Adapté de la 3e édition, Encyclopédie de la santé et de la sécurité au travail.

Il existe une grande variété de techniques pour finir les surfaces des produits métalliques afin qu'ils résistent à la corrosion, s'adaptent mieux et soient plus beaux (voir tableau 1). Certains produits sont traités par un enchaînement de plusieurs de ces techniques. Cet article décrira brièvement certains des plus couramment utilisés.

Tableau 1. Synthèse des dangers associés aux différentes méthodes de traitement des métaux

Avant que l'une de ces techniques puisse être appliquée, les produits doivent être soigneusement nettoyés. Un certain nombre de méthodes de nettoyage sont utilisées, individuellement ou en séquence. Ils comprennent le meulage mécanique, le brossage et le polissage (qui produisent des poussières métalliques ou oxydiques - la poussière d'aluminium peut être explosive), le dégraissage à la vapeur, le lavage avec des solvants de graisse organiques, le "décapage" dans des solutions acides ou alcalines concentrées et le dégraissage électrolytique. Le dernier implique une immersion dans des bains contenant du cyanure et de l'alcali concentré dans lesquels l'hydrogène ou l'oxygène formé par électrolyse élimine la graisse, ce qui donne des surfaces métalliques « vierges » exemptes d'oxydes et de graisse. Le nettoyage est suivi d'un rinçage et d'un séchage adéquats du produit.

Une conception appropriée de l'équipement et une LEV efficace réduiront une partie du risque. Les travailleurs exposés au risque d'éclaboussures doivent porter des lunettes de protection ou des écrans protecteurs ainsi que des gants, tabliers et vêtements de protection. Les douches et les douches oculaires doivent être à proximité et en bon état de fonctionnement, et les éclaboussures et les déversements doivent être lavés rapidement. Avec un équipement électrolytique, les gants et les chaussures doivent être non conducteurs, et d'autres précautions électriques standard, telles que l'installation d'interrupteurs de circuit de fuite à la terre et les procédures de verrouillage/étiquetage doivent être suivies.

Processus de traitement

Polissage électrolytique

Le polissage électrolytique est utilisé pour produire une surface d'apparence et de réflectivité améliorées, pour éliminer l'excès de métal pour s'adapter avec précision aux dimensions requises et pour préparer la surface à l'inspection des imperfections. Le processus implique une dissolution anodique préférentielle des points hauts sur la surface après dégraissage à la vapeur et nettoyage alcalin à chaud. Les acides sont fréquemment utilisés comme solutions électrolytiques; par conséquent, un rinçage adéquat est nécessaire par la suite.

Electroplating

La galvanoplastie est un procédé chimique ou électrochimique permettant d'appliquer une couche métallique sur le produit, par exemple du nickel pour le protéger contre la corrosion, du chrome dur pour améliorer les propriétés de surface ou de l'argent et de l'or pour l'embellir. Parfois, des matériaux non métalliques sont utilisés. Le produit, câblé en tant que cathode, et une anode du métal à déposer sont plongés dans une solution électrolytique (qui peut être acide, alcaline ou alcaline avec des sels et complexes de cyanure) et connectés extérieurement à une source de courant continu. Les cations chargés positivement de l'anode métallique migrent vers la cathode, où ils sont réduits au métal et déposés en couche mince (voir figure 1). Le processus se poursuit jusqu'à ce que le nouveau revêtement atteigne l'épaisseur souhaitée, puis le produit est lavé, séché et poli.

Figure 1. Galvanoplastie : représentation schématique

Anode : Cu → Cu⁺² + 2e^- ; Cathode : Cu⁺² + 2e^- → Cu

In électroformage, un processus étroitement lié à la galvanoplastie, les objets moulés, par exemple en plâtre ou en plastique, sont rendus conducteurs par l'application de graphite, puis sont connectés en tant que cathode afin que le métal se dépose dessus.

In anodisation, un processus qui est devenu de plus en plus important ces dernières années, des produits en aluminium (le titane et d'autres métaux sont également utilisés) sont connectés comme anode et immergés dans de l'acide sulfurique dilué. Cependant, au lieu de former des ions aluminium positifs et de migrer pour se déposer sur la cathode, ils sont oxydés par les atomes d'oxygène apparaissant à l'anode et se lient à celle-ci sous forme de couche d'oxyde. Cette couche d'oxyde est partiellement dissoute par la solution d'acide sulfurique, rendant la couche superficielle poreuse. Par la suite, des matériaux colorés ou sensibles à la lumière peuvent être déposés dans ces pores, comme dans la fabrication de plaques signalétiques, par exemple.

Émaux et émaux

L'émail vitrifié ou l'émail vitrifié est utilisé pour donner un revêtement résistant à la chaleur, aux taches et à la corrosion aux métaux, généralement du fer ou de l'acier, dans une large gamme de produits fabriqués, y compris les baignoires, les cuisinières à gaz et électriques, les ustensiles de cuisine, les réservoirs de stockage et conteneurs, et équipements électriques. De plus, les émaux sont utilisés dans la décoration de la céramique, du verre, des bijoux et des ornements décoratifs. L'utilisation spécialisée des poudres d'émail dans la production d'articles ornementaux tels que Cloisonné et Limoges est connue depuis des siècles. Les émaux sont appliqués sur des poteries de toutes sortes.

Les matériaux utilisés dans la fabrication des émaux vitrifiés et des glaçures comprennent :

• réfractaires, comme le quartz, le feldspath et l'argile
• fondants, tels que le borax (borate de sodium décahydraté), le carbonate de soude (carbonate de sodium anhydre), le nitrate de sodium, le spath fluor, la cryolite, le carbonate de baryum, le carbonate de magnésium, le monoxyde de plomb, le tétroxyde de plomb et l'oxyde de zinc
• colorants, tels que les oxydes d'antimoine, de cadmium, de cobalt, de fer, de nickel, de manganèse, de sélénium, de vanadium, d'uranium et de titane
• les opacifiants, tels que les oxydes d'antimoine, de titane, d'étain et de zirconium, et l'antimoninate de sodium
• électrolytes, tels que le borax, le carbonate de soude, le carbonate et le sulfate de magnésium, le nitrite de sodium et l'aluminate de sodium
• les agents floculants, tels que l'argile, les gommes, l'alginate d'ammonium, la bentonite et la silice colloïdale.

La première étape de tous les types d'émaillage ou d'émaillage vitrifié est la fabrication de la fritte, la poudre d'émail. Cela implique la préparation des matières premières, la fusion et la manipulation de la fritte.

Après un nettoyage soigneux des produits métalliques (par exemple, grenaillage, décapage, dégraissage), l'émail peut être appliqué par un certain nombre de procédures :

• Dans le procédé humide, l'objet est plongé dans la barbotine aqueuse d'émail, retiré et laissé s'égoutter ou, dans le "slushing", la barbotine d'émail est plus épaisse et doit être secouée de l'objet.
• Dans le procédé à sec, l'objet enduit au sol est chauffé à la température d'émaillage, puis de la poudre d'émail sèche est saupoudrée à travers des tamis. L'émail se met en place et, lorsque l'objet est remis dans le four, il fond en une surface lisse.
• L'application par pulvérisation est de plus en plus utilisée, généralement dans le cadre d'une opération mécanisée. Il nécessite une armoire sous ventilation aspirante.
• Les émaux décoratifs sont généralement appliqués à la main, à l'aide de pinceaux ou d'outils similaires.
• Les émaux pour articles en porcelaine et en poterie sont généralement appliqués par trempage ou pulvérisation. Bien que certaines opérations de trempage soient mécanisées, les pièces sont généralement trempées à la main dans l'industrie domestique de la porcelaine. L'objet est tenu à la main, plongé dans un grand bac de glaçure, la glaçure est retirée d'un coup de poignet et l'objet est placé dans un séchoir. Une hotte ou une armoire fermée avec une ventilation par aspiration efficace doit être fournie lorsque le glacis est pulvérisé.

Les objets préparés sont ensuite "cuits" dans un four ou un four, qui est généralement alimenté au gaz.

Gravure

La gravure chimique produit une finition satinée ou mate. Le plus souvent, il est utilisé comme prétraitement avant l'anodisation, le laquage, le revêtement de conversion, le polissage ou l'avivage chimique. Il est le plus souvent appliqué à l'aluminium et à l'acier inoxydable, mais est également utilisé pour de nombreux autres métaux.

L'aluminium est généralement gravé dans des solutions alcalines contenant divers mélanges d'hydroxyde de sodium, d'hydroxyde de potassium, de phosphate trisodique et de carbonate de sodium, ainsi que d'autres ingrédients pour empêcher la formation de boues. L'un des procédés les plus courants utilise de la soude à une concentration de 10 à 40 g/l maintenue à une température de 50 à 85°C avec un temps d'immersion pouvant aller jusqu'à 10 minutes.

L'attaque alcaline est généralement précédée et suivie d'un traitement dans divers mélanges d'acide chlorhydrique, fluorhydrique, nitrique, phosphorique, chromique ou sulfurique. Un traitement acide typique implique des immersions de 15 à 60 secondes dans un mélange de 3 parties en volume d'acide nitrique et 1 partie en volume d'acide fluorhydrique qui est maintenu à une température de 20°C.

Galvanisation

La galvanisation applique un revêtement de zinc à une variété de produits en acier pour les protéger contre la corrosion. Le produit doit être propre et sans oxyde pour que le revêtement adhère correctement. Cela implique généralement un certain nombre de processus de nettoyage, de rinçage, de séchage ou de recuit avant que le produit n'entre dans le bain de galvanisation. Dans la galvanisation « à chaud », le produit est passé dans un bain de zinc fondu ; la galvanisation "à froid" est essentiellement une galvanoplastie, comme décrit ci-dessus.

Les produits manufacturés sont généralement galvanisés par lots, tandis que la méthode de la bande continue est utilisée pour les bandes, tôles ou fils d'acier. Un flux peut être utilisé pour maintenir un nettoyage satisfaisant à la fois du produit et du bain de zinc et pour faciliter le séchage. Une étape de préfluxage peut être suivie d'une couverture de flux de chlorure d'ammonium sur la surface du bain de zinc, ou ce dernier peut être utilisé seul. Dans le tuyau de galvanisation, le tuyau est immergé dans une solution chaude de chlorure de zinc et d'ammonium après le nettoyage et avant que le tuyau n'entre dans le bain de zinc fondu. Les flux se décomposent pour former du chlorure d'hydrogène irritant et du gaz ammoniac, nécessitant une LEV.

Les différents types de galvanisation à chaud en continu diffèrent essentiellement par la façon dont le produit est nettoyé et si le nettoyage est effectué en ligne :

• nettoyage par oxydation à la flamme des huiles de surface avec réduction ultérieure dans le four et recuit en ligne
• nettoyage électrolytique effectué avant le recuit en ligne
• nettoyage par décapage acide et nettoyage alcalin, en utilisant un fondant avant le four de préchauffage et un recuit dans un four avant la galvanisation
• nettoyage par décapage à l'acide et nettoyage alcalin, élimination du flux et préchauffage dans un gaz réducteur (par exemple, l'hydrogène) avant la galvanisation.

La ligne de galvanisation en continu pour les feuillards d'acier de faible épaisseur omet le décapage et l'utilisation de flux ; il utilise un nettoyage alcalin et maintient la surface propre de la bande en la chauffant dans une chambre ou un four avec une atmosphère réductrice d'hydrogène jusqu'à ce qu'elle passe sous la surface du bain de zinc fondu.

La galvanisation continue du fil nécessite des étapes de recuit, généralement avec un bac en plomb fondu devant les cuves de nettoyage et de galvanisation; refroidissement par air ou par eau; décapage dans de l'acide chlorhydrique chaud et dilué; rinçage; application d'un flux; séchage; puis galvanisation dans le bain de zinc fondu.

Une écume, un alliage de fer et de zinc, se dépose au fond du bain de zinc fondu et doit être retirée périodiquement. Différents types de matériaux flottent à la surface du bain de zinc pour empêcher l'oxydation du zinc fondu. Un écrémage fréquent est nécessaire aux points d'entrée et de sortie du fil ou de la bande à galvaniser.

Traitement thermique

Le traitement thermique, le chauffage et le refroidissement d'un métal qui reste à l'état solide, fait généralement partie intégrante du traitement des produits métalliques. Elle implique presque toujours une modification de la structure cristalline du métal qui entraîne une modification de ses propriétés (par exemple, recuit pour rendre le métal plus malléable, chauffage et refroidissement lent pour réduire la dureté, chauffage et trempe pour augmenter la dureté, basse température chauffage pour minimiser les contraintes internes).

Recuit

Le recuit est un traitement thermique « d'adoucissement » largement utilisé pour permettre un travail à froid supplémentaire du métal, améliorer l'usinabilité, soulager les contraintes du produit avant son utilisation, etc. Cela implique de chauffer le métal à une température spécifique, de le maintenir à cette température pendant une durée spécifique et de le laisser refroidir à une vitesse particulière. Plusieurs techniques de recuit sont utilisées :

• recuit bleu, dans lequel une couche d'oxyde bleu est produite à la surface d'alliages à base de fer
• Recuit brillant, qui est réalisé sous atmosphère contrôlée pour minimiser l'oxydation de surface
• Recuit fermé or recuit de caisse, procédé dans lequel les métaux ferreux et non ferreux sont chauffés dans un récipient métallique scellé avec ou sans matériau d'emballage, puis refroidis lentement
• Recuit complet, généralement effectué sous atmosphère protectrice, visant à obtenir la douceur maximale économiquement réalisable
• Malléabilisation, un type spécial de recuit donné aux pièces moulées en fer pour les rendre malléables en transformant le carbone combiné dans le fer en carbone fin (c'est-à-dire en graphite)
• Recuit partiel, un processus à basse température pour éliminer les contraintes internes induites dans le métal par le travail à froid
• Sous-critique or recuit de sphéroïdisation, qui produit une usinabilité améliorée en permettant au carbure de fer dans la structure cristalline d'acquérir une forme sphéroïde.

Durcissement par vieillissement

Le durcissement vieillissant est un traitement thermique souvent utilisé sur les alliages aluminium-cuivre dans lequel le durcissement naturel qui se produit dans l'alliage est accéléré par un chauffage à environ 180°C pendant environ 1 heure.

homogénéisation

L'homogénéisation, généralement appliquée aux lingots ou aux compacts de métal en poudre, est conçue pour éliminer ou réduire considérablement la ségrégation. Il est obtenu en chauffant à une température d'environ 20°C en dessous du point de fusion du métal pendant environ 2 heures ou plus, puis en trempant.

Normaliser

Un processus similaire au recuit complet assure l'uniformité des propriétés mécaniques à obtenir et produit également une plus grande ténacité et résistance aux charges mécaniques.

