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81. Elektrische Geräte und Ausrüstung

81. Elektrische Geräte und Ausrüstung (7)

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81. Elektrische Geräte und Ausrüstung

Kapitel-Editor: NA Smith


Inhaltsverzeichnis

Tabellen und Abbildungen

Allgemeines Profil
NA Smith

Herstellung von Blei-Säure-Batterien
Barry P. Kelley

Batterien
NA Smith

Herstellung von Elektrokabeln
David A. O'Malley

Herstellung von elektrischen Lampen und Röhren
Albert M. Zielinski

Herstellung von Haushaltselektrogeräten
NA Smith und W. Klost

Umwelt- und Gesundheitsfragen
Pittmann, Alexander

Tische

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1. Zusammensetzung gängiger Batterien
2. Herstellung: Elektrohaushaltsgeräte

Zahlen

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82. Metallverarbeitende und metallverarbeitende Industrie

82. Metallverarbeitende und metallverarbeitende Industrie (14)

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82. Metallverarbeitende und metallverarbeitende Industrie

Kapitel-Editor: Michael McCann


Inhaltsverzeichnis

Tabellen und Abbildungen

Allgemeines Profil

Schmelz- und Raffinationsbetriebe

Schmelzen und Raffinieren
Pekka Roto

Schmelzen und Raffinieren von Kupfer, Blei und Zink

Aluminiumschmelze und Raffination
Bertram D. Dinman

Goldschmelze und Raffination
ID Gadaskina und LA Ryzik

Metallverarbeitung und Metallbearbeitung

Gießereien
Franklin E. Mirer

Schmieden und Stanzen
Robert M.Park

Schweißen und thermisches Schneiden
Philip A. Platcow und GS Lyndon

Drehmaschinen
Toni Retsch

Schleifen und Polieren
K. Welinder

Industrieschmierstoffe, Metallbearbeitungsflüssigkeiten und Automobilöle
Richard S. Kraus

Oberflächenbehandlung von Metallen
JG Jones, JR Bevan, JA Catton, A. Zober, N. Fish, KM Morse, G. Thomas, MA El Kadeem und Philip A. Platcow

Metallrückgewinnung
Melvin E. Cassady und Richard D. Ringenwald, Jr.

Umweltprobleme bei der Metallveredelung und Industriebeschichtungen
Stewart Forbes

Tische

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1. Ein- und Ausgänge für die Kupferschmelze
2. Ein- und Ausgänge für die Bleischmelze
3. Ein- und Ausgänge für die Zinkschmelze
4. Ein- und Ausgänge für die Aluminiumschmelze
5. Arten von Gießereiöfen
6. Inputs von Prozessmaterialien und Outputs von Schadstoffen
7. Schweißverfahren: Beschreibung & Gefahren
8. Zusammenfassung der Gefahren
9. Steuerungen für Aluminium, nach Betätigung
10 Kontrollen für Kupfer nach Betrieb
11 Kontrollen für Blei, nach Betrieb
12 Kontrollen für Zink, nach Betrieb
13 Kontrollen für Magnesium, nach Betrieb
14 Kontrollen für Quecksilber, nach Betrieb
15 Kontrollen für Nickel nach Betrieb
16 Kontrollen für Edelmetalle
17 Kontrollen für Cadmium, nach Betrieb
18 Kontrollen für Selen, nach Betrieb
19 Kontrollen für Kobalt nach Betrieb
20 Kontrollen für Zinn, nach Betrieb
21 Kontrollen für Titan, nach Betrieb

Zahlen

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83. Mikroelektronik und Halbleiter

83. Mikroelektronik und Halbleiter (7)

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83. Mikroelektronik und Halbleiter

Kapitel-Editor: Michael E. Williams


Inhaltsverzeichnis

Tabellen und Abbildungen

Allgemeines Profil
Michael E. Williams

Herstellung von Siliziumhalbleitern
David G. Baldwin, James R. Rubin und Afsaneh Gerami

Flüssigkristallanzeigen
David G. Baldwin, James R. Rubin und Afsaneh Gerami

III-V-Halbleiterherstellung
David G. Baldwin, Afsaneh Gerami und James R. Rubin

Leiterplatten- und Computermontage
Michael E. Williams

Gesundheitliche Auswirkungen und Krankheitsbilder
Donald V. Lassiter

Umwelt- und Gesundheitsfragen
Korky Chew

Tische

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1. Photoresist-Systeme
2. Photoresist-Stripper
3. Nasschemische Ätzmittel
4. Plasmaätzgase und geätzte Materialien
5. Übergangsbildungsdotierstoffe für die Diffusion
6. Hauptkategorien der Siliziumepitaxie
7. Hauptkategorien von CVD
8. Reinigung von Flachbildschirmen
9. PWB-Prozess: Umwelt, Gesundheit und Sicherheit
10 Erzeugung und Kontrolle von PWB-Abfall
11 Erzeugung und Kontrolle von PCB-Abfällen
12 Abfallerzeugung und -kontrolle
13 Matrix der vorrangigen Bedürfnisse

Zahlen

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84. Glas, Keramik und verwandte Materialien

84. Glas, Keramik und verwandte Materialien (3)

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84. Glas, Keramik und verwandte Materialien

Kapitel-Editoren: Joel Bender und Jonathan P. Hellerstein


Inhaltsverzeichnis

Tabellen und Abbildungen

Glas, Keramik und verwandte Materialien
Jonathan P. Hellerstein, Joel Bender, John G. Hadley und Charles M. Hohman

     Fallstudie: Optische Fasern
     George R. Osborne

     Fallstudie: Synthetische Edelsteine
     Basilikum Delphin

Tische

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1. Typische Körperbestandteile
2. Fertigungsprozesse
3. Ausgewählte chemische Zusätze
4. Verwendung von feuerfestem Material durch die Industrie in den USA
5. Mögliche Gefahren für Gesundheit und Sicherheit
6. Nicht tödliche Arbeitsunfälle und Berufskrankheiten

Zahlen

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85. Druck-, Fotografie- und Reproduktionsindustrie

85. Druck-, Foto- und Reproduktionsindustrie (6)

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85. Druck-, Fotografie- und Reproduktionsindustrie

Kapitelherausgeber: David Richardson


Inhaltsverzeichnis

Tabellen und Abbildungen

Druck und Veröffentlichung
Gordon C. Miller

Reproduktions- und Vervielfältigungsdienste
Robert W. Kilpper

Gesundheitsprobleme und Krankheitsbilder
Barry R. Friedlander

Überblick über Umweltthemen
Daniel R. Englisch

Kommerzielle Fotolabore
David Richardson

Tische

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1. Engagements in der Druckindustrie
2. Sterblichkeitsrisiken im Druckgewerbe
3. Chemische Belastung bei der Verarbeitung

Zahlen

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86. Holzbearbeitung

86. Holzbearbeitung (5)

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86. Holzbearbeitung

Kapitel-Editor: Jon Parish


Inhaltsverzeichnis

Tabellen und Abbildungen

Allgemeines Profil
Debra Osinski

Holzbearbeitungsprozesse
Jon K. Gemeinde

Routing-Maschinen
Beat Wegmüller

Holzhobelmaschinen
Beat Wegmüller

Gesundheitliche Auswirkungen und Krankheitsbilder
Leon J. Warschau

Tische

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1. Giftige, allergene & biologisch aktive Holzarten

Zahlen

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Mittwoch, März 16 2011 18: 51

Allgemeines Profil

Überblick über die Branche

Elektrische Betriebsmittel umfassen ein weites Spektrum an Geräten. Es wäre unmöglich, Informationen zu allen Ausrüstungsgegenständen aufzunehmen, und dieses Kapitel beschränkt sich daher auf die Abdeckung von Produkten einiger der wichtigsten Industriezweige. Bei der Herstellung solcher Geräte sind zahlreiche Prozesse beteiligt. Dieses Kapitel behandelt die Gefahren, denen Personen ausgesetzt sein können, die bei der Herstellung von Batterien, Elektrokabeln, elektrischen Lampen und allgemeinen elektrischen Haushaltsgeräten arbeiten. Es konzentriert sich auf elektrische Geräte; elektronische Geräte werden in diesem Kapitel ausführlich behandelt Mikroelektronik und Halbleiter.

Entwicklung der Branche

Die bahnbrechende Entdeckung der elektromagnetischen Induktion war maßgeblich an der Entwicklung der heutigen riesigen Elektroindustrie beteiligt. Die Entdeckung des elektrochemischen Effekts führte zur Entwicklung von Batterien als Mittel zur Versorgung elektrischer Geräte aus tragbaren Stromquellen mit Gleichstromsystemen. Als Geräte erfunden wurden, die auf Strom aus dem Stromnetz angewiesen waren, wurde ein System zur Übertragung und Verteilung von Elektrizität benötigt, was zur Einführung flexibler elektrischer Leiter (Kabel) führte.

Die frühen Formen der künstlichen Beleuchtung (dh Kohlebogen- und Gasbeleuchtung) wurden durch die Glühlampe (ursprünglich mit einem Kohlefaden, ausgestellt von Joseph Swan in England im Januar 1879) ersetzt. Die Glühlampe sollte vor dem Ausbruch des Zweiten Weltkriegs, als die Leuchtstofflampe eingeführt wurde, ein beispielloses Monopol in häuslichen, gewerblichen und industriellen Anwendungen genießen. Andere Formen der Entladungsbeleuchtung, die alle vom Durchgang eines elektrischen Stroms durch ein Gas oder einen Dampf abhängen, wurden später entwickelt und haben eine Vielzahl von Anwendungen in Handel und Industrie.

Andere elektrische Geräte in vielen Bereichen (z. B. audiovisuell, Heizung, Kochen und Kühlen) werden ständig weiterentwickelt, und die Palette solcher Geräte nimmt zu. Typisch dafür ist die Einführung des Satellitenfernsehens und des Mikrowellenherdes.

Während die Verfügbarkeit und Zugänglichkeit von Rohstoffen einen erheblichen Einfluss auf die Entwicklung der Industrien hatte, waren die Standorte der Industrien nicht unbedingt durch die Standorte der Rohstoffquellen bestimmt. Die Rohstoffe werden oft von Dritten verarbeitet, bevor sie für die Montage von Elektrogeräten und -geräten verwendet werden.

Merkmale der Belegschaft

Die Fähigkeiten und das Fachwissen derjenigen, die heute in der Branche arbeiten, unterscheiden sich von denen der Belegschaft früherer Jahre. Anlagen zur Produktion und Herstellung von Batterien, Kabeln, Lampen und elektrischen Haushaltsgeräten sind hochgradig automatisiert.

In vielen Fällen benötigen diejenigen, die derzeit in der Branche tätig sind, eine spezielle Ausbildung, um ihre Arbeit ausführen zu können. Teamwork ist ein wichtiger Faktor in der Branche, da viele Prozesse Produktionsliniensysteme beinhalten, in denen die Arbeit von Einzelpersonen von der Arbeit anderer abhängt.

Eine ständig wachsende Zahl von Herstellungsprozessen, die bei der Herstellung von Elektrogeräten beteiligt sind, stützen sich auf irgendeine Form der Computerisierung. Es ist daher erforderlich, dass die Belegschaft mit Computertechniken vertraut ist. Für die jüngere Belegschaft stellt dies möglicherweise kein Problem dar, ältere Arbeitnehmer haben jedoch möglicherweise keine Computererfahrung und müssen wahrscheinlich umgeschult werden.

Wirtschaftliche Bedeutung der Branche

Einige Länder profitieren mehr als andere von der Elektrogeräteindustrie. Die Industrie hat wirtschaftliche Bedeutung für jene Länder, aus denen Rohstoffe bezogen werden und in denen die Endprodukte zusammengesetzt und/oder konstruiert werden. Montage und Aufbau finden in vielen verschiedenen Ländern statt.

Rohstoffe sind nicht unendlich verfügbar. Ausrangierte Geräte sollten nach Möglichkeit wiederverwendet werden. Die Kosten, die mit der Rückgewinnung der Teile ausgemusterter Geräte verbunden sind, die wiederverwendet werden können, können jedoch letztendlich unerschwinglich sein.

 

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Mittwoch, März 16 2011 20: 28

Schmelzen und Raffinieren

Adaptiert von der 3. Auflage, Enzyklopädie des Arbeitsschutzes.

Bei der Herstellung und Veredelung von Metallen werden in einer Reihe unterschiedlicher physikalischer und chemischer Reaktionen wertvolle Bestandteile von wertlosem Material getrennt. Das Endprodukt ist Metall, das kontrollierte Mengen an Verunreinigungen enthält. Das primäre Schmelzen und Raffinieren erzeugt Metalle direkt aus Erzkonzentraten, während das sekundäre Schmelzen und Raffinieren Metalle aus Schrott und Prozessabfällen produziert. Schrott umfasst Bits und Stücke von Metallteilen, Stangen, Späne, Bleche und Drähte, die nicht den Spezifikationen entsprechen oder abgenutzt sind, aber recycelt werden können (siehe Artikel „Metallrückgewinnung“ in diesem Kapitel).

Überblick über Prozesse

Zwei Metallrückgewinnungstechnologien werden im Allgemeinen verwendet, um raffinierte Metalle herzustellen, pyrometallurgisch und hydrometallurgisch. Pyrometallurgische Prozesse verwenden Wärme, um gewünschte Metalle von anderen Materialien zu trennen. Diese Prozesse nutzen Unterschiede zwischen Oxidationspotentialen, Schmelzpunkten, Dampfdrücken, Dichten und/oder Mischbarkeit der Erzkomponenten im geschmolzenen Zustand. Hydrometallurgische Technologien unterscheiden sich von pyrometallurgischen Verfahren darin, dass die gewünschten Metalle von anderen Materialien unter Verwendung von Techniken getrennt werden, die sich die Unterschiede zwischen den Löslichkeiten der Bestandteile und/oder den elektrochemischen Eigenschaften in wässrigen Lösungen zunutze machen.

Pyrometallurgie

 Während der pyrometallischen Verarbeitung wird ein Erz nach begünstigt (konzentriert durch Zerkleinern, Mahlen, Schweben und Trocknen), wird mit anderen Materialien wie Sackhausstaub und Flussmitteln gesintert oder geröstet (kalziniert). Das Konzentrat wird dann in einem Hochofen geschmolzen oder geschmolzen, um die gewünschten Metalle zu einem unreinen geschmolzenen Barren zu verschmelzen. Dieser Goldbarren wird dann einem dritten pyrometallischen Prozess unterzogen, um das Metall auf den gewünschten Reinheitsgrad zu veredeln. Jedes Mal, wenn das Erz oder Goldbarren erhitzt wird, entstehen Abfallmaterialien. Staub aus Lüftungs- und Prozessgasen kann in einem Filterhaus aufgefangen und je nach Restmetallgehalt entweder entsorgt oder dem Prozess wieder zugeführt werden. Schwefel im Gas wird ebenfalls aufgefangen und kann bei Konzentrationen über 4 % in Schwefelsäure umgewandelt werden. Je nach Herkunft des Erzes und dessen Restmetallgehalt können auch verschiedene Metalle wie Gold und Silber als Nebenprodukte anfallen.

Das Rösten ist ein wichtiger pyrometallurgischer Prozess. Sulfatierendes Rösten wird bei der Herstellung von Kobalt und Zink verwendet. Sein Zweck ist es, die Metalle abzutrennen, damit sie für die weitere hydrometallurgische Verarbeitung in eine wasserlösliche Form überführt werden können.

Beim Schmelzen von sulfidischen Erzen entsteht ein teilweise oxidiertes Metallkonzentrat (matt). Beim Schmelzen bildet das wertlose Material, meist Eisen, mit Flussmitteln eine Schlacke und wird in das Oxid umgewandelt. In der Konversionsstufe, die in Konversionsöfen stattfindet, erhalten die wertvollen Metalle ihre metallische Form. Dieses Verfahren wird in der Kupfer- und Nickelproduktion eingesetzt. Eisen, Ferrochrom, Blei, Magnesium und Eisenverbindungen werden durch Reduktion des Erzes mit Holzkohle und einem Flussmittel (Kalkstein) hergestellt, wobei der Schmelzprozess üblicherweise in einem Elektroofen stattfindet. (Siehe auch die Eisen- und Stahlindustrie Kapitel.) Die Salzschmelzelektrolyse, die bei der Aluminiumherstellung verwendet wird, ist ein weiteres Beispiel für einen pyrometallurgischen Prozess.

Die für die pyrometallurgische Behandlung von Metallen erforderliche hohe Temperatur wird durch Verbrennung fossiler Brennstoffe oder durch Ausnutzung der exothermen Reaktion des Erzes selbst (z. B. im Schwebeschmelzverfahren) erreicht. Das Schwebeschmelzverfahren ist ein Beispiel für ein energiesparendes pyrometallurgisches Verfahren, bei dem Eisen und Schwefel des Erzkonzentrats oxidiert werden. Die exotherme Reaktion gekoppelt mit einem Wärmerückgewinnungssystem spart viel Energie beim Schmelzen. Die hohe Schwefelausbeute des Verfahrens kommt auch dem Umweltschutz zugute. Die meisten der kürzlich gebauten Kupfer- und Nickelhütten verwenden dieses Verfahren.

Hydrometallurgie

Beispiele für hydrometallurgische Prozesse sind Auslaugen, Ausfällen, elektrolytische Reduktion, Ionenaustausch, Membrantrennung und Lösungsmittelextraktion. Die erste Stufe hydrometallurgischer Prozesse ist das Auslaugen wertvoller Metalle aus weniger wertvollem Material, beispielsweise mit Schwefelsäure. Der Laugung geht häufig eine Vorbehandlung (z. B. Sulfatrösten) voraus. Der Laugungsprozess erfordert oft hohen Druck, die Zugabe von Sauerstoff oder hohe Temperaturen. Das Auslaugen kann auch mit Strom durchgeführt werden. Aus der Auslaugungslösung wird das gewünschte Metall oder seine Verbindung durch Präzipitation oder Reduktion unter Verwendung verschiedener Verfahren gewonnen. Die Reduktion erfolgt beispielsweise in der Kobalt- und Nickelproduktion mit Gas.

Auch die Elektrolyse von Metallen in wässrigen Lösungen wird als hydrometallurgisches Verfahren angesehen. Bei der Elektrolyse wird das Metallion zum Metall reduziert. Das Metall befindet sich in einer schwach sauren Lösung, aus der es unter dem Einfluss eines elektrischen Stroms an Kathoden ausfällt. Die meisten Nichteisenmetalle können auch durch Elektrolyse veredelt werden.

Häufig sind metallurgische Verfahren eine Kombination aus pyro- und hydrometallurgischen Verfahren, je nach zu behandelndem Erzkonzentrat und Art des zu veredelnden Metalls. Ein Beispiel ist die Nickelproduktion.

Gefahren und ihre Vermeidung

Die Verhütung von Gesundheitsrisiken und Unfällen in der metallurgischen Industrie ist in erster Linie eine pädagogische und technische Frage. Ärztliche Untersuchungen sind zweitrangig und haben nur eine ergänzende Rolle bei der Prävention von Gesundheitsrisiken. Ein harmonischer Informationsaustausch und die Zusammenarbeit zwischen den Planungs-, Linien-, Sicherheits- und Arbeitsschutzabteilungen im Unternehmen führen zu den effizientesten Ergebnissen bei der Prävention von Gesundheitsrisiken.

Die besten und kostengünstigsten vorbeugenden Maßnahmen sind diejenigen, die in der Planungsphase einer neuen Anlage oder eines neuen Prozesses ergriffen werden. Bei der Planung neuer Produktionsanlagen sollten mindestens folgende Aspekte berücksichtigt werden:

  • Die potenziellen Quellen von Luftschadstoffen sollten umschlossen und isoliert werden.
  • Das Design und die Platzierung der Prozessausrüstung sollten einen einfachen Zugang für Wartungszwecke ermöglichen.
  • Bereiche, in denen eine plötzliche und unerwartete Gefahr auftreten kann, sollten kontinuierlich überwacht werden. Entsprechende Warnhinweise sollten enthalten sein. Beispielsweise sollten Bereiche, in denen eine Exposition gegenüber Arsenwasserstoff oder Cyanwasserstoff möglich sein könnte, ständig überwacht werden.
  • Die Zugabe und Handhabung von giftigen Prozesschemikalien sollte so geplant werden, dass eine manuelle Handhabung vermieden werden kann.
  • Geräte zur Probenahme bei der persönlichen Arbeitshygiene sollten nach Möglichkeit verwendet werden, um die tatsächliche Exposition des einzelnen Arbeitnehmers zu bewerten. Die regelmäßige stationäre Überwachung von Gasen, Stäuben und Lärm gibt einen Überblick über die Exposition, spielt jedoch nur eine ergänzende Rolle bei der Bewertung der Expositionsdosis.
  • Bei der Raumplanung sollten die Anforderungen zukünftiger Änderungen oder Erweiterungen des Prozesses berücksichtigt werden, damit sich die arbeitshygienischen Standards der Anlage nicht verschlechtern.
  • Es sollte ein kontinuierliches Aus- und Weiterbildungssystem für das Sicherheits- und Gesundheitspersonal sowie für Vorarbeiter und Arbeiter geben. Insbesondere neue Arbeitnehmer sollten gründlich über mögliche Gesundheitsrisiken und deren Vermeidung in ihrem eigenen Arbeitsumfeld informiert werden. Darüber hinaus sollten Schulungen durchgeführt werden, wenn ein neuer Prozess eingeführt wird.
  • Arbeitspraktiken sind wichtig. Beispielsweise kann eine schlechte persönliche Hygiene durch Essen und Rauchen am Arbeitsplatz die persönliche Exposition erheblich erhöhen.
  • Das Management sollte über ein Gesundheits- und Sicherheitsüberwachungssystem verfügen, das angemessene Daten für die technische und wirtschaftliche Entscheidungsfindung liefert.

 

Im Folgenden sind einige der spezifischen Gefahren und Vorsichtsmaßnahmen aufgeführt, die beim Schmelzen und Raffinieren auftreten.

Verletzungen

Die Schmelz- und Raffinerieindustrie hat eine höhere Verletzungsrate als die meisten anderen Branchen. Zu den Quellen dieser Verletzungen gehören: Spritzer und Verschütten von geschmolzenem Metall und Schlacke, die zu Verbrennungen führen; Gasexplosionen und Explosionen durch Kontakt von geschmolzenem Metall mit Wasser; Kollisionen mit fahrenden Lokomotiven, Waggons, Laufkränen und anderen mobilen Geräten; Stürze schwerer Gegenstände; Stürze aus großer Höhe (z. B. beim Betreten einer Krankabine); und Verletzungen durch Ausrutschen und Stolpern durch Blockierung von Fußböden und Durchgängen.

Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören: angemessene Schulung, angemessene persönliche Schutzausrüstung (PSA) (z. B. Schutzhelme, Sicherheitsschuhe, Arbeitshandschuhe und Schutzkleidung); gute Lagerung, Haushaltsführung und Gerätewartung; Verkehrsregeln für bewegliche Geräte (einschließlich festgelegter Routen und eines wirksamen Signal- und Warnsystems); und ein Absturzsicherungsprogramm.

Wärme-

Hitzestresserkrankungen wie Hitzschlag sind eine häufige Gefahr, hauptsächlich aufgrund der Infrarotstrahlung von Öfen und geschmolzenem Metall. Dies ist insbesondere dann ein Problem, wenn anstrengende Arbeiten in heißen Umgebungen durchgeführt werden müssen.

Zur Vorbeugung von Hitzeerkrankungen können Wasser- oder Luftschleier vor Öfen, punktuelle Kühlung, geschlossene klimatisierte Kabinen, Hitzeschutzkleidung und luftgekühlte Anzüge, genügend Zeit zur Akklimatisierung, Arbeitspausen in kühlen Bereichen und eine ausreichende Versorgung gehören von Getränken für häufiges Trinken.

