A revolução industrial não poderia ter ocorrido sem o desenvolvimento de óleos industriais refinados à base de petróleo, lubrificantes, óleos de corte e graxas. Antes da descoberta, na década de 1860, de que um lubrificante superior poderia ser produzido pela destilação do petróleo bruto no vácuo, a indústria dependia de óleos naturais e gorduras animais, como banha e óleo de esperma de baleia, para lubrificar as partes móveis. Esses óleos e produtos de origem animal eram especialmente suscetíveis ao derretimento, oxidação e quebra devido à exposição ao calor e à umidade produzidos pelos motores a vapor que moviam quase todos os equipamentos industriais da época. A evolução dos produtos refinados à base de petróleo continuou desde o primeiro lubrificante, usado para curtir o couro, até os óleos e graxas sintéticos modernos com vida útil mais longa, qualidades lubrificantes superiores e melhor resistência a mudanças sob variações de temperatura e condições climáticas.

Lubrificantes Industriais

Todas as partes móveis de máquinas e equipamentos requerem lubrificação. Embora a lubrificação possa ser fornecida por materiais secos como Teflon ou grafite, que são usados ​​em peças como mancais de pequenos motores elétricos, óleos e graxas são os lubrificantes mais comumente usados. À medida que a complexidade do maquinário aumenta, os requisitos para lubrificantes e óleos de processo de metal tornam-se mais rigorosos. Os óleos lubrificantes agora variam de óleos claros e muito finos, usados ​​para lubrificar instrumentos delicados, a óleos espessos semelhantes a alcatrão usados ​​em grandes engrenagens, como as que giram as usinas siderúrgicas. Óleos com requisitos muito específicos são usados ​​tanto em sistemas hidráulicos quanto para lubrificar grandes máquinas-ferramenta operadas por computador, como as usadas na indústria aeroespacial para produzir peças com tolerâncias extremamente estreitas. Óleos sintéticos, fluidos e graxas, e misturas de óleos sintéticos e à base de petróleo, são usados ​​onde a vida útil prolongada do lubrificante é desejada, como motores elétricos selados para a vida útil, onde o aumento do tempo entre as trocas de óleo compensa a diferença de custo; onde existem faixas de temperatura e pressão estendidas, como em aplicações aeroespaciais; ou onde é difícil e caro reaplicar o lubrificante.

Óleos Industriais

Óleos industriais, como óleos lubrificantes e de fusos, lubrificantes de engrenagens, óleos hidráulicos e de turbinas e fluidos de transmissão são projetados para atender a requisitos físicos e químicos específicos e operar sem alteração perceptível por longos períodos sob condições variadas. Lubrificantes para uso aeroespacial devem atender a condições totalmente novas, incluindo limpeza, durabilidade, resistência à radiação cósmica e capacidade de operar em temperaturas extremamente frias e quentes, sem gravidade e no vácuo.

Transmissões, turbinas e sistemas hidráulicos contêm fluidos que transferem força ou potência, reservatórios para reter os fluidos, bombas para mover os fluidos de um lugar para outro e equipamentos auxiliares como válvulas, tubulações, resfriadores e filtros. Sistemas hidráulicos, transmissões e turbinas requerem fluidos com viscosidades específicas e estabilidade química para operar sem problemas e fornecer a transferência controlada de energia. As características de bons óleos hidráulicos e de turbina incluem alto índice de viscosidade, estabilidade térmica, longa vida útil em sistemas circulantes, resistência a depósitos, alta lubricidade, capacidade antiespuma, proteção contra ferrugem e boa desemulsibilidade.

Os lubrificantes de engrenagens são projetados para formar filmes fortes e tenazes que fornecem lubrificação entre as engrenagens sob extrema pressão. As características dos óleos de engrenagens incluem boa estabilidade química, demulsibilidade e resistência ao aumento da viscosidade e à formação de depósitos. Os óleos de fuso são óleos finos, extremamente limpos e claros com aditivos de lubrificação. As características mais importantes dos óleos de passagem - usados ​​para lubrificar duas superfícies deslizantes planas onde há alta pressão e baixa velocidade - são lubricidade e aderência para resistir à compressão e resistência à pressão extrema.

Os óleos para cilindros e compressores combinam as características dos óleos industriais e automotivos. Devem resistir ao acúmulo de depósitos, atuar como agente de transferência de calor (cilindros de motores de combustão interna), fornecer lubrificação para cilindros e pistões, fornecer vedação para resistir à pressão de retorno, ter estabilidade química e térmica (especialmente óleo de bomba de vácuo), ter um alto índice de viscosidade e resiste à lavagem com água (cilindros a vapor) e à detergência.

Óleos para motores automotivos

Fabricantes de motores de combustão interna e organizações, como a Society of Automotive Engineers (SAE) nos Estados Unidos e Canadá, estabeleceram critérios de desempenho específicos para óleos de motores automotivos. Os óleos automotivos a gasolina e a diesel são submetidos a uma série de testes de desempenho para determinar sua estabilidade química e térmica, resistência à corrosão, viscosidade, proteção contra desgaste, lubricidade, detergência e desempenho em altas e baixas temperaturas. Eles são então classificados de acordo com um sistema de código que permite aos consumidores determinar sua adequação para uso pesado e para diferentes temperaturas e faixas de viscosidade.

Os óleos para motores automotivos, transmissões e caixas de engrenagens são projetados com altos índices de viscosidade para resistir a mudanças na viscosidade com mudanças de temperatura. Os óleos para motores automotivos são especialmente formulados para resistir à quebra sob o calor, pois lubrificam os motores de combustão interna. Os óleos de motores de combustão interna não devem ser muito espessos para lubrificar as partes móveis internas quando um motor é ligado em clima frio, e eles não devem ficar finos à medida que o motor esquenta durante a operação. Eles devem resistir ao acúmulo de carbono em válvulas, anéis e cilindros e à formação de ácidos corrosivos ou depósitos de umidade. Os óleos para motores automotivos contêm detergentes projetados para manter as partículas de desgaste de carbono e metálicas em suspensão, para que possam ser filtradas à medida que o óleo circula e não se acumulem nas peças internas do motor e causem danos.

fluidos de corte

Os três tipos de fluidos de corte usados ​​na indústria são óleos minerais, óleos solúveis e fluidos sintéticos. Os óleos de corte são tipicamente uma mistura de óleos minerais de alta qualidade e alta estabilidade de várias viscosidades juntamente com aditivos para fornecer características específicas dependendo do tipo de material sendo usinado e do trabalho executado. Os fluidos de corte solúveis em água em óleo são óleos minerais (ou óleos sintéticos) que contêm emulsificantes e aditivos especiais, incluindo antiespumantes, inibidores de ferrugem, detergentes, bactericidas e germicidas. Eles são diluídos com água em proporções variadas antes de serem usados. Os fluidos de corte sintéticos são soluções de fluidos não derivados de petróleo, aditivos e água, em vez de emulsões, algumas das quais são resistentes ao fogo para usinagem de metais específicos. Os fluidos semissintéticos contêm de 10 a 15% de óleo mineral. Alguns fluidos especiais têm características tanto de óleo lubrificante quanto de fluido de corte devido à tendência dos fluidos de vazar e se misturar em certas máquinas-ferramenta, como máquinas automáticas de fusos múltiplos.

As características desejadas dos fluidos de corte dependem da composição do metal a ser trabalhado, da ferramenta de corte utilizada e do tipo de operação de corte, aplainamento ou conformação realizada. Os fluidos de corte melhoram e aprimoram o processo de usinagem do metal por resfriamento e lubrificação (ou seja, protegendo a aresta da ferramenta de corte). Por exemplo, ao trabalhar em um metal macio que gera muito calor, o resfriamento é o critério mais importante. O resfriamento aprimorado é fornecido usando um óleo leve (como querosene) ou fluido de corte à base de água. O controle da aresta postiça nas ferramentas de corte é fornecido por aditivos antidesgaste ou antissoldagem, como compostos de enxofre, cloro ou fósforo. A lubricidade, que é importante ao trabalhar em aço para superar a abrasividade do sulfeto de ferro, é fornecida por gorduras sintéticas e animais ou aditivos de óleo de esperma sulfurado.

Outros óleos de processamento e processamento de metais

Os fluidos de retificação são projetados para fornecer resfriamento e evitar o acúmulo de metal nos rebolos. Suas características incluem estabilidade térmica e química, proteção contra ferrugem (fluidos solúveis), prevenção de depósitos gomosos por evaporação e um ponto de fulgor seguro para os trabalhos executados.

Os óleos de têmpera, que requerem alta estabilidade, são usados ​​no tratamento de metais para controlar a alteração da estrutura molecular do aço à medida que ele esfria. A têmpera em óleo mais leve é ​​usada para endurecer peças de aço pequenas e baratas. Uma taxa de têmpera mais lenta é usada para produzir aços para máquinas-ferramenta que são razoavelmente duros por fora com menor tensão interna. Um óleo de têmpera com intervalo ou multifásico é usado para tratar aços de alto carbono e ligas.

Os óleos para rolos são óleos minerais ou solúveis especialmente formulados que lubrificam e fornecem um acabamento liso ao metal, especialmente alumínio, cobre e latão, à medida que passam por laminadores a quente e a frio. Os óleos de desmoldagem são usados ​​para revestir matrizes e moldes para facilitar a desmoldagem das peças metálicas formadas. Os óleos tanantes ainda são usados ​​na indústria de feltro e na fabricação de couro. Os óleos de transformadores são fluidos dielétricos especialmente formulados usados ​​em transformadores e grandes disjuntores e interruptores elétricos.

Os óleos de transferência de calor são usados ​​em sistemas abertos ou fechados e podem durar até 15 anos em serviço. As principais características são boa estabilidade térmica, pois os sistemas operam em temperaturas de 150 a 315°C, estabilidade à oxidação e alto ponto de inflamação. Os óleos de transferência de calor são normalmente muito viscosos para serem bombeados em temperatura ambiente e devem ser aquecidos para fornecer fluidez.

Solventes de petróleo são usados ​​para limpar peças por pulverização, gotejamento ou imersão. Os solventes removem o óleo e emulsionam a sujeira e as partículas de metal. Os óleos antiferrugem podem ser à base de solvente ou água. Eles são aplicados em bobinas de aço inoxidável, rolamentos e outras peças por imersão ou pulverização e deixam filmes polarizados ou de cera nas superfícies metálicas para proteção contra impressões digitais e ferrugem e deslocamento de água.

graxas

As graxas são misturas de fluidos, espessantes e aditivos usados ​​para lubrificar peças e equipamentos que não podem ser impermeabilizados, de difícil acesso ou onde vazamentos ou respingos de lubrificantes líquidos podem contaminar os produtos ou criar riscos. Eles têm uma ampla gama de aplicações e requisitos de desempenho, desde a lubrificação de rolamentos de motores a jato em temperaturas abaixo de zero até engrenagens de laminação a quente e resistência à lavagem com ácido ou água, bem como o atrito contínuo criado por rolamentos de rolos de vagões ferroviários.

A graxa é feita pela mistura de sabões metálicos (sais de ácidos graxos de cadeia longa) em um meio de óleo lubrificante em temperaturas de 205 a 315°C. As graxas sintéticas podem usar diésteres, silicone ou ésteres fosfóricos e polialquil glicóis como fluidos. As características da graxa dependem em grande parte do fluido específico, do elemento metálico (por exemplo, cálcio, sódio, alumínio, lítio e assim por diante) no sabão e dos aditivos usados ​​para melhorar o desempenho e a estabilidade e reduzir o atrito. Esses aditivos incluem aditivos de extrema pressão que revestem o metal com uma fina camada de compostos de enxofre metálico não corrosivo, naftenato de chumbo ou ditiofosfato de zinco, inibidores de ferrugem, antioxidantes, ácidos graxos para aumentar a lubricidade, aditivos de aderência, corantes para identificação e inibidores de água. Algumas graxas podem conter cargas de grafite ou molibdênio que revestem as partes metálicas e fornecem lubrificação depois que a graxa acaba ou se decompõe.

Lubrificantes industriais, graxas e aditivos para óleos de motores automotivos

Além de usar óleos básicos lubrificantes de alta qualidade com estabilidade química e térmica e altos índices de viscosidade, são necessários aditivos para aprimorar o fluido e fornecer características específicas exigidas em lubrificantes industriais, fluidos de corte, graxas e óleos de motores automotivos. Os aditivos mais comumente usados ​​incluem, mas não estão limitados aos seguintes:

• Anti-oxidantes. Os inibidores de oxidação, como 2,6-diterciário butil, paracresol e fenil naftilamina, reduzem a taxa de deterioração do óleo quebrando as moléculas de cadeia longa que se formam quando expostas ao oxigênio. Os inibidores de oxidação são usados ​​para revestir metais como cobre, zinco e chumbo para evitar o contato com o óleo para que não atuem como catalisadores, acelerando a oxidação e formando ácidos que atacam outros metais.
• Inibidores de espuma. Antiespumantes, como silicones e silioxanos poliorgânicos, são usados ​​em óleos hidráulicos, óleos de engrenagens, fluidos de transmissão e óleos de turbinas para reduzir a tensão do filme superficial e remover o ar retido no óleo por bombas e compressores, a fim de manter a pressão hidráulica constante e evitar a cavitação .
• Inibidores de corrosão. Aditivos antiferrugem, como naftenato de chumbo e sulfonato de sódio, são usados ​​para evitar a formação de ferrugem em peças metálicas e sistemas onde o óleo circulante foi contaminado com água ou ar úmido que entrou nos reservatórios do sistema quando esfriou quando o equipamento ou maquinário foi não estava em uso.
• Aditivos antidesgaste. Os aditivos antidesgaste, como o tricresilfosfato, formam compostos polares que são atraídos pelas superfícies metálicas e fornecem uma camada física de proteção adicional caso o filme de óleo não seja suficiente.
• Melhoradores do índice de viscosidade. Melhoradores do índice de viscosidade ajudam os óleos a resistir aos efeitos das mudanças de temperatura. Infelizmente, sua eficácia diminui com o uso prolongado. Os óleos sintéticos são projetados com índices de viscosidade muito altos, permitindo que eles mantenham sua estrutura em faixas de temperatura mais amplas e por períodos de tempo muito mais longos do que os óleos minerais com aditivos melhoradores do índice de viscosidade.
• Desemulsificantes. Inibidores de água e compostos especiais separam a água do óleo e evitam a formação de goma; eles contêm óleos cerosos que fornecem lubricidade adicional. São utilizados onde os equipamentos estão sujeitos à lavagem com água ou onde existe grande quantidade de umidade, como em cilindros de vapor, compressores de ar e caixas de engrenagens contaminadas por fluidos de corte solúveis.
• corantes coloridos. Os corantes são usados ​​para ajudar os usuários a identificar diferentes óleos usados ​​para fins específicos, como fluidos de transmissão e óleos de engrenagens, a fim de evitar aplicações incorretas.
• Aditivos de extrema pressão. Aditivos de pressão extrema, como compostos graxos sulfurados não corrosivos, ditiofosfato de zinco e naftenato de chumbo, são usados ​​em óleos automotivos, de engrenagens e de transmissão para formar revestimentos que protegem as superfícies metálicas quando o filme de óleo protetor se dilui ou é espremido e não pode impedir que o metal se contato metálico.
• Detergentes. Detergentes de sulfonato de metal e fenato de metal são usados ​​para reter partículas de sujeira, carbono e desgaste metálico em suspensão em óleos hidráulicos, óleos de engrenagens, óleos de motores e fluidos de transmissão. Esses contaminantes são normalmente removidos quando o óleo passa por um filtro para evitar que sejam recirculados pelo sistema, onde poderiam causar danos.
• Aditivos de aderência. Aditivos adesivos ou pegajosos são usados ​​para permitir que os óleos adiram e resistam a vazamentos de conjuntos de rolamentos, caixas de engrenagens, grandes engrenagens abertas em moinhos e equipamentos de construção e máquinas suspensas. Sua aderência diminui com o serviço prolongado.
• Emulsificantes. Ácidos graxos e óleos graxos são usados ​​como emulsificantes em óleos solúveis para ajudar a formar soluções com água.
• Aditivos de lubrificação. Gordura, banha, sebo, esperma e óleos vegetais são utilizados para proporcionar maior grau de oleosidade em óleos de corte e alguns óleos de engrenagens.
• Bactericidas. Bactericidas e germicidas, como fenol e óleo de pinho, são adicionados aos óleos de corte solúveis para prolongar a vida útil do fluido, manter a estabilidade, reduzir odores e prevenir dermatites.

