استخدامها. تتم معالجة انبعاثات غاز سيانيد الهيدروجين ، على سبيل المثال ، في مفاعل الهضم ، بجهاز غسل قبل استنفادها خارج المكدس.
تتكون المصابيح من نوعين أساسيين: المصابيح الفتيلية (أو المتوهجة) ومصابيح التفريغ. تشمل المكونات الأساسية لكلا النوعين من المصابيح الزجاج ، وقطع الأسلاك المعدنية المختلفة ، وغاز التعبئة وعادةً القاعدة. اعتمادًا على الشركة المصنعة للمصباح ، يتم تصنيع هذه المواد داخليًا أو يمكن الحصول عليها من مورد خارجي. ستقوم الشركة المصنعة للمصابيح النموذجية بصنع المصابيح الزجاجية الخاصة بها ، ولكنها قد تشتري أجزاء وأكواب أخرى من الشركات المصنعة المتخصصة أو شركات المصابيح الأخرى.
اعتمادًا على نوع المصباح ، يمكن استخدام مجموعة متنوعة من النظارات. عادةً ما تستخدم المصابيح المتوهجة والمصابيح الفلورية زجاج الصودا والجير. ستستخدم مصابيح درجة الحرارة المرتفعة زجاج البورسليكات ، بينما تستخدم مصابيح التفريغ عالية الضغط إما الكوارتز أو السيراميك لأنبوب القوس وزجاج البورسليكات للمغلف الخارجي. عادةً ما يستخدم الزجاج المحتوي على الرصاص (الذي يحتوي على ما يقرب من 20 إلى 30٪ رصاص) لإغلاق أطراف المصابيح.
قد تكون الأسلاك المستخدمة كدعامات أو موصلات في بناء المصباح مصنوعة من مجموعة متنوعة من المواد بما في ذلك الفولاذ والنيكل والنحاس والمغنيسيوم والحديد ، بينما تصنع الخيوط من التنجستن أو سبائك التنجستن والثوريوم. أحد المتطلبات الأساسية لسلك الدعم هو أنه يجب أن يتطابق مع خصائص تمدد الزجاج حيث يخترق السلك الزجاج لتوصيل التيار الكهربائي للمصباح. في كثير من الأحيان ، يتم استخدام أسلاك توصيل متعددة الأجزاء في هذا التطبيق.
تصنع القواعد (أو الأغطية) عادةً من النحاس أو الألومنيوم ، والنحاس الأصفر هو المادة المفضلة عندما يكون الاستخدام الخارجي مطلوبًا.
المصابيح الفتيلية أو المتوهجة
المصابيح الفتيلية أو المتوهجة هي أقدم أنواع المصابيح التي لا تزال قيد التصنيع. يأخذون اسمهم من الطريقة التي تنتج بها هذه المصابيح ضوءها: من خلال تسخين خيوط الأسلاك إلى درجة حرارة عالية بما يكفي لتوهجها. في حين أنه من الممكن تصنيع مصباح متوهج مع أي نوع من الفتيل تقريبًا (المصابيح المبكرة تستخدم الكربون) ، فإن معظم هذه المصابيح اليوم تستخدم خيوطًا مصنوعة من معدن التنجستن.
مصابيح التنغستن. تتكون النسخة المنزلية الشائعة من هذه المصابيح من لمبة زجاجية تحيط بخيوط من سلك التنغستن. يتم توصيل الكهرباء إلى الفتيل عن طريق الأسلاك التي تدعم الفتيل وتمتد من خلال الحامل الزجاجي المحكم في المصباح. ثم يتم توصيل الأسلاك بالقاعدة المعدنية ، مع سلك ملحوم في الفتحة المركزية للقاعدة ، والآخر متصل بالغطاء الملولب. تتميز الأسلاك الداعمة بتكوين خاص ، بحيث يكون لها نفس خصائص التمدد مثل الزجاج ، مما يمنع التسرب عندما تصبح المصابيح ساخنة أثناء الاستخدام. يُصنع المصباح الزجاجي عادةً من زجاج الجير ، في حين أن الحامل الزجاجي مصنوع من الزجاج المحتوي على الرصاص. وكثيرا ما يستخدم ثاني أكسيد الكبريت في تحضير القاعدة. يعمل ثاني أكسيد الكبريت كمواد تشحيم أثناء تجميع المصباح عالي السرعة. اعتمادًا على تصميم المصباح ، قد يحتوي المصباح على فراغ أو قد يستخدم غاز تعبئة من الأرجون أو بعض الغازات غير التفاعلية الأخرى.
تُباع مصابيح هذا التصميم باستخدام لمبات زجاجية شفافة ومصابيح بلورية ومصابيح مطلية بمجموعة متنوعة من المواد. تستخدم المصابيح المتجمدة والمطلية بمادة بيضاء (غالبًا ما تكون من الطين أو السيليكا غير المتبلورة) لتقليل الوهج من الفتيل الموجود في المصابيح الشفافة. يتم طلاء المصابيح أيضًا بمجموعة متنوعة من الطلاءات الزخرفية الأخرى ، بما في ذلك السيراميك الملون والورنيش على السطح الخارجي للمصابيح والألوان الأخرى ، مثل الأصفر أو الوردي ، داخل المصباح.
في حين أن الشكل المنزلي النموذجي هو الأكثر شيوعًا ، يمكن تصنيع المصابيح المتوهجة في العديد من أشكال اللمبات ، بما في ذلك الأنبوب ، والكرات الأرضية والعاكس ، وكذلك في العديد من الأحجام والقوة الكهربائية ، من المصغرة الفرعية إلى مصابيح المسرح / الاستوديو الكبيرة.
مصابيح التنغستن الهالوجين. تتمثل إحدى المشكلات في تصميم مصباح خيوط التنجستن القياسي في أن التنغستن يتبخر أثناء الاستخدام ويتكثف على الجدار الزجاجي البارد ، مما يؤدي إلى تعتيمه وتقليل انتقال الضوء. إضافة هالوجين ، مثل بروميد الهيدروجين أو بروميد الميثيل ، إلى غاز التعبئة يزيل هذه المشكلة. يتفاعل الهالوجين مع التنجستن ، مما يمنعه من التكثيف على الجدار الزجاجي. عندما يبرد المصباح ، فإن التنغستن سوف يعاد ترسيبه مرة أخرى على الفتيل. نظرًا لأن هذا التفاعل يعمل بشكل أفضل في ضغوط المصباح العالية ، فإن مصابيح الهالوجين-التنجستن تحتوي عادةً على غاز عند ضغط العديد من الأجواء. يُضاف الهالوجين عادةً كجزء من غاز تعبئة المصباح ، عادةً بتركيزات 2٪ أو أقل.
قد تستخدم مصابيح الهالوجين التنجستن أيضًا لمبات مصنوعة من الكوارتز بدلاً من الزجاج. يمكن لمصابيح الكوارتز أن تتحمل ضغوطًا أعلى من تلك المصنوعة من الزجاج. تشكل مصابيح الكوارتز خطرًا محتملاً ، نظرًا لأن الكوارتز شفاف للأشعة فوق البنفسجية. على الرغم من أن خيوط التنغستن تنتج القليل نسبيًا من الأشعة فوق البنفسجية ، إلا أن التعرض المطول من مسافة قريبة يمكن أن يؤدي إلى احمرار الجلد ويسبب تهيج العين. سيؤدي ترشيح الضوء من خلال غطاء زجاجي إلى تقليل كمية الأشعة فوق البنفسجية بشكل كبير ، فضلاً عن توفير الحماية من الكوارتز الساخن في حالة تمزق المصباح أثناء الاستخدام.
المخاطر والاحتياطات
بشكل عام ، ترجع أكبر المخاطر في إنتاج المصابيح ، بغض النظر عن نوع المنتج ، إلى مخاطر المعدات الآلية والتعامل مع المصابيح والمصابيح الزجاجية وغيرها من المواد. تعد قطع الزجاج والوصول إلى معدات التشغيل من أكثر أسباب الحوادث شيوعًا ؛ تعتبر مشكلات التعامل مع المواد ، مثل الحركة المتكررة أو إصابات الظهر ، مصدر قلق خاص.
كثيرا ما يستخدم لحام الرصاص على المصابيح. بالنسبة للمصابيح المستخدمة في تطبيقات درجات الحرارة المرتفعة ، يمكن استخدام الجنود المحتويين على الكادميوم. في عمليات التجميع الآلي للمصباح ، يكون التعرض لهؤلاء الجنود في حده الأدنى. عند إجراء اللحام اليدوي ، كما هو الحال في عمليات الإصلاح أو شبه الآلية ، يجب مراقبة التعرض للرصاص أو الكادميوم.
انخفض التعرض المحتمل للمواد الخطرة أثناء تصنيع المصابيح باستمرار منذ منتصف القرن العشرين. في صناعة المصابيح المتوهجة ، تم حفر عدد كبير من المصابيح سابقًا بحمض الهيدروفلوريك أو محلول ملح ثنائي الفلوريد لإنتاج مصباح بلوري. تم استبدال هذا إلى حد كبير باستخدام طلاء طيني منخفض السمية. على الرغم من عدم استبداله بالكامل ، فقد تم تقليل استخدام حمض الهيدروفلوريك بشكل كبير. قلل هذا التغيير من خطر الإصابة بحروق في الجلد وتهيج الرئة بسبب الحمض. كانت الطلاءات الخزفية الملونة المستخدمة على السطح الخارجي لبعض منتجات المصابيح تحتوي سابقًا على أصباغ معدنية ثقيلة مثل الرصاص والكادميوم والكوبالت وغيرها ، بالإضافة إلى استخدام مزيج زجاجي سيليكات الرصاص كجزء من التركيبة. خلال السنوات الأخيرة ، تم استبدال العديد من أصباغ المعادن الثقيلة بألوان أقل سمية. في الحالات التي لا تزال فيها المعادن الثقيلة مستخدمة ، يمكن استخدام شكل أقل سمية (على سبيل المثال ، الكروم III بدلاً من الكروم VI).
يستمر تصنيع خيوط التنغستن الملفوفة عن طريق لف التنغستن حول الموليبدينوم أو سلك مغزل فولاذي. بمجرد تشكيل الملف وتلبيده ، يتم إذابة المغزل باستخدام إما حمض الهيدروكلوريك (للفولاذ) أو خليط من حمض النيتريك وحمض الكبريتيك للموليبدينوم. نظرًا لاحتمال التعرض للحمض ، يتم إجراء هذا العمل بشكل روتيني في أنظمة غطاء المحرك أو ، مؤخرًا ، في مذيبات مغلقة تمامًا (خاصة عندما يكون مزيج النيتريك / الكبريتيك متضمنًا).
تضاف غازات التعبئة المستخدمة في مصابيح التنجستن الهالوجين إلى المصابيح في أنظمة مغلقة تمامًا مع القليل من الفقد أو التعرض. يمثل استخدام بروميد الهيدروجين مشاكله الخاصة بسبب طبيعته المسببة للتآكل. يجب توفير تهوية العادم المحلي ، ويجب استخدام أنابيب مقاومة للتآكل لأنظمة توصيل الغاز. لا يزال سلك التنغستن الثوري (عادةً 1 إلى 2٪ ثوريوم) مستخدمًا في بعض أنواع المصابيح. ومع ذلك ، هناك خطر ضئيل من الثوريوم في شكل الأسلاك.
يجب التحكم بعناية في ثاني أكسيد الكبريت. يجب استخدام تهوية العادم المحلي أينما تمت إضافة المادة إلى العملية. قد تكون أجهزة الكشف عن التسرب مفيدة أيضًا في مناطق التخزين. يُفضل استخدام أسطوانات غاز أصغر وزنها 75 كجم على الحاويات الأكبر سعة 1,000 كجم نظرًا للعواقب المحتملة للانطلاق الكارثي.
يمكن أن يكون تهيج الجلد خطرًا محتملاً إما من تدفقات اللحام أو من الراتنجات المستخدمة في الأسمنت الأساسي. تستخدم بعض أنظمة الأسمنت الأساسي بارافورمالدهيد بدلاً من الراتنجات الطبيعية ، مما يؤدي إلى التعرض المحتمل للفورمالديهايد أثناء معالجة الأسمنت الأساسي.
تستخدم جميع المصابيح نظام "تجميع" كيميائي ، حيث يتم طلاء مادة ما على الفتيل قبل التجميع. الغرض من جامع المصباح هو التفاعل مع أي رطوبة أو أكسجين متبقي في المصباح وتنظيفه بعد إغلاق المصباح. تشمل العلامات النموذجية نيتريد الفوسفور ومخاليط من الألمنيوم ومساحيق معدن الزركونيوم. في حين أن جامع نيتريد الفوسفور غير ضار إلى حد ما ، فإن التعامل مع مساحيق الألمنيوم والزركونيوم يمكن أن يكون خطرًا قابليته للاشتعال. يتم وضع الحشوات مبللة في مذيب عضوي ، ولكن إذا انسكبت المادة ، يمكن أن تشتعل مساحيق المعدن الجاف بالاحتكاك. يجب إطفاء حرائق المعادن بطفايات حريق خاصة من الفئة D ولا يمكن مكافحتها بالماء أو الرغوة أو أي مواد أخرى معتادة. النوع الثالث من الحاصرات يشمل استخدام الفوسفين أو السيلان. يمكن تضمين هذه المواد في تعبئة الغاز للمصباح بتركيز منخفض أو يمكن إضافتها بتركيز عالٍ و "وميض" في المصباح قبل التعبئة النهائية للغاز. كلتا هاتين المادتين شديدة السمية ؛ في حالة استخدامها بتركيز عالٍ ، يجب استخدام أنظمة مغلقة تمامًا مع أجهزة كشف التسرب وأجهزة الإنذار في الموقع.
مصابيح وأنابيب التفريغ
تعد مصابيح التفريغ ، سواء من طرازات الضغط المنخفض أو المرتفع ، أكثر كفاءة على أساس الضوء لكل واط من المصابيح المتوهجة. تم استخدام مصابيح الفلورسنت لسنوات عديدة في المباني التجارية ووجدت زيادة في الاستخدام في المنزل. في الآونة الأخيرة ، تم تطوير إصدارات مضغوطة من المصباح الفلوري على وجه التحديد كبديل للمصباح المتوهج.
تستخدم مصابيح التفريغ ذات الضغط العالي منذ فترة طويلة لإضاءة المساحات الكبيرة والشوارع. كما يتم تطوير إصدارات ذات قوة أقل من هذه المنتجات.
مصابيح فلورسنت
تمت تسمية المصابيح الفلورية بهذا الاسم نسبة إلى مسحوق الفلورسنت المستخدم في تغطية الأنبوب الزجاجي من الداخل. يمتص هذا المسحوق الضوء فوق البنفسجي الناتج عن بخار الزئبق المستخدم في المصباح ، ويحوله ويعيد إرساله كضوء مرئي.
الزجاج المستخدم في هذا المصباح مشابه للزجاج المستخدم في المصابيح المتوهجة ، باستخدام زجاج الجير للأنبوب والزجاج المحتوي على الرصاص للتركيبات على كل طرف. يتم استخدام عائلتين مختلفتين من الفوسفور حاليًا. الهالوفوسفات ، القائمة على الكالسيوم أو السترونتيوم ، كلورو فلورو الفوسفات ، هي الفوسفور الأقدم ، التي دخلت حيز الاستخدام على نطاق واسع في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي عندما حلت محل الفوسفور القائم على سيليكات البريليوم. تشتمل عائلة الفوسفور الثانية على الفوسفور المصنوع من الأتربة النادرة ، بما في ذلك عادة الإيتريوم واللانثانم وغيرها. عادةً ما يكون لفوسفور الأرض النادرة هذا طيف انبعاث ضيق ، ويتم استخدام خليط منها — بشكل عام فوسفور أحمر ، وأزرق ، وأخضر.
يتم خلط الفوسفور بنظام رابط ، ويتم تعليقه إما في مزيج عضوي أو خليط من الماء / الأمونيا ويتم تغليفه داخل الأنبوب الزجاجي. يستخدم المعلق العضوي أسيتات البوتيل أو أسيتات البوتيل / النفثا أو الزيلين. بسبب اللوائح البيئية ، فإن المعلقات القائمة على الماء تحل محل تلك التي تعتمد على العضوية. بمجرد وضع الطلاء ، يتم تجفيفه على الأنبوب ، ويتم تسخين الأنبوب إلى درجة حرارة عالية لإزالة المادة الرابطة.
جبل واحد متصل بكل نهاية من المصباح. يتم الآن إدخال الزئبق في المصباح. ويمكن القيام بذلك في مجموعة متنوعة من الطرق. على الرغم من أنه في بعض المناطق يُضاف الزئبق يدويًا ، فإن الطريقة السائدة تكون تلقائيًا ، مع تثبيت المصباح إما رأسياً أو أفقيًا. في الآلات الرأسية ، يتم إغلاق ساق التثبيت على أحد طرفي المصباح. ثم يتم إسقاط الزئبق في المصباح من الأعلى ، ويمتلئ المصباح بالأرجون عند ضغط منخفض ، ويتم إغلاق جذع التثبيت العلوي ، ويغلق المصباح تمامًا. في الآلات الأفقية ، يدخل الزئبق من جانب ، بينما المصباح ينفد من الجانب الآخر. يضاف الأرجون مرة أخرى إلى الضغط المناسب ، ويتم إغلاق طرفي المصباح. بمجرد إغلاقها ، تتم إضافة الأغطية أو القواعد إلى الأطراف ، ثم يتم لحام الأسلاك أو لحامها في نقاط التلامس الكهربائية.