Chemische Gefahren

Bei Schmelz- und Raffinationsvorgängen kann es zu einer Exposition gegenüber einer Vielzahl von gefährlichen Stäuben, Dämpfen, Gasen und anderen Chemikalien kommen. Insbesondere das Brechen und Mahlen von Erz kann zu einer hohen Exposition gegenüber Kieselsäure und toxischen Metallstäuben (z. B. mit Blei, Arsen und Cadmium) führen. Auch bei Ofenwartungsarbeiten kann es zu Staubbelastungen kommen. Während des Schmelzbetriebs können Metalldämpfe ein großes Problem darstellen.

Staub- und Rauchemissionen können durch Einhausung, Automatisierung von Prozessen, lokale und verdünnte Absaugung, Benetzung von Materialien, reduzierte Handhabung von Materialien und andere Prozessänderungen kontrolliert werden. Wo diese nicht ausreichen, wäre Atemschutz erforderlich.

Viele Schmelzvorgänge umfassen die Produktion großer Mengen Schwefeldioxid aus Sulfiderzen und Kohlenmonoxid aus Verbrennungsprozessen. Verdünnung und lokale Absaugung (LEV) sind unerlässlich.

Schwefelsäure entsteht als Nebenprodukt von Schmelzvorgängen und wird beim elektrolytischen Raffinieren und Auslaugen von Metallen verwendet. Die Exposition kann sowohl gegenüber der Flüssigkeit als auch gegenüber Schwefelsäurenebeln erfolgen. Haut- und Augenschutz sowie LEV sind erforderlich.

Das Schmelzen und Raffinieren einiger Metalle kann besondere Gefahren bergen. Beispiele hierfür sind Nickelcarbonyl bei der Nickelraffination, Fluoride bei der Aluminiumverhüttung, Arsen bei der Kupfer- und Bleiverhüttung und -veredelung sowie Quecksilber- und Zyanidbelastungen während der Goldveredelung. Diese Prozesse erfordern ihre eigenen speziellen Vorkehrungen.

Andere Gefahren

Blendung und Infrarotstrahlung von Öfen und geschmolzenem Metall können Augenschäden einschließlich grauem Star verursachen. Es sollten geeignete Schutzbrillen und Gesichtsschutz getragen werden. Hohe Infrarotstrahlung kann auch Hautverbrennungen verursachen, wenn keine Schutzkleidung getragen wird.

Hohe Lärmpegel beim Brechen und Mahlen von Erz, Gasentladungsgebläsen und Hochleistungselektroöfen können zu Gehörschäden führen. Wenn die Lärmquelle nicht umschlossen oder isoliert werden kann, sollte ein Gehörschutz getragen werden. Es sollte ein Hörerhaltungsprogramm einschließlich audiometrischer Tests und Schulungen eingeführt werden.

Während elektrolytischer Prozesse können elektrische Gefahren auftreten. Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören die ordnungsgemäße elektrische Wartung mit Lockout/Tagout-Verfahren; isolierte Handschuhe, Kleidung und Werkzeuge; und Fehlerstromschutzschalter, wo erforderlich.

Das manuelle Heben und Handhaben von Materialien kann zu Verletzungen des Rückens und der oberen Extremitäten führen. Mechanische Hebehilfen und eine angemessene Schulung in Hebemethoden können dieses Problem reduzieren.

Umweltverschmutzung und Umweltschutz

Emissionen von reizenden und korrosiven Gasen wie Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff und Chlorwasserstoff können zur Luftverschmutzung beitragen und Korrosion von Metallen und Beton innerhalb der Anlage und in der Umgebung verursachen. Die Toleranz der Vegetation gegenüber Schwefeldioxid ist je nach Wald- und Bodentyp unterschiedlich. Im Allgemeinen vertragen immergrüne Bäume geringere Konzentrationen an Schwefeldioxid als Laubbäume. Partikelemissionen können unspezifische Partikel, Fluoride, Blei, Arsen, Cadmium und viele andere toxische Metalle enthalten. Abwässer können eine Vielzahl von toxischen Metallen, Schwefelsäure und anderen Verunreinigungen enthalten. Feste Abfälle können mit Arsen, Blei, Eisensulfiden, Kieselerde und anderen Schadstoffen kontaminiert sein.

Das Schmelzmanagement sollte die Bewertung und Kontrolle der Emissionen aus der Anlage beinhalten. Dies ist eine spezialisierte Arbeit, die nur von Personal durchgeführt werden sollte, das mit den chemischen Eigenschaften und Toxizitäten der aus den Anlagenprozessen ausgetragenen Materialien gründlich vertraut ist. Der physikalische Zustand des Materials, die Temperatur, mit der es den Prozess verlässt, andere Materialien im Gasstrom und andere Faktoren müssen bei der Planung von Maßnahmen zur Kontrolle der Luftverschmutzung berücksichtigt werden. Es ist auch wünschenswert, eine Wetterstation zu unterhalten, meteorologische Aufzeichnungen zu führen und darauf vorbereitet zu sein, die Leistung zu reduzieren, wenn die Wetterbedingungen für die Ausbreitung von Schornsteinabwässern ungünstig sind. Exkursionen sind notwendig, um die Auswirkungen der Luftverschmutzung auf Wohn- und Landwirtschaftsgebiete zu beobachten.

Schwefeldioxid, einer der Hauptverunreinigungen, wird in ausreichender Menge als Schwefelsäure zurückgewonnen. Ansonsten werden Schwefeldioxid und andere gefährliche gasförmige Abfälle durch Auswaschen kontrolliert, um die Emissionsnormen zu erfüllen. Partikelemissionen werden üblicherweise durch Gewebefilter und elektrostatische Abscheider kontrolliert.

Bei Flotationsprozessen wie der Kupferkonzentrierung werden große Mengen Wasser verwendet. Der größte Teil dieses Wassers wird wieder in den Prozess zurückgeführt. Tailings aus dem Flotationsprozess werden als Schlamm in Absetzbecken gepumpt. Dabei wird Wasser recycelt. Metallhaltiges Prozesswasser und Regenwasser werden vor der Einleitung oder Wiederverwertung in Kläranlagen gereinigt.

Abfälle in fester Phase umfassen Schlacken aus der Verhüttung, Blowdown-Aufschlämmungen aus der Umwandlung von Schwefeldioxid in Schwefelsäure und Schlämme aus oberirdischen Auffangbecken (z. B. Absetzbecken). Einige Schlacken können rekonzentriert und zur Wiederverarbeitung oder Rückgewinnung anderer vorhandener Metalle zu Schmelzhütten zurückgeführt werden. Viele dieser Festphasenabfälle sind gefährliche Abfälle, die gemäß Umweltvorschriften gelagert werden müssen.

 

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Mittwoch, März 16 2011 18: 52

Herstellung von Blei-Säure-Batterien

Das erste praktische Design einer Blei-Säure-Batterie wurde 1860 von Gaston Planté entwickelt, und die Produktion ist seitdem stetig gewachsen. Autobatterien stellen den Haupteinsatzbereich der Blei-Säure-Technologie dar, gefolgt von Industriebatterien (Stand-by-Strom und Traktion). Mehr als die Hälfte der weltweiten Bleiproduktion fließt in Batterien.

Die niedrigen Kosten und die einfache Herstellung von Blei-Säure-Batterien im Vergleich zu anderen elektrochemischen Paaren sollten eine anhaltende Nachfrage nach diesem System in der Zukunft sicherstellen.

Die Blei-Säure-Batterie hat eine positive Elektrode aus Bleiperoxid (PbO2) und eine negative Elektrode aus schwammigem Blei (Pb) mit großer Oberfläche. Der Elektrolyt ist eine Schwefelsäurelösung mit einem spezifischen Gewicht im Bereich von 1.21 bis 1.30 (28 bis 39 Gew.-%). Bei der Entladung wandeln sich beide Elektroden wie unten gezeigt in Bleisulfat um:

Herstellungsprozess

Der Herstellungsprozess, der im Prozessflussdiagramm (Abbildung 1) dargestellt ist, wird im Folgenden beschrieben:

Abbildung 1. Herstellungsprozess von Blei-Säure-Batterien

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Oxidherstellung: Bleioxid wird aus Bleischweinen (Bleimassen aus Schmelzöfen) nach einer von zwei Methoden hergestellt – einem Barton-Pot- oder einem Mahlprozess. Beim Barton-Pot-Verfahren wird Luft über geschmolzenes Blei geblasen, um einen feinen Strom von Bleitröpfchen zu erzeugen. Die Tröpfchen reagieren mit Luftsauerstoff und bilden das Oxid, das aus einem Bleikern mit einer Bleioxid (PbO)-Beschichtung besteht.

Beim Mahlprozess wird festes Blei (das in der Größe von kleinen Kugeln bis zu ganzen Schweinen reichen kann) in eine rotierende Mühle eingeführt. Die Taumelbewegung des Bleis erzeugt Wärme und die Oberfläche des Bleis oxidiert. Während die Partikel in der Trommel herumrollen, werden die Oberflächenschichten des Oxids entfernt, um mehr sauberes Blei für die Oxidation freizulegen. Der Luftstrom trägt das Pulver zu einem Beutelfilter, wo es gesammelt wird.

Netzproduktion: Gitter werden hauptsächlich durch Gießen (sowohl automatisch als auch manuell) oder, insbesondere für Autobatterien, durch Expansion aus geschmiedeter oder gegossener Bleilegierung hergestellt.

Einfügen: Batteriepaste wird durch Mischen des Oxids mit Wasser, Schwefelsäure und einer Reihe von proprietären Additiven hergestellt. Die Paste wird maschinell oder von Hand in das Gittergitter gepresst und die Platten werden meist in einem Hochtemperaturofen blitzgetrocknet.

Beklebte Platten werden gehärtet, indem sie in Öfen unter sorgfältig kontrollierten Temperatur-, Feuchtigkeits- und Zeitbedingungen gelagert werden. Freies Blei in der Paste wandelt sich in Bleioxid um.

Formung, Plattenzuschnitt und Montage: Batterieplatten werden einem elektrischen Bildungsprozess auf eine von zwei Arten unterzogen. Bei der Tankbildung werden Platten in große Bäder mit verdünnter Schwefelsäure geladen und ein Gleichstrom wird geleitet, um die positiven und negativen Platten zu bilden. Nach dem Trocknen werden die Platten geschnitten und mit Separatoren dazwischen zu Batteriekästen zusammengesetzt. Platten gleicher Polarität werden durch Verschweißen der Plattenfahnen verbunden.

Bei der Glasformung werden die Platten elektrisch geformt, nachdem sie zu Batteriekästen zusammengebaut wurden.

Gefahren und Kontrollen für die Gesundheit am Arbeitsplatz

Führen (Lead)

Blei ist das größte Gesundheitsrisiko im Zusammenhang mit der Batterieherstellung. Der Hauptexpositionsweg ist die Inhalation, aber auch die Einnahme kann ein Problem darstellen, wenn der persönlichen Hygiene nicht genügend Aufmerksamkeit geschenkt wird. Eine Exposition kann in allen Phasen der Produktion auftreten.

Die Herstellung von Bleioxid ist potentiell sehr gefährlich. Expositionen werden durch die Automatisierung des Prozesses kontrolliert, wodurch die Arbeiter von der Gefahr befreit werden. In vielen Fabriken wird der Prozess von einer Person bedient.

Beim Gitterguss wird die Exposition gegenüber Bleidämpfen durch die Verwendung einer lokalen Absaugung (LEV) zusammen mit einer thermostatischen Steuerung der Bleitöpfe minimiert (die Bleidämpfe steigen deutlich über 500 C). Bleihaltige Schlacke, die sich oben auf dem geschmolzenen Blei bildet, kann ebenfalls Probleme verursachen. Die Krätze enthält eine große Menge an sehr feinem Staub, und es muss große Sorgfalt walten, wenn sie entsorgt wird.

Klebebereiche haben traditionell zu hohen Bleibelastungen geführt. Aufgrund des Herstellungsverfahrens gelangen häufig Spritzer von Bleischlamm auf Maschinen, Böden, Schürzen und Stiefel. Diese Spritzer trocknen aus und erzeugen Bleistaub in der Luft. Die Kontrolle wird erreicht, indem der Boden ständig nass gehalten und die Schürzen häufig mit einem Schwamm abgewischt werden.

Bleifreisetzungen in anderen Abteilungen (Umformung, Plattenzuschnitt und Montage) entstehen durch den Umgang mit trockenen, staubigen Platten. Expositionen werden durch LEV zusammen mit der angemessenen Verwendung von persönlicher Schutzausrüstung minimiert.

Viele Länder haben Gesetze erlassen, um das Ausmaß der beruflichen Exposition zu begrenzen, und es gibt numerische Standards für Bleigehalte in der Luft und im Blut.

Normalerweise wird ein Arbeitsmediziner angestellt, um Blutproben von exponierten Arbeitern zu entnehmen. Die Häufigkeit der Blutuntersuchungen kann von jährlich für Mitarbeiter mit geringem Risiko bis zu vierteljährlich für Mitarbeiter in Hochrisikoabteilungen (z. B. Kleben) reichen. Wenn der Blutbleispiegel eines Arbeiters den gesetzlichen Grenzwert überschreitet, sollte der Arbeiter von jeglicher Bleiexposition am Arbeitsplatz ausgeschlossen werden, bis der Blutbleispiegel auf einen vom medizinischen Berater als akzeptabel erachteten Wert fällt.

Die Luftprobenahme auf Blei ist eine Ergänzung zum Blutbleitest. Die bevorzugte Methode ist die persönliche statt der statischen Probenahme. Aufgrund der inhärenten Variabilität der Ergebnisse ist normalerweise eine große Anzahl von Blei-in-Luft-Proben erforderlich. Die Verwendung der richtigen statistischen Verfahren bei der Analyse der Daten kann Informationen über Bleiquellen liefern und eine Grundlage für die Verbesserung der technischen Konstruktion bieten. Regelmäßige Luftproben können verwendet werden, um die anhaltende Wirksamkeit von Kontrollsystemen zu beurteilen.

Die zulässigen Bleikonzentrationen in der Luft und im Blut variieren von Land zu Land und liegen derzeit zwischen 0.05 und 0.20 mg/m3 bzw. 50 bis 80 mg/dl. Bei diesen Limits gibt es einen anhaltenden Abwärtstrend.

Zusätzlich zu den normalen technischen Kontrollen sind weitere Maßnahmen erforderlich, um die Bleiexposition zu minimieren. In allen Produktionsbereichen darf nicht gegessen, geraucht, getrunken oder Kaugummi gekaut werden.

Es sollten geeignete Wasch- und Umkleidemöglichkeiten vorhanden sein, damit Arbeitskleidung in einem von persönlicher Kleidung und Schuhen getrennten Bereich aufbewahrt werden kann. Wasch-/Duschgelegenheiten sollten sich zwischen den sauberen und schmutzigen Bereichen befinden.

Schwefelsäure

Während des Bildungsprozesses wird das aktive Material auf den Platten in PbO umgewandelt2 an der positiven und Pb an der negativen Elektrode. Wenn die Platten vollständig aufgeladen sind, beginnt der Formationsstrom, das Wasser im Elektrolyten in Wasserstoff und Sauerstoff zu dissoziieren:

Positiv:        

Negativ:      

Beim Begasen entsteht Schwefelsäurenebel. Zahnerosion war einst ein weit verbreitetes Merkmal bei Arbeitern in Ausbildungsgebieten. Batterieunternehmen haben traditionell die Dienste eines Zahnarztes in Anspruch genommen, und viele tun dies auch weiterhin.

Neuere Studien (IARC 1992) haben einen möglichen Zusammenhang zwischen der Exposition gegenüber Nebeln anorganischer Säuren (einschließlich Schwefelsäure) und Kehlkopfkrebs nahegelegt. Die Forschung in diesem Bereich wird fortgesetzt.

Der berufliche Expositionsstandard im Vereinigten Königreich für Schwefelsäurenebel beträgt 1 mg/m3. Die Expositionen können unter diesem Niveau gehalten werden, wenn LEV über den Formationskreisläufen vorhanden ist.

Ein Hautkontakt mit der ätzenden Schwefelsäureflüssigkeit ist ebenfalls besorgniserregend. Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören persönliche Schutzausrüstung, Augenduschen und Notduschen.

Talk

Talkum wird bei bestimmten Handgussvorgängen als Formtrennmittel verwendet. Langfristige Exposition gegenüber Talkstaub kann Pneumokoniose verursachen, und es ist wichtig, dass der Staub durch geeignete Belüftungs- und Prozesskontrollmaßnahmen kontrolliert wird.

Künstliche Mineralfasern (MMFs)

Separatoren werden in Blei-Säure-Batterien verwendet, um die positiven von den negativen Platten elektrisch zu isolieren. Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Materialtypen verwendet (z. B. Gummi, Zellulose, Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen), aber zunehmend werden Glasfaserseparatoren verwendet. Diese Separatoren werden aus MMFs hergestellt.

Ein erhöhtes Lungenkrebsrisiko bei Arbeitern wurde in den Anfängen der Mineralwollindustrie nachgewiesen (HSE 1990). Dies kann jedoch durch andere krebserregende Materialien verursacht worden sein, die zu dieser Zeit verwendet wurden. Es ist dennoch ratsam sicherzustellen, dass jegliche Exposition gegenüber MMFs entweder durch vollständige Einschließung oder durch LEV auf ein Minimum beschränkt wird.

Stibin und Arsenwasserstoff

Antimon und Arsen werden üblicherweise in Bleilegierungen verwendet, und Stibin (SbH3) oder Arsin (AsH3) können unter bestimmten Umständen hergestellt werden:

    • wenn eine Zelle übermäßig überladen wird
    • wenn Krätze einer Blei-Calcium-Legierung mit Krätze einer Blei-Antimon- oder Blei-Arsen-Legierung vermischt wird. Die beiden Krätzen können chemisch reagieren, um Calciumstibid oder Calciumarsenid zu bilden, die bei anschließender Benetzung SbH erzeugen können3 oder AsH3.

       

      Stibin und Arsenwasserstoff sind beide hochgiftige Gase, die durch die Zerstörung roter Blutkörperchen wirken. Strenge Prozesskontrollen während der Batterieherstellung sollten jegliches Risiko einer Exposition gegenüber diesen Gasen verhindern.

      Physikalische Gefahren

      Bei der Batterieherstellung gibt es auch eine Vielzahl physikalischer Gefahren (z. B. Lärm, geschmolzenes Metall und Säurespritzer, elektrische Gefahren und manuelle Handhabung), aber die daraus resultierenden Risiken können durch geeignete technische und Prozesskontrollen reduziert werden.

      Umweltprobleme

      Die Wirkung von Blei auf die Gesundheit von Kindern wurde ausführlich untersucht. Es ist daher sehr wichtig, dass die Freisetzung von Blei in die Umwelt auf ein Minimum beschränkt wird. Für Batteriefabriken sollten die umweltschädlichsten Luftemissionen gefiltert werden. Alle Prozessabfälle (normalerweise eine saure bleihaltige Aufschlämmung) sollten in einer Abwasserbehandlungsanlage verarbeitet werden, um die Säure zu neutralisieren und das Blei aus der Suspension auszuscheiden.

      Zukünftige Entwicklungen

      Es ist wahrscheinlich, dass es in Zukunft zunehmende Beschränkungen für die Verwendung von Blei geben wird. Im beruflichen Sinne wird dies zu einer zunehmenden Automatisierung von Prozessen führen, so dass der Arbeiter aus der Gefahr entfernt wird.

       

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      Adaptiert von EPA 1995.

      Kupfer

      Kupfer wird je nach Erzgehalt und Art der Erzlagerstätte sowohl im Tagebau als auch im Untertagebau abgebaut. Kupfererz enthält typischerweise weniger als 1 % Kupfer in Form von Sulfidmineralien. Sobald das Erz oberirdisch angeliefert wird, wird es zerkleinert und zu Pulverfeinheit gemahlen und dann zur weiteren Verarbeitung konzentriert. Beim Konzentrationsprozess wird gemahlenes Erz mit Wasser aufgeschlämmt, chemische Reagenzien werden hinzugefügt und Luft wird durch die Aufschlämmung geblasen. Die Luftbläschen lagern sich an den Kupfermineralien an und werden dann von der Oberseite der Flotationszellen abgeschöpft. Das Konzentrat enthält zwischen 20 und 30 % Kupfer. Die Tailings oder Gangminerale aus dem Erz fallen auf den Boden der Zellen und werden entfernt, durch Eindicker entwässert und als Schlamm zu einem Tailings-Teich zur Entsorgung transportiert. Das gesamte bei diesem Vorgang verwendete Wasser aus Entwässerungseindickern und dem Tailings pond wird zurückgewonnen und in den Prozess zurückgeführt.

      Kupfer kann entweder pyrometallurgisch oder hydrometallurgisch hergestellt werden, abhängig von der als Charge verwendeten Erzart. Die Erzkonzentrate, die Kupfersulfid- und Eisensulfidmineralien enthalten, werden durch pyrometallurgische Prozesse behandelt, um hochreine Kupferprodukte zu erhalten. Oxiderze, die Kupferoxidmineralien enthalten, die zusammen mit anderen oxidierten Abfallmaterialien in anderen Teilen der Mine vorkommen können, werden durch hydrometallurgische Prozesse behandelt, um hochreine Kupferprodukte zu erhalten.

      Die Umwandlung von Kupfer aus dem Erz in Metall erfolgt durch Schmelzen. Während des Schmelzens werden die Konzentrate getrocknet und einem von mehreren verschiedenen Ofentypen zugeführt. Dort werden die Sulfidmineralien teilweise oxidiert und geschmolzen, um eine Schicht aus Stein zu ergeben, eine Mischung aus Kupfer-Eisen-Sulfid und Schlacke, eine obere Abfallschicht.

      Die Matte wird durch Konvertieren weiterverarbeitet. Die Schlacke wird aus dem Ofen abgestochen und vor Ort auf Schlackenhaufen gelagert oder entsorgt. Eine kleine Menge Schlacke wird als Gleisschotter und als Sandstrahlmittel verkauft. Ein drittes Produkt des Schmelzprozesses ist Schwefeldioxid, ein Gas, das gesammelt, gereinigt und zu Schwefelsäure zum Verkauf oder zur Verwendung in hydrometallurgischen Auslaugungsvorgängen verarbeitet wird.

      Nach dem Schmelzen wird der Kupferstein einem Konverter zugeführt. Dabei wird der Kupferstein in einen liegenden zylindrischen Behälter (ca. 10½4 m) mit einer Reihe von Rohren gegossen. Die als Blasdüsen bezeichneten Rohre ragen in den Zylinder hinein und dienen zum Einbringen von Luft in den Konverter. Dem Kupferstein werden Kalk und Kieselsäure zugesetzt, die mit dem dabei entstehenden Eisenoxid zu Schlacke reagieren. Dem Konverter kann auch Altkupfer zugesetzt werden. Der Ofen wird gedreht, so dass die Düsen eingetaucht sind, und Luft wird in den geschmolzenen Stein geblasen, wodurch der Rest des Eisensulfids mit Sauerstoff reagiert, um Eisenoxid und Schwefeldioxid zu bilden. Dann wird der Konverter gedreht, um die Eisensilikatschlacke abzugießen.

      Sobald das gesamte Eisen entfernt ist, wird der Konverter zurückgedreht und einem zweiten Luftstoß ausgesetzt, während dessen der Rest des Schwefels oxidiert und aus dem Kupfersulfid entfernt wird. Der Konverter wird dann gedreht, um das geschmolzene Kupfer abzugießen, das an diesem Punkt Blasenkupfer genannt wird (so genannt, weil es, wenn es an diesem Punkt erstarren darf, aufgrund des Vorhandenseins von gasförmigem Sauerstoff und Schwefel eine unebene Oberfläche hat). Schwefeldioxid aus den Konvertern wird gesammelt und zusammen mit dem aus dem Schmelzofen in die Gasreinigungsanlage eingespeist und zu Schwefelsäure verarbeitet. Schlacke wird aufgrund ihres Restkupfergehalts wieder dem Schmelzofen zugeführt.