Breveter

Le brevetage est un type spécial de procédé de recuit qui est généralement appliqué aux matériaux de petite section destinés à être tréfilés (par exemple, fil d'acier à 0.6 % de carbone). Le métal est chauffé dans un four ordinaire au-dessus de la plage de transformation, puis passe directement du four dans, par exemple, un bain de plomb maintenu à une température d'environ 170°C.

Trempe-trempe et revenu

Une augmentation de la dureté peut être produite dans un alliage à base de fer en chauffant au-dessus de la plage de transformation et en refroidissant rapidement à température ambiante par trempe dans de l'huile, de l'eau ou de l'air. L'article est souvent trop sollicité pour être mis en service et, pour augmenter sa ténacité, il est revenu en le réchauffant à une température inférieure à la plage de transformation et en le laissant refroidir à la vitesse souhaitée.

La trempe de martre et la trempe austriée sont des processus similaires sauf que l'article est trempé, par exemple, dans un bain de sel ou de plomb maintenu à une température de 400°C.

Trempe superficielle et cémentation

Il s'agit d'un autre procédé de traitement thermique appliqué le plus fréquemment aux alliages à base de fer, qui permet à la surface de l'objet de rester dure tandis que son cœur reste relativement ductile. Il a plusieurs variantes :

• Durcissement à la flamme consiste à durcir les surfaces de l'objet (par exemple, les dents d'engrenage, les roulements, les glissières) en les chauffant avec un chalumeau à gaz à haute température, puis en les trempant dans de l'huile, de l'eau ou un autre milieu approprié.
• Trempe par induction électrique est similaire au durcissement à la flamme sauf que le chauffage est produit par des courants de Foucault induits dans les couches superficielles.
• Carburation augmente la teneur en carbone de la surface d'un alliage à base de fer en chauffant l'objet dans un milieu carboné solide, liquide ou gazeux (par exemple, charbon solide et carbonate de baryum, cyanure de sodium liquide et carbonate de sodium, monoxyde de carbone gazeux, méthane, etc. ) à une température d'environ 900°C.
• Nitruration augmente la teneur en azote de la surface d'un objet spécial en fonte ou en acier faiblement allié en le chauffant dans un milieu azoté, généralement du gaz ammoniac, à environ 500 à 600°C.
• Cyanure est une méthode de cémentation dans laquelle la surface d'un objet en acier à faible teneur en carbone est enrichie simultanément en carbone et en azote. Il s'agit généralement de chauffer l'objet pendant 1 heure dans un bain de cyanure de sodium à 30% fondu à 870°C, puis de le tremper dans de l'huile ou de l'eau.
• Carbo-nitruration est un processus gazeux pour l'absorption simultanée de carbone et d'azote dans la couche superficielle de l'acier en le chauffant à 800 à 875°C dans une atmosphère d'un gaz de cémentation (voir ci-dessus) et d'un gaz de nitruration (par exemple, 2 à 5% d'anhydre ammoniac).

La métallisation

La métallisation, ou projection de métal, est une technique d'application d'un revêtement métallique protecteur sur une surface rugueuse mécaniquement en la pulvérisant avec des gouttelettes de métal en fusion. Il est également utilisé pour reconstituer des surfaces usées ou corrodées et pour récupérer des composants mal usinés. Le processus est largement connu sous le nom de Schooping, du nom du Dr Schoop qui l'a inventé.

Il utilise le pistolet Schooping , un pistolet pulvérisateur portatif en forme de pistolet à travers lequel le métal sous forme de fil est introduit dans une flamme de chalumeau à gaz combustible / oxygène qui le fait fondre et, à l'aide d'air comprimé, le pulvérise sur l'objet. La source de chaleur est un mélange d'oxygène et d'acétylène, de propane ou de gaz naturel comprimé. Le fil enroulé est généralement redressé avant d'être introduit dans le pistolet. Tout métal pouvant être transformé en fil peut être utilisé ; le pistolet peut également accepter le métal sous forme de poudre.

La métallisation sous vide est un processus dans lequel l'objet est placé dans un bocal sous vide dans lequel le métal de revêtement est pulvérisé.

Phosphatation

La phosphatation est principalement utilisée sur l'acier et l'aluminium doux et galvanisés pour augmenter l'adhérence et la résistance à la corrosion de la peinture, de la cire et des finitions à l'huile. Il est également utilisé pour former une couche qui agit comme un film de séparation dans l'emboutissage profond de la tôle et améliore sa résistance à l'usure. Elle consiste essentiellement à faire réagir la surface métallique avec une solution d'un ou plusieurs phosphates de fer, de zinc, de manganèse, de sodium ou d'ammonium. Des solutions de phosphate de sodium et d'ammonium sont utilisées pour le nettoyage et la phosphatation combinés. La nécessité de phosphater des objets multi-métaux et le désir d'augmenter les vitesses de ligne dans les opérations automatisées ont conduit à réduire les temps de réaction par l'ajout d'accélérateurs tels que les fluorures, les chlorates, les molybdates et les composés de nickel aux solutions de phosphatation. Pour réduire la taille des cristaux et, par conséquent, pour augmenter la flexibilité des revêtements de phosphate de zinc, des agents d'affinage des cristaux tels que le phosphate de zinc tertiaire ou le phosphate de titane sont ajoutés au rinçage de prétraitement.

La séquence de phosphatation comprend généralement les étapes suivantes :

• nettoyage caustique à chaud
• brossage et rinçage
• nettoyage caustique à chaud supplémentaire
• rinçage à l'eau conditionnée
• pulvérisation ou trempage dans des solutions chaudes de phosphates acides
• rinçage à l'eau froide
• rinçage chaud à l'acide chromique
• un autre rinçage à l'eau froide
• séchage.

Amorçage

Les apprêts de peinture organiques sont appliqués sur les surfaces métalliques pour favoriser l'adhérence des peintures appliquées ultérieurement et pour retarder la corrosion à l'interface peinture-métal. Les apprêts contiennent généralement des résines, des pigments et des solvants et peuvent être appliqués sur les surfaces métalliques préparées au pinceau, par pulvérisation, par immersion, par revêtement au rouleau ou par électrophorèse.

Les solvants peuvent être n'importe quelle combinaison d'hydrocarbures aliphatiques et aromatiques, de cétones, d'esters, d'alcools et d'éthers. Les résines les plus couramment utilisées sont le polyvinylbutynol, les résines phénoliques, les alkydes d'huile siccative, les huiles époxydées, les époxyesters, les silicates d'éthyle et les caoutchoucs chlorés. Dans les amorces complexes, des agents de réticulation tels que la tétraéthylène pentamine, la pentaéthylène hexamine, les isocyanates et l'urée formaldéhyde sont utilisés. Les pigments inorganiques utilisés dans les formulations d'apprêt comprennent des composés de plomb, de baryum, de chrome, de zinc et de calcium.

Revêtement plastique

Les revêtements plastiques sont appliqués sur les métaux sous forme liquide, sous forme de poudres qui sont ensuite durcies ou frittées par chauffage, ou sous la forme de feuilles fabriquées qui sont laminées sur la surface métallique avec un adhésif. Les plastiques les plus couramment utilisés sont le polyéthylène, les polyamides (nylons) et le PVC. Ces derniers peuvent comprendre des plastifiants à base d'esters monomères et polymères et de stabilisants tels que le carbonate de plomb, les sels d'acides gras de baryum et de cadmium, le dilaurate de dibutylétain, les mercaptides d'alkylétain et le phosphate de zinc. Bien qu'ils soient généralement peu toxiques et non irritants, certains des plastifiants sont des sensibilisants cutanés.

Les dangers et leur prévention

Comme on peut le déduire de la complexité des processus décrits ci-dessus, il existe une grande variété de risques pour la sécurité et la santé associés au traitement de surface des métaux. Beaucoup sont régulièrement rencontrés dans les opérations de fabrication; d'autres sont présentés par l'unicité des techniques et des matériaux employés. Certains sont potentiellement mortels. Dans l'ensemble, cependant, ils peuvent être prévenus ou contrôlés.

Conception du lieu de travail

Le lieu de travail doit être conçu pour permettre la livraison des matières premières et des fournitures et l'enlèvement des produits finis sans interférer avec le traitement en cours. Étant donné que de nombreux produits chimiques sont inflammables ou susceptibles de réagir lorsqu'ils sont mélangés, une séparation appropriée lors du stockage et du transport est essentielle. De nombreuses opérations de finition des métaux impliquent des liquides, et lorsque des fuites, des déversements ou des éclaboussures d'acides ou d'alcalis se produisent, ils doivent être lavés rapidement. En conséquence, des sols suffisamment drainés et antidérapants doivent être prévus. L'entretien ménager doit être diligent pour garder les zones de travail et autres espaces propres et exempts d'accumulations de matériaux. Les systèmes d'élimination des déchets solides et liquides et des effluents des fours et de la ventilation par aspiration doivent être conçus en tenant compte des préoccupations environnementales.

Les postes de travail et les affectations de travail doivent utiliser des principes ergonomiques pour minimiser les foulures, les entorses, la fatigue excessive et les RSI. Les protections de la machine doivent avoir un verrouillage automatique afin que la machine soit mise hors tension si la protection est retirée. Les pare-éclaboussures sont indispensables. En raison du danger d'éclaboussures de solutions acides et alcalines chaudes, les douches oculaires et les douches pour tout le corps doivent être installées à portée de main. Des panneaux doivent être affichés pour avertir les autres membres du personnel de production et de maintenance des dangers tels que les bains chimiques et les surfaces chaudes.

Évaluation chimique

Tous les produits chimiques doivent être évalués pour la toxicité potentielle et les risques physiques, et des matériaux moins dangereux doivent être remplacés dans la mesure du possible. Cependant, étant donné que le matériau moins toxique peut être plus inflammable, le risque d'incendie et d'explosion doit également être pris en compte. De plus, la compatibilité chimique des matériaux doit être prise en compte. Par exemple, le mélange accidentel de sels de nitrate et de cyanure pourrait provoquer une explosion en raison des fortes propriétés oxydantes des nitrates.

Arivée d'air

La plupart des processus de revêtement métallique nécessitent un LEV qui est stratégiquement placé pour éloigner les vapeurs ou autres contaminants du travailleur. Certains systèmes poussent de l'air frais à travers le réservoir pour « pousser » les contaminants en suspension dans l'air vers le côté échappement du système. Les entrées d'air frais doivent être situées loin des évents d'échappement afin que les gaz potentiellement toxiques ne soient pas recirculés.

Équipement de protection individuelle

Les processus doivent être conçus pour prévenir les expositions potentiellement toxiques, mais comme ils ne peuvent pas toujours être totalement évités, les employés devront être équipés d'EPI appropriés (par exemple, des lunettes avec ou sans écrans faciaux, selon le cas, des gants, des tabliers ou des combinaisons et des chaussures). Étant donné que de nombreuses expositions impliquent des solutions chaudes corrosives ou caustiques, les éléments de protection doivent être isolés et résistants aux produits chimiques. S'il y a une exposition possible à l'électricité, l'EPI doit être non conducteur. L'EPI doit être disponible en quantité suffisante pour permettre aux articles contaminés et humides d'être nettoyés et séchés avant de les réutiliser. Des gants isolés et d'autres vêtements de protection doivent être disponibles lorsqu'il existe un risque de brûlures thermiques causées par le métal chaud, les fours, etc.

Un complément important est la disponibilité d'installations de lavage et de casiers et de vestiaires propres, afin que les vêtements des travailleurs restent non contaminés et que les travailleurs ne ramènent pas de matières toxiques chez eux.

Formation et supervision des employés

L'éducation et la formation des employés sont essentielles à la fois lorsqu'ils sont nouveaux dans le travail ou lorsqu'il y a eu des changements dans l'équipement ou le processus. Des fiches signalétiques doivent être fournies pour chacun des produits chimiques qui expliquent les dangers chimiques et physiques, dans des langues et à des niveaux d'éducation qui garantissent qu'elles seront comprises par les travailleurs. Des tests de compétence et des recyclages périodiques garantiront que les travailleurs ont retenu les informations nécessaires. Une surveillance étroite est recommandée pour s'assurer que les procédures appropriées sont suivies.

Dangers sélectionnés

Certains risques sont propres à l'industrie du revêtement métallique et méritent une attention particulière.

Solutions alcalines et acides

Les solutions alcalines et acides chauffées utilisées dans le nettoyage et le traitement des métaux sont particulièrement corrosives et caustiques. Ils sont irritants pour la peau et les muqueuses et sont particulièrement dangereux en cas de projection dans les yeux. Les douches oculaires et les douches d'urgence sont essentielles. Des vêtements et des lunettes de protection appropriés vous protégeront contre les éclaboussures inévitables; lorsqu'une éclaboussure atteint la peau, la zone doit être immédiatement et abondamment rincée à l'eau fraîche et propre pendant au moins 15 minutes; une attention médicale peut être nécessaire, en particulier lorsque l'œil est impliqué.

Des précautions doivent être prises lors de l'utilisation d'hydrocarbures chlorés car le phosgène peut résulter d'une réaction de l'hydrocarbure chloré, des acides et des métaux. L'acide nitrique et l'acide fluorhydrique sont particulièrement dangereux lorsque leurs gaz sont inhalés, car cela peut prendre 4 heures ou plus avant que les effets sur les poumons ne deviennent apparents. Une bronchite, une pneumonite et même un œdème pulmonaire potentiellement mortel peuvent apparaître tardivement chez un travailleur qui n'a apparemment eu aucun effet initial de l'exposition. Un traitement médical prophylactique rapide et, souvent, une hospitalisation sont recommandés pour les travailleurs qui ont été exposés. Le contact cutané avec l'acide fluorhydrique peut provoquer de graves brûlures sans douleur pendant plusieurs heures. Une attention médicale rapide est essentielle.

Poussière

Les poussières métalliques et oxydiques sont un problème particulier dans les opérations de meulage et de polissage, et sont plus efficacement éliminées par LEV au fur et à mesure qu'elles sont créées. Les conduits doivent être conçus pour être lisses et la vitesse de l'air doit être suffisante pour empêcher les particules de se déposer hors du flux d'air. Les poussières d'aluminium et de magnésium peuvent être explosives et doivent être collectées dans un piège humide. Le plomb est devenu moins un problème avec le déclin de son utilisation dans les émaux de céramique et de porcelaine, mais il reste le risque professionnel omniprésent et doit toujours être évité. Le béryllium et ses composés ont récemment suscité de l'intérêt en raison de la possibilité de cancérogénicité et de maladie chronique du béryllium.