يمكن استخدام طريقتين محتملتين أخريين لإدخال بخار الزئبق. في أحد الأنظمة ، يتم احتواء الزئبق على شريط مشبع بالزئبق ، والذي يطلق الزئبق عند بدء تشغيل المصباح لأول مرة. في النظام الآخر ، يتم استخدام الزئبق السائل ، ولكنه موجود داخل كبسولة زجاجية متصلة بالحامل. يتمزق الكبسولة بعد إغلاق المصباح واستنفاده ، وبالتالي إطلاق الزئبق.
مصابيح الفلورسنت المدمجة هي إصدارات أصغر من المصباح الفلوري القياسي ، بما في ذلك أحيانًا إلكترونيات الصابورة كجزء لا يتجزأ من المصباح. ستستخدم الفلورية المدمجة عمومًا خليطًا من الفوسفور الأرضي النادر. سوف تشتمل بعض المصابيح المدمجة على بادئ توهج يحتوي على كميات صغيرة من المواد المشعة للمساعدة في بدء تشغيل المصباح. عادةً ما تستخدم مبتدئين التوهج الكريبتون -85 أو الهيدروجين -3 أو البروميثيوم -147 أو الثوريوم الطبيعي لتوفير ما يسمى بالتيار المظلم ، مما يساعد المصباح على البدء بشكل أسرع. هذا أمر مرغوب فيه من وجهة نظر المستهلك ، حيث يريد العميل أن يبدأ المصباح على الفور ، دون وميض.
المخاطر والاحتياطات
شهد تصنيع المصابيح الفلورية عددًا كبيرًا من التغييرات. توقف الاستخدام المبكر للفوسفور المحتوي على البريليوم في عام 1949 ، مما أدى إلى القضاء على مخاطر تنفسية كبيرة أثناء إنتاج الفوسفور واستخدامه. في العديد من العمليات ، حلت المعلقات الفوسفورية ذات الأساس المائي محل المعلقات العضوية في طلاء مصابيح الفلورسنت ، مما قلل من التعرض للعمال وكذلك تقليل انبعاث المركبات العضوية المتطايرة في البيئة. تتضمن المعلقات ذات الأساس المائي بعض الحد الأدنى من التعرض للأمونيا ، خاصة أثناء خلط المعلقات.
يظل الزئبق المادة الأكثر إثارة للقلق أثناء صناعة مصابيح الفلورسنت. في حين أن التعرضات منخفضة نسبيًا باستثناء ما حول آلات العادم ، فهناك احتمال كبير للتعرض للعمال المتمركزين حول آلة العادم والميكانيكيين الذين يعملون على هذه الآلات وأثناء عمليات التنظيف. يجب استخدام معدات الحماية الشخصية ، مثل المعاطف والقفازات لتجنب التعرض أو الحد منه ، وعند الحاجة ، حماية الجهاز التنفسي ، خاصة أثناء أنشطة الصيانة والتنظيف. يجب وضع برنامج للرصد البيولوجي ، بما في ذلك تحليل البول بالزئبق ، لمواقع تصنيع مصابيح الفلورسنت.
يستخدم نظاما الفوسفور قيد الإنتاج حاليًا مواد تعتبر ذات سمية منخفضة نسبيًا. في حين أن بعض الإضافات إلى الفوسفور الأم (مثل الباريوم والرصاص والمنغنيز) لها حدود تعرض وضعتها وكالات حكومية مختلفة ، فإن هذه المكونات عادة ما تكون موجودة بنسب منخفضة نسبيًا في التركيبات.
تستخدم راتنجات الفينول فورمالدهايد كعوازل كهربائية في الأغطية النهائية للمصابيح. يشتمل الأسمنت بشكل نموذجي على راتنجات طبيعية وصناعية ، والتي قد تحتوي على مهيجات للجلد مثل هيكساميثيلين - تيترامين. تعمل معدات الخلط والمعالجة الآلية على الحد من احتمالية ملامسة الجلد لهذه المواد ، مما يحد من احتمالية تهيج الجلد.
مصابيح الزئبق عالية الضغط
تشتمل مصابيح الزئبق عالية الضغط على نوعين متشابهين: تلك التي تستخدم الزئبق فقط وتلك التي تستخدم خليطًا من الزئبق ومجموعة متنوعة من هاليدات المعادن. التصميم الأساسي للمصابيح مشابه. يستخدم كلا النوعين أنبوب قوس كوارتز يحتوي على الزئبق أو خليط الزئبق / الهاليد. يتم بعد ذلك وضع أنبوب القوس هذا في غلاف خارجي زجاجي صلب من البورسليكات ، ويتم إضافة قاعدة معدنية لتوفير الاتصالات الكهربائية. يمكن أن يكون الغلاف الخارجي شفافًا أو مطليًا بمادة منتشرة أو فوسفور لتعديل لون الضوء.
مصابيح الزئبق تحتوي فقط على الزئبق والأرجون في أنبوب قوس الكوارتز للمصباح. ينتج الزئبق ، تحت ضغط عالٍ ، ضوءًا يحتوي على نسبة عالية من الأزرق والأشعة فوق البنفسجية. أنبوب الكوارتز القوسي شفاف تمامًا للأشعة فوق البنفسجية ، وفي حالة كسر الغلاف الخارجي أو إزالته ، يعد مصدرًا قويًا للأشعة فوق البنفسجية يمكن أن ينتج عنه حروق الجلد والعين في أولئك المعرضين. على الرغم من أن التصميم النموذجي لمصباح الزئبق سيستمر في العمل إذا تمت إزالة الغلاف الخارجي ، فإن الشركات المصنعة تقدم أيضًا بعض الطرز ذات التصميم المدمج الذي سيتوقف عن العمل في حالة كسر الغلاف. أثناء الاستخدام العادي ، يمتص زجاج البورسليكات للغلاف الخارجي نسبة عالية من ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، بحيث لا يشكل المصباح السليم أي خطر.
نظرًا لارتفاع المحتوى الأزرق من طيف مصابيح الزئبق ، غالبًا ما يتم طلاء الجزء الداخلي من الغلاف الخارجي بفوسفور مثل فوسفات فانات الإيتريوم أو ما شابه ذلك من الفوسفور المعزز الأحمر.
مصابيح هاليد معدنية تحتوي أيضًا على الزئبق والأرجون في أنبوب القوس ، ولكن تضيف هاليدات معدنية (عادةً خليط من الصوديوم والاسكانديوم ، ربما مع الآخرين). تعمل إضافة هاليدات المعدن على تحسين خرج الضوء الأحمر للمصباح ، مما ينتج عنه مصباح به طيف ضوئي أكثر توازناً.
المخاطر والاحتياطات
بخلاف الزئبق ، تشتمل المواد التي يحتمل أن تكون خطرة والمستخدمة في إنتاج مصابيح الزئبق عالية الضغط على مواد الطلاء المستخدمة في المظاريف الخارجية ومضافات الهاليد المستخدمة في مصابيح الهاليد المعدنية. مادة الطلاء الواحدة عبارة عن ناشر بسيط ، مثل تلك المستخدمة في المصابيح المتوهجة. آخر هو الفوسفور المصحح للألوان أو فانات الإيتريوم أو فوسفات الإيتريوم الفانادي. بينما يشبه الفاناديوم خامس أكسيد الفاناديوم ، إلا أنه يعتبر أقل سمية. عادة ما يكون التعرض لمواد الهاليد غير مهم ، حيث تتفاعل الهاليدات في الهواء الرطب ويجب أن تبقى جافة وتحت جو خامل أثناء المناولة والاستخدام. وبالمثل ، على الرغم من أن الصوديوم معدن شديد التفاعل ، إلا أنه يحتاج أيضًا إلى التعامل معه في جو خامل لتجنب أكسدة المعدن.
مصابيح الصوديوم
يتم إنتاج نوعين من مصابيح الصوديوم حاليًا. تحتوي مصابيح الضغط المنخفض على صوديوم معدني فقط كمصدر انبعاث للضوء وتنتج ضوءًا أصفر للغاية. تستخدم مصابيح الصوديوم عالية الضغط الزئبق والصوديوم لتوليد ضوء أكثر بياضًا.
مصابيح الصوديوم منخفضة الضغط تحتوي على أنبوب زجاجي واحد يحتوي على الصوديوم المعدني محاطًا بأنبوب زجاجي ثانٍ.
مصابيح الصوديوم عالية الضغط تحتوي على خليط من الزئبق والصوديوم داخل أنبوب قوس سيراميك عالي النقاوة من الألومينا. بخلاف تركيبة الأنبوب القوسي ، فإن بناء مصباح الصوديوم عالي الضغط هو في الأساس نفس تركيب مصابيح الزئبق ومصابيح الهاليد المعدنية.
المخاطر والاحتياطات
هناك عدد قليل من المخاطر الفريدة أثناء تصنيع مصابيح الصوديوم ذات الضغط العالي أو المنخفض. في كلا النوعين من المصابيح ، يجب أن يبقى الصوديوم جافًا. يتفاعل الصوديوم المعدني النقي بعنف مع الماء ، وينتج غاز الهيدروجين والحرارة الكافية لإحداث الاشتعال. يتفاعل الصوديوم المعدني المتروك في الهواء مع الرطوبة الموجودة في الهواء ، مما ينتج عنه طلاء أكسيد على المعدن. لتجنب ذلك ، عادة ما يتم التعامل مع الصوديوم في علبة القفازات ، تحت جو جاف من النيتروجين أو الأرجون. بالنسبة لمواقع تصنيع مصابيح الصوديوم عالية الضغط ، هناك حاجة إلى احتياطات إضافية للتعامل مع الزئبق ، على غرار تلك المواقع التي تصنع مصابيح الزئبق عالية الضغط.
قضايا البيئة والصحة العامة
يعتبر التخلص من نفايات و / أو إعادة تدوير المصابيح المحتوية على الزئبق قضية حظيت بدرجة عالية من الاهتمام في العديد من مناطق العالم على مدى السنوات العديدة الماضية. في حين أن عملية "التعادل" في أحسن الأحوال من وجهة نظر التكلفة ، فإن التكنولوجيا موجودة حاليًا لاستعادة الزئبق من مصابيح الفلورسنت ومصابيح التفريغ عالية الضغط. توصف إعادة تدوير مواد المصباح في الوقت الحاضر بدقة أكبر بأنها استصلاح ، حيث نادرًا ما تتم إعادة معالجة مواد المصباح واستخدامها في صنع مصابيح جديدة. عادة ، يتم إرسال الأجزاء المعدنية إلى تجار الخردة المعدنية. يمكن استخدام الزجاج المستعاد لصنع كتل من الألياف الزجاجية أو الزجاج أو استخدامه كركام في رصف الأسمنت أو الأسفلت. قد تكون إعادة التدوير هي البديل الأقل تكلفة ، اعتمادًا على الموقع وتوافر إعادة التدوير وخيارات التخلص من النفايات الخطرة أو الخاصة.
كانت الكوابح المستخدمة في تركيبات المصابيح الفلورية تحتوي سابقًا على مكثفات تستخدم ثنائي الفينيل متعدد الكلور كعزل كهربائي. بينما توقف تصنيع الكوابح المحتوية على ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فإن العديد من الكوابح القديمة قد لا تزال قيد الاستخدام بسبب طول العمر المتوقع لها. قد يتم تنظيم التخلص من الكوابح المحتوية على ثنائي الفينيل متعدد الكلور وقد يتطلب التخلص منها كنفايات خاصة أو خطرة.
يمكن أن يكون تصنيع الزجاج ، وخاصة زجاج البورسليكات ، مصدرًا مهمًا لأكسيد النيتروجينx الانبعاث في الغلاف الجوي. في الآونة الأخيرة ، تم استخدام الأكسجين النقي بدلاً من الهواء مع مواقد الغاز كوسيلة لتقليل أكسيد النيتروجينx الانبعاثات.
مقتبس من الطبعة الثالثة ، موسوعة الصحة والسلامة المهنية.
صناعة الأجهزة الكهربائية المحلية هي المسؤولة عن تصنيع مجموعة متنوعة من المعدات بما في ذلك الأجهزة المصممة للاستخدامات السمعية والبصرية والطهي والتدفئة وإعداد الطعام والتخزين (التبريد). يتضمن إنتاج وتصنيع مثل هذه الأجهزة العديد من العمليات الآلية للغاية والتي يمكن أن يكون لها مخاطر صحية وأنماط مرضية.
عمليات التصنيع
يمكن تصنيف المواد المستخدمة في تصنيع الأجهزة الكهربائية المنزلية إلى:
أمثلة على المواد المدرجة في الفئات الأربع المشار إليها موضحة في الجدول 1.
الجدول 1. أمثلة على المواد المستخدمة في تصنيع الأجهزة الكهربائية المنزلية
المعادن |
عوازل |
الدهانات / التشطيبات |
مواد كيميائية |
الفولاذ |
المواد غير العضوية (مثل الميكا) |
الدهانات |
الأحماض |
الألومنيوم |
البلاستيك (على سبيل المثال ، PVC) |
الورنيش |
القلويات |
قيادة |
مطاط |
محظوظ |
المذيبات |
الكادميوم |
مواد السيليكو العضوية |
علاجات مقاومة للتآكل |
|
ميركوري |
بوليمرات أخرى (مثل النايلون) |
ملحوظة: الرصاص والزئبق شائعان بشكل متناقص في تصنيع الأجهزة الكهربائية المنزلية
يجب أن تفي المواد المستخدمة في صناعة الأجهزة الكهربائية المنزلية بالمتطلبات الصارمة ، بما في ذلك القدرة على تحمل المناولة التي من المحتمل مواجهتها في التشغيل العادي ، والقدرة على تحمل إجهاد المعادن والقدرة على عدم التأثر بأي عمليات أو معالجة أخرى يمكن أن تجعل من الخطورة استخدام الجهاز إما فورًا أو بعد فترة طويلة من الزمن.
غالبًا ما يتم استلام المواد المستخدمة في الصناعة في مرحلة تجميع الأجهزة بعد أن خضعت بالفعل للعديد من عمليات التصنيع ، ومن المحتمل أن يكون لكل منها مخاطرها ومشاكلها الصحية. يتم النظر في تفاصيل هذه المخاطر والمشاكل في إطار الفصول المناسبة في مكان آخر من هذا موسوعة.
ستختلف عمليات التصنيع من منتج إلى آخر ، ولكنها بشكل عام ستتبع تدفق الإنتاج الموضح في الشكل 1. يوضح هذا الرسم البياني أيضًا المخاطر المرتبطة بالعمليات المختلفة.
الشكل 1. تسلسل عملية التصنيع والمخاطر
قضايا الصحة والسلامة
حريق وانفجار
العديد من المذيبات والدهانات والزيوت العازلة المستخدمة في الصناعة هي مواد قابلة للاشتعال. يجب تخزين هذه المواد في أماكن مناسبة باردة وجافة ، ويفضل أن يكون ذلك في مبنى مقاوم للحريق منفصل عن منشأة الإنتاج. يجب تمييز الحاويات بوضوح وفصل المواد المختلفة جيدًا أو تخزينها بشكل منفصل كما هو مطلوب من خلال نقاط الاشتعال وفئة المخاطر الخاصة بها. في حالة المواد العازلة والبلاستيك ، من المهم الحصول على معلومات عن قابلية الاحتراق أو خصائص الحريق لكل مادة جديدة مستخدمة. الزركونيوم المسحوق ، الذي يستخدم الآن بكميات كبيرة في الصناعة ، هو أيضًا خطر حريق.
يجب أن تكون كميات المواد القابلة للاشتعال الصادرة من المخازن عند الحد الأدنى المطلوب للإنتاج. عند صب السوائل القابلة للاشتعال ، قد تتشكل شحنات الكهرباء الساكنة ، وبالتالي يجب تأريض جميع الحاويات. يجب توفير أجهزة إطفاء الحريق وتوجيه العاملين في المخزن لاستخدامها.
عادة ما يتم طلاء المكونات في أكشاك طلاء مبنية خصيصًا ، والتي يجب أن تحتوي على معدات تهوية وعادم كافية ، والتي عند استخدامها مع معدات الحماية الشخصية (PPE) ، ستخلق بيئة عمل آمنة.
أثناء اللحام ، يجب اتخاذ احتياطات خاصة من الحريق.
الحوادث
يمكن أن يؤدي استقبال المواد الخام والمكونات والمنتجات النهائية وتخزينها وإرسالها إلى حوادث تشمل الرحلات والسقوط والأشياء المتساقطة والشاحنات وما إلى ذلك. يمكن أن تؤدي المناولة اليدوية للمواد أيضًا إلى حدوث مشكلات مريحة يمكن تخفيفها عن طريق الأتمتة كلما أمكن ذلك.
نظرًا لاستخدام العديد من العمليات المختلفة في الصناعة ، ستختلف مخاطر الحوادث من متجر لآخر في المصنع. أثناء إنتاج المكونات ، ستكون هناك مخاطر للآلة في استخدام الأدوات الآلية ، ومكابس الطاقة ، وآلات قولبة حقن البلاستيك وما إلى ذلك ، كما أن حراسة الآلات الفعالة ضرورية. أثناء الطلاء الكهربائي ، يجب اتخاذ الاحتياطات ضد تناثر المواد الكيميائية المسببة للتآكل. أثناء تجميع المكونات ، تعني الحركة المستمرة للمكونات من عملية إلى أخرى أن خطر الحوادث بسبب النقل داخل المصنع ومعدات المناولة الميكانيكية مرتفع.
