Présentation du processus

La bauxite est extraite à ciel ouvert. Les minerais les plus riches sont utilisés tels quels. Les minerais de qualité inférieure peuvent être enrichis par concassage et lavage pour éliminer les déchets d'argile et de silice. La production du métal comprend deux étapes fondamentales :

1. Raffinage. Production d'alumine à partir de bauxite par le procédé Bayer dans lequel la bauxite est digérée à haute température et pression dans une solution forte de soude caustique. L'hydrate résultant est cristallisé et calciné en oxyde dans un four ou un calcinateur à lit fluidisé.
2. Surface d'attaque. Réduction de l'alumine en métal d'aluminium vierge en utilisant le procédé électrolytique Hall-Héroult utilisant des électrodes de carbone et un flux de cryolite.

Le développement expérimental suggère qu'à l'avenir, l'aluminium pourrait être réduit en métal par réduction directe à partir du minerai.

Il existe actuellement deux types principaux de cellules électrolytiques de Hall-Heroult en cours d'utilisation. Le processus dit de « pré-cuisson » utilise des électrodes fabriquées comme indiqué ci-dessous. Dans de telles fonderies, l'exposition aux hydrocarbures polycycliques se produit normalement dans les installations de fabrication d'électrodes, en particulier pendant les malaxeurs et les presses de formage. Les fonderies utilisant la cellule de type Soderberg n'ont pas besoin d'installations pour la fabrication d'anodes en carbone cuites. Au lieu de cela, le mélange de liant de coke et de brai est placé dans des trémies dont les extrémités inférieures sont immergées dans le mélange de bain cryolithe-alumine fondu. Lorsque le mélange de brai et de coke est chauffé par le bain de métal fondu et de cryolite à l'intérieur de la cellule, ce mélange cuit en une masse graphitique dure. sur place Des tiges métalliques sont insérées dans la masse anodique en tant que conducteurs pour un flux électrique à courant continu. Ces tiges doivent être remplacées périodiquement ; lors de leur extraction, des quantités considérables de composés volatils de brai de houille sont dégagées dans l'environnement de la salle des cellules. A cette exposition s'ajoutent les matières volatiles de brai générées au cours de la cuisson de la masse de brai-coke.

Au cours de la dernière décennie, l'industrie a eu tendance à ne pas remplacer ou à modifier les installations de réduction de type Soderberg existantes en raison du risque cancérogène démontré qu'elles présentent. De plus, avec l'automatisation croissante des opérations des cellules de réduction, en particulier le changement des anodes, les tâches sont plus couramment effectuées à partir de grues mécaniques fermées. Par conséquent, l'exposition des travailleurs et le risque de développer ces troubles associés à la fusion de l'aluminium diminuent progressivement dans les installations modernes. En revanche, dans les économies où l'investissement en capital adéquat n'est pas facilement disponible, la persistance d'anciens processus de réduction à commande manuelle continuera de présenter les risques de troubles professionnels (voir ci-dessous) précédemment associés aux usines de réduction de l'aluminium. En effet, cette tendance aura tendance à s'aggraver dans ces opérations plus anciennes et non améliorées, en particulier à mesure qu'elles vieillissent.

Fabrication d'électrodes en carbone

Les électrodes requises par la réduction électrolytique précuite en métal pur sont normalement fabriquées par une installation associée à ce type de fonderie d'aluminium. Les anodes et les cathodes sont le plus souvent constituées d'un mélange de coke broyé dérivé du pétrole et de brai. Le coke est d'abord broyé dans des broyeurs à boulets, puis transporté et mélangé mécaniquement avec le brai et enfin coulé en blocs dans une presse à mouler. Ces blocs d'anode ou de cathode sont ensuite chauffés dans un four à gaz pendant plusieurs jours jusqu'à ce qu'ils forment des masses graphitiques dures dont pratiquement tous les volatils ont été chassés. Enfin, ils sont fixés à des tiges d'anode ou rainurés pour recevoir les barres de cathode.