Certaines opérations présentent un risque de silicose et de pneumoconiose : la calcination, le broyage et le séchage du silex, du quartz ou de la pierre ; le tamisage, le mélange et la pesée de ces substances à l'état sec ; et le chargement des fours avec de tels matériaux. Ils représentent également un danger lorsqu'ils sont utilisés dans un procédé humide et sont projetés sur le lieu de travail et sur les vêtements des travailleurs, pour redevenir poussières lorsqu'ils sèchent. LEV et une propreté et une hygiène personnelle rigoureuses sont des mesures préventives importantes.

Solvants organiques

Les solvants et autres produits chimiques organiques utilisés dans le dégraissage et dans certains processus sont dangereux lorsqu'ils sont inhalés. En phase aiguë, leurs effets narcotiques peuvent entraîner une paralysie respiratoire et la mort. En cas d'exposition chronique, la toxicité du système nerveux central et les lésions hépatiques et rénales sont les plus fréquentes. La protection est assurée par LEV avec une zone de sécurité d'au moins 80 à 100 cm entre la source et la zone respiratoire du travailleur. Une ventilation du banc doit également être installée pour éliminer les vapeurs résiduelles des pièces finies. Le dégraissage de la peau par les solvants organiques peut être un précurseur de dermatite. De nombreux solvants sont également inflammables.

Cyanide

Les bains contenant des cyanures sont fréquemment utilisés dans le dégraissage électrolytique, la galvanoplastie et la cyanuration. La réaction avec l'acide formera du cyanure d'hydrogène volatil et potentiellement mortel (acide prussique). La concentration létale dans l'air est de 300 à 500 ppm. Des expositions mortelles peuvent également résulter de l'absorption cutanée ou de l'ingestion de cyanures. Une propreté optimale est essentielle pour les travailleurs utilisant du cyanure. Les aliments ne doivent pas être consommés avant le lavage et ne doivent jamais se trouver dans la zone de travail. Les mains et les vêtements doivent être soigneusement nettoyés après une exposition potentielle au cyanure.

Les mesures de premiers secours en cas d'empoisonnement au cyanure comprennent le transport à l'air libre, le retrait des vêtements contaminés, un lavage abondant des zones exposées à l'eau, l'oxygénothérapie et l'inhalation de nitrite d'amyle. LEV et protection de la peau sont indispensables.

Chrome et nickel

Les composés de chrome et de nickel utilisés dans les bains galvaniques de galvanoplastie peuvent être dangereux. Les composés du chrome peuvent provoquer des brûlures, des ulcérations et de l'eczéma de la peau et des muqueuses ainsi qu'une perforation caractéristique de la cloison nasale. Un asthme bronchique peut survenir. Les sels de nickel peuvent provoquer des lésions cutanées allergiques persistantes ou toxiques-irritatives. Il est prouvé que les composés du chrome et du nickel peuvent être cancérigènes. LEV et protection de la peau sont indispensables.

Fours et étuves

Des précautions particulières sont nécessaires lorsque vous travaillez avec les fours utilisés, par exemple, dans le traitement thermique des métaux où les composants sont manipulés à des températures élevées et les matériaux utilisés dans le processus peuvent être soit toxiques, soit explosifs, soit les deux. Les milieux gazeux (atmosphères) du four peuvent réagir avec la charge métallique (atmosphères oxydantes ou réductrices) ou être neutres et protecteurs. La plupart de ces derniers contiennent jusqu'à 50 % d'hydrogène et 20 % de monoxyde de carbone, qui, en plus d'être combustibles, forment des mélanges hautement explosifs avec l'air à des températures élevées. La température d'inflammation varie de 450 à 750 °C, mais une étincelle locale peut provoquer une inflammation même à des températures plus basses. Le danger d'explosion est plus important lors de la mise en marche ou de l'arrêt du four. Étant donné qu'un four de refroidissement a tendance à aspirer de l'air (un danger particulier lorsque l'alimentation en combustible ou en électricité est interrompue), une alimentation en gaz inerte (par exemple, de l'azote ou du dioxyde de carbone) doit être disponible pour la purge lorsque le four est arrêté ainsi que lorsqu'une atmosphère protectrice est introduite dans un four chaud.

Le monoxyde de carbone est peut-être le plus grand danger des fours et des fours. Comme il est incolore et inodore, il atteint fréquemment des niveaux toxiques avant que le travailleur n'en ait conscience. Le mal de tête est l'un des premiers symptômes de toxicité et, par conséquent, un travailleur qui développe un mal de tête au travail doit immédiatement être transporté à l'air frais. Les zones dangereuses comprennent des poches encastrées dans lesquelles le monoxyde de carbone peut s'accumuler ; il convient de rappeler que la maçonnerie est poreuse et peut retenir le gaz lors d'une purge normale et l'émettre une fois la purge terminée.

Les fours au plomb peuvent être dangereux car le plomb a tendance à se vaporiser assez rapidement à des températures supérieures à 870°C. Par conséquent, un système efficace d'extraction des fumées est nécessaire. Un bris ou une panne de pot peut également être dangereux; un puits ou une fosse suffisamment grand doit être fourni pour capturer le métal en fusion si cela se produit.

Feu et explosion

De nombreux composés utilisés dans les revêtements métalliques sont inflammables et, dans certaines circonstances, explosifs. Pour la plupart, les fours et les fours de séchage sont alimentés au gaz, et des précautions spéciales telles que des dispositifs anti-flamme au niveau des brûleurs, des vannes de coupure basse pression dans les conduites d'alimentation et des panneaux anti-explosion dans la structure des poêles doivent être installées. . Dans les opérations électrolytiques, l'hydrogène formé au cours du processus peut s'accumuler à la surface du bain et, s'il n'est pas évacué, peut atteindre des concentrations explosives. Les fours doivent être correctement ventilés et les brûleurs protégés contre l'obstruction par des gouttes de matière.

La trempe à l'huile présente également un risque d'incendie, surtout si la charge métallique n'est pas complètement immergée. Les huiles de trempe doivent avoir un point d'éclair élevé et leur température ne doit pas dépasser 27°C.

Les bouteilles d'oxygène comprimé et de gaz combustible utilisées dans la métallisation présentent des risques d'incendie et d'explosion si elles ne sont pas stockées et utilisées correctement. Voir l'article « Soudage et coupage thermique » dans ce chapitre pour des précautions détaillées.

Comme l'exigent les ordonnances locales, l'équipement de lutte contre l'incendie, y compris les alarmes, doit être fourni et maintenu en bon état de fonctionnement, et les travailleurs entraînés à l'utiliser correctement.

Moocall Heat

L'utilisation de fours, de flammes nues, de fours, de solutions chauffées et de métaux en fusion présente inévitablement le risque d'une exposition excessive à la chaleur, qui est aggravée dans les climats chauds et humides et, en particulier, par les vêtements et équipements de protection occlusifs. La climatisation complète d'une usine peut ne pas être économiquement réalisable, mais fournir de l'air refroidi dans les systèmes de ventilation locaux est utile. Des pauses dans un environnement frais et un apport hydrique adéquat (les liquides pris au poste de travail doivent être exempts de contaminants toxiques) aideront à éviter la toxicité due à la chaleur. Les travailleurs et les superviseurs doivent être formés à la reconnaissance des symptômes de stress thermique.

Conclusion

Le traitement de surface des métaux implique une multiplicité de processus impliquant un large éventail d'expositions potentiellement toxiques, dont la plupart peuvent être évitées ou contrôlées par l'application diligente de mesures préventives bien reconnues.

Retour

La récupération des métaux est le processus par lequel les métaux sont produits à partir de ferraille. Ces métaux récupérés ne se distinguent pas des métaux produits à partir du traitement primaire d'un minerai du métal. Cependant, le processus est légèrement différent et l'exposition pourrait être différente. Les contrôles techniques sont fondamentalement les mêmes. La récupération des métaux est très importante pour l'économie mondiale en raison de l'épuisement des matières premières et de la pollution de l'environnement créée par les déchets.

L'aluminium, le cuivre, le plomb et le zinc représentent 95 % de la production de l'industrie secondaire des métaux non ferreux. Le magnésium, le mercure, le nickel, les métaux précieux, le cadmium, le sélénium, le cobalt, l'étain et le titane sont également récupérés. (Le fer et l'acier sont traités dans le chapitre Industrie du fer et de l'acier. Voir également l'article « Fusion et affinage du cuivre, du plomb et du zinc » dans ce chapitre.)

Stratégies de contrôle

Principes de contrôle des émissions/expositions

La récupération des métaux implique des expositions à la poussière, aux fumées, aux solvants, au bruit, à la chaleur, aux brouillards acides et à d'autres matières et risques potentiellement dangereux. Certaines modifications du processus et/ou de la manipulation des matériaux peuvent être réalisables pour éliminer ou réduire la génération d'émissions : minimiser la manipulation, abaisser les températures des pots, diminuer la formation de scories et la génération de poussière en surface, et modifier l'aménagement de l'usine pour réduire la manipulation des matériaux ou le réentraînement des sédiments décantés. poussière.

L'exposition peut être réduite dans certains cas si des machines sont sélectionnées pour effectuer des tâches à forte exposition afin que les employés puissent être éloignés de la zone. Cela peut également réduire les risques ergonomiques dus à la manipulation des matériaux.

Pour éviter la contamination croisée des zones propres de l'usine, il est souhaitable d'isoler les processus générant des émissions importantes. Une barrière physique contiendra les émissions et réduira leur propagation. Ainsi, moins de personnes sont exposées et le nombre de sources d'émission contribuant à l'exposition dans une zone donnée sera réduit. Cela simplifie les évaluations de l'exposition et facilite l'identification et le contrôle des principales sources. Les opérations de récupération sont souvent isolées des autres opérations de l'usine.

Parfois, il est possible d'enfermer ou d'isoler une source d'émission spécifique. Étant donné que les enceintes sont rarement étanches à l'air, un système d'évacuation à tirage négatif est souvent appliqué à l'enceinte. L'un des moyens les plus courants de contrôler les émissions consiste à fournir une ventilation par aspiration locale au point de génération des émissions. La capture des émissions à leur source réduit le potentiel de dispersion des émissions dans l'air. Il prévient également l'exposition secondaire des employés créée par le réentraînement des contaminants décantés.

La vitesse de capture d'une hotte d'extraction doit être suffisamment grande pour empêcher les fumées ou la poussière de s'échapper du flux d'air dans la hotte. Le flux d'air doit avoir une vitesse suffisante pour transporter les fumées et les particules de poussière dans la hotte et pour surmonter les effets perturbateurs des courants d'air croisés et autres mouvements d'air aléatoires. La vitesse requise pour accomplir cela variera d'une application à l'autre. L'utilisation d'appareils de chauffage à recirculation ou de ventilateurs de refroidissement personnels qui peuvent surmonter la ventilation par aspiration locale doit être limitée.

Tous les systèmes de ventilation par extraction ou par dilution nécessitent également de l'air de remplacement (appelé aussi systèmes d'air « d'appoint »). Si le système d'air de remplacement est bien conçu et intégré aux systèmes de ventilation naturelle et de confort, on peut s'attendre à un contrôle plus efficace des expositions. Par exemple, les sorties d'air de remplacement doivent être placées de manière à ce que l'air propre s'écoule de la sortie à travers les employés, vers la source d'émission et vers l'échappement. Cette technique est souvent utilisée avec des îlots d'alimentation en air et place l'employé entre l'air entrant propre et la source d'émission.

Les zones propres sont destinées à être contrôlées par des contrôles directs des émissions et l'entretien ménager. Ces zones présentent de faibles niveaux de contaminants ambiants. Les employés dans les zones contaminées peuvent être protégés par des cabines de service à adduction d'air, des îlots, des balcons de secours et des salles de contrôle, complétés par une protection respiratoire individuelle.

L'exposition quotidienne moyenne des travailleurs peut être réduite en fournissant des zones propres telles que les salles de pause et les salles à manger qui sont alimentées en air frais filtré. En passant du temps dans une zone relativement exempte de contaminants, l'exposition moyenne pondérée dans le temps des employés aux contaminants peut être réduite. Une autre application populaire de ce principe est l'îlot d'alimentation en air, où de l'air frais filtré est fourni à la zone respiratoire de l'employé au poste de travail.

Un espace suffisant pour les hottes, les conduits, les salles de contrôle, les activités de maintenance, le nettoyage et le stockage de l'équipement doit être prévu.

Les véhicules à roues sont des sources importantes d'émissions secondaires. Lorsque le transport par véhicule à roues est utilisé, les émissions peuvent être réduites en goudronnant toutes les surfaces, en gardant les surfaces exemptes de matériaux poussiéreux accumulés, en réduisant les distances et la vitesse de déplacement des véhicules et en redirigeant les gaz d'échappement des véhicules et la décharge des ventilateurs de refroidissement. Le matériau de pavage approprié, tel que le béton, doit être sélectionné après avoir pris en compte des facteurs tels que la charge, l'utilisation et l'entretien de la surface. Des revêtements peuvent être appliqués sur certaines surfaces pour faciliter le lessivage des chaussées.

Tous les systèmes de ventilation d'évacuation, de dilution et d'appoint doivent être correctement entretenus afin de contrôler efficacement les contaminants de l'air. Outre l'entretien des systèmes de ventilation généraux, l'équipement de traitement doit être entretenu pour éliminer les déversements de matières et les émissions fugitives.

Mise en œuvre du programme de pratique de travail

Bien que les normes mettent l'accent sur les contrôles techniques comme moyen d'assurer la conformité, les contrôles des pratiques de travail sont essentiels à la réussite d'un programme de contrôle. Les contrôles techniques peuvent être mis en échec par de mauvaises habitudes de travail, un entretien inadéquat et un mauvais entretien ménager ou une mauvaise hygiène personnelle. Les employés qui utilisent le même équipement sur différents quarts de travail peuvent avoir des expositions aéroportées très différentes en raison des différences de ces facteurs entre les quarts de travail.

Les programmes d'entraînement au travail, bien que souvent négligés, représentent de bonnes pratiques managériales ainsi que du bon sens ; ils sont rentables mais exigent une attitude responsable et coopérative de la part des employés et des supérieurs hiérarchiques. L'attitude de la haute direction envers la sécurité et la santé se reflète dans l'attitude des supérieurs hiérarchiques. De même, si les superviseurs n'appliquent pas ces programmes, l'attitude des employés peut en pâtir. La promotion de bonnes attitudes en matière de santé et de sécurité peut être accomplie par :

• une atmosphère coopérative dans laquelle les employés participent aux programmes
• formation formelle et programmes éducatifs
• mettant l'accent sur le programme de sécurité et de santé de l'usine. Motiver les employés et obtenir leur confiance est nécessaire pour avoir un programme efficace.