لا يؤدي اختبار الجودة إلى أي مشاكل خاصة تتعلق بالسلامة. ومع ذلك ، يتطلب اختبار الأداء احتياطات خاصة حيث يتم إجراء الاختبارات غالبًا على الأجهزة شبه المصنعة أو غير المعزولة. أثناء الاختبار الكهربائي ، يجب حماية جميع المكونات الحية والموصلات والمحطات وأدوات القياس لمنع الاتصال العرضي. يجب فحص مكان العمل ، ومنع دخول الأشخاص غير المصرح لهم ونشر إخطارات التحذير. في مناطق الاختبار الكهربائي ، يُنصح بتوفير مفاتيح الطوارئ بشكل خاص ، ويجب أن تكون المفاتيح في مكان بارز بحيث يمكن فصل الطاقة عن جميع المعدات على الفور في حالات الطوارئ.
لاختبار الأجهزة التي تنبعث منها أشعة سينية أو تحتوي على مواد مشعة ، توجد لوائح للحماية من الإشعاع. يجب أن يكون المشرف المختص مسؤولاً عن مراعاة اللوائح.
هناك مخاطر خاصة في استخدام الغازات المضغوطة ومعدات اللحام والليزر ومحطة التشريب ومعدات الطلاء بالرش وأفران التلدين والتلطيف والتركيبات الكهربائية عالية الجهد.
خلال جميع أنشطة الإصلاح والصيانة ، تعد برامج الإغلاق / الوسم المناسبة ضرورية.
المخاطر الصحية
تعتبر الأمراض المهنية المرتبطة بتصنيع المعدات الكهربائية المنزلية قليلة العدد نسبيًا ولا تعتبر خطيرة في العادة. يتم تمييز هذه المشاكل الموجودة من خلال:
حيثما أمكن ، يجب استبدال المذيبات عالية السمية والمركبات المكلورة بمواد أقل خطورة ؛ لا يجوز تحت أي ظرف من الظروف استخدام البنزين أو رابع كلوريد الكربون كمذيبات. يمكن التغلب على التسمم بالرصاص عن طريق استبدال المواد أو التقنيات الأكثر أمانًا والتطبيق الصارم لإجراءات العمل الآمن والنظافة الشخصية والإشراف الطبي. في حالة وجود خطر التعرض لتركيزات خطرة من ملوثات الغلاف الجوي ، يجب مراقبة هواء مكان العمل بانتظام واتخاذ التدابير المناسبة مثل تركيب نظام العادم عند الضرورة. يمكن تقليل مخاطر الضوضاء عن طريق إحاطة مصادر الضوضاء أو استخدام مواد ماصة للصوت في غرف العمل أو استخدام حماية السمع الشخصية.
يجب استدعاء مهندسي السلامة والأطباء الصناعيين في مرحلة التصميم والتخطيط للمصانع أو العمليات الجديدة ، ويجب التخلص من مخاطر العمليات أو الآلات قبل بدء العمليات. يجب أن يتبع ذلك فحص دوري للآلات والأدوات والمصنع ومعدات النقل وأجهزة مكافحة الحرائق وورش العمل ومناطق الاختبار وما إلى ذلك.
تعد مشاركة العمال في جهود السلامة أمرًا ضروريًا ، ويجب على المشرفين التأكد من توفر معدات الحماية الشخصية وارتداؤها عند الضرورة. يجب إيلاء اهتمام خاص لتدريب العمال الجدد على السلامة ، لأن هؤلاء يمثلون نسبة عالية نسبيًا من الحوادث.
يجب أن يخضع العمال لفحص طبي قبل التنسيب ، وفي حالة وجود احتمال للتعرض للخطر ، يجب إجراء فحص دوري عند الضرورة.
ستتضمن العديد من العمليات في إنتاج المكونات الفردية رفض مواد النفايات (على سبيل المثال ، "الخردل" من الصفائح أو القضبان المعدنية) ، ويجب أن يتم التخلص من هذه المواد وفقًا لمتطلبات السلامة. علاوة على ذلك ، إذا كان لا يمكن إعادة نفايات العملية هذه إلى المنتج أو الشركة المصنعة لإعادة التدوير ، فيجب أن يتم التخلص منها لاحقًا من خلال عمليات معتمدة لتجنب التلوث البيئي.
تتضمن المشاكل البيئية الرئيسية المرتبطة بتصنيع الأجهزة والمعدات الكهربائية التلوث ومعالجة المواد التي يتم التخلص منها أثناء عمليات التصنيع ، جنبًا إلى جنب مع إعادة التدوير ، حيثما أمكن ، للمنتج الكامل عند وصوله إلى نهاية عمره الافتراضي.
بطاريات
يجب منع عادم الهواء الملوث بالأحماض والقلويات والرصاص والكادميوم والمواد الأخرى التي يحتمل أن تكون ضارة في الغلاف الجوي وتلوث المياه من تصنيع البطاريات قدر الإمكان ، وحيثما لا يكون ذلك ممكنًا ، يجب مراقبة ذلك من أجل ضمان الامتثال للتشريعات ذات الصلة.
يمكن أن يولد استخدام البطاريات مخاوف تتعلق بالصحة العامة. يمكن أن يؤدي تسريب بطاريات الرصاص الحمضية أو القلوية إلى حروق من الإلكتروليت. يمكن أن ينتج عن إعادة شحن بطاريات الرصاص الحمضية الكبيرة غاز الهيدروجين وخطر الحريق والانفجار في المناطق المغلقة. يمكن أن يؤدي إطلاق كلوريد الثيونيل أو ثاني أكسيد الكبريت من بطاريات الليثيوم الكبيرة إلى التعرض لثاني أكسيد الكبريت ورذاذ حمض الهيدروكلوريك وحرق الليثيوم وما إلى ذلك ، وقد تسبب في وفاة واحدة على الأقل (دوكاتمان ودوكاتمان وبارنز 1988). قد يكون هذا أيضًا خطرًا أثناء تصنيع هذه البطاريات.
أصبح مصنعو البطاريات على دراية بالمخاوف البيئية المتزايدة من التخلص من البطاريات التي تحتوي على معادن ثقيلة سامة عن طريق وضعها في مقالب القمامة أو حرقها مع القمامة الأخرى. يمكن أن يؤدي تسرب المعادن السامة من مقالب النفايات أو الهروب بدلاً من ذلك من مداخن محارق النفايات إلى تلوث المياه والهواء. ولذلك أقر المصنعون بالحاجة إلى تقليل محتوى الزئبق في البطاريات ، ولا سيما في الحدود التي تسمح بها التكنولوجيا الحديثة. بدأت حملة القضاء على الزئبق قبل التشريع الذي تم تقديمه في الاتحاد الأوروبي ، توجيه EC للبطاريات.
إعادة التدوير طريقة أخرى للتعامل مع التلوث البيئي. يمكن إعادة تدوير بطاريات النيكل والكادميوم بسهولة نسبية. يعتبر استرجاع الكادميوم فعالاً للغاية ويعاد استخدامه في صناعة بطاريات النيكل والكادميوم. سيتم استخدام النيكل لاحقًا في صناعة الصلب. أشارت الاقتصاديات الأولية إلى أن إعادة تدوير بطاريات النيكل والكادميوم لم تكن فعالة من حيث التكلفة ، ولكن من المتوقع أن يؤدي التقدم التكنولوجي إلى تحسين الوضع. تم استخدام خلايا أكسيد الزئبق ، التي يغطيها توجيه EC Battery ، في المقام الأول في أجهزة السمع ، ويتم استبدالها عادةً ببطاريات ليثيوم أو الزنك الهوائية. يتم إعادة تدوير خلايا أكسيد الفضة ، خاصة في صناعة المجوهرات ، نظرًا لقيمة محتوى الفضة.
عند إعادة تدوير المواد الضارة ، يجب توخي الحذر مثل تلك التي تمارس أثناء عمليات التصنيع. أثناء إعادة تدوير البطاريات الفضية ، على سبيل المثال ، قد يتعرض العمال لبخار الزئبق وأكسيد الفضة.
يمكن أن يؤدي إصلاح وإعادة تدوير بطاريات الرصاص الحمضية ليس فقط إلى التسمم بالرصاص بين العمال ، وأحيانًا عائلاتهم ، ولكن أيضًا في تلوث البيئة بالرصاص على نطاق واسع (Matte et al. 1989). في العديد من البلدان ، ولا سيما في منطقة البحر الكاريبي وأمريكا اللاتينية ، يتم حرق لوحات بطاريات السيارات الرصاصية لإنتاج أكسيد الرصاص لتزجيج الفخار.
تصنيع الكابلات الكهربائية
يحتوي تصنيع الكابلات الكهربائية على ثلاثة مصادر رئيسية للتلوث: أبخرة المذيبات ، والانطلاق المحتمل لتولوين ثنائي أيزوسيانات من تصنيع الأسلاك المطلية بالمينا والانبعاثات البيئية أثناء تصنيع المواد المستخدمة في الكابلات. كل هذه تتطلب ضوابط بيئية مناسبة.
تصنيع المصباح الكهربائي والأنبوب
تتمثل الاهتمامات البيئية الرئيسية هنا في التخلص من النفايات و / أو إعادة تدوير المصابيح المحتوية على الزئبق والتخلص من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور من كوابح المصابيح الفلورية. يمكن أن يكون تصنيع الزجاج أيضًا مصدرًا مهمًا لانبعاث أكاسيد النيتروجين في الغلاف الجوي.
الأجهزة الكهربائية المنزلية
نظرًا لأن صناعة الأجهزة الكهربائية هي إلى حد كبير صناعة تجميع ، فإن القضايا البيئية ضئيلة للغاية ، مع الاستثناء الرئيسي هو الدهانات والمذيبات المستخدمة كطلاء سطحي. يجب وضع تدابير مكافحة التلوث القياسية وفقًا للوائح البيئية.
تتضمن إعادة تدوير الأجهزة الكهربائية فصل المعدات المستعادة إلى مواد مختلفة مثل النحاس والفولاذ الطري الذي يمكن إعادة استخدامه ، وهو ما تمت مناقشته في مكان آخر في هذا موسوعة.
تقوم صناعة صهر وتكرير المعادن بمعالجة خامات المعادن والخردة المعدنية للحصول على المعادن النقية. تقوم صناعات تشغيل المعادن بمعالجة المعادن من أجل تصنيع مكونات الماكينات والآلات والأدوات والأدوات التي تحتاجها الصناعات الأخرى وكذلك القطاعات الاقتصادية المختلفة الأخرى. يتم استخدام أنواع مختلفة من المعادن والسبائك كمواد أولية ، بما في ذلك المواد المدلفنة (القضبان ، والأشرطة ، والمقاطع الضوئية ، والألواح أو الأنابيب) والمخزونات المسحوبة (القضبان ، والمقاطع الضوئية ، والأنابيب أو الأسلاك). تشمل تقنيات معالجة المعادن الأساسية ما يلي:
يتم استخدام مجموعة متنوعة من التقنيات لإنهاء المعادن ، بما في ذلك الطحن والتلميع والتفجير الكاشطة والعديد من تقنيات التشطيب والطلاء (الطلاء بالكهرباء والجلفنة والمعالجة الحرارية والأنودة والطلاء بالمسحوق وما إلى ذلك).
يتضمن التأسيس ، أو صب المعدن ، صب المعدن المنصهر في التجويف الداخلي لقالب مقاوم للحرارة وهو الشكل الخارجي أو السلبي لنمط الجسم المعدني المطلوب. قد يحتوي القالب على قلب لتحديد أبعاد أي تجويف داخلي في الصب النهائي. تتكون أعمال المسبك من:
لم تتغير المبادئ الأساسية لتكنولوجيا المسبك إلا قليلاً في آلاف السنين. ومع ذلك ، أصبحت العمليات أكثر آلية وتلقائية. تم استبدال الأنماط الخشبية بالمعدن والبلاستيك ، وتم تطوير مواد جديدة لإنتاج النوى والقوالب ، ويتم استخدام مجموعة واسعة من السبائك. وأبرز عمليات السبك هي صب الرمل للحديد.
الحديد والصلب والنحاس و برونز هي معادن مسبوكة تقليدية. ينتج أكبر قطاع في صناعة المسبك مصبوبات الحديد الرمادي والمطيل. تستخدم مسابك الحديد الرمادي الحديد أو الحديد الخام (سبائك جديدة) لصنع مصبوبات حديدية قياسية. تضيف مسابك حديد الدكتايل المغنيسيوم أو السيريوم أو إضافات أخرى (تسمى غالبًا إضافات مغرفة) إلى مغارف المعدن المنصهر قبل صبها لعمل مصبوبات حديدية عقيدية أو قابلة للطرق. المواد المضافة المختلفة لها تأثير ضئيل على التعرض في مكان العمل. يشكل الصلب والحديد القابل للطرق التوازن في قطاع صناعة مسابك الحديد. العملاء الرئيسيون لأكبر المسابك الحديدية هم صناعات السيارات والبناء والتطبيقات الزراعية. انخفضت العمالة في مسابك الحديد حيث أصبحت كتل المحرك أصغر ويمكن سكبها في قالب واحد ، كما يتم استبدال الألمنيوم بالحديد الزهر. المسابك غير الحديدية ، وخاصة مسابك الألمنيوم وعمليات الصب ، لها عمالة ثقيلة. تعتبر مسابك النحاس ، القائمة بذاتها وتلك المنتجة لصناعة معدات السباكة ، قطاعًا متقلصًا ، ومع ذلك ، لا يزال مهمًا من منظور الصحة المهنية. في السنوات الأخيرة ، تم استخدام التيتانيوم والكروم والنيكل والمغنيسيوم ومعادن أكثر سامة مثل البريليوم والكادميوم والثوريوم في منتجات المسابك.
على الرغم من أنه يمكن افتراض أن صناعة تأسيس المعادن تبدأ بإعادة صهر المواد الصلبة في شكل سبائك معدنية أو خنازير ، فإن صناعة الحديد والصلب في الوحدات الكبيرة قد تكون متكاملة بحيث يكون التقسيم أقل وضوحًا. على سبيل المثال ، قد يحول فرن الصهر التاجر كل نتاجه إلى حديد خام ، ولكن في مصنع متكامل يمكن استخدام بعض الحديد لإنتاج المسبوكات ، وبالتالي المشاركة في عملية السبك ، ويمكن أن يُصهر فرن الصهر ليتم تحويله في الصلب ، حيث يمكن أن يحدث نفس الشيء. يوجد في الواقع قسم منفصل من تجارة الصلب معروف لهذا السبب باسم صب سبيكة. في مسبك الحديد العادي ، تعد إعادة صهر الحديد الخام أيضًا عملية تكرير. في المسابك غير الحديدية ، قد تتطلب عملية الصهر إضافة معادن ومواد أخرى ، وبالتالي تشكل عملية صناعة السبائك.
تسود القوالب المصنوعة من رمل السيليكا الملتصق بالطين في قطاع مسابك الحديد. تم استبدال النوى التي يتم إنتاجها تقليديًا عن طريق خبز رمال السيليكا المرتبط بالزيوت النباتية أو السكريات الطبيعية بشكل كبير. طورت تقنية التأسيس الحديثة تقنيات جديدة لإنتاج القوالب والنوى.
بشكل عام ، يمكن تصنيف مخاطر الصحة والسلامة في المسابك حسب نوع المعدن المصبوب وعملية التشكيل وحجم الصب ودرجة الميكنة.
نظرة عامة إلى العملية
على أساس رسومات المصمم ، يتم إنشاء نمط يتوافق مع الشكل الخارجي للصب المعدني النهائي. وبنفس الطريقة ، يتم تصنيع corebox الذي ينتج نوى مناسبة لإملاء التكوين الداخلي للمادة النهائية. يعتبر صب الرمل هو الطريقة الأكثر استخدامًا ، ولكن هناك تقنيات أخرى متاحة. وهي تشمل: صب القالب الدائم ، باستخدام قوالب من الحديد أو الصلب ؛ الصب بالقالب ، حيث يتم دفع المعدن المنصهر ، غالبًا سبيكة خفيفة ، إلى قالب معدني تحت ضغط من 70 إلى 7,000 كجم / سم2؛ وسبك الاستثمار ، حيث يتم عمل نمط شمعي لكل صب يتم إنتاجه ومغطى بمادة مقاومة للحرارة والتي ستشكل القالب الذي يصب فيه المعدن. تستخدم عملية "الفوم المفقود" أنماط رغوة البوليسترين في الرمل لعمل مصبوبات من الألومنيوم.
يتم صهر المعادن أو السبائك وتحضيرها في فرن قد يكون من نوع القبة أو الدوارة أو الارتكاسية أو البوتقة أو القوس الكهربائي أو القناة أو نوع الحث عديم القلب (انظر الجدول 1). يتم إجراء التحليلات المعدنية أو الكيميائية ذات الصلة. يُسكب المعدن المنصهر في القالب المُجمع إما عن طريق مغرفة أو مباشرة من الفرن. عندما يبرد المعدن ، يتم إزالة القالب والمواد الأساسية (الهز ، التجريد أو الضربة القاضية) ويتم تنظيف وتجهيز المسبوكات (إزالة الرواسب ، التفجير بالرصاص أو التفجير المائي وتقنيات الكشط الأخرى). قد تتطلب بعض المسبوكات اللحام أو المعالجة الحرارية أو الطلاء قبل أن تفي السلعة النهائية بمواصفات المشتري.