Fabricação de Lubrificantes Industriais e Óleos Automotivos

Lubrificantes e óleos industriais, graxas, fluidos de corte e óleos de motores automotivos são fabricados em instalações de mistura e embalagem, também chamadas de “plantas de lubrificação” ou “plantas de mistura”. Essas instalações podem estar localizadas dentro ou adjacentes a refinarias que produzem estoques básicos de lubrificantes, ou podem estar a alguma distância e receber os estoques básicos por navios-tanque ou barcaças, vagões-tanque ferroviários ou caminhões-tanque. As fábricas de mistura e embalagem misturam e compõem aditivos em estoques básicos de óleo lubrificante para fabricar uma ampla gama de produtos acabados, que são então enviados a granel ou em contêineres.

Os processos de mistura e composição usados ​​para fabricar lubrificantes, fluidos e graxas dependem da idade e sofisticação da instalação, do equipamento disponível, dos tipos e formulação dos aditivos usados ​​e da variedade e volume dos produtos produzidos. A mistura pode exigir apenas a mistura física de estoques de base e pacotes de aditivos em uma chaleira usando misturadores, pás ou agitação a ar, ou calor auxiliar de bobinas elétricas ou de vapor pode ser necessário para ajudar a dissolver e misturar os aditivos. Outros fluidos e lubrificantes industriais são produzidos automaticamente pela mistura de matérias-primas e aditivos pré-misturados e pastas de óleo por meio de sistemas de distribuição. A graxa pode ser produzida em lotes ou composta continuamente. As fábricas de lubrificantes podem compor seus próprios aditivos a partir de produtos químicos ou comprar aditivos pré-embalados de empresas especializadas; uma única planta pode usar ambos os métodos. Quando as fábricas de lubrificantes fabricam seus próprios aditivos e pacotes de aditivos, pode haver necessidade de altas temperaturas e pressões, além de reações químicas e agitação física para compor os produtos químicos e materiais.

Após a produção, os fluidos e lubrificantes podem ser mantidos nas caldeiras de mistura ou colocados em tanques de retenção para garantir que os aditivos permaneçam em suspensão ou solução, para dar tempo para testes para determinar se o produto atende às especificações de qualidade e requisitos de certificação e para permitir que o processo que as temperaturas retornem aos níveis ambientes antes que os produtos sejam embalados e enviados. Quando o teste é concluído, os produtos acabados são liberados para remessa a granel ou embalagem em contêineres.

Os produtos acabados são embarcados a granel em vagões-tanque ferroviários ou em caminhões-tanque diretamente aos consumidores, distribuidores ou fábricas de embalagens externas. Os produtos acabados também são enviados para consumidores e distribuidores em vagões ferroviários ou caminhões de entrega de pacotes em uma variedade de contêineres, como segue:

• Os contêineres intermediários de metal, plástico e combinação de metal/plástico ou plástico/fibra, que variam em tamanho de 227 l a aproximadamente 2,840 l, são enviados como unidades individuais em paletes embutidos ou separados, empilhados em 1 ou 2 alturas.
• Tambores de metal, fibra ou plástico com capacidade de 208 l, 114 l ou 180 kg são geralmente enviados 4 para um palete.
• Tambores de metal ou plástico com capacidade de 60 l ou 54 kg e baldes de metal ou plástico de 19 l ou 16 kg são empilhados em paletes e amarrados ou esticados para manter a estabilidade.
• Recipientes de metal ou plástico com capacidade de 8 l ou 4 l, garrafas e latas de plástico, metal e fibra de 1 l e cartuchos de graxa de 2 kg são embalados em caixas que são empilhadas em paletes e amarradas ou esticadas para embarque.

Algumas fábricas de mistura e embalagem podem enviar paletes de produtos mistos e tamanhos mistos de contêineres e pacotes diretamente para pequenos consumidores. Por exemplo, uma remessa de palete simples para um posto de gasolina pode incluir 1 tambor de fluido de transmissão, 2 barris de graxa, 8 caixas de óleo de motor automotivo e 4 baldes de lubrificante de engrenagens.

Qualidade do produto

A qualidade do produto lubrificante é importante para manter as máquinas e equipamentos funcionando corretamente e para produzir peças e materiais de qualidade. As plantas de mistura e embalagem fabricam produtos petrolíferos acabados de acordo com especificações e requisitos de qualidade rigorosos. Os usuários devem manter o nível de qualidade estabelecendo práticas seguras para o manuseio, armazenamento, distribuição e transferência de lubrificantes de seus recipientes ou tanques originais para o equipamento de distribuição e para o ponto de aplicação na máquina ou equipamento a ser lubrificado ou no sistema a ser lubrificado. preencher. Algumas instalações industriais instalaram distribuição centralizada, lubrificação e sistemas hidráulicos que minimizam a contaminação e exposição. Óleos industriais, lubrificantes, óleos de corte e graxas se deteriorarão devido à contaminação por água ou umidade, exposição a temperaturas excessivamente altas ou baixas, mistura inadvertida com outros produtos e armazenamento a longo prazo, o que permite a perda de aditivos ou a ocorrência de alterações químicas.

Saúde e Segurança

Por serem usados ​​e manuseados pelos consumidores, os produtos industriais e automotivos acabados devem ser relativamente isentos de perigos. Existe um potencial para exposições perigosas ao misturar e compor produtos, ao manusear aditivos, ao usar fluidos de corte e ao operar sistemas de lubrificação por névoa de óleo.

O capítulo Refinarias de petróleo e gás natural neste enciclopédia fornece informações sobre os riscos potenciais associados a instalações auxiliares em plantas de mistura e embalagem, como salas de caldeiras, laboratórios, escritórios, separadores de água e óleo e instalações de tratamento de resíduos, docas marítimas, armazenamento de tanques, operações de depósito, vagões-tanque ferroviários e estantes de carregamento de caminhões-tanque e instalações de carga e descarga de vagões ferroviários e caminhões de carga.

Segurança

Aditivos de fabricação e pastas, composição de lotes, mistura de lotes e operações de mistura em linha exigem controles rígidos para manter a qualidade desejada do produto e, juntamente com o uso de EPI, minimizar a exposição a produtos químicos e materiais potencialmente perigosos, bem como o contato com superfícies quentes e vapor. Os tambores e recipientes de aditivos devem ser armazenados com segurança e mantidos hermeticamente fechados até que estejam prontos para uso. Aditivos em tambores e sacos precisam ser manuseados adequadamente para evitar tensão muscular. Produtos químicos perigosos devem ser armazenados adequadamente e produtos químicos incompatíveis não devem ser armazenados onde possam se misturar uns com os outros. As precauções a serem tomadas ao operar máquinas de envase e embalagem incluem o uso de luvas e evitar prender os dedos em dispositivos que prendem tampas em barris e baldes. As proteções da máquina e os sistemas de proteção não devem ser removidos, desconectados ou desviados para agilizar o trabalho. Os recipientes e tambores intermediários a granel devem ser inspecionados antes do enchimento para garantir que estejam limpos e adequados.

Um sistema de autorização de espaço confinado deve ser estabelecido para entrada em tanques de armazenamento e caldeiras de mistura para limpeza, inspeção, manutenção ou reparo. Um procedimento de bloqueio/sinalização deve ser estabelecido e implementado antes de trabalhar em máquinas de embalagem, misturadores com misturadores, transportadores, paletizadores e outros equipamentos com partes móveis.

Tambores e recipientes com vazamento devem ser removidos da área de armazenamento e os derramamentos devem ser limpos para evitar escorregões e quedas. A reciclagem, queima e descarte de resíduos, lubrificantes derramados e usados, óleos de motores automotivos e fluidos de corte devem estar de acordo com os regulamentos governamentais e os procedimentos da empresa. Os trabalhadores devem usar EPI apropriado ao limpar derramamentos e manusear produtos usados ​​ou descartados. Óleo de motor drenado, fluidos de corte ou lubrificantes industriais que possam estar contaminados com gasolina e solventes inflamáveis ​​devem ser armazenados em local seguro, longe de fontes de ignição, até o descarte adequado.

Proteção contra fogo

Embora o potencial de incêndio seja menor na mistura e composição de lubrificantes industriais e automotivos do que nos processos de refino, deve-se tomar cuidado ao fabricar óleos e graxas para metalurgia devido ao uso de altas temperaturas de mistura e composição e produtos com ponto de inflamação mais baixo. Devem ser tomadas precauções especiais para evitar incêndios quando os produtos são dispensados ​​ou os recipientes enchidos a temperaturas superiores aos seus pontos de inflamação. Ao transferir líquidos inflamáveis ​​de um recipiente para outro, técnicas adequadas de ligação e aterramento devem ser aplicadas para evitar acúmulo e descarga eletrostática. Motores elétricos e equipamentos portáteis devem ser devidamente classificados quanto aos perigos presentes na área em que são instalados ou utilizados.

O potencial de incêndio existe se um vazamento de produto ou liberação de vapor na mistura de lubrificantes e processamento de graxa ou áreas de armazenamento atingir uma fonte de ignição. O estabelecimento e a implementação de um sistema de autorização para trabalho a quente devem ser considerados para prevenir incêndios em instalações de mistura e embalagem. Tanques de armazenamento instalados dentro de prédios devem ser construídos, ventilados e protegidos de acordo com os requisitos do governo e a política da empresa. Os produtos armazenados em estantes e pilhas não devem obstruir sistemas de proteção contra incêndio, portas corta-fogo ou saídas.

O armazenamento de produtos acabados, tanto a granel quanto em contêineres e embalagens, deve estar de acordo com práticas reconhecidas e regulamentos de prevenção de incêndio. Por exemplo, líquidos inflamáveis ​​e aditivos que estão em soluções de líquidos inflamáveis ​​podem ser armazenados em edifícios externos ou separados, especialmente projetados dentro ou em salas de armazenamento anexas. Muitos aditivos são armazenados em ambientes quentes (38 a 65°C) ou em ambientes quentes (acima de 65°C) para manter os ingredientes em suspensão, reduzir a viscosidade de produtos mais espessos ou facilitar a mistura ou composição. Essas salas de armazenamento devem atender aos requisitos de classificação elétrica, drenagem, ventilação e ventilação de explosão, especialmente quando líquidos inflamáveis ​​ou líquidos combustíveis são armazenados e dispensados ​​a temperaturas acima de seus pontos de fulgor.

Saúde

Ao misturar, amostrar e compor, equipamentos de proteção pessoal e respiratória devem ser considerados para evitar exposições ao calor, vapor, poeiras, névoas, vapores, vapores, sais metálicos, produtos químicos e aditivos. Práticas de trabalho seguras, boa higiene e proteção pessoal adequada podem ser necessárias para exposição a névoas de óleo, fumos e vapores, aditivos, ruído e calor ao realizar atividades de inspeção e manutenção durante a amostragem e manuseio de hidrocarbonetos e aditivos durante a produção e embalagem e durante a limpeza derramamentos e vazamentos:

• Sapatos de trabalho com solas resistentes a óleo ou antiderrapantes devem ser usados ​​para trabalho geral, e sapatos de proteção aprovados com solas resistentes a óleo ou antiderrapantes devem ser usados ​​onde houver risco de lesões nos pés devido ao rolamento ou queda de objetos ou equipamentos.
• Óculos de segurança e proteção respiratória podem ser necessários para exposições perigosas a produtos químicos, poeira ou vapor.
• Luvas impermeáveis, aventais, calçados, protetores faciais e óculos de proteção contra produtos químicos devem ser usados ​​ao manusear produtos químicos perigosos, aditivos e soluções cáusticas e ao limpar derramamentos.
• A proteção da cabeça pode ser necessária ao trabalhar em poços ou áreas onde existe o potencial de ferimentos na cabeça.
• Deve ser fornecido acesso imediato a instalações de limpeza e secagem adequadas para lidar com respingos e derramamentos.

A oleosidade é uma causa comum de dermatite, que pode ser controlada com o uso de EPI e boas práticas de higiene pessoal. O contato direto da pele com qualquer graxa ou lubrificante formulado deve ser evitado. Óleos mais leves, como querosene, solventes e óleos de fuso, desengorduram a pele e causam erupções cutâneas. Produtos mais espessos, como óleos e graxas para engrenagens, obstruem os poros da pele, levando à foliculite.

Os perigos para a saúde devido à contaminação microbiana do óleo podem ser resumidos da seguinte forma:

• Condições de pele pré-existentes podem ser agravadas.
• Aerossóis lubrificantes de tamanho respirável podem causar doenças respiratórias.
• Os organismos podem alterar a composição do produto de modo que se torne diretamente prejudicial.
• Bactérias nocivas de animais, pássaros ou humanos podem ser introduzidas.

A dermatite de contato pode ocorrer quando os funcionários são expostos a fluidos de corte durante a produção, trabalho ou manutenção e quando limpam as mãos cobertas de óleo com panos embebidos em minúsculas partículas de metal. O metal causa pequenas lacerações na pele que podem infeccionar. Fluidos de corte à base de água na pele e roupas podem conter bactérias e causar infecções, e os emulsificantes podem dissolver gorduras da pele. A foliculite de óleo é causada pela exposição prolongada a fluidos de corte à base de óleo, como o uso de roupas encharcadas de óleo. Os funcionários devem remover e lavar as roupas embebidas em óleo antes de usá-las novamente. A dermatite também pode ser causada pelo uso de sabonetes, detergentes ou solventes para limpar a pele. A dermatite é melhor controlada por boas práticas de higiene e minimizando a exposição. Aconselhamento médico deve ser procurado quando a dermatite persistir.