Les programmes d'entraînement au travail ne peuvent pas être simplement « installés ». Tout comme un système de ventilation, ils doivent être entretenus et vérifiés en permanence pour s'assurer qu'ils fonctionnent correctement. Ces programmes relèvent de la responsabilité de la direction et des employés. Des programmes devraient être établis pour enseigner, encourager et superviser les « bonnes » pratiques (c'est-à-dire à faible exposition).

Équipement de protection individuelle

Des lunettes de sécurité avec écrans latéraux, une combinaison, des chaussures de sécurité et des gants de travail doivent être portés systématiquement pour tous les travaux. Les personnes engagées dans la coulée et la fusion, ou dans la coulée d'alliages, devraient porter des tabliers et des protections pour les mains en cuir ou en d'autres matériaux appropriés pour se protéger contre les éclaboussures de métal en fusion.

Dans les opérations où les contrôles techniques ne sont pas adéquats pour contrôler les émissions de poussière ou de fumée, une protection respiratoire appropriée doit être portée. Si les niveaux de bruit sont excessifs et ne peuvent pas être éliminés ou si les sources de bruit ne peuvent pas être isolées, des protections auditives doivent être portées. Il devrait également y avoir un programme de préservation de l'ouïe, comprenant des tests audiométriques et une formation.

Le processus

Aluminium

L'industrie secondaire de l'aluminium utilise des déchets contenant de l'aluminium pour produire de l'aluminium métallique et des alliages d'aluminium. Les procédés utilisés dans cette industrie comprennent le prétraitement des ferrailles, la refusion, l'alliage et la coulée. La matière première utilisée par l'industrie de l'aluminium secondaire comprend de la ferraille neuve et ancienne, du porc sué et un peu d'aluminium primaire. La nouvelle ferraille se compose de chutes, de pièces forgées et d'autres solides achetés auprès de l'industrie aéronautique, des fabricants et d'autres usines de fabrication. Les alésages et les tournages sont des sous-produits de l'usinage des pièces moulées, des tiges et des pièces forgées par l'industrie aéronautique et automobile. Les écumes, les écumes et les scories proviennent d'usines de réduction primaire, d'usines de fusion secondaire et de fonderies. Les vieux déchets comprennent les pièces automobiles, les articles ménagers et les pièces d'avion. Les étapes impliquées sont les suivantes :

• Inspection et tri. La ferraille d'aluminium achetée est soumise à une inspection. La ferraille propre ne nécessitant aucun prétraitement est transportée vers le stockage ou chargée directement dans le four de fusion. L'aluminium qui nécessite un prétraitement est trié manuellement. Le fer libre, l'acier inoxydable, le zinc, le laiton et les matériaux surdimensionnés sont éliminés.
• Concassage et criblage. Les vieux déchets, en particulier les pièces moulées et les tôles contaminées par du fer, sont des intrants de ce processus. La ferraille triée est acheminée vers un concasseur ou un broyeur à marteaux où le matériau est déchiqueté et broyé, et le fer est arraché de l'aluminium. Le matériau broyé est passé sur des tamis vibrants pour éliminer la saleté et les fines.
• Mise en balle. Un équipement de mise en balles spécialement conçu est utilisé pour compacter les déchets d'aluminium volumineux tels que les tôles de rebut, les pièces moulées et les chutes.
• Déchiquetage/classification. Le câble en aluminium pur avec renfort ou isolation en acier est coupé avec des cisailles de type crocodile, puis granulé ou encore réduit dans des broyeurs à marteaux pour séparer le noyau de fer et le revêtement plastique de l'aluminium.
• Brûler/sécher. Les alésages et le tournage sont prétraités afin d'éliminer les huiles de coupe, les graisses, l'humidité et le fer libre. La ferraille est broyée dans un broyeur à marteaux ou un concasseur à anneaux, l'humidité et les matières organiques sont volatilisées dans un séchoir rotatif à gaz ou à mazout, les copeaux séchés sont tamisés pour éliminer les fines d'aluminium, le matériau restant est traité magnétiquement pour éliminer le fer, et les forages propres et séchés sont triés dans des bacs.
• Traitement à chaud. L'aluminium peut être éliminé des crasses chaudes déchargées du four d'affinage par flux discontinu avec un mélange sel-cryolite. Ce processus est effectué dans un baril réfractaire à rotation mécanique. Le métal est taraudé périodiquement à travers un trou dans sa base.
• Broyage à sec. Dans le procédé de broyage à sec, les crasses chargées d'aluminium à froid et d'autres résidus sont traités par broyage, tamisage et concentration pour obtenir un produit contenant une teneur minimale en aluminium de 60 à 70 %. Des broyeurs à boulets, des broyeurs à barres ou des broyeurs à marteaux peuvent être utilisés pour réduire les oxydes et les non-métalliques en poudres fines. La séparation de la saleté et des autres matières non récupérables du métal est réalisée par criblage, classification par air et/ou séparation magnétique.
• Torréfaction. Une feuille d'aluminium recouverte de papier, de gutta-percha ou d'isolant est un intrant dans ce processus. Dans le processus de torréfaction, les matériaux carbonés associés aux feuilles d'aluminium sont chargés puis séparés du produit métallique.
• Transpiration de l'aluminium. Le ressuage est un procédé pyrométallurgique qui permet de récupérer l'aluminium des ferrailles à haute teneur en fer. Les déchets d'aluminium à haute teneur en fer, les pièces moulées et les scories sont des intrants dans ce processus. Les fours à réverbère à flamme nue à soles inclinées sont généralement utilisés. La séparation est accomplie lorsque l'aluminium et d'autres constituants à bas point de fusion fondent et s'écoulent dans le foyer, à travers une grille et dans des moules refroidis à l'air, des pots collecteurs ou des puits de rétention. Le produit est appelé "porc en sueur". Les matériaux à point de fusion plus élevé, notamment le fer, le laiton et les produits d'oxydation formés au cours du processus de ressuage, sont périodiquement extraits du four.
• Fusion-affinage à réverbère (chlore). Les fours à réverbère sont utilisés pour convertir la ferraille triée propre, les porcs transpirés ou, dans certains cas, la ferraille non traitée en alliages de spécification. La ferraille est chargée dans le four par des moyens mécaniques. Des matériaux sont ajoutés pour le traitement par lot ou alimentation continue. Une fois la ferraille chargée, un flux est ajouté pour empêcher le contact et l'oxydation ultérieure de la masse fondue par l'air (flux de couverture). Des flux de solvants sont ajoutés qui réagissent avec les non-métalliques, tels que les résidus de revêtements brûlés et la saleté, pour former des insolubles qui flottent à la surface sous forme de laitier. Des agents d'alliage sont ensuite ajoutés, selon les spécifications. Démagnétisation est le processus qui réduit la teneur en magnésium de la charge fondue. Lors du démagmagnage avec du chlore gazeux, le chlore est injecté à travers des tubes ou des lances de charbon et réagit avec le magnésium et l'aluminium lorsqu'il bouillonne. Dans l'étape d'écumage, les flux semi-solides impurs sont écumés de la surface de la masse fondue.
• Fusion-affinage à réverbère (fluor). Ce processus est similaire au processus de fusion-affinage réverbérant (chlore), sauf que le fluorure d'aluminium plutôt que le chlore est utilisé.

Le tableau 1 répertorie l'exposition et les contrôles pour les opérations de récupération de l'aluminium.

Tableau 1. Contrôles techniques/administratifs pour l'aluminium, par opération

Récupération du cuivre

L'industrie secondaire du cuivre utilise des déchets contenant du cuivre pour produire du cuivre métallique et des alliages à base de cuivre. Les matières premières utilisées peuvent être classées en chutes neuves produites lors de la fabrication de produits finis ou en chutes anciennes provenant d'articles usés ou récupérés obsolètes. Les anciennes sources de ferraille comprennent les fils électriques, les appareils de plomberie, l'équipement électrique, les automobiles et les appareils électroménagers. Les autres matériaux à valeur de cuivre comprennent les scories, les scories, les cendres de fonderie et les balayures des fonderies. Les étapes suivantes sont impliquées :

• Décapage et tri. La ferraille est triée en fonction de sa teneur en cuivre et de sa propreté. La ferraille propre peut être séparée manuellement pour être chargée directement dans un four de fusion et d'alliage. Les composants ferreux peuvent être séparés magnétiquement. L'isolation et les revêtements des câbles de plomb sont dénudés à la main ou par un équipement spécialement conçu.
• Briquetage et broyage. Le fil propre, la plaque mince, le tamis métallique, les alésages, les tournures et les copeaux sont compactés pour une manipulation plus facile. L'équipement utilisé comprend des presses à balles hydrauliques, des broyeurs à marteaux et des broyeurs à boulets.
• Déchiquetage. La séparation du fil de cuivre de l'isolation est réalisée en réduisant la taille du mélange. La matière broyée est ensuite triée par classification pneumatique ou hydraulique avec séparation magnétique des éventuelles matières ferreuses.
• Broyage et séparation par gravité. Ce processus remplit la même fonction que le déchiquetage mais utilise un milieu de séparation aqueux et différents matériaux d'entrée tels que des scories, des crasses, des écumes, des cendres de fonderie, des balayures et de la poussière de filtre à manches.
• Séchage. Les alésages, les tournures et les copeaux contenant des impuretés organiques volatiles telles que les fluides de coupe, les huiles et les graisses sont éliminés.
• Brûlure de l'isolant. Ce processus sépare l'isolant et les autres revêtements du fil de cuivre en brûlant ces matériaux dans des fours. Les déchets de fil sont chargés par lots dans une chambre d'allumage primaire ou une chambre de postcombustion. Les produits de combustion volatils sont ensuite passés à travers une chambre de combustion secondaire ou un filtre à manches pour être collectés. Des matières particulaires non spécifiques sont générées, qui peuvent inclure de la fumée, de l'argile et des oxydes métalliques. Les gaz et les vapeurs peuvent contenir des oxydes d'azote, du dioxyde de soufre, des chlorures, du monoxyde de carbone, des hydrocarbures et des aldéhydes.
• Transpiration. L'élimination des composants à faible fusion à la vapeur de la ferraille est réalisée en chauffant la ferraille à une température contrôlée qui est juste au-dessus du point de fusion des métaux à ressuer. Le métal primaire, le cuivre, n'est généralement pas le composant fondu.
• Lessivage du carbonate d'ammonium. Le cuivre peut être récupéré à partir de déchets relativement propres par lixiviation et dissolution dans une solution basique de carbonate d'ammonium. Les ions cuivriques dans une solution d'ammoniac réagissent avec le cuivre métallique pour produire des ions cuivreux, qui peuvent être réoxydés à l'état cuivrique par oxydation à l'air. Après séparation de la solution brute du résidu de lixiviation, l'oxyde de cuivre est récupéré par entraînement à la vapeur.
• Distillation à la vapeur. L'ébullition du matériau lixivié du processus de lixiviation au carbonate précipite l'oxyde de cuivre. L'oxyde de cuivre est ensuite séché.
• Réduction hydrothermale de l'hydrogène. Une solution de carbonate d'ammonium contenant des ions cuivre est chauffée sous pression dans de l'hydrogène, précipitant le cuivre sous forme de poudre. Le cuivre est filtré, lavé, séché et fritté sous atmosphère d'hydrogène. La poudre est broyée et tamisée.
• Lixiviation à l'acide sulfurique. Les déchets de cuivre sont dissous dans de l'acide sulfurique chaud pour former une solution de sulfate de cuivre destinée à alimenter le procédé d'extraction électrolytique. Après digestion, le résidu non dissous est filtré.
• Fusion du convertisseur. Le cuivre noir fondu est chargé dans le convertisseur, qui est une brique réfractaire revêtue d'une coque en acier en forme de poire ou cylindrique. L'air est insufflé dans les charges fondues à travers des buses appelées tuyères. L'air oxyde le sulfure de cuivre et d'autres métaux. Un fondant contenant de la silice est ajouté pour réagir avec les oxydes de fer pour former un laitier de silicate de fer. Ce laitier est écrémé du four, généralement en basculant le four, puis il y a un soufflage et un écrémage secondaires. Le cuivre issu de ce procédé est appelé cuivre blister. Le cuivre blister est généralement encore affiné dans un four d'affinage au feu.
• Affinage au feu. Le cuivre blister du convertisseur est affiné au feu dans un four cylindrique basculant, un récipient comme un four à réverbère. Le cuivre blister est chargé dans la cuve d'affinage en atmosphère oxydante. Les impuretés sont écrémées à la surface et une atmosphère réductrice est créée par l'ajout de bûches vertes ou de gaz naturel. Le métal fondu résultant est ensuite coulé. Si le cuivre doit être affiné électrolytiquement, le cuivre affiné sera coulé comme anode.
• Affinage électrolytique. Les anodes issues du procédé d'affinage au feu sont placées dans une cuve contenant de l'acide sulfurique et un courant continu. Le cuivre de l'anode est ionisé et les ions cuivre sont déposés sur une feuille de départ en cuivre pur. Au fur et à mesure que les anodes se dissolvent dans l'électrolyte, les impuretés se déposent au fond de la cellule sous forme de boue. Cette boue peut en outre être traitée pour récupérer d'autres valeurs métalliques. Le cuivre cathodique produit est fondu et coulé dans une variété de formes.

Le tableau 2 répertorie les expositions et les contrôles pour les opérations de récupération du cuivre.

Tableau 2. Contrôles techniques/administratifs pour le cuivre, par opération

Récupération de plomb

Les matières premières achetées par les fonderies de plomb de seconde fusion peuvent nécessiter un traitement avant d'être chargées dans un four de fusion. Cette section traite des matières premières les plus courantes achetées par les fonderies de plomb de seconde fusion ainsi que des contrôles techniques et des pratiques de travail réalisables pour limiter l'exposition des employés au plomb provenant des opérations de traitement des matières premières. Il convient de noter que la poussière de plomb peut généralement être trouvée dans les installations de récupération du plomb et que tout air véhiculaire est susceptible de remuer la poussière de plomb qui peut ensuite être inhalée ou adhérer aux chaussures, aux vêtements, à la peau et aux cheveux.

Batteries automobiles

La matière première la plus courante dans une fonderie de plomb secondaire est constituée de batteries automobiles de rebut. Environ 50 % du poids d'une batterie automobile usagée sera récupéré sous forme de plomb métallique dans le processus de fusion et d'affinage. Environ 90 % des batteries automobiles fabriquées aujourd'hui utilisent une boîte ou un boîtier en polypropylène. Les boîtiers en polypropylène sont récupérés par presque toutes les fonderies de plomb de seconde fusion en raison de la valeur économique élevée de ce matériau. La plupart de ces procédés peuvent générer des fumées métalliques, notamment de plomb et d'antimoine.