الجدول 1. أنواع أفران المسابك
فرن |
الوصف |
فرن القبة |
فرن القبة هو فرن عمودي طويل يفتح من الأعلى بأبواب مفصلية في الأسفل. يتم شحنه من الأعلى بطبقات بديلة من فحم الكوك والحجر الجيري والمعادن ؛ تتم إزالة المعدن المنصهر في الجزء السفلي. تشمل المخاطر الخاصة أول أكسيد الكربون والحرارة. |
فرن القوس الكهربائي |
الفرن مشحون بالسبائك ، والخردة ، وسبائك المعادن وعوامل الصهر. ينتج قوس بين ثلاثة أقطاب كهربائية وشحنة المعدن ، مما يؤدي إلى صهر المعدن. يغطي الخبث مع التدفقات سطح المعدن المنصهر لمنع الأكسدة ، ولتحسين المعدن وحماية سطح الفرن من الحرارة الزائدة. عندما تكون جاهزة ، ترفع الأقطاب الكهربائية ويميل الفرن لصب المعدن المنصهر في مغرفة الاستقبال. تشمل المخاطر الخاصة الأبخرة المعدنية والضوضاء. |
فرن الحث |
يعمل فرن الحث على صهر المعدن عن طريق تمرير تيار كهربائي عالٍ عبر لفائف نحاسية على السطح الخارجي للفرن ، مما يؤدي إلى حدوث تيار كهربائي في الحافة الخارجية للشحنة المعدنية التي تسخن المعدن بسبب المقاومة الكهربائية العالية لشحنة المعدن. يتقدم الذوبان من خارج الشحنة إلى الداخل. تشمل المخاطر الخاصة الأبخرة المعدنية. |
فرن البوتقة |
يتم تسخين البوتقة أو الحاوية التي تحتوي على الشحنة المعدنية بواسطة موقد غاز أو زيت. عندما تصبح البوتقة جاهزة ، ترفع البوتقة من الفرن وتميل للصب في قوالب. تشمل المخاطر الخاصة أول أكسيد الكربون والأبخرة المعدنية والضوضاء والحرارة. |
الفرن الدوار |
فرن أسطواني طويل مائل دوار يتم شحنه من الأعلى ويتم إطلاقه من الطرف السفلي. |
فرن القناة |
نوع من فرن الحث. |
فرن عاكس |
يتكون هذا الفرن الأفقي من مدفأة في أحد طرفيه ، مفصولة عن الشحنة المعدنية بواسطة جدار فاصل منخفض يسمى جسر النار ، ومكدس أو مدخنة في الطرف الآخر. يتم الاحتفاظ بالمعدن من ملامسة الوقود الصلب. يتم تغطية كل من الموقد والشحنة المعدنية بسقف مقوس. ينعكس اللهب في مساره من الموقد إلى المكدس إلى أسفل أو يتردد صدى على المعدن الموجود تحته ويذوبه. |
تعتبر المخاطر مثل الخطر الناشئ عن وجود معدن ساخن أمرًا شائعًا في معظم المسابك ، بغض النظر عن عملية الصب المحددة المستخدمة. قد تكون الأخطار خاصة بعملية سبك معينة. على سبيل المثال ، يمثل استخدام المغنيسيوم مخاطر توهج لم تتم مواجهتها في الصناعات التأسيسية للمعادن الأخرى. تؤكد هذه المقالة على مسابك الحديد ، التي تحتوي على معظم مخاطر المسبك النموذجية.
يستخدم المسبك الميكانيكي أو الإنتاجي نفس الأساليب الأساسية المستخدمة في مسبك الحديد التقليدي. عند الانتهاء من عملية التشكيل ، على سبيل المثال ، بواسطة الماكينة ويتم تنظيف المسبوكات عن طريق السفع بالخردق أو السفع المائي ، عادةً ما تحتوي الماكينة على أجهزة مدمجة للتحكم في الغبار ، ويتم تقليل مخاطر الغبار. ومع ذلك ، غالبًا ما يتم نقل الرمال من مكان إلى آخر على سير ناقل مفتوح ، وقد تكون نقاط النقل وانسكاب الرمال مصادر لكميات كبيرة من الغبار المحمول في الهواء ؛ في ضوء معدلات الإنتاج المرتفعة ، قد يكون عبء الغبار المحمول جواً أعلى منه في المسبك التقليدي. أظهرت مراجعة بيانات أخذ عينات الهواء في منتصف السبعينيات ارتفاع مستويات الغبار في مسابك الإنتاج الأمريكية الكبيرة مقارنة بالمسابك الصغيرة التي تم أخذ عينات منها خلال نفس الفترة. يجب أن يكون تركيب شفاطات العادم فوق نقاط التحويل على السيور الناقلة ، جنبًا إلى جنب مع التدبير المنزلي الدقيق ، ممارسة عادية. أحيانًا يكون النقل بواسطة أنظمة تعمل بالهواء المضغوط ممكنًا اقتصاديًا وينتج عنه نظام نقل خالٍ من الغبار تقريبًا.
مسابك الحديد
للتبسيط ، يمكن افتراض أن مسبك الحديد يتألف من الأقسام الستة التالية:
في العديد من المسابك ، يمكن تنفيذ أي من هذه العمليات تقريبًا في وقت واحد أو على التوالي في نفس منطقة ورشة العمل.
في مسبك الإنتاج النموذجي ، ينتقل الحديد من الذوبان إلى الصب ، والتبريد ، والهز ، والتنظيف ، والشحن كصب كامل. يتم تدوير الرمل من مزيج الرمل والقولبة والهزة والعودة إلى خلط الرمل. يضاف الرمل إلى النظام من صنع اللب ، والذي يبدأ بالرمل الجديد.
الذوبان والسكب
تعتمد صناعة تأسيس الحديد بشكل كبير على فرن القبة لصهر المعادن وتكريرها. القبة عبارة عن فرن عمودي طويل ، يفتح من الأعلى بأبواب مفصلية في الأسفل ، مبطنة بمقاومة للحرارة ومحملة بفحم الكوك والحديد الخردة والحجر الجيري. يتم نفخ الهواء عبر الشحنة من الفتحات (الفتحات) في الأسفل ؛ يسخن احتراق الكوك ويذوب وينقي الحديد. يتم تغذية مواد الشحن في الجزء العلوي من القبة بواسطة رافعة أثناء التشغيل ويجب تخزينها في متناول اليد ، عادةً في مركبات أو صناديق في الفناء المجاور لآلة الشحن. يعد الترتيب والإشراف الفعال على أكوام المواد الخام أمرًا ضروريًا لتقليل مخاطر الإصابة من انزلاق الأشياء الثقيلة. غالبًا ما تستخدم الرافعات ذات المغناطيسات الكهربائية الكبيرة أو الأوزان الثقيلة لتقليل الخردة المعدنية إلى أحجام يمكن التحكم فيها لشحنها في القبة ولملء قواديس الشحن نفسها. يجب حماية كابينة الرافعة جيدًا وتدريب المشغلين بشكل صحيح.
يجب على الموظفين الذين يتعاملون مع المواد الخام ارتداء جلود يدوية وأحذية واقية. يمكن أن يملأ الشحن المتهور في القادوس ويسبب انسكابًا خطيرًا. إذا تبين أن عملية الشحن صاخبة للغاية ، فيمكن تقليل ضوضاء تأثير المعدن على المعدن عن طريق تركيب بطانات مخمدات الضوضاء المطاطية في صناديق التخزين والتخطي. تكون منصة الشحن بالضرورة فوق مستوى سطح الأرض ويمكن أن تشكل خطرًا ما لم تكن مستوية ولها سطح غير قابل للانزلاق وقضبان قوية حولها وأي فتحات أرضية.
تولد القباب كميات كبيرة من أول أكسيد الكربون ، والتي قد تتسرب من أبواب الشحن وتتطاير مرة أخرى بفعل التيارات الدوامة المحلية. أول أكسيد الكربون غير مرئي وعديم الرائحة ويمكن أن ينتج بسرعة مستويات سامة في البيئة المحيطة. يجب أن يكون الموظفون الذين يعملون على منصة الشحن أو المنصات المحيطة مدربين جيدًا من أجل التعرف على أعراض التسمم بأول أكسيد الكربون. هناك حاجة إلى كل من المراقبة المستمرة والبقعية لمستويات التعرض. يجب الحفاظ على أجهزة التنفس المستقلة ومعدات الإنعاش في حالة تأهب ، ويجب إرشاد المشغلين لاستخدامها. عند تنفيذ أعمال الطوارئ ، يجب تطوير نظام دخول الأماكن المحصورة لمراقبة الملوثات وإنفاذه. يجب الإشراف على جميع الأعمال.
عادة ما يتم وضع القباب في أزواج أو مجموعات ، بحيث يعمل الآخرون أثناء إصلاحهم. يجب أن تستند فترة الاستخدام إلى الخبرة في متانة الحراريات وعلى التوصيات الهندسية. يجب وضع الإجراءات مسبقًا لاستخراج الحديد والإغلاق عند ظهور النقاط الساخنة أو إذا تم تعطيل نظام التبريد المائي. ينطوي إصلاح القبة بالضرورة على وجود موظفين داخل قبة القبة نفسها لإصلاح أو تجديد البطانات المقاومة للحرارة. يجب اعتبار هذه التخصيصات إدخالات للأماكن الضيقة واتخاذ الاحتياطات المناسبة. يجب أيضًا اتخاذ الاحتياطات لمنع تصريف المواد عبر أبواب الشحن في مثل هذه الأوقات. لحماية العمال من الأجسام المتساقطة ، يجب عليهم ارتداء خوذات الأمان ، وإذا كانوا يعملون على ارتفاع ، فيجب عليهم ارتداء أحزمة الأمان.
يجب على العمال الذين ينقرون على القباب (ينقلون المعدن المنصهر من بئر القبة إلى فرن أو مغرفة) مراعاة تدابير الحماية الشخصية الصارمة. النظارات الواقية والملابس الواقية ضرورية. يجب أن تقاوم واقيات العين كلا من الصدمات عالية السرعة والمعدن المنصهر. يجب توخي الحذر الشديد من أجل منع الخبث المنصهر المتبقي (الحطام غير المرغوب الذي تمت إزالته من المصهور بمساعدة إضافات الحجر الجيري) والمعدن من ملامسة الماء ، مما يؤدي إلى انفجار بخار. يجب أن يتأكد القائمون على جامعي القبة والمشرفون من بقاء أي شخص غير مشارك في تشغيل القبة خارج منطقة الخطر ، المحددة بنصف قطر يبلغ حوالي 4 أمتار من فوهة القبة. يعد تحديد منطقة عدم الدخول غير المصرح بها مطلبًا قانونيًا بموجب لوائح مصانع الحديد والصلب البريطانية لعام 1953.
عندما ينتهي تشغيل القبة ، يتم إسقاط قاع القبة لإزالة الخبث غير المرغوب فيه والمواد الأخرى التي لا تزال داخل الغلاف قبل أن يتمكن الموظفون من إجراء الصيانة الروتينية المقاومة للحرارة. إن إسقاط قاع القبة عملية ماهرة وخطيرة تتطلب إشرافًا مدربًا. من الضروري وجود أرضية حرارية أو طبقة من الرمل الجاف لإسقاط الحطام عليها. في حالة حدوث مشكلة ، مثل أبواب القبة السفلية المحشورة ، يجب توخي الحذر الشديد لتجنب مخاطر الحروق للعمال من المعدن الساخن والخبث.
يمثل المعدن المرئي ذو السخونة البيضاء خطرًا على عيون العمال بسبب انبعاث الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية ، والتعرض المكثف الذي يمكن أن يسبب إعتام عدسة العين.
يجب تجفيف المغرفة قبل ملئها بالمعدن المنصهر ، لمنع انفجار البخار ؛ يجب تحديد فترة مرضية لتسخين اللهب.
يجب تزويد العاملين في قطاعات المعدن والصب من المسبك بقبعات صلبة ، وحماية للعين الملونة ودروع للوجه ، وملابس بالألمنيوم مثل المآزر ، أو الجراميق أو اليرقات (أغطية أسفل الساق والقدم) والأحذية. يجب أن يكون استخدام معدات الحماية إلزاميًا ، ويجب أن يكون هناك تعليمات كافية لاستخدامها وصيانتها. هناك حاجة إلى مستويات عالية من التدبير المنزلي واستبعاد المياه إلى أعلى درجة ممكنة في جميع المناطق التي يتم فيها التلاعب بالمعدن المنصهر.
عندما تكون مغارف كبيرة متدلية من الرافعات أو الناقلات العلوية ، يجب استخدام أجهزة تحكم إيجابية في المغرفة للتأكد من أن انسكاب المعدن لا يمكن أن يحدث إذا حرر المشغل قبضته. يجب اختبار الخطافات التي تحمل مغارف معدنية منصهرة بشكل دوري للتأكد من عدم إجهاد المعدن لمنع الفشل.
في مسابك الإنتاج ، يتحرك القالب المُجمع على طول ناقل ميكانيكي إلى محطة صب جيدة التهوية. قد يكون الصب من مغرفة يتم التحكم فيها يدويًا بمساعدة ميكانيكية ، أو مغرفة فهرسة يتم التحكم فيها من الكابينة ، أو يمكن أن تكون تلقائية. عادة ، يتم تزويد محطة السكب بغطاء تعويض مع مصدر هواء مباشر. يستمر القالب المصبوب على طول الناقل عبر نفق تبريد مستنفد حتى يرجح. في المسابك الأصغر لمحلات العمل ، يمكن سكب القوالب على أرضية مسبك وتركها تحترق هناك. في هذه الحالة ، يجب أن تكون المغرفة مجهزة بغطاء عادم متحرك.
يؤدي التنصت على الحديد المصهور ونقله وشحن الأفران الكهربائية إلى التعرض لأكسيد الحديد وأبخرة أكسيد المعادن الأخرى. يؤدي صبها في القالب إلى إشعال المواد العضوية وتحللها حراريًا ، مما يؤدي إلى توليد كميات كبيرة من أول أكسيد الكربون ، والدخان ، والهيدروكربونات العطرية متعددة النوى المسببة للسرطان (PAHs) ومنتجات الانحلال الحراري من المواد الأساسية التي قد تكون مسببة للسرطان ومحفزات للجهاز التنفسي. القوالب التي تحتوي على نوى كبيرة من البولي يوريثين المربوطة بصندوق بارد تطلق دخانًا كثيفًا ومزعجًا يحتوي على أيزوسيانات وأمينات. يعتبر عنصر التحكم الأساسي في مخاطر احتراق القالب هو محطة الصب المستنفدة محليًا ونفق التبريد.
في المسابك المزودة بمراوح سقف لاستنفاد عمليات الصب ، يمكن العثور على تركيزات عالية من الدخان المعدني في المناطق العليا حيث توجد كبائن الرافعة. إذا كان هناك مشغل للكابينة ، فيجب إحاطة الكابينة وتزويدها بهواء مفلتر ومكيف.
صنع نمط
صناعة النماذج هي تجارة ماهرة للغاية تترجم خطط التصميم ثنائية الأبعاد إلى كائن ثلاثي الأبعاد. تصنع الأنماط الخشبية التقليدية في ورش عمل قياسية تحتوي على أدوات يدوية ومعدات تقطيع وتخطيط كهربائية. هنا ، يجب اتخاذ جميع التدابير الممكنة عمليًا لتقليل الضوضاء إلى أقصى حد ممكن ، ويجب توفير واقيات الأذن المناسبة. من المهم أن يدرك الموظفون مزايا استخدام هذه الحماية.
تعد آلات قطع وتشطيب الأخشاب التي تعمل بالطاقة من مصادر الخطر الواضحة ، وغالبًا ما لا يمكن تركيب حراس مناسبين دون منع الماكينة من العمل على الإطلاق. يجب أن يكون الموظفون على دراية جيدة بإجراءات التشغيل العادية ويجب أيضًا أن يكونوا على دراية بالمخاطر الكامنة في العمل.
يمكن أن يؤدي نشر الخشب إلى التعرض للغبار. يجب تركيب أنظمة تهوية فعالة للتخلص من غبار الخشب من جو المتجر. في بعض الصناعات التي تستخدم الأخشاب الصلبة ، لوحظ سرطان الأنف. لم يتم دراسة هذا في الصناعة التأسيسية.
كان الصب في قوالب معدنية دائمة ، كما هو الحال في صب القوالب ، تطورًا مهمًا في صناعة المسبك. في هذه الحالة ، يتم استبدال صناعة الأنماط إلى حد كبير بالطرق الهندسية وهي في الحقيقة عملية تصنيع قوالب. يتم التخلص من معظم مخاطر صنع الأنماط والمخاطر الناتجة عن الرمال ، ولكن يتم استبدالها بالمخاطر الكامنة في استخدام نوع من المواد المقاومة للحرارة لتغليف القالب أو القالب. في أعمال مسبك القوالب الحديثة ، يتم استخدام النوى الرملية بشكل متزايد ، وفي هذه الحالة لا تزال مخاطر الغبار في مسبك الرمال موجودة.
النفخ
تستخدم عملية القولبة الأكثر شيوعًا في صناعة تأسيس الحديد قالب "الرمل الأخضر" التقليدي المصنوع من رمل السيليكا وغبار الفحم والطين والمواد اللاصقة العضوية. يتم تكييف الطرق الأخرى لإنتاج القوالب من صناعة القوالب: التصلب بالحرارة ، والضبط الذاتي على البارد ، والتصلب بالغاز. ستتم مناقشة هذه الأساليب ومخاطرها في إطار صناعة الشركات. يمكن أيضًا استخدام القوالب الدائمة أو عملية الرغوة المفقودة ، خاصة في صناعة مسابك الألمنيوم.
في مسابك الإنتاج ، يتم دمج ميكانيكية الرمل والقولبة وتجميع القوالب والسكب والهز. يتم إعادة تدوير الرمل الناتج عن الهز إلى عملية خلط الرمل ، حيث يتم إضافة الماء والمواد المضافة الأخرى ويتم خلط الرمل في مولدات للحفاظ على الخصائص الفيزيائية المرغوبة.