Na extensa revisão realizada como base para seu documento de critérios, o Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional dos EUA (NIOSH) encontrou uma associação entre a exposição a fluidos de usinagem de metais e o risco de desenvolver câncer em vários órgãos, incluindo estômago, pâncreas , laringe e reto (NIOSH 1996). As formulações específicas responsáveis ​​pelos riscos elevados de câncer ainda precisam ser determinadas.

A exposição ocupacional a névoas de óleo e aerossóis está associada a uma variedade de efeitos respiratórios não malignos, incluindo pneumonia lipóide, asma, irritação aguda das vias aéreas, bronquite crônica e comprometimento da função pulmonar (NIOSH 1996).

Os fluidos de usinagem são facilmente contaminados por bactérias e fungos. Podem afetar a pele ou, quando inalados como aerossóis contaminados, podem ter efeitos sistêmicos.

Processos de refinaria, como hidroacabamento e tratamento com ácido, são usados ​​para remover aromáticos de lubrificantes industriais, e o uso de estoques básicos naftênicos foi restrito para minimizar a carcinogenicidade. Aditivos introduzidos na mistura e composição também podem criar um risco potencial para a saúde. A exposição a compostos clorados e compostos com chumbo, como os usados ​​em alguns lubrificantes e graxas para engrenagens, causa irritação da pele e pode ser potencialmente perigosa. O fosfato de tri-ortocresil causou surtos de paralisia nervosa quando o óleo lubrificante foi acidentalmente usado para cozinhar. Os óleos sintéticos consistem principalmente de nitrito de sódio e trietanolamina e aditivos. A trietanolamina comercial contém dietanolamina, que pode reagir com nitrito de sódio para formar um carcinógeno relativamente fraco, N-nitrosodietanolamina, que pode criar um perigo. Os lubrificantes semissintéticos apresentam os perigos de ambos os produtos, assim como os aditivos em suas formulações.

As informações de segurança do produto são importantes para os funcionários de fabricantes e usuários de lubrificantes, óleos e graxas. Os fabricantes devem ter fichas de dados de segurança de material (MSDSs) ou outras informações de produto disponíveis para todos os aditivos e estoques básicos usados ​​na mistura e na composição. Muitas empresas realizaram testes epidemiológicos e toxicológicos para determinar o grau de perigos associados a quaisquer efeitos agudos e crônicos de seus produtos à saúde. Essas informações devem estar disponíveis para trabalhadores e usuários por meio de etiquetas de advertência e informações de segurança do produto.

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Adaptado da 3ª edição, Enciclopédia de Saúde e Segurança Ocupacional.

Existe uma grande variedade de técnicas para o acabamento das superfícies dos produtos metálicos, de modo que resistam à corrosão, se adaptem melhor e tenham uma aparência melhor (ver tabela 1). Alguns produtos são tratados por uma sequência de várias dessas técnicas. Este artigo irá descrever brevemente alguns dos mais comumente usados.

Tabela 1. Resumo dos perigos associados aos diferentes métodos de tratamento de metais

Antes que qualquer uma dessas técnicas possa ser aplicada, os produtos devem ser completamente limpos. Vários métodos de limpeza são usados, individualmente ou em sequência. Eles incluem esmerilhamento mecânico, escovação e polimento (que produzem pó metálico ou óxido - o pó de alumínio pode ser explosivo), desengorduramento a vapor, lavagem com solventes orgânicos de graxa, “decapagem” em soluções ácidas ou alcalinas concentradas e desengorduramento eletrolítico. A última envolve a imersão em banhos contendo cianeto e álcalis concentrados nos quais o hidrogênio ou oxigênio formado eletroliticamente remove a graxa, resultando em superfícies metálicas “vazias” e livres de óxidos e graxas. A limpeza é seguida de enxágue e secagem adequados do produto.

O design adequado do equipamento e a LEV eficaz reduzirão parte do risco. Os trabalhadores expostos ao risco de respingos devem usar óculos de proteção ou protetores oculares e luvas, aventais e roupas de proteção. Chuveiros e lava-olhos devem estar próximos e em boas condições de funcionamento, e respingos e derramamentos devem ser lavados imediatamente. Com equipamentos eletrolíticos, as luvas e sapatos devem ser não condutores, e outras precauções elétricas padrão, como a instalação de interruptores de circuito de falha de aterramento e procedimentos de bloqueio/sinalização devem ser seguidas.

Processos de tratamento

Polimento eletrolítico

O polimento eletrolítico é usado para produzir uma superfície com melhor aparência e refletividade, para remover o excesso de metal para ajustar com precisão as dimensões exigidas e para preparar a superfície para inspeção de imperfeições. O processo envolve a dissolução anódica preferencial de pontos altos na superfície após desengorduramento a vapor e limpeza alcalina a quente. Ácidos são freqüentemente usados ​​como soluções eletrolíticas; portanto, é necessário um enxágue adequado depois.

galvanoplastia

A galvanoplastia é um processo químico ou eletroquímico para aplicar uma camada metálica ao produto - por exemplo, níquel para proteger contra corrosão, cromo duro para melhorar as propriedades da superfície ou prata e ouro para embelezá-lo. Ocasionalmente, materiais não metálicos são usados. O produto, ligado como cátodo, e um ânodo do metal a ser depositado são imersos em uma solução eletrolítica (que pode ser ácida, alcalina ou alcalina com sais de cianeto e complexos) e ligados externamente a uma fonte de corrente contínua. Os cátions carregados positivamente do ânodo metálico migram para o cátodo, onde são reduzidos ao metal e depositados como uma camada fina (ver figura 1). O processo continua até que o novo revestimento atinja a espessura desejada, e então o produto é lavado, seco e polido.

Figura 1. Galvanoplastia: representação esquemática

Ânodo: Cu → Cu⁺² + 2e^- ; Cátodo: Cu⁺² + 2e^- → Cu

In eletroformação, um processo intimamente relacionado à galvanoplastia, objetos moldados de, por exemplo, gesso ou plástico são tornados condutores pela aplicação de grafite e, em seguida, são conectados como cátodo para que o metal seja depositado sobre eles.

In anodização, um processo que se tornou cada vez mais importante nos últimos anos, produtos de alumínio (titânio e outros metais também são usados) são conectados como ânodo e imersos em ácido sulfúrico diluído. No entanto, em vez da formação de íons positivos de alumínio e migração para deposição no cátodo, eles são oxidados pelos átomos de oxigênio que surgem no ânodo e ficam ligados a ele como uma camada de óxido. Esta camada de óxido é parcialmente dissolvida pela solução de ácido sulfúrico, tornando a camada superficial porosa. Posteriormente, materiais coloridos ou fotossensíveis podem ser depositados nesses poros, como na fabricação de placas de identificação, por exemplo.

Esmaltes e esmaltes

Esmalte vítreo ou esmalte de porcelana é usado para dar uma cobertura altamente resistente ao calor, manchas e corrosão para metais, geralmente ferro ou aço, em uma ampla gama de produtos fabricados, incluindo banheiras, fogões a gás e elétricos, utensílios de cozinha, tanques de armazenamento e recipientes, e equipamentos elétricos. Além disso, os esmaltes são utilizados na decoração de cerâmicas, vidros, joias e ornamentos decorativos. O uso especializado de pós de esmalte na produção de utensílios ornamentais como Cloisonné e Limoges é conhecido há séculos. Os esmaltes são aplicados a utensílios de cerâmica de todos os tipos.

Os materiais utilizados na fabricação de esmaltes e esmaltes vítreos incluem:

• refratários, como quartzo, feldspato e argila
• fundentes, tais como bórax (borato de sódio deca-hidratado), carbonato de sódio (carbonato de sódio anidro), nitrato de sódio, espatoflúor, criolita, carbonato de bário, carbonato de magnésio, monóxido de chumbo, tetróxido de chumbo e óxido de zinco
• cores, como óxidos de antimônio, cádmio, cobalto, ferro, níquel, manganês, selênio, vanádio, urânio e titânio
• opacificantes, como óxidos de antimônio, titânio, estanho e zircônio e antimoninato de sódio
• eletrólitos, como bórax, carbonato de sódio, carbonato e sulfato de magnésio, nitrito de sódio e aluminato de sódio
• agentes floculantes, como argila, gomas, alginato de amônio, bentonita e sílica coloidal.

O primeiro passo em todos os tipos de esmaltação vítrea ou vitrificação é a fabricação da frita, o esmalte em pó. Isso envolve a preparação das matérias-primas, fundição e manuseio da frita.

Após a limpeza cuidadosa dos produtos de metal (por exemplo, jateamento, decapagem, desengorduramento), o esmalte pode ser aplicado por uma série de procedimentos:

• No processo úmido, o objeto é mergulhado na pasta de esmalte aquoso, retirado e deixado escorrer ou, no “slushing”, a pasta de esmalte é mais espessa e deve ser sacudida do objeto.
• No processo seco, o objeto revestido é aquecido até a temperatura de esmaltação e, em seguida, o pó de esmalte seco é polvilhado por peneiras sobre ele. O esmalte sinteriza no lugar e, quando o objeto é devolvido ao forno, ele se funde em uma superfície lisa.
• A aplicação por pulverização está sendo cada vez mais utilizada, geralmente em uma operação mecanizada. Requer um gabinete sob ventilação de exaustão.
• Os esmaltes decorativos são geralmente aplicados à mão, com o uso de pincéis ou ferramentas similares.
• Os esmaltes para artigos de porcelana e cerâmica são geralmente aplicados por imersão ou pulverização. Embora algumas operações de imersão estejam sendo mecanizadas, as peças geralmente são mergulhadas manualmente na indústria doméstica de porcelana. O objeto é segurado na mão, mergulhado em uma grande banheira de esmalte, o esmalte é removido com um movimento do pulso e o objeto é colocado em um secador. Uma coifa ou gabinete fechado com ventilação de exaustão eficiente deve ser fornecido quando o esmalte é pulverizado.

Os objetos preparados são então “cozidos” em uma fornalha ou forno, que geralmente é alimentado a gás.

Gravura

A corrosão química produz um acabamento acetinado ou fosco. Mais frequentemente, é usado como um pré-tratamento antes da anodização, lacagem, revestimento de conversão, polimento ou clareamento químico. É mais frequentemente aplicado em alumínio e aço inoxidável, mas também é usado para muitos outros metais.

O alumínio é geralmente gravado em soluções alcalinas contendo várias misturas de hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, fosfato trissódico e carbonato de sódio, juntamente com outros ingredientes para evitar a formação de lodo. Um dos processos mais comuns utiliza hidróxido de sódio na concentração de 10 a 40 g/l mantido a uma temperatura de 50 a 85°C com tempo de imersão de até 10 minutos.

A corrosão alcalina é geralmente precedida e seguida de tratamento em várias misturas de ácido clorídrico, fluorídrico, nítrico, fosfórico, crômico ou sulfúrico. Um tratamento ácido típico envolve imersões de 15 a 60 segundos em uma mistura de 3 partes em volume de ácido nítrico e 1 parte em volume de ácido fluorídrico que é mantida a uma temperatura de 20°C.

Galvanização

A galvanização aplica um revestimento de zinco a uma variedade de produtos de aço para proteger contra a corrosão. O produto deve estar limpo e livre de óxidos para que o revestimento adira adequadamente. Isso geralmente envolve uma série de processos de limpeza, enxágue, secagem ou recozimento antes que o produto entre no banho de galvanização. Na galvanização “por imersão a quente”, o produto passa por um banho de zinco fundido; A galvanização “fria” é essencialmente galvanoplastia, conforme descrito acima.

Os produtos manufaturados são geralmente galvanizados em um processo de batelada, enquanto o método de tira contínua é usado para tiras de aço, chapas ou arames. O fluxo pode ser empregado para manter a limpeza satisfatória do produto e do banho de zinco e para facilitar a secagem. Uma etapa de pré-fluxo pode ser seguida por uma cobertura de fluxo de cloreto de amônio na superfície do banho de zinco, ou este último pode ser usado sozinho. Na galvanização do tubo, o tubo é imerso em uma solução quente de cloreto de amônio e zinco após a limpeza e antes do tubo entrar no banho de zinco fundido. Os fluxos se decompõem para formar cloreto de hidrogênio irritante e gás amônia, exigindo LEV.

Os vários tipos de galvanização por imersão a quente contínua diferem essencialmente na forma como o produto é limpo e se a limpeza é feita em linha:

• limpeza por oxidação de chama dos óleos de superfície com posterior redução no forno e recozimento feito em linha
• limpeza eletrolítica feita antes do recozimento em linha
• limpeza por decapagem ácida e limpeza alcalina, usando um fundente antes do forno de pré-aquecimento e recozimento em um forno antes da galvanização
• limpeza por decapagem ácida e limpeza alcalina, eliminando o fluxo e pré-aquecendo em um gás redutor (por exemplo, hidrogênio) antes da galvanização.

A linha de galvanização contínua para tiras de aço de bitola leve omite a decapagem e o uso de fundente; usa limpeza alcalina e mantém a superfície limpa da tira aquecendo-a em uma câmara ou forno com atmosfera redutora de hidrogênio até que passe abaixo da superfície do banho de zinco fundido.

A galvanização contínua de arame requer etapas de recozimento, geralmente com uma panela de chumbo derretido na frente dos tanques de limpeza e galvanização; resfriamento a ar ou água; decapagem em ácido clorídrico diluído e quente; lavagem; aplicação de um fluxo; secagem; e depois galvanização no banho de zinco fundido.

Uma escória, uma liga de ferro e zinco, deposita-se no fundo do banho de zinco fundido e deve ser removida periodicamente. Vários tipos de materiais flutuam na superfície do banho de zinco para evitar a oxidação do zinco fundido. Desnatação frequente é necessária nos pontos de entrada e saída do fio ou tira a ser galvanizada.

Tratamento térmico

O tratamento térmico, o aquecimento e resfriamento de um metal que permanece no estado sólido, geralmente é parte integrante do processamento de produtos metálicos. Quase sempre envolve uma mudança na estrutura cristalina do metal que resulta em uma modificação de suas propriedades (por exemplo, recozimento para tornar o metal mais maleável, aquecimento e resfriamento lento para reduzir a dureza, aquecimento e têmpera para aumentar a dureza, baixa temperatura aquecimento para minimizar tensões internas).

Recozimento

O recozimento é um tratamento térmico de “amolecimento” amplamente utilizado para permitir mais trabalho a frio do metal, melhorar a usinabilidade, aliviar o estresse do produto antes de ser usado e assim por diante. Envolve o aquecimento do metal a uma temperatura específica, mantendo-o nessa temperatura por um período de tempo específico e permitindo que ele esfrie a uma taxa específica. Várias técnicas de recozimento são usadas:

• recozimento azul, em que uma camada de óxido azul é produzida na superfície de ligas à base de ferro
• recozimento brilhante, que é realizado em uma atmosfera controlada para minimizar a oxidação da superfície
• Recozimento fechado or recozimento de caixa, um método no qual metais ferrosos e não ferrosos são aquecidos em um recipiente de metal selado com ou sem material de embalagem e, em seguida, resfriados lentamente
• recozimento completo, geralmente realizado em atmosfera protetora, visando obter a máxima maciez economicamente viável
• Maleável, um tipo especial de recozimento dado às peças fundidas de ferro para torná-las maleáveis, transformando o carbono combinado no ferro em carbono fino (ou seja, grafite)
• recozimento parcial, um processo de baixa temperatura para remover tensões internas induzidas no metal por trabalho a frio
• Subcrítico or recozimento esferoidal, que produz usinabilidade aprimorada, permitindo que o carboneto de ferro na estrutura cristalina adquira uma forma esferóide.

