金属再生利用は、スクラップから金属を製造するプロセスです。 これらの再生金属は、金属の鉱石の一次処理から生成された金属と区別できません。 ただし、プロセスはわずかに異なり、露出は異なる場合があります。 エンジニアリング制御は基本的に同じです。 原材料の枯渇とスクラップ材料による環境汚染のため、金属の再生は世界経済にとって非常に重要です。

アルミニウム、銅、鉛、亜鉛は、非鉄金属二次産業の生産量の 95% を占めています。 マグネシウム、水銀、ニッケル、貴金属、カドミウム、セレン、コバルト、スズ、チタンも再生利用されます。 (鉄と鋼については、この章で説明します。 鉄鋼業. この章の記事「銅、鉛、亜鉛の製錬と精製」も参照してください。)

制御戦略

排出/暴露制御の原則

金属の再生には、ほこり、煙、溶剤、騒音、熱、酸の霧、その他の潜在的な危険物質やリスクへの暴露が伴います。 排出量の発生を排除または削減するために、いくつかのプロセスおよび/またはマテリアルハンドリングの変更が実行可能である可能性があります: 取り扱いを最小限に抑える、ポット温度を下げる、ドロスの形成とダストの表面生成を減少させる、プラントレイアウトを変更してマテリアルハンドリングまたは沈殿物の再飛散を減らすほこり。

従業員がそのエリアから移動できるように、露出の高いタスクを実行するために機械が選択されている場合、場合によっては露出を減らすことができます。 これにより、マテリアルハンドリングによる人間工学的な危険も軽減できます。

プラント内のクリーン エリアの相互汚染を防止するには、大量の排出物を生成するプロセスを隔離することが望ましいです。 物理的な障壁は排出物を封じ込め、その広がりを減らします。 したがって、被ばくする人が少なくなり、XNUMX つの地域での被ばくに寄与する放出源の数が減少します。 これにより、曝露評価が簡素化され、主要な発生源の特定と管理が容易になります。 再生操作は、多くの場合、他のプラント操作から分離されています。

場合によっては、特定の放出源を封入または隔離することが可能です。 エンクロージャーは気密性がほとんどないため、ネガティブ ドラフト排気システムがエンクロージャーに適用されることがよくあります。 排出物を制御する最も一般的な方法の XNUMX つは、排出物が発生した時点で局所排気換気を行うことです。 発生源で排出物を捕捉することで、排出物が大気中に拡散する可能性が減少します。 また、定着した汚染物質の再混入によって生じる二次的な従業員の暴露も防ぎます。

排気フードの捕捉速度は、煙やほこりが空気の流れからフードに漏れるのを防ぐのに十分な速度でなければなりません。 空気の流れは、煙やほこりの粒子をフードに運び込み、クロスドラフトやその他のランダムな空気の動きの影響を克服するのに十分な速度を持つ必要があります。 これを達成するために必要な速度は、アプリケーションごとに異なります。 局所排気換気に打ち勝つことができる再循環ヒーターまたは個人用冷却ファンの使用は制限する必要があります。

すべての排気または希釈換気システムには、交換空気も必要です (「メイクアップ」空気システムとも呼ばれます)。 交換用の空気システムが適切に設計され、自然換気システムと快適換気システムに統合されている場合、より効果的な被ばく管理が期待できます。 たとえば、交換用の排気口は、排気口から従業員を横切って排出源と排気口に向かってきれいな空気が流れるように配置する必要があります。 この技術は、給気島でよく使用され、従業員をきれいな流入空気と排出源の間に配置します。

クリーン エリアは、直接的な排出管理とハウスキーピングによって管理されることを目的としています。 これらのエリアは、周囲の汚染レベルが低いことを示しています。 汚染された地域の従業員は、個人用呼吸保護具で補われた、給気サービス キャブ、島、待機説教壇、および制御室によって保護されます。

労働者の XNUMX 日あたりの平均曝露は、新鮮なろ過空気が供給される休憩室や食堂などの清潔な場所を提供することで減らすことができます。 汚染物質が比較的少ない場所で時間を過ごすことで、従業員の汚染物質への時間加重平均曝露を減らすことができます。 この原則のもう XNUMX つの一般的なアプリケーションは、ワークステーションで従業員の呼吸ゾーンに新鮮なろ過された空気が供給される供給空気島です。

フード、ダクト工事、制御室、保守活動、清掃、および機器保管のための十分なスペースを提供する必要があります。

車輪付き車両は、二次排出の重要な発生源です。 車輪付き車両輸送が使用されている場合、すべての表面を舗装し、表面に蓄積したほこりの多い物質をなくし、車両の走行距離と速度を減らし、車両の排気と冷却ファンの排気の方向を変えることにより、排出量を削減できます。 コンクリートなどの適切な舗装材は、荷重、用途、表面の手入れなどを考慮して選択する必要があります。 道路の洗い流しを容易にするために、一部の表面にコーティングを施すことができます。

空気汚染物質を効果的に制御するために、すべての排気、希釈、および補給空気換気システムを適切に維持する必要があります。 一般的な換気システムを維持することに加えて、プロセス機器を維持して、材料の流出と漏出を排除する必要があります。

職場実習プログラムの実施

規格では、コンプライアンスを達成する手段として工学的管理が強調されていますが、作業慣行管理は、管理プログラムを成功させるために不可欠です。 工学的管理は、劣悪な作業習慣、不十分なメンテナンス、不十分なハウスキーピングまたは個人の衛生状態によって無効になる可能性があります。 異なるシフトで同じ機器を操作する従業員は、シフト間でこれらの要因が異なるため、空気感染曝露が大きく異なる可能性があります。

作業実践プログラムは、しばしば無視されますが、優れた管理慣行と優れた常識を表しています。 それらは費用対効果が高いですが、従業員とライン監督者の側に責任と協力的な態度が必要です。 安全衛生に対する経営トップの姿勢は、現場監督者の姿勢に反映されます。 同様に、監督者がこれらのプログラムを強制しない場合、従業員の態度が損なわれる可能性があります。 良好な健康と安全に対する態度の醸成は、次の方法で達成できます。

• 従業員がプログラムに参加する協力的な雰囲気
• 正式なトレーニングと教育プログラム
• 工場の安全衛生プログラムを強調しています。 効果的なプログラムを実施するには、従業員のモチベーションを高め、信頼を得ることが必要です。