      Blisterkupfer, das mindestens 98.5 % Kupfer enthält, wird in zwei Schritten zu hochreinem Kupfer raffiniert. Der erste Schritt ist die Feuerraffination, bei der das geschmolzene Blisterkupfer in einen zylindrischen Ofen gegossen wird, der im Aussehen einem Konverter ähnelt, wo zuerst Luft und dann Erdgas oder Propan durch die Schmelze geblasen werden, um den letzten Schwefel und jeglichen Rest zu entfernen Restsauerstoff aus dem Kupfer. Das geschmolzene Kupfer wird dann in ein Gießrad gegossen, um Anoden zu bilden, die rein genug für die Elektroraffinierung sind.

      Bei der Elektroraffination werden die Kupferanoden in Elektrolysezellen geladen und mit Kupferausgangsblechen oder Kathoden in einem Bad aus Kupfersulfatlösung beabstandet. Wenn ein Gleichstrom durch die Zelle geleitet wird, wird das Kupfer von der Anode gelöst, durch den Elektrolyten transportiert und wieder auf den Kathoden-Ausgangsblechen abgeschieden. Wenn sich die Kathoden zu einer ausreichenden Dicke aufgebaut haben, werden sie aus der Elektrolysezelle entfernt und ein neuer Satz Ausgangsbleche wird an ihre Stelle gesetzt. Feste Verunreinigungen in den Anoden fallen als Schlamm auf den Boden der Zelle, wo sie schließlich gesammelt und zur Rückgewinnung von Edelmetallen wie Gold und Silber verarbeitet werden. Dieses Material ist als Anodenschlamm bekannt.

      Die aus der Elektrolysezelle entnommenen Kathoden sind das Hauptprodukt des Kupferproduzenten und enthalten 99.99 % Kupfer. Diese können als Kathoden an Drahtwalzwerke verkauft oder zu einem als Walzdraht bezeichneten Produkt weiterverarbeitet werden. Bei der Herstellung von Stangen werden Kathoden in einem Schachtofen geschmolzen und das geschmolzene Kupfer wird auf ein Gießrad gegossen, um eine Stange zu bilden, die zum Walzen zu einer kontinuierlichen Stange mit einem Durchmesser von 3/8 Zoll geeignet ist. Dieses Stangenprodukt wird an Drahtmühlen geliefert, wo es zu Kupferdraht verschiedener Größen extrudiert wird.

      Beim hydrometallurgischen Verfahren werden die oxidierten Erze und Abfallstoffe mit Schwefelsäure aus dem Schmelzprozess ausgelaugt. Es wird eine Auslaugung durchgeführt in situ, oder in speziell vorbereiteten Stapeln, indem man Säure über die Oberseite verteilt und sie durch das Material sickern lässt, wo sie gesammelt wird. Der Boden unter den Sickerkissen ist mit einem säurefesten, undurchlässigen Kunststoffmaterial ausgekleidet, um zu verhindern, dass Sickerlauge das Grundwasser verunreinigt. Sobald die kupferreichen Lösungen gesammelt sind, können sie mit einem von zwei Verfahren verarbeitet werden – dem Zementierungsverfahren oder dem Lösungsmittelextraktions-/Elektrogewinnungsverfahren (SXEW). Beim (heute kaum noch angewandten) Zementierverfahren wird das Kupfer in der sauren Lösung im Austausch gegen das Eisen auf der Oberfläche des Eisenschrotts abgeschieden. Wenn ausreichend Kupfer auszementiert ist, wird das kupferreiche Eisen zusammen mit den Erzkonzentraten zur Kupfergewinnung auf pyrometallurgischem Wege in die Schmelze eingebracht.

      Beim SXEW-Verfahren wird die ausgelagerte Laugungslösung (PLS) durch Lösungsmittelextraktion konzentriert, wodurch Kupfer, aber keine Metallverunreinigungen (Eisen und andere Verunreinigungen) extrahiert werden. Die mit Kupfer beladene organische Lösung wird dann in einem Absetzbecken vom Sickerwasser getrennt. Schwefelsäure wird der organischen Mischung hinzugefügt, die das Kupfer in eine elektrolytische Lösung abstreift. Das das Eisen und andere Verunreinigungen enthaltende Sickerwasser wird in den Auslaugungsvorgang zurückgeführt, wo seine Säure zum weiteren Auslaugen verwendet wird. Die kupferreiche Striplösung wird in eine Elektrolysezelle geleitet, die als Elektrogewinnungszelle bekannt ist. Eine Elektrogewinnungszelle unterscheidet sich von einer Elektroraffinierungszelle dadurch, dass sie eine permanente, unlösliche Anode verwendet. Das Kupfer in Lösung wird dann auf eine Ausgangsblechkathode in ziemlich derselben Weise wie auf der Kathode in einer Elektroraffinationszelle plattiert. Der kupferarme Elektrolyt wird in den Lösungsmittelextraktionsprozess zurückgeführt, wo er verwendet wird, um mehr Kupfer aus der organischen Lösung zu entfernen. Die aus dem Elektrogewinnungsverfahren hergestellten Kathoden werden dann verkauft oder auf die gleiche Weise wie die aus dem Elektroraffinierungsverfahren hergestellten Stäbe verarbeitet.

      Elektrogewinnungszellen werden auch zur Herstellung von Ausgangsblechen sowohl für die Elektroraffinierungs- als auch für die Elektrogewinnungsverfahren verwendet, indem das Kupfer entweder auf Edelstahl- oder Titankathoden plattiert wird und dann das plattierte Kupfer abgezogen wird.

      Gefahren und ihre Vermeidung

      Die größten Gefahren sind die Exposition gegenüber Erzstäuben während der Erzverarbeitung und dem Schmelzen, Metalldämpfen (einschließlich Kupfer, Blei und Arsen) während des Schmelzens, Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid während der meisten Schmelzvorgänge, Lärm von Brech- und Mahlvorgängen und von Öfen sowie Hitzestress die Öfen und Schwefelsäure und elektrische Gefahren während elektrolytischer Prozesse.

      Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören: LEV für Stäube während des Transfervorgangs; örtliche Absaugung und Verdünnungslüftung für Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid; ein Lärmschutz- und Gehörschutzprogramm; Schutzkleidung und Schilde, Ruhepausen und Flüssigkeiten für Hitzestress; und LEV, PSA und elektrische Vorsichtsmaßnahmen für elektrolytische Prozesse. Atemschutz wird üblicherweise getragen, um sich vor Stäuben, Dämpfen und Schwefeldioxid zu schützen.

      Tabelle 1 listet Umweltschadstoffe für verschiedene Schritte beim Schmelzen und Raffinieren von Kupfer auf.

      Tabelle 1. Prozessmaterialinput und Schadstoffausstoß beim Schmelzen und Raffinieren von Kupfer

      Verfahren

      Materialeingang

      Luftemissionen

      Abfälle verarbeiten

      Andere Abfälle

      Kupferkonzentration

      Kupfererz, Wasser, chemische Reagenzien, Verdickungsmittel

       

      Flotationsabwässer

      Tailings, die Abfallmineralien wie Kalkstein und Quarz enthalten

      Kupferauslaugung

      Kupferkonzentrat, Schwefelsäure

       

      Unkontrolliertes Sickerwasser

      Haufenlaugungsabfälle

      Kupferschmelze

      Kupferkonzentrat, kieselsäurehaltiges Flussmittel

      Schwefeldioxid, arsenhaltiger Feinstaub, Antimon, Cadmium, Blei, Quecksilber und Zink

       

      Saurer Klärschlamm/Schlamm, eisensulfidhaltige Schlacke, Kieselsäure

      Kupferumwandlung

      Kupfermatte, Altkupfer, kieselsäurehaltiges Flussmittel

      Schwefeldioxid, arsenhaltiger Feinstaub, Antimon, Cadmium, Blei, Quecksilber und Zink

       

      Saurer Klärschlamm/Schlamm, eisensulfidhaltige Schlacke, Kieselsäure

      Elektrolytische Kupferraffination

      Blasenkupfer, Schwefelsäure

         

      Schleim mit Verunreinigungen wie Gold, Silber, Antimon, Arsen, Wismut, Eisen, Blei, Nickel, Selen, Schwefel und Zink

       

      Führen (Lead)

      Der primäre Herstellungsprozess von Blei besteht aus vier Schritten: Sintern, Schmelzen, Krätzen und pyrometallurgisches Raffinieren. Zu Beginn wird ein Ausgangsmaterial, das hauptsächlich aus Bleikonzentrat in Form von Bleisulfid besteht, in eine Sintermaschine eingeführt. Andere Rohmaterialien können hinzugefügt werden, einschließlich Eisen, Silica, Kalksteinflussmittel, Koks, Soda, Asche, Pyrit, Zink, Ätzmittel und Partikel, die von Verschmutzungskontrollvorrichtungen gesammelt werden. In der Sintermaschine wird das Blei-Ausgangsmaterial Heißluftstößen ausgesetzt, die den Schwefel verbrennen und Schwefeldioxid erzeugen. Das nach diesem Verfahren vorliegende Bleioxidmaterial enthält etwa 9 % seines Gewichts an Kohlenstoff. Der Sinter wird dann zusammen mit Koks, verschiedenen Recycling- und Reinigungsmaterialien, Kalkstein und anderen Flussmitteln in einen Hochofen zum Reduzieren geführt, wo der Kohlenstoff als Brennstoff wirkt und das Bleimaterial schmilzt oder schmilzt. Das geschmolzene Blei fließt zum Boden des Ofens, wo sich vier Schichten bilden: „Speis“ (das leichteste Material, im Wesentlichen Arsen und Antimon); „matt“ (Kupfersulfid und andere Metallsulfide); Hochofenschlacke (hauptsächlich Silikate); und Bleibarren (98 % Blei nach Gewicht). Anschließend werden alle Schichten abgelassen. Der Speis und der Stein werden an Kupferhütten zur Rückgewinnung von Kupfer und Edelmetallen verkauft. Die zink-, eisen-, kieselsäure- und kalkhaltige Hochofenschlacke wird auf Halden gelagert und teilweise recycelt. Schwefeloxidemissionen entstehen in Hochöfen durch geringe Restbleisulfid- und Bleisulfatmengen im Sintergut.

      Rohblei aus dem Hochofen erfordert normalerweise eine Vorbehandlung in Kesseln, bevor es raffiniert wird. Beim Schlacken werden die Barren in einem Schlackenkessel gerührt und bis knapp über den Gefrierpunkt (370 bis 425 °C) abgekühlt. Eine Schlacke, die aus Bleioxid zusammen mit Kupfer, Antimon und anderen Elementen besteht, schwimmt nach oben und verfestigt sich über dem geschmolzenen Blei.

      Die Krätze wird entfernt und in einen Krätzeofen zur Wiedergewinnung der Nicht-Blei-Nutzmetalle eingeführt. Um die Kupfergewinnung zu verbessern, werden Krätze-Bleibarren behandelt, indem schwefelhaltige Materialien, Zink und/oder Aluminium hinzugefügt werden, wodurch der Kupfergehalt auf etwa 0.01 % gesenkt wird.

      Während des vierten Schritts wird das Bleibarren unter Verwendung von pyrometallurgischen Verfahren raffiniert, um alle verbleibenden verkaufsfähigen Nicht-Blei-Materialien (z. B. Gold, Silber, Wismut, Zink und Metalloxide wie Antimon, Arsen, Zinn und Kupferoxid) zu entfernen. Das Blei wird in einem gusseisernen Kessel in fünf Stufen raffiniert. Antimon, Zinn und Arsen werden zuerst entfernt. Dann wird Zink hinzugefügt und Gold und Silber werden in der Zinkschlacke entfernt. Als nächstes wird das Blei durch Vakuumentfernung (Destillation) von Zink raffiniert. Die Raffination wird mit der Zugabe von Calcium und Magnesium fortgesetzt. Diese beiden Materialien verbinden sich mit Wismut, um eine unlösliche Verbindung zu bilden, die aus dem Kessel abgeschöpft wird. Im letzten Schritt können dem Blei Natronlauge und/oder Nitrate zugesetzt werden, um alle verbleibenden Spuren von Metallverunreinigungen zu entfernen. Das raffinierte Blei hat eine Reinheit von 99.90 bis 99.99 % und kann mit anderen Metallen gemischt werden, um Legierungen zu bilden, oder es kann direkt in Formen gegossen werden.

      Gefahren und ihre Vermeidung

      Die größten Gefahren sind die Exposition gegenüber Erzstäuben während der Erzverarbeitung und dem Schmelzen, Metalldämpfen (einschließlich Blei, Arsen und Antimon) während des Schmelzens, Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid während der meisten Schmelzvorgänge, Lärm durch Mahl- und Zerkleinerungsvorgänge und von Öfen sowie Hitzestress aus den Öfen.

      Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören: LEV für Stäube während des Transfervorgangs; örtliche Absaugung und Verdünnungslüftung für Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid; ein Lärmschutz- und Gehörschutzprogramm; und Schutzkleidung und Schilde, Ruhepausen und Flüssigkeiten für Hitzestress. Atemschutz wird üblicherweise getragen, um sich vor Stäuben, Dämpfen und Schwefeldioxid zu schützen. Eine biologische Überwachung auf Blei ist unerlässlich.

      Tabelle 2 listet Umweltschadstoffe für verschiedene Schritte beim Schmelzen und Raffinieren von Blei auf.

      Tabelle 2. Inputs von Prozessmaterialien und Outputs von Schadstoffen beim Schmelzen und Raffinieren von Blei

      Verfahren

      Materialeingang

      Luftemissionen

      Abfälle verarbeiten

      Andere Abfälle

      Sintern von Blei

      Bleierz, Eisen, Kieselsäure, Kalksteinflussmittel, Koks, Soda, Asche, Pyrit, Zink, Ätzmittel, Filterstaub

      Schwefeldioxid, cadmium- und bleihaltiger Feinstaub

         

      Bleiverhüttung

      Bleisinter, Koks

      Schwefeldioxid, cadmium- und bleihaltiger Feinstaub

      Abwasser aus der Anlagenspülung, Schlackengranulationswasser

      Schlacke, die Verunreinigungen wie Zink, Eisen, Kieselerde und Kalk enthält, Feststoffe aus Oberflächenstauungen

      Bleischlacken

      Bleibarren, kalzinierte Soda, Schwefel, Filterstaub, Koks

         

      Schlacke, die solche Verunreinigungen wie Kupfer, Feststoffe von Oberflächenstauungen enthält

      Bleiveredelung

      Bleischlackenbarren

           

       

      Zink

      Zinkkonzentrat wird hergestellt, indem das Erz, das bis zu 2 % Zink enthalten kann, durch Zerkleinern und Flotation vom Abfallgestein getrennt wird, ein Prozess, der normalerweise am Bergbaustandort durchgeführt wird. Das Zinkkonzentrat wird dann auf zwei Arten zu Zinkmetall reduziert: entweder pyrometallurgisch durch Destillation (Retortenbehandlung in einem Ofen) oder hydrometallurgisch durch Elektrogewinnung. Letztere machen etwa 80 % der gesamten Zinkraffination aus.

      Bei der hydrometallurgischen Zinkraffination werden im Allgemeinen vier Verarbeitungsstufen verwendet: Kalzinieren, Auslaugen, Reinigen und Elektrogewinnen. Kalzinieren oder Rösten ist ein Hochtemperaturverfahren (700 bis 1000 °C), das Zinksulfidkonzentrat in ein unreines Zinkoxid namens Kalzinieren umwandelt. Zu den Röstertypen gehören Mehrherd-, Suspensions- oder Fließbettröster. Im Allgemeinen beginnt das Kalzinieren mit dem Mischen von zinkhaltigen Materialien mit Kohle. Diese Mischung wird dann erhitzt oder geröstet, um das Zinkoxid zu verdampfen, das dann mit dem resultierenden Gasstrom aus der Reaktionskammer bewegt wird. Der Gasstrom wird zum Bereich des Filtergehäuses geleitet, wo das Zinkoxid im Staub des Filtergehäuses eingefangen wird.

      Bei allen Kalzinierungsprozessen entsteht Schwefeldioxid, das kontrolliert und als marktfähiges Prozessnebenprodukt in Schwefelsäure umgewandelt wird.

      Die elektrolytische Verarbeitung von entschwefeltem Kalzin besteht aus drei grundlegenden Schritten: Auslaugen, Reinigen und Elektrolyse. Auslaugen bezieht sich auf das Auflösen des eingefangenen Calcins in einer Schwefelsäurelösung, um eine Zinksulfatlösung zu bilden. Das Calcin kann ein- oder zweimal ausgelaugt werden. Beim Double-Leach-Verfahren wird das Calcin in einer leicht sauren Lösung gelöst, um die Sulfate zu entfernen. Das Calcin wird dann ein zweites Mal in einer stärkeren Lösung ausgelaugt, die das Zink auflöst. Dieser zweite Auslaugungsschritt ist eigentlich der Beginn des dritten Reinigungsschritts, weil viele der Eisenverunreinigungen ebenso wie das Zink aus der Lösung herausfallen.

      Nach dem Auslaugen wird die Lösung in zwei oder mehr Stufen durch Zugabe von Zinkstaub gereinigt. Die Lösung wird gereinigt, da der Staub schädliche Elemente zur Ausfällung zwingt, damit sie herausgefiltert werden können. Die Reinigung erfolgt üblicherweise in großen Rührbehältern. Der Prozess findet bei Temperaturen im Bereich von 40 bis 85 °C und Drücken im Bereich von Atmosphärendruck bis 2.4 Atmosphären statt. Zu den bei der Reinigung zurückgewonnenen Elementen gehören Kupfer als Kuchen und Cadmium als Metall. Nach der Reinigung ist die Lösung bereit für den letzten Schritt, die Elektrogewinnung.

      Die elektrolytische Gewinnung von Zink findet in einer Elektrolysezelle statt und beinhaltet das Leiten eines elektrischen Stroms von einer Anode aus einer Blei-Silber-Legierung durch die wässrige Zinklösung. Dieser Prozess lädt das suspendierte Zink auf und zwingt es, sich auf einer Aluminiumkathode abzuscheiden, die in die Lösung eingetaucht ist. Alle 24 bis 48 Stunden wird jede Zelle abgeschaltet, die zinkbeschichteten Kathoden entfernt und gespült und das Zink mechanisch von den Aluminiumplatten abgelöst. Das Zinkkonzentrat wird dann geschmolzen und zu Barren gegossen und hat oft eine Reinheit von bis zu 99.995 %.

      Elektrolytische Zinkhütten enthalten bis zu mehreren hundert Zellen. Ein Teil der elektrischen Energie wird in Wärme umgewandelt, wodurch sich die Temperatur des Elektrolyten erhöht. Elektrolysezellen arbeiten in Temperaturbereichen von 30 bis 35°C bei atmosphärischem Druck. Während der Elektrogewinnung durchläuft ein Teil des Elektrolyten Kühltürme, um seine Temperatur zu senken und das während des Prozesses gesammelte Wasser zu verdampfen.

      Gefahren und ihre Vermeidung

      Die größten Gefahren sind die Exposition gegenüber Erzstäuben während der Erzverarbeitung und dem Schmelzen, Metalldämpfen (einschließlich Zink und Blei) während des Raffinierens und Röstens, Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid während der meisten Schmelzvorgänge, Lärm von Brech- und Mahlvorgängen und von Öfen sowie Hitzestress die Öfen und Schwefelsäure und elektrische Gefahren während elektrolytischer Prozesse.

      Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören: LEV für Stäube während des Transfervorgangs; örtliche Absaugung und Verdünnungslüftung für Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid; ein Lärmschutz- und Gehörschutzprogramm; Schutzkleidung und Schilde, Ruhepausen und Flüssigkeiten für Hitzestress; und LEV, PSA und elektrische Vorsichtsmaßnahmen für elektrolytische Prozesse. Atemschutz wird üblicherweise getragen, um sich vor Stäuben, Dämpfen und Schwefeldioxid zu schützen.

      Tabelle 3 listet Umweltschadstoffe für verschiedene Schritte beim Schmelzen und Raffinieren von Zink auf.

      Tabelle 3. Prozessmaterialinputs und Umweltverschmutzungsoutputs für das Schmelzen und Raffinieren von Zink

      Verfahren

      Materialeingang

      Luftemissionen

      Abfälle verarbeiten

      Andere Abfälle

      Zink kalzinieren

      Zinkerz, Koks

      Schwefeldioxid, zink- und bleihaltige Partikel

       

      Saurer Pflanzenschlammschlamm

      Zinkauslaugung

      Zinkkalzin, Schwefelsäure, Kalkstein, verbrauchter Elektrolyt

       

      Schwefelsäurehaltige Abwässer

       

      Zinkreinigung

      Zinksäurelösung, Zinkstaub

       

      Schwefelsäurehaltige Abwässer, Eisen

      Kupferkuchen, Cadmium

      Zinkelektrogewinnung

      Zink in schwefelsaurer/wässriger Lösung, Anoden aus Blei-Silber-Legierungen, Aluminiumkathoden, Bariumcarbonat oder Strontium, kolloidale Zusätze

       

      Verdünnte Schwefelsäure

      Schleime/Schlämme von Elektrolytzellen

       

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      Mittwoch, März 16 2011 18: 57

      Batterien

      Die austauschbare Akkus bezieht sich auf eine Sammlung von Personen Zellen, die durch chemische Reaktionen Strom erzeugen können. Zellen werden als beides kategorisiert primär or Sekundär-. In Primärzellen sind die chemischen Reaktionen, die den Elektronenfluss erzeugen, nicht umkehrbar, und daher können die Zellen nicht einfach wieder aufgeladen werden. Umgekehrt müssen Sekundärzellen vor ihrer Verwendung aufgeladen werden, was erreicht wird, indem ein elektrischer Strom durch die Zelle geleitet wird. Sekundärzellen haben den Vorteil, dass sie durch den Gebrauch oft immer wieder aufgeladen und entladen werden können.

      Die klassische Primärbatterie im täglichen Gebrauch ist die Leclanché-Trockenzelle, so genannt, weil der Elektrolyt eine Paste und keine Flüssigkeit ist. Typisch für die Leclanché-Zelle sind zylindrische Batterien, die in Taschenlampen, tragbaren Radios, Taschenrechnern, elektrischen Spielzeugen und dergleichen verwendet werden. In den letzten Jahren sind Alkalibatterien, wie z. B. die Zink-Mangandioxid-Zelle, für diese Art der Verwendung immer häufiger geworden. Miniatur- oder „Knopf“-Batterien haben Verwendung in Hörgeräten, Computern, Uhren, Kameras und anderen elektronischen Geräten gefunden. Einige Beispiele sind die Silberoxid-Zink-Zelle, die Quecksilberzelle, die Zink-Luft-Zelle und die Lithium-Mangandioxid-Zelle. Siehe Abbildung 1 für eine Schnittansicht einer typischen Alkali-Miniaturbatterie.

      Abbildung 1. Schnittansicht einer alkalischen Miniaturbatterie

      ELA030F1

      Die klassische Sekundär- oder Speicherbatterie ist die Blei-Säure-Batterie, die in der Transportindustrie weit verbreitet ist. Sekundärbatterien werden auch in Kraftwerken und in der Industrie eingesetzt. Wiederaufladbare, batteriebetriebene Werkzeuge, Zahnbürsten, Taschenlampen und dergleichen sind ein neuer Markt für Sekundärzellen. Nickel-Cadmium-Sekundärzellen werden immer beliebter, insbesondere in Taschenzellen für Notbeleuchtung, Dieselstarter sowie stationäre und Traktionsanwendungen, bei denen die Zuverlässigkeit, lange Lebensdauer, häufige Wiederaufladbarkeit und Leistung bei niedrigen Temperaturen ihre zusätzlichen Kosten aufwiegen.