Envelhecimento

O endurecimento por envelhecimento é um tratamento térmico frequentemente usado em ligas de alumínio-cobre em que o endurecimento natural que ocorre na liga é acelerado por aquecimento a cerca de 180°C por cerca de 1 hora.

homogeneização

A homogeneização, geralmente aplicada a lingotes ou compactos de metal em pó, é projetada para remover ou reduzir bastante a segregação. É obtido aquecendo a uma temperatura de cerca de 20°C abaixo do ponto de fusão do metal por cerca de 2 horas ou mais e depois resfriando.

Normalizando

Um processo semelhante ao recozimento completo, garante a uniformidade das propriedades mecânicas a serem obtidas e também produz maior tenacidade e resistência às cargas mecânicas.

Patente

O patenteamento é um tipo especial de processo de recozimento que geralmente é aplicado a materiais de pequena seção transversal que se destinam a ser trefilados (por exemplo, fio de aço carbono 0.6%). O metal é aquecido em um forno comum acima da faixa de transformação e então passa do forno diretamente para, por exemplo, um banho de chumbo mantido a uma temperatura de cerca de 170°C.

Têmpera-endurecimento e revenido

Um aumento na dureza pode ser produzido em uma liga à base de ferro pelo aquecimento acima da faixa de transformação e resfriamento rápido até a temperatura ambiente por têmpera em óleo, água ou ar. Muitas vezes, o artigo é submetido a tensões muito altas para ser colocado em serviço e, para aumentar sua tenacidade, é revenido reaquecendo a uma temperatura abaixo da faixa de transformação e permitindo que esfrie na taxa desejada.

Martêmpera e austêmpera são processos semelhantes, exceto que o artigo é temperado, por exemplo, em um banho de sal ou chumbo mantido a uma temperatura de 400°C.

Endurecimento superficial e de revestimento

Este é outro processo de tratamento térmico aplicado com mais frequência a ligas à base de ferro, o que permite que a superfície do objeto permaneça dura enquanto seu núcleo permanece relativamente dúctil. Possui diversas variações:

• Endurecimento por chama envolve o endurecimento das superfícies do objeto (por exemplo, dentes de engrenagem, rolamentos, guias) aquecendo com uma tocha de gás de alta temperatura e depois resfriando em óleo, água ou outro meio adequado.
• Endurecimento por indução elétrica é semelhante ao endurecimento por chama, exceto que o aquecimento é produzido por correntes parasitas induzidas nas camadas superficiais.
• Carburação aumenta o teor de carbono da superfície de uma liga à base de ferro aquecendo o objeto em um meio carbonáceo sólido, líquido ou gasoso (por exemplo, carvão sólido e carbonato de bário, cianeto de sódio líquido e carbonato de sódio, monóxido de carbono gasoso, metano e assim por diante ) a uma temperatura de cerca de 900°C.
• Nitretação aumenta o teor de nitrogênio da superfície de um objeto especial de ferro fundido ou aço de baixa liga, aquecendo-o em um meio nitrogenado, geralmente gás amônia, a cerca de 500 a 600°C.
• Cianetação é um método de endurecimento no qual a superfície de um objeto de aço de baixo carbono é enriquecida em carbono e nitrogênio simultaneamente. Geralmente envolve aquecer o objeto por 1 hora em um banho de cianeto de sódio 30% fundido a 870°C e, em seguida, resfriá-lo em óleo ou água.
• Carbonitretação é um processo gasoso para a absorção simultânea de carbono e nitrogênio na camada superficial do aço, aquecendo-o a 800 a 875°C em uma atmosfera de um gás de carburação (veja acima) e um gás de nitretação (por exemplo, 2 a 5% de anidro amônia).

Metalização

A metalização, ou pulverização de metal, é uma técnica para aplicar um revestimento metálico protetor a uma superfície rugosa mecanicamente, pulverizando-a com gotas de metal fundido. Também é usado para construir superfícies desgastadas ou corroídas e para recuperar componentes mal usinados. O processo é amplamente conhecido como Schooping, em homenagem ao Dr. Schoop que o inventou.

Ele usa a pistola Schooping, uma pistola de pulverização portátil em forma de pistola através da qual o metal em forma de fio é alimentado em uma chama de maçarico de gás combustível / oxigênio que o derrete e, usando ar comprimido, o pulveriza no objeto. A fonte de calor é uma mistura de oxigênio e acetileno, propano ou gás natural comprimido. O fio enrolado geralmente é endireitado antes de ser alimentado na pistola. Qualquer metal que possa ser transformado em fio pode ser usado; a arma também pode aceitar o metal em forma de pó.

A metalização a vácuo é um processo no qual o objeto é colocado em uma jarra a vácuo na qual o metal de revestimento é pulverizado.

Fosfatização

A fosfatação é usada principalmente em aço macio e galvanizado e alumínio para aumentar a adesão e resistência à corrosão de tintas, ceras e acabamentos a óleo. Também é usado para formar uma camada que atua como um filme de separação na estampagem profunda de chapas metálicas e melhora sua resistência ao desgaste. Consiste essencialmente em deixar a superfície metálica reagir com uma solução de um ou mais fosfatos de ferro, zinco, manganês, sódio ou amônia. Soluções de fosfato de sódio e amônio são usadas para limpeza e fosfatação combinadas. A necessidade de fosfatar objetos multimetálicos e o desejo de aumentar a velocidade da linha em operações automatizadas levou à redução dos tempos de reação pela adição de aceleradores como fluoretos, cloratos, molibdatos e compostos de níquel às soluções de fosfatação. conseqüentemente, para aumentar a flexibilidade dos revestimentos de fosfato de zinco, agentes de refino de cristal, como fosfato de zinco terciário ou fosfato de titânio, são adicionados ao enxágue de pré-tratamento.

A sequência de fosfatação normalmente inclui as seguintes etapas:

• limpeza cáustica quente
• escovar e enxaguar
• mais limpeza cáustica quente
• enxágue com água condicionadora
• pulverização ou imersão em soluções quentes de fosfatos ácidos
• enxágue com água fria
• enxágue com ácido crômico morno
• outra lavagem com água fria
• secagem.

escorvamento

Primários de tinta orgânicos são aplicados a superfícies metálicas para promover a adesão de tintas aplicadas posteriormente e para retardar a corrosão na interface tinta-metal. Os primers geralmente contêm resinas, pigmentos e solventes e podem ser aplicados nas superfícies metálicas preparadas por pincel, spray, imersão, revestimento com rolo ou eletroforese.

Os solventes podem ser qualquer combinação de hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos, cetonas, ésteres, álcoois e éteres. As resinas mais comumente usadas são butinol de polivinil, resinas fenólicas, óleos alquídicos secantes, óleos epoxidados, epóxiésteres, silicatos de etila e borrachas cloradas. Em primers complexos, agentes de reticulação como tetraetileno pentamina, pentaetileno hexamina, isocianatos e ureia formaldeído são usados. Os pigmentos inorgânicos usados ​​em formulações de primer incluem compostos de chumbo, bário, cromo, zinco e cálcio.

Revestimento de plástico

Os revestimentos plásticos são aplicados a metais na forma líquida, como pós que são subsequentemente curados ou sinterizados por aquecimento, ou na forma de folhas fabricadas que são laminadas na superfície do metal com um adesivo. Os plásticos mais comumente usados ​​incluem polietileno, poliamidas (nylons) e PVC. Estes últimos podem incluir plastificantes à base de ésteres monoméricos e poliméricos e estabilizadores como carbonato de chumbo, sais de ácidos graxos de bário e cádmio, dilaurato de dibutilestanho, mercaptídeos de alquilestanho e fosfato de zinco. Embora geralmente de baixa toxicidade e não irritantes, alguns dos plastificantes são sensibilizantes da pele.

Perigos e sua prevenção

Como pode ser deduzido da complexidade dos processos descritos acima, há uma grande variedade de riscos à segurança e à saúde associados ao tratamento de superfície de metais. Muitos são encontrados regularmente em operações de fabricação; outras são apresentadas pela singularidade das técnicas e materiais empregados. Alguns são potencialmente fatais. Em geral, no entanto, eles podem ser evitados ou controlados.

Projeto do local de trabalho

O local de trabalho deve ser projetado para permitir a entrega de matérias-primas e insumos e a retirada dos produtos acabados sem interferir no processamento em andamento. Como muitos dos produtos químicos são inflamáveis ​​ou propensos a reagir quando misturados, a separação adequada no armazenamento e no trânsito é essencial. Muitas das operações de acabamento de metal envolvem líquidos e, quando ocorrem vazamentos, derramamentos ou respingos de ácidos ou álcalis, eles devem ser lavados imediatamente. Portanto, pisos antiderrapantes e adequadamente drenados devem ser fornecidos. A limpeza deve ser diligente para manter as áreas de trabalho e outros espaços limpos e livres de acúmulos de materiais. Os sistemas de descarte de resíduos sólidos e líquidos e efluentes de fornos e ventilação de exaustão devem ser projetados tendo em mente as preocupações ambientais.

As estações de trabalho e as atribuições de trabalho devem usar princípios ergonômicos para minimizar tensões, entorses, fadiga excessiva e LERs. As proteções da máquina devem ter bloqueio automático para que a máquina seja desenergizada se a proteção for removida. Protetores contra respingos são essenciais. Devido ao perigo de respingos de soluções ácidas e alcalinas quentes, os lava-olhos e os chuveiros de corpo inteiro devem ser instalados em locais de fácil acesso. Sinais devem ser colocados para alertar outros funcionários de produção e manutenção sobre perigos como banhos químicos e superfícies quentes.

avaliação química

Todos os produtos químicos devem ser avaliados quanto à toxicidade potencial e perigos físicos, e materiais menos perigosos devem ser substituídos sempre que possível. No entanto, como o material menos tóxico pode ser mais inflamável, o risco de incêndio e explosão também deve ser considerado. Além disso, a compatibilidade química dos materiais deve ser considerada. Por exemplo, a mistura acidental de sais de nitrato e cianeto pode causar uma explosão devido às fortes propriedades oxidantes dos nitratos.

Ventilação

A maioria dos processos de revestimento de metal exige que a LEV seja estrategicamente posicionada para afastar os vapores ou outros contaminantes do trabalhador. Alguns sistemas empurram ar fresco através do tanque para “empurrar” os contaminantes transportados pelo ar para o lado de exaustão do sistema. As entradas de ar fresco devem estar localizadas longe das aberturas de exaustão para que gases potencialmente tóxicos não sejam recirculados.

Equipamento de proteção pessoal

Os processos devem ser projetados para evitar exposições potencialmente tóxicas, mas como nem sempre podem ser totalmente evitadas, os funcionários deverão receber EPI apropriado (por exemplo, óculos com ou sem proteção facial, conforme apropriado, luvas, aventais ou macacões e sapatos). Como muitas das exposições envolvem soluções corrosivas ou cáusticas quentes, os itens de proteção devem ser isolados e resistentes a produtos químicos. Se houver possibilidade de exposição à eletricidade, o EPI deve ser não condutor. O EPI deve estar disponível em quantidade adequada para permitir que itens úmidos e contaminados sejam limpos e secos antes de reutilizá-los. Luvas isoladas e outras roupas de proteção devem estar disponíveis onde houver risco de queimaduras térmicas de metal quente, fornos e assim por diante.

Um complemento importante é a disponibilidade de instalações de lavagem e armários e vestiários limpos, para que as roupas dos trabalhadores permaneçam não contaminadas e os trabalhadores não carreguem materiais tóxicos de volta para suas casas.

Treinamento e supervisão de funcionários

A educação e o treinamento dos funcionários são essenciais quando novos no trabalho ou quando houver mudanças no equipamento ou no processo. Devem ser fornecidas MSDSs para cada um dos produtos químicos que expliquem os perigos químicos e físicos, em idiomas e em níveis educacionais que garantam que serão compreendidos pelos trabalhadores. O teste de competência e o retreinamento periódico garantirão que os trabalhadores tenham retido as informações necessárias. Supervisão rigorosa é aconselhável para garantir que os procedimentos adequados sejam seguidos.

Perigos selecionados

Certos perigos são exclusivos da indústria de revestimento de metal e merecem consideração especial.

Soluções alcalinas e ácidas

As soluções alcalinas e ácidas aquecidas utilizadas na limpeza e tratamento de metais são particularmente corrosivas e cáusticas. Eles são irritantes para a pele e membranas mucosas e são especialmente perigosos quando respingados nos olhos. Lava-olhos e chuveiros de emergência são essenciais. Roupas e óculos de proteção adequados protegem contra os inevitáveis ​​respingos; quando um respingo atingir a pele, a área deve ser imediata e abundantemente enxaguada com água limpa e fria por pelo menos 15 minutos; atenção médica pode ser necessária, especialmente quando o olho está envolvido.

Deve-se ter cuidado ao utilizar hidrocarbonetos clorados, pois o fosgênio pode resultar de uma reação do hidrocarboneto clorado, ácidos e metais. Os ácidos nítrico e fluorídrico são particularmente perigosos quando seus gases são inalados, porque pode levar 4 horas ou mais antes que os efeitos nos pulmões se tornem aparentes. Bronquite, pneumonite e até mesmo edema pulmonar potencialmente fatal podem aparecer tardiamente em um trabalhador que aparentemente não teve nenhum efeito inicial da exposição. Tratamento médico profilático imediato e, muitas vezes, hospitalização são aconselháveis ​​para trabalhadores expostos. O contato da pele com o ácido fluorídrico pode causar queimaduras graves sem dor por várias horas. A atenção médica imediata é essencial.

Dust

As poeiras metálicas e oxidas são um problema particular nas operações de esmerilhamento e polimento e são removidas com mais eficiência pelo LEV à medida que são criadas. Os dutos devem ser projetados para serem suaves e a velocidade do ar deve ser suficiente para evitar que as partículas se depositem no fluxo de ar. A poeira de alumínio e magnésio pode ser explosiva e deve ser coletada em uma armadilha úmida. O chumbo tornou-se um problema menor com o declínio de seu uso em cerâmica e esmaltes de porcelana, mas continua sendo um risco ocupacional onipresente e deve sempre ser evitado. O berílio e seus compostos receberam interesse recentemente devido à possibilidade de carcinogenicidade e doença crônica do berílio.