 

作業実習プログラムは、単純に「インストール」することはできません。 換気システムと同様に、適切に機能していることを確認するために、メンテナンスと継続的なチェックが必要です。 これらのプログラムは、管理者と従業員の責任です。 「良い」（つまり、低曝露）慣行を教え、奨励し、監督するためのプログラムを確立する必要があります。

個人用保護具

サイド シールド付きの安全メガネ、カバーオール、安全靴、作業用手袋は、すべての作業で日常的に着用する必要があります。 鋳造と溶解、または合金の鋳造に携わる者は、溶融金属の飛散から保護するために革または他の適切な素材で作られたエプロンと手の保護具を着用する必要があります。

技術的管理が粉塵や煙の排出を制御するのに十分でない作業では、適切な呼吸用保護具を着用する必要があります。 騒音レベルが過度で、設計で除去できない場合、または騒音源を分離できない場合は、聴覚保護具を着用する必要があります。 また、聴力検査やトレーニングなどの聴覚保護プログラムも必要です。

プロセス

アルミ

アルミニウム二次産業では、アルミニウム含有スクラップを利用して、金属アルミニウムおよびアルミニウム合金を製造しています。 この業界で使用されるプロセスには、スクラップの前処理、再溶解、合金化、および鋳造が含まれます。 二次アルミニウム産業で使用される原材料には、新旧のスクラップ、汗をかいた豚、一部の一次アルミニウムが含まれます。 新しいスクラップは、航空機産業、製造業者、およびその他の製造工場から購入した切り抜き、鍛造品、およびその他の固形物で構成されています。 ボーリングと旋削は、航空機および自動車産業による鋳造、ロッド、および鍛造の機械加工の副産物です。 ドロス、スキミング、スラグは、一次還元工場、二次製錬工場、鋳造工場から得られます。 古いスクラップには、自動車部品、家庭用品、航空機部品が含まれます。 必要な手順は次のとおりです。

• 検査と選別。 購入したアルミスクラップを検査します。 前処理を必要としないクリーンなスクラップは、貯蔵庫に輸送されるか、直接溶解炉に投入されます。 前処理が必要なアルミは手作業で選別。 遊離鉄、ステンレス鋼、亜鉛、真鍮、および特大の材料は削除されます。
• 破砕とスクリーニング。 古いスクラップ、特に鉄で汚染された鋳物とシートは、このプロセスへのインプットです。 選別されたスクラップは破砕機またはハンマーミルに運ばれ、材料が細断および破砕され、鉄がアルミニウムから引き裂かれます。 粉砕された材料は、振動ふるいにかけられ、汚れや微粒子が取り除かれます。
• 梱包. 特別に設計された梱包装置を使用して、スクラップ シート、鋳物、切り抜きなどのかさばるアルミニウム スクラップを圧縮します。
• 細断/分類。 鉄筋または絶縁体を備えた純粋なアルミニウム ケーブルは、ワニ型ハサミで切断された後、ハンマー ミルで粒状化またはさらに縮小され、鉄心とプラスチック コーティングがアルミニウムから分離されます。
• 燃焼/乾燥。 ボーリングとターニングは、切削油、グリース、水分、遊離鉄を除去するために前処理されます。 スクラップはハンマーミルまたはリングクラッシャーで破砕され、水分と有機物はガスまたは石油燃焼のロータリードライヤーで揮発され、乾燥したチップはふるいにかけられてアルミニウムの微粉が除去され、残りの材料は鉄の除去のために磁気処理されます。きれいで乾燥したボーリングは、トート ボックスに分類されます。
• ホットドロス処理。 アルミニウムは、塩と氷晶石の混合物を用いたバッチ フラックス処理によって、精錬炉から排出されるホット ドロスから除去できます。 このプロセスは、機械的に回転し、耐火物で裏打ちされたバレルで行われます。 金属は、ベースの穴から定期的に叩かれます。
• ドライミリング。 乾式製粉プロセスでは、アルミニウムを含んだ冷たいドロスやその他の残留物を製粉、ふるい分け、濃縮して処理し、最小アルミニウム含有量が 60 ～ 70% の製品を取得します。 ボールミル、ロッドミル、またはハンマーミルを使用して、酸化物および非金属を微粉末に還元できます。 金属からの汚れやその他の回収不可能な物質の分離は、スクリーニング、空気分級、および/または磁気分離によって達成されます。
• 焙煎。 紙、ガッタパーチャ、または断熱材で裏打ちされたアルミホイルは、このプロセスのインプットです。 焙焼工程では、アルミ箔に付随する炭素材を投入し、金属製品から分離します。
• アルミ発汗. 発汗は、高鉄分スクラップからアルミニウムを回収するために使用される乾式冶金プロセスです。 このプロセスでは、高鉄アルミニウム スクラップ、鋳物、ドロスが投入されます。 炉床が傾斜している直火反射炉が一般的です。 分離は、アルミニウムやその他の低融点成分が溶けて炉床を流れ落ち、火格子を通って空冷された金型に流れ込み、鍋や井戸を集めるときに行われます。 この製品は「汗をかいた豚」と呼ばれています。 発汗プロセス中に形成された鉄、真鍮、酸化生成物などの高融点材料は、定期的に炉から取り出されます。
• 反響（塩素）製錬・精製。 反射炉は、きれいに選別されたスクラップ、汗をかいた豚、場合によっては未処理のスクラップを仕様の合金に変換するために使用されます。 スクラップは、機械的手段によって炉に投入されます。 材料は、バッチまたは連続供給による処理のために追加されます。 スクラップが投入された後、融液が空気と接触して酸化するのを防ぐためにフラックスが追加されます (カバー フラックス)。 溶剤フラックスが添加され、これは焼けたコーティングや汚れからの残留物などの非金属と反応して、スラグとして表面に浮く不溶物を形成します。 その後、仕様に応じて合金剤が添加されます。 デマギング 溶融装入物のマグネシウム含有量を減らすプロセスです。 塩素ガスによるデマギングでは、カーボンチューブやランスから塩素を注入し、マグネシウムやアルミニウムと反応して泡立ちます。 スキミングステップでは、不純な半固体フラックスが溶融物の表面からすくい取られます。
• 反響（フッ素）製錬・精製。 このプロセスは、塩素ではなくフッ化アルミニウムが使用されることを除いて、反射型 (塩素) 製錬精製プロセスに似ています。