      Wiederaufladbare Batterien, die zur Verwendung in Elektrofahrzeugen entwickelt werden, verwenden Lithium-Eisen-Sulfid, Zink-Chlor und Natrium-Schwefel.

      Tabelle 1 gibt die Zusammensetzung einiger gebräuchlicher Batterien an.

      Tabelle 1. Zusammensetzung gängiger Batterien

      Typ der Batterie

      Negative Elektrode

      Positive Elektrode

      Elektrolyt

      Primäre Zellen

      Leclanché-Trockenzelle

      Zink

      Mangandioxid

      Wasser, Zinkchlorid, Ammoniumchlorid

      Alkalisch

      Zink

      Mangandioxid

      Kaliumhydroxid

      Merkur (Rubens Zelle)

      Zink

      Quecksilberoxid

      Kaliumhydroxid, Zinkoxid, Wasser

      Silbermedaille

      Zink

      Silberoxid

      Kaliumhydroxid, Zinkoxid, Wasser

      Lithium

      Lithium

      Mangandioxid

      Lithiumchlorat, LiCF3SO3

      Lithium

      Lithium

      Schwefeldioxid

      Schwefeldioxid, Acetonitril, Lithiumbromid

         

      Thionylchlorid

      Lithiumaluminiumchlorid

      Zink in der Luft

      Zink

      Sauerstoff

      Zinkoxid, Kaliumhydroxid

      Sekundärzellen

      Blei-Säure

      Führen (Lead)

      Bleidioxid

      Verdünnte Schwefelsäure

      Nickel-Eisen (Edison-Batterie)

      Eisen

      Nickeloxid

      Kaliumhydroxid

      Nickel-Cadmium

      Cadmiumhydroxid

      Nickelhydroxid

      Kaliumhydroxid, möglicherweise Lithiumhydroxid

      Silber-Zink

      Zinkpulver

      Silberoxid

      Kaliumhydroxid

       

      Herstellungsprozess

      Während es deutliche Unterschiede bei der Herstellung der verschiedenen Batterietypen gibt, gibt es mehrere gemeinsame Prozesse: Wiegen, Mahlen, Mischen, Komprimieren und Trocknen der Bestandteile. In modernen Batteriefabriken sind viele dieser Prozesse geschlossen und hochgradig automatisiert, wobei abgedichtete Anlagen verwendet werden. Daher kann es während des Wiegens und Beladens sowie während der Reinigung der Ausrüstung zu einer Exposition gegenüber den verschiedenen Inhaltsstoffen kommen.

      In älteren Batterieanlagen werden viele der Mahl-, Misch- und anderen Vorgänge manuell durchgeführt, oder die Übertragung von Zutaten von einem Schritt des Prozesses zu einem anderen erfolgt manuell. In diesen Fällen besteht ein hohes Risiko des Einatmens von Stäuben oder des Hautkontakts mit ätzenden Stoffen. Zu den Vorsichtsmaßnahmen für stauberzeugende Vorgänge gehören die vollständige Einhausung und die mechanisierte Handhabung und das Wiegen von Pulvern, lokale Absaugung, tägliches Nasswischen und/oder Staubsaugen und das Tragen von Atemschutzgeräten und anderer persönlicher Schutzausrüstung während der Wartungsarbeiten.

      Lärm ist auch eine Gefahr, da Kompressionsmaschinen und Verpackungsmaschinen laut sind. Maßnahmen zur Lärmkontrolle und Gehörschutzprogramme sind unerlässlich.

      Die Elektrolyte in vielen Batterien enthalten ätzendes Kaliumhydroxid. Gehäuse sowie Haut- und Augenschutz sind angezeigte Vorsichtsmaßnahmen. Expositionen können auch gegenüber den Partikeln toxischer Metalle wie Cadmiumoxid, Quecksilber, Quecksilberoxid, Nickel und Nickelverbindungen sowie Lithium und Lithiumverbindungen auftreten, die als Anoden oder Kathoden in bestimmten Batterietypen verwendet werden. Der Blei-Säure-Akkumulator, manchmal auch als Akkumulator bezeichnet, kann erhebliche Bleiexpositionsgefahren beinhalten und wird separat im Artikel „Herstellung von Blei-Säure-Akkus“ behandelt.

      Lithiummetall ist sehr reaktiv, daher müssen Lithiumbatterien in einer trockenen Atmosphäre zusammengebaut werden, um eine Reaktion des Lithiums mit Wasserdampf zu vermeiden. Schwefeldioxid und Thionylchlorid, die in einigen Lithiumbatterien verwendet werden, gefährden die Atemwege. Wasserstoffgas, das in Nickel-Wasserstoff-Batterien verwendet wird, ist brand- und explosionsgefährlich. Diese sowie Materialien in neu entwickelten Batterien erfordern besondere Vorsichtsmaßnahmen.

      Leclanché-Zellen

      Leclanché-Trockenzellenbatterien werden wie in Abbildung 2 gezeigt hergestellt. Die positive Elektroden- oder Kathodenmischung besteht zu 60 bis 70 % aus Mangandioxid, der Rest besteht aus Graphit, Acetylenruß, Ammoniumsalzen, Zinkchlorid und Wasser. Trockenes, fein gemahlenes Mangandioxid, Graphit und Acetylenruß werden abgewogen und einem Mühlenmischer zugeführt; Elektrolyt, der Wasser, Zinkchlorid und Ammoniumchlorid enthält, wird hinzugefügt, und die hergestellte Mischung wird auf einer handbeschickten Tablettier- oder Agglomerierpresse gepresst. In bestimmten Fällen wird die Mischung vor dem Tablettieren in einem Ofen getrocknet, gesiebt und erneut befeuchtet. Die Tabletten werden geprüft und nach einigen Tagen Aushärtung auf handbeschickten Maschinen verpackt. Die Agglomerate werden dann in Schalen platziert und mit Elektrolyt getränkt und sind nun bereit für den Zusammenbau.

      Abbildung 2. Batterieproduktion mit Leclanché-Zellen

      ELA030F2

      Die Anode ist das Zinkgehäuse, das aus Zinkrohlingen auf einer Heißpresse hergestellt wird (oder Zinkbleche werden gefaltet und mit dem Gehäuse verschweißt). In großen Bottichen wird ein organischer Gelatinebrei aus Mais- und Mehlstärken angerührt, der mit Elektrolyt getränkt ist. Die Zutaten werden in der Regel ohne Wiegen aus Säcken eingefüllt. Die Mischung wird dann mit Zinkspänen und Mangandioxid gereinigt. Quecksilberchlorid wird dem Elektrolyten zugesetzt, um mit dem Inneren des Zinkbehälters ein Amalgam zu bilden. Diese Paste bildet das leitende Medium oder den Elektrolyten.

      Die Zellen werden durch automatisches Gießen der erforderlichen Menge an gelatineartiger Paste in die Zinkgehäuse zusammengebaut, um eine innere Hülsenauskleidung auf dem Zinkbehälter zu bilden. In einigen Fällen erhalten die Kisten eine Chromatierung durch Einfüllen und Entleeren einer Mischung aus Chrom- und Salzsäure, bevor die gallertartige Paste hinzugefügt wird. Das Kathodenagglomerat wird dann in der Mitte des Gehäuses positioniert. Ein Kohlenstoffstab wird zentral in der Kathode angeordnet, um als Stromkollektor zu fungieren.

      Die Zinkzelle wird dann mit geschmolzenem Wachs oder Paraffin versiegelt und mit einer Flamme erhitzt, um eine bessere Versiegelung zu erreichen. Die Zellen werden dann zusammengeschweißt, um die Batterie zu bilden. Die Reaktion der Batterie ist:

      2MnO2 + 2NH4Cl + Zn → ZnCl2 + H2O2 + Mn2O3

      Arbeiter können Mangandioxid während des Wiegens, Beladens des Mischers, Mahlens, Reinigens des Ofens, Siebens, Handpressens und Verpackens ausgesetzt sein, je nach Automatisierungsgrad, geschlossener Einhausung und lokaler Absaugung. Beim manuellen Pressen und Nassverpacken kann es zu Kontakt mit der nassen Mischung kommen, die trocknen kann, um einatembaren Staub zu erzeugen; Dermatitis kann durch Kontakt mit dem leicht ätzenden Elektrolyten auftreten. Persönliche Hygienemaßnahmen, Handschuhe und Atemschutz für Reinigungs- und Wartungsarbeiten, Duschmöglichkeiten und getrennte Schließfächer für Arbeits- und Straßenkleidung können diese Risiken reduzieren. Wie oben erwähnt, können von der Verpackungs- und Tablettenpresse Lärmgefahren ausgehen.

      Das Mischen erfolgt automatisch während der Herstellung der gelatineartigen Paste, und die einzige Exposition erfolgt während der Zugabe der Materialien. Bei der Zugabe von Quecksilberchlorid zur gallertartigen Paste besteht die Gefahr der Inhalation und Hautresorption und einer möglichen Quecksilbervergiftung. LEV oder persönliche Schutzausrüstung ist erforderlich.

      Auch die Exposition gegenüber verschütteter Chromsäure und Salzsäure beim Chromatieren sowie die Exposition gegenüber Schweißrauch und Rauch beim Erhitzen der Vergussmasse sind möglich. Die Mechanisierung des Chromatierungsprozesses, die Verwendung von Handschuhen und LEV zum Heißsiegeln und Schweißen sind geeignete Vorsichtsmaßnahmen.

      Nickel-Cadmium-Batterien

      Das heute gebräuchlichste Verfahren zur Herstellung von Nickel-Cadmium-Elektroden besteht darin, das aktive Elektrodenmaterial direkt auf ein poröses gesintertes Nickelsubstrat oder eine Platte aufzubringen. (Siehe Abbildung 3.) Die Platte wird hergestellt, indem eine Paste aus gesintertem Nickelpulver (häufig durch Zersetzung von Nickelcarbonyl hergestellt) in das offene Gitter aus vernickeltem perforiertem Stahlblech (oder Nickelgaze oder vernickeltem Stahlgaze) gepresst wird. und dann Sintern oder Trocknen in einem Ofen. Diese Platten können dann für bestimmte Zwecke geschnitten, gewogen und geprägt (komprimiert) oder für Haushaltszellen zu einer Spirale gerollt werden.

      Abbildung 3. Produktion von Nickel-Cadmium-Batterien

      ELA030F3

      Die gesinterte Platte wird dann mit Nickelnitratlösung für die positive Elektrode oder Cadmiumnitrat für die negative Elektrode imprägniert. Diese Platten werden gespült und getrocknet, in Natriumhydroxid getaucht, um Nickelhydroxid oder Cadmiumhydroxid zu bilden, und erneut gewaschen und getrocknet. Normalerweise besteht der nächste Schritt darin, die positiven und negativen Elektroden in eine große provisorische Zelle einzutauchen, die 20 bis 30 % Natriumhydroxid enthält. Lade-Entlade-Zyklen werden durchgeführt, um Verunreinigungen zu entfernen, und die Elektroden werden entfernt, gewaschen und getrocknet.

      Ein alternativer Weg zur Herstellung von Cadmiumelektroden besteht darin, eine Paste aus Cadmiumoxid gemischt mit Graphit, Eisenoxid und Paraffin herzustellen, die gemahlen und schließlich zwischen Walzen verdichtet wird, um das aktive Material zu bilden. Dieses wird dann in ein laufendes perforiertes Stahlband gepresst, das getrocknet, manchmal komprimiert und in Platten geschnitten wird. In diesem Stadium können Nasen angebracht werden.

      Die nächsten Schritte umfassen die Zell- und Batteriemontage. Bei großen Batterien werden die einzelnen Elektroden dann zu Elektrodengruppen mit Platten entgegengesetzter Polarität zusammengefügt, die mit Kunststoffseparatoren verschachtelt sind. Diese Elektrodengruppen können miteinander verschraubt oder verschweißt und in einem vernickelten Stahlgehäuse untergebracht werden. In jüngerer Zeit wurden Batteriegehäuse aus Kunststoff eingeführt. Die Zellen sind mit einer Elektrolytlösung aus Kaliumhydroxid gefüllt, die auch Lithiumhydroxid enthalten kann. Die Zellen werden dann zu Batterien zusammengesetzt und miteinander verschraubt. Kunststoffzellen können zementiert oder zusammengeklebt werden. Jede Zelle ist mit einem Leitungsverbinder mit der benachbarten Zelle verbunden, wobei ein positiver und ein negativer Anschluss an den Enden der Batterie verbleiben.

      Bei zylindrischen Batterien werden die imprägnierten Platten zu Elektrodengruppen zusammengesetzt, indem die positiven und negativen Elektroden, getrennt durch ein inertes Material, in einen dichten Zylinder gewickelt werden. Der Elektrodenzylinder wird dann in ein vernickeltes Metallgehäuse eingesetzt, mit Kaliumhydroxid-Elektrolyt versetzt und die Zelle verschweißt.

      Die chemische Reaktion beim Laden und Entladen von Nickel-Cadmium-Batterien ist:

      Die größte potenzielle Exposition gegenüber Cadmium ergibt sich aus der Handhabung von Cadmiumnitrat und seiner Lösung bei der Herstellung von Paste aus Cadmiumoxidpulver und der Handhabung der getrockneten aktiven Pulver. Eine Exposition kann auch während der Rückgewinnung von Cadmium aus Schrottplatten auftreten. Gehäuse und automatisches Wiegen und Mischen können diese Gefahren in den frühen Schritten verringern.

      Ähnliche Maßnahmen können die Exposition gegenüber Nickelverbindungen kontrollieren. Die Herstellung von gesintertem Nickel aus Nickelcarbonyl, obwohl sie in abgedichteten Maschinen erfolgt, beinhaltet die potenzielle Exposition gegenüber extrem giftigem Nickelcarbonyl und Kohlenmonoxid. Der Prozess erfordert eine kontinuierliche Überwachung auf Gaslecks.

      Der Umgang mit ätzendem Kalium- oder Lithiumhydroxid erfordert eine geeignete Belüftung und persönlichen Schutz. Schweißen erzeugt Rauch und erfordert LEV.

      Gesundheitliche Auswirkungen und Krankheitsbilder

      Die schwerwiegendsten Gesundheitsgefahren bei der Herstellung herkömmlicher Batterien sind die Exposition gegenüber Blei, Cadmium, Quecksilber und Mangandioxid. Gefahren durch Blei werden an anderer Stelle in diesem Kapitel erörtert und Enzyklopädie. Cadmium kann Nierenerkrankungen verursachen und ist krebserregend. Es wurde festgestellt, dass die Cadmiumexposition in US-amerikanischen Nickel-Cadmium-Batteriewerken weit verbreitet ist, und viele Arbeiter mussten aufgrund hoher Cadmiumspiegel in Blut und Urin medizinisch entfernt werden, gemäß den Bestimmungen des Cadmiumstandards der Arbeitsschutzbehörde (Occupational Safety and Health Administration) (McDiarmid et al. 1996). . Quecksilber beeinflusst die Nieren und das Nervensystem. Eine übermäßige Exposition gegenüber Quecksilberdampf wurde in Studien an mehreren Quecksilberbatterieanlagen nachgewiesen (Telesca 1983). Es hat sich gezeigt, dass Mangandioxid beim Mischen und Handhaben von Pulvern bei der Herstellung alkalischer Trockenzellen hoch ist (Wallis, Menke und Chelton 1993). Dies kann bei Batteriearbeitern zu neurofunktionellen Defiziten führen (Roels et al. 1992). Manganstäube können bei übermäßiger Aufnahme zu Parkinson-ähnlichen Störungen des zentralen Nervensystems führen. Weitere besorgniserregende Metalle sind Nickel, Lithium, Silber und Kobalt.

      Der Kontakt mit Zinkchlorid-, Kaliumhydroxid-, Natriumhydroxid- und Lithiumhydroxidlösungen, die in den Elektrolyten von Batterien verwendet werden, kann zu Hautverbrennungen führen.

       

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      Mittwoch, März 16 2011 21: 05

      Aluminiumschmelze und Raffination

      Prozessübersicht

      Bauxit wird im Tagebau gewonnen. Die reicheren Erze werden wie abgebaut verwendet. Die Erze geringerer Qualität können durch Zerkleinern und Waschen aufbereitet werden, um Ton- und Silica-Abfall zu entfernen. Die Herstellung des Metalls umfasst zwei grundlegende Schritte:

      1. Verfeinerung. Herstellung von Tonerde aus Bauxit nach dem Bayer-Verfahren, bei dem Bauxit bei hoher Temperatur und hohem Druck in einer starken Natronlauge aufgeschlossen wird. Das resultierende Hydrat wird kristallisiert und in einem Ofen oder Wirbelbett-Kalzinator zum Oxid kalziniert.
      2. eingrenzen. Reduktion von Aluminiumoxid zu jungfräulichem Aluminiummetall unter Verwendung des Hall-Heroult-Elektrolyseverfahrens unter Verwendung von Kohleelektroden und Kryolith-Flussmittel.

       

      Experimentelle Entwicklungen deuten darauf hin, dass Aluminium in Zukunft durch direkte Reduktion aus dem Erz zu Metall reduziert werden kann.

      Gegenwärtig sind zwei Haupttypen von elektrolytischen Hall-Heroult-Zellen in Gebrauch. Das sogenannte "Pre-Bake"-Verfahren verwendet Elektroden, die wie unten angegeben hergestellt sind. In solchen Schmelzhütten tritt die Exposition gegenüber polyzyklischen Kohlenwasserstoffen normalerweise in den Elektrodenherstellungsanlagen auf, insbesondere während Mischmühlen und Formpressen. Schmelzhütten, die die Zelle vom Soderberg-Typ verwenden, benötigen keine Einrichtungen zur Herstellung von gebrannten Kohlenstoffanoden. Vielmehr wird die Mischung aus Koks und Pechbindemittel in Trichter gegeben, deren untere Enden in die geschmolzene Kryolith-Aluminiumoxid-Badmischung eingetaucht sind. Wenn die Mischung aus Pech und Koks durch das geschmolzene Metall-Kryolith-Bad innerhalb der Zelle erhitzt wird, backt diese Mischung zu einer harten graphitischen Masse in situ. In die anodische Masse werden Metallstäbe als Leiter für einen elektrischen Gleichstromfluss eingesetzt. Diese Stäbe müssen regelmäßig ersetzt werden; beim Extrahieren dieser werden beträchtliche Mengen an flüchtigen Bestandteilen von Kohlenteerpech in die Zellenraumumgebung freigesetzt. Zu dieser Exposition werden die flüchtigen Pechbestandteile hinzugefügt, die beim Fortschreiten des Backens der Pechkoksmasse erzeugt werden.

      In den letzten zehn Jahren hat die Industrie dazu tendiert, bestehende Reduktionsanlagen vom Typ Soderberg entweder nicht zu ersetzen oder zu modifizieren, als Folge der nachgewiesenen karzinogenen Gefahr, die sie darstellen. Darüber hinaus werden mit der zunehmenden Automatisierung des Betriebs von Reduktionszellen – insbesondere beim Wechseln von Anoden – Aufgaben häufiger von geschlossenen mechanischen Kränen durchgeführt. Folglich nehmen die Belastungen der Arbeitnehmer und das Risiko, die mit der Aluminiumschmelze verbundenen Erkrankungen zu entwickeln, in modernen Anlagen allmählich ab. Im Gegensatz dazu wird in jenen Volkswirtschaften, in denen angemessene Kapitalinvestitionen nicht leicht verfügbar sind, das Fortbestehen älterer, manuell betriebener Reduktionsverfahren weiterhin die Risiken jener Berufskrankheiten (siehe unten) darstellen, die zuvor mit Aluminiumreduktionsanlagen in Verbindung gebracht wurden. Tatsächlich wird diese Tendenz bei solchen älteren, nicht verbesserten Operationen tendenziell noch verstärkt, insbesondere wenn sie älter werden.

      Herstellung von Kohlenstoffelektroden

      Die Elektroden, die für die elektrolytische Reduktion vor dem Einbrennen zu reinem Metall erforderlich sind, werden normalerweise von einer Anlage hergestellt, die mit dieser Art von Aluminiumschmelzanlage verbunden ist. Die Anoden und Kathoden werden am häufigsten aus einer Mischung aus gemahlenem, aus Erdöl gewonnenem Koks und Pech hergestellt. Koks wird zunächst in Kugelmühlen gemahlen, dann gefördert und mechanisch mit dem Pech vermischt und schließlich in Formpressen zu Blöcken gegossen. Diese Anoden- oder Kathodenblöcke werden als nächstes mehrere Tage lang in einem gasbeheizten Ofen erhitzt, bis sie harte Graphitmassen bilden, aus denen im wesentlichen alle flüchtigen Bestandteile ausgetrieben sind. Schließlich werden sie an Anodenstäben befestigt oder gesägt, um die Kathodenstäbe aufzunehmen.

      Es sei darauf hingewiesen, dass das zur Bildung solcher Elektroden verwendete Pech ein Destillat darstellt, das aus Kohle oder Erdölteer gewonnen wird. Bei der Umwandlung dieses Teers in Pech durch Erhitzen hat das endgültige Pechprodukt im Wesentlichen alle seine anorganischen Stoffe mit niedrigem Siedepunkt, z. B. SO, abgekocht2sowie aliphatische Verbindungen und ein- und zweikernige aromatische Verbindungen. Daher sollte ein solches Pech bei seiner Verwendung nicht die gleichen Gefahren darstellen wie Kohle- oder Erdölteer, da diese Klassen von Verbindungen nicht vorhanden sein sollten. Es gibt einige Hinweise darauf, dass das karzinogene Potenzial solcher Pechprodukte möglicherweise nicht so groß ist wie das komplexere Gemisch aus Teeren und anderen flüchtigen Stoffen, das mit der unvollständigen Verbrennung von Kohle verbunden ist.

      Gefahren und ihre Vermeidung

      Die Gefahren und vorbeugenden Maßnahmen für Aluminiumschmelz- und Raffinationsprozesse sind im Grunde die gleichen wie beim Schmelzen und Raffinieren im Allgemeinen; Die einzelnen Prozesse weisen jedoch bestimmte spezifische Gefahren auf.

      Bergbau

      Obwohl in der Literatur sporadisch auf „Bauxit-Lunge“ Bezug genommen wird, gibt es kaum überzeugende Beweise dafür, dass eine solche Entität existiert. Es sollte jedoch die Möglichkeit des Vorhandenseins von kristallinem Siliziumdioxid in Bauxiterzen in Betracht gezogen werden.

      Bayer-Verfahren

      Die umfangreiche Verwendung von Natronlauge im Bayer-Prozess birgt häufig die Gefahr von Verätzungen der Haut und der Augen. Das Entkalken von Tanks durch Presslufthämmer ist für eine starke Lärmbelastung verantwortlich. Die potenziellen Gefahren, die mit dem Einatmen übermäßiger Dosen von bei diesem Verfahren erzeugtem Aluminiumoxid verbunden sind, werden nachstehend erörtert.