Certas operações apresentam risco de silicose e pneumoconiose: a calcinação, trituração e secagem de pederneira, quartzo ou pedra; a peneiração, mistura e pesagem dessas substâncias no estado seco; e o carregamento de fornos com tais materiais. Eles também representam um perigo quando são usados ​​em um processo úmido e são respingados no local de trabalho e na roupa dos trabalhadores, para se tornarem poeira novamente quando secarem. LEV e rigorosa limpeza e higiene pessoal são medidas preventivas importantes.

Solventes orgânicos

Solventes e outros produtos químicos orgânicos usados ​​no desengorduramento e em certos processos são perigosos quando inalados. Na fase aguda, seus efeitos narcóticos podem levar à paralisia respiratória e à morte. Na exposição crônica, a toxicidade do sistema nervoso central e os danos hepáticos e renais são mais frequentes. A proteção é fornecida pela LEV com uma zona de segurança de pelo menos 80 a 100 cm entre a fonte e a área de respiração do trabalhador. A ventilação da bancada também deve ser instalada para remover os vapores residuais das peças acabadas. O desengorduramento da pele por solventes orgânicos pode ser um precursor da dermatite. Muitos solventes também são inflamáveis.

Cianeto

Banhos contendo cianetos são freqüentemente usados ​​em desengorduramento eletrolítico, galvanoplastia e cianeto. A reação com o ácido formará o cianeto de hidrogênio volátil e potencialmente letal (ácido prússico). A concentração letal no ar é de 300 a 500 ppm. Exposições fatais também podem resultar da absorção ou ingestão de cianetos pela pele. A limpeza ideal é essencial para os trabalhadores que usam cianeto. Os alimentos não devem ser ingeridos antes da lavagem e nunca devem estar na área de trabalho. As mãos e as roupas devem ser cuidadosamente limpas após uma possível exposição ao cianeto.

As medidas de primeiros socorros para envenenamento por cianeto incluem transporte ao ar livre, remoção de roupas contaminadas, lavagem abundante das áreas expostas com água, oxigenoterapia e inalação de nitrito de amila. LEV e proteção da pele são essenciais.

cromo e níquel

Compostos de cromo e níquel usados ​​em banhos galvânicos em galvanoplastia podem ser perigosos. Os compostos de cromo podem causar queimaduras, ulceração e eczema da pele e mucosa e uma perfuração característica do septo nasal. Pode ocorrer asma brônquica. Os sais de níquel podem causar lesões cutâneas alérgicas obstinadas ou irritantes tóxicas. Há evidências de que os compostos de cromo e níquel podem ser cancerígenos. LEV e proteção da pele são essenciais.

Fornos e fornos

Precauções especiais são necessárias ao trabalhar com os fornos empregados, por exemplo, no tratamento térmico de metais, onde os componentes são manipulados em altas temperaturas e os materiais utilizados no processo podem ser tóxicos ou explosivos ou ambos. Os meios gasosos (atmosferas) no forno podem reagir com a carga metálica (atmosferas oxidantes ou redutoras) ou podem ser neutros e protetores. A maioria destes contém até 50% de hidrogênio e 20% de monóxido de carbono, que, além de combustíveis, formam misturas altamente explosivas com o ar em temperaturas elevadas. A temperatura de ignição varia de 450 a 750 °C, mas uma faísca local pode causar ignição mesmo em temperaturas mais baixas. O perigo de explosão é maior quando o forno está sendo ligado ou desligado. Como um forno de resfriamento tende a sugar o ar (um perigo particular quando o combustível ou o fornecimento de energia é interrompido), um suprimento de gás inerte (por exemplo, nitrogênio ou dióxido de carbono) deve estar disponível para purga quando o forno é desligado, bem como quando uma atmosfera protetora é introduzida em um forno quente.

O monóxido de carbono é talvez o maior perigo de fornalhas e fornos. Por ser incolor e inodoro, freqüentemente atinge níveis tóxicos antes que o trabalhador perceba. A dor de cabeça é um dos primeiros sintomas de toxicidade e, portanto, um trabalhador que desenvolve uma dor de cabeça no trabalho deve ser removido imediatamente para o ar fresco. As zonas de perigo incluem bolsas rebaixadas nas quais o monóxido de carbono pode se acumular; deve-se lembrar que a alvenaria é porosa e pode reter o gás durante a purga normal e liberá-lo quando a purga for concluída.

Os fornos de chumbo podem ser perigosos, pois o chumbo tende a vaporizar rapidamente em temperaturas acima de 870°C. Consequentemente, é necessário um sistema eficaz de extração de fumaça. A quebra ou falha de uma panela também pode ser perigosa; um poço ou poço suficientemente grande deve ser fornecido para capturar o metal fundido, se isso ocorrer.

Incêndio e Explosão

Muitos dos compostos usados ​​no revestimento de metais são inflamáveis ​​e, sob certas circunstâncias, explosivos. Em sua maioria, as fornalhas e estufas de secagem são alimentadas a gás, devendo ser instalados cuidados especiais como dispositivos corta-chamas nos queimadores, válvulas de corte de baixa pressão nas linhas de abastecimento e painéis de alívio de explosão na estrutura das estufas . Em operações eletrolíticas, o hidrogênio formado no processo pode se acumular na superfície do banho e, se não for esgotado, pode atingir concentrações explosivas. Os fornos devem ser adequadamente ventilados e os queimadores devem ser protegidos contra entupimento por gotejamentos.

A têmpera a óleo também é um risco de incêndio, especialmente se a carga de metal não estiver completamente imersa. Os óleos de têmpera devem ter um alto ponto de fulgor e sua temperatura não deve exceder 27°C.

Cilindros de oxigênio comprimido e gás combustível usados ​​na metalização apresentam riscos de incêndio e explosão se não forem armazenados e operados adequadamente. Consulte o artigo “Soldagem e corte térmico” neste capítulo para precauções detalhadas.

Conforme exigido pelos regulamentos locais, o equipamento de combate a incêndio, incluindo alarmes, deve ser fornecido e mantido em condições de funcionamento, e os trabalhadores treinados para usá-lo adequadamente.

HEAT

O uso de fornos, chamas abertas, fornos, soluções aquecidas e metais fundidos inevitavelmente apresenta o risco de exposição excessiva ao calor, que é agravado em climas quentes e úmidos e, principalmente, por roupas e equipamentos de proteção oclusivos. O ar condicionado completo de uma planta pode não ser economicamente viável, mas o fornecimento de ar resfriado em sistemas de ventilação locais é útil. Pausas para descanso em ambientes frescos e ingestão adequada de líquidos (os líquidos ingeridos no local de trabalho devem estar livres de contaminantes tóxicos) ajudarão a evitar a toxicidade do calor. Trabalhadores e supervisores devem ser treinados no reconhecimento de sintomas de estresse por calor.

Conclusão

O tratamento de superfície de metais envolve uma multiplicidade de processos que envolvem uma ampla gama de exposições potencialmente tóxicas, a maioria das quais pode ser evitada ou controlada pela aplicação diligente de medidas preventivas bem reconhecidas.

Voltar

A recuperação de metais é o processo pelo qual os metais são produzidos a partir de sucata. Esses metais recuperados não são distinguíveis dos metais produzidos a partir do processamento primário de um minério do metal. No entanto, o processo é ligeiramente diferente e a exposição pode ser diferente. Os controles de engenharia são basicamente os mesmos. A recuperação de metais é muito importante para a economia mundial devido ao esgotamento das matérias-primas e à poluição do meio ambiente criada por materiais de sucata.

Alumínio, cobre, chumbo e zinco representam 95% da produção da indústria de metais não ferrosos secundários. Magnésio, mercúrio, níquel, metais preciosos, cádmio, selênio, cobalto, estanho e titânio também são recuperados. (Ferro e aço são discutidos no capítulo Siderurgia. Veja também o artigo “Fundição e refino de cobre, chumbo e zinco” neste capítulo.)

Estratégias de Controle

Princípios de controle de emissão/exposição

A recuperação de metais envolve exposição a poeira, fumaça, solventes, ruído, calor, névoas ácidas e outros materiais e riscos potencialmente perigosos. Algumas modificações de processo e/ou manuseio de materiais podem ser viáveis ​​para eliminar ou reduzir a geração de emissões: minimizando o manuseio, baixando as temperaturas do pote, diminuindo a formação de escória e geração de poeira na superfície e modificando o layout da planta para reduzir o manuseio de materiais ou o reencaminhamento de sedimentos pó.

A exposição pode ser reduzida em alguns casos se as máquinas forem selecionadas para realizar tarefas de alta exposição para que os funcionários possam ser removidos da área. Isso também pode reduzir os riscos ergonômicos devido ao manuseio de materiais.

Para evitar a contaminação cruzada de áreas limpas na planta, é desejável isolar os processos que geram emissões significativas. Uma barreira física conterá as emissões e reduzirá sua propagação. Assim, menos pessoas ficam expostas e o número de fontes de emissão que contribuem para a exposição em qualquer área será reduzido. Isso simplifica as avaliações de exposição e facilita a identificação e o controle das principais fontes. As operações de recuperação geralmente são isoladas de outras operações da planta.

Ocasionalmente, é possível encerrar ou isolar uma fonte de emissão específica. Como os gabinetes raramente são herméticos, um sistema de exaustão de tiragem negativa é frequentemente aplicado ao gabinete. Uma das formas mais comuns de controlar as emissões é fornecer ventilação de exaustão local no ponto de geração da emissão. Capturar as emissões em sua fonte reduz o potencial de dispersão das emissões no ar. Também evita a exposição secundária do funcionário criada pela reintrodução de contaminantes sedimentados.

A velocidade de captura de um exaustor deve ser grande o suficiente para evitar que fumaça ou poeira escapem do fluxo de ar para o exaustor. O fluxo de ar deve ter velocidade suficiente para transportar fumaça e partículas de poeira para dentro do exaustor e superar os efeitos perturbadores de correntes de ar cruzadas e outros movimentos aleatórios do ar. A velocidade necessária para realizar isso varia de aplicação para aplicação. O uso de aquecedores de recirculação ou ventiladores de resfriamento pessoais que possam superar a ventilação de exaustão local deve ser restrito.

Todos os sistemas de exaustão ou ventilação de diluição também requerem ar de reposição (conhecido também como sistemas de ar “completo”). Se o sistema de ar de reposição for bem projetado e integrado aos sistemas de ventilação natural e de conforto, pode-se esperar um controle mais eficaz das exposições. Por exemplo, saídas de ar de substituição devem ser colocadas de forma que o ar limpo flua da saída para os funcionários, em direção à fonte de emissão e ao exaustor. Essa técnica é frequentemente usada com ilhas de ar fornecido e coloca o funcionário entre o ar de entrada limpo e a fonte de emissão.

As áreas limpas devem ser controladas por meio de controles diretos de emissão e limpeza. Essas áreas exibem baixos níveis de contaminantes ambientais. Os funcionários em áreas contaminadas podem ser protegidos por cabines de serviço de ar fornecido, ilhas, púlpitos de reserva e salas de controle, complementadas por proteção respiratória pessoal.

A exposição diária média dos trabalhadores pode ser reduzida ao fornecer áreas limpas, como salas de descanso e refeitórios, que são abastecidas com ar fresco filtrado. Ao passar o tempo em uma área relativamente livre de contaminantes, a exposição média ponderada do tempo dos funcionários aos contaminantes pode ser reduzida. Outra aplicação popular desse princípio é a ilha de suprimento de ar, onde ar fresco filtrado é fornecido à zona de respiração do funcionário na estação de trabalho.

Deve ser fornecido espaço suficiente para coifas, dutos, salas de controle, atividades de manutenção, limpeza e armazenamento de equipamentos.

Veículos com rodas são fontes significativas de emissões secundárias. Onde o transporte de veículos com rodas é usado, as emissões podem ser reduzidas pavimentando todas as superfícies, mantendo as superfícies livres de materiais empoeirados acumulados, reduzindo as distâncias e a velocidade de deslocamento do veículo e redirecionando a exaustão do veículo e a descarga do ventilador de resfriamento. O material de pavimentação apropriado, como concreto, deve ser selecionado após considerar fatores como carga, uso e cuidados com a superfície. Revestimentos podem ser aplicados a algumas superfícies para facilitar a lavagem das estradas.

Todos os sistemas de ventilação de ar de exaustão, diluição e reposição devem ser mantidos adequadamente para controlar eficazmente os contaminantes do ar. Além de manter os sistemas de ventilação geral, os equipamentos de processo devem ser mantidos para eliminar o derramamento de material e emissões fugitivas.

Implementação do programa de práticas de trabalho

Embora os padrões enfatizem os controles de engenharia como um meio de atingir a conformidade, os controles da prática de trabalho são essenciais para um programa de controle bem-sucedido. Os controles de engenharia podem ser anulados por maus hábitos de trabalho, manutenção inadequada e má limpeza ou higiene pessoal. Funcionários que operam o mesmo equipamento em turnos diferentes podem ter exposições aéreas significativamente diferentes devido às diferenças nesses fatores entre os turnos.

Os programas de práticas de trabalho, embora muitas vezes negligenciados, representam uma boa prática gerencial, bem como bom senso; eles são econômicos, mas exigem uma atitude responsável e cooperativa por parte dos funcionários e supervisores de linha. A atitude da alta administração em relação à segurança e saúde se reflete na atitude dos supervisores de linha. Da mesma forma, se os supervisores não aplicarem esses programas, as atitudes dos funcionários podem sofrer. A promoção de boas atitudes de saúde e segurança pode ser realizada por meio de:

• um clima cooperativo em que os funcionários participam dos programas
• treinamento formal e programas educacionais
• enfatizando o programa de segurança e saúde das plantas. Motivar os funcionários e obter sua confiança é necessário para ter um programa eficaz.

Os programas de práticas de trabalho não podem ser simplesmente “instalados”. Assim como com um sistema de ventilação, eles devem ser mantidos e verificados continuamente para garantir que estejam funcionando corretamente. Esses programas são de responsabilidade da administração e dos funcionários. Programas devem ser estabelecidos para ensinar, encorajar e supervisionar práticas “boas” (isto é, baixa exposição).

Equipamento de proteção pessoal

Óculos de segurança com proteções laterais, macacões, sapatos de segurança e luvas de trabalho devem ser usados ​​rotineiramente em todos os trabalhos. Os envolvidos na fundição e fusão, ou na fundição de ligas, devem usar aventais e proteção para as mãos feitos de couro ou outro material adequado para proteção contra respingos de metal fundido.

Nas operações em que os controles de engenharia não são adequados para controlar as emissões de poeira ou fumaça, deve-se usar proteção respiratória adequada. Se os níveis de ruído forem excessivos e não puderem ser eliminados ou as fontes de ruído não puderem ser isoladas, deve-se usar proteção auditiva. Também deve haver um programa de conservação auditiva, incluindo testes audiométricos e treinamento.