 

表 1 に、アルミニウム再生操作の曝露と管理を示します。

表 1. 操作別のアルミニウムの工学的/管理上の制御

 

銅の再生

銅の二次産業では、銅含有スクラップを利用して、金属銅および銅ベースの合金を製造しています。 使用される原材料は、完成品の製造で生成される新しいスクラップ、または廃止された摩耗または回収された物品からの古いスクラップに分類できます。 古いスクラップの発生源には、電線、配管器具、電気機器、自動車、家電製品などがあります。 銅の価値を持つ他の材料には、スラグ、ドロス、鋳造所の灰、および製錬所からのスイープが含まれます。 次の手順が含まれます。

• ストリッピングとソート。 スクラップは、銅の含有量と純度に基づいて選別されます。 きれいなスクラップは手動で分離され、溶解および合金化炉に直接投入されます。 鉄分を磁力で分離できます。 絶縁体とリード ケーブルの被覆は、手または特別に設計された装置で剥がされます。
• 練炭と破砕。 きれいなワイヤー、薄板、ワイヤースクリーン、ボーリング、旋削物、切りくずがコンパクトにまとめられ、取り扱いが容易になります。 使用される機器には、油圧梱包プレス、ハンマー ミル、ボール ミルが含まれます。
• 細断。 絶縁体からの銅線の分離は、混合物のサイズを小さくすることによって達成されます。 細断された材料は、鉄材料の磁気分離を備えた空気または水力による分類によって分類されます。
• 粉砕と重力分離。 このプロセスは細断と同じ機能を果たしますが、水性分離媒体と、スラグ、ドロス、スキミング、鋳造所の灰、スイープ、バグハウスダストなどのさまざまな入力材料を使用します。
• 乾燥しています。 切削油、油、グリースなどの揮発性有機不純物を含むボーリング、旋盤、切りくずが除去されます。
• 絶縁燃焼。 このプロセスは、これらの材料を炉で燃焼させることにより、銅線から絶縁体やその他のコーティングを分離します。 ワイヤースクラップは、一次点火チャンバーまたはアフターバーナーにバッチで投入されます。 揮発性燃焼生成物は、収集のために二次燃焼室またはバグハウスを通過します。 煙、粘土、金属酸化物などの非特異的な粒子状物質が生成されます。 ガスおよび蒸気には、窒素酸化物、二酸化硫黄、塩化物、一酸化炭素、炭化水素、およびアルデヒドが含まれる場合があります。
• 発汗。 スクラップからの低蒸気溶融成分の除去は、発汗する金属の融点のすぐ上にある制御された温度にスクラップを加熱することによって達成されます。 一次金属である銅は、一般的に溶融成分ではありません。
• 炭酸アンモニウムの浸出。 銅は、塩基性炭酸アンモニウム溶液で浸出および溶解することにより、比較的きれいなスクラップから回収できます。 アンモニア溶液中の第二銅イオンは金属銅と反応して第一銅イオンを生成し、空気酸化によって第二銅状態に再酸化されます。 浸出残渣から粗溶液を分離した後、水蒸気蒸留により酸化銅を回収する。
• 水蒸気蒸留。 炭酸塩浸出プロセスからの浸出物を沸騰させると、酸化銅が沈殿します。 次に酸化銅を乾燥させる。
• 水熱水素還元。 銅イオンを含む炭酸アンモニウム溶液を水素中で加圧加熱し、銅を粉末として沈殿させます。 銅をろ過、洗浄、乾燥し、水素雰囲気下で焼結します。 粉末を粉砕し、ふるいにかけます。
• 硫酸浸出。 スクラップ銅は熱硫酸に溶解され、電解採取プロセスに供給される硫酸銅溶液を形成します。 分解後、未溶解の残留物を濾別します。
• 転炉製錬。 溶解した黒銅は転炉に投入されます。転炉は洋ナシ形または円筒形のスチール シェル ライニング耐火れんがです。 空気はノズルと呼ばれる溶融装入物に吹き込まれます。 ノズル. 空気は硫化銅やその他の金属を酸化します。 シリカを含むフラックスを添加して酸化鉄と反応させ、ケイ酸鉄スラグを形成します。 このスラグは、通常、炉を傾けることによって炉からすくい取られ、その後、XNUMX 回目の吹き飛ばしとすくい取りが行われます。 このプロセスからの銅は粗銅と呼ばれます。 粗銅は一般に火精錬炉でさらに精錬されます。
• 火精錬。 転炉から出た粗銅は反射炉のような容器である円筒形傾斜炉で火精錬されます。 粗銅は、酸化雰囲気中で精錬容器に投入される。 不純物は表面からすくい取られ、緑の丸太または天然ガスの添加によって還元雰囲気が作り出されます。 得られた溶融金属は次に鋳造される。 銅を電解精錬する場合、精錬された銅は陽極として鋳造されます。
• 電解精製. 火力精製プロセスからのアノードは、硫酸と直流電流を含むタンクに入れられます。 アノードからの銅はイオン化され、銅イオンは純銅スターターシートに堆積します。 アノードが電解液に溶けると、不純物がセルの底にスライムとして沈殿します。 このスライムをさらに処理して、他の金属値を回復することができます。 製造されたカソード銅は、溶解され、さまざまな形状に鋳造されます。

 

表 2 に、銅の再生操作の露出と管理を示します。

表 2. 操作別の銅のエンジニアリング/管理上の制御

 

鉛の再生

二次鉛精錬業者が購入した原材料は、精錬炉に投入する前に処理が必要になる場合があります。 このセクションでは、二次鉛精錬業者が購入する最も一般的な原材料と、原材料処理作業から従業員が鉛にさらされることを制限するための実現可能な工学的管理と作業慣行について説明します。 鉛の粉塵は一般に鉛再生施設全体で見られること、および車両の空気が鉛の粉塵をかき混ぜ、吸入したり、靴、衣類、皮膚、髪に付着したりする可能性があることに注意する必要があります。

自動車用バッテリー

二次鉛製錬所で最も一般的な原材料は、自動車の廃バッテリーです。 自動車用廃バッテリーの重量の約 50% は、製錬および精製プロセスで金属鉛として再利用されます。 現在製造されている自動車用バッテリーの約 90% は、ポリプロピレン製のボックスまたはケースを使用しています。 ポリプロピレン製のケースは、この材料の経済的価値が高いため、ほぼすべての二次鉛製錬所で回収されています。 これらのプロセスのほとんどは、金属フューム、特に鉛とアンチモンを生成する可能性があります。