Il convient de noter que le brai utilisé pour former de telles électrodes représente un distillat dérivé de goudron de houille ou de pétrole. Lors de la conversion de ce goudron en brai par chauffage, le produit de brai final a fait bouillir pratiquement tous ses inorganiques à bas point d'ébullition, par exemple SO₂, ainsi que des composés aliphatiques et des composés aromatiques à un et deux cycles. Ainsi, un tel brai ne devrait pas présenter les mêmes risques dans son utilisation que les goudrons de houille ou de pétrole puisque ces classes de composés ne devraient pas être présentes. Il y a certaines indications que le potentiel carcinogène de ces produits de brai peut ne pas être aussi grand que le mélange plus complexe de goudrons et d'autres volatils associés à la combustion incomplète du charbon.

Les dangers et leur prévention

Les dangers et les mesures préventives pour les processus de fusion et d'affinage de l'aluminium sont fondamentalement les mêmes que ceux rencontrés dans la fusion et l'affinage en général ; cependant, les processus individuels présentent certains risques spécifiques.

Mines

Bien que des références sporadiques au «poumon de bauxite» apparaissent dans la littérature, il existe peu de preuves convaincantes qu'une telle entité existe. Cependant, la possibilité de la présence de silice cristalline dans les minerais de bauxite doit être envisagée.

Processus Bayer

L'utilisation intensive de la soude caustique dans le procédé Bayer présente des risques fréquents de brûlures chimiques de la peau et des yeux. Le détartrage des cuves par marteaux pneumatiques est responsable d'une forte exposition au bruit. Les dangers potentiels associés à l'inhalation de doses excessives d'oxyde d'aluminium produites au cours de ce processus sont discutés ci-dessous.

Tous les travailleurs impliqués dans le procédé Bayer doivent être bien informés des risques associés à la manipulation de la soude caustique. Dans tous les sites à risque, des douches oculaires et des bassins avec eau courante et douches déluge doivent être prévus, avec des notices expliquant leur utilisation. L'EPI (par exemple, des lunettes, des gants, des tabliers et des bottes) doit être fourni. Des douches et des vestiaires doubles (un casier pour les vêtements de travail, l'autre pour les vêtements personnels) doivent être fournis et tous les employés doivent être encouragés à se laver soigneusement à la fin du quart de travail. Tous les travailleurs manipulant du métal en fusion devraient être équipés de visières, de respirateurs, de gants, de tabliers, de brassards et de guêtres pour les protéger contre les brûlures, la poussière et les fumées. Les travailleurs employés sur le procédé basse température Gadeau doivent être équipés de gants et de combinaisons spécifiques les protégeant des vapeurs d'acide chlorhydrique dégagées lors du démarrage des cellules ; la laine s'est avérée avoir une bonne résistance à ces fumées. Les respirateurs à cartouches de charbon de bois ou les masques imprégnés d'alumine offrent une protection adéquate contre les vapeurs de brai et de fluor; des masques anti-poussière efficaces sont nécessaires pour la protection contre la poussière de carbone. Les travailleurs exposés à des poussières et des fumées plus sévères, en particulier dans les opérations de Soderberg, doivent être équipés d'un équipement de protection respiratoire à adduction d'air. Comme le travail mécanisé en salle de cuve est effectué à distance à partir de cabines fermées, ces mesures de protection deviendront moins nécessaires.

Réduction électrolytique

La réduction électrolytique expose les travailleurs au risque de brûlures cutanées et d'accidents dus aux éclaboussures de métal en fusion, aux troubles liés au stress thermique, au bruit, aux risques électriques, à la cryolithe et aux vapeurs d'acide fluorhydrique. Les cellules de réduction électrolytique peuvent émettre de grandes quantités de poussières de fluorure et d'alumine.

Dans les ateliers de fabrication d'électrodes en carbone, un équipement de ventilation par aspiration avec filtres à manches doit être installé; l'enceinte de l'équipement de broyage du brai et du carbone minimise efficacement les expositions aux brais chauffés et aux poussières de carbone. Des contrôles réguliers des concentrations de poussières atmosphériques doivent être effectués à l'aide d'un dispositif d'échantillonnage approprié. Des examens périodiques aux rayons X devraient être pratiqués sur les travailleurs exposés à la poussière, et ceux-ci devraient être suivis d'examens cliniques si nécessaire.

Afin de réduire le risque de manipulation du brai, le transport de ce matériau doit être mécanisé autant que possible (par exemple, des camions-citernes chauffés peuvent être utilisés pour transporter le brai liquide jusqu'à l'usine où il est pompé automatiquement dans des réservoirs de brai chauffés). Des examens cutanés réguliers pour détecter un érythème, un épithéliome ou une dermatite sont également prudents, et une protection supplémentaire peut être fournie par des crèmes barrières à base d'alginate.