Processos

alumínio

A indústria de alumínio secundário utiliza sucata contendo alumínio para produzir alumínio metálico e ligas de alumínio. Os processos usados ​​nesta indústria incluem pré-tratamento de sucata, refusão, liga e fundição. A matéria-prima utilizada pela indústria do alumínio secundário inclui sucata nova e velha, porco suado e algum alumínio primário. A sucata nova consiste em aparas, peças forjadas e outros sólidos adquiridos da indústria aeronáutica, fabricantes e outras fábricas. Mandrilamentos e torneamentos são subprodutos da usinagem de fundidos, hastes e forjados pela indústria aeronáutica e automobilística. As escórias, escumas e escórias são obtidas de plantas de redução primária, plantas de fundição secundária e fundições. A sucata velha inclui peças de automóveis, utensílios domésticos e peças de aviões. As etapas envolvidas são as seguintes:

• Inspeção e triagem. A sucata de alumínio comprada passa por inspeção. A sucata limpa que não requer pré-tratamento é transportada para armazenamento ou carregada diretamente no forno de fundição. O alumínio que necessita de pré-tratamento é separado manualmente. Ferro livre, aço inoxidável, zinco, latão e materiais de grandes dimensões são removidos.
• Trituração e peneiramento. Sucatas velhas, principalmente peças fundidas e chapas contaminadas com ferro, são insumos desse processo. A sucata classificada é transportada para um triturador ou moinho de martelos, onde o material é triturado e triturado, e o ferro é separado do alumínio. O material triturado é passado por peneiras vibratórias para remoção de sujeira e finos.
• Enfardamento. Equipamentos de enfardamento especialmente projetados são usados ​​para compactar sucata de alumínio volumosa, como chapas de sucata, peças fundidas e aparas.
• Trituração/classificação. O cabo de alumínio puro com reforço ou isolamento de aço é cortado com tesoura tipo crocodilo, depois granulado ou ainda reduzido em moinhos de martelo para separar o núcleo de ferro e o revestimento plástico do alumínio.
• Queima/secagem. Mandrilamentos e torneamentos são pré-tratados para remover óleos de corte, graxas, umidade e ferro livre. A sucata é triturada em um moinho de martelos ou triturador de anel, a umidade e os orgânicos são volatilizados em um secador rotativo a gás ou óleo, os cavacos secos são peneirados para remover finos de alumínio, o material restante é tratado magneticamente para remoção de ferro e as perfurações limpas e secas são classificadas em caixas de transporte.
• Processamento de escória a quente. O alumínio pode ser removido da escória quente descarregada do forno de refino por fluxo contínuo com uma mistura de sal e criolita. Este processo é realizado em um barril revestido de refratário girado mecanicamente. O metal é perfurado periodicamente através de um orifício em sua base.
• Moagem a seco. No processo de moagem a seco, a escória carregada de alumínio a frio e outros resíduos são processados ​​por moagem, peneiramento e concentração para obter um produto contendo um teor mínimo de alumínio de 60 a 70%. Moinhos de bolas, moinhos de barras ou moinhos de martelos podem ser usados ​​para reduzir os óxidos e não metálicos a pós finos. A separação de sujeira e outros não recuperáveis ​​do metal é realizada por triagem, classificação de ar e/ou separação magnética.
• Torrefação. Folha de alumínio com fundo de papel, guta-percha ou isolante é um insumo desse processo. No processo de torrefação, materiais carbonosos associados a folhas de alumínio são carregados e depois separados do produto metálico.
• suor de alumínio. A transpiração é um processo pirometalúrgico usado para recuperar o alumínio da sucata com alto teor de ferro. Sucata de alumínio com alto teor de ferro, peças fundidas e escórias são insumos desse processo. Fornos reverberatórios de chama aberta com fornos inclinados são geralmente empregados. A separação é realizada à medida que o alumínio e outros constituintes de baixo ponto de fusão derretem e escorrem pela fornalha, através de uma grelha e em moldes resfriados ao ar, coletando potes ou poços de retenção. O produto é denominado “porco suado”. Os materiais de maior fusão, incluindo ferro, latão e produtos de oxidação formados durante o processo de transpiração, são retirados periodicamente do forno.
• Fundição-refinação reverberatória (cloro). Fornos reverberatórios são usados ​​para converter sucata limpa, pigs suados ou, em alguns casos, sucata não tratada em ligas de especificação. A sucata é carregada no forno por meios mecânicos. Os materiais são adicionados para processamento por lote ou alimentação contínua. Depois que a sucata é carregada, um fluxo é adicionado para evitar o contato e a subsequente oxidação do fundido pelo ar (fluxo de cobertura). São adicionados fluxos de solventes que reagem com não-metálicos, como resíduos de revestimentos queimados e sujeira, para formar insolúveis que flutuam para a superfície como escória. Agentes de liga são então adicionados, dependendo das especificações. Desmagnetização é o processo que reduz o teor de magnésio da carga fundida. Ao desmagnetizar com cloro gasoso, o cloro é injetado através de tubos ou lanças de carbono e reage com magnésio e alumínio à medida que borbulha. Na etapa de desnatação, os fluxos semi-sólidos impuros são desnatados da superfície do fundido.
• Fundição-refinação reverberatória (flúor). Este processo é semelhante ao processo reverberatório (cloro) de fundição-refinação, exceto que é empregado fluoreto de alumínio em vez de cloro.

A Tabela 1 lista a exposição e os controles para operações de recuperação de alumínio.

Tabela 1. Controles de engenharia/administrativos para alumínio, por operação

recuperação de cobre

A indústria de cobre secundário utiliza sucata contendo cobre para produzir cobre metálico e ligas à base de cobre. As matérias-primas utilizadas podem ser classificadas como sucata nova produzida na fabricação de produtos acabados ou sucata velha de artigos obsoletos, desgastados ou recuperados. Fontes de sucata antigas incluem fios, encanamentos, equipamentos elétricos, automóveis e eletrodomésticos. Outros materiais com valor de cobre incluem escórias, escórias, cinzas de fundição e resíduos de fundições. As seguintes etapas estão envolvidas:

• Decapagem e classificação. A sucata é classificada com base em seu teor de cobre e limpeza. A sucata limpa pode ser separada manualmente para carregamento direto em um forno de fusão e liga. Componentes ferrosos podem ser separados magneticamente. O isolamento e as coberturas dos cabos de chumbo são descarnados à mão ou por equipamento especialmente concebido.
• Briquetagem e britagem. Arame limpo, chapa fina, tela de arame, mandris, torneamento e cavacos são compactados para facilitar o manuseio. O equipamento utilizado inclui prensas hidráulicas de enfardamento, moinhos de martelos e moinhos de bolas.
• Trituração. A separação do fio de cobre do isolamento é realizada reduzindo o tamanho da mistura. O material triturado é então classificado por classificação aérea ou hidráulica com separação magnética de quaisquer materiais ferrosos.
• Moagem e separação por gravidade. Este processo realiza a mesma função que a trituração, mas usa um meio de separação aquoso e diferentes materiais de entrada, como escórias, escórias, escumas, cinzas de fundição, lixo e poeira de despoluição.
• Secagem. Mandris, torneamentos e cavacos contendo impurezas orgânicas voláteis, como fluidos de corte, óleos e graxas são removidos.
• Queima de isolamento. Este processo separa o isolamento e outros revestimentos do fio de cobre queimando esses materiais em fornos. A sucata de arame é carregada em lotes para uma câmara de ignição primária ou pós-combustor. Os produtos de combustão voláteis são então passados ​​por uma câmara de combustão secundária ou filtro de mangas para coleta. É gerado material particulado não específico que pode incluir fumaça, argila e óxidos metálicos. Os gases e vapores podem conter óxidos de nitrogênio, dióxido de enxofre, cloretos, monóxido de carbono, hidrocarbonetos e aldeídos.
• Suando. A remoção de componentes de baixo ponto de fusão de vapor da sucata é realizada pelo aquecimento da sucata a uma temperatura controlada que está logo acima do ponto de fusão dos metais a serem removidos por transpiração. O metal primário, o cobre, geralmente não é o componente fundido.
• Lixiviação de carbonato de amônio. O cobre pode ser recuperado de sucata relativamente limpa por lixiviação e dissolução em uma solução básica de carbonato de amônio. Os íons cúpricos em uma solução de amônia reagirão com o cobre metálico para produzir íons cuprosos, que podem ser reoxidados ao estado cúprico pela oxidação do ar. Depois que a solução bruta é separada do resíduo de lixiviação, o óxido de cobre é recuperado por destilação a vapor.
• Destilação a vapor. A fervura do material lixiviado do processo de lixiviação de carbonato precipita o óxido de cobre. O óxido de cobre é então seco.
• Redução hidrotérmica de hidrogênio. A solução de carbonato de amônio contendo íons de cobre é aquecida sob pressão em hidrogênio, precipitando o cobre como um pó. O cobre é filtrado, lavado, seco e sinterizado sob atmosfera de hidrogênio. O pó é moído e peneirado.
• Lixiviação com ácido sulfúrico. A sucata de cobre é dissolvida em ácido sulfúrico quente para formar uma solução de sulfato de cobre para alimentar o processo eletrolítico. Após a digestão, o resíduo não dissolvido é filtrado.
• Fundição de conversores. O cobre preto derretido é carregado no conversor, que é um tijolo refratário revestido de aço em forma de pêra ou cilíndrica. O ar é soprado nas cargas fundidas através de bocais chamados bicos. O ar oxida o sulfeto de cobre e outros metais. Um fluxo contendo sílica é adicionado para reagir com os óxidos de ferro para formar uma escória de silicato de ferro. Esta escória é retirada do forno, geralmente por basculamento do forno e, em seguida, há um sopro secundário e escumação. O cobre desse processo é chamado de cobre blister. O cobre blister é geralmente refinado ainda mais em um forno de refino de fogo.
• Refino de fogo. O cobre blister do conversor é refinado a fogo em um forno basculante cilíndrico, um recipiente semelhante a um forno reverberatório. O blister de cobre é carregado no recipiente de refino em uma atmosfera oxidante. As impurezas são retiradas da superfície e uma atmosfera redutora é criada pela adição de toras verdes ou gás natural. O metal fundido resultante é então fundido. Se o cobre for refinado eletroliticamente, o cobre refinado será fundido como um ânodo.
• refino eletrolítico. Os ânodos do processo de refino a fogo são colocados em um tanque contendo ácido sulfúrico e uma corrente contínua. O cobre do ânodo é ionizado e os íons de cobre são depositados em uma folha inicial de cobre puro. À medida que os ânodos se dissolvem no eletrólito, as impurezas se depositam no fundo da célula como um lodo. Este lodo pode ser processado adicionalmente para recuperar outros valores de metal. O cátodo de cobre produzido é fundido e fundido em uma variedade de formas.

A Tabela 2 lista exposições e controles para operações de recuperação de cobre.

Tabela 2. Controles de engenharia/administrativos para cobre, por operação

Recuperação de chumbo

Matérias-primas compradas por fundições secundárias de chumbo podem exigir processamento antes de serem carregadas em um forno de fundição. Esta seção discute as matérias-primas mais comuns que são compradas por fundições secundárias de chumbo e controles de engenharia viáveis ​​e práticas de trabalho para limitar a exposição dos funcionários ao chumbo das operações de processamento de matérias-primas. Deve-se notar que a poeira de chumbo geralmente pode ser encontrada em todas as instalações de recuperação de chumbo e que qualquer ar veicular pode agitar a poeira de chumbo que pode ser inalada ou aderir a sapatos, roupas, pele e cabelo.

Baterias automotivas

A matéria-prima mais comum em uma fundição secundária de chumbo são as baterias automotivas inúteis. Aproximadamente 50% do peso de uma bateria automotiva inutilizada será recuperado como chumbo metálico no processo de fundição e refino. Aproximadamente 90% das baterias automotivas fabricadas hoje utilizam uma caixa ou estojo de polipropileno. As caixas de polipropileno são recuperadas por quase todas as fundições secundárias de chumbo devido ao alto valor econômico desse material. A maioria desses processos pode gerar vapores metálicos, principalmente chumbo e antimônio.

In quebra de bateria automotiva existe um potencial para formar arsina ou estibina devido à presença de arsênico ou antimônio usado como agentes de endurecimento no metal da grade e o potencial para ter hidrogênio nascente presente.

Os quatro processos mais comuns para quebrar baterias automotivas são:

1. serra de alta velocidade
2. serra de baixa velocidade
3. tesoura
4. trituração de bateria inteira (triturador ou triturador Saturno ou moinho de martelo).

Os três primeiros desses processos envolvem cortar a parte superior da bateria e, em seguida, despejar os grupos ou material com chumbo. O quarto processo envolve a trituração de toda a bateria em um moinho de martelos e a separação dos componentes por gravidade.

Separação de bateria automotiva ocorre depois que as baterias automotivas foram quebradas para que o material de chumbo possa ser separado do material da caixa. Remover a caixa pode gerar névoas ácidas. As técnicas mais utilizadas para realizar esta tarefa são:

• A manual técnica. Isso é usado pela grande maioria das fundições secundárias de chumbo e continua sendo a técnica mais amplamente usada em fundições de pequeno a médio porte. Depois que a bateria passa pela serra ou tesoura, um funcionário despeja manualmente os grupos ou material de chumbo em uma pilha e coloca a caixa e o topo da bateria em outra pilha ou sistema de transporte.
• A tranqueta dispositivo. As baterias são colocadas em um dispositivo de tambor depois que os topos foram serrados/aparados para separar os grupos das caixas. As nervuras dentro do copo despejam os grupos enquanto ele gira lentamente. Os grupos caem pelas ranhuras do tambor enquanto as caixas são transportadas para a outra extremidade e são recolhidas à medida que saem. As caixas e tampas de bateria de plástico e borracha são processadas posteriormente após serem separadas do material de rolamento de chumbo.
• A processo afundar/flutuar. O processo de afundar/flutuar normalmente é combinado com o moinho de martelo ou o processo de trituração para quebrar a bateria. As peças da bateria, tanto os rolamentos quanto as caixas, são colocadas em uma série de tanques cheios de água. O material do rolamento de chumbo afunda no fundo dos tanques e é removido por uma rosca transportadora ou corrente de arrasto, enquanto o material da caixa flutua e é retirado da superfície do tanque.

Baterias industriais usadas para alimentar equipamentos elétricos móveis ou para outros usos industriais são compradas periodicamente como matéria-prima pela maioria das fundições secundárias. Muitas dessas baterias têm invólucros de aço que requerem remoção cortando o invólucro com um maçarico de corte ou uma serra portátil movida a gás.

Outras sucatas com chumbo compradas

As fundições secundárias de chumbo compram uma variedade de outros materiais de sucata como matéria-prima para o processo de fundição. Esses materiais incluem sucata da fábrica de fabricação de baterias, escória do refino de chumbo, sucata de chumbo metálico, como linotipo e revestimento de cabos, e resíduos de chumbo tetraetila. Esses tipos de materiais podem ser carregados diretamente em fornos de fundição ou misturados com outros materiais de carga.

Manuseio e transporte de matéria-prima

Uma parte essencial do processo de fundição de chumbo secundário é o manuseio, transporte e armazenamento de matéria-prima. Os materiais são transportados por empilhadeiras, carregadeiras frontais ou transportadores mecânicos (sem-fim, elevador de caçamba ou correia). O principal método de transporte de material na indústria de chumbo secundário é o equipamento móvel.