لسهولة التجميع ، تم تصنيع الأنماط (وقوالبها) في جزأين. في صناعة القوالب اليدوية ، يتم وضع القوالب في إطارات معدنية أو خشبية تسمى قوارير. يتم وضع النصف السفلي من النموذج في القارورة السفلية ( سحب) ، ثم يتم سكب الرمل الناعم ثم الرمل الثقيل حول النموذج. يتم ضغط الرمل في القالب عن طريق الضغط الهوائي أو الرافعة الرملية أو عملية الضغط. القارورة العلوية ( تغلب) بالمثل. يتم وضع الفواصل الخشبية في الكبسولة لتشكيل قنوات الذبابة والناهية ، والتي تمثل مسار تدفق المعدن المنصهر إلى تجويف القالب. تتم إزالة الأنماط ، وإدخال القلب ، ثم يتم تجميع نصفي القالب وتثبيتهما معًا ، ليكونا جاهزين للصب. في مسابك الإنتاج ، يتم تحضير قوارير السحب والسحب على ناقل ميكانيكي ، وتوضع النوى في دورق السحب ، ويتم تجميع القالب بوسائل ميكانيكية.
يعتبر غبار السيليكا مشكلة محتملة أينما يتم التعامل مع الرمال. عادة ما يكون رمل القولبة إما رطبًا أو ممزوجًا براتنج سائل ، وبالتالي فمن غير المرجح أن يكون مصدرًا مهمًا للغبار القابل للتنفس. يُضاف عامل فراق مثل التلك أحيانًا لتعزيز الإزالة الجاهزة للنمط من القالب. يسبب التلك القابل للتنفس التلك ، وهو نوع من تضخم الرئة. وكلاء الفراق أكثر انتشارًا حيث يتم استخدام قولبة اليد ؛ نادرا ما يتم رؤيتها في العمليات الأكبر والأكثر تلقائية. يتم أحيانًا رش المواد الكيميائية على سطح القالب ، أو تعليقها أو إذابتها في كحول الأيزوبروبيل ، ثم يتم حرقها لترك المركب ، الذي يكون عادةً نوعًا من الجرافيت ، لطلاء القالب من أجل تحقيق صب مع تشطيب سطح أدق. وهذا ينطوي على مخاطر حريق فورية ، ويجب تزويد جميع الموظفين المشاركين في تطبيق هذه الطلاءات بملابس واقية مقاومة للحريق ووقاية لليدين ، حيث يمكن أن تسبب المذيبات العضوية أيضًا التهاب الجلد. يجب وضع الطلاءات في كشك جيد التهوية لمنع الأبخرة العضوية من التسرب إلى مكان العمل. يجب أيضًا مراعاة الاحتياطات الصارمة لضمان تخزين كحول الأيزوبروبيل واستخدامه بأمان. يجب نقلها إلى وعاء صغير للاستخدام الفوري ، ويجب إبقاء أوعية التخزين الأكبر بعيدًا عن عملية الاحتراق.
يمكن أن يتضمن صنع القالب اليدوي التلاعب بالأجسام الكبيرة والمرهقة. القوالب نفسها ثقيلة ، وكذلك صناديق التشكيل أو القوارير. غالبًا ما يتم رفعها ونقلها وتكديسها باليد. تعد إصابات الظهر شائعة ، وهناك حاجة إلى مساعدات الطاقة حتى لا يحتاج الموظفون إلى رفع أشياء ثقيلة جدًا بحيث لا يمكن حملها بأمان.
تتوفر تصميمات موحدة لمرفقات الخلاطات ، والناقلات ، ومحطات السكب والهز مع أحجام العادم المناسبة وسرعات الالتقاط والنقل. سيحقق الالتزام بهذه التصاميم والصيانة الوقائية الصارمة لأنظمة التحكم الامتثال للحدود الدولية المعترف بها للتعرض للغبار.
صنع Coremaking
تحدد النوى التي يتم إدخالها في القالب التكوين الداخلي للصب المجوف ، مثل الغلاف المائي لكتلة المحرك. يجب أن يتحمل القلب عملية الصب ولكن في نفس الوقت يجب ألا يكون قويًا بحيث يقاوم الإزالة من الصب أثناء مرحلة الضربة القاضية.
قبل الستينيات ، كانت المخاليط الأساسية تتألف من الرمل والمواد الرابطة ، مثل زيت بذر الكتان أو دبس السكر أو الدكسترين (رمل الزيت). تم تعبئة الرمل في صندوق أساسي به تجويف على شكل قلب ، ثم تجفيفه في فرن. تطور الأفران الأساسية منتجات انحلال حراري ضارة وتتطلب نظام مدخنة مناسب وصيانته جيدًا. عادةً ما تكون تيارات الحمل الحراري داخل الفرن كافية لضمان الإزالة المرضية للأبخرة من مكان العمل ، على الرغم من أنها تساهم بشكل كبير في تلوث الهواء بعد إزالتها من الفرن ، لا يزال من الممكن أن تتسبب نوى الرمال الزيتية النهائية في حدوث كمية صغيرة من الدخان ، ولكن الخطر طفيف ومع ذلك ، في بعض الحالات ، قد تكون الكميات الصغيرة من الأكرولين في الأدخنة مصدر إزعاج كبير. يمكن معالجة النوى بـ "طلاء متوهج" لتحسين تشطيب سطح الصب ، الأمر الذي يستدعي نفس الاحتياطات كما في حالة القوالب.
إن قولبة الصناديق الساخنة أو القشرة وصنع القوالب هي عمليات التصلد بالحرارة المستخدمة في مسابك الحديد. قد يتم خلط الرمل الجديد بالراتنج في المسبك ، أو قد يتم شحن الرمل المطلي بالراتنج في أكياس لإضافته إلى آلة تصنيع الأحجار. يتم حقن رمل الراتنج في نمط معدني (الصندوق الأساسي). ثم يتم تسخين النموذج - عن طريق حرائق الغاز الطبيعي المباشرة في عملية الصندوق الساخن أو بوسائل أخرى لقلب القشرة والقولبة. عادةً ما تستخدم الصناديق الساخنة كحول فوران (فوران) أو راتينج يوريا أو فينول فورمالديهايد بالحرارة. يستخدم صب القشرة راتينج اليوريا أو الفينول فورمالدهايد. بعد فترة معالجة قصيرة ، يتصلب اللب بشكل كبير ويمكن دفعه بعيدًا عن لوحة النمط بواسطة دبابيس القاذف. ينتج عن صناعة الصناديق الساخنة والصدف تعرضًا كبيرًا للفورمالديهايد ، وهو مادة مسرطنة محتملة ، وملوثات أخرى ، اعتمادًا على النظام. تشمل تدابير التحكم في الفورمالديهايد تزويد الهواء مباشرة في محطة المشغل ، والعادم المحلي في الصندوق الأساسي ، والحاوية والعادم المحلي في محطة التخزين الأساسية وراتنجات منخفضة انبعاثات الفورمالديهايد. من الصعب تحقيق السيطرة المرضية. يجب توفير المراقبة الطبية لأمراض الجهاز التنفسي للعاملين في صناعة السفن. يجب منع ملامسة راتينج الفينول أو اليوريا فورمالدهايد مع الجلد أو العينين لأن الراتنجات مهيجة أو محفزات ويمكن أن تسبب التهاب الجلد. يساعد الغسل الغزير بالماء على تجنب المشكلة.
تشمل أنظمة التصلب في التبريد (بدون خبز) المستخدمة حاليًا: راتنجات اليوريا المحفزة بالحمض والفينول فورمالدهيد مع أو بدون كحول فورفوريل ؛ الألكيد والأيزوسيانات الفينولية ؛ تواضع. السيليكات ذاتية الضبط إينوسيت. الرمل الأسمنتي والسوائل أو الرمل المصبوب. لا تتطلب مقويات الإعداد البارد تدفئة خارجية لضبطها. عادة ما تعتمد الأيزوسيانات المستخدمة في المواد الرابطة على ميثيلين ثنائي فينيل أيزوسيانات (MDI) ، والتي إذا استنشقت ، يمكن أن تعمل كمهيج أو محسس للجهاز التنفسي ، مما يسبب الربو. يُنصح باستخدام القفازات والنظارات الواقية عند التعامل مع هذه المركبات أو استخدامها. يجب تخزين الأيزوسيانات نفسها بعناية في حاويات محكمة الغلق في ظروف جافة عند درجة حرارة تتراوح بين 10 و 30 درجة مئوية. يجب ملء أوعية التخزين الفارغة ونقعها لمدة 24 ساعة بمحلول 5٪ من كربونات الصوديوم لمعادلة أي بقايا كيميائية متبقية في الأسطوانة. يجب تطبيق معظم مبادئ التدبير المنزلي العامة بشكل صارم على عمليات قولبة الراتينج ، ولكن يجب توخي أكبر قدر من الحذر عند التعامل مع المحفزات المستخدمة كعوامل تثبيت. المحفزات لراتنجات إيزوسيانات الفينول والزيت عادة ما تكون أمينات عطرية تعتمد على مركبات بيريدين ، وهي سوائل ذات رائحة نفاذة. يمكن أن تسبب تهيجًا شديدًا للجلد وتلفًا كلويًا وكبديًا ويمكن أن تؤثر أيضًا على الجهاز العصبي المركزي. يتم توفير هذه المركبات إما كإضافات منفصلة (رابطة ثلاثية الأجزاء) أو تكون جاهزة مخلوطة مع المواد الزيتية ، ويجب توفير تهوية العادم المحلي في مراحل الخلط والقولبة والصب والضربة القاضية. بالنسبة لعمليات معينة أخرى غير مخبوزة ، تكون المحفزات المستخدمة هي الفوسفوريك أو أحماض سلفونيك مختلفة ، وهي سامة أيضًا ؛ يجب حماية الحوادث أثناء النقل أو الاستخدام بشكل كافٍ.
تتكون صناعة القوالب المقواة بالغاز من ثاني أكسيد الكربون (CO2) -السيليكات وعمليات Isocure (أو "Ashland"). العديد من الاختلافات في CO2تم تطوير عملية السيليكات منذ الخمسينيات. تم استخدام هذه العملية بشكل عام لإنتاج قوالب ونوى متوسطة إلى كبيرة. رمل اللب هو خليط من سيليكات الصوديوم ورمل السيليكا ، وعادة ما يتم تعديله بإضافة مواد مثل دبس السكر كعوامل تكسير. بعد ملء الصندوق الأساسي ، تتم معالجة اللب عن طريق تمرير ثاني أكسيد الكربون عبر الخليط الأساسي. هذا يشكل كربونات الصوديوم وهلام السيليكا ، والتي تعمل بمثابة مادة رابطة.
سيليكات الصوديوم مادة قلوية ويمكن أن تكون ضارة إذا لامست الجلد أو العينين أو تم تناولها. يُنصح بتوفير دش طارئ بالقرب من المناطق التي يتم فيها التعامل مع كميات كبيرة من سيليكات الصوديوم ويجب دائمًا ارتداء القفازات. يجب وضع نافورة لغسل العين متاحة بسهولة في أي منطقة مسبك حيث يتم استخدام سيليكات الصوديوم. شركة CO2 يمكن توفيره على شكل مادة صلبة أو سائلة أو غازية. عندما يتم توفيره في اسطوانات أو خزانات ضغط ، يجب اتخاذ عدد كبير من احتياطات التدبير المنزلي ، مثل تخزين الأسطوانة ، وصيانة الصمامات ، والمناولة ، وما إلى ذلك. هناك أيضًا خطر من الغاز نفسه ، لأنه يمكن أن يخفض تركيز الأكسجين في الهواء في الأماكن المغلقة.
تُستخدم عملية Isocure في القوالب والقوالب. هذا هو نظام ضبط الغاز الذي يتم فيه خلط راتينج ، غالبًا الفينول فورمالدهيد ، مع ثنائي أيزوسيانات (على سبيل المثال ، MDI) والرمل. يتم حقن هذا في الصندوق الأساسي ثم يتم حقنه بالغاز بأمين ، عادةً إما ثلاثي إيثيل أمين أو ثنائي ميثيل إيثيل أمين ، لإحداث تفاعل التشابك ، والإعداد. الأمينات ، التي تباع غالبًا في براميل ، عبارة عن سوائل شديدة التقلب لها رائحة قوية من الأمونيا. هناك خطر حقيقي للغاية لحدوث حريق أو انفجار ، ويجب توخي الحذر الشديد ، خاصةً عند تخزين المواد بكميات كبيرة. التأثير المميز لهذه الأمينات هو التسبب في هالة الرؤية وتورم القرنية ، على الرغم من أنها تؤثر أيضًا على الجهاز العصبي المركزي ، حيث يمكن أن تسبب التشنجات والشلل وأحيانًا الموت. في حالة ملامسة بعض الأمين للعينين أو الجلد ، يجب أن تشمل إجراءات الإسعافات الأولية الغسل بكميات كبيرة من الماء لمدة 15 دقيقة على الأقل والعناية الطبية الفورية. في عملية Isocure ، يتم تطبيق الأمين كبخار في مادة حاملة للنيتروجين ، مع تنقية فائض الأمين من خلال برج حمضي. يعتبر التسرب من الصندوق الأساسي هو السبب الرئيسي للتعرض العالي ، على الرغم من أن إطلاق غاز الأمين من النوى المصنعة مهم أيضًا. يجب توخي الحذر الشديد في جميع الأوقات عند التعامل مع هذه المواد ، ويجب تركيب معدات تهوية مناسبة لإزالة الأبخرة من مناطق العمل.
اهتزاز ، استخراج الصب والضربة القاضية الأساسية
بعد أن يبرد المعدن المنصهر ، يجب إزالة الصب الخام من القالب. هذه عملية صاخبة ، وعادة ما تعرض المشغلين أعلى بكثير من 90 ديسيبل على مدى 8 ساعات يوم عمل. يجب توفير واقيات السمع إذا لم يكن من الممكن تقليل الضوضاء الناتجة. يتم فصل الجزء الأكبر من القالب عن المصبوب عادة عن طريق تأثير التنافر. كثيرًا ما يتم إسقاط صندوق التشكيل والقالب والصب على شبكة اهتزازية لطرد الرمال (اهتزازها). ثم يسقط الرمل عبر الشبكة إلى قادوس أو على ناقل حيث يمكن تعريضه لفواصل مغناطيسية وإعادة تدويره للطحن والمعالجة وإعادة الاستخدام أو مجرد الإغراق. في بعض الأحيان ، يمكن استخدام الصفع المائي بدلاً من الشبكة ، مما ينتج عنه غبار أقل. تتم إزالة اللب هنا ، أيضًا في بعض الأحيان باستخدام تيارات مائية عالية الضغط.
ثم يتم إزالة الصب ونقله إلى المرحلة التالية من عملية خروج المغلوب. غالبًا ما يمكن إزالة المصبوبات الصغيرة من القارورة عن طريق عملية "التثقيب" قبل الهز ، مما ينتج عنه غبار أقل. ينتج عن الرمال مستويات خطرة من غبار السيليكا لأنها تلامس المعدن المنصهر وبالتالي فهي جافة جدًا. المعدن والرمل يظلان ساخنين للغاية. هناك حاجة لحماية العين. يجب الحفاظ على أسطح المشي والعمل خالية من الخردة ، والتي تمثل خطر التعثر ، والغبار ، الذي يمكن إعادة تعليقه لتشكيل خطر الاستنشاق.
تم إجراء عدد قليل نسبيًا من الدراسات لتحديد التأثير ، إن وجد ، للمجلدات الأساسية الجديدة على صحة عامل إزالة النواة على وجه الخصوص. تخضع كل من الفوران ، وكحول الفورفوريل وحمض الفوسفوريك ، وراتنجات اليوريا والفينول فورمالدهايد ، وسيليكات الصوديوم وثاني أكسيد الكربون ، والفاكهة ، وزيت بذر الكتان المعدل ، و MDI ، لنوع من التحلل الحراري عند تعرضها لدرجات حرارة المعادن المنصهرة.
لم يتم إجراء أي دراسات حتى الآن حول تأثير جزيئات السيليكا المطلية بالراتنج على تطور تضخم الرئة. من غير المعروف ما إذا كانت هذه الطلاءات سيكون لها تأثير مثبط أو متسارع على آفات أنسجة الرئة. يُخشى أن تؤدي نواتج تفاعل حمض الفوسفوريك إلى تحرير الفوسفين. أظهرت التجارب على الحيوانات وبعض الدراسات المختارة أن تأثير غبار السيليكا على أنسجة الرئة يتسارع بشكل كبير عند معالجة السيليكا بحمض معدني. يمكن لراتنجات اليوريا والفينول فورمالدهيد إطلاق الفينولات والألدهيدات وأول أكسيد الكربون. السكريات المضافة لزيادة قابلية الانهيار تنتج كميات كبيرة من أول أكسيد الكربون. لا تطلق أي مخبوزات أيزوسيانات (على سبيل المثال ، MDI) وأول أكسيد الكربون.