In 自動車用バッテリーの破損 グリッド金属の硬化剤として使用されるヒ素またはアンチモンの存在と発生期の水素が存在する可能性があるため、アルシンまたはスチビンを形成する可能性があります。

自動車用バッテリーを破壊する最も一般的な XNUMX つのプロセスは次のとおりです。

1. ハイスピードソー
2. 低速のこぎり
3. 剪断
4. バッテリー全体の粉砕 (サターンクラッシャーまたはシュレッダーまたはハンマーミル)。

 

これらのプロセスの最初の XNUMX つでは、バッテリーの上部を切り取り、グループまたは鉛含有材料を廃棄します。 XNUMXつ目の工程は、バッテリー全体をハンマーミルで粉砕し、重力分離により成分を分離します。

自動車用バッテリーの分離 自動車用バッテリーが壊れた後、鉛含有材料をケース材料から分離できるようにするために行われます。 ケースを外すと酸性ミストが発生する場合があります。 このタスクを達成するために最も広く使用されている手法は次のとおりです。

• 　 マニュアル 技術。 これは、大多数の二次鉛製錬所で使用されており、小規模から中規模の製錬所で最も広く使用されている技術です。 バッテリーがのこぎりまたは剪断機を通過した後、従業員はグループまたは鉛含有材料を手動で山に捨て、ケースとバッテリーの上部を別の山または搬送システムに置きます。
• A タンブラー デバイス。 ケースからグループを分離するために上部がのこぎり/剪断された後、電池はタンブラー装置に入れられます。 タンブラーがゆっくりと回転するにつれて、タンブラーの内側のリブがグループをダンプします。 ケースが遠端に運ばれる間、グループはタンブラーのスロットを通って落下し、それらが出るときに収集されます。 プラスチックおよびゴム製のバッテリーケースとトップは、鉛含有材料から分離された後、さらに処理されます。
• A シンク/フロート プロセス. シンク/フロート プロセスは、通常、バッテリーを破壊するためのハンマー ミルまたは破砕プロセスと組み合わされます。 鉛ベアリングとケースの両方のバッテリー片は、水で満たされた一連のタンクに入れられます。 鉛含有材料はタンクの底に沈み、スクリューコンベアまたはドラッグチェーンによって除去されますが、ケース材料は浮遊してタンク表面からすくい取られます。

 

モバイル電気機器への電力供給やその他の産業用途に使用されていた産業用バッテリーは、ほとんどの二次製錬所で原材料として定期的に購入されています。 これらのバッテリーの多くはスチール製のケースを備えており、切断トーチまたはハンドヘルドのガス動力のこぎりでケースを切り開いて取り外す必要があります。

その他の購入鉛含有スクラップ

二次鉛製錬所は、製錬プロセスの原料として、さまざまなスクラップ材料を購入します。 これらの物質には、バッテリー製造工場のスクラップ、鉛精製のドロス、ライノタイプやケーブル被覆などの金属鉛のスクラップ、四エチル鉛の残留物が含まれます。 これらのタイプの材料は、製錬炉に直接装入するか、他の装入材料と混合することができます。

原材料の取り扱いと輸送

二次鉛製錬プロセスの重要な部分は、原材料の取り扱い、輸送、および保管です。 資材は、フォークリフト、フロントエンド ローダー、または機械式コンベア (スクリュー、バケット エレベーター、またはベルト) によって輸送されます。 二次リード産業における材料輸送の主な方法は、モバイル機器です。

二次鉛製錬所で使用されるいくつかの一般的な機械的搬送方法には次のものがあります。 バグハウスから凝集炉または貯蔵エリアまたはバケットエレベータおよびドラッグチェーン/ラインに煙道ダストを輸送するためのスクリューコンベヤ。

精錬

二次鉛製錬所での製錬作業には、溶鉱炉または反射炉で鉛含有スクラップを金属鉛に還元することが含まれます。

高炉 鉛含有材料、コークス (燃料) 石灰岩、および鉄 (フラックス) で充電されます。 これらの材料は、炉シャフトの上部で炉内に供給されるか、または炉の上部に近いシャフトの側面にある装入ドアを通して供給されます。 溶鉱炉の操業に関連する環境上の危険には、金属煙と粒子 (特に鉛とアンチモン)、熱、騒音、一酸化炭素などがあります。 鉛二次産業では、さまざまな装薬搬送機構が使用されています。 スキップホイストはおそらく最も一般的です。 使用中の他の装置には、振動ホッパー、ベルトコンベア、バケットエレベーターなどがあります。

高炉の出鋼作業では、溶融した鉛とスラグを炉から取り出して型や取鍋に入れます。 一部の製錬業者は、金属を精錬のために溶融状態に保つ保持釜に直接金属を投入します。 残りの製錬所は炉の金属をブロックに鋳造し、ブロックを凝固させます。

燃焼プロセスのための送風空気は、羽口から高炉に入ります。羽口は時折降着物で満たされ、妨げられないように、通常は鋼棒で物理的にパンチする必要があります。 この作業を行う従来の方法は、羽口のカバーを取り外し、鋼棒を挿入することです。 付着物を打ち抜いた後、カバーを元に戻します。

反射炉 炉装入機構により、鉛含有原材料が装入されます。 二次鉛産業の反射炉は、通常、耐火レンガで構成されたスプリング アーチまたはハンギング アーチを備えています。 反射炉に関連する汚染物質や物理的危険の多くは、高炉のものと似ています。 そのような機構は、油圧ラム、スクリューコンベア、または溶鉱炉について説明したものと同様の他の装置である可能性があります。

反射炉の出鋼作業は、高炉の出銑作業と非常によく似ています。

精錬

二次鉛製錬所での鉛の精錬は、間接焼成釜またはポットで行われます。 製錬炉からの金属は、通常、ケトルで溶解され、微量元素の含有量が調整されて、目的の合金が生成されます。 一般的な製品は、軟質 (純) 鉛と硬質 (アンチモン) 鉛のさまざまな合金です。

事実上すべての二次鉛精錬作業では、合金化材料をケトルに追加するための手動の方法が採用され、手動のドロス方法が採用されています。 ドロスはやかんの縁まで掃き出され、シャベルまたは大きなスプーンで容器に取り除かれます。