In rupture de batterie automobile il existe un potentiel de formation d'arsine ou de stibine en raison de la présence d'arsenic ou d'antimoine utilisé comme agents de durcissement dans le métal de la grille et du potentiel de présence d'hydrogène naissant.

Les quatre processus les plus courants pour casser les batteries automobiles sont :

1. scie à grande vitesse
2. scie à vitesse lente
3. tondre
4. broyage en batterie entière (concasseur ou broyeur Saturne ou broyeur à marteaux).

Les trois premiers de ces processus impliquent de couper le haut de la batterie, puis de jeter les groupes ou les matériaux contenant du plomb. Le quatrième processus consiste à broyer la totalité de la batterie dans un broyeur à marteaux et à séparer les composants par séparation par gravité.

Séparation de batterie automobile a lieu après que les batteries automobiles ont été cassées afin que le matériau contenant du plomb puisse être séparé du matériau du boîtier. Le retrait du boîtier peut générer des brouillards acides. Les techniques les plus largement utilisées pour accomplir cette tâche sont :

• La Manuel technique. Cette technique est utilisée par la grande majorité des fonderies de plomb de seconde fusion et reste la technique la plus largement utilisée dans les fonderies de petite et moyenne taille. Une fois que la batterie a traversé la scie ou la cisaille, un employé vide manuellement les groupes ou le matériau contenant du plomb dans une pile et place le boîtier et le dessus de la batterie dans une autre pile ou un autre système de transport.
• A gobelet appareil. Les piles sont placées dans un dispositif à culbuteur après que les dessus ont été sciés/cisaillés pour séparer les groupes des boîtiers. Les nervures à l'intérieur du gobelet vident les groupes pendant qu'il tourne lentement. Les groupes tombent à travers les fentes du culbuteur tandis que les caisses sont transportées à l'extrémité et sont collectées à leur sortie. Les boîtiers et couvercles de batterie en plastique et en caoutchouc sont ensuite traités après avoir été séparés du matériau contenant du plomb.
• A processus d'évier/flotteur. Le processus d'évier / flotteur est généralement combiné avec le broyeur à marteaux ou le processus de concassage pour la rupture de la batterie. Les pièces de batterie, à la fois au plomb et dans les boîtiers, sont placées dans une série de réservoirs remplis d'eau. Le matériau contenant du plomb coule au fond des réservoirs et est retiré par un convoyeur à vis ou une chaîne de traînée tandis que le matériau du boîtier flotte et est écrémé de la surface du réservoir.

Les batteries industrielles qui servaient à alimenter des équipements électriques mobiles ou à d'autres usages industriels sont achetées périodiquement comme matière première par la plupart des fonderies secondaires. Beaucoup de ces batteries ont des boîtiers en acier qui doivent être retirés en coupant le boîtier avec un chalumeau ou une scie à essence à main.

Autres ferrailles plombifères achetées

Les fonderies de plomb de deuxième fusion achètent une variété d'autres matériaux de rebut comme matières premières pour le processus de fusion. Ces matériaux comprennent les déchets des usines de fabrication de batteries, les crasses provenant du raffinage du plomb, les déchets de plomb métallique tels que les linotypes et les revêtements de câbles, et les résidus de plomb tétraéthyle. Ces types de matériaux peuvent être chargés directement dans des fours de fusion ou mélangés avec d'autres matériaux de charge.

Manutention et transport des matières premières

Une partie essentielle du processus de fusion secondaire du plomb est la manutention, le transport et le stockage de la matière première. Les matériaux sont transportés par des chariots élévateurs, des chargeurs frontaux ou des convoyeurs mécaniques (vis, élévateur à godets ou tapis). La principale méthode de transport de matériaux dans l'industrie secondaire du plomb est l'équipement mobile.

Certaines méthodes courantes de transport mécanique utilisées par les fonderies de plomb de seconde fusion comprennent : les systèmes de transport à courroie qui peuvent être utilisés pour transporter le matériau d'alimentation du four des zones de stockage à la zone de carbonisation du four ; convoyeurs à vis pour transporter la poussière de combustion du filtre à manches vers un four d'agglomération ou une zone de stockage ou des élévateurs à godets et des chaînes/lignes de traînée.

Fonte

L'opération de fusion dans une fonderie de plomb secondaire implique la réduction de déchets contenant du plomb en plomb métallique dans un haut fourneau ou un réverbère.

Hauts fourneaux sont chargés de matériaux plombifères, de coke (combustible), de calcaire et de fer (fondant). Ces matériaux sont introduits dans le four au sommet de l'arbre du four ou par une porte de charge sur le côté de l'arbre près du haut du four. Certains risques environnementaux associés aux opérations de hauts fourneaux sont les fumées métalliques et les particules (en particulier le plomb et l'antimoine), la chaleur, le bruit et le monoxyde de carbone. Divers mécanismes de transport de matériau de charge sont utilisés dans l'industrie du plomb secondaire. Le palan à benne est probablement le plus courant. D'autres dispositifs utilisés comprennent des trémies vibrantes, des convoyeurs à bande et des élévateurs à godets.

Les opérations de coulée dans les hauts fourneaux consistent à retirer le plomb fondu et les scories du four dans des moules ou des poches. Certaines fonderies puisent le métal directement dans une bouilloire de maintien qui maintient le métal en fusion pour l'affinage. Les fonderies restantes coulent le métal du four en blocs et permettent aux blocs de se solidifier.

L'air soufflé pour le processus de combustion pénètre dans le haut fourneau par des tuyères qui commencent parfois à se remplir d'accrétions et doivent être physiquement poinçonnées, généralement avec une tige d'acier, pour les empêcher d'être obstruées. La méthode conventionnelle pour accomplir cette tâche consiste à retirer le couvercle des tuyères et à insérer la tige d'acier. Une fois les accrétions poinçonnées, le couvercle est remis en place.

Fours à réverbère sont chargés de matière première contenant du plomb par un mécanisme de chargement de four. Les fours à réverbère dans l'industrie secondaire du plomb ont généralement une voûte à ressort ou une voûte suspendue construite en brique réfractaire. Bon nombre des contaminants et des risques physiques associés aux fours à réverbère sont similaires à ceux des hauts fourneaux. De tels mécanismes peuvent être un vérin hydraulique, une vis sans fin ou d'autres dispositifs similaires à ceux décrits pour les hauts fourneaux.

Les opérations de coulée du four à réverbère sont très similaires aux opérations de coulée du haut fourneau.

Raffinage

L'affinage du plomb dans les fonderies de plomb secondaire est effectué dans des chaudrons ou des marmites à chauffage indirect. Le métal provenant des fours de fusion est généralement fondu dans la bouilloire, puis la teneur en oligo-éléments est ajustée pour produire l'alliage souhaité. Les produits courants sont le plomb doux (pur) et divers alliages de plomb dur (antimoine).

Pratiquement toutes les opérations secondaires de raffinage du plomb emploient des méthodes manuelles pour ajouter des matériaux d'alliage aux chaudières et emploient des méthodes manuelles de décrassage. Les scories sont balayées jusqu'au bord de la bouilloire et retirées à la pelle ou à la grande cuillère dans un récipient.

Le tableau 3 répertorie les expositions et les contrôles pour les opérations de récupération du plomb.

Tableau 3. Contrôles techniques/administratifs pour le plomb, par opération

Récupération de zinc

L'industrie secondaire du zinc utilise de nouvelles rognures, des écumes et des cendres, des écumes moulées sous pression, des scories de galvanisation, des poussières de combustion et des résidus chimiques comme sources de zinc. La plupart des nouveaux déchets traités sont des alliages à base de zinc et de cuivre provenant de cuves de galvanisation et de moulage sous pression. Sont inclus dans la catégorie des déchets anciens les anciennes plaques de gravure sur zinc, les pièces moulées sous pression et les déchets de tiges et de matrices. Les processus sont les suivants :

• Transpiration réverbérante. Les fours de ressuage sont utilisés pour séparer le zinc des autres métaux en contrôlant la température du four. Les déchets de produits moulés sous pression, tels que les grilles d'automobiles et les cadres de plaque d'immatriculation, ainsi que les peaux ou les résidus de zinc sont des matières premières pour le processus. La ferraille est chargée dans le four, le fondant est ajouté et le contenu fondu. Le résidu à haut point de fusion est éliminé et le zinc fondu s'écoule du four directement vers les processus suivants, tels que la fusion, l'affinage ou l'alliage, ou vers des récipients collecteurs. Les contaminants métalliques comprennent le zinc, l'aluminium, le cuivre, le fer, le plomb, le cadmium, le manganèse et le chrome. Les autres contaminants sont les fondants, les oxydes de soufre, les chlorures et les fluorures.
• Transpiration rotative. Dans ce processus, les déchets de zinc, les produits moulés sous pression, les résidus et les écumes sont chargés dans un four à chauffage direct et fondus. La fonte est écrémée et le zinc métallique est collecté dans des cuves situées à l'extérieur du four. Le matériau infusible, le laitier, est ensuite éliminé avant le rechargement. Le métal issu de ce processus est envoyé vers un processus de distillation ou d'alliage. Les contaminants sont similaires à ceux de la transpiration réverbérante.
• Transpiration sourde et transpiration de bouilloire (pot). Dans ces processus, les déchets de zinc, les produits moulés sous pression, les résidus et les écumes sont chargés dans le four à moufle, le matériau sué et le zinc sué est envoyé vers des processus de raffinage ou d'alliage. Le résidu est éliminé par un tamis vibrant qui sépare les scories des scories. Les contaminants sont similaires à ceux de la transpiration réverbérante.
• Concassage/criblage. Les résidus de zinc sont pulvérisés ou broyés pour rompre les liaisons physiques entre le zinc métallique et les flux de contaminants. Le matériau réduit est ensuite séparé dans une étape de criblage ou de classification pneumatique. Le broyage peut produire de l'oxyde de zinc et des quantités mineures de métaux lourds et de chlorures.
• Lessivage du carbonate de sodium. Les résidus sont traités chimiquement pour lessiver et convertir le zinc en oxyde de zinc. La ferraille est d'abord broyée et lavée. Dans cette étape, le zinc est lessivé du matériau. La partie aqueuse est traitée avec du carbonate de sodium, provoquant la précipitation du zinc. Le précipité est séché et calciné pour donner de l'oxyde de zinc brut. L'oxyde de zinc est ensuite réduit en zinc métallique. Divers contaminants de sel de zinc peuvent être produits.
• Bouilloire (marmite), creuset, réverbère, fusion par induction électrique. La ferraille est chargée dans le four et des fondants sont ajoutés. Le bain est agité pour former une écume qui peut être écrémée à la surface. Après écrémage du four, le zinc métal est coulé dans des poches ou des moules. Des fumées d'oxyde de zinc, de l'ammoniac et du chlorure d'ammonium, du chlorure d'hydrogène et du chlorure de zinc peuvent être produits.
• Alliage. La fonction de ce procédé est de produire des alliages de zinc à partir de déchets métalliques de zinc prétraités en y ajoutant dans une cuve d'affinage des fondants et des agents d'alliage soit sous forme solidifiée, soit sous forme fondue. Le contenu est ensuite mélangé, les scories écrémées et le métal est coulé sous diverses formes. Les particules contenant du zinc, des métaux d'alliage, des chlorures, des gaz et vapeurs non spécifiques, ainsi que de la chaleur, sont des expositions potentielles.
• Distillation à moufle. Le processus de distillation à moufle est utilisé pour récupérer le zinc des alliages et pour fabriquer des lingots de zinc pur. Le processus est semi-continu, ce qui implique de charger du zinc fondu d'un creuset ou d'un four de ressuage dans la section de moufle et de vaporiser le zinc et de condenser le zinc vaporisé et de le tarauder du condenseur vers les moules. Le résidu est retiré périodiquement du moufle.
• Distillation/oxydation en autoclave et distillation/oxydation en moufle. Le produit des procédés de distillation/oxydation en autoclave et de distillation/oxydation en moufle est l'oxyde de zinc. Le processus est similaire à la distillation par cornue à travers l'étape de vaporisation, mais, dans ce processus, le condenseur est contourné et de l'air de combustion est ajouté. La vapeur est évacuée par un orifice dans un courant d'air. La combustion spontanée se produit à l'intérieur d'une chambre réfractaire revêtue de vapeur. Le produit est transporté par les gaz de combustion et l'excès d'air dans un filtre à manches où le produit est collecté. Un excès d'air est présent pour assurer une oxydation complète et refroidir le produit. Chacun de ces processus de distillation peut conduire à des expositions à des fumées d'oxyde de zinc, ainsi qu'à d'autres particules métalliques et à des oxydes de soufre.

Le tableau 4 répertorie les expositions et les contrôles pour les opérations de récupération du zinc.

Tableau 4. Contrôles techniques/administratifs pour le zinc, par opération

Récupération de magnésium

Les déchets anciens sont obtenus à partir de sources telles que les pièces d'automobiles et d'avions et les plaques lithographiques anciennes et obsolètes, ainsi que certaines boues des fonderies de magnésium primaire. La ferraille neuve se compose de rognures, de tournures, de forages, d'écrémages, de scories, de scories et d'articles défectueux provenant de laminoirs et d'usines de fabrication. Le plus grand danger lié à la manipulation du magnésium est celui du feu. De petits fragments de métal peuvent facilement être enflammés par une étincelle ou une flamme.

• Tri manuel. Ce procédé est utilisé pour séparer les fractions de magnésium et d'alliage de magnésium des autres métaux présents dans la ferraille. La ferraille est étalée manuellement, triée en fonction du poids.
• Ouvrir le pot de fonte. Ce processus est utilisé pour séparer le magnésium des contaminants dans les déchets triés. La ferraille est ajoutée dans un creuset, chauffée et un fondant constitué d'un mélange de chlorures de calcium, de sodium et de potassium est ajouté. Le magnésium fondu est ensuite coulé en lingots.

Le tableau 5 répertorie les expositions et les contrôles pour les opérations de récupération du magnésium.

Tableau 5. Contrôles techniques/administratifs pour le magnésium, par opération

Récupération du mercure

Les principales sources de mercure sont les amalgames dentaires, les déchets de batteries au mercure, les boues de procédés électrolytiques qui utilisent le mercure comme catalyseur, le mercure provenant d'usines de chlore-alcali démantelées et les instruments contenant du mercure. La vapeur de mercure peut contaminer chacun de ces processus.