Les travailleurs qui effectuent des travaux à haute température doivent être informés avant le début du temps chaud d'augmenter leur consommation de liquides et de saler fortement leurs aliments. Eux-mêmes et leurs superviseurs devraient également être formés pour reconnaître les troubles induits par la chaleur naissants chez eux-mêmes et chez leurs collègues. Tous ceux qui travaillent ici doivent être formés pour prendre les mesures appropriées nécessaires pour prévenir l'apparition ou la progression des troubles liés à la chaleur.

Les travailleurs exposés à des niveaux de bruit élevés doivent être équipés d'équipements de protection auditive tels que des bouchons d'oreilles qui permettent le passage des bruits à basse fréquence (pour permettre la perception des commandes) mais réduisent la transmission des bruits intenses à haute fréquence. De plus, les travailleurs devraient subir des examens audiométriques réguliers pour détecter une perte auditive. Enfin, le personnel doit également être formé pour donner une réanimation cardiorespiratoire aux victimes d'accidents de choc électrique.

Le potentiel d'éclaboussures de métal en fusion et de brûlures graves est généralisé sur de nombreux sites dans les usines de réduction et les opérations associées. En plus des vêtements de protection (par exemple, gants, tabliers, guêtres et visières), le port de vêtements synthétiques devrait être interdit, car la chaleur du métal en fusion fait fondre ces fibres chauffées et adhère à la peau, ce qui intensifie encore les brûlures cutanées.

Les personnes utilisant des stimulateurs cardiaques doivent être exclues des opérations de réduction en raison du risque de troubles du rythme induits par le champ magnétique.

Autres effets sur la santé

Les risques pour les travailleurs, la population générale et l'environnement résultant de l'émission de gaz, de fumées et de poussières contenant du fluorure dus à l'utilisation de flux de cryolite ont été largement signalés (voir tableau 1). Chez les enfants vivant à proximité de fonderies d'aluminium mal contrôlées, des degrés variables de marbrure des dents permanentes ont été signalés si l'exposition s'est produite pendant la phase de développement de la croissance des dents permanentes. Parmi les travailleurs des fonderies avant 1950, ou là où un contrôle inadéquat des effluents fluorés persistait, des degrés variables de fluorose osseuse ont été observés. Le premier stade de cette affection consiste en une simple augmentation de la densité osseuse, particulièrement marquée au niveau des corps vertébraux et du bassin. Au fur et à mesure que le fluor est absorbé par les os, la calcification des ligaments du bassin est ensuite observée. Enfin, en cas d'exposition extrême et prolongée au fluorure, on note des calcifications des structures paraspinales et ligamentaires ainsi que des articulations. Bien que ce dernier stade ait été observé sous sa forme sévère dans les usines de traitement de la cryolite, des stades aussi avancés ont rarement, voire jamais, été observés chez les travailleurs des fonderies d'aluminium. Apparemment, les modifications radiologiques moins sévères des structures osseuses et ligamentaires ne sont pas associées à des altérations de la fonction architecturale ou métabolique de l'os. Grâce à des pratiques de travail appropriées et à un contrôle ventilatoire adéquat, les travailleurs participant à de telles opérations de réduction peuvent être facilement empêchés de développer l'un des changements radiographiques précédents, malgré 25 à 40 ans de travail de ce type. Enfin, la mécanisation des opérations de la salle de cuves devrait minimiser, voire éliminer totalement, les risques associés au fluorure.

Tableau 1. Entrées de matériaux de procédé et sorties de pollution pour la fusion et l'affinage de l'aluminium

Depuis le début des années 1980, une condition asthmatiforme a été définitivement démontrée chez les travailleurs des salles de cuves de réduction de l'aluminium. Cette aberration, appelée asthme professionnel associé à la fusion de l'aluminium (OAAAS), se caractérise par une résistance variable au débit d'air, une hyperréactivité bronchique ou les deux, et n'est pas déclenchée par des stimuli extérieurs au lieu de travail. Ses symptômes cliniques consistent en une respiration sifflante, une oppression thoracique, un essoufflement et une toux non productive qui sont généralement retardés de plusieurs heures après les expositions professionnelles. La période de latence entre le début de l'exposition professionnelle et le début de l'OAAAS est très variable, allant de 1 semaine à 10 ans, selon l'intensité et le caractère de l'exposition. La condition est généralement améliorée avec le retrait du lieu de travail après les vacances, etc., mais deviendra plus fréquente et plus grave avec des expositions professionnelles continues.