表 3 は、リード再生操作の露出と管理を示しています。

表 3. 操作別のリードのエンジニアリング/管理コントロール

 

亜鉛再生利用

亜鉛の二次産業は、亜鉛の供給源として、新しい切り抜き、スキミングと灰、ダイカストのスキミング、亜鉛メッキのドロス、煙道の粉塵、および化学残留物を利用します。 処理される新しいスクラップのほとんどは、亜鉛メッキおよびダイカスト ポットからの亜鉛および銅ベースの合金です。 古いスクラップのカテゴリには、古い亜鉛彫刻のプレート、ダイカスト、およびロッドとダイのスクラップが含まれます。 プロセスは次のとおりです。

• 残響発汗. 発汗炉は、炉の温度を制御することにより、亜鉛を他の金属から分離するために使用されます。 自動車のグリルやナンバー プレート フレームなどのスクラップ ダイカスト製品、および亜鉛の皮または残留物は、プロセスの開始材料です。 スクラップを炉に投入し、フラックスを加えて内容物を溶かします。 高融点残留物は除去され、溶融亜鉛は炉から直接、溶解、精錬、合金化などの次のプロセス、または収集容器に流れ出します。 金属汚染物質には、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄、鉛、カドミウム、マンガン、クロムが含まれます。 その他の汚染物質は、フラックス剤、硫黄酸化物、塩化物、フッ化物です。
• ロータリー発汗。 亜鉛スクラップ、ダイカスト製品、残渣、スキミングなどを直火炉に投入し、溶解します。 溶融物はすくい取られ、亜鉛金属は炉の外にあるやかんに集められます。 次に、再充電の前に、不溶性物質であるスラグが除去されます。 このプロセスからの金属は、蒸留または合金化プロセスに送られます。 汚染物質は反響性発汗の汚染物質に似ています。
• マッフル発汗とケトル（釜）発汗。 これらのプロセスでは、亜鉛スクラップ、ダイ ベーパー キャスト製品、残渣およびスキミングがマッフル炉に投入され、材料が発汗され、発汗した亜鉛が精錬または合金化プロセスに送られます。 残留物は、スラグからドロスを分離するシェーカースクリーンによって除去されます。 汚染物質は反響性発汗の汚染物質に似ています。
• 破砕/スクリーニング。 亜鉛残留物は、金属亜鉛と汚染フラックスとの間の物理的結合を分解するために粉砕または破砕されます。 次に、還元された材料は、スクリーニングまたは空気分級ステップで分離されます。 破砕すると、酸化亜鉛と少量の重金属と塩化物が生成される可能性があります。
• 炭酸ナトリウム浸出. 残留物は化学的に処理され、亜鉛が浸出して酸化亜鉛に変換されます。 スクラップは最初に粉砕され、洗浄されます。 このステップでは、亜鉛が材料から浸出されます。 水性部分を炭酸ナトリウムで処理し、亜鉛を沈殿させます。 沈殿物を乾燥し、か焼して粗酸化亜鉛を得る。 次に、酸化亜鉛は金属亜鉛に還元されます。 さまざまな亜鉛塩汚染物質が生成される可能性があります。
• ケトル（鍋）、坩堝、残響、電気誘導溶解。 スクラップは炉に投入され、フラックスが追加されます。 浴をかき混ぜてドロスを形成し、これを表面からすくい取ります。 炉からすくい取った後、亜鉛金属は取鍋または型に注がれます。 酸化亜鉛フューム、アンモニアおよび塩化アンモニウム、塩化水素および塩化亜鉛が生成される可能性があります。
• 合金化. このプロセスの機能は、凝固または溶融形態のいずれかのフラックスおよび合金化剤を精製ケトルに添加することにより、前処理されたスクラップ亜鉛金属から亜鉛合金を製造することです。 その後、内容物が混合され、ドロスがすくい取られ、金属がさまざまな形に鋳造されます。 亜鉛、合金金属、塩化物、非特異的なガスおよび蒸気、ならびに熱を含む微粒子は、暴露の可能性があります。
• マッフル蒸留。 マッフル蒸留プロセスは、合金から亜鉛を回収し、純粋な亜鉛インゴットを製造するために使用されます。 このプロセスは半連続式で、溶融亜鉛をるつぼまたは発汗炉からマッフル セクションに投入し、亜鉛を気化させ、気化した亜鉛を凝縮させ、コンデンサーから金型にタッピングします。 残留物はマッフルから定期的に取り除かれます。
• レトルト蒸留・酸化、マッフル蒸留・酸化。 レトルト蒸留/酸化およびマッフル蒸留/酸化プロセスの生成物は酸化亜鉛です。 このプロセスは、気化ステップによるレトルト蒸留に似ていますが、このプロセスではコンデンサーをバイパスし、燃焼用空気を追加します。 蒸気は、オリフィスを通って空気流に放出されます。 自然発火は、耐火性蒸気で裏打ちされたチャンバー内で発生します。 生成物は、燃焼ガスと過剰な空気によってバグフィルターに運ばれ、そこで生成物が収集されます。 完全な酸化を保証し、生成物を冷却するために過剰な空気が存在します。 これらの蒸留プロセスのそれぞれが、酸化亜鉛の煙霧への暴露、ならびに他の金属微粒子および硫黄酸化物への暴露につながる可能性があります。

 

表 4 に、亜鉛再生操作の曝露と管理を示します。

表 4. 操作ごとの亜鉛の工学的/管理的制御

 

マグネシウム再生

古いスクラップは、スクラップの自動車や航空機の部品、古くて時代遅れのリトグラフ プレート、主要なマグネシウム精錬所からのスラッジなどのソースから得られます。 新しいスクラップは、薄板工場や加工工場からの切り抜き、旋盤、中ぐり、スキミング、スラグ、ドロス、および欠陥品で構成されています。 マグネシウムを取り扱う際の最大の危険は火事です。 金属の小さな破片は、火花または炎によって容易に発火する可能性があります。

• 手選別。 このプロセスは、スクラップに存在する他の金属からマグネシウムとマグネシウム合金の部分を分離するために使用されます。 スクラップは手動で広げられ、重量に基づいて分類されます。
• オープンポット溶解。 このプロセスは、分別されたスクラップ中の汚染物質からマグネシウムを分離するために使用されます。 るつぼにスクラップを入れて加熱し、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウムの混合物からなるフラックスを加えます。 溶けたマグネシウムはインゴットに鋳造されます。