• écrasement. Le processus de concassage est utilisé pour libérer le mercure résiduel des contenants en métal, en plastique et en verre. Une fois les conteneurs broyés, le mercure liquide contaminé est envoyé au processus de filtrage.
• Filtration. Les impuretés insolubles telles que la saleté sont éliminées en faisant passer les déchets contenant des vapeurs de mercure à travers un média filtrant. Le mercure filtré est introduit dans le processus d'oxygénation et les solides qui ne traversent pas les filtres sont envoyés à la distillation en autoclave.
• Distillation sous vide. La distillation sous vide est employée pour raffiner le mercure contaminé lorsque les pressions de vapeur des impuretés sont sensiblement inférieures à celle du mercure. La charge de mercure est vaporisée dans un pot chauffant et les vapeurs sont condensées à l'aide d'un condenseur refroidi à l'eau. Le mercure purifié est collecté et envoyé à l'opération d'embouteillage. Le résidu restant dans le pot chauffant est envoyé au processus de stérilisation pour récupérer les traces de mercure qui n'ont pas été récupérées lors du processus de distillation sous vide.
• Épuration des solutions. Ce processus élimine les contaminants métalliques et organiques en lavant le mercure liquide brut avec un acide dilué. Les étapes impliquées sont les suivantes : lixiviation du mercure liquide brut avec de l'acide nitrique dilué pour séparer les impuretés métalliques ; agiter l'acide-mercure avec de l'air comprimé pour assurer un bon mélange; décantation pour séparer le mercure de l'acide ; laver à l'eau pour éliminer l'acide résiduel; et filtrer le mercure dans un milieu tel que du charbon actif ou du gel de silice pour éliminer les dernières traces d'humidité. En plus des vapeurs de mercure, il peut y avoir une exposition à des solvants, des produits chimiques organiques et des brouillards acides.
• Oxygénation. Ce procédé affine le mercure filtré en éliminant les impuretés métalliques par oxydation avec barbotage d'air. Le processus d'oxydation comprend deux étapes, le barbotage et le filtrage. Dans l'étape de barbotage, le mercure contaminé est agité avec de l'air dans un récipient fermé pour oxyder les contaminants métalliques. Après barbotage, le mercure est filtré dans un lit de charbon de bois pour éliminer les oxydes métalliques solides.
• Répliquer. Le processus de cornue est utilisé pour produire du mercure pur en volatilisant le mercure présent dans les déchets solides contenant du mercure. Les étapes impliquées dans l'autoclavage sont les suivantes : chauffer les déchets avec une source de chaleur externe dans un alambic fermé ou une pile de plateaux pour vaporiser le mercure ; condenser la vapeur de mercure dans des condenseurs refroidis à l'eau ; recueillir le mercure condensé dans un récipient collecteur.

Le tableau 6 répertorie les expositions et les contrôles pour les opérations de récupération du mercure.

Tableau 6. Contrôles techniques/administratifs pour le mercure, par opération

Récupération du nickel

Les principales matières premières pour la récupération du nickel sont les alliages à base de nickel, de cuivre et de vapeur d'aluminium, qui peuvent être trouvés sous forme de déchets anciens ou neufs. La ferraille ancienne comprend les alliages récupérés des machines et des pièces d'avion, tandis que la ferraille nouvelle fait référence aux déchets de feuilles, aux tournures et aux solides qui sont des sous-produits de la fabrication de produits en alliage. Les étapes suivantes sont impliquées dans la récupération du nickel :

• tri. La ferraille est inspectée et séparée manuellement des matériaux non métalliques et autres que le nickel. Le tri produit des expositions à la poussière.
• Dégraissage. Les déchets de nickel sont dégraissés à l'aide de trichloroéthylène. Le mélange est filtré ou centrifugé pour séparer les déchets de nickel. La solution de solvant usée de trichloroéthylène et de graisse passe par un système de récupération de solvant. Il peut y avoir une exposition aux solvants pendant le dégraissage.
• Four de fusion (arc électrique ou réverbère rotatif). La ferraille est chargée dans un four à arc électrique et un agent réducteur est ajouté, généralement de la chaux. La charge est fondue et est soit coulée en lingots, soit envoyée directement dans un réacteur pour un affinage supplémentaire. Les fumées, la poussière, le bruit et les expositions à la chaleur sont possibles.
• Affinage en réacteur. Le métal en fusion est introduit dans un réacteur où sont ajoutés de la ferraille de base froide et du nickel de porc, puis de la chaux et de la silice. Des matériaux d'alliage tels que le manganèse, le niobium ou le titane sont ensuite ajoutés pour produire la composition d'alliage souhaitée. Les fumées, la poussière, le bruit et les expositions à la chaleur sont possibles.
• Coulée de lingots. Ce processus consiste à couler le métal en fusion du four de fusion ou du réacteur d'affinage en lingots. Le métal est coulé dans des moules et laissé refroidir. Les lingots sont démoulés. Des expositions à la chaleur et aux vapeurs métalliques sont possibles.

Les expositions et les mesures de contrôle pour les opérations de récupération du nickel sont répertoriées dans le tableau 7.

Tableau 7. Contrôles techniques/administratifs pour le nickel, par opération

Récupération de métaux précieux

Les matières premières pour l'industrie des métaux précieux se composent à la fois d'anciens et de nouveaux déchets. Les vieux rebuts comprennent les composants électroniques d'équipements militaires et civils obsolètes et les rebuts de l'industrie dentaire. De nouveaux déchets sont générés lors de la fabrication et de la fabrication de produits en métaux précieux. Les produits sont les métaux élémentaires tels que l'or, l'argent, le platine et le palladium. Le traitement des métaux précieux comprend les étapes suivantes :

• Triage et broyage à la main. Les déchets contenant des métaux précieux sont triés à la main, broyés et déchiquetés dans un broyeur à marteaux. Les broyeurs à marteaux sont bruyants.
• Processus d'incinération. Les déchets triés sont incinérés pour éliminer le papier, le plastique et les contaminants liquides organiques. Les produits chimiques organiques, les gaz de combustion et les expositions à la poussière sont possibles.
• Fonderie au haut-fourneau. La ferraille traitée est chargée dans un haut fourneau, avec le coke, le fondant et les oxydes métalliques de laitier recyclé. La charge est fondue et scorifiée, produisant du cuivre noir qui contient les métaux précieux. Le laitier dur qui se forme contient la plupart des impuretés du laitier. De la poussière et du bruit peuvent être présents.
• Fusion du convertisseur. Ce processus est conçu pour purifier davantage le cuivre noir en soufflant de l'air à travers la masse fondue dans un convertisseur. Les contaminants métalliques contenant du laitier sont éliminés et recyclés vers le haut fourneau. Le lingot de cuivre contenant les métaux précieux est coulé dans des moules.
• Affinage électrolytique. Le lingot de cuivre sert d'anode à une cellule électrolytique. Le cuivre pur se plaque ainsi sur la cathode tandis que les métaux précieux tombent au fond de la cellule et sont collectés sous forme de boues. L'électrolyte utilisé est le sulfate de cuivre. Des expositions au brouillard acide sont possibles.
• Raffinage chimique. La boue de métaux précieux issue du processus de raffinage électrolytique est traitée chimiquement pour récupérer les métaux individuels. Les procédés à base de cyanure sont utilisés pour récupérer l'or et l'argent, qui peuvent également être récupérés en les dissolvant dans eau régale solution et/ou d'acide nitrique, suivi d'une précipitation avec du sulfate ferreux ou du chlorure de sodium pour récupérer respectivement l'or et l'argent. Les métaux du groupe du platine peuvent être récupérés en les dissolvant dans du plomb fondu, qui est ensuite traité avec de l'acide nitrique et laisse un résidu à partir duquel les métaux du groupe du platine peuvent être sélectivement précipités. Les précipités de métaux précieux sont ensuite soit fondus, soit enflammés afin de recueillir l'or et l'argent sous forme de grains et les métaux platine sous forme d'éponge. Il peut y avoir des expositions acides.

Les expositions et les contrôles sont répertoriés, par opération, dans le tableau 8 (voir également « Fonderie et affinage de l'or »).

Tableau 8. Contrôles techniques/administratifs pour les métaux précieux, par opération

Récupération de cadmium

Les vieux déchets contenant du cadmium comprennent les pièces plaquées au cadmium provenant de véhicules et de bateaux abandonnés, les appareils électroménagers, le matériel et les fixations, les batteries au cadmium, les contacts au cadmium des interrupteurs et des relais et d'autres alliages de cadmium usagés. Les nouveaux déchets sont normalement des rejets contenant des vapeurs de cadmium et des sous-produits contaminés provenant des industries qui manipulent les métaux. Les processus de récupération sont :

• Pré-traitement. L'étape de prétraitement des ferrailles implique le dégraissage à la vapeur des ferrailles d'alliage. Les vapeurs de solvant générées par le chauffage des solvants recyclés circulent dans un récipient contenant des alliages de rebut. Le solvant et la graisse extraite sont ensuite condensés et séparés, le solvant étant recyclé. Il peut y avoir une exposition à la poussière de cadmium et aux solvants.
• Fonderie/affinage. Dans l'opération de fusion/affinage, les déchets d'alliages prétraités ou les déchets de cadmium élémentaire sont traités pour éliminer toutes les impuretés et produire un alliage de cadmium ou un cadmium élémentaire. Des produits d'exposition à la combustion de pétrole et de gaz et de la poussière de zinc et de cadmium peuvent être présents.
• Distillation en autoclave. L'alliage de ferraille dégraissé est chargé dans une cornue et chauffé pour produire des vapeurs de cadmium qui sont ensuite collectées dans un condenseur. Le métal en fusion est alors prêt à être coulé. Des expositions à la poussière de cadmium sont possibles.
• Fusion/dézingage. Le cadmium métal est chargé dans un creuset et chauffé jusqu'au stade de fusion. Si du zinc est présent dans le métal, des fondants et des agents de chloration sont ajoutés pour éliminer le zinc. Parmi les expositions potentielles figurent les fumées et poussières de cadmium, les fumées et poussières de zinc, le chlorure de zinc, le chlore, le chlorure d'hydrogène et la chaleur.
• Casting. L'opération de coulée forme la ligne de produit souhaitée à partir de l'alliage de cadmium purifié ou du cadmium métal produit à l'étape précédente. La coulée peut produire de la poussière et des fumées de cadmium et de la chaleur.

Les expositions dans les processus de récupération du cadmium et les contrôles nécessaires sont résumés dans le tableau 9.

Tableau 9. Contrôles techniques/administratifs pour le cadmium, par opération

Récupération de sélénium

Les matières premières de ce segment sont les cylindres de copie xérographiques utilisés et les déchets générés lors de la fabrication des redresseurs au sélénium. Des poussières de sélénium peuvent être présentes partout. La distillation et la fusion en cornue peuvent produire des gaz de combustion et de la poussière. La fusion de la cornue est bruyante. Le brouillard de dioxyde de soufre et le brouillard acide sont présents dans le raffinage. Des poussières métalliques peuvent être produites lors des opérations de coulée (voir tableau 10).

Tableau 10. Contrôles techniques/administratifs pour le sélénium, par opération

Les processus de récupération sont les suivants :

• Prétraitement des ferrailles. Ce procédé sépare le sélénium par des procédés mécaniques tels que le broyeur à marteaux ou le grenaillage.
• Fonte en cornue. Ce procédé purifie et concentre les déchets prétraités dans une opération de distillation en autoclave en faisant fondre les déchets et en séparant le sélénium des impuretés par distillation.
• Raffinage. Ce procédé permet d'obtenir une purification des déchets de sélénium basée sur la lixiviation avec un solvant approprié tel que le sulfite de sodium aqueux. Les impuretés insolubles sont éliminées par filtration et le filtrat est traité pour précipiter le sélénium.
• Distillation. Ce processus produit un sélénium à haute pureté de vapeur. Le sélénium est fondu, distillé et les vapeurs de sélénium sont condensées et transférées sous forme de sélénium fondu vers une opération de formation de produit.
• Trempe. Ce processus est utilisé pour produire de la grenaille et de la poudre de sélénium purifié. La fonte de sélénium est utilisée pour produire une grenaille. La grenaille est ensuite séchée. Les étapes nécessaires pour produire de la poudre sont les mêmes, sauf que la vapeur de sélénium, plutôt que le sélénium fondu, est le matériau qui est trempé.
• Fonderie. Ce processus est utilisé pour produire des lingots de sélénium ou d'autres formes à partir du sélénium fondu. Ces formes sont produites en versant du sélénium fondu dans des moules de la taille et de la forme appropriées et en refroidissant et en solidifiant la masse fondue.

Récupération du cobalt

Les sources de déchets de cobalt sont les meulages et les tournages de super alliages, ainsi que les pièces de moteur et les aubes de turbine obsolètes ou usées. Les processus de récupération sont :

• Tri manuel. Les déchets bruts sont triés à la main pour identifier et séparer les composants à base de cobalt, à base de nickel et non transformables. C'est une opération poussiéreuse.
• Dégraissage. Les déchets sales triés sont chargés dans une unité de dégraissage où circulent des vapeurs de perchloroéthylène. Ce solvant enlève la graisse et l'huile sur la ferraille. Le mélange solvant-huile-vapeur de graisse est ensuite condensé et le solvant est récupéré. Des expositions aux solvants sont possibles.
• Dynamitage. La ferraille dégraissée est sablée avec du sable pour enlever la saleté, les oxydes et la rouille. Des poussières peuvent être présentes, selon le grain utilisé.
• Processus de décapage et de traitement chimique. Les déchets de l'opération de sablage sont traités avec des acides pour éliminer la rouille résiduelle et les contaminants oxydés. Les brouillards acides sont une exposition possible.
• Fusion sous vide. La ferraille nettoyée est chargée dans un four sous vide et fondue par un arc électrique ou un four à induction. Il peut y avoir une exposition aux métaux lourds.
• fonderie. L'alliage fondu est coulé en lingots. Un stress thermique est possible.

Voir le tableau 11 pour un résumé des expositions et des contrôles pour la récupération du cobalt.

Tableau 11. Contrôles techniques/administratifs pour le cobalt, par opération

Récupération d'étain

Les principales sources de matières premières sont les garnitures en acier étamé, les rejets des entreprises de fabrication de boîtes de conserve, les bobines de placage rejetées de l'industrie sidérurgique, les scories et les boues d'étain, les scories et les boues de soudure, les rejets de bronze et de bronze usagés et les déchets de type métallique. La poussière d'étain et les brouillards acides peuvent être trouvés dans de nombreux processus.