Bien que l'apparition de cette condition ait été corrélée avec les concentrations de fluorure dans la salle d'électrolyse, il n'est pas clair que l'étiologie du trouble résulte spécifiquement de l'exposition à cet agent chimique. Compte tenu du mélange complexe de poussières et de fumées (par exemple, les fluorures particulaires et gazeux, le dioxyde de soufre, ainsi que de faibles concentrations d'oxydes de vanadium, de nickel et de chrome), il est plus probable que ces mesures de fluorures représentent un substitut pour ce mélange complexe de fumées, gaz et particules trouvés dans les salles de cuves.

Il apparaît actuellement que cette affection fait partie d'un groupe de plus en plus important de maladies professionnelles : l'asthme professionnel. Le processus causal qui aboutit à ce trouble est difficilement déterminé au cas par cas. Les signes et symptômes de l'OAAAS peuvent résulter d'un asthme préexistant basé sur une allergie, d'une hyperréactivité bronchique non spécifique, du syndrome de dysfonctionnement réactif des voies respiratoires (RADS) ou d'un véritable asthme professionnel. Le diagnostic de cette affection est actuellement problématique, nécessitant des antécédents compatibles, la présence d'une limitation variable du débit d'air ou, en son absence, la production d'une hyperréactivité bronchique induite pharmacologiquement. Mais si ce dernier n'est pas démontrable, ce diagnostic est peu probable. (Cependant, ce phénomène peut éventuellement disparaître après la disparition du trouble avec le retrait des expositions professionnelles.)

Étant donné que ce trouble a tendance à s'aggraver progressivement avec une exposition continue, les personnes concernées doivent le plus souvent être retirées des expositions professionnelles continues. Alors que les personnes souffrant d'asthme atopique préexistant devraient initialement être interdites d'accès aux chambres cellulaires de réduction de l'aluminium, l'absence d'atopie ne permet pas de prédire si cette condition surviendra à la suite d'expositions professionnelles.

Il existe actuellement des rapports suggérant que l'aluminium peut être associé à une neurotoxicité chez les travailleurs engagés dans la fusion et le soudage de ce métal. Il a été clairement démontré que l'aluminium est absorbé par les poumons et excrété dans l'urine à des niveaux supérieurs à la normale, en particulier chez les travailleurs des salles de cellule de réduction. Cependant, une grande partie de la littérature concernant les effets neurologiques chez ces travailleurs découle de la présomption que l'absorption d'aluminium entraîne une neurotoxicité chez l'homme. Par conséquent, jusqu'à ce que de telles associations soient démontrables de manière plus reproductible, le lien entre l'aluminium et la neurotoxicité professionnelle doit être considéré comme spéculatif pour le moment.

En raison de la nécessité occasionnelle de dépenser plus de 300 kcal/h lors du changement d'anodes ou d'autres travaux pénibles en présence de cryolithe et d'aluminium fondus, des troubles thermiques peuvent être observés pendant les périodes de temps chaud. De tels épisodes sont plus susceptibles de se produire lorsque le temps passe initialement des conditions modérées aux conditions chaudes et humides de l'été. De plus, les pratiques de travail qui entraînent un changement d'anode accéléré ou un emploi sur deux quarts de travail successifs par temps chaud prédisposeront également les travailleurs à de tels troubles thermiques. Les travailleurs insuffisamment acclimatés à la chaleur ou physiquement conditionnés, dont l'apport en sel est insuffisant ou qui ont une maladie intercurrente ou récente sont particulièrement susceptibles de développer un épuisement par la chaleur et/ou des crampes de chaleur lors de l'exécution de tâches aussi ardues. Un coup de chaleur s'est produit, mais rarement chez les travailleurs des fonderies d'aluminium, sauf chez ceux qui présentent des altérations de santé prédisposantes connues (p. ex., alcoolisme, vieillissement).