 

表 5 に、マグネシウム再生操作の曝露と管理を示します。

表 5. 操作別のマグネシウムの工学的/管理的管理

 

水銀再生

水銀の主な発生源は、歯科用アマルガム、スクラップ水銀電池、水銀を触媒として使用する電解プロセスからの汚泥、解体された塩素アルカリ工場からの水銀、および水銀含有機器です。 水銀蒸気は、これらの各プロセスを汚染する可能性があります。

• 押しつぶす. 破砕プロセスは、金属、プラスチック、ガラスの容器から残留水銀を放出するために使用されます。 容器が破砕された後、汚染された液体水銀はろ過工程に送られます。
• ろ過. 水銀蒸気を含んだ廃材をろ材に通すことで、汚れなどの不溶性不純物を取り除きます。 ろ過された水銀は酸素化プロセスに送られ、フィルターを通過しない固体はレトルト蒸留に送られます。
• 真空蒸留。 真空蒸留は、不純物の蒸気圧が水銀の蒸気圧よりも大幅に低い場合に、汚染された水銀を精製するために使用されます。 水銀チャージは加熱ポットで気化され、蒸気は水冷コンデンサーを使用して凝縮されます。 精製された水銀は集められ、瓶詰め作業に送られます。 加熱釜に残った残渣をレトルト工程に送り、減圧蒸留工程で回収できなかった微量の水銀を回収します。
• 溶液精製. このプロセスは、生の液体水銀を希酸で洗浄することにより、金属および有機汚染物質を除去します。 必要な手順は次のとおりです。未処理の液体水銀を希硝酸で浸出して、金属不純物を分離します。 酸性水銀を圧縮空気で攪拌してよく混合する。 水銀を酸から分離するためにデカントする。 水で洗浄して残留酸を除去する。 活性炭やシリカゲルなどの媒体で水銀をろ過して、最後の微量の水分を除去します。 水銀蒸気に加えて、溶剤、有機化学物質、酸性ミストにさらされる可能性があります。
• 酸素化。 このプロセスは、ろ過された水銀を、スパージング空気による酸化によって金属不純物を除去することによって精製します。 酸化プロセスには、スパージングとフィルタリングの XNUMX つのステップが含まれます。 散布工程では、汚染された水銀を密閉容器内で空気とともに攪拌して、金属汚染物質を酸化します。 散布後、水銀は木炭床でろ過され、固体の金属酸化物が除去されます。
• 言い返す。 レトルト処理は、固体の水銀含有スクラップに含まれる水銀を揮発させることにより、純粋な水銀を製造するために使用されます。 レトルト処理に含まれる手順は次のとおりです。密閉された静止ポットまたはトレイのスタック内で外部熱源を使用してスクラップを加熱し、水銀を気化させます。 水冷凝縮器で水銀蒸気を凝縮する。 凝縮した水銀を収集容器に収集します。

 

表 6 は、水銀再生操作の曝露と管理を示しています。

表 6. 操作別の水銀の工学的/管理的管理

 

ニッケルの再生

ニッケル再生の主な原材料は、ニッケル、銅、およびアルミニウム蒸気ベースの合金であり、古いスクラップまたは新しいスクラップとして見つけることができます。 旧スクラップとは、機械や航空機の部品から回収された合金で、新スクラップとは、合金製品の製造過程で副生する板スクラップ、削りくず、固形物を指します。 ニッケル再生には、次の手順が含まれます。

• 選別. スクラップは検査され、非金属および非ニッケル材料から手動で分離されます。 選別は粉塵暴露を生み出す。
• 脱脂. ニッケルスクラップをトリクロロエチレンで脱脂します。 混合物を濾過または遠心分離してニッケルスクラップを分離する。 トリクロロエチレンとグリースの使用済み溶媒溶液は、溶媒回収システムを通過します。 脱脂中に溶剤にさらされる可能性があります。
• 製錬（電気アークまたは回転反射）炉。 スクラップは電気アーク炉に投入され、通常は石灰である還元剤が添加されます。 装入物は溶解され、インゴットに鋳造されるか、追加の精錬のために反応器に直接送られます。 煙、ほこり、騒音、および熱にさらされる可能性があります。
• リアクターの精製。 溶融金属は反応器に導入され、そこでコールド ベース スクラップと銑ニッケルが加えられ、続いて石灰とシリカが加えられます。 次に、マンガン、コロンビウム、またはチタンなどの合金材料を添加して、所望の合金組成を生成します。 煙、ほこり、騒音、および熱にさらされる可能性があります。
• インゴット鋳造. 製錬炉や精錬炉から出た溶湯をインゴットに鋳造する工程です。 金属を型に流し込み、冷却します。 インゴットが型から取り出されます。 熱および金属ヒュームにさらされる可能性があります。

 

ニッケルの再生操作に関する曝露と管理手段を表 7 に示します。

表 7. 操作別のニッケルの工学的/管理上の制御

 

貴金属の再生

貴金属産業の原材料は、古いスクラップと新しいスクラップの両方で構成されています。 古いスクラップには、時代遅れの軍事および民間機器からの電子部品と、歯科産業からのスクラップが含まれます。 貴金属製品の加工・製造過程で、新たなスクラップが発生します。 製品は、金、銀、プラチナ、パラジウムなどの元素金属です。 貴金属の処理には、次の手順が含まれます。