      Alle am Bayer-Prozess beteiligten Arbeiter sollten gut über die Gefahren informiert sein, die mit dem Umgang mit Natronlauge verbunden sind. An allen gefährdeten Standorten sollten Augenspülbrunnen und -becken mit fließendem Wasser und Schwallduschen mit Hinweisen zur Erläuterung ihrer Verwendung bereitgestellt werden. PSA (z. B. Schutzbrillen, Handschuhe, Schürzen und Stiefel) sollten bereitgestellt werden. Duschen und doppelte Schließfächer (ein Schließfach für Arbeitskleidung, das andere für persönliche Kleidung) sollten bereitgestellt werden, und alle Mitarbeiter sollten ermutigt werden, sich am Ende der Schicht gründlich zu waschen. Alle Arbeiter, die mit geschmolzenem Metall umgehen, sollten mit Visieren, Atemschutzmasken, Stulpen, Schürzen, Armbinden und Gamaschen ausgestattet sein, um sie vor Verbrennungen, Staub und Dämpfen zu schützen. Arbeiter, die beim Gadeau-Niedertemperaturverfahren beschäftigt sind, sollten mit speziellen Handschuhen und Anzügen ausgestattet werden, um sie vor Salzsäuredämpfen zu schützen, die beim Anfahren der Zellen freigesetzt werden; Wolle hat sich als beständig gegen diese Dämpfe erwiesen. Atemschutzgeräte mit Aktivkohlepatronen oder mit Aluminiumoxid imprägnierten Masken bieten angemessenen Schutz gegen Pech- und Fluordämpfe; Zum Schutz vor Kohlenstaub sind effiziente Staubmasken erforderlich. Arbeiter mit stärkerer Staub- und Rauchbelastung, insbesondere in Söderberg-Betrieben, sollten mit luftversorgtem Atemschutzgerät ausgestattet werden. Da mechanisierte Potroom-Arbeiten von geschlossenen Kabinen aus ferngesteuert durchgeführt werden, werden diese Schutzmaßnahmen weniger notwendig.

      Elektrolytische Reduktion

      Die elektrolytische Reduktion setzt Arbeiter der Gefahr von Hautverbrennungen und Unfällen aufgrund von Spritzern geschmolzenen Metalls, Hitzestressstörungen, Lärm, elektrischen Gefahren, Kryolith- und Flusssäuredämpfen aus. Elektrolytische Reduktionszellen können große Mengen an Fluorid- und Aluminiumoxidstäuben freisetzen.

      In Werkstätten zur Herstellung von Kohleelektroden sollten Absauganlagen mit Beutelfiltern installiert werden; Die Einhausung von Pech- und Kohlemahlgeräten minimiert die Exposition gegenüber erhitztem Pech und Kohlenstaub weiter effektiv. Regelmäßige Kontrollen der atmosphärischen Staubkonzentrationen sollten mit einem geeigneten Probenahmegerät durchgeführt werden. Bei staubexponierten Arbeitern sollten regelmäßige Röntgenuntersuchungen durchgeführt werden, denen bei Bedarf klinische Untersuchungen folgen sollten.

      Um das Risiko des Umgangs mit Pech zu verringern, sollte der Transport dieses Materials so weit wie möglich mechanisiert werden (z. B. können beheizte Straßentankwagen verwendet werden, um flüssiges Pech zu den Werken zu transportieren, wo es automatisch in beheizte Pechtanks gepumpt wird). Regelmäßige Hautuntersuchungen zur Erkennung von Erythemen, Epitheliomen oder Dermatitis sind ebenfalls ratsam, und durch Schutzcremes auf Alginatbasis kann zusätzlicher Schutz geboten werden.

      Arbeiter, die Heißarbeiten verrichten, sollten vor Beginn der Hitze angewiesen werden, die Flüssigkeitsaufnahme zu erhöhen und ihre Nahrung stark zu salzen. Sie und ihre Vorgesetzten sollten auch darin geschult werden, beginnende hitzebedingte Störungen bei sich und ihren Mitarbeitern zu erkennen. Alle hier arbeitenden Personen sollten geschult werden, um die erforderlichen Maßnahmen zu ergreifen, um das Auftreten oder Fortschreiten der Hitzestörungen zu verhindern.

      Arbeitnehmer, die hohen Lärmpegeln ausgesetzt sind, sollten mit Gehörschutzausrüstung wie Ohrstöpseln ausgestattet werden, die den Durchgang von niederfrequentem Lärm zulassen (um die Wahrnehmung von Befehlen zu ermöglichen), aber die Übertragung von intensivem, hochfrequentem Lärm reduzieren. Darüber hinaus sollten sich Arbeitnehmer regelmäßig einer audiometrischen Untersuchung unterziehen, um einen Hörverlust festzustellen. Schließlich sollte das Personal auch für die Herz-Lungen-Wiederbelebung von Opfern von Stromschlagunfällen geschult werden.

      Das Potenzial für Spritzer geschmolzenen Metalls und schwere Verbrennungen ist an vielen Stellen in Reduktionsanlagen und zugehörigen Betrieben weit verbreitet. Zusätzlich zu Schutzkleidung (z. B. Stulpen, Schürzen, Gamaschen und Gesichtsschutz) sollte das Tragen von synthetischer Kleidung verboten werden, da die Hitze von geschmolzenem Metall dazu führt, dass solche erhitzten Fasern schmelzen und an der Haut haften bleiben, was Hautverbrennungen weiter verstärkt.

      Personen, die Herzschrittmacher tragen, sollten wegen des Risikos magnetfeldinduzierter Rhythmusstörungen von Repositionsoperationen ausgeschlossen werden.

      Andere gesundheitliche Auswirkungen

      Über die Gefährdung von Arbeitern, der allgemeinen Bevölkerung und der Umwelt durch die Emission von fluoridhaltigen Gasen, Rauch und Stäuben bei der Verwendung von Kryolith-Flussmittel wurde vielfach berichtet (siehe Tabelle 1). Bei Kindern, die in der Nähe schlecht kontrollierter Aluminiumhütten leben, wurde über unterschiedliche Grade von Fleckenbildung der bleibenden Zähne berichtet, wenn die Exposition während der Entwicklungsphase des Wachstums der bleibenden Zähne erfolgte. Bei Hüttenarbeitern vor 1950 oder dort, wo eine unzureichende Kontrolle der Fluoridabwässer andauerte, wurden knöcherne Fluorose in unterschiedlichem Ausmaß beobachtet. Das erste Stadium dieses Zustands besteht aus einer einfachen Zunahme der Knochendichte, die besonders in den Wirbelkörpern und im Becken ausgeprägt ist. Wenn Fluorid weiter in den Knochen absorbiert wird, ist als nächstes eine Verkalkung der Bänder des Beckens zu sehen. Schließlich werden bei extremer und längerer Fluoridbelastung Verkalkungen der paraspinalen und anderer Bandstrukturen sowie Gelenke festgestellt. Während dieses letzte Stadium in seiner schweren Form in Kryolith-Verarbeitungsanlagen beobachtet wurde, wurden solche fortgeschrittenen Stadien selten, wenn überhaupt, bei Arbeitern in Aluminiumhütten beobachtet. Offensichtlich sind die weniger schwerwiegenden Röntgenveränderungen in knöchernen und ligamentären Strukturen nicht mit Veränderungen der architektonischen oder metabolischen Funktion des Knochens verbunden. Durch ordnungsgemäße Arbeitspraktiken und angemessene Atemkontrolle können Arbeiter in solchen Reduktionsoperationen leicht daran gehindert werden, trotz 25 bis 40 Jahren solcher Arbeit eine der vorstehenden Röntgenveränderungen zu entwickeln. Schließlich sollte die Mechanisierung von Potroom-Operationen alle mit Fluorid verbundenen Gefahren minimieren, wenn nicht sogar vollständig eliminieren.

      Tabelle 1. Prozessmaterialinput und Schadstoffausstoß beim Schmelzen und Raffinieren von Aluminium

      Verfahren

      Materialeingang

      Luftemissionen

      Abfälle verarbeiten

      Andere Abfälle

      Raffination von Bauxit

      Bauxit, Natriumhydroxid

      Partikel, Ätzmittel/Wasser
      Dampf

       

      Rückstände, die Silizium, Eisen, Titan, Calciumoxide und Ätzmittel enthalten

      Klärung und Ausfällung von Aluminiumoxid

      Tonerdeschlamm, Stärke, Wasser

       

      Stärke-, sand- und ätzmittelhaltiges Abwasser

       

      Aluminiumoxid-Kalzinierung

      Aluminiumhydrat

      Feinstaub und Wasserdampf

         

      Primär elektrolytisch
      Aluminiumschmelzen

      Tonerde, Kohlenstoffanoden, Elektrolysezellen, Kryolith

      Fluorid – sowohl gasförmig als auch Partikel, Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid, C2F6 ,CF4 und perfluorierte Kohlenstoffe (PFC)

       

      Verbrauchte Potliner

       

      Seit den frühen 1980er Jahren wurde ein Asthma-ähnlicher Zustand bei Arbeitern in Aluminiumreduktions-Potrooms eindeutig nachgewiesen. Diese Abweichung, die als berufsbedingtes Asthma im Zusammenhang mit Aluminiumschmelzen (OAAAS) bezeichnet wird, ist durch variablen Luftstromwiderstand, bronchiale Hyperreaktivität oder beides gekennzeichnet und wird nicht durch Stimuli außerhalb des Arbeitsplatzes ausgelöst. Seine klinischen Symptome bestehen aus Keuchen, Engegefühl in der Brust und Atemlosigkeit sowie unproduktivem Husten, die normalerweise einige Stunden nach einer Exposition am Arbeitsplatz verzögert auftreten. Die Latenzzeit zwischen Beginn der Arbeitsexposition und dem Beginn von OAAAS ist sehr unterschiedlich und reicht von 1 Woche bis zu 10 Jahren, je nach Intensität und Art der Exposition. Der Zustand bessert sich normalerweise mit der Entfernung vom Arbeitsplatz nach den Ferien usw., wird jedoch häufiger und schwerwiegender bei fortgesetzter Arbeitsexposition.

      Während das Auftreten dieses Zustands mit den Fluoridkonzentrationen im Potroom korreliert wurde, ist nicht klar, dass die Ätiologie der Störung speziell auf die Exposition gegenüber diesem chemischen Mittel zurückzuführen ist. Angesichts des komplexen Staub-Rauch-Gemischs (z. B. partikuläre und gasförmige Fluoride, Schwefeldioxid sowie geringe Konzentrationen der Oxide von Vanadium, Nickel und Chrom) ist es wahrscheinlicher, dass solche Fluoridmessungen ein Ersatz für dieses komplexe Rauchgemisch darstellen. Gase und Partikel in Potrooms gefunden.

      Es scheint gegenwärtig, dass dieser Zustand zu einer zunehmend wichtigen Gruppe von Berufskrankheiten gehört: Berufsasthma. Der kausale Prozess, der zu dieser Störung führt, ist im Einzelfall schwer zu bestimmen. Anzeichen und Symptome von OAAAS können folgende Ursachen haben: vorbestehendes allergisches Asthma, unspezifische bronchiale Hyperreagibilität, reaktives Atemwegsdysfunktionssyndrom (RADS) oder echtes Berufsasthma. Die Diagnose dieses Zustands ist derzeit problematisch und erfordert eine kompatible Anamnese, das Vorhandensein einer variablen Luftstrombegrenzung oder, falls dies nicht der Fall ist, die Erzeugung einer pharmakologisch induzierten bronchialen Hyperreaktivität. Aber wenn letzteres nicht nachweisbar ist, ist diese Diagnose unwahrscheinlich. (Dieses Phänomen kann jedoch schließlich verschwinden, nachdem die Störung mit der Entfernung von Arbeitsbelastungen abgeklungen ist.)

      Da diese Störung bei fortgesetzter Exposition tendenziell immer schwerer wird, müssen betroffene Personen in der Regel von fortgesetzten Arbeitsexpositionen entfernt werden. Während Personen mit vorbestehendem atopischem Asthma anfangs von Zellenräumen mit Aluminiumreduktion ausgeschlossen werden sollten, kann das Fehlen einer Atopie nicht vorhersagen, ob dieser Zustand nach einer Exposition am Arbeitsplatz auftritt.

      Derzeit gibt es Berichte, die darauf hindeuten, dass Aluminium bei Arbeitern, die dieses Metall schmelzen und schweißen, mit Neurotoxizität in Verbindung gebracht werden kann. Es wurde eindeutig gezeigt, dass Aluminium über die Lunge aufgenommen und in höheren Konzentrationen als normal mit dem Urin ausgeschieden wird, insbesondere bei Arbeitern in Reduktionszellen. Ein Großteil der Literatur zu neurologischen Wirkungen bei solchen Arbeitern leitet sich jedoch von der Annahme ab, dass die Aluminiumabsorption zu einer Neurotoxizität beim Menschen führt. Dementsprechend muss der Zusammenhang zwischen Aluminium und beruflicher Neurotoxizität zum jetzigen Zeitpunkt als spekulativ angesehen werden, bis solche Assoziationen besser reproduzierbar nachweisbar sind.

      Da beim Anodenwechsel oder bei anderen anstrengenden Arbeiten in Gegenwart von geschmolzenem Kryolith und Aluminium zeitweise mehr als 300 kcal/h verbraucht werden müssen, kann es bei Hitzeperioden zu Überhitzungsstörungen kommen. Solche Episoden treten am wahrscheinlichsten auf, wenn das Wetter anfänglich von gemäßigten zu heißen, feuchten Bedingungen des Sommers wechselt. Außerdem prädisponieren auch Arbeitspraktiken, die zu einem beschleunigten Anodenwechsel oder einer Beschäftigung über zwei aufeinanderfolgende Arbeitsschichten bei heißem Wetter führen, Arbeiter für solche Hitzestörungen. Arbeiter, die unzureichend hitzeakklimatisiert oder körperlich konditioniert sind, deren Salzaufnahme unzureichend ist oder die zwischenzeitlich oder kürzlich erkrankt sind, sind besonders anfällig für die Entwicklung von Hitzeerschöpfung und/oder Hitzekrämpfen, während sie solche anstrengenden Aufgaben ausführen. Hitzschlag ist bei Arbeitern in Aluminiumschmelzen aufgetreten, aber selten, außer bei denen mit bekannten prädisponierenden Gesundheitsveränderungen (z. B. Alkoholismus, Alterung).

      Es wurde gezeigt, dass die Exposition gegenüber polyzyklischen Aromaten, die mit dem Einatmen von Pechdämpfen und Partikeln verbunden sind, insbesondere das Personal der Reduktionszelle vom Soderberg-Typ einem übermäßigen Risiko aussetzt, Harnblasenkrebs zu entwickeln. das überschüssige Krebsrisiko ist weniger gut etabliert. Es wird davon ausgegangen, dass Arbeiter in Kohleelektrodenfabriken, in denen Mischungen aus erhitztem Koks und Teer erhitzt werden, ebenfalls einem solchen Risiko ausgesetzt sind. Nach mehrtägigem Einbrennen von Elektroden bei ca. 1,200 °C sind polyzyklische aromatische Verbindungen jedoch praktisch vollständig verbrannt bzw. verflüchtigt und gehen nicht mehr mit solchen Anoden oder Kathoden einher. Daher wurde nicht so deutlich gezeigt, dass die Reduktionszellen, die vorgebackene Elektroden verwenden, ein übermäßiges Risiko für die Entwicklung dieser bösartigen Erkrankungen darstellen. Andere Neoplasien (z. B. nicht-granulozytäre Leukämie und Hirntumoren) wurden bei Aluminiumreduktionsoperationen vermutet; derzeit sind solche Beweise fragmentarisch und widersprüchlich.

      In der Nähe der Elektrolysezellen erzeugt die Verwendung von pneumatischen Krustenbrechern in den Potrooms Geräuschpegel in der Größenordnung von 100 dBA. Die elektrolytischen Reduktionszellen werden in Reihe von einer Niederspannungs-Hochstromversorgung betrieben, und folglich sind Fälle von Stromschlägen normalerweise nicht schwerwiegend. Im Kraftwerkshaus jedoch, wo die Hochspannungsversorgung in das Reihenschaltungsnetz der Töpferei mündet, kann es zu schweren Unfällen mit elektrischen Schlägen kommen, insbesondere da die elektrische Versorgung ein Wechselstrom mit hoher Spannung ist.

      Da Gesundheitsbedenken in Bezug auf Expositionen im Zusammenhang mit elektromagnetischen Feldern geäußert wurden, wurde die Exposition von Arbeitern in dieser Branche in Frage gestellt. Es muss beachtet werden, dass die den elektrolytischen Reduktionszellen zugeführte Leistung Gleichstrom ist; Dementsprechend sind die in den Potrooms erzeugten elektromagnetischen Felder hauptsächlich vom statischen oder stehenden Feldtyp. Im Gegensatz zu niederfrequenten elektromagnetischen Feldern zeigen solche Felder noch weniger leicht konsistente oder reproduzierbare biologische Wirkungen, entweder experimentell oder klinisch. Außerdem wird festgestellt, dass die in heutigen Zellenräumen gemessenen Flusspegel der Magnetfelder im Allgemeinen innerhalb der derzeit vorgeschlagenen vorläufigen Schwellenwerte für statische Magnetfelder, Sub-Hochfrequenz- und statische elektrische Felder liegen. Exposition gegenüber ultraniederfrequenten elektromagnetischen Feldern tritt auch in Reduktionsanlagen auf, insbesondere an den entfernten Enden dieser Räume neben Gleichrichterräumen. Die in den nahe gelegenen Potrooms gefundenen Flusswerte sind jedoch minimal und liegen weit unter den gegenwärtigen Standards. Schließlich wurden keine kohärenten oder reproduzierbaren epidemiologischen Beweise für gesundheitsschädliche Auswirkungen durch elektromagnetische Felder in Aluminiumreduktionsanlagen überzeugend nachgewiesen.

      Elektrodenherstellung

      Arbeiter, die mit Pechdämpfen in Kontakt kommen, können Hautrötungen entwickeln; Sonneneinstrahlung führt zu einer Photosensibilisierung mit erhöhter Reizung. Fälle von lokalisierten Hauttumoren sind bei Kohleelektrodenarbeitern aufgetreten, bei denen eine unzureichende persönliche Hygiene praktiziert wurde; nach Exzision und Arbeitsplatzwechsel wird in der Regel keine weitere Ausbreitung oder Rezidive festgestellt. Bei der Elektrodenherstellung können erhebliche Mengen an Kohle- und Pechstaub entstehen. Wo solche Staubexpositionen schwerwiegend und unzureichend kontrolliert waren, gab es gelegentlich Berichte, dass Hersteller von Kohleelektroden eine einfache Pneumokoniose mit fokalem Emphysem entwickeln können, die durch die Entwicklung massiver fibrotischer Läsionen kompliziert wird. Sowohl die einfache als auch die komplizierte Pneumokoniose sind nicht von der entsprechenden Erkrankung der Kohlenarbeiter-Pneumokoniose zu unterscheiden. Beim Mahlen von Koks in Kugelmühlen entstehen Geräuschpegel von bis zu 100 dBA.

      Anmerkung der Redaktion: Die Aluminium produzierende Industrie wurde von der International Agency for Research on Cancer (IARC) als bekannter Verursacher von Krebserkrankungen der Gruppe 1 eingestuft. Eine Vielzahl von Expositionen wurde mit anderen Krankheiten in Verbindung gebracht (z. B. „Potroom-Asthma“), die an anderer Stelle in diesem Dokument beschrieben werden Enzyklopädie.

       

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      Mittwoch, März 16 2011 19: 06

      Herstellung von Elektrokabeln

      Kabel gibt es in einer Vielzahl von Größen für unterschiedliche Anwendungen, von Hochspannungskabeln, die Strom mit mehr als 100 Kilovolt transportieren, bis hin zu Telekommunikationskabeln. Letztere verwendeten in der Vergangenheit Kupferleiter, aber diese wurden durch Glasfaserkabel ersetzt, die mehr Informationen in einem viel kleineren Kabel übertragen. Dazwischen liegen die allgemeinen Kabel für Hausinstallationszwecke, andere flexible Kabel und Starkstromkabel mit Spannungen unterhalb derjenigen der Höchstspannungskabel. Darüber hinaus gibt es spezialisiertere Kabel wie mineralisolierte Kabel (die dort verwendet werden, wo ihr inhärenter Schutz vor Verbrennungen im Feuer entscheidend ist – zum Beispiel in einer Fabrik, in einem Hotel oder an Bord eines Schiffes), Lackdrähte (die als Elektrokabel verwendet werden). Wicklungen für Motoren), Litzendraht (verwendet in der Spiralverbindung eines Telefonhörers), Herdkabel (die früher Asbestisolierung verwendeten, heute aber andere Materialien verwenden) und so weiter.

      Materialien und Prozesse

      Dirigenten

      Das am häufigsten verwendete Material als Leiter in Kabeln war aufgrund seiner elektrischen Leitfähigkeit seit jeher Kupfer. Kupfer muss zu hoher Reinheit raffiniert werden, bevor es zu einem Leiter verarbeitet werden kann. Die Raffination von Kupfer aus Erz oder Schrott ist ein zweistufiger Prozess:

      1. Feuerraffination in einem großen Ofen, um unerwünschte Verunreinigungen zu entfernen und eine Kupferanode zu gießen
      2. elektrolytische Raffination in einer schwefelsäurehaltigen elektrischen Zelle, aus der hochreines Kupfer an der Kathode abgeschieden wird.

       

      In modernen Anlagen werden Kupferkathoden in einem Schachtofen erschmolzen und stranggegossen und zu Kupferdraht gewalzt. Dieser Stab wird auf einer Drahtziehmaschine auf die erforderliche Größe heruntergezogen, indem das Kupfer durch eine Reihe präziser Ziehsteine ​​gezogen wird. In der Vergangenheit wurde der Drahtziehvorgang an einem zentralen Ort durchgeführt, wobei viele Maschinen Drähte unterschiedlicher Größe herstellten. In jüngerer Zeit haben kleinere autonome Fabriken ihren eigenen, kleineren Drahtziehbetrieb. Für einige Spezialanwendungen wird der Kupferleiter mit einer Metallbeschichtung wie Zinn, Silber oder Zink plattiert.

      Aluminiumleiter werden in Starkstromkabeln verwendet, wo das geringere Gewicht die schlechtere Leitfähigkeit im Vergleich zu Kupfer mehr als ausgleicht. Aluminiumleiter werden hergestellt, indem ein erhitzter Aluminiumblock unter Verwendung einer Strangpresse durch eine Matrize gepresst wird.

      Spezialisiertere metallische Leiter verwenden spezielle Legierungen für eine bestimmte Anwendung. Eine Cadmium-Kupfer-Legierung wurde für Oberleitungen (die bei einer Eisenbahn verwendeten Oberleitungen) und für den in einem Telefonhörer verwendeten Litzendraht verwendet. Das Cadmium erhöht die Zugfestigkeit im Vergleich zu reinem Kupfer und wird verwendet, damit die Oberleitung nicht zwischen den Stützen durchhängt. Bei bestimmten Anwendungen wird auch eine Beryllium-Kupfer-Legierung verwendet.

      Optische Fasern, bestehend aus einem kontinuierlichen Filament aus hochwertigem Glas zur Übertragung von Telekommunikation, wurden in den frühen 1980er Jahren entwickelt. Dies erforderte eine völlig neue Fertigungstechnologie. Siliziumtetrachlorid wird in einer Drehbank gebrannt, um Siliziumdioxid auf einem Rohling abzuscheiden. Das Siliziumdioxid wird durch Erhitzen in einer Chloratmosphäre zu Glas umgewandelt; Anschließend wird es auf Maß gezogen und mit einer Schutzschicht versehen.

      Isolierung

      Viele Isolationsmaterialien wurden für verschiedene Arten von Kabeln verwendet. Die gebräuchlichsten Typen sind Kunststoffe wie PVC, Polyethylen, Polytetrafluorethylen (PTFE) und Polyamide. Der Kunststoff wird jeweils nach einer technischen Spezifikation formuliert und mit einer Extrusionsmaschine auf die Außenseite des Leiters aufgebracht. In einigen Fällen können der Kunststoffmasse Materialien für eine bestimmte Anwendung zugesetzt werden. Einige Stromkabel enthalten beispielsweise eine Silanverbindung zur Vernetzung des Kunststoffs. In Fällen, in denen das Kabel im Boden vergraben wird, wird ein Pestizid hinzugefügt, um zu verhindern, dass Termiten die Isolierung anfressen.