• Désalumination. Dans ce procédé, l'hydroxyde de sodium chaud est utilisé pour lixivier l'aluminium des déchets de boîtes de conserve en mettant les déchets en contact avec de l'hydroxyde de sodium chaud, en séparant la solution d'aluminate de sodium du résidu de déchets, en pompant l'aluminate de sodium vers une opération de raffinage pour récupérer l'étain soluble et en récupérant le ferraille d'étain désaluminée pour l'alimentation animale.
• Mélange par lot. Ce procédé est une opération mécanique qui prépare une charge apte à être chargée dans le four de fusion par mélange de crasses et de boues à forte teneur en étain.
• Désétamage chimique. Ce processus extrait l'étain en ferraille. Une solution chaude d'hydroxyde de sodium et de nitrite ou de nitrate de sodium est ajoutée à la ferraille désaluminée ou brute. Le drainage et le pompage de la solution vers un processus de raffinage/coulée sont effectués lorsque la réaction de désétamage est terminée. La ferraille désétamée est ensuite lavée.
• Fonte des scories. Ce procédé est utilisé pour purifier partiellement les scories et produire du métal de four brut en faisant fondre la charge, en tapotant le métal de four brut et en tapotant les mattes et les scories.
• Lixiviation et filtration des poussières. Ce processus élimine les valeurs de zinc et de chlore de la poussière de combustion en lessivant avec de l'acide sulfurique pour éliminer le zinc et le chlore, en filtrant le mélange résultant pour séparer l'acide et le zinc et le chlore dissous de la poussière lessivée, en séchant la poussière lessivée dans un séchoir et en transportant le la poussière riche en étain et en plomb vers le processus de mélange par lots.
• Débourbage et filtration des feuilles. Ce processus purifie la solution de stannate de sodium produite lors du processus de désétamage chimique. Des impuretés telles que l'argent, le mercure, le cuivre, le cadmium, un peu de fer, le cobalt et le nickel sont précipitées sous forme de sulfures.
• Évapocentrifugation. Le stannate de sodium est concentré à partir de la solution purifiée par évaporation, cristallisation du stannate de sodium et récupération du stannate de sodium par centrifugation.
• Affinage électrolytique. Ce processus produit de l'étain pur cathodique à partir de la solution de stannate de sodium purifiée en faisant passer la solution de stannate de sodium à travers des cellules électrolytiques, en retirant les cathodes après le dépôt de l'étain et en éliminant l'étain des cathodes.
• Acidification et filtration. Ce procédé produit un oxyde d'étain hydraté à partir de la solution de stannate de sodium purifiée. Cet oxyde hydraté peut être soit traité pour produire l'oxyde anhydre, soit fondu pour produire de l'étain élémentaire. L'oxyde hydraté est neutralisé avec de l'acide sulfurique pour former l'oxyde d'étain hydraté et filtré pour séparer l'hydrate sous forme de gâteau de filtration.
• Affinage au feu. Ce processus produit de l'étain purifié à partir de l'étain cathodique en faisant fondre la charge, en éliminant les impuretés sous forme de scories et de scories, en versant le métal fondu et en coulant l'étain métallique.
• Fonte. Ce processus est utilisé pour produire de l'étain lorsque le raffinage électrolytique n'est pas possible. Ceci est accompli en réduisant l'oxyde d'étain hydraté avec un agent réducteur, en faisant fondre l'étain métallique formé, en écumant les scories, en versant l'étain fondu et en coulant l'étain fondu.
• Calcination. Ce processus convertit les oxydes d'étain hydratés en oxyde stannique anhydre en calcinant l'hydrate et en éliminant et en emballant les oxydes stanniques.
• Affinage en cuve. Ce processus est utilisé pour purifier le métal brut du four en en chargeant une bouilloire préchauffée, en séchant les scories pour éliminer les impuretés sous forme de laitier et de matte, en fondant avec du soufre pour éliminer le cuivre sous forme de matte, en fondant avec de l'aluminium pour éliminer l'antimoine et en coulant le métal fondu dans désiré formes.

Voir le tableau 12 pour un résumé des expositions et des contrôles pour la récupération de l'étain.

Tableau 12. Contrôles techniques/administratifs pour l'étain, par opération

Récupération de titane

Les deux principales sources de déchets de titane sont les particuliers et les consommateurs de titane. Les déchets ménagers générés par le fraisage et la fabrication de produits en titane comprennent les tôles de garniture, les tôles en planches, les chutes, les tournures et les alésages. Les déchets de consommation sont constitués de produits en titane recyclés. Les opérations de récupération comprennent :

• Dégraissage. Dans ce procédé, les déchets calibrés sont traités avec un solvant organique vaporisé (par exemple, le trichloroéthylène). La graisse et l'huile contaminantes sont éliminées de la ferraille par la vapeur de solvant. Le solvant est recirculé jusqu'à ce qu'il n'ait plus la capacité de dégraisser. Le solvant usé peut ensuite être régénéré. La ferraille peut également être dégraissée à la vapeur et au détergent.
• Décapage. Le processus de décapage à l'acide élimine le tartre d'oxyde de l'opération de dégraissage par lixiviation avec une solution d'acides chlorhydrique et fluorhydrique. Les déchets de traitement à l'acide sont lavés à l'eau et séchés.
• Électroraffinage. L'électroraffinage est un processus de prétraitement des déchets de titane qui électro-raffine les déchets dans un sel fondu.
• Fonte. Les déchets de titane prétraités et les agents d'alliage sont fondus dans un four sous vide à arc électrique pour former un alliage de titane. Les matériaux d'entrée comprennent des déchets de titane prétraités et des matériaux d'alliage tels que l'aluminium, le vanadium, le molybdène, l'étain, le zirconium, le palladium, le niobium et le chrome.
• Fonderie. Le titane fondu est coulé dans des moules. Le titane se solidifie en une barre appelée lingot.

Les contrôles des expositions dans les procédures de régénération du titane sont répertoriés dans le tableau 13.

Tableau 13. Contrôles techniques/administratifs pour le titane, par opération

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Finition en métal

Le traitement de surface des métaux augmente leur durabilité et améliore leur apparence. Un même produit peut subir plus d'un traitement de surface, par exemple, un panneau de carrosserie peut être phosphaté, apprêté et peint. Cet article traite des procédés utilisés pour le traitement de surface des métaux et des méthodes utilisées pour réduire leur impact environnemental.

L'exploitation d'une entreprise de finition des métaux nécessite une coopération entre la direction de l'entreprise, les employés, le gouvernement et la communauté afin de minimiser efficacement l'effet environnemental des opérations. La société se préoccupe de la quantité et des effets à long terme de la pollution qui pénètre dans l'air, l'eau et l'environnement terrestre. Une gestion environnementale efficace est établi grâce à une connaissance détaillée de tous les éléments, produits chimiques, métaux, processus et sorties.

Planification de la prévention de la pollution fait passer la philosophie de la gestion environnementale de la réaction aux problèmes à l'anticipation de solutions axées sur la substitution chimique, le changement de processus et le recyclage interne, en utilisant la séquence de planification suivante :

1. Initier la prévention de la pollution dans tous les aspects de l'entreprise.
2. Identifier les flux de déchets.
3. Fixer des priorités d'action.
4. Établir la cause profonde du gaspillage.
5. Identifier et mettre en œuvre des changements qui réduisent ou éliminent le gaspillage.
6. Mesurez les résultats.

L'amélioration continue est obtenue en fixant de nouvelles priorités d'action et en répétant la séquence d'actions.

Une documentation détaillée du processus identifiera les flux de déchets et permettra d'établir des priorités pour les opportunités de réduction des déchets. Des décisions éclairées sur les changements potentiels encourageront :

• améliorations opérationnelles simples et pratiques
• changements de processus impliquant clients et fournisseurs
• changements vers des activités moins nocives lorsque cela est possible
• réutilisation et recyclage là où le changement n'est pas pratique
• n'utiliser l'enfouissement des déchets dangereux qu'en dernier recours.

Principaux processus et processus opérationnels standard

Nettoyage est nécessaire car tous les processus de finition des métaux exigent que les pièces à finir soient exemptes de salissures organiques et inorganiques, y compris les huiles, le tartre, les composés de polissage et de polissage. Les trois types de nettoyants de base utilisés sont les solvants, les dégraissants à la vapeur et les détergents alcalins.

Les solvants et les méthodes de nettoyage par dégraissage à la vapeur ont été presque totalement remplacés par des matériaux alcalins où les processus ultérieurs sont humides. Les solvants et les dégraissants à la vapeur sont toujours utilisés là où les pièces doivent être propres et sèches sans autre traitement humide. Les solvants tels que les terpènes remplacent dans certains cas les solvants volatils. Des matériaux moins toxiques tels que le 1,1,1-trichloroéthane ont été remplacés par des matériaux plus dangereux dans le dégraissage à la vapeur (bien que ce solvant soit progressivement éliminé en tant qu'appauvrissement de la couche d'ozone).

Les cycles de nettoyage alcalins comprennent généralement une immersion suivie d'un électronettoyage anodique, suivi d'une immersion dans un acide faible. Les nettoyants non mordants et non silicatés sont généralement utilisés pour nettoyer l'aluminium. Les acides sont typiquement sulfurique, chlorhydrique et nitrique.

Anodisation, procédé électrochimique d'épaississement du film d'oxyde à la surface du métal (fréquemment appliqué à l'aluminium), traite les pièces avec des solutions diluées d'acide chromique ou sulfurique.

Revêtement de conversion est utilisé pour fournir une base pour la peinture ultérieure ou pour passiver pour la protection contre l'oxydation. Avec la chromatation, les pièces sont immergées dans une solution de chrome hexavalent avec des agents actifs organiques et inorganiques. Pour la phosphatation, les pièces sont immergées dans de l'acide phosphorique dilué avec d'autres agents. La passivation est réalisée par immersion dans de l'acide nitrique ou de l'acide nitrique avec du bichromate de sodium.

Placage autocatalytique implique un dépôt de métal sans électricité. Le dépôt autocatalytique de cuivre ou de nickel est utilisé dans la fabrication de cartes de circuits imprimés.

Electroplating implique le dépôt d'une fine couche de métal (zinc, nickel, cuivre, chrome, cadmium, étain, laiton, bronze, plomb, étain-plomb, or, argent et autres métaux tels que le platine) sur un substrat (ferreux ou non- ferreux). Les bains de procédé comprennent des métaux en solution dans des formulations acides, alcalines neutres et alcalines de cyanure (voir figure 1).

Figure 1. Entrées et sorties d'une ligne de galvanoplastie typique

Fraisage chimique et gravure sont des procédés d'immersion à dissolution contrôlée utilisant des réactifs chimiques et des décapants. L'aluminium est généralement gravé dans une soude caustique avant l'anodisation ou blanchi chimiquement dans une solution qui peut contenir des acides nitrique, phosphorique et sulfurique.

Revêtements à chaud impliquent l'application de métal sur une pièce par immersion dans du métal en fusion (galvanisation au zinc ou à l'étain de l'acier).

Bonnes pratiques de gestion

Des améliorations importantes en matière de sécurité, de santé et d'environnement peuvent être réalisées grâce à des améliorations de processus, telles que :

• en utilisant un rinçage à contre-courant et des contrôles de conductivité
• augmentation du temps de drainage
• en utilisant plus ou de meilleurs agents mouillants
• maintenir les températures de processus aussi élevées que possible pour réduire la viscosité, augmentant ainsi la récupération par entraînement (c'est-à-dire la récupération de la solution laissée sur le métal)
• utilisation de l'agitation de l'air lors du rinçage pour augmenter l'efficacité du rinçage
• utiliser des boules en plastique dans les réservoirs de placage pour réduire la buée
• en utilisant une filtration améliorée sur les réservoirs de placage pour réduire la fréquence du traitement de purification
• placer une bordure autour de toutes les zones de traitement pour contenir les déversements
• en utilisant des traitements séparés pour les métaux récupérables tels que le nickel
• installer des systèmes de récupération tels que l'échange d'ions, l'évaporation atmosphérique, l'évaporation sous vide, la récupération électrolytique, l'osmose inverse et l'électrodialyse
• complétant les systèmes de récupération par entraînement avec des réductions de l'entraînement des contaminants et des systèmes de nettoyage améliorés
• utiliser des contrôles d'inventaire modernes pour réduire les déchets et les risques sur le lieu de travail
• appliquer des procédures normalisées (c'est-à-dire des procédures écrites, des revues de fonctionnement régulières et des registres d'exploitation solides) pour fournir la base d'une structure de gestion environnementale saine.

Planification environnementale pour des déchets spécifiques

Des flux de déchets spécifiques, généralement des solutions de placage épuisées, peuvent être réduits en :

• Filtration. Des filtres à cartouche ou à diatomées peuvent être utilisés pour éliminer l'accumulation de solides, ce qui réduit l'efficacité du processus.
• Traitement au carbone peut être utilisé pour éliminer les contaminants organiques (le plus souvent appliqué dans le placage de nickel, la galvanoplastie de cuivre et le placage de zinc et de cadmium).
• Eau purifiée. Les contaminants naturels dans l'eau d'appoint et de rinçage (par exemple, le calcium, le fer, le magnésium, le manganèse, le chlore et les carbonates) peuvent être éliminés en utilisant la déionisation, la distillation ou l'osmose inverse. L'amélioration de l'efficacité de l'eau de rinçage réduit le volume de boues de bain nécessitant un traitement.
• Congélation de carbonate de bain de cyanure. L'abaissement de la température du bain à -3 ° C cristallise les carbonates formés dans le bain de cyanure par la décomposition du cyanure, les densités de courant anodique excessives et l'adsorption du dioxyde de carbone de l'air et facilite leur élimination.
• Précipitation. L'élimination des contaminants métalliques entrant dans le bain sous forme d'impuretés dans les anodes peut être obtenue par précipitation avec du cyanure de baryum, de l'hydroxyde de baryum, de l'hydroxyde de calcium, du sulfate de calcium ou du cyanure de calcium.
• Alternatives au chrome hexavalent. Le chrome hexavalent peut être remplacé par des solutions de placage au chrome trivalent pour le placage décoratif. Les revêtements de conversion au chrome pour les prétraitements de peinture peuvent parfois être remplacés par des revêtements de conversion sans chrome ou des produits chimiques au chrome sans rinçage.
• Chimie de procédé non chélatée. Au lieu d'ajouter des chélateurs aux bains de traitement pour contrôler la concentration d'ions libres dans la solution, des produits chimiques de traitement non chélatés peuvent être utilisés afin qu'il ne soit pas nécessaire de maintenir les métaux en solution. Ces métaux peuvent être autorisés à précipiter et peuvent être éliminés par filtration continue.
• Produits chimiques de traitement sans cyanure. Les flux de déchets contenant du cyanure libre sont généralement traités à l'aide d'hypochlorite ou de chlore pour accomplir l'oxydation, et les cyanures complexes sont généralement précipités à l'aide de sulfate ferreux. L'utilisation de procédés chimiques sans cyanure élimine à la fois une étape de traitement et réduit le volume de boues.
• Dégraissage au solvant. Des bains de nettoyage alcalins chauds peuvent être utilisés à la place du dégraissage au solvant des pièces avant le traitement. L'efficacité des nettoyants alcalins peut être améliorée en appliquant un courant électrique ou des ultrasons. Les avantages d'éviter les vapeurs de solvant et les boues l'emportent souvent sur les coûts d'exploitation supplémentaires.
• Nettoyants alcalins. Il est possible d'éviter de devoir jeter les nettoyants alcalins lorsque l'accumulation d'huile, de graisse et de saleté due à l'utilisation atteint un niveau qui nuit à l'efficacité de nettoyage du bain en utilisant des dispositifs d'écumage pour éliminer les huiles flottant librement, des dispositifs de décantation ou des filtres à cartouche pour éliminer les particules et coalesceurs huile-eau et en utilisant la microfiltration ou l'ultrafiltration pour éliminer les huiles émulsionnées.
• Réduction de l'entraînement. La réduction du volume d'entraînement des bains de traitement permet de réduire la quantité de produits chimiques de traitement précieux qui contamine l'eau de rinçage, ce qui réduit à son tour la quantité de boues générées par un processus de traitement par précipitation des métaux conventionnel.

Plusieurs méthodes de réduction de l'entraînement comprennent :

• Concentration de fonctionnement du bain de traitement. La concentration chimique doit être maintenue aussi faible que possible pour minimiser la viscosité (pour un drainage plus rapide) et la quantité de produits chimiques (dans le film).
• Température de fonctionnement du bain de traitement. La viscosité de la solution de traitement peut être réduite en augmentant la température du bain.
• Agents mouillants. La tension superficielle de la solution peut être réduite en ajoutant des agents mouillants au bain de traitement.
• Positionnement de la pièce. La pièce doit être positionnée sur la crémaillère de manière à ce que le film adhérent s'écoule librement et ne reste pas coincé dans des rainures ou des cavités.
• Temps de retrait ou de drainage. Plus une pièce est retirée rapidement du bain de traitement, plus le film à la surface de la pièce est épais.
• Couteaux à air. Souffler de l'air sur la pièce lorsque le support de pièces est élevé au-dessus du réservoir de traitement peut améliorer le drainage et le séchage.
• Spray rince. Ceux-ci peuvent être utilisés au-dessus des bains chauffés afin que le débit de rinçage soit égal au taux d'évaporation du réservoir.
• Bains de placage. Les carbonates et les contaminants organiques doivent être éliminés pour éviter l'accumulation de contamination qui augmente la viscosité du bain de placage.
• Planches de drainage. Les espaces entre les réservoirs de traitement doivent être recouverts de panneaux de drainage pour capturer les solutions de traitement et les renvoyer dans le bain de traitement.
• Réservoirs extractibles. Les pièces doivent être placées dans des cuves d'extraction (cuves de « rinçage statique ») avant l'opération de rinçage standard.

La récupération par entraînement des produits chimiques utilise une variété de technologies. Ceux-ci inclus:

• Évaporation. Les évaporateurs atmosphériques sont les plus courants et les évaporateurs sous vide offrent des économies d'énergie.
• Échange d'ion est utilisé pour la récupération chimique de l'eau de rinçage.
• Électro-extraction. Il s'agit d'un processus électrolytique par lequel les métaux dissous dans la solution sont réduits et déposés sur la cathode. Le métal déposé est ensuite récupéré.
• Électrodialyse. Cela utilise des membranes perméables aux ions et un courant appliqué afin de séparer les espèces ioniques de la solution.
• Osmose inverse. Celui-ci utilise une membrane semi-perméable pour produire de l'eau purifiée et une solution ionique concentrée. La haute pression est utilisée pour forcer l'eau à travers la membrane, tandis que la plupart des sels dissous sont retenus par la membrane.

Eau de rinçage

La plupart des déchets dangereux produits dans une installation de finition des métaux proviennent des eaux usées générées par les opérations de rinçage qui suivent le nettoyage et le placage. En augmentant l'efficacité du rinçage, une installation peut réduire considérablement le débit des eaux usées.

Deux stratégies de base améliorent l'efficacité du rinçage. Tout d'abord, des turbulences peuvent être générées entre la pièce et l'eau de rinçage par des rinçages par pulvérisation et une agitation de l'eau de rinçage. Le mouvement du rack ou l'eau ou l'air forcé sont utilisés. Deuxièmement, le temps de contact entre la pièce et l'eau de rinçage peut être augmenté. Plusieurs réservoirs de rinçage réglés à contre-courant en série réduiront la quantité d'eau de rinçage utilisée.

Revêtements Industriels

Le terme électrolytiques comprend les peintures, les vernis, les laques, les émaux et les gommes laques, les mastics, les bouche-pores et les scellants, les décapants pour peinture et vernis, les nettoyants pour pinceaux et les produits de peinture connexes. Les revêtements liquides contiennent des pigments et des additifs dispersés dans un mélange liquide de liant et de solvant. Les pigments sont des composés inorganiques ou organiques qui fournissent la couleur et l'opacité du revêtement et influencent l'écoulement et la durabilité du revêtement. Les pigments contiennent souvent des métaux lourds tels que le cadmium, le plomb, le zinc, le chrome et le cobalt. Le liant augmente l'adhésivité, la cohésion et la consistance du revêtement et est le composant principal qui reste sur la surface lorsque le revêtement est terminé. Les liants comprennent une variété d'huiles, de résines, de caoutchoucs et de polymères. Des additifs tels que des charges et des diluants peuvent être ajoutés aux revêtements pour réduire les coûts de fabrication et augmenter la durabilité du revêtement.

Les types de solvants organiques utilisés dans les revêtements comprennent les hydrocarbures aliphatiques, les hydrocarbures aromatiques, les esters, les cétones, les éthers de glycol et les alcools. Les solvants dispersent ou dissolvent les liants et diminuent la viscosité et l'épaisseur du revêtement. Les solvants utilisés dans les formulations de revêtements sont dangereux car nombre d'entre eux sont cancérigènes pour l'homme et sont inflammables ou explosifs. La plupart des solvants contenus dans un revêtement s'évaporent lorsque le revêtement durcit, ce qui génère des émissions de composés organiques volatils (COV). Les émissions de COV sont de plus en plus réglementées en raison des effets négatifs sur la santé humaine et l'environnement. Les préoccupations environnementales associées aux ingrédients conventionnels, aux technologies d'application de revêtement et aux déchets de revêtement sont une force motrice pour le développement d'alternatives de prévention de la pollution.

La plupart des revêtements sont utilisés sur des produits architecturaux, industriels ou spéciaux. Les revêtements architecturaux sont utilisés dans les bâtiments et les produits de construction et pour les services décoratifs et protecteurs tels que les vernis pour protéger le bois. Les installations industrielles intègrent des opérations de revêtement dans divers processus de production. Les industries de l'automobile, des boîtes métalliques, de la machinerie agricole, du revêtement en continu, des meubles et accessoires en bois et en métal et des appareils électroménagers sont les principaux consommateurs de revêtements industriels.

La conception d'une formulation de revêtement dépend du but de l'application du revêtement. Les revêtements offrent une esthétique et une protection contre la corrosion et la surface. Le coût, la fonction, la sécurité du produit, la sécurité environnementale, l'efficacité du transfert et la vitesse de séchage et de durcissement déterminent les formulations.

Procédés de revêtement

Il existe cinq opérations comprenant la plupart des processus de revêtement : manipulation et préparation des matières premières, préparation de surface, revêtement, nettoyage des équipements et gestion des déchets.

Manipulation et préparation des matières premières

La manipulation et la préparation des matières premières impliquent le stockage des stocks, les opérations de mélange, la dilution et l'ajustement des revêtements et le transfert des matières premières à travers l'installation. Des procédures et des pratiques de surveillance et de manipulation sont nécessaires pour minimiser la génération de déchets dus à la détérioration, au non-respect des spécifications et à une mauvaise préparation pouvant résulter d'un éclaircissage excessif et du gaspillage qui en résulte. Le transfert, qu'il soit manuel ou via un système de tuyauterie, doit être programmé pour éviter la détérioration.

Préparation de la surface

Le type de technique de préparation de surface utilisée dépend de la surface à enduire - préparation précédente, quantité de saleté, de graisse, du revêtement à appliquer et de la finition de surface requise. Les opérations de préparation courantes comprennent le dégraissage, le pré-revêtement ou la phosphatation et l'élimination du revêtement. Pour la finition des métaux, le dégraissage implique un essuyage au solvant, un nettoyage à froid ou un dégraissage à la vapeur avec des solvants halogénés, un nettoyage alcalin aqueux, un nettoyage semi-aqueux ou un nettoyage aux hydrocarbures aliphatiques pour éliminer les salissures organiques, la saleté, l'huile et la graisse. Le décapage à l'acide, le nettoyage abrasif ou le nettoyage à la flamme sont utilisés pour éliminer la calamine et la rouille.

L'opération de préparation la plus courante des surfaces métalliques, autre que le nettoyage, est le revêtement de phosphate, utilisé pour favoriser l'adhérence des revêtements organiques sur les surfaces métalliques et retarder la corrosion. Les revêtements de phosphate sont appliqués en immergeant ou en pulvérisant des surfaces métalliques avec une solution de phosphate de zinc, de fer ou de manganèse. La phosphatation est un processus de finition de surface similaire à la galvanoplastie, consistant en une série de bains chimiques et de rinçage dans lesquels les pièces sont immergées pour obtenir la préparation de surface souhaitée. Voir l'article « Traitement de surface des métaux » dans ce chapitre.

L'enlèvement de revêtement, chimique ou mécanique, est effectué sur des surfaces qui nécessitent un nouveau revêtement, une réparation ou une inspection. La méthode de retrait de revêtement chimique la plus courante est le décapage au solvant. Ces solutions contiennent généralement du phénol, du chlorure de méthylène et un acide organique pour dissoudre le revêtement de la surface revêtue. Un dernier lavage à l'eau pour éliminer les produits chimiques peut générer de grandes quantités d'eaux usées. Le sablage à l'abrasif est le processus mécanique courant, une opération à sec qui utilise de l'air comprimé pour propulser un agent de sablage contre la surface afin d'enlever le revêtement.

Les opérations de préparation de surface affectent la quantité de déchets issus du processus de préparation spécifique. Si la préparation de la surface est inadéquate, ce qui entraîne un mauvais revêtement, alors l'enlèvement du revêtement et le nouveau revêtement ajoutent à la génération de déchets.

enrobage

L'opération de revêtement implique le transfert du revêtement sur la surface et le durcissement du revêtement sur la surface. La plupart des technologies de revêtement appartiennent à 1 des 5 catégories de base : revêtement par immersion, revêtement au rouleau, revêtement par écoulement, revêtement par pulvérisation et la technique la plus courante, le revêtement par pulvérisation à air atomisé utilisant des revêtements à base de solvant.

Les revêtements par pulvérisation à air atomisé sont généralement réalisés dans un environnement contrôlé en raison des émissions de solvants et de la surpulvérisation. Les dispositifs de contrôle de la surpulvérisation sont des filtres en tissu ou des murs d'eau, générant soit des filtres usagés, soit des eaux usées provenant des systèmes d'épuration de l'air.

Le durcissement est effectué pour convertir le liant de revêtement en une surface dure, résistante et adhérente. Les mécanismes de durcissement comprennent : le séchage, la cuisson ou l'exposition à un faisceau d'électrons ou à une lumière infrarouge ou ultraviolette. Le durcissement génère des COV importants à partir des revêtements à base de solvant et pose un risque d'explosion si les concentrations de solvant dépassent la limite inférieure d'explosivité. Par conséquent, les opérations de durcissement sont équipées de dispositifs de contrôle de la pollution de l'air pour éviter les émissions de COV et de contrôle de sécurité pour éviter les explosions.

Les préoccupations environnementales et sanitaires, l'augmentation des réglementations affectant les formulations de revêtement conventionnelles, les coûts élevés des solvants et l'élimination coûteuse des déchets dangereux ont créé une demande pour des formulations de revêtement alternatives qui contiennent moins de composants dangereux et génèrent moins de déchets lorsqu'elles sont appliquées. Les formulations de revêtement alternatives comprennent :

• Revêtements à haut extrait sec, contenant deux fois plus de pigment et de résine dans le même volume de solvant que les revêtements conventionnels. L'application réduit les émissions de COV entre 62 et 85 % par rapport aux revêtements conventionnels à base de solvant à faible teneur en solides car la teneur en solvant est réduite.
• Revêtements à base d'eau en utilisant de l'eau et un mélange de solvants organiques comme support avec de l'eau utilisée comme base. Par rapport aux revêtements à base de solvants, les revêtements à base d'eau génèrent entre 80 et 95 % moins d'émissions de COV et de solvants usés que les revêtements conventionnels à base de solvants à faible teneur en solides.
• Revêtements en poudre sans solvant organique, constitué de pigments finement pulvérisés et de particules de résine. Il s'agit soit de poudres thermoplastiques (résine de haut poids moléculaire pour revêtements épais), soit de poudres thermodurcissables (composés de bas poids moléculaire qui forment une fine couche avant la réticulation chimique).

Nettoyage de l'équipement

Le nettoyage des équipements est une opération de maintenance de routine nécessaire dans les processus de revêtement. Cela crée des quantités importantes de déchets dangereux, en particulier si des solvants halogénés sont utilisés pour le nettoyage. Le nettoyage de l'équipement pour les revêtements à base de solvant a traditionnellement été effectué manuellement avec des solvants organiques pour éliminer les revêtements de l'équipement de traitement. La tuyauterie nécessite un rinçage avec du solvant par lots jusqu'à ce qu'elle soit propre. L'équipement de revêtement doit être nettoyé entre les changements de produit et après les arrêts de procédé. Les procédures et les pratiques utilisées détermineront le niveau de déchets générés par ces activités.

La gestion des déchets

Plusieurs flux de déchets sont générés par les procédés de revêtement. Les déchets solides comprennent les contenants de revêtement vides, les boues de revêtement provenant de la surpulvérisation et du nettoyage de l'équipement, les filtres usés et les matériaux abrasifs, le revêtement sec et les chiffons de nettoyage.

Les déchets liquides comprennent les eaux usées provenant de la préparation de la surface, du contrôle de la surpulvérisation ou du nettoyage de l'équipement, des matériaux de revêtement ou de préparation de surface hors spécifications ou en excès, de la surpulvérisation, des déversements et des solutions de nettoyage usées. Le recyclage sur site en boucle fermée devient de plus en plus populaire pour les solvants usés à mesure que les coûts d'élimination augmentent. Les liquides à base d'eau sont généralement traités sur place avant d'être rejetés dans des systèmes de traitement publics.

Les émissions de COV sont générées par tous les procédés de revêtement conventionnels qui utilisent des revêtements à base de solvant, nécessitant des dispositifs de contrôle tels que des unités d'adsorption de carbone, des condenseurs ou des oxydants catalytiques thermiques.

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