• 手選別、細断。 貴金属を含むスクラップは手作業で選別され、ハンマーミルで破砕され、細断されます。 ハンマーミルはうるさいです。
• 焼却プロセス。 分別されたスクラップは、紙、プラスチック、有機液体汚染物質を除去するために焼却されます。 有機化学薬品、燃焼ガス、粉塵にさらされる可能性があります。
• 高炉製錬。 処理されたスクラップは、コークス、フラックス、リサイクルされたスラグ金属酸化物とともに高炉に投入されます。 装入物は溶けてスラグになり、貴金属を含む黒い銅が生成されます。 形成された硬質スラグには、スラグ不純物の大部分が含まれています。 ほこりや騒音が発生する場合があります。
• 転炉製錬。 このプロセスは、コンバーター内の溶融物に空気を吹き込むことにより、黒銅をさらに精製するように設計されています。 スラグを含む金属汚染物質は除去され、高炉にリサイクルされます。 貴金属を含んだ銅地金を型に流し込みます。
• 電解精製。 銅地金は、電解槽の陽極として機能します。 このようにして純銅がカソードにメッキされ、貴金属はセルの底に落ちてスライムとして集められます。 使用される電解液は硫酸銅です。 酸性ミスト暴露の可能性あり。
• 化学精製。 電解精製工程で発生する貴金属スライムを化学処理し、個々の金属を回収します。 シアン化物ベースのプロセスは、金と銀を回収するために使用されます。 王水 溶液および/または硝酸で処理した後、硫酸第一鉄または塩化ナトリウムで沈殿させて、それぞれ金と銀を回収します。 白金族金属は、それらを溶融鉛に溶解することによって回収することができ、次に硝酸で処理し、そこから白金族金属を選択的に沈殿させることができる残留物を残す。 次に、貴金属の沈殿物を溶融または点火して、金と銀を粒子として、プラチナ金属をスポンジとして収集します。 酸にさらされる可能性があります。

 

露出と管理は、操作ごとに表 8 に一覧表示されています (「金の製錬と精製」も参照)。

表 8. 操作別の貴金属の工学的/管理的管理

 

カドミウム再生利用

古いカドミウム含有スクラップには、廃棄された車両やボートのカドミウムメッキ部品、家電製品、ハードウェアやファスナー、カドミウム電池、スイッチやリレーのカドミウム接点、その他の使用済みカドミウム合金が含まれます. 新しいスクラップは、通常、金属を扱う産業からの廃棄物や汚染された副産物を含むカドミウム蒸気です。 再利用プロセスは次のとおりです。

• 前処理. スクラップ前処理工程では、合金スクラップの蒸気脱脂を行います。 リサイクルされた溶剤を加熱することによって発生する溶剤蒸気は、スクラップ合金を含む容器内を循環します。 次に、溶剤とストリッピングされたグリースが凝縮され、再循環される溶剤と分離されます。 カドミウムの粉塵や溶剤にさらされる可能性があります。
• 製錬・精製。 製錬・精製工程では、前処理された合金スクラップやカドミウム元素スクラップを処理して不純物を除去し、カドミウム合金やカドミウム元素を製造します。 石油とガスの燃焼暴露の生成物と、亜鉛とカドミウムの粉塵が存在する可能性があります。
• レトルト蒸留。 脱脂されたスクラップ合金はレトルトに入れられ、加熱されてカドミウム蒸気が生成され、その後凝縮器に集められます。 その後、溶融金属は鋳造の準備が整います。 カドミウム粉塵にさらされる可能性があります。
• 溶解・脱亜鉛. カドミウム金属をるつぼに入れ、溶融段階まで加熱します。 亜鉛が金属中に存在する場合、亜鉛を除去するためにフラックスと塩素化剤が追加されます。 潜在的な曝露には、カドミウムの煙と粉塵、亜鉛の煙と粉塵、塩化亜鉛、塩素、塩化水素、および熱があります。
• 鋳造. 鋳造操作では、前のステップで生成された精製カドミウム合金またはカドミウム金属から、目的の製品ラインが形成されます。 鋳造により、カドミウムの粉塵、煙、および熱が発生する可能性があります。

 

カドミウム再生プロセスにおける曝露と必要な管理を表 9 にまとめます。

表 9. 操作別のカドミウムの工学的/管理上の制御

 

セレン再生

このセグメントの原材料は、セレン整流器の製造中に発生するゼログラフィー コピー シリンダーとスクラップを使用しています。 セレンの粉塵が全体に存在する場合があります。 蒸留とレトルト製錬では、燃焼ガスと粉塵が発生する可能性があります。 レトルト製錬がうるさい。 精錬では二酸化硫黄ミストと酸ミストが存在する。 金属粉塵は、鋳造作業から発生する可能性があります (表 10 を参照)。

表 10. Selenium のエンジニアリング/管理上の制御 (操作別)

 

再利用プロセスは次のとおりです。

• スクラップの前処理。 このプロセスでは、ハンマー ミルやショット ブラストなどの機械的プロセスによってセレンを分離します。
• レトルト製錬。 このプロセスは、レトルト蒸留操作で前処理されたスクラップを溶融し、蒸留によって不純物からセレンを分離することにより、精製および濃縮します。
• 精錬. このプロセスは、亜硫酸ナトリウム水溶液などの適切な溶媒による浸出に基づいて、スクラップセレンの精製を達成します。 不溶性不純物を濾過により除去し、濾液を処理してセレンを沈殿させる。
• 蒸留。 このプロセスでは、蒸気純度の高いセレンが生成されます。 セレンは溶融、蒸留され、セレン蒸気は凝縮され、溶融セレンとして製品形成操作に移されます。
• 焼入れ。 このプロセスは、精製されたセレンのショットと粉末を製造するために使用されます。 セレン溶融物は、ショットの製造に使用されます。 その後、ショットを乾燥させます。 溶融セレンではなくセレン蒸気が急冷される材料であることを除いて、粉末を生成するために必要なステップは同じです。
• 鋳造。 このプロセスは、溶融セレンからセレンインゴットまたはその他の形状を製造するために使用されます。 これらの形状は、溶融セレンを適切なサイズと形状の型に流し込み、溶融物を冷却して凝固させることによって製造されます。

 

コバルトの再生

コバルト スクラップの発生源は、超合金の研削と削りくず、および古いまたは摩耗したエンジン部品とタービン ブレードです。 再利用のプロセスは次のとおりです。

• 手選別。 生スクラップは手作業で選別され、コバルトベース、ニッケルベース、および加工不可能なコンポーネントを識別して分離します。 これはほこりの多い操作です。
• 脱脂。 分別されたダーティースクラップは脱脂装置に投入され、パークロロエチレンの蒸気が循環します。 この溶剤は、スクラップのグリースと油を取り除きます。 次いで、溶剤－油－グリース蒸気混合物が凝縮され、溶剤が回収される。 溶剤暴露が可能です。
• ブラスト。 脱脂したスクラップをグリットでブラストして、汚れ、酸化物、錆を取り除きます。 使用するグリットによっては、粉塵が存在する場合があります。
• 酸洗・化成処理工程。 ブラスト作業からのスクラップは、残留錆や酸化物汚染物質を除去するために酸で処理されます。 酸性ミストはばく露の可能性があります。
• 真空溶解。 洗浄されたスクラップは真空炉に投入され、電気アークまたは誘導炉によって溶解されます。 重金属にさらされる可能性があります。
• 鋳造。 溶融合金はインゴットに鋳造されます。 熱ストレスの可能性があります。