      Einige flexible Kabel, insbesondere solche in Untertageminen, verwenden eine Gummiisolierung. Hunderte verschiedener Gummimischungen werden benötigt, um unterschiedliche Spezifikationen zu erfüllen, und eine spezielle Gummimischungsanlage ist erforderlich. Der Gummi wird auf den Leiter extrudiert. Es muss auch vulkanisiert werden, indem es entweder durch ein Bad aus heißem Nitritsalz oder eine unter Druck stehende Flüssigkeit geführt wird. Damit benachbarte gummiisolierte Leiter nicht zusammenkleben, werden sie durch Talkum gezogen.

      Der Leiter innerhalb eines Kabels kann mit einem Isolator umwickelt sein, wie z. B. Papier (das mit einem Mineral- oder synthetischen Öl getränkt sein kann) oder Glimmer. Dann wird eine Außenhülle aufgebracht, typischerweise durch Kunststoffextrusion.

      Es wurden zwei Verfahren zur Herstellung von mineralisolierten (MI) Kabeln entwickelt. Bei der ersten wird in ein Kupferrohr eine Reihe von massiven Kupferleitern eingesetzt, und der Zwischenraum ist mit Magnesiumoxidpulver gefüllt. Die gesamte Baugruppe wird dann durch eine Reihe von Matrizen auf die erforderliche Größe heruntergezogen. Die andere Technik beinhaltet das kontinuierliche Schweißen einer Kupferspirale um durch Pulver getrennte Leiter. Im Gebrauch ist der äußere Kupfermantel eines MI-Kabels die Erdverbindung, und die Innenleiter führen den Strom. Obwohl keine äußere Schicht benötigt wird, verlangen einige Kunden aus ästhetischen Gründen einen PVC-Mantel. Dies ist kontraproduktiv, da der Hauptvorteil von MI-Kabel darin besteht, dass es nicht brennt, und ein PVC-Mantel diesen Vorteil etwas zunichte macht.

      In den letzten Jahren wurde dem Verhalten von Kabeln im Brandfall aus zwei Gründen zunehmend Aufmerksamkeit geschenkt:

      1. Die meisten Gummis und Kunststoffe, die traditionellen Isoliermaterialien, geben bei einem Brand große Mengen an Rauch und giftigen Gasen ab, und bei einer Reihe von hochkarätigen Bränden war dies die Haupttodesursache.
      2. Sobald ein Kabel durchgebrannt ist, berühren sich die Leiter und schmelzen den Stromkreis, wodurch elektrische Energie verloren geht. Dies hat zur Entwicklung von rauch- und feuerarmen (LSF) Compounds sowohl für Kunststoff- als auch für Gummimaterialien geführt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die beste Leistung im Brandfall immer von einem MI-Kabel erzielt wird.

       

      Für bestimmte Kabel werden eine Reihe von Spezialmaterialien verwendet. Hochspannungskabel sind sowohl wegen der Isolations- als auch der Kühleigenschaften mit Öl gefüllt. Andere Kabel verwenden ein als MIND bekanntes Kohlenwasserstofffett, Vaseline oder einen Bleimantel. Lackdrähte werden typischerweise hergestellt, indem sie mit einem in Kresol gelösten Polyurethanlack beschichtet werden.

      Kabelherstellung

      Bei vielen Kabeln sind die einzelnen, isolierten Leiter miteinander verdrillt, um eine bestimmte Konfiguration zu bilden. Eine Anzahl von Rollen, die die einzelnen Leiter enthalten, drehen sich um eine zentrale Achse, wenn das Kabel durch die Maschine gezogen wird, in Vorgängen, die als bekannt sind Strandung und auflegen.

      Manche Kabel müssen vor mechanischer Beschädigung geschützt werden. Dies geschieht häufig durch Flechten, Dabei wird ein Material um die äußere Isolierung eines flexiblen Kabels so verwoben, dass sich jede Ader in einer Spirale immer wieder kreuzt. Ein Beispiel für ein solches geflochtenes Kabel (zumindest in Großbritannien) ist das an elektrischen Bügeleisen verwendete Kabel, bei dem Textilgarn als Flechtmaterial verwendet wird. In anderen Fällen wird Stahldraht für das Geflecht verwendet, wo der Vorgang als bezeichnet wird Panzerung.

      Nebentätigkeiten

      Größere Kabel werden auf Trommeln bis zu einigen Metern Durchmesser geliefert. Traditionell sind Trommeln aus Holz, aber es wurden auch Stahltrommeln verwendet. Eine Holztrommel wird hergestellt, indem Schnittholz mit einer Maschine oder einer pneumatischen Nagelpistole zusammengenagelt wird. Um das Holz vor Fäulnis zu schützen, wird ein Kupfer-Chrom-Arsen-Konservierungsmittel verwendet. Kleinere Kabel werden in der Regel auf einer Papprolle geliefert.

      Der Vorgang des Verbindens der beiden Enden von Kabeln, bekannt als verbinden, möglicherweise an einem entfernten Ort durchgeführt werden müssen. Die Verbindung muss nicht nur eine gute elektrische Verbindung aufweisen, sondern auch zukünftigen Umweltbedingungen standhalten. Die verwendeten Fugenmassen sind üblicherweise Acrylharze und enthalten sowohl Isocyanatverbindungen als auch Silikapulver.

      Kabelverbinder werden üblicherweise auf Drehautomaten aus Messing hergestellt, die sie aus Stangenmaterial herstellen. Die Maschinen werden mit einer Wasser-Öl-Emulsion gekühlt und geschmiert. Kabelclips werden von Kunststoffspritzmaschinen hergestellt.

      Gefahren und ihre Vermeidung

      Das am weitesten verbreitete Gesundheitsrisiko in der Kabelindustrie ist Lärm. Die lautesten Operationen sind:

      • Drahtziehen
      • Flechten
      • die Kupferfeuerraffinerie
      • Stranggießen von Kupferstäben
      • Herstellung von Kabeltrommeln.

       

      Lärmpegel von über 90 dBA sind in diesen Bereichen üblich. Beim Drahtziehen und Flechten hängt der Gesamtgeräuschpegel von der Anzahl und dem Standort der Maschinen und der akustischen Umgebung ab. Das Maschinenlayout sollte so geplant werden, dass Lärmbelastungen minimiert werden. Sorgfältig konstruierte Schallschutzgehäuse sind die effektivsten Mittel zur Lärmkontrolle, aber sie sind teuer. Für die Kupferfeuerraffinerie und das Stranggießen von Kupferstangen sind die Hauptlärmquellen die Brenner, die auf geringe Geräuschemission ausgelegt sein sollten. Bei der Herstellung von Kabeltrommeln sind die pneumatisch betriebenen Nagelgeräte die Hauptgeräuschquelle, die durch Absenken des Luftleitungsdrucks und Einbau von Abgasschalldämpfern reduziert werden kann. In den meisten der oben genannten Fälle ist es jedoch in der Industrie üblich, den Arbeitern in den betroffenen Gebieten einen Gehörschutz auszustellen, aber ein solcher Schutz wird aufgrund der heißen Umgebungen in der Kupferfeuerraffinerie und dem kontinuierlichen Gießen von Kupferstäben unangenehmer als gewöhnlich sein. Regelmäßige Audiometrie sollte auch durchgeführt werden, um das Gehör jedes Einzelnen zu überwachen.

      Viele der Sicherheitsrisiken und ihre Vermeidung sind die gleichen wie in vielen anderen Fertigungsindustrien. Besondere Gefahren gehen jedoch von manchen Kabelkonfektionsmaschinen aus, da sie zahlreiche Leiterrollen haben, die sich gleichzeitig um zwei Achsen drehen. Es muss unbedingt sichergestellt werden, dass Maschinenschutzvorrichtungen verriegelt sind, um den Betrieb der Maschine zu verhindern, es sei denn, die Schutzvorrichtungen sind in Position, um den Zugang zu laufenden Walzenspalten und anderen rotierenden Teilen, wie z. B. großen Kabeltrommeln, zu verhindern. Während des anfänglichen Einfädelns der Maschine, wenn es durchaus notwendig sein kann, dem Bediener Zugang innerhalb des Maschinenschutzes zu gewähren, sollte die Maschine in der Lage sein, sich jeweils nur wenige Zentimeter zu bewegen. Verriegelungsanordnungen können durch einen eindeutigen Schlüssel erreicht werden, der entweder die Schutzvorrichtung öffnet oder in die Steuerkonsole eingeführt werden muss, damit sie funktioniert.

      Es sollte eine Bewertung des Risikos durch umherfliegende Partikel – zum Beispiel wenn ein Draht bricht und herauspeitscht – vorgenommen werden.

      Schutzvorrichtungen sollten vorzugsweise so konstruiert sein, dass sie physisch verhindern, dass solche Partikel den Bediener erreichen. Wo dies nicht möglich ist, muss ein geeigneter Augenschutz ausgegeben und getragen werden. Drahtzieharbeiten werden oft als Bereiche bezeichnet, in denen Augenschutz verwendet werden muss.

      Dirigenten

      Bei jedem Heißmetallprozess, wie z. B. einer Kupferfeuerraffinerie oder dem Gießen von Kupferstäben, muss verhindert werden, dass Wasser mit geschmolzenem Metall in Kontakt kommt, um eine Explosion zu verhindern. Beim Beladen des Ofens können Metalloxiddämpfe in den Arbeitsplatz entweichen. Dies sollte durch eine wirksame lokale Absaugung über der Beschickungstür kontrolliert werden. In ähnlicher Weise müssen die Rinnen, durch die das geschmolzene Metall vom Ofen zur Gießmaschine fließt, und die Gießmaschine selbst angemessen gesteuert werden.

      Die Hauptgefahr in der elektrolytischen Raffinerie ist der aus jeder Zelle freigesetzte Schwefelsäurenebel. Luftkonzentrationen müssen unter 1 mg/m gehalten werden3 B. durch geeignete Belüftung, um Reizungen zu vermeiden.

      Beim Gießen von Kupferstäben kann eine zusätzliche Gefahr durch die Verwendung von Isolierplatten oder -decken entstehen, um die Wärme um das Gießrad herum zu speichern. Keramische Materialien mögen Asbest in solchen Anwendungen ersetzt haben, aber Keramikfasern selbst müssen mit großer Sorgfalt gehandhabt werden, um Expositionen zu vermeiden. Solche Materialien werden nach der Verwendung bröckliger (dh zerfallen leicht), wenn sie Hitze ausgesetzt waren und aus ihrer Handhabung in der Luft befindlichen lungengängigen Fasern ausgesetzt waren.

      Bei der Herstellung von Aluminium-Stromkabeln besteht eine ungewöhnliche Gefahr. Eine Graphitsuspension in Schweröl wird auf den Stempel der Strangpresse aufgetragen, um zu verhindern, dass der Aluminiumbarren am Stempel klebt. Da der Stempel heiß ist, wird ein Teil dieses Materials verbrannt und steigt in den Dachraum. Vorausgesetzt, dass sich kein Laufkranführer in der Nähe befindet und Dachventilatoren montiert sind und funktionieren, sollte die Gesundheit der Arbeitnehmer nicht gefährdet werden.

      Die Herstellung einer Cadmium-Kupfer-Legierung oder einer Beryllium-Kupfer-Legierung kann hohe Risiken für die beteiligten Mitarbeiter mit sich bringen. Da Cadmium deutlich unter dem Schmelzpunkt von Kupfer siedet, werden frisch erzeugte Cadmiumoxiddämpfe in großen Mengen erzeugt, wenn Cadmium zu geschmolzenem Kupfer hinzugefügt wird (was es sein muss, um die Legierung herzustellen). Das Verfahren kann nur bei sehr sorgfältiger Auslegung der örtlichen Absaugung sicher durchgeführt werden. In ähnlicher Weise erfordert die Herstellung von Beryllium-Kupfer-Legierungen große Aufmerksamkeit für Details, da Beryllium das giftigste aller giftigen Metalle ist und die strengsten Expositionsgrenzwerte hat.

      Die Herstellung von Lichtwellenleitern ist ein hochspezialisierter, hochtechnologischer Vorgang. Die verwendeten Chemikalien haben ihre eigenen besonderen Gefahren, und die Kontrolle der Arbeitsumgebung erfordert die Konstruktion, Installation und Wartung komplexer LEV- und Prozessbelüftungssysteme. Diese Systeme müssen durch computerüberwachte Regelklappen gesteuert werden. Die wichtigsten chemischen Gefahren gehen von Chlor, Chlorwasserstoff und Ozon aus. Darüber hinaus müssen die zur Reinigung der Düsen verwendeten Lösungsmittel in Abzugsschränken gehandhabt werden, und Hautkontakt mit den Harzen auf Acrylatbasis, die zum Beschichten der Fasern verwendet werden, muss vermieden werden.

      Isolierung

      Sowohl Kunststoff- als auch Gummimischungen stellen besondere Gefahren dar, die angemessen kontrolliert werden müssen (siehe Kapitel Gummiindustrie). Obwohl die Kabelindustrie möglicherweise andere Verbindungen als andere Branchen verwendet, sind die Kontrolltechniken dieselben.

      Wenn sie erhitzt werden, geben Kunststoffverbindungen ein komplexes Gemisch von thermischen Abbauprodukten ab, deren Zusammensetzung von der ursprünglichen Kunststoffverbindung und der Temperatur abhängt, der sie ausgesetzt wird. Bei der normalen Verarbeitungstemperatur von Kunststoffextrudern sind Verunreinigungen in der Luft normalerweise ein relativ kleines Problem, aber es ist ratsam, eine Belüftung über dem Spalt zwischen dem Extruderkopf und der Wasserwanne zu installieren, die zum Abkühlen des Produkts verwendet wird, hauptsächlich um die Exposition gegenüber Phthalaten zu kontrollieren Weichmacher, die üblicherweise in PVC verwendet werden. Die Phase des Betriebs, die möglicherweise weitere Untersuchungen rechtfertigt, ist während einer Umstellung. Der Bediener muss über dem Extruderkopf stehen, um die noch heiße Kunststoffmasse zu entfernen, und dann die neue Masse durch (und auf den Boden) laufen lassen, bis nur die neue Farbe durchkommt und das Kabel im Extruderkopf zentralisiert ist. Es kann schwierig sein, in dieser Phase ein effektives LEV zu entwerfen, wenn sich der Bediener so nahe am Extruderkopf befindet.

      Polytetrafluorethylen (PTFE) hat seine eigene besondere Gefahr. Es kann Polymerdampffieber verursachen, das Symptome aufweist, die denen einer Grippe ähneln. Der Zustand ist vorübergehend, sollte jedoch verhindert werden, indem die Exposition gegenüber der erhitzten Verbindung angemessen kontrolliert wird.

      Die Verwendung von Gummi bei der Herstellung von Kabeln hat ein geringeres Risikoniveau als andere Verwendungen von Gummi, wie z. B. in der Reifenindustrie, dargestellt. In beiden Branchen führte die Verwendung eines Antioxidans (Nonox S), das β-Naphthylamin enthielt, bis zu seinem Rückzug im Jahr 1949 zu Fällen von Blasenkrebs bis zu 30 Jahre später bei denjenigen, die vor dem Rückzugsdatum exponiert waren, aber nicht in nur diejenigen, die nach 1949 beschäftigt waren. Die Kabelindustrie hat jedoch nicht die erhöhte Inzidenz anderer Krebsarten, insbesondere von Lungen- und Magenkrebs, erlebt, die in der Reifenindustrie zu beobachten ist. Der Grund dafür ist mit ziemlicher Sicherheit, dass in der Kabelherstellung die Extrusions- und Vulkanisiermaschinen eingehaust sind und die Exposition der Mitarbeiter gegenüber Gummidämpfen und Gummistaub im Allgemeinen viel geringer war als in der Reifenindustrie. Eine potenziell besorgniserregende Exposition in Gummikabelfabriken ist die Verwendung von Talk. Es ist darauf zu achten, dass nur die nicht faserige Form von Talk (dh eine, die keinen faserigen Tremolit enthält) verwendet wird und dass der Talk in einer geschlossenen Box mit lokaler Absaugung aufgetragen wird.

      Viele Kabel sind mit Kennzeichnungen bedruckt. Beim Einsatz moderner Video-Jet-Drucker ist das Gesundheitsrisiko aufgrund der sehr geringen eingesetzten Lösungsmittelmengen mit ziemlicher Sicherheit vernachlässigbar. Andere Drucktechniken können jedoch entweder während der normalen Produktion oder häufiger während der Reinigungsvorgänge zu einer erheblichen Lösungsmittelexposition führen. Daher sollten geeignete Absaugsysteme verwendet werden, um solche Expositionen zu kontrollieren.

      Die Hauptgefahren bei der Herstellung von MI-Kabeln sind Staubexposition, Lärm und Vibrationen. Die ersten beiden davon werden durch an anderer Stelle beschriebene Standardtechniken gesteuert. Vibrationsbelastungen sind in der Vergangenheit während aufgetreten schmieden, wenn am Ende des zusammengesetzten Rohrs durch manuelles Einführen in eine Maschine mit rotierenden Hämmern eine Spitze geformt wurde, damit die Spitze in die Ziehmaschine eingeführt werden konnte. In jüngerer Zeit wurde diese Art von Stauchmaschinen durch pneumatische ersetzt, wodurch sowohl die Vibrationen als auch die Geräusche beseitigt wurden, die durch das ältere Verfahren erzeugt wurden.

      Die Bleiexposition während der Bleiummantelung sollte durch die Verwendung eines angemessenen LEV und durch das Verbot von Essen, Trinken und Zigarettenrauchen in Bereichen kontrolliert werden, die möglicherweise mit Blei kontaminiert sind. Eine regelmäßige biologische Überwachung sollte durchgeführt werden, indem Blutproben in einem qualifizierten Labor auf den Bleigehalt analysiert werden.

      Das bei der Herstellung von Lackdrähten verwendete Kresol ist ätzend und hat in sehr geringen Konzentrationen einen charakteristischen Geruch. Ein Teil des Polyurethans wird in den Emaillieröfen thermisch abgebaut, um Toluoldiisocyanat (TDI) freizusetzen, ein starkes Sensibilisierungsmittel für die Atemwege. Rund um die Öfen mit katalytischen Nachverbrennern ist eine gute LEV erforderlich, um sicherzustellen, dass das TDI die Umgebung nicht verschmutzt.

      Nebentätigkeiten

      Verbindung Betriebe stellen Gefahren für zwei unterschiedliche Gruppen von Arbeitnehmern dar – diejenigen, die sie herstellen, und diejenigen, die sie verwenden. Die Herstellung umfasst die Handhabung eines fibrogenen Staubs (Kieselerde), eines Atemwegssensibilisators (Isocyanat) und eines Hautsensibilisators (Acrylharz). Es muss ein wirksames LEV verwendet werden, um die Exposition der Mitarbeiter angemessen zu kontrollieren, und es müssen geeignete Handschuhe getragen werden, um Hautkontakt mit dem Harz zu vermeiden. Die Hauptgefahr für Anwender der Verbindungen besteht in einer Hautsensibilisierung gegenüber dem Harz. Dies kann schwierig zu kontrollieren sein, da der Fugenbauer den Hautkontakt möglicherweise nicht vollständig vermeiden kann und sich zu Reinigungszwecken häufig an einem entfernten Ort, entfernt von einer Wasserquelle, befindet. Ein wasserloser Handreiniger ist daher unerlässlich.

      Umweltgefahren und ihre Vermeidung

      Die Kabelherstellung verursacht im Wesentlichen keine nennenswerten Emissionen außerhalb der Fabrik. Es gibt drei Ausnahmen von dieser Regel. Der erste besteht darin, dass die Exposition gegenüber den Dämpfen von Lösungsmitteln, die zum Drucken und für andere Zwecke verwendet werden, durch die Verwendung von LEV-Systemen kontrolliert wird, die die Dämpfe in die Atmosphäre abgeben. Solche Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) sind eine der Komponenten, die zur Bildung von photochemischem Smog erforderlich sind, und geraten daher in einer Reihe von Ländern unter zunehmenden Druck von Regulierungsbehörden. Die zweite Ausnahme ist die potenzielle Freisetzung von TDI aus der Lackdrahtherstellung. Die dritte Ausnahme besteht darin, dass die Herstellung der in Kabeln verwendeten Rohstoffe in einigen Fällen zu Umweltemissionen führen kann, wenn keine Kontrollmaßnahmen ergriffen werden. Metallpartikelemissionen aus einer Kupferbrandraffinerie und aus der Herstellung von Cadmium-Kupfer- oder Beryllium-Kupfer-Legierungen sollten jeweils zu geeigneten Schlauchfiltersystemen geleitet werden. Ebenso sollten alle Partikelemissionen aus der Gummimischung zu einer Beutelfiltereinheit geleitet werden. Emissionen von Partikeln, Chlorwasserstoff und Chlor aus der Herstellung optischer Fasern sollten zu einem Schlauchfiltersystem geleitet werden, gefolgt von einem Ätznatronwäscher.

       

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      Mittwoch, März 16 2011 21: 06

      Goldschmelze und Raffination

      Adaptiert aus der 3. Auflage, Enzyklopädie des Arbeitsschutzes.

      Goldabbau wird im kleinen Maßstab von einzelnen Prospektoren (z. B. in China und Brasilien) und im großen Maßstab in Untertageminen (z. B. in Südafrika) und im Tagebau (z. B. in den Vereinigten Staaten) durchgeführt.

      Die einfachste Methode der Goldgewinnung ist das Panning, bei dem eine runde Schale mit goldhaltigem Sand oder Kies gefüllt, unter einen Wasserstrahl gehalten und verwirbelt wird. Der hellere Sand und Kies werden allmählich abgewaschen, wobei die Goldpartikel in der Nähe der Pfannenmitte zurückbleiben. Fortgeschrittenerer hydraulischer Goldabbau besteht darin, einen starken Wasserstrahl gegen den goldhaltigen Kies oder Sand zu richten. Dieser zerkleinert das Material und wäscht es durch spezielle Schleusen weg, in denen sich das Gold absetzt, während der leichtere Kies abgeschwommen wird. Für den Flussabbau werden Elevatorbagger verwendet, die aus Booten mit flachem Boden bestehen, die mit einer Kette kleiner Eimer Material vom Flussboden aufnehmen und in einen Siebbehälter (Trommel) entleeren. Das Material wird in der Trommel gedreht, während Wasser darauf gerichtet wird. Der goldhaltige Sand sinkt durch Perforationen in der Trommel und fällt zur weiteren Konzentration auf Rütteltische.

      Es gibt zwei Hauptmethoden für die Gewinnung von Gold aus Erz. Dies sind die Prozesse von Verschmelzung und Zyanidierung. Der Amalgamierungsprozess basiert auf der Fähigkeit von Gold, sich mit metallischem Quecksilber zu legieren, um Amalgame unterschiedlicher Konsistenz zu bilden, von fest bis flüssig. Durch Abdestillieren des Quecksilbers lässt sich das Gold recht einfach aus dem Amalgam entfernen. Bei der internen Amalgamierung wird das Gold gleichzeitig mit dem Brechen des Erzes in der Brechanlage getrennt. Das aus der Apparatur entnommene Amalgam wird in speziellen Becken mit Wasser von Beimischungen freigewaschen. Anschließend wird das restliche Quecksilber aus dem Amalgam herausgepresst. Bei der externen Amalgamierung wird das Gold außerhalb des Zerkleinerungsapparates in Amalgamatoren oder Schleusen (ein mit Kupferblechen bedeckter geneigter Tisch) abgetrennt. Bevor das Amalgam entfernt wird, wird frisches Quecksilber hinzugefügt. Das gereinigte und gewaschene Amalgam wird dann gepresst. Bei beiden Verfahren wird das Quecksilber durch Destillation aus dem Amalgam entfernt. Der Verschmelzungsprozess ist heute aus Umweltgründen selten, außer im Kleinbergbau.