Alguns métodos comuns de transporte mecânico que são usados ​​por fundições secundárias de chumbo incluem: sistemas de correia transportadora que podem ser usados ​​para transportar material de alimentação do forno das áreas de armazenamento para a área de carbonização do forno; transportadores helicoidais para transportar o pó de combustão da câmara de despoluição para um forno de aglomeração ou uma área de armazenamento ou elevadores de baldes e correntes/linhas de arrasto.

smelting

A operação de fundição em uma fundição de chumbo secundária envolve a redução de sucata de chumbo em chumbo metálico em um alto-forno ou reverberatório.

Alto-fornos são carregados com material contendo chumbo, coque (combustível), calcário e ferro (fluxo). Esses materiais são alimentados no forno no topo do poço do forno ou através de uma porta de carga na lateral do poço próximo ao topo do forno. Alguns perigos ambientais associados às operações do alto-forno são vapores metálicos e partículas (especialmente chumbo e antimônio), calor, ruído e monóxido de carbono. Uma variedade de mecanismos de transporte de material de carga são usados ​​na indústria de chumbo secundário. O guindaste é provavelmente o mais comum. Outros dispositivos em uso incluem tremonhas vibratórias, transportadores de correia e elevadores de caçamba.

As operações de perfuração do alto-forno envolvem a remoção do chumbo fundido e da escória do forno para moldes ou panelas. Algumas fundições tocam o metal diretamente em uma caldeira que mantém o metal fundido para refino. As fundições restantes moldam o metal do forno em blocos e permitem que os blocos se solidifiquem.

O ar de explosão para o processo de combustão entra no alto-forno através de ventaneiras que ocasionalmente começam a se encher de acreções e devem ser perfuradas fisicamente, geralmente com uma haste de aço, para evitar que sejam obstruídas. O método convencional para realizar esta tarefa é remover a tampa das ventaneiras e inserir a haste de aço. Depois que os acréscimos foram perfurados, a tampa é recolocada.

fornos reverberatórios são carregados com matéria-prima contendo chumbo por um mecanismo de carregamento do forno. Os fornos reverberatórios na indústria de chumbo secundário normalmente têm um arco suspenso ou um arco suspenso construído em tijolo refratário. Muitos dos contaminantes e perigos físicos associados aos fornos reverberatórios são semelhantes aos dos altos-fornos. Tais mecanismos podem ser um aríete hidráulico, uma rosca transportadora ou outros dispositivos semelhantes aos descritos para altos-fornos.

As operações de vazamento do forno reverberatório são muito semelhantes às operações de vazamento do alto-forno.

Refinação

O refino de chumbo em fundições secundárias de chumbo é conduzido em caldeiras ou potes de queima indireta. O metal dos fornos de fundição é tipicamente derretido na caldeira, então o conteúdo de oligoelementos é ajustado para produzir a liga desejada. Os produtos comuns são chumbo macio (puro) e várias ligas de chumbo duro (antimônio).

Praticamente todas as operações secundárias de refino de chumbo empregam métodos manuais para adicionar materiais de liga às caldeiras e empregam métodos manuais de escória. A escória é varrida para a borda da chaleira e removida com uma pá ou colher grande para um recipiente.

A Tabela 3 lista exposições e controles para operações de recuperação de chumbo.

Tabela 3. Controles de engenharia/administrativos para chumbo, por operação

recuperação de zinco

A indústria de zinco secundário utiliza novas aparas, escória e cinzas, escória fundida, escória de galvanização, pó de combustão e resíduos químicos como fontes de zinco. A maior parte da nova sucata processada é composta por ligas à base de zinco e cobre de potes de galvanização e fundição sob pressão. Incluídos na categoria de sucata antiga estão placas de gravadores de zinco antigas, peças fundidas e sucata de hastes e matrizes. Os processos são os seguintes:

• suor reverberatório. Os fornos de transpiração são usados ​​para separar o zinco de outros metais, controlando a temperatura do forno. Sucatas de produtos fundidos sob pressão, como grades de automóveis e molduras de placas de veículos, e películas ou resíduos de zinco são materiais de partida para o processo. A sucata é carregada no forno, o fluxo é adicionado e o conteúdo é derretido. O resíduo de alto ponto de fusão é removido e o zinco fundido sai do forno diretamente para os processos subsequentes, como fusão, refino ou liga, ou para recipientes coletores. Os contaminantes metálicos incluem zinco, alumínio, cobre, ferro, chumbo, cádmio, manganês e cromo. Outros contaminantes são agentes fundentes, óxidos de enxofre, cloretos e fluoretos.
• Sudorese rotativa. Neste processo, a sucata de zinco, os produtos fundidos, os resíduos e a escória são carregados em um forno de queima direta e fundidos. O fundido é desnatado e o zinco metálico é coletado em caldeiras situadas fora do forno. O material não fundível, a escória, é então removido antes da recarga. O metal resultante desse processo é enviado para o processo de destilação ou liga. Os contaminantes são semelhantes aos da transpiração reverberatória.
• Suor abafado e suor de chaleira (panela). Nesses processos, sucata de zinco, produtos fundidos sob pressão, resíduos e escumas são carregados para o forno de mufla, o material suado e o zinco suado é enviado para processos de refino ou liga. O resíduo é removido por uma peneira agitadora que separa a escória da escória. Os contaminantes são semelhantes aos da transpiração reverberatória.
• Trituração/peneiramento. Os resíduos de zinco são pulverizados ou triturados para quebrar as ligações físicas entre o zinco metálico e os fluxos contaminantes. O material reduzido é então separado em uma etapa de triagem ou classificação pneumática. A trituração pode produzir óxido de zinco e pequenas quantidades de metais pesados ​​e cloretos.
• Lixiviação de carbonato de sódio. Os resíduos são tratados quimicamente para lixiviar e converter o zinco em óxido de zinco. A sucata é primeiro triturada e lavada. Nesta etapa, o zinco é lixiviado do material. A porção aquosa é tratada com carbonato de sódio, fazendo com que o zinco precipite. O precipitado é seco e calcinado para produzir óxido de zinco bruto. O óxido de zinco é então reduzido a zinco metálico. Vários contaminantes de sal de zinco podem ser produzidos.
• Chaleira (panela), cadinho, reverberatório, fusão por indução elétrica. A sucata é carregada no forno e fundentes são adicionados. O banho é agitado para formar uma escória que pode ser retirada da superfície. Após a desnatação do forno, o zinco metálico é derramado em conchas ou moldes. Podem ser produzidos vapores de óxido de zinco, amônia e cloreto de amônio, cloreto de hidrogênio e cloreto de zinco.
• liga. A função deste processo é produzir ligas de zinco a partir de sucata de zinco pré-tratado, adicionando-lhe em uma caldeira de refino fluxos e agentes de liga na forma solidificada ou fundida. O conteúdo é então misturado, a escória desnatada e o metal é moldado em várias formas. Partículas contendo zinco, metais de liga, cloretos, gases e vapores não específicos, bem como calor, são exposições potenciais.
• Destilação em mufla. O processo de destilação em mufla é usado para recuperar zinco de ligas e fabricar lingotes de zinco puro. O processo é semi-contínuo, que envolve o carregamento de zinco fundido de um caldeirão ou forno de transpiração para a seção da mufla e vaporização do zinco e condensação do zinco vaporizado e vazamento do condensador para os moldes. O resíduo é removido periodicamente da mufla.
• Destilação/oxidação em retorta e destilação/oxidação em mufla. O produto dos processos de destilação/oxidação em retorta e destilação/oxidação em mufla é o óxido de zinco. O processo é semelhante à destilação em retorta através da etapa de vaporização, mas, neste processo, o condensador é desviado e o ar de combustão é adicionado. O vapor é descarregado através de um orifício para uma corrente de ar. A combustão espontânea ocorre dentro de uma câmara de vapor refratária. O produto é levado pelos gases de combustão e excesso de ar para um filtro de mangas onde o produto é recolhido. Excesso de ar está presente para assegurar a oxidação completa e resfriar o produto. Cada um desses processos de destilação pode levar à exposição a fumos de óxido de zinco, bem como a outras partículas metálicas e exposição a óxidos de enxofre.

A Tabela 4 lista exposições e controles para operações de recuperação de zinco.

Tabela 4. Controles de engenharia/administrativos para zinco, por operação

Recuperação de magnésio

A sucata velha é obtida de fontes como sucata de automóveis e peças de aeronaves e placas litográficas antigas e obsoletas, bem como algumas lamas de fundições primárias de magnésio. A sucata nova consiste em aparas, torneamentos, perfurações, escumas, escórias, escórias e artigos defeituosos de fábricas de chapas e fábricas de fabricação. O maior perigo no manuseio do magnésio é o fogo. Pequenos fragmentos de metal podem facilmente ser inflamados por uma faísca ou chama.

• Classificação manual. Este processo é usado para separar as frações de magnésio e ligas de magnésio de outros metais presentes na sucata. A sucata é espalhada manualmente, classificada com base no peso.
• Derretimento de pote aberto. Este processo é usado para separar o magnésio dos contaminantes na sucata classificada. A sucata é adicionada a um cadinho, aquecida e adiciona-se um fundente composto por uma mistura de cloretos de cálcio, sódio e potássio. O magnésio fundido é então fundido em lingotes.

A Tabela 5 lista exposições e controles para operações de recuperação de magnésio.

Tabela 5. Controles de engenharia/administrativos para magnésio, por operação

recuperação de mercúrio

As principais fontes de mercúrio são amálgamas dentárias, sucata de baterias de mercúrio, lamas de processos eletrolíticos que usam mercúrio como catalisador, mercúrio de fábricas de cloro-álcalis desmanteladas e instrumentos contendo mercúrio. O vapor de mercúrio pode contaminar cada um desses processos.

• Britagem. O processo de trituração é usado para liberar mercúrio residual de recipientes de metal, plástico e vidro. Após a trituração dos recipientes, o mercúrio líquido contaminado segue para o processo de filtragem.
• Filtração. Impurezas insolúveis, como sujeira, são removidas passando a sucata contendo vapor de mercúrio por um meio filtrante. O mercúrio filtrado é alimentado ao processo de oxigenação e os sólidos que não passam pelos filtros são encaminhados para a destilação em retorta.
• Destilação a vácuo. A destilação a vácuo é empregada para refinar mercúrio contaminado quando as pressões de vapor das impurezas são substancialmente mais baixas que as do mercúrio. A carga de mercúrio é vaporizada em uma panela de aquecimento e os vapores são condensados ​​usando um condensador refrigerado a água. O mercúrio purificado é recolhido e enviado para a operação de engarrafamento. O resíduo remanescente na panela de aquecimento é enviado para o processo de retorta para recuperar os vestígios de mercúrio que não foram recuperados no processo de destilação a vácuo.
• Purificação da solução. Este processo remove contaminantes metálicos e orgânicos lavando o mercúrio líquido bruto com um ácido diluído. As etapas envolvidas são: lixiviação do mercúrio líquido bruto com ácido nítrico diluído para separar as impurezas metálicas; agitação do ácido-mercúrio com ar comprimido para proporcionar uma boa mistura; decantação para separar o mercúrio do ácido; lavagem com água para retirar o ácido residual; e filtrar o mercúrio em um meio como carvão ativado ou gel de sílica para remover os últimos vestígios de umidade. Além do vapor de mercúrio, pode haver exposição a solventes, produtos químicos orgânicos e névoas ácidas.
• Oxigenação. Este processo refina o mercúrio filtrado removendo as impurezas metálicas por oxidação com aspersão de ar. O processo de oxidação envolve duas etapas, aspersão e filtragem. Na etapa de aspersão, o mercúrio contaminado é agitado com ar em um recipiente fechado para oxidar os contaminantes metálicos. Após a aspersão, o mercúrio é filtrado em um leito de carvão para remover os óxidos metálicos sólidos.
• Retrucando. O processo de retorta é usado para produzir mercúrio puro volatilizando o mercúrio encontrado na sucata sólida contendo mercúrio. As etapas envolvidas na retorta são: aquecer a sucata com uma fonte de calor externa em um pote fechado ou pilha de bandejas para vaporizar o mercúrio; condensação do vapor de mercúrio em condensadores resfriados a água; coletar o mercúrio condensado em um recipiente coletor.

A Tabela 6 lista exposições e controles para operações de recuperação de mercúrio.

Tabela 6. Controles de engenharia/administrativos para mercúrio, por operação

recuperação de níquel

As principais matérias-primas para recuperação de níquel são ligas à base de vapor de níquel, cobre e alumínio, que podem ser encontradas como sucata velha ou nova. A sucata velha compreende ligas que são recuperadas de máquinas e peças de aviões, enquanto a sucata nova refere-se a sucata de chapa, torneados e sólidos que são subprodutos da fabricação de produtos de liga. As seguintes etapas estão envolvidas na recuperação de níquel:

• Classificação. A sucata é inspecionada e separada manualmente dos materiais não metálicos e não níquel. A classificação produz exposições à poeira.
• Desengorduramento. A sucata de níquel é desengordurada usando tricloroetileno. A mistura é filtrada ou centrifugada para separar a sucata de níquel. A solução solvente gasta de tricloroetileno e graxa passa por um sistema de recuperação de solvente. Pode haver exposição ao solvente durante o desengorduramento.
• Forno de fundição (arco elétrico ou reverberatório rotativo). A sucata é carregada em um forno de arco elétrico e um agente redutor adicionado, geralmente cal. A carga é derretida e lançada em lingotes ou enviada diretamente a um reator para refino adicional. Exposições a fumaça, poeira, ruído e calor são possíveis.
• Refino do reator. O metal fundido é introduzido em um reator onde são adicionados sucata de base fria e níquel-gusa, seguidos de cal e sílica. Materiais de liga como manganês, columbium ou titânio são então adicionados para produzir a composição de liga desejada. Exposições a fumaça, poeira, ruído e calor são possíveis.
• Fundição de lingote. Este processo envolve a fundição do metal fundido do forno de fundição ou do reator de refino em lingotes. O metal é despejado em moldes e deixado esfriar. Os lingotes são removidos dos moldes. Exposições ao calor e à fumaça de metal são possíveis.

As exposições e medidas de controle para operações de recuperação de níquel estão listadas na tabela 7.