Fettling (تنظيف)
يتم تنظيف الصب ، أو التثبيت ، بعد الهزة والضربة القاضية الأساسية. يتم تحديد العمليات المختلفة المعنية بشكل مختلف في أماكن مختلفة ولكن يمكن تصنيفها على نطاق واسع على النحو التالي:
إزالة ذرب هو أول عملية خلع الملابس. ما يصل إلى نصف المعدن المصبوب في القالب ليس جزءًا من الصب النهائي. يجب أن يشتمل القالب على خزانات ، وتجاويف ، ومغذيات ، وذراع حتى يتم ملؤه بالمعدن لإكمال الجسم المصبوب. عادة ما يمكن إزالة الذقن أثناء مرحلة خروج المغلوب ، ولكن في بعض الأحيان يجب أن يتم ذلك كمرحلة منفصلة من عملية التلاعب أو التضميد. تتم إزالة العجلة باليد ، عادةً عن طريق طرق الصب بمطرقة. لتقليل الضوضاء ، يمكن استبدال المطارق المعدنية بأخرى مغطاة بالمطاط ، كما يمكن استبدال الناقلات بنفس المطاط المثبط للضوضاء. يتم التخلص من الشظايا المعدنية الساخنة وتشكل خطرًا على العين. يجب استخدام حماية العين. يجب عادةً إعادة العصي المنفصلة إلى منطقة الشحن الخاصة بمصنع الصهر ولا ينبغي السماح لها بالتراكم في القسم المنفصل من المسبك. بعد إزالة القوالب (ولكن في بعض الأحيان قبل ذلك) يتم تفجير أو تقليب معظم المسبوكات لإزالة مواد العفن وربما لتحسين تشطيب السطح. تولد البراميل المتدحرجة مستويات ضوضاء عالية. قد تكون العبوات ضرورية ، والتي يمكن أن تتطلب أيضًا تهوية العادم المحلي.
طرق الضبط في مسابك الصلب والحديد وغير الحديدية متشابهة جدًا ، ولكن توجد صعوبات خاصة في تلبيس وتثبيت مصبوبات الفولاذ بسبب الكميات الكبيرة من الرمل المنصهر المحترق مقارنة بالمسبوكات الحديدية وغير الحديدية. قد يحتوي الرمل المنصهر على مصبوبات فولاذية كبيرة على مادة كريستوباليت ، وهي أكثر سمية من الكوارتز الموجود في الرمل البكر.
هناك حاجة إلى تفجير بالرصاص بدون تهوية أو تقليب المسبوكات قبل التقطيع والطحن لمنع التعرض المفرط لغبار السيليكا. يجب أن يكون الصب خاليًا من الغبار المرئي ، على الرغم من أن خطر السيليكا قد يستمر في التولد عن طريق الطحن إذا تم حرق السيليكا في السطح المعدني النظيف للصب. يتم دفع الطلقة بالطرد المركزي عند الصب ، ولا يلزم وجود مشغل داخل الوحدة. يجب استنفاد خزانة الانفجار حتى لا يتسرب الغبار المرئي. فقط عندما يكون هناك عطل أو تدهور في خزانة الانفجار و / أو المروحة والمجمع ، توجد مشكلة غبار.
يمكن استخدام الماء أو الماء والرمل أو التفجير بالضغط لإزالة الرمل اللاصق عن طريق تعريض المصبوب لتيار عالي الضغط إما من الماء أو الحديد أو الفولاذ. تم حظر السفع بالرمل في العديد من البلدان (على سبيل المثال ، المملكة المتحدة) بسبب خطر الإصابة بالسحار السيليسي حيث تصبح جزيئات الرمل أدق وأدق وبالتالي يزداد الجزء القابل للتنفس باستمرار. يتم تصريف المياه أو الطلقة من خلال مسدس ويمكن أن تشكل خطرًا واضحًا على الأفراد إذا لم يتم التعامل معها بشكل صحيح. يجب أن يتم التفجير دائمًا في مكان مغلق ومغلق. يجب فحص جميع حاويات التفجير على فترات منتظمة للتأكد من عمل نظام شفط الغبار وعدم وجود تسرب يمكن من خلاله تسرب المياه أو الرصاص إلى المسبك. يجب اعتماد خوذات الناسف وصيانتها بعناية. يُنصح بنشر إشعار على باب الكشك ، يحذر الموظفين من أن التفجير جاري وأن الدخول غير المصرح به محظور. في ظروف معينة ، يمكن تركيب مسامير التأخير المتصلة بمحرك دفع الانفجار على الأبواب ، مما يجعل من المستحيل فتح الأبواب حتى يتوقف التفجير.
يتم استخدام مجموعة متنوعة من أدوات الطحن لتنعيم الصب الخشن. يمكن تركيب العجلات الكاشطة على آلات مثبتة على الأرض أو على ركائز أو في مطاحن محمولة أو ذات إطار متأرجح. تستخدم المطاحن العمودية في المسبوكات الأصغر التي يمكن التعامل معها بسهولة ؛ تُستخدم المطاحن المحمولة وعجلات الأقراص السطحية وعجلات الأكواب والعجلات المخروطية لعدد من الأغراض ، بما في ذلك تنعيم الأسطح الداخلية للمسبوكات ؛ تُستخدم المطاحن ذات الإطار المتأرجح بشكل أساسي في المسبوكات الكبيرة التي تتطلب قدرًا كبيرًا من إزالة المعدن.
مسابك أخرى
تأسيس الصلب
الإنتاج في مسبك الصلب (على خلاف معمل الصلب الأساسي) مشابه للإنتاج في مسبك الحديد ؛ ومع ذلك ، فإن درجات حرارة المعدن أعلى من ذلك بكثير. هذا يعني أن حماية العين باستخدام العدسات الملونة أمر ضروري وأن السيليكا الموجودة في القالب يتم تحويلها بالحرارة إلى تريديميت أو كريستوباليت ، وهما نوعان من السيليكا البلورية يشكلان خطورة خاصة على الرئتين. غالبًا ما يحترق الرمل على المسبك ويجب إزالته بوسائل ميكانيكية ، مما يؤدي إلى ظهور غبار خطير ؛ وبالتالي ، فإن أنظمة عادم الغبار الفعالة وحماية الجهاز التنفسي ضرورية.
تأسيس السبائك الخفيفة
يستخدم مسبك السبائك الخفيفة بشكل أساسي سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم. غالبًا ما تحتوي على كميات صغيرة من المعادن التي قد تنبعث منها أبخرة سامة في ظل ظروف معينة. يجب تحليل الأدخنة لتحديد مكوناتها حيث قد تحتوي السبيكة على مثل هذه المكونات.
في مسابك الألمنيوم والمغنيسيوم ، يتم الصهر عادة في أفران بوتقة. ينصح بفتحات العادم حول الجزء العلوي من القدر لإزالة الأبخرة. في الأفران التي تعمل بالزيت ، قد يؤدي الاحتراق غير الكامل بسبب المواقد المعيبة إلى إطلاق منتجات مثل أول أكسيد الكربون في الهواء. قد تحتوي أبخرة الأفران على هيدروكربونات معقدة ، قد يكون بعضها مسبباً للسرطان. أثناء تنظيف الفرن والمداخن ، هناك خطر التعرض لخامس أكسيد الفاناديوم المركز في سخام الفرن من رواسب الزيت.
يشيع استخدام الفلورسبار كتدفق في صهر الألومنيوم ، ويمكن إطلاق كميات كبيرة من غبار الفلورايد في البيئة. في بعض الحالات ، تم استخدام كلوريد الباريوم كتدفق لسبائك المغنيسيوم ؛ هذه مادة سامة بشكل كبير ، وبالتالي ، يتطلب استخدامها عناية كبيرة. قد يتم تفريغ السبائك الخفيفة أحيانًا عن طريق تمرير ثاني أكسيد الكبريت أو الكلور (أو المركبات المسجلة الملكية التي تتحلل لإنتاج الكلور) عبر المعدن المنصهر ؛ تتطلب هذه العملية تهوية العادم ومعدات حماية الجهاز التنفسي. من أجل تقليل معدل التبريد للمعدن الساخن في القالب ، يتم وضع خليط من المواد (عادة الألومنيوم وأكسيد الحديد) التي تتفاعل بشكل طارد للحرارة بدرجة عالية على رافع القالب. ينتج هذا المزيج "الثرمايت" أبخرة كثيفة وجد أنها غير ضارة في الممارسة العملية. عندما تكون الأدخنة بنية اللون ، قد يكون هناك إنذار بسبب الاشتباه في وجود أكاسيد النيتروجين ؛ ومع ذلك ، فإن هذا الشك لا أساس له من الصحة. يشكل الألمنيوم المقسم بدقة والذي يتم إنتاجه أثناء تلبيس مصبوبات الألمنيوم والمغنيسيوم خطر حريق شديد ، ويجب استخدام الطرق الرطبة لتجميع الغبار.
ينطوي صب المغنيسيوم على مخاطر حريق وانفجار محتملة. سوف يشتعل المغنيسيوم المصهور ما لم يتم الحفاظ على حاجز وقائي بينه وبين الغلاف الجوي ؛ يستخدم الكبريت المصهور على نطاق واسع لهذا الغرض. قد يصاب عمال السباكة الذين يستخدمون مسحوق الكبريت في وعاء الانصهار يدويًا بالتهاب الجلد ويجب تزويدهم بقفازات مصنوعة من قماش مقاوم للحريق. يحترق الكبريت الذي يلامس المعدن باستمرار ، لذلك يتم إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكبريت. يجب تركيب تهوية للعادم. يجب إبلاغ العمال بخطر اشتعال النار في وعاء أو مغرفة من المغنيسيوم المصهور ، مما قد يؤدي إلى تكوين سحابة كثيفة من أكسيد المغنيسيوم المقسم بدقة. يجب ارتداء ملابس واقية من المواد المقاومة للحريق من قبل جميع عمال مسابك المغنيسيوم. يجب عدم تخزين الملابس المغطاة بغبار المغنيسيوم في خزانات بدون التحكم في الرطوبة ، حيث قد يحدث احتراق تلقائي. يجب إزالة غبار المغنيسيوم من الملابس ، ويستخدم الطباشير الفرنسي بكثرة في ضماد العفن في مسابك المغنيسيوم ؛ يجب السيطرة على الغبار للوقاية من التلك. يتم استخدام الزيوت المخترقة ومساحيق الغبار في فحص مصبوبات السبائك الخفيفة للكشف عن الشقوق.
تم إدخال الأصباغ لتحسين فعالية هذه التقنيات. تم العثور على أصباغ حمراء معينة يتم امتصاصها وإخراجها عن طريق العرق ، مما يتسبب في تلوث الملابس الشخصية ؛ على الرغم من أن هذه الحالة مزعجة ، إلا أنه لم يلاحظ أي آثار على الصحة.
مسابك النحاس والبرونز
تعتبر الأبخرة والغبار المعدني السام من السبائك النموذجية خطراً خاصاً على مسابك النحاس والبرونز. يعتبر التعرض للقيادة فوق الحدود الآمنة في كل من عمليات الصهر والسكب والتشطيب أمرًا شائعًا ، خاصةً عندما تحتوي السبائك على تركيبة عالية من الرصاص. يعتبر خطر الرصاص في تنظيف الفرن والتخلص من الخبث حادًا بشكل خاص. يتكرر التعرض المفرط للرصاص أثناء الذوبان والسكب ويمكن أن يحدث أيضًا أثناء الطحن. تعتبر أبخرة الزنك والنحاس (مكونات البرونز) أكثر الأسباب شيوعًا لحمى الأبخرة المعدنية ، على الرغم من ملاحظة هذه الحالة أيضًا في عمال المسابك الذين يستخدمون المغنيسيوم والألمنيوم والأنتيمون وما إلى ذلك. تحتوي بعض السبائك عالية الأداء على الكادميوم ، الذي يمكن أن يسبب التهابًا رئويًا كيميائيًا من التعرض الحاد وتلف الكلى وسرطان الرئة من التعرض المزمن.
عملية العفن الدائم
كان الصب في قوالب معدنية دائمة ، كما هو الحال في الصب ، تطورًا مهمًا في المسبك. في هذه الحالة ، يتم استبدال صناعة الأنماط إلى حد كبير بالطرق الهندسية وهي في الحقيقة عملية غرق بالقالب. وبالتالي يتم إزالة معظم مخاطر صنع الأنماط ويتم أيضًا التخلص من مخاطر الرمال ولكن يتم استبدالها بدرجة من المخاطر الكامنة في استخدام نوع من المواد المقاومة للحرارة لتغليف القالب أو القالب. في أعمال مسبك القوالب الحديثة ، يتم استخدام النوى الرملية بشكل متزايد ، وفي هذه الحالة لا تزال مخاطر الغبار في مسبك الرمال موجودة.
يموت الصب
الألومنيوم معدن شائع في الصب بالقالب. عادةً ما تكون أجهزة السيارات مثل تقليم الكروم عبارة عن قالب من الزنك ، يليه طلاء النحاس والنيكل والكروم. يجب التحكم باستمرار في خطر حمى الأبخرة المعدنية من أبخرة الزنك ، كما يجب أن يكون ضباب حامض الكروميك.
تقدم آلات الصب بالضغط جميع المخاطر الشائعة لمكابس الطاقة الهيدروليكية. بالإضافة إلى ذلك ، قد يتعرض العامل لضباب الزيوت المستخدمة كمواد تشحيم ، ويجب حمايته من استنشاق هذه الضباب وخطر الملابس المشبعة بالزيت. قد تحتوي السوائل الهيدروليكية المقاومة للحريق المستخدمة في المكابس على مركبات فسفورية عضوية سامة ، ويجب توخي الحذر بشكل خاص أثناء أعمال الصيانة على الأنظمة الهيدروليكية.
التأسيس الدقيق
تعتمد المسابك الدقيقة على الاستثمار أو عملية صب الشمع المفقود ، حيث يتم صنع الأنماط عن طريق حقن الشمع في قالب ؛ يتم تغليف هذه الأنماط بمسحوق ناعم مقاوم للصهر يعمل كمواد تواجه القالب ، ثم يتم إذابة الشمع قبل الصب أو عن طريق إدخال المعدن المصبوب نفسه.
تمثل إزالة الشمع خطر نشوب حريق واضح ، وينتج تحلل الشمع مادة الأكرولين وغيرها من منتجات التحلل الخطرة. يجب أن تكون أفران حرق الشمع جيدة التهوية. تم استخدام ثلاثي كلورو إيثيلين لإزالة آخر آثار الشمع ؛ قد يتجمع هذا المذيب في جيوب في القالب أو تمتصه المادة المقاومة للحرارة ويتبخر أو يتحلل أثناء الصب. يجب القضاء على إدراج المواد المقاومة للصهر التي تستخدم في صب الأسبست بسبب مخاطر الأسبست.
المشاكل الصحية وأنماط المرض
تبرز المسابك بين العمليات الصناعية بسبب ارتفاع معدل الوفيات الناتج عن الانسكابات والانفجارات المعدنية المنصهرة ، وصيانة القبة بما في ذلك انخفاض القاع ومخاطر أول أكسيد الكربون أثناء التبطين. تشير المسابك إلى ارتفاع معدل الإصابة بأجسام غريبة وكدمات وإصابات حروق ونسبة أقل من إصابات العضلات والعظام مقارنة بالمرافق الأخرى. لديهم أيضًا أعلى مستويات التعرض للضوضاء.
كشفت دراسة أجريت على عشرات الإصابات المميتة في المسابك عن الأسباب التالية: التكسير بين سيارات نقل القالب وهياكل المباني أثناء الصيانة وحل الأعطال ، والسحق أثناء تنظيف المولدات التي تم تنشيطها عن بُعد ، والحروق المعدنية المنصهرة بعد تعطل الرافعة ، وتكسير القالب ، ونقل الفائض. مغرفة ، ثوران بخاري في مغرفة غير مجففة ، السقوط من الرافعات ومنصات العمل ، الصعق بالكهرباء من معدات اللحام ، التكسير من مركبات مناولة المواد ، الحروق من هبوط القبة السفلية ، الغلاف الجوي عالي الأكسجين أثناء إصلاح القبة والتعرض المفرط لأول أكسيد الكربون أثناء إصلاح القبة.
عجلات
قد يتسبب انفجار أو كسر العجلات الكاشطة في إصابات مميتة أو خطيرة للغاية: قد تؤدي الفجوات بين العجلة والباقي في المطاحن ذات القاعدة إلى التقاط اليد أو الساعد وسحقهما. العيون غير المحمية معرضة للخطر في جميع المراحل. قد تحدث الانزلاقات والسقوط ، خاصة عند حمل الأحمال الثقيلة ، بسبب سوء الصيانة أو الأرضيات المسدودة. قد تحدث إصابات في القدمين نتيجة تساقط الأشياء أو سقوط الأحمال. قد تنجم الالتواءات والإجهاد عن الإرهاق في الرفع والحمل. قد تتعطل أجهزة الرفع التي تتم صيانتها بشكل سيئ وتتسبب في سقوط المواد على العمال. قد تنجم الصدمة الكهربائية عن المعدات الكهربائية التي تمت صيانتها بشكل سيئ أو غير مؤرضة (غير مؤرضة) ، خاصة الأدوات المحمولة.
يجب أن تحتوي جميع الأجزاء الخطرة من الماكينة ، وخاصة العجلات الكاشطة ، على حماية كافية ، مع قفل تلقائي إذا تمت إزالة الواقي أثناء المعالجة. يجب التخلص من الفجوات الخطيرة بين العجلة والباقي في المطاحن ذات القاعدة ، وينبغي إيلاء اهتمام وثيق لجميع الاحتياطات في رعاية وصيانة العجلات الكاشطة وفي تنظيم سرعتها (يلزم عناية خاصة بالعجلات المحمولة). يجب تنفيذ الصيانة الصارمة لجميع المعدات الكهربائية وترتيبات التأريض المناسبة. يجب إرشاد العمال لتقنيات الرفع والحمل الصحيحة ويجب أن يعرفوا كيفية إرفاق الأحمال بخطافات الرافعات وأجهزة الرفع الأخرى. يجب أيضًا توفير معدات الوقاية الشخصية المناسبة ، مثل واقيات العين والوجه وحماية القدم والساق. يجب توفير الإسعافات الأولية العاجلة ، حتى للإصابات الطفيفة ، وللرعاية الطبية المختصة عند الحاجة.