      Die Gewinnung von Gold mittels Cyanidierung beruht auf der Fähigkeit von Gold, ein stabiles wasserlösliches Doppelsalz KAu(CN) zu bilden2 in Kombination mit Kaliumcyanid in Verbindung mit Sauerstoff. Der beim Zerkleinern von Golderz anfallende Brei besteht aus größeren kristallinen Partikeln, bekannt als Sande, und kleineren amorphen Partikeln, bekannt als Schlick. Der Sand, der schwerer ist, lagert sich am Boden der Vorrichtung ab und lässt Lösungen (einschließlich Schlick) passieren. Der Goldextraktionsprozess besteht darin, fein gemahlenes Erz in eine Laugungswanne zu leiten und eine Lösung aus Kalium- oder Natriumcyanid dadurch zu filtern. Der Schlick wird durch Zugabe von Verdickungsmitteln und durch Vakuumfiltration von den Goldcyanidlösungen getrennt. Die Haufenlaugung, bei der die Cyanidlösung über einen eingeebneten Haufen aus grob zerkleinertem Erz gegossen wird, wird immer beliebter, insbesondere bei Erzen mit niedrigem Gehalt und Minenrückständen. In beiden Fällen wird das Gold durch Zugabe von Aluminium- oder Zinkstaub aus der Goldcyanidlösung zurückgewonnen. In einem separaten Arbeitsgang wird konzentrierte Säure in einen Aufschlussreaktor gegeben, um das Zink oder Aluminium aufzulösen, wobei das feste Gold zurückbleibt.

      Unter dem Einfluss von Kohlensäure, Wasser und Luft sowie den im Erz vorhandenen Säuren zersetzen sich die Cyanidlösungen und geben Blausäuregas ab. Um dies zu verhindern, wird Alkali zugesetzt (Kalk oder Natronlauge). Cyanwasserstoff entsteht auch, wenn die Säure zum Auflösen des Aluminiums oder Zinks zugegeben wird.

      Eine andere Cyanidierungstechnik beinhaltet die Verwendung von Aktivkohle, um das Gold zu entfernen. Der Goldcyanidlösung werden vor dem Aufschlämmen mit Aktivkohle Verdickungsmittel zugesetzt, um die Aktivkohle in Schwebe zu halten. Die goldhaltige Holzkohle wird durch Sieben entfernt und das Gold mit konzentriertem alkalischem Cyanid in alkoholischer Lösung extrahiert. Das Gold wird dann durch Elektrolyse zurückgewonnen. Die Holzkohle kann durch Rösten reaktiviert und das Cyanid zurückgewonnen und wiederverwendet werden.

      Sowohl beim Amalgamieren als auch beim Cyanidieren entsteht Metall, das eine beträchtliche Menge an Verunreinigungen enthält, wobei der Gehalt an reinem Gold selten 900 Promille Feinheit überschreitet, es sei denn, es wird weiter elektrolytisch raffiniert, um einen Feinheitsgrad von bis zu 999.8 Promille und mehr zu erzeugen.

      Gold wird auch als Nebenprodukt bei der Verhüttung von Kupfer, Blei und anderen Metallen gewonnen (siehe Artikel „Verhüttung und Raffination von Kupfer, Blei und Zink“ in diesem Kapitel).

      Gefahren und ihre Vermeidung

      In großen Tiefen vorkommendes Golderz wird im Untertagebau abgebaut. Dies erfordert Maßnahmen zur Verhinderung der Staubbildung und -ausbreitung im Grubenbau. Die Trennung von Gold aus arsenhaltigen Erzen führt zu einer Arsenexposition von Minenarbeitern und zu einer Verschmutzung von Luft und Boden mit arsenhaltigem Staub.

      Bei der Quecksilbergewinnung von Gold können Arbeiter hohen Quecksilberkonzentrationen in der Luft ausgesetzt sein, wenn Quecksilber in die Schleusen eingebracht oder daraus entfernt wird, wenn das Amalgam gereinigt oder gepresst wird und wenn das Quecksilber abdestilliert wird; Quecksilbervergiftungen wurden unter Arbeitern in der Verschmelzung und Destillation gemeldet. Das Risiko einer Quecksilberexposition bei Fusionen ist in mehreren Ländern im Fernen Osten und in Südamerika zu einem ernsthaften Problem geworden.

      Bei Amalgamierungsprozessen muss das Quecksilber auf die Schleusen gegeben und das Amalgam so entfernt werden, dass sichergestellt ist, dass das Quecksilber nicht mit der Haut der Hände in Berührung kommt (durch Verwendung von Schaufeln mit langen Stielen, quecksilberundurchlässiger Schutzkleidung und bald). Die Verarbeitung des Amalgams und das Entfernen oder Pressen von Quecksilber muss ebenfalls so vollständig wie möglich mechanisiert sein, ohne dass die Möglichkeit besteht, dass die Hände mit Quecksilber in Berührung kommen; die Verarbeitung von Amalgam und das Abdestillieren von Quecksilber müssen in getrennten, isolierten Räumen durchgeführt werden, in denen Wände, Decken, Fußböden, Geräte und Arbeitsflächen mit Materialien bedeckt sind, die Quecksilber oder seine Dämpfe nicht absorbieren; Alle Oberflächen müssen regelmäßig gereinigt werden, um alle Quecksilberablagerungen zu entfernen. Alle Räumlichkeiten, die für Arbeiten vorgesehen sind, bei denen Quecksilber verwendet wird, müssen mit einer allgemeinen und örtlichen Absaugung ausgestattet sein. Diese Lüftungssysteme müssen in Räumen, in denen Quecksilber abdestilliert wird, besonders effizient sein. Quecksilbervorräte sind in hermetisch verschlossenen Metallbehältern unter einer speziellen Abzugshaube zu lagern; Arbeitnehmer müssen mit der für die Arbeit mit Quecksilber erforderlichen PSA ausgestattet werden; und die Luft muss in Räumen, die zum Amalgamieren und Destillieren verwendet werden, systematisch überwacht werden. Es sollte auch eine medizinische Überwachung geben.

      Die Belastung der Luft durch Blausäure in Cyanidanlagen ist abhängig von der Lufttemperatur, der Belüftung, der zu verarbeitenden Materialmenge, der Konzentration der verwendeten Cyanidlösungen, der Qualität der Reagenzien und der Anzahl offener Anlagen. Die medizinische Untersuchung von Arbeitern in goldgewinnenden Fabriken hat neben einer hohen Häufigkeit von allergischer Dermatitis, Ekzemen und Pyodermie (einer akuten entzündlichen Hauterkrankung mit Eiterbildung) Symptome einer chronischen Blausäurevergiftung ergeben.

      Besonders wichtig ist die richtige Organisation der Herstellung von Cyanidlösungen. Wenn das Öffnen von Fässern mit Cyanidsalzen und das Einfüllen dieser Salze in Auflösewannen nicht mechanisiert erfolgt, kann es zu einer erheblichen Kontamination durch Cyanidstaub und Blausäuregas kommen. Cyanidlösungen sollten über geschlossene Systeme mit automatischen Dosierpumpen zugeführt werden. In Goldcyanidierungsanlagen muss der richtige Alkalitätsgrad in allen Cyanidierungsapparaten eingehalten werden; Darüber hinaus müssen Zyanidgeräte hermetisch abgedichtet und mit LEV ausgestattet sein, die durch eine angemessene allgemeine Belüftung und Lecküberwachung unterstützt werden. Alle Zyanidgeräte sowie die Wände, Böden, Freiflächen und Treppen des Betriebsgeländes müssen mit porenfreien Materialien abgedeckt und regelmäßig mit schwach alkalischen Lösungen gereinigt werden.

      Die Verwendung von Säuren zum Abbau von Zink bei der Verarbeitung von Goldschlamm kann Blausäure und Arsenwasserstoff freisetzen. Diese Arbeiten müssen daher in speziell ausgestatteten und abgetrennten Räumlichkeiten unter Verwendung lokaler Abzugshauben durchgeführt werden.

      Das Rauchen sollte verboten werden, und den Arbeitnehmern sollten getrennte Einrichtungen zum Essen und Trinken zur Verfügung gestellt werden. Eine Erste-Hilfe-Ausrüstung sollte verfügbar sein und Material zum sofortigen Entfernen jeglicher Cyanidlösung enthalten, die mit dem Körper der Arbeiter in Kontakt kommt, sowie Gegenmittel für eine Cyanidvergiftung. Arbeiter müssen mit persönlicher Schutzkleidung ausgestattet werden, die gegen Cyanidverbindungen undurchlässig ist.

      Auswirkungen auf die Umwelt

      Es gibt Hinweise auf die Exposition gegenüber metallischem Quecksilberdampf und die Methylierung von Quecksilber in der Natur, insbesondere dort, wo das Gold verarbeitet wird. In einer Studie über Wasser, Siedlungen und Fische aus Goldminengebieten Brasiliens übertrafen die Quecksilberkonzentrationen in essbaren Teilen von lokal verzehrtem Fisch fast das 6-fache des brasilianischen Richtwerts für den menschlichen Verzehr (Palheta und Taylor 1995). In einem kontaminierten Gebiet Venezuelas verwenden Goldsucher seit vielen Jahren Quecksilber, um Gold von goldhaltigem Sand und Gesteinspulver zu trennen. Der hohe Quecksilbergehalt im oberirdischen Boden und in den Gummisedimenten des kontaminierten Gebiets stellt ein ernsthaftes Arbeits- und Gesundheitsrisiko dar.

      Die Zyanidkontamination des Abwassers ist ebenfalls ein großes Problem. Zyanidlösungen sollten vor der Freisetzung behandelt oder zurückgewonnen und wiederverwendet werden. Emissionen von Cyanwasserstoffgas, beispielsweise im Faulreaktor, werden mit einem Wäscher behandelt, bevor sie aus dem Schornstein abgeführt werden.

       

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      Lampen bestehen aus zwei Grundtypen: Glühlampen (oder Glühlampen) und Entladungslampen. Zu den Grundbestandteilen beider Lampentypen gehören Glas, verschiedene Metalldrahtstücke, ein Füllgas und meist ein Sockel. Je nach Lampenhersteller werden diese Materialien entweder selbst hergestellt oder können von einem externen Lieferanten bezogen werden. Der typische Lampenhersteller stellt seine eigenen Glaskolben her, kann aber andere Teile und Gläser von Spezialherstellern oder anderen Lampenfirmen kaufen.

      Je nach Lampentyp können unterschiedliche Gläser verwendet werden. Glüh- und Leuchtstofflampen verwenden typischerweise ein Natron-Kalk-Glas. Lampen mit höherer Temperatur verwenden ein Borosilikatglas, während Hochdruckentladungslampen entweder Quarz oder Keramik für die Lichtbogenröhre und Borosilikatglas für die Außenhülle verwenden. Bleiglas (das etwa 20 bis 30 % Blei enthält) wird typischerweise zum Abdichten der Enden der Lampenkolben verwendet.

      Die als Stützen oder Verbinder im Lampenbau verwendeten Drähte können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt sein, einschließlich Stahl, Nickel, Kupfer, Magnesium und Eisen, während die Filamente aus Wolfram oder einer Wolfram-Thorium-Legierung hergestellt sind. Eine kritische Anforderung an den Stützdraht besteht darin, dass er den Ausdehnungseigenschaften des Glases dort entsprechen muss, wo der Draht das Glas durchdringt, um den elektrischen Strom für die Lampe zu leiten. Häufig werden bei dieser Anwendung mehrteilige Anschlussdrähte verwendet.

      Sockel (oder Kappen) werden normalerweise entweder aus Messing oder Aluminium hergestellt, wobei Messing das bevorzugte Material ist, wenn eine Verwendung im Freien erforderlich ist.

      Glühlampen oder Glühlampen

      Glüh- oder Glühlampen sind der älteste noch hergestellte Lampentyp. Sie haben ihren Namen von der Art und Weise, wie diese Lampen ihr Licht erzeugen: durch Erhitzen eines Drahtfadens auf eine Temperatur, die hoch genug ist, um ihn zum Leuchten zu bringen. Während es möglich ist, eine Glühlampe mit fast jeder Art von Glühfaden herzustellen (frühe Lampen verwendeten Kohlenstoff), verwenden heute die meisten dieser Lampen einen Glühfaden aus Wolframmetall.

      Wolframlampen. Die übliche Haushaltsversion dieser Lampen besteht aus einem Glaskolben, der einen Glühfaden aus Wolframdraht umschließt. Elektrizität wird durch Drähte zum Glühfaden geleitet, die den Glühfaden tragen und sich durch die Glashalterung erstrecken, die mit der Glühbirne versiegelt ist. Die Drähte werden dann mit der Metallbasis verbunden, wobei ein Draht an der mittleren Öse der Basis gelötet wird, der andere mit der Gewindeschale verbunden wird. Die Stützdrähte haben eine spezielle Zusammensetzung, so dass sie die gleichen Ausdehnungseigenschaften wie das Glas haben und Lecks verhindern, wenn die Lampen während des Gebrauchs heiß werden. Der Glaskolben besteht typischerweise aus Kalkglas, während die Glashalterung aus Bleiglas besteht. Schwefeldioxid wird häufig zur Herstellung des Trägers verwendet. Das Schwefeldioxid wirkt während der Hochgeschwindigkeits-Lampenmontage als Schmiermittel. Abhängig von der Konstruktion der Lampe kann der Kolben ein Vakuum einschließen oder kann ein Füllgas aus Argon oder einem anderen nicht reaktiven Gas verwenden.

      Lampen dieses Designs werden mit klaren Glaskolben, mattierten Kolben und mit einer Vielzahl von Materialien beschichteten Kolben verkauft. Mattierte Glühbirnen und solche, die mit einem weißen Material (häufig Ton oder amorphes Siliziumdioxid) beschichtet sind, werden verwendet, um die Blendung durch das Filament zu reduzieren, das bei klaren Glühbirnen zu finden ist. Die Glühbirnen sind auch mit einer Vielzahl anderer dekorativer Beschichtungen beschichtet, darunter farbige Keramik und Lacke auf der Außenseite der Glühbirnen und andere Farben wie Gelb oder Rosa auf der Innenseite der Glühbirne.

      Während die typische Haushaltsform am gebräuchlichsten ist, können Glühlampen in vielen Kolbenformen hergestellt werden, einschließlich Röhren, Kugeln und Reflektoren, sowie in vielen Größen und Wattagen, von Subminiatur- bis hin zu großen Bühnen-/Studiolampen.

      Wolfram-Halogenlampen. Ein Problem bei der Konstruktion der Standard-Wolfram-Glühlampe besteht darin, dass das Wolfram während des Gebrauchs verdampft und an der kühleren Glaswand kondensiert, diese verdunkelt und die Lichtdurchlässigkeit verringert. Durch die Zugabe eines Halogens wie Bromwasserstoff oder Methylbromid zum Füllgas wird dieses Problem beseitigt. Das Halogen reagiert mit dem Wolfram und verhindert, dass es an der Glaswand kondensiert. Wenn die Lampe abkühlt, lagert sich das Wolfram wieder auf dem Glühfaden ab. Da diese Reaktion am besten bei höheren Lampendrücken funktioniert, enthalten Wolfram-Halogen-Lampen typischerweise Gas mit mehreren Atmosphären Druck. Typischerweise wird das Halogen als Teil des Lampenfüllgases hinzugefügt, üblicherweise in Konzentrationen von 2 % oder weniger.

      Wolfram-Halogenlampen können auch Kolben aus Quarz anstelle von Glas verwenden. Quarzkolben können höheren Drücken standhalten als solche aus Glas. Die Quarzbirnen stellen jedoch eine potenzielle Gefahr dar, da der Quarz für ultraviolettes Licht durchlässig ist. Obwohl das Wolframfilament relativ wenig ultraviolettes Licht erzeugt, kann eine längere Exposition aus nächster Nähe zu Hautrötungen und Augenreizungen führen. Das Filtern des Lichts durch ein Deckglas reduziert die UV-Menge erheblich und bietet Schutz vor dem heißen Quarz, falls die Lampe während des Gebrauchs zerbricht.

      Gefahren und Vorsichtsmaßnahmen

      Insgesamt liegen die größten Gefahren bei der Lampenherstellung, unabhängig vom Produkttyp, in den Gefahren der automatisierten Ausrüstung und der Handhabung von Glaskolben und Lampen und anderem Material. Schnitte am Glas und Eingriffe in die Betriebsmittel sind die häufigsten Unfallursachen; Probleme bei der Materialhandhabung, wie sich wiederholende Bewegungen oder Rückenverletzungen, sind von besonderer Bedeutung.

      Bei den Lampen wird häufig Bleilot verwendet. Für Lampen, die in Hochtemperaturanwendungen verwendet werden, können cadmiumhaltige Lote verwendet werden. Bei automatisierten Lampenmontagevorgängen ist die Exposition gegenüber diesen beiden Lötmitteln minimal. Wenn von Hand gelötet wird, wie bei Reparatur- oder halbautomatischen Vorgängen, sollte die Exposition gegenüber Blei oder Cadmium überwacht werden.

      Seit Mitte des 20. Jahrhunderts ist die potenzielle Exposition gegenüber gefährlichen Stoffen bei der Lampenherstellung stetig zurückgegangen. Bei der Herstellung von Glühlampen wurden früher viele Lampen mit Flusssäure oder Bifluoridsalzlösungen geätzt, um eine mattierte Lampe herzustellen. Diese wurde weitgehend durch die Verwendung einer Tonbeschichtung mit geringer Toxizität ersetzt. Die Verwendung von Flusssäure wurde zwar nicht vollständig ersetzt, aber stark reduziert. Diese Änderung hat das Risiko von Hautverbrennungen und Lungenreizungen durch die Säure verringert. Die auf der Außenseite einiger Lampenprodukte verwendeten keramischen farbigen Beschichtungen enthielten früher Schwermetallpigmente wie Blei, Cadmium, Kobalt und andere sowie die Verwendung einer Bleisilikat-Glasfritte als Teil der Zusammensetzung. In den letzten Jahren wurden viele der Schwermetallpigmente durch weniger toxische Farbstoffe ersetzt. In Fällen, in denen die Schwermetalle noch verwendet werden, kann eine Form mit geringerer Toxizität verwendet werden (z. B. Chrom III anstelle von Chrom VI).

      Aufgewickelte Wolframfilamente werden weiterhin hergestellt, indem das Wolfram um einen Molybdän- oder Stahldorndraht gewickelt wird. Sobald die Spule geformt und gesintert ist, werden die Dorne aufgelöst, indem entweder Salzsäure (für den Stahl) oder eine Mischung aus Salpeter- und Schwefelsäure für das Molybdän verwendet wird. Aufgrund der potenziellen Säureexposition werden diese Arbeiten routinemäßig in Haubensystemen oder neuerdings in vollständig geschlossenen Dissolvern durchgeführt (insbesondere wenn es sich um eine Salpeter-Schwefel-Mischung handelt).

      Die in Wolfram-Halogen-Lampen verwendeten Füllgase werden den Lampen in vollständig geschlossenen Systemen mit geringem Verlust oder Exposition zugesetzt. Die Verwendung von Bromwasserstoff bringt aufgrund seiner korrosiven Natur eigene Probleme mit sich. LEV muss bereitgestellt werden, und für die Gasversorgungssysteme müssen korrosionsbeständige Rohrleitungen verwendet werden. In einigen Lampentypen wird noch thorierter Wolframdraht (normalerweise 1 bis 2 % Thorium) verwendet. Vom Thorium in Drahtform geht jedoch nur ein geringes Risiko aus.

      Schwefeldioxid muss sorgfältig kontrolliert werden. LEV sollte überall dort verwendet werden, wo das Material dem Prozess hinzugefügt wird. Lecksucher können auch in Lagerbereichen nützlich sein. Aufgrund der möglichen Folgen einer katastrophalen Freisetzung wird die Verwendung kleinerer 75-kg-Gasflaschen gegenüber größeren 1,000-kg-Behältern bevorzugt.

      Hautreizungen können eine potenzielle Gefahr durch Lötflussmittel oder durch die im Basiszement verwendeten Harze darstellen. Einige Basiszementsysteme verwenden Paraformaldehyd anstelle von Naturharzen, was zu einer potenziellen Formaldehydexposition während des Aushärtens des Basiszementes führt.

      Alle Lampen verwenden ein chemisches „Gettering“-System, bei dem der Glühfaden vor dem Zusammenbau mit einem Material beschichtet wird. Der Zweck des Getters besteht darin, mit restlicher Feuchtigkeit oder Sauerstoff in der Lampe zu reagieren und diese zu beseitigen, nachdem die Lampe abgedichtet wurde. Typische Getter sind Phosphornitrid und Mischungen aus Aluminium- und Zirkoniummetallpulvern. Während der Phosphornitrid-Getter im Gebrauch ziemlich harmlos ist, kann die Handhabung von Aluminium- und Zirkoniummetallpulvern eine Entflammbarkeitsgefahr darstellen. Die Getter werden nass in einem organischen Lösungsmittel aufgetragen, aber wenn das Material verschüttet wird, können die trockenen Metallpulver durch Reibung entzündet werden. Metallbrände müssen mit speziellen Feuerlöschern der Klasse D gelöscht werden und können nicht mit Wasser, Schaum oder anderen üblichen Mitteln bekämpft werden. Ein dritter Gettertyp umfasst die Verwendung von Phosphin oder Silan. Diese Materialien können in niedriger Konzentration in die Gasfüllung der Lampe eingeschlossen werden oder können in hoher Konzentration hinzugefügt und in der Lampe vor der endgültigen Gasfüllung „geflasht“ werden. Beide Materialien sind hochgiftig; Bei Verwendung in hoher Konzentration sollten vor Ort vollständig geschlossene Systeme mit Leckagedetektoren und Alarmen verwendet werden.

      Entladungslampen und Röhren

      Entladungslampen, sowohl Niederdruck- als auch Hochdruckmodelle, sind auf einer Licht-pro-Watt-Basis effizienter als Glühlampen. Leuchtstofflampen werden seit vielen Jahren in gewerblichen Gebäuden verwendet und finden zunehmend Verwendung im Haushalt. In letzter Zeit wurden kompakte Versionen der Leuchtstofflampe speziell als Ersatz für die Glühlampe entwickelt.

      Hochdruckentladungslampen werden seit langem für die Großflächen- und Straßenbeleuchtung eingesetzt. Versionen dieser Produkte mit geringerer Wattzahl werden ebenfalls entwickelt.

      Leuchtstofflampen

      Leuchtstofflampen sind nach dem fluoreszierenden Pulver benannt, das verwendet wird, um die Innenseite der Glasröhre zu beschichten. Dieses Pulver absorbiert ultraviolettes Licht, das durch den in der Lampe verwendeten Quecksilberdampf erzeugt wird, wandelt es um und gibt es als sichtbares Licht wieder ab.

      Das in dieser Lampe verwendete Glas ähnelt dem in Glühlampen verwendeten, wobei Kalkglas für die Röhre und Bleiglas für die Halterungen an jedem Ende verwendet werden. Gegenwärtig werden zwei verschiedene Leuchtstofffamilien verwendet. Halophosphate, die entweder auf Calcium- oder Strontiumchlorfluorphosphat basieren, sind die älteren Leuchtstoffe, die in den frühen 1950er Jahren breite Anwendung fanden, als sie Leuchtstoffe auf der Basis von Berylliumsilikat ersetzten. Die zweite Leuchtstofffamilie umfasst Leuchtstoffe, die aus seltenen Erden hergestellt sind, typischerweise einschließlich Yttrium, Lanthan und anderen. Diese Seltenerd-Leuchtstoffe haben typischerweise ein schmales Emissionsspektrum, und es wird eine Mischung aus diesen verwendet – im Allgemeinen ein roter, ein blauer und ein grüner Leuchtstoff.

      Die Leuchtstoffe werden mit einem Bindemittelsystem gemischt, entweder in einer organischen Mischung oder einer Wasser/Ammoniak-Mischung suspendiert und auf die Innenseite des Glasrohrs aufgetragen. Die organische Suspension verwendet Butylacetat, Butylacetat/Naphtha oder Xylol. Aufgrund von Umweltvorschriften ersetzen Suspensionen auf Wasserbasis diejenigen auf organischer Basis. Sobald die Beschichtung aufgebracht ist, wird sie auf dem Rohr getrocknet und das Rohr wird auf eine hohe Temperatur erhitzt, um das Bindemittel zu entfernen.