Tabela 7. Controles de engenharia/administrativos para níquel, por operação

Recuperação de metais preciosos

As matérias-primas para a indústria de metais preciosos consistem em sucata velha e nova. A sucata antiga inclui componentes eletrônicos de equipamentos militares e civis obsoletos e sucata da indústria odontológica. Nova sucata é gerada durante a fabricação e fabricação de produtos de metais preciosos. Os produtos são os metais elementares, como ouro, prata, platina e paládio. O processamento de metais preciosos inclui as seguintes etapas:

• Separação e trituração manual. A sucata com metais preciosos é selecionada manualmente, triturada e triturada em um moinho de martelos. Moinhos de martelo são barulhentos.
• Processo de incineração. A sucata classificada é incinerada para remover papel, plástico e contaminantes líquidos orgânicos. Produtos químicos orgânicos, gases de combustão e exposição a poeira são possíveis.
• Fundição em alto-forno. A sucata tratada é carregada em um alto-forno, junto com coque, fundente e óxidos metálicos de escória reciclada. A carga é derretida e transformada em escória, produzindo cobre preto que contém os metais preciosos. A escória dura que se forma contém a maior parte das impurezas da escória. Poeira e ruído podem estar presentes.
• Fundição de conversores. Este processo é projetado para purificar ainda mais o cobre preto soprando ar através do fundido em um conversor. Os contaminantes metálicos contendo escória são removidos e reciclados para o alto-forno. O lingote de cobre contendo os metais preciosos é fundido em moldes.
• Refino eletrolítico. O lingote de cobre serve como o ânodo de uma célula eletrolítica. O cobre puro é depositado no cátodo enquanto os metais preciosos caem no fundo da célula e são coletados como lodo. O eletrólito utilizado é o sulfato de cobre. Exposições à névoa ácida são possíveis.
• Refino químico. O lodo de metal precioso do processo de refino eletrolítico é tratado quimicamente para recuperar os metais individuais. Processos à base de cianeto são usados ​​para recuperar ouro e prata, que também podem ser recuperados por dissolução em água régia solução e/ou ácido nítrico, seguida de precipitação com sulfato ferroso ou cloreto de sódio para recuperar o ouro e a prata, respectivamente. Os metais do grupo da platina podem ser recuperados dissolvendo-os em chumbo fundido, que é então tratado com ácido nítrico e deixa um resíduo do qual os metais do grupo da platina podem ser seletivamente precipitados. Os precipitados de metais preciosos são então derretidos ou inflamados para coletar o ouro e a prata como grãos e os metais de platina como esponja. Pode haver exposições ácidas.

As exposições e controles estão listados, por operação, na tabela 8 (ver também “Fundição e refino de ouro”).

Tabela 8. Controles de engenharia/administrativos para metais preciosos, por operação

recuperação de cádmio

A sucata velha contendo cádmio inclui peças banhadas a cádmio de veículos e barcos sucateados, eletrodomésticos, ferragens e fixadores, baterias de cádmio, contatos de cádmio de interruptores e relés e outras ligas de cádmio usadas. A sucata nova é normalmente rejeitos contendo vapor de cádmio e subprodutos contaminados das indústrias que lidam com os metais. Os processos de recuperação são:

• Pré-tratamento. A etapa de pré-tratamento da sucata envolve o desengorduramento a vapor da sucata da liga. Os vapores de solvente gerados pelo aquecimento de solventes reciclados são circulados através de um recipiente contendo ligas de sucata. O solvente e a graxa removida são então condensados ​​e separados com o solvente sendo reciclado. Pode haver exposição a pó de cádmio e solventes.
• Fundição/refinação. Na operação de fundição/refinação, sucata de liga pré-tratada ou sucata de cádmio elementar é processada para remover quaisquer impurezas e produzir liga de cádmio ou cádmio elementar. Podem estar presentes produtos de exposição à combustão de óleo e gás e pó de zinco e cádmio.
• Destilação de retorta. A liga de sucata desengordurada é carregada em uma retorta e aquecida para produzir vapores de cádmio que são posteriormente coletados em um condensador. O metal fundido está então pronto para a fundição. Exposições à poeira de cádmio são possíveis.
• Derreter/deszincar. O cádmio metálico é carregado em um caldeirão e aquecido até o estágio de fusão. Se o zinco estiver presente no metal, fundentes e agentes de cloração são adicionados para remover o zinco. Entre as exposições potenciais estão fumaça e poeira de cádmio, fumaça e poeira de zinco, cloreto de zinco, cloro, cloreto de hidrogênio e calor.
• Formação do elenco. A operação de fundição forma a linha de produtos desejada a partir da liga de cádmio purificada ou cádmio metálico produzido na etapa anterior. A fundição pode produzir poeira e fumaça de cádmio e calor.

As exposições em processos de recuperação de cádmio e os controles necessários estão resumidos na tabela 9.

Tabela 9. Controles de engenharia/administrativos para cádmio, por operação

recuperação de selênio

As matérias-primas para este segmento são os cilindros de cópia xerográfica utilizados e as sucatas geradas durante a fabricação dos retificadores de selênio. Poeiras de selênio podem estar presentes por toda parte. A destilação e a fundição em retorta podem produzir gases de combustão e poeira. A fundição da retorta é barulhenta. Névoa de dióxido de enxofre e névoa ácida estão presentes no refino. Pós de metal podem ser produzidos a partir de operações de fundição (ver tabela 10).

Tabela 10. Controles de engenharia/administrativos para selênio, por operação

Os processos de recuperação são os seguintes:

• Pré-tratamento de sucata. Este processo separa o selênio por processos mecânicos, como o moinho de martelos ou jateamento.
• Fundição de retorta. Este processo purifica e concentra a sucata pré-tratada em uma operação de destilação em retorta, derretendo a sucata e separando o selênio das impurezas por destilação.
• Refinação. Este processo atinge uma purificação de selênio de sucata com base na lixiviação com um solvente adequado, como sulfito de sódio aquoso. As impurezas insolúveis são removidas por filtração e o filtrado é tratado para precipitar o selênio.
• Destilação. Este processo produz um selênio de alta pureza de vapor. O selênio é fundido, destilado e os vapores de selênio são condensados ​​e transferidos como selênio fundido para uma operação de formação do produto.
• Extinção. Este processo é usado para produzir granalha e pó de selênio purificado. O selênio fundido é usado na produção de uma injeção. O tiro é então seco. As etapas necessárias para produzir o pó são as mesmas, exceto que o vapor de selênio, em vez do selênio fundido, é o material que é temperado.
• Fundição. Este processo é usado para produzir lingotes de selênio ou outras formas a partir do selênio fundido. Essas formas são produzidas despejando selênio fundido em moldes de tamanho e formato adequados e resfriando e solidificando o fundido.

recuperação de cobalto

As fontes de sucata de cobalto são retificações e torneamentos de super ligas e peças de motor e pás de turbina obsoletas ou gastas. Os processos de recuperação são:

• Classificação manual. A sucata bruta é classificada manualmente para identificar e separar os componentes à base de cobalto, à base de níquel e não processáveis. Esta é uma operação empoeirada.
• Desengordurante. A sucata suja classificada é carregada para uma unidade de desengorduramento onde os vapores de percloroetileno circulam. Este solvente remove a graxa e o óleo da sucata. A mistura solvente-óleo-vapor graxa é então condensada e o solvente é recuperado. Exposições a solventes são possíveis.
• Explodindo. A sucata desengordurada é jateada com areia para remover sujeira, óxidos e ferrugem. Poeiras podem estar presentes, dependendo do grão usado.
• Processo de decapagem e tratamento químico. A sucata da operação de jateamento é tratada com ácidos para remover ferrugem residual e contaminantes de óxido. Névoas ácidas são uma possível exposição.
• Fusão a vácuo. A sucata limpa é carregada em um forno a vácuo e fundida por arco elétrico ou forno de indução. Pode haver exposição a metais pesados.
• fundição. A liga fundida é moldada em lingotes. O estresse térmico é possível.

Consulte a tabela 11 para obter um resumo das exposições e controles para recuperação de cobalto.

Tabela 11. Controles de engenharia/administrativos para cobalto, por operação

recuperação de estanho

As principais fontes de matérias-primas são aparas de aço estanhado, rejeitos de fabricantes de latas, bobinas de revestimento rejeitadas da indústria siderúrgica, escórias e lamas de estanho, escórias e lamas de solda, bronze usado e rejeitos de bronze e sucata de tipo metálico. Pó de estanho e névoas ácidas podem ser encontrados em muitos dos processos.

• Desaluminização. Neste processo, o hidróxido de sódio quente é usado para lixiviar o alumínio da sucata de lata, colocando a sucata em contato com hidróxido de sódio quente, separando a solução de aluminato de sódio do resíduo da sucata, bombeando o aluminato de sódio para uma operação de refino para recuperar o estanho solúvel e recuperar o sucata de estanho desaluminizada para ração.
• Mistura em lote. Este processo é uma operação mecânica que prepara uma alimentação adequada para carregar no forno de fundição, misturando escórias e lamas com um teor significativo de estanho.
• Detinção química. Este processo extrai o estanho em sucata. Uma solução quente de hidróxido de sódio e nitrito ou nitrato de sódio é adicionada à sucata desaluminizada ou bruta. A drenagem e o bombeamento da solução para um processo de refino/fundição são realizados quando a reação de detinagem é concluída. A sucata destinnada é então lavada.
• Fundição de escória. Este processo é usado para purificar parcialmente a escória e produzir metal bruto de fornalha por fusão da carga, extração do metal bruto da fornalha e extração de mates e escórias.
• Lixiviação e filtração de poeira. Este processo remove os valores de zinco e cloro do pó de combustão por lixiviação com ácido sulfúrico para remover o zinco e o cloro, filtrando a mistura resultante para separar o ácido e zinco e cloro dissolvidos do pó lixiviado, secando o pó lixiviado em um secador e transportando o poeira rica em estanho e chumbo de volta ao processo de mistura em lote.
• Decantação e filtração foliar. Este processo purifica a solução de estanato de sódio produzida no processo químico de desmineralização. Impurezas como prata, mercúrio, cobre, cádmio, algum ferro, cobalto e níquel são precipitadas como sulfetos.
• Evapocentrifugação. O estanato de sódio é concentrado a partir da solução purificada por evaporação, cristalização do estanato de sódio e recuperação do estanato de sódio por centrifugação.
• Refino eletrolítico. Este processo produz estanho puro catódico a partir da solução de estanato de sódio purificada, passando a solução de estanato de sódio por células eletrolíticas, removendo os cátodos após o estanho ter sido depositado e removendo o estanho dos cátodos.
• Acidificação e filtração. Este processo produz um óxido de estanho hidratado a partir da solução de estanato de sódio purificado. Este óxido hidratado pode ser processado para produzir o óxido anidro ou fundido para produzir estanho elementar. O óxido hidratado é neutralizado com ácido sulfúrico para formar o óxido de estanho hidratado e filtrado para separar o hidrato como torta de filtro.
• Refino de fogo. Este processo produz estanho purificado a partir do estanho catódico, derretendo a carga, removendo as impurezas como escória e escória, despejando o metal fundido e fundindo o estanho metálico.
• Fundição. Este processo é usado para produzir estanho quando o refino eletrolítico não é viável. Isto é conseguido reduzindo o óxido de estanho hidratado com um agente redutor, derretendo o estanho metálico formado, removendo a escória, vertendo o estanho fundido e vazando o estanho fundido.
• Calcinando. Este processo converte os óxidos de estanho hidratados em óxido estânico anidro, calcinando o hidrato e removendo e empacotando os óxidos estânicos.
• Refino de chaleira. Este processo é usado para purificar o metal bruto do forno, carregando uma caldeira pré-aquecida com ele, secando a escória para remover as impurezas como escória e fosco, fundindo com enxofre para remover o cobre como fosco, fundindo com alumínio para remover o antimônio e fundindo o metal fundido no desejado formas.

Consulte a tabela 12 para obter um resumo das exposições e controles para recuperação de estanho.

Tabela 12. Controles de engenharia/administrativos para estanho, por operação

recuperação de titânio

As duas principais fontes de sucata de titânio são os consumidores domésticos e de titânio. A sucata doméstica que é gerada pela fresagem e fabricação de produtos de titânio inclui folhas de acabamento, chapas de tábuas, cortes, torneamentos e mandris. A sucata do consumidor consiste em produtos de titânio reciclado. As operações de recuperação incluem:

• Desengordurante. Neste processo, a sucata de tamanho é tratada com solvente orgânico vaporizado (por exemplo, tricloroetileno). A graxa e o óleo contaminantes são removidos da sucata pelo vapor do solvente. O solvente é recirculado até que não tenha mais capacidade de desengordurar. O solvente usado pode então ser regenerado. A sucata também pode ser desengordurada com vapor e detergente.
• Decapagem. O processo de decapagem ácida remove a incrustação de óxido da operação de desengorduramento por lixiviação com uma solução de ácidos clorídrico e fluorídrico. A sucata do tratamento ácido é lavada com água e seca.
• Eletrorrefinação. O eletrorrefino é um processo de pré-tratamento de sucata de titânio que eletrorrefina a sucata em um sal fundido.
• Fundição. A sucata de titânio pré-tratada e os agentes de liga são fundidos em um forno a vácuo de arco elétrico para formar uma liga de titânio. Os materiais de entrada incluem sucata de titânio pré-tratado e materiais de liga, como alumínio, vanádio, molibdênio, estanho, zircônio, paládio, columbium e cromo.
• Fundição. Titânio fundido é derramado em moldes. O titânio solidifica em uma barra chamada lingote.

Os controles para exposições em procedimentos de recuperação de titânio estão listados na tabela 13.

Tabela 13. Controles de engenharia/administrativos para titânio, por operação

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Acabamento de Metal

O tratamento da superfície dos metais aumenta sua durabilidade e melhora sua aparência. Um único produto pode passar por mais de um tratamento de superfície - por exemplo, um painel de carroceria pode ser fosfatado, preparado e pintado. Este artigo trata dos processos utilizados para o tratamento superficial de metais e dos métodos utilizados para reduzir seu impacto ambiental.

Operar um negócio de acabamento de metal requer cooperação entre a administração da empresa, funcionários, governo e a comunidade para minimizar efetivamente o efeito ambiental das operações. A sociedade está preocupada com a quantidade e os efeitos a longo prazo da poluição que entra no ar, na água e no ambiente terrestre. gestão ambiental eficaz é estabelecido através do conhecimento detalhado de todos os elementos, produtos químicos, metais, processos e resultados.

Planejamento de prevenção da poluição muda a filosofia de gestão ambiental de reagir a problemas para antecipar soluções com foco na substituição química, mudança de processo e reciclagem interna, usando a seguinte sequência de planejamento:

1. Iniciar a prevenção da poluição em todos os aspectos do negócio.
2. Identifique os fluxos de resíduos.
3. Estabeleça prioridades de ação.
4. Estabeleça a causa raiz do desperdício.
5. Identificar e implementar mudanças que reduzam ou eliminem o desperdício.
6. Meça os resultados.

A melhoria contínua é alcançada estabelecendo novas prioridades de ação e repetindo a sequência de ações.

A documentação detalhada do processo identificará os fluxos de resíduos e permitirá que prioridades sejam definidas para oportunidades de redução de resíduos. Decisões informadas sobre possíveis mudanças encorajarão:

• melhorias operacionais fáceis e práticas
• mudanças de processo envolvendo clientes e fornecedores
• mudanças para atividades menos prejudiciais sempre que possível
• reutilização e reciclagem onde a mudança não é prática
• usando o aterro de resíduos perigosos apenas como último recurso.

Principais processos e processos operacionais padrão