غبار
تنتشر أمراض الغبار بين عمال السباكة. غالبًا ما تكون حالات التعرض للسيليكا قريبة من حدود التعرض المحددة أو تتجاوزها ، حتى في عمليات التنظيف التي يتم التحكم فيها جيدًا في مسابك الإنتاج الحديثة وحيث تكون المسبوكات خالية من الغبار المرئي. تحدث حالات التعرض عدة مرات فوق الحد المسموح به عندما تكون المسبوكات مغبرة أو تتسرب الخزانات. من المحتمل أن تكون حالات التعرض المفرط عندما يتسرب الغبار المرئي ويتدفق في الهز ، أو تحضير الرمل ، أو الإصلاح المقاوم للحرارة.
السحار السيليسي هو الخطر الصحي السائد في ورش تصنيع الصلب ؛ يعد داء الغشاء الرئوي المختلط أكثر انتشارًا في عملية تثبيت الحديد (Landrigan et al. 1986). في المسبك ، يزداد الانتشار مع طول فترة التعرض وارتفاع مستويات الغبار. هناك بعض الأدلة على أن الظروف في مسابك الفولاذ من المرجح أن تسبب السحار السيليسي أكثر من تلك الموجودة في مسابك الحديد بسبب المستويات الأعلى من السيليكا الحرة الموجودة. محاولات تحديد مستوى التعرض الذي لن يحدث فيه السحار السيليسي كانت غير حاسمة ؛ ربما تكون العتبة أقل من 100 ميكروغرام / م3 وربما تصل إلى نصف هذا المبلغ.
في معظم البلدان ، يتراجع حدوث حالات جديدة من السحار السيليسي ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى التغيرات في التكنولوجيا ، والابتعاد عن رمال السيليكا في المسابك والتحول بعيدًا عن طوب السيليكا ونحو بطانات الفرن الأساسية في صهر الفولاذ. أحد الأسباب الرئيسية هو حقيقة أن الأتمتة أدت إلى توظيف عدد أقل من العمال في إنتاج الصلب والمسابك. يظل التعرض لغبار السيليكا القابل للتنفس مرتفعًا بشكل كبير في العديد من المسابك ، ومع ذلك ، في البلدان التي تتطلب عمليات كثيفة العمالة ، لا يزال السحار السيليسي يمثل مشكلة رئيسية.
تم الإبلاغ منذ فترة طويلة عن مرض السل السيليكو في عمال المسابك. في الأماكن التي انخفض فيها انتشار السحار السيليسي ، كان هناك انخفاض موازٍ في حالات السل المبلغ عنها ، على الرغم من أن هذا المرض لم يتم القضاء عليه تمامًا. في البلدان التي ظلت فيها مستويات الغبار مرتفعة ، والعمليات المتربة تتطلب عمالة مكثفة وانتشار مرض السل في عموم السكان مرتفعًا ، يظل السل سببًا مهمًا للوفاة بين عمال السباكة.
يعاني العديد من العمال الذين يعانون من الالتهاب الرئوي أيضًا من التهاب الشعب الهوائية المزمن ، وغالبًا ما يكون مرتبطًا بانتفاخ الرئة ؛ لطالما اعتقد العديد من المحققين أنه في بعض الحالات على الأقل ، قد يكون التعرض المهني قد لعب دورًا. كما تم الإبلاغ عن ارتباط سرطان الرئة والالتهاب الرئوي الفصي والالتهاب الرئوي القصبي والتجلط التاجي مع الالتهاب الرئوي في عمال المسابك.
أظهرت مراجعة حديثة لدراسات الوفيات لعمال المسابك ، بما في ذلك صناعة السيارات الأمريكية ، زيادة الوفيات الناجمة عن سرطان الرئة في 14 من 15 دراسة. نظرًا لوجود معدلات عالية لسرطان الرئة بين عمال غرفة التنظيف حيث يكون الخطر الأساسي هو السيليكا ، فمن المحتمل أيضًا وجود حالات تعرض مختلطة.
ركزت دراسات المواد المسرطنة في بيئة المسبك على الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المتكونة في التحلل الحراري لمضافات الرمل والمواد الرابطة. وقد اقترح أن المعادن مثل الكروم والنيكل ، والغبار مثل السيليكا والأسبستوس ، قد تكون مسؤولة أيضًا عن بعض الزيادة في النفوق. قد تكون الاختلافات في كيمياء القولبة وصنع اللب ونوع الرمل وتكوين سبائك الحديد والصلب مسؤولة عن مستويات مختلفة من المخاطر في مختلف المسابك (IARC 1984).
تم العثور على زيادة الوفيات من أمراض الجهاز التنفسي غير الخبيثة في 8 من 11 دراسة. كما تم تسجيل وفيات السُحار السيليسي. وجدت الدراسات السريرية تغيرات الأشعة السينية التي تميز تضخم الرئة ، وعيوب وظائف الرئة المميزة للانسداد ، وزيادة أعراض الجهاز التنفسي بين العاملين في مسابك الإنتاج "النظيفة" الحديثة. وقد نتج ذلك عن التعرض بعد الستينيات من القرن التاسع عشر ويشير بقوة إلى أن المخاطر الصحية السائدة في المسابك القديمة لم يتم القضاء عليها بعد.
الوقاية من اضطرابات الرئة هي في الأساس مسألة التحكم في الغبار والأبخرة ؛ الحل المطبق بشكل عام هو توفير تهوية عامة جيدة إلى جانب تهوية العادم المحلي الفعالة. تعد الأنظمة منخفضة الحجم وعالية السرعة هي الأكثر ملاءمة لبعض العمليات ، خاصة عجلات الطحن المحمولة والأدوات الهوائية.
تُنتج الأزاميل اليدوية أو الهوائية المستخدمة لإزالة الرمل المحترق الكثير من الغبار المقسم بدقة. كما ينتج عن تنظيف المواد الزائدة بفرشاة سلكية دوارة أو فراشي يدوية الكثير من الغبار ؛ مطلوب LEV.
يمكن تكييف إجراءات التحكم في الغبار بسهولة مع المطاحن القائمة على الأرض والإطار المتأرجح. يمكن إجراء عملية طحن محمولة على مصبوبات صغيرة على مقاعد مهواة بالعادم ، أو يمكن استخدام تهوية للأدوات نفسها. يمكن أيضًا إجراء التنظيف بالفرشاة على منضدة جيدة التهوية. يمثل التحكم في الغبار في المسبوكات الكبيرة مشكلة ، ولكن تم إحراز تقدم كبير مع أنظمة التهوية منخفضة الحجم وعالية السرعة. هناك حاجة إلى التوجيه والتدريب على استخدامها للتغلب على اعتراضات العمال الذين يجدون هذه الأنظمة مرهقة ويشكون من ضعف نظرتهم إلى منطقة العمل.
يجب أن يتم تجهيز وتثبيت المسبوكات الكبيرة جدًا حيث تكون التهوية المحلية غير عملية في منطقة منفصلة ومعزولة وفي وقت لا يوجد فيه سوى عدد قليل من العمال الآخرين. يجب توفير معدات الحماية الشخصية المناسبة التي يتم تنظيفها وإصلاحها بانتظام لكل عامل ، إلى جانب إرشادات حول الاستخدام السليم لها.
منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، تم إدخال مجموعة متنوعة من أنظمة الراتينج الصناعي في المسابك لربط الرمال في قوالب وقوالب. تشتمل هذه بشكل عام على مادة أساسية ومحفز أو مادة صلبة تبدأ البلمرة. العديد من هذه المواد الكيميائية المتفاعلة عبارة عن محسّسات (على سبيل المثال ، أيزوسيانات وكحول فورفوريل وأمينات وفورمالديهايد) وقد تورطت الآن في حالات الربو المهني بين عمال المسابك. في إحدى الدراسات ، كان 1950 من أصل 12 عاملاً في المسابك تعرضوا لراتنجات Pepset (الصندوق البارد) يعانون من أعراض الربو ، وكان ستة منهم يعانون من انخفاض ملحوظ في معدلات تدفق الهواء في اختبار التحدي باستخدام ميثيل ثنائي أيزوسيانات (Johnson et al. 78 ).
لحام
يؤدي اللحام في ورش القطع إلى تعريض العمال للأبخرة المعدنية مع ما يترتب على ذلك من مخاطر السمية والحمى المعدنية ، اعتمادًا على تركيبة المعادن المعنية. يتطلب اللحام على الحديد الزهر قضيبًا من النيكل ويؤدي إلى التعرض لأبخرة النيكل. تنتج شعلة البلازما كمية كبيرة من الأبخرة المعدنية والأوزون وأكسيد النيتروجين والأشعة فوق البنفسجية وتولد مستويات عالية من الضوضاء.
يمكن توفير منصة تهوية للعادم من أجل لحام المصبوبات الصغيرة. من الصعب التحكم في التعرض أثناء عمليات اللحام أو الاحتراق على المسبوكات الكبيرة. يتضمن النهج الناجح إنشاء محطة مركزية لهذه العمليات وتوفير تهوية العادم المحلي من خلال مجرى مرن يتم وضعه في نقطة اللحام. يتطلب هذا تدريب العامل على نقل القناة من مكان إلى آخر. ستساعد التهوية العامة الجيدة ، وعند الضرورة ، استخدام معدات الحماية الشخصية في تقليل التعرض الكلي للغبار والأبخرة.
الضوضاء والاهتزاز
توجد أعلى مستويات الضوضاء في المسبك عادةً في عمليات الضربة القاضية والتنظيف ؛ فهي أعلى في المسابك الآلية منها في المسابك اليدوية. قد ينتج عن نظام التهوية نفسه تعرضات قريبة من 90 ديسيبل.
قد تتراوح مستويات الضوضاء في عملية تثبيت المسبوكات الفولاذية من 115 إلى 120 ديسيبل ، في حين أن المستويات التي يتم مواجهتها بالفعل في عملية تثبيت الحديد الزهر تتراوح من 105 إلى 115 ديسيبل. أثبتت الجمعية البريطانية لبحوث صب الفولاذ أن مصادر الضوضاء أثناء عملية التثبيط تشمل:
تختلف استراتيجيات التحكم في الضوضاء باختلاف حجم الصب ونوع المعدن ومنطقة العمل المتاحة واستخدام الأدوات المحمولة والعوامل الأخرى ذات الصلة. تتوفر بعض التدابير الأساسية لتقليل تعرض الأفراد وزملاء العمل للضوضاء ، بما في ذلك العزل في الزمان والمكان ، ومرفقات كاملة ، وأقسام لامتصاص الصوت جزئيًا ، وتنفيذ العمل على أسطح ممتصة للصوت ، وحواجز ، وألواح وأغطية مصنوعة من الصوت- مواد ماصة أو غيرها من المواد الصوتية. يجب مراعاة الإرشادات الخاصة بحدود التعرض اليومية الآمنة ، وكحل أخير ، يمكن استخدام أجهزة الحماية الشخصية.
يقلل مقعد التثبيت الذي طورته الجمعية البريطانية لأبحاث صب الفولاذ من الضوضاء الناتجة عن التقطيع بحوالي 4 إلى 5 ديسيبل. يشتمل هذا المقعد على نظام عادم لإزالة الغبار. هذا التحسن مشجع ويؤدي إلى الأمل في أنه مع مزيد من التطوير ، سيصبح من الممكن تقليل الضوضاء بشكل أكبر.
متلازمة اهتزاز اليد والذراع
قد تسبب أدوات الاهتزاز المحمولة ظاهرة رينود (متلازمة اهتزاز اليد والذراع - HAVS). ينتشر هذا بشكل أكبر في ماكينات تقطيع المعادن أكثر من ماكينات تقطيع المعادن وأكثر شيوعًا بين أولئك الذين يستخدمون الأدوات الدوارة. يتراوح معدل الاهتزاز الحرج لظهور هذه الظاهرة بين 2,000 و 3,000 دورة في الدقيقة وفي حدود 40 إلى 125 هرتز.
يُعتقد الآن أن HAVS له تأثيرات على عدد من الأنسجة الأخرى في الساعد بصرف النظر عن الأعصاب المحيطية والأوعية الدموية. يرتبط بمتلازمة النفق الرسغي والتغيرات التنكسية في المفاصل. أظهرت دراسة حديثة عن آلات التقطيع والمطاحن في مصانع الصلب أنهم كانوا أكثر عرضة للإصابة بانكماش دوبويتران مقارنة بمجموعة المقارنة (Thomas and Clarke 1992).
يمكن تقليل الاهتزازات المنقولة إلى أيدي العامل إلى حد كبير عن طريق: اختيار الأدوات المصممة لتقليل النطاقات الضارة للتردد والسعة ؛ اتجاه منفذ العادم بعيدًا عن اليد ؛ استخدام طبقات متعددة من القفازات أو قفاز عازل ؛ وتقصير وقت التعرض من خلال التغييرات في عمليات العمل والأدوات وفترات الراحة.
مشاكل في العين
بعض الأتربة والمواد الكيميائية الموجودة في المسابك (على سبيل المثال ، أيزوسيانات ، فورمالدهيد والأمينات الثلاثية ، مثل ثنائي ميثيل إيثيل أمين وثلاثي إيثيل أمين وما إلى ذلك) هي مهيجات وكانت مسؤولة عن الأعراض البصرية بين العمال المعرضين. وتشمل هذه حكة ، عيون دامعة ، رؤية ضبابية أو غير واضحة أو ما يسمى "الرؤية الرمادية الزرقاء". على أساس حدوث هذه التأثيرات ، يوصى بتقليل متوسط التعرض المرجح زمنياً إلى أقل من 3 جزء في المليون.
مشاكل أخرى
تم العثور على حالات التعرض للفورمالديهايد عند أو أعلى من حد التعرض الأمريكي في عمليات صنع قلب الصندوق الساخن التي يتم التحكم فيها جيدًا. يمكن العثور على التعرض مرات عديدة فوق الحد حيث يكون التحكم في المخاطر ضعيفًا.
تم استخدام الأسبستوس على نطاق واسع في صناعة المسابك ، وحتى وقت قريب ، كان يستخدم غالبًا في الملابس الواقية للعمال المعرضين للحرارة. تم العثور على آثاره في المسوحات بالأشعة السينية لعمال المسابك ، سواء بين عمال الإنتاج وعمال الصيانة الذين تعرضوا للأسبستوس ؛ وجد مسح مقطعي التورط الجنبي المميز في 20 من أصل 900 من عمال الصلب (Kronenberg et al.1991).
الفحوصات الدورية
يجب توفير عمليات التنسيب المسبق والفحوصات الطبية الدورية ، بما في ذلك مسح الأعراض وأشعة الصدر واختبارات وظائف الرئة ومخططات السمع ، لجميع عمال السباكة مع المتابعة المناسبة إذا تم اكتشاف نتائج مشكوك فيها أو غير طبيعية. إن الآثار المركبة لدخان التبغ على مخاطر حدوث مشاكل في الجهاز التنفسي بين عمال المسبك تتطلب إدراج المشورة بشأن الإقلاع عن التدخين في برنامج التثقيف الصحي والترويج.
وفي الختام
كانت المسابك عملية صناعية أساسية لعدة قرون. على الرغم من التقدم المستمر في التكنولوجيا ، فإنها تقدم للعمال مجموعة من المخاطر على السلامة والصحة. نظرًا لاستمرار وجود الأخطار حتى في أحدث المصانع ذات البرامج النموذجية للوقاية والمكافحة ، فإن حماية صحة العمال ورفاههم تظل تحديًا مستمرًا للإدارة وللعاملين وممثليهم. لا يزال هذا صعبًا في كل من فترات الركود الصناعي (عندما تميل المخاوف المتعلقة بصحة العمال وسلامتهم إلى إفساح المجال أمام القيود الاقتصادية) وفي أوقات الازدهار (عندما قد يؤدي الطلب على زيادة الإنتاج إلى اختصارات محتملة خطيرة في العمليات). لذلك ، يظل التعليم والتدريب في مجال التحكم في المخاطر ضرورة مستمرة.
نظرة عامة إلى العملية
يعد تشكيل الأجزاء المعدنية عن طريق تطبيق قوى ضغط وشد عالية أمرًا شائعًا في جميع أنحاء التصنيع الصناعي. في عمليات الختم ، يتم تشكيل المعدن ، غالبًا على شكل صفائح أو شرائط أو ملفات ، في أشكال محددة في درجات الحرارة المحيطة عن طريق القص والضغط والتمدد بين القوالب ، عادةً في سلسلة من خطوة واحدة أو أكثر من خطوات التأثير المنفصلة. الفولاذ المدلفن على البارد هو مادة البداية في العديد من عمليات الختم التي تصنع أجزاء من الصفائح المعدنية في السيارات والأجهزة والصناعات الأخرى. يعمل ما يقرب من 15٪ من العاملين في صناعة السيارات في عمليات الختم أو المصانع.
في عملية الحدادة ، يتم تطبيق قوة الضغط على الكتل المشكلة مسبقًا (الفراغات) من المعدن ، وعادةً ما يتم تسخينها إلى درجات حرارة عالية ، وأيضًا في خطوة واحدة أو أكثر من خطوات الضغط المنفصلة. يتم تحديد شكل القطعة النهائية من خلال شكل التجاويف في القالب المعدني أو القوالب المستخدمة. مع قالب الانطباع المفتوح ، كما هو الحال في المطرقة المسقطة ، يتم ضغط الفراغ بين قالب واحد متصل بالسندان السفلي والكبش العمودي. مع يموت الانطباع المغلق ، كما هو الحال في تزوير الضغط ، يتم ضغط الفراغ بين القالب السفلي والقلب العلوي المتصل بالمكبس.