      An jedem Ende der Lampe ist eine Halterung angebracht. Quecksilber wird nun in die Lampe eingeführt. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen. Obwohl in einigen Bereichen das Quecksilber manuell hinzugefügt wird, ist die vorherrschende Methode automatisch, wobei die Lampe entweder vertikal oder horizontal montiert wird. Bei vertikalen Maschinen ist der Befestigungsschaft an einem Ende der Lampe geschlossen. Dann wird Quecksilber von oben in die Lampe getropft, die Lampe wird bei niedrigem Druck mit Argon gefüllt und der Schaft der oberen Halterung wird versiegelt, wodurch die Lampe vollständig versiegelt wird. Bei horizontalen Maschinen wird das Quecksilber von einer Seite eingeführt, während die Lampe von der anderen Seite abgeführt wird. Argon wird erneut bis zum richtigen Druck hinzugefügt, und beide Enden der Lampe werden versiegelt. Sobald sie versiegelt sind, werden die Kappen oder Basen an den Enden angebracht, und die Drahtleitungen werden dann entweder an die elektrischen Kontakte gelötet oder geschweißt.

      Es können zwei weitere Möglichkeiten zum Einbringen von Quecksilberdampf verwendet werden. In einem System ist das Quecksilber auf einem mit Quecksilber imprägnierten Streifen enthalten, der das Quecksilber freisetzt, wenn die Lampe zum ersten Mal gestartet wird. Bei dem anderen System wird flüssiges Quecksilber verwendet, das jedoch in einer Glaskapsel enthalten ist, die an der Halterung befestigt ist. Die Kapsel wird zerrissen, nachdem die Lampe versiegelt und erschöpft ist, wodurch das Quecksilber freigesetzt wird.

      Kompaktleuchtstofflampen sind kleinere Versionen der Standard-Leuchtstofflampe, manchmal einschließlich der Vorschaltelektronik als integraler Bestandteil der Lampe. Kompaktleuchtstofflampen verwenden im Allgemeinen eine Mischung aus Seltenerd-Leuchtstoffen. Einige Kompaktlampen enthalten einen Glimmstarter, der kleine Mengen radioaktiver Materialien enthält, um das Starten der Lampe zu unterstützen. Diese Glühstarter verwenden normalerweise Krypton-85, Wasserstoff-3, Promethium-147 oder natürliches Thorium, um einen sogenannten Dunkelstrom bereitzustellen, der der Lampe hilft, schneller zu starten. Dies ist aus Sicht des Verbrauchers wünschenswert, da der Kunde möchte, dass die Lampe sofort ohne Flackern startet.

      Gefahren und Vorsichtsmaßnahmen

      Die Herstellung von Leuchtstofflampen hat eine beträchtliche Anzahl von Änderungen erfahren. Die frühe Verwendung eines berylliumhaltigen Leuchtstoffs wurde 1949 eingestellt, wodurch eine erhebliche Gefahr für die Atemwege während der Leuchtstoffherstellung und -verwendung beseitigt wurde. In vielen Betrieben haben wasserbasierte Leuchtstoffsuspensionen organische Suspensionen in der Beschichtung der Leuchtstofflampen ersetzt, wodurch die Belastung der Arbeiter sowie die Emission von VOCs in die Umwelt verringert wurden. Auf Wasser basierende Suspensionen erfordern eine minimale Einwirkung von Ammoniak, insbesondere während des Mischens der Suspensionen.

      Quecksilber bleibt das Material, das bei der Herstellung von Leuchtstofflampen am meisten Anlass zur Sorge gibt. Während die Exposition außer in der Nähe der Absaugmaschinen relativ gering ist, besteht die Möglichkeit einer erheblichen Exposition von Arbeitern, die in der Nähe der Absaugmaschine stationiert sind, von Mechanikern, die an diesen Maschinen arbeiten, und bei Reinigungsarbeiten. Persönliche Schutzausrüstung, wie Overalls und Handschuhe, um die Exposition zu vermeiden oder zu begrenzen, und, falls erforderlich, Atemschutz, sollte getragen werden, insbesondere während der Wartungsarbeiten und der Reinigung. Für Leuchtstofflampen-Produktionsstätten sollte ein biologisches Überwachungsprogramm eingerichtet werden, einschließlich Quecksilber-Urinanalysen.

      Die beiden derzeit in Produktion befindlichen Leuchtstoffsysteme verwenden Materialien, die als relativ gering toxisch gelten. Während für einige der Zusätze zu den Stammleuchtstoffen (wie Barium, Blei und Mangan) Expositionsgrenzen gelten, die von verschiedenen Regierungsbehörden festgelegt wurden, sind diese Komponenten gewöhnlich in relativ geringen Prozentsätzen in den Zusammensetzungen vorhanden.

      In den Endkappen der Lampen werden Phenol-Formaldehyd-Harze als elektrische Isolatoren verwendet. Der Zement enthält typischerweise natürliche und synthetische Harze, die Hautreizstoffe wie Hexamethylentetramin enthalten können. Automatisierte Misch- und Handhabungsgeräte begrenzen die Möglichkeit eines Hautkontakts mit diesen Materialien, wodurch die Möglichkeit einer Hautreizung begrenzt wird.

      Hochdruck-Quecksilberlampen

      Hochdruck-Quecksilberlampen umfassen zwei ähnliche Typen: solche, die nur Quecksilber verwenden, und solche, die eine Mischung aus Quecksilber und einer Vielzahl von Metallhalogeniden verwenden. Das grundlegende Design der Lampen ist ähnlich. Beide Typen verwenden eine Quarzentladungsröhre, die das Quecksilber oder die Quecksilber/Halogenid-Mischung enthält. Diese Lichtbogenröhre wird dann in einen harten Außenmantel aus Borosilikatglas eingeschlossen, und eine Metallbasis wird hinzugefügt, um für elektrische Kontakte zu sorgen. Der äußere Mantel kann klar oder entweder mit einem streuenden Material oder einem Leuchtstoff beschichtet sein, um die Farbe des Lichts zu modifizieren.

      Quecksilberlampen im Quarzbrenner der Lampe nur Quecksilber und Argon enthalten. Das unter hohem Druck stehende Quecksilber erzeugt Licht mit einem hohen Blau- und Ultraviolettanteil. Die Quarzentladungsröhre ist für UV-Licht vollständig durchlässig und stellt im Falle einer Beschädigung oder Entfernung des Außenmantels eine starke UV-Lichtquelle dar, die bei den Exponierten Haut- und Augenverbrennungen hervorrufen kann. Obwohl das typische Quecksilberlampendesign weiter funktioniert, wenn der Außenmantel entfernt wird, bieten die Hersteller einige Modelle auch in einem verschmolzenen Design an, das den Betrieb einstellt, wenn der Mantel beschädigt ist. Bei normalem Gebrauch absorbiert das Borosilikatglas des Außenmantels einen hohen Anteil des UV-Lichts, sodass von der intakten Lampe keine Gefahr ausgeht.

      Aufgrund des hohen Blauanteils des Quecksilberlampenspektrums wird die Innenseite des Außenmantels häufig mit einem Leuchtstoff wie Yttriumvanadatphosphat oder einem ähnlichen rotverstärkenden Leuchtstoff beschichtet.

      Halogen-Metalldampflampen enthalten auch Quecksilber und Argon in der Bogenröhre, fügen jedoch Metallhalogenide hinzu (typischerweise eine Mischung aus Natrium und Scandium, möglicherweise mit anderen). Die Zugabe der Metallhalogenide verstärkt die Rotlichtabgabe der Lampe, wodurch eine Lampe erzeugt wird, die ein ausgewogeneres Lichtspektrum hat.

      Gefahren und Vorsichtsmaßnahmen

      Neben Quecksilber gehören zu den potenziell gefährlichen Materialien, die bei der Herstellung von Hochdruck-Quecksilberlampen verwendet werden, die Beschichtungsmaterialien, die auf den Außenkolben verwendet werden, und die Halogenidzusätze, die in den Metallhalogenidlampen verwendet werden. Ein Beschichtungsmaterial ist ein einfacher Diffusor, wie er auch in Glühlampen verwendet wird. Ein weiterer ist ein farbkorrigierender Leuchtstoff, Yttriumvanadat oder Yttriumvanadatphosphat. Vanadat ist Vanadiumpentoxid ähnlich, gilt aber als weniger toxisch. Die Exposition gegenüber den Halogenidmaterialien ist normalerweise nicht signifikant, da die Halogenide in feuchter Luft reagieren und während der Handhabung und Verwendung trocken und unter einer inerten Atmosphäre gehalten werden müssen. Obwohl Natrium ein hochreaktives Metall ist, muss es in ähnlicher Weise ebenfalls unter einer inerten Atmosphäre gehandhabt werden, um eine Oxidation des Metalls zu vermeiden.

      Natriumlampen

      Gegenwärtig werden zwei Arten von Natriumlampen hergestellt. Niederdrucklampen enthalten als Lichtquelle nur metallisches Natrium und erzeugen ein stark gelbes Licht. Natriumdampf-Hochdrucklampen verwenden Quecksilber und Natrium, um ein weißeres Licht zu erzeugen.

      Niederdruck-Natriumdampflampen haben ein Glasröhrchen, das das metallische Natrium enthält, das in einem zweiten Glasröhrchen eingeschlossen ist.

      Natriumdampf-Hochdrucklampen enthalten eine Mischung aus Quecksilber und Natrium in einem Bogenrohr aus hochreinem keramischem Aluminiumoxid. Abgesehen von der Zusammensetzung der Bogenröhre ist der Aufbau der Natriumhochdrucklampe im Wesentlichen derselbe wie der der Quecksilber- und Metallhalogenidlampen.

      Gefahren und Vorsichtsmaßnahmen

      Bei der Herstellung von Hochdruck- oder Niederdruck-Natriumdampflampen gibt es nur wenige besondere Gefahren. Bei beiden Lampentypen muss das Natrium trocken gehalten werden. Reines metallisches Natrium reagiert heftig mit Wasser und erzeugt Wasserstoffgas und genügend Wärme, um eine Entzündung zu verursachen. In der Luft belassenes metallisches Natrium reagiert mit der Feuchtigkeit in der Luft und erzeugt eine Oxidschicht auf dem Metall. Um dies zu vermeiden, wird das Natrium normalerweise in einer Handschuhbox unter einer trockenen Stickstoff- oder Argonatmosphäre gehandhabt. An Standorten, die Hochdruck-Natriumlampen herstellen, sind zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen für den Umgang mit Quecksilber erforderlich, ähnlich wie an Standorten, an denen Hochdruck-Quecksilberlampen hergestellt werden.

      Umwelt- und Gesundheitsfragen

      Abfallentsorgung und/oder Recycling von quecksilberhaltigen Lampen ist ein Thema, das in den letzten Jahren in vielen Gebieten der Welt ein hohes Maß an Aufmerksamkeit erhalten hat. Während es aus Kostensicht bestenfalls ein „Break-Even“-Betrieb ist, gibt es derzeit Technologien zur Rückgewinnung des Quecksilbers aus Leuchtstoff- und Hochdruckentladungslampen. Das Recyceln von Lampenmaterialien wird derzeit genauer als Rückgewinnung bezeichnet, da die Lampenmaterialien selten wiederaufbereitet und zur Herstellung neuer Lampen verwendet werden. Typischerweise werden die Metallteile an Schrotthändler geschickt. Das wiedergewonnene Glas kann zur Herstellung von Glasfaser- oder Glasblöcken oder als Zuschlagstoff in Zement- oder Asphaltbelägen verwendet werden. Recycling kann die kostengünstigere Alternative sein, je nach Standort und Verfügbarkeit von Recycling- und Sonder- oder Sonderabfallentsorgungsoptionen.

      Die in Leuchtstofflampenanlagen verwendeten Vorschaltgeräte enthielten früher Kondensatoren, die PCBs als Dielektrikum verwendeten. Während die Herstellung von PCB-haltigen Vorschaltgeräten eingestellt wurde, können viele der älteren Vorschaltgeräte aufgrund ihrer langen Lebenserwartung noch verwendet werden. Die Entsorgung der PCB-haltigen Vorschaltgeräte kann reglementiert sein und eine Entsorgung als Sonder- oder Sonderabfall erfordern.

      Die Glasherstellung, insbesondere Borosilikatgläser, kann eine bedeutende NO-Quelle seinx Emission in die Atmosphäre. Neuerdings wird bei Gasbrennern anstelle von Luft reiner Sauerstoff zur NO-Reduktion eingesetztx Emissionen.

       

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      Mittwoch, März 16 2011 19: 12

      Herstellung von Haushaltselektrogeräten

      Angepasst aus der 3. Auflage, Enzyklopädie der Arbeitssicherheit und des Gesundheitsschutzes.

      Die Elektrogeräteindustrie für den Haushalt ist für die Herstellung einer breiten Palette von Geräten verantwortlich, darunter Geräte für audiovisuelle Zwecke, Kochen, Erhitzen, Lebensmittelzubereitung und -aufbewahrung (Kühlung). Die Produktion und Herstellung solcher Geräte umfasst viele hochautomatisierte Prozesse, die mit Gesundheitsgefahren und Krankheitsbildern verbunden sein können.

      Herstellungsprozess

      Materialien, die bei der Herstellung von Haushaltselektrogeräten verwendet werden, können kategorisiert werden in:

        1. Metalle, die typischerweise für elektrische Leiter in Kabeln und Gerätestrukturen und/oder Rahmen verwendet werden
        2. Dielektrika oder Isoliermaterialien, die zum Schutz vor versehentlichem Kontakt mit stromführenden elektrischen Geräten verwendet werden
        3. Farben und Oberflächen
        4. Chemikalien.

               

              Beispiele für Materialien, die in den vier genannten Kategorien enthalten sind, sind in Tabelle 1 aufgeführt.

              Tabelle 1. Beispiele für Materialien, die bei der Herstellung von Haushaltselektrogeräten verwendet werden

              Metallindustrie

              Dielektrika

              Lackierungen/Lackierungen

              Chemikalien

              Stahl

              Anorganische Materialien (z. B. Glimmer)

              Farben

              Säuren

              Aluminium

              Kunststoffe (z. B. PVC)

              Lacke

              Alkalien

              Führen (Lead)

              Gummi

              Lacke

              Lösungsmittel

              Cadmium

              Silico-organische Materialien

              Korrosionsbeständige Behandlungen

               

              Merkur

              Andere Polymere (z. B. Nylon)

                 

              Hinweis: Blei und Quecksilber sind in der Herstellung von Haushaltselektrogeräten immer weniger verbreitet

              Die in der Haushaltselektrogeräteindustrie verwendeten Materialien müssen strenge Anforderungen erfüllen, einschließlich der Fähigkeit, der im normalen Betrieb wahrscheinlich auftretenden Handhabung standzuhalten, der Fähigkeit, Metallermüdung zu widerstehen, und der Fähigkeit, durch andere Prozesse oder Behandlungen, die zu einer Beschädigung führen könnten, unbeeinflusst zu bleiben das Gerät sofort oder nach längerer Zeit gefährlich zu benutzen.

              Die in der Industrie verwendeten Materialien werden oft in der Gerätemontagephase empfangen, nachdem sie bereits mehrere Herstellungsprozesse durchlaufen haben, von denen jeder wahrscheinlich seine eigenen Gefahren und Gesundheitsprobleme birgt. Einzelheiten zu diesen Gefahren und Problemen werden in den entsprechenden Kapiteln an anderer Stelle in diesem Dokument behandelt Enzyklopädie.

              Die Herstellungsprozesse variieren von Produkt zu Produkt, folgen aber im Allgemeinen dem in Abbildung 1 gezeigten Produktionsablauf. Dieses Diagramm zeigt auch die mit den verschiedenen Prozessen verbundenen Gefahren.

              Abbildung 1. Ablauf des Herstellungsprozesses und Gefahren

              ELA060F1

              Gesundheits- und Sicherheitsfragen

              Feuer und Explosion

              Viele der in der Industrie verwendeten Lösungsmittel, Farben und Isolieröle sind brennbare Substanzen. Diese Materialien sollten in geeigneten kühlen, trockenen Räumen gelagert werden, vorzugsweise in einem feuerfesten Gebäude, das von der Produktionsstätte getrennt ist. Behälter sollten deutlich gekennzeichnet und unterschiedliche Stoffe entsprechend ihrem Flammpunkt und ihrer Risikoklasse gut getrennt oder getrennt gelagert werden. Bei Dämmstoffen und Kunststoffen ist es wichtig, Informationen über die Brennbarkeit bzw. das Brandverhalten jedes neu eingesetzten Stoffes einzuholen. Auch pulverisiertes Zirkonium, das mittlerweile in erheblichen Mengen in der Industrie verwendet wird, ist brandgefährlich.

              Die aus Lagerräumen abgegebenen Mengen brennbarer Stoffe sind auf das für die Produktion erforderliche Mindestmaß zu beschränken. Beim Umfüllen von brennbaren Flüssigkeiten können statische Aufladungen entstehen, daher sollten alle Behälter geerdet werden. Feuerlöschgeräte sind bereitzustellen und das Lagerpersonal in deren Gebrauch einzuweisen.

              Die Lackierung von Bauteilen erfolgt in der Regel in speziell gebauten Lackierkabinen, die über angemessene Absaug- und Belüftungseinrichtungen verfügen müssen, die bei Verwendung mit persönlicher Schutzausrüstung (PSA) eine sichere Arbeitsumgebung schaffen.

              Beim Schweißen sind besondere Brandschutzmaßnahmen zu treffen.

              Unfälle

              Empfang, Lagerung und Versand von Rohstoffen, Komponenten und Fertigprodukten können zu Unfällen mit Stolpern und Stürzen, herabfallenden Gegenständen, Gabelstaplern usw. führen. Die manuelle Materialhandhabung kann auch ergonomische Probleme verursachen, die nach Möglichkeit durch Automatisierung gemildert werden können.

              Da in der Industrie zahlreiche unterschiedliche Verfahren zum Einsatz kommen, variieren die Unfallgefahren von Werkstatt zu Werkstatt im Werk. Während der Produktion von Komponenten gibt es Maschinengefahren durch den Einsatz von Werkzeugmaschinen, Pressen, Kunststoffspritzgussmaschinen und so weiter, und ein effizienter Maschinenschutz ist unerlässlich. Beim Galvanisieren müssen Vorkehrungen gegen Spritzer ätzender Chemikalien getroffen werden. Bei der Baugruppenmontage ist durch den ständigen Wechsel von Bauteilen von einem Prozess zum anderen die Unfallgefahr durch innerbetrieblichen Transport und mechanische Handhabungseinrichtungen hoch.

              Die Qualitätsprüfung wirft keine besonderen Sicherheitsprobleme auf. Leistungstests erfordern jedoch besondere Vorkehrungen, da die Tests häufig an halbfertigen oder nicht isolierten Geräten durchgeführt werden. Während der elektrischen Prüfung sollten alle stromführenden Komponenten, Leiter, Klemmen und Messgeräte geschützt werden, um versehentlichen Kontakt zu verhindern. Der Arbeitsplatz ist abzuschirmen, Unbefugten der Zutritt zu verbieten und Warnhinweise anzubringen. In elektrischen Prüfbereichen ist das Vorsehen von Notschaltern besonders empfehlenswert, und die Schalter sollten an prominenter Stelle angebracht sein, damit im Notfall alle Geräte sofort stromlos geschaltet werden können.

              Für Prüfgeräte, die Röntgenstrahlen aussenden oder radioaktive Stoffe enthalten, gelten Strahlenschutzbestimmungen. Für die Einhaltung der Vorschriften sollte ein sachkundiger Vorgesetzter verantwortlich gemacht werden.

              Besondere Risiken bestehen bei der Verwendung von Druckgasen, Schweißgeräten, Lasern, Imprägnieranlagen, Lackieranlagen, Glüh- und Anlassöfen und elektrischen Hochspannungsanlagen.

              Bei allen Reparatur- und Wartungsarbeiten sind angemessene Lockout/Tagout-Programme unerlässlich.

              Gesundheitsgefahren

              Berufskrankheiten im Zusammenhang mit der Herstellung von elektrischen Haushaltsgeräten sind relativ selten und werden normalerweise nicht als schwerwiegend angesehen. Solche Probleme, die existieren, sind typisch für:

                • die Entwicklung von Hauterkrankungen aufgrund der Verwendung von Lösungsmitteln, Schneidölen, Härtern, die mit Epoxidharz und polychlorierten Biphenylen (PCBs) verwendet werden
                • Entstehung von Silikose durch Einatmen von Kieselsäure beim Sandstrahlen (obwohl Sand zunehmend durch weniger toxische Strahlmittel wie Korund, Stahlkies oder -kies ersetzt wird)
                • Gesundheitsprobleme durch Einatmen von Lösungsmitteldämpfen beim Lackieren und Entfetten sowie Bleivergiftung durch Verwendung von Bleipigmenten, Lacken usw.
                • unterschiedliche Geräuschpegel, die während der Prozesse erzeugt werden.

                       

                      Hochgiftige Lösungsmittel und chlorierte Verbindungen sollten möglichst durch weniger gefährliche Stoffe ersetzt werden; auf keinen Fall dürfen Benzol oder Tetrachlorkohlenstoff als Lösungsmittel verwendet werden. Eine Bleivergiftung kann durch den Ersatz sicherer Materialien oder Techniken und die strikte Anwendung sicherer Arbeitsverfahren, persönlicher Hygiene und medizinischer Überwachung überwunden werden. Wenn die Gefahr besteht, gefährlichen Konzentrationen atmosphärischer Schadstoffe ausgesetzt zu sein, sollte die Luft am Arbeitsplatz regelmäßig überwacht und geeignete Maßnahmen wie die Installation eines Absaugsystems ergriffen werden, falls erforderlich. Die Lärmgefährdung kann durch Einhausung von Lärmquellen, die Verwendung von schallabsorbierenden Materialien in Arbeitsräumen oder die Verwendung von persönlichem Gehörschutz reduziert werden.

                      Bei der Konzeption und Planung neuer Anlagen oder Betriebe sollten Sicherheitsingenieure und Arbeitsmediziner hinzugezogen und vor der Inbetriebnahme von Prozessen oder Maschinen Gefährdungen beseitigt werden. Danach sollten regelmäßige Inspektionen von Maschinen, Werkzeugen, Anlagen, Transportmitteln, Feuerlöschgeräten, Werkstätten und Testbereichen usw. erfolgen.

                      Die Beteiligung der Arbeitnehmer an den Sicherheitsbemühungen ist von wesentlicher Bedeutung, und Vorgesetzte sollten sicherstellen, dass persönliche Schutzausrüstung verfügbar ist und erforderlichenfalls getragen wird. Besondere Aufmerksamkeit sollte der Sicherheitsschulung neuer Arbeitnehmer gewidmet werden, da diese für einen relativ hohen Anteil an Unfällen verantwortlich sind.

                      Arbeitnehmer sollten sich vor der Einstellung einer ärztlichen Untersuchung und, wenn die Möglichkeit einer gefährlichen Exposition besteht, erforderlichenfalls einer regelmäßigen Untersuchung unterziehen.

                      Bei vielen Prozessen in der Produktion einzelner Komponenten werden Abfallmaterialien (z. B. „Späne“ von Blechen oder Stangenmetallen) zurückgewiesen, und die Entsorgung dieser Materialien muss gemäß den Sicherheitsanforderungen erfolgen. Wenn solche Prozessabfälle nicht zum Recycling an den Hersteller oder Hersteller zurückgegeben werden können, muss ihre anschließende Entsorgung durch zugelassene Verfahren erfolgen, um eine Umweltverschmutzung zu vermeiden.

                       

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