Il a été démontré que l'exposition aux aromatiques polycycliques associée à la respiration des fumées de brai et des particules place le personnel des cellules de réduction de type Soderberg en particulier à un risque excessif de développer un cancer de la vessie urinaire ; l'excès de risque de cancer est moins bien établi. Les travailleurs des usines d'électrodes au carbone où des mélanges de coke chauffé et de goudron sont chauffés sont supposés être également exposés à ce risque. Cependant, après que les électrodes aient été cuites pendant plusieurs jours à environ 1,200 XNUMX °C, les composés aromatiques polycycliques sont pratiquement totalement brûlés ou volatilisés et ne sont plus associés à ces anodes ou cathodes. Par conséquent, il n'a pas été aussi clairement démontré que les cellules de réduction utilisant des électrodes précuites présentaient un risque excessif de développement de ces troubles malins. D'autres néoplasies (p. ex., leucémie non granulocytaire et cancers du cerveau) ont été suggérées lors d'opérations de réduction de l'aluminium; à l'heure actuelle, ces preuves sont fragmentaires et incohérentes.

Aux abords des cellules d'électrolyse, l'utilisation de piqueurs pneumatiques dans les salles de cuves produit des niveaux sonores de l'ordre de 100 dBA. Les cellules de réduction électrolytique fonctionnent en série à partir d'une alimentation en courant basse tension à haut ampérage et, par conséquent, les cas de choc électrique ne sont généralement pas graves. Cependant, dans la centrale électrique au point où l'alimentation haute tension rejoint le réseau de connexion en série de la salle de cuves, des accidents de choc électrique graves peuvent se produire, d'autant plus que l'alimentation électrique est un courant alternatif à haute tension.

Étant donné que des problèmes de santé ont été soulevés concernant les expositions associées aux champs électromagnétiques, l'exposition des travailleurs de cette industrie a été remise en question. Il faut reconnaître que la puissance fournie aux cellules de réduction électrolytique est en courant continu ; ainsi, les champs électromagnétiques générés dans les salles de cuves sont principalement de type champ statique ou stationnaire. De tels champs, contrairement aux champs électromagnétiques à basse fréquence, sont encore moins facilement démontrés comme exerçant des effets biologiques cohérents ou reproductibles, que ce soit expérimentalement ou cliniquement. De plus, les niveaux de flux des champs magnétiques mesurés dans les cellules cellulaires actuelles se situent généralement dans les valeurs limites provisoires actuellement proposées pour les champs magnétiques statiques, les sous-radiofréquences et les champs électriques statiques. L'exposition aux champs électromagnétiques ultra-basse fréquence se produit également dans les usines de réduction, en particulier aux extrémités de ces salles adjacentes aux salles de redressement. Cependant, les niveaux de flux constatés dans les salles de cuves voisines sont minimes, bien en deçà des normes actuelles. Enfin, des preuves épidémiologiques cohérentes ou reproductibles d'effets néfastes sur la santé dus aux champs électromagnétiques dans les usines de réduction de l'aluminium n'ont pas été démontrées de manière convaincante.

Fabrication d'électrodes

Les travailleurs en contact avec les fumées de brai peuvent développer un érythème ; l'exposition au soleil induit une photosensibilisation avec une irritation accrue. Des cas de tumeurs cutanées localisées sont survenus parmi les travailleurs des électrodes au carbone où une hygiène personnelle inadéquate était pratiquée; après l'excision et le changement d'emploi, aucune autre propagation ou récidive n'est généralement notée. Lors de la fabrication des électrodes, des quantités considérables de poussière de carbone et de brai peuvent être générées. Lorsque de telles expositions à la poussière ont été sévères et insuffisamment contrôlées, des rapports occasionnels indiquent que les fabricants d'électrodes au carbone peuvent développer une pneumoconiose simple avec emphysème focal, compliquée par le développement de lésions fibrotiques massives. Les pneumoconioses simples et compliquées sont indiscernables de l'état correspondant de la pneumoconiose des charbonniers. Le broyage du coke dans les broyeurs à boulets produit des niveaux sonores allant jusqu'à 100 dBA.

Note de l'éditeur: L'industrie de la production d'aluminium a été classée comme une cause connue de cancers humains de groupe 1 par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC). Diverses expositions ont été associées à d'autres maladies (p. Encyclopédie.

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