تستخدم المطرقة المطرقة اسطوانة بخار أو هواء لرفع المطرقة ، والتي يتم إسقاطها بعد ذلك عن طريق الجاذبية أو مدفوعة بالبخار أو الهواء. يتم التحكم في عدد وقوة ضربات المطرقة يدويًا بواسطة المشغل. غالبًا ما يحتفظ المشغل بالطرف البارد للسهم أثناء تشغيل المطرقة المسقطة. تشكل المطرقة المسقطة مرة واحدة حوالي ثلثي عمليات التزوير التي تم إجراؤها في الولايات المتحدة ، ولكنها أقل شيوعًا اليوم.
تستخدم الحدادة المضغوطة مكبسًا ميكانيكيًا أو هيدروليكيًا لتشكيل القطعة بضربة واحدة بطيئة ومحكومة (انظر الشكل 1). عادة ما يتم التحكم في عملية تزوير الضغط تلقائيًا. يمكن أن يتم ذلك ساخنًا أو في درجات حرارة عادية (تزوير على البارد ، بثق). هناك تباين في الطرق العادية هو التدحرج ، حيث يتم استخدام تطبيقات القوة المستمرة ويقلب المشغل الجزء.
الشكل 1. اضغط على تزوير
يتم رش مواد التشحيم بالقالب أو تطبيقها بطريقة أخرى على الأسطح المقولبة والأسطح الفارغة قبل ضربات المطرقة أو الضغط وبينها.
تعتبر أجزاء الماكينة عالية القوة مثل الأعمدة والتروس الحلقية والبراغي ومكونات تعليق المركبات من المنتجات الشائعة لتزوير الصلب. إن مكونات الطائرات عالية القوة مثل سارية الجناح وأقراص التوربينات ومعدات الهبوط مصنوعة من الألومنيوم أو التيتانيوم أو النيكل وسبائك الفولاذ. ما يقرب من 3 ٪ من عمال السيارات يعملون في عمليات تزوير أو مصانع.
ظروف العمل
توجد العديد من المخاطر الشائعة في الصناعات الثقيلة في عمليات الختم والتزوير. وتشمل هذه إصابات الإجهاد المتكررة (RSI) من المناولة والمعالجة المتكررة للأجزاء وتشغيل أدوات التحكم في الماكينة مثل أزرار راحة اليد. تعرض الأجزاء الثقيلة العمال لخطر الإصابة بمشاكل في الظهر والكتف بالإضافة إلى الاضطرابات العضلية الهيكلية في الأطراف العلوية. لدى مشغلي المطابع في مصانع ختم السيارات معدلات RSI مماثلة لتلك الخاصة بعمال مصانع التجميع في الوظائف عالية الخطورة. توجد اهتزازات وضوضاء عالية النبضات في معظم عمليات الختم وبعض عمليات التزوير (مثل المطرقة البخارية أو الهوائية) ، مما يتسبب في فقدان السمع وإمكانية الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية ؛ هذه من بين البيئات الصناعية عالية الضوضاء (أكثر من 100 ديسيبل). كما هو الحال في الأشكال الأخرى للأنظمة التي تعمل بالأتمتة ، يمكن أن تكون أحمال طاقة العمال عالية ، اعتمادًا على الأجزاء التي يتم التعامل معها ومعدلات تدوير الماكينة.
تعتبر الإصابات الكارثية الناتجة عن حركات الماكينة غير المتوقعة شائعة في الختم والتزوير. يمكن أن يكون ذلك بسبب: (1) الفشل الميكانيكي لأنظمة التحكم في الماكينة ، مثل آليات القابض في المواقف التي يُتوقع فيها بشكل روتيني أن يكون العمال داخل غلاف تشغيل الماكينة (تصميم عملية غير مقبول) ؛ (2) أوجه القصور في تصميم أو أداء الآلة التي تستدعي تدخل العمال غير المبرمج مثل تحريك الأجزاء المحشورة أو المنحرفة ؛ أو (3) إجراءات صيانة غير مناسبة وعالية الخطورة يتم إجراؤها بدون قفل مناسب لشبكة الماكينة بأكملها المعنية ، بما في ذلك أتمتة نقل الأجزاء ووظائف الأجهزة الأخرى المتصلة. لم يتم تكوين معظم شبكات الماكينات الآلية للإغلاق السريع والفعال والفعال أو لحل المشاكل بشكل آمن.
تشكل الضباب من زيوت تشحيم الماكينات المتولدة أثناء التشغيل العادي خطرًا صحيًا عامًا آخر في عمليات الختم والتزوير التي تعمل بالهواء المضغوط ، مما قد يعرض العمال لخطر أمراض الجهاز التنفسي والجلد والجهاز الهضمي.
مشاكل الصحة والسلامة
ختم
تنطوي عمليات الختم على مخاطر عالية لحدوث تمزق شديد بسبب المناولة المطلوبة للأجزاء ذات الحواف الحادة. ربما يكون الأسوأ من ذلك هو التعامل مع الخردة الناتجة عن محيط القطع والأجزاء المثقوبة. يتم جمع الخردة عادة عن طريق المزالق والناقلات التي يتم تغذيتها بالجاذبية. يعد التخلص من الانحشار العرضي نشاطًا شديد الخطورة.
تنشأ المخاطر الكيميائية الخاصة بالختم عادةً من مصدرين رئيسيين: مركبات السحب (أي مواد تشحيم القوالب) في عمليات الضغط الفعلية وانبعاثات اللحام من تجميع الأجزاء المختومة. مركبات الرسم (DC) مطلوبة لمعظم الختم. يتم رش المادة أو دحرجتها على صفائح معدنية ويتولد المزيد من الضباب عن طريق الختم نفسه. مثل سوائل الأشغال المعدنية الأخرى ، قد تكون مركبات السحب عبارة عن زيوت مستقيمة أو مستحلبات زيتية (زيوت قابلة للذوبان). تشتمل المكونات على كسور زيت البترول ، وعوامل التشحيم الخاصة (على سبيل المثال ، مشتقات الأحماض الدهنية الحيوانية والنباتية ، والزيوت والشموع المكلورة) ، والألكانولامين ، وكبريتات البترول ، والبورات ، والمكثفات المشتقة من السليلوز ، ومثبطات التآكل ، والمبيدات الحيوية. قد تصل تركيزات الضباب للهواء في عمليات الختم إلى تلك الخاصة بعمليات التصنيع النموذجية ، على الرغم من أن هذه المستويات تميل إلى أن تكون أقل في المتوسط (0.05 إلى 2.0 مجم / م XNUMX)3). ومع ذلك ، غالبًا ما يوجد ضباب مرئي وأغشية زيتية متراكمة على أسطح المباني ، وقد يكون ملامسة الجلد أعلى بسبب التعامل المكثف مع الأجزاء. من المرجح أن تشكل التعرضات للمخاطر الزيوت المكلورة (السرطان المحتمل ، أمراض الكبد ، اضطرابات الجلد) ، مشتقات الصنوبري أو مشتقات الأحماض الدهنية الطويلة الزيت (المحسّسات) ، الكسور البترولية (سرطانات الجهاز الهضمي) ، وربما الفورمالديهايد (من المبيدات الحيوية) والنيتروزامين (من الكانولامين ونتريت الصوديوم ، إما كمكونات DC أو في طلاءات الأسطح على الفولاذ الوارد). لوحظ ارتفاع سرطان الجهاز الهضمي في اثنين من مصانع ختم السيارات. يمكن أن تشكل الإزدهار الميكروبيولوجي في الأنظمة التي تطبق DC عن طريق لفها على صفائح معدنية من خزان مفتوح مخاطر على العمال بسبب مشاكل في الجهاز التنفسي والجلد مماثلة لتلك الموجودة في عمليات التصنيع.
غالبًا ما يتم إجراء لحام الأجزاء المختومة في مصانع الختم ، عادةً بدون غسل وسيط. ينتج عن ذلك انبعاثات تشمل الأبخرة المعدنية ونواتج الانحلال الحراري والاحتراق من مركب السحب ومخلفات السطح الأخرى. تنتج عمليات اللحام النموذجية (المقاومة بشكل أساسي) في مصانع الختم تركيزات إجمالية للهواء الجسيمي في نطاق 0.05 إلى 4.0 مجم / م3. عادةً ما يشكل المحتوى المعدني (مثل الأبخرة والأكاسيد) أقل من نصف تلك الجسيمات ، مما يشير إلى أن ما يصل إلى 2.0 مجم / م3 عبارة عن حطام كيميائي سيئ التوصيف. والنتيجة هي ضباب مرئي في العديد من مناطق اللحام بمصنع الختم. يثير وجود المشتقات المكلورة والمكونات العضوية الأخرى مخاوف جدية بشأن تكوين دخان اللحام في هذه الأماكن ويدافع بقوة عن ضوابط التهوية. يضيف تطبيق مواد أخرى قبل اللحام (مثل الطلاء التمهيدي والمواد اللاصقة الشبيهة بالإيبوكسي) ، والتي يتم لحام بعضها بعد ذلك ، مزيدًا من القلق. غالبًا ما تؤدي أنشطة إصلاح إنتاج اللحام ، التي يتم إجراؤها يدويًا ، إلى تعرضات أعلى لملوثات الهواء هذه. لوحظت معدلات زائدة من سرطان الرئة بين عمال اللحام في مصنع ختم السيارات.
تزوير
مثل الختم ، يمكن أن تؤدي عمليات الكير إلى مخاطر تهتك عالية عندما يتعامل العمال مع الأجزاء المطروقة أو تقليم الفلاش أو الحواف غير المرغوب فيها من الأجزاء. يمكن أن يؤدي التطريق عالي التأثير أيضًا إلى إخراج الشظايا أو المقياس أو الأدوات ، مما يتسبب في الإصابة. في بعض أنشطة الحدادة ، يمسك العامل قطعة العمل بالملقط أثناء خطوات الضغط أو الصدم ، مما يزيد من خطر إصابات العضلات والعظام. في عمليات الحدادة ، على عكس الختم ، عادة ما تكون أفران أجزاء التسخين (للتزوير والصلب) وكذلك صناديق المطروقات الساخنة في مكان قريب. هذه تخلق احتمالية لظروف إجهاد حراري عالية. العوامل الإضافية في الإجهاد الحراري هي الحمل الأيضي للعامل أثناء المناولة اليدوية للمواد ، وفي بعض الحالات ، الحرارة الناتجة عن احتراق مواد التشحيم القوالب الزيتية.
مطلوب تزييت القوالب في معظم عمليات الحدادة وله ميزة إضافية تتمثل في أن مادة التشحيم تتلامس مع الأجزاء ذات درجة الحرارة العالية. يؤدي هذا إلى انحلال حراري ورذاذ فوري ليس فقط في القوالب ولكن أيضًا لاحقًا من أجزاء التدخين في صناديق التبريد. يمكن أن تشتمل مكونات مواد التشحيم بالقالب على عجائن الجرافيت ، والمكثفات البوليمرية ، ومستحلبات السلفونات ، والكسور البترولية ، ونترات الصوديوم ، ونتريت الصوديوم ، وكربونات الصوديوم ، وسيليكات الصوديوم ، وزيوت السيليكون ، والمبيدات الحيوية. يتم تطبيقها على شكل بخاخات أو ، في بعض التطبيقات ، عن طريق المسحات. عادة ما يتم حرق الأفران المستخدمة في تسخين المعدن المراد تشكيله بالزيت أو الغاز ، أو تكون أفران تحريض. يمكن أن تنتج الانبعاثات من الأفران التي تعمل بالوقود ذات السحب غير الكافي ومن أفران الحث غير المهواة عندما يكون للمخزون المعدني الوارد ملوثات سطحية ، مثل الزيت أو مثبطات التآكل ، أو إذا تم تشحيمها للقص أو النشر (كما في حالة شريط الأسهم). في الولايات المتحدة ، يتراوح إجمالي تركيزات الجسيمات الهوائية في عمليات التشكيل عادةً من 0.1 إلى 5.0 مجم / م3 وتتنوع على نطاق واسع في عمليات التطريق بسبب التيارات الحرارية الحرارية. لوحظ ارتفاع معدل الإصابة بسرطان الرئة بين عمال الحدادة والمعالجة الحرارية من اثنين من مصانع تصنيع الكرات.
ممارسات الصحة والسلامة
قيمت دراسات قليلة الآثار الصحية الفعلية على العمال من خلال الختم أو تزوير التعرض. لم يتم إجراء توصيف شامل لإمكانية السمية لمعظم العمليات الروتينية ، بما في ذلك تحديد وقياس العوامل السامة ذات الأولوية. إن تقييم الآثار الصحية طويلة المدى لتقنية تزييت القوالب التي تم تطويرها في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي أصبح ممكناً في الآونة الأخيرة فقط. ونتيجة لذلك ، فإن تنظيم حالات التعرض هذه يكون افتراضيًا للغبار العام أو معايير الجسيمات الكلية مثل 1960 مجم / م3 في الولايات المتحدة. في حين أنه من المحتمل أن يكون مناسبًا في بعض الظروف ، إلا أن هذا المعيار غير مناسب بشكل واضح للعديد من تطبيقات الختم والتزوير.
بعض التخفيضات في تركيزات ضباب زيوت التشحيم ممكنة من خلال الإدارة الدقيقة لإجراءات التطبيق في كل من الختم والتزوير. يُفضل استخدام الأسطوانة في الختم عندما يكون ذلك ممكنًا ، واستخدام ضغط الهواء الأدنى في البخاخات مفيد. يجب التحقيق في إمكانية التخلص من المكونات الخطرة ذات الأولوية. يمكن أن تكون العبوات ذات الضغط السلبي ومجمعات الضباب فعالة للغاية ولكنها قد تكون غير متوافقة مع مناولة الأجزاء. قد يؤدي ترشيح الهواء المنطلق من أنظمة الهواء عالية الضغط في المطابع إلى تقليل ضباب زيت الضغط (والضوضاء). يمكن تقليل ملامسة الجلد في عمليات الختم من خلال الأتمتة والتآكل الواقي الشخصي الجيد ، مما يوفر الحماية ضد كل من التمزق والتشبع السائل. بالنسبة لختم اللحام في المصنع ، فإن غسل الأجزاء قبل اللحام أمر مرغوب فيه للغاية ، وستؤدي العبوات الجزئية التي تحتوي على تهوية العادم المحلي إلى تقليل مستويات الدخان بشكل كبير.
تشمل أدوات التحكم لتقليل الإجهاد الحراري في الختم والتزوير الساخن تقليل كمية مناولة المواد اليدوية في المناطق شديدة الحرارة ، ودرع الأفران لتقليل إشعاع الحرارة ، وتقليل ارتفاع أبواب الفرن وفتحاته واستخدام مراوح التبريد. يجب أن يكون موقع مراوح التبريد جزءًا لا يتجزأ من تصميم حركة الهواء للتحكم في التعرض للضباب والضغط الحراري ؛ خلاف ذلك ، يمكن الحصول على التبريد فقط على حساب التعرض العالي.
ميكنة مناولة المواد ، والتبديل من المطرقة إلى الضغط عندما يكون ذلك ممكنًا وتعديل معدل العمل إلى المستويات العملية المريحة يمكن أن يقلل من عدد إصابات الجهاز العضلي الهيكلي.
يمكن تقليل مستويات الضوضاء من خلال مجموعة من التبديل من المطرقة إلى الحدادة عندما يكون ذلك ممكنًا ، والحاويات المصممة جيدًا وتهدئة منفاخ الفرن ، وقوابض الهواء ، وأسلاك الهواء ومناولة الأجزاء. يجب وضع برنامج للحفاظ على السمع.
تشمل معدات الوقاية الشخصية اللازمة حماية الرأس ، وحماية القدم ، والنظارات الواقية ، وواقيات السمع (كما هو الحال مع الضوضاء المفرطة) ، ومآزر وطماق واقية من الحرارة والزيت (مع الاستخدام الكثيف لمواد التشحيم القائمة على الزيت) وحماية العين والوجه بالأشعة تحت الحمراء (حولها) أفران).
مخاطر الصحة البيئية
تشمل المخاطر البيئية الناشئة عن مصانع الختم ، وهي بسيطة نسبيًا مقارنة بتلك من بعض الأنواع الأخرى من النباتات ، التخلص من مركب سحب النفايات ومحاليل الغسيل واستنفاد دخان اللحام دون تنظيف كافٍ. تاريخياً ، تسببت بعض مصانع الحدادة في تدهور حاد في جودة الهواء المحلي من خلال تكوير الدخان والغبار. ومع ذلك ، مع قدرة تنظيف الهواء المناسبة ، لا داعي لأن يحدث هذا. يعتبر التخلص من الختم والقياس الذي يحتوي على مواد تشحيم قوالب مشكلة أخرى محتملة.
"إخلاء المسؤولية: لا تتحمل منظمة العمل الدولية المسؤولية عن المحتوى المعروض على بوابة الويب هذه والذي يتم تقديمه بأي لغة أخرى غير الإنجليزية ، وهي اللغة المستخدمة للإنتاج الأولي ومراجعة الأقران للمحتوى الأصلي. لم يتم تحديث بعض الإحصائيات منذ ذلك الحين. إنتاج الطبعة الرابعة من الموسوعة (4). "