 

コバルト再生のばく露と管理の概要については、表 11 を参照してください。

表 11. 操作別のコバルトの工学的/管理的管理

 

錫の再生

原材料の主な供給源は、スズめっきされたスチール トリミング、ブリキ缶製造会社からの廃棄物、鉄鋼業界からの廃棄されたメッキ コイル、スズのドロスとスラジ、はんだドロスとスラジ、使用済み青銅と青銅のリジェクト、および金属タイプのスクラップです。 多くのプロセスで、スズの粉塵と酸のミストが見られます。

• 脱アルミニウム。 このプロセスでは、高温の水酸化ナトリウムを使用して、スクラップを高温の水酸化ナトリウムと接触させ、アルミン酸ナトリウム溶液をスクラップ残渣から分離し、アルミン酸ナトリウムを精製操作にポンプで送り、可溶性スズを回収し、飼料用の脱アルミニウム錫スクラップ。
• バッチ混合。 このプロセスは、かなりのスズ含有量のドロスとスラッジを混合することによって、製錬炉に装入するのに適したフィードを準備する機械操作です。
• 化学的決定。 このプロセスは、スクラップ中のスズを抽出します。 水酸化ナトリウムと亜硝酸ナトリウムまたは硝酸ナトリウムの熱い溶液が、脱アルミニウムされたスクラップまたは生のスクラップに加えられます。 脱錫反応が完了すると、溶液を排出し、精錬/キャスティングプロセスに送ります。 分離されたスクラップは次に洗浄される。
• ドロス製錬。 このプロセスは、ドロスを部分的に精製し、装入物を溶解し、炉の粗金属を取り出し、マットとスラグを取り出すことにより、炉の粗金属を生成するために使用されます。
• ダストの浸出とろ過。 このプロセスは、硫酸で浸出して亜鉛と塩素を除去し、得られた混合物をろ過して酸と溶解した亜鉛と塩素を浸出ダストから分離し、浸出ダストを乾燥機で乾燥させ、煙道ダストから亜鉛と塩素値を除去します。スズと鉛の多い粉塵は、バッチ混合プロセスに戻されます。
• 沈降と葉のろ過。 このプロセスは、化学的脱錫プロセスで生成されたスズ酸ナトリウム溶液を精製します。 銀、水銀、銅、カドミウム、一部の鉄、コバルト、ニッケルなどの不純物が硫化物として沈殿します。
• 蒸発遠心分離。 スズ酸ナトリウムは蒸発により精製溶液から濃縮され、スズ酸ナトリウムの結晶化および遠心分離によるスズ酸ナトリウムの回収が行われる。
• 電解精製。 このプロセスでは、精製されたスズ酸ナトリウム溶液から、スズ酸ナトリウム溶液を電解槽に通し、スズが堆積した後にカソードを取り外し、カソードからスズを剥がすことにより、カソード純スズを生成します。
• 酸性化とろ過。 このプロセスでは、精製されたスズ酸ナトリウム溶液から水和酸化スズが生成されます。 この水和酸化物は、処理して無水酸化物を生成するか、精錬して元素スズを生成することができます。 水和酸化物を硫酸で中和して水和酸化スズを形成し、濾過して水和物を濾過ケークとして分離する。
• 火精錬。 このプロセスでは、装入物を溶融し、スラグやドロスなどの不純物を除去し、溶融金属を注ぎ、金属スズを鋳造することにより、陰極スズから精製スズを生成します。
• 製錬。 このプロセスは、電解精製が実行できない場合にスズを製造するために使用されます。 これは、水和スズ酸化物を還元剤で還元し、形成されたスズ金属を溶融し、ドロスをすくい取り、溶融スズを注ぎ、溶融スズを鋳造することによって達成されます。
• か焼。 このプロセスでは、水和物をか焼し、酸化第二スズを除去してパッケージングすることにより、水和酸化スズを無水酸化第二スズに変換します。
• ケトル精錬。 このプロセスは、粗炉金属を予熱したケトルに投入し、ドロスを乾燥させてスラグやマットとして不純物を除去し、硫黄でフラックス処理してマットとして銅を除去し、アルミニウムでフラックス処理してアンチモンを除去し、溶融金属を所望の状態に鋳造することにより、粗炉金属を精製するために使用されます。形状。

 

スズ再生のばく露と管理の概要については、表 12 を参照してください。

表 12. 操作別のスズの工学的/管理的管理

 

チタンの再生

チタン スクラップの XNUMX つの主な供給源は、家庭とチタンの消費者です。 チタン製品のフライス加工および製造によって生成されるホーム スクラップには、トリム シート、厚板シート、カッティングス、ターニングス、およびボーリングが含まれます。 消費者スクラップは、リサイクルされたチタン製品で構成されています。 レクラメーション操作には次のものが含まれます。

• 脱脂。 このプロセスでは、サイズのスクラップが気化した有機溶剤（トリクロロエチレンなど）で処理されます。 汚染されたグリースとオイルは、溶剤蒸気によってスクラップから取り除かれます。 溶剤は、脱脂能力がなくなるまで再循環されます。 その後、使用済みの溶媒を再生することができます。 スクラップは蒸気と洗剤で脱脂することもできます。
• 漬物。 酸洗い工程では、塩酸とフッ化水素酸の溶液で浸出することにより、脱脂操作から酸化スケールを除去します。 酸処理スクラップは水洗・乾燥します。
• 電解精製。 電解精製は、溶融塩中でスクラップを電気精製するチタンスクラップの前処理プロセスです。
• 製錬。 前処理されたチタン スクラップと合金剤は、電気アーク真空炉で溶解され、チタン合金が形成されます。 投入材料には、前処理されたチタンスクラップと、アルミニウム、バナジウム、モリブデン、スズ、ジルコニウム、パラジウム、コロンビウム、クロムなどの合金材料が含まれます。
• 鋳造。 溶かしたチタンを型に流し込みます。 チタンはインゴットと呼ばれる棒状に固まります。

 

チタンの再生手順における曝露の管理を表 13 に示します。

表 13. 操作別のチタンの工学的/管理的制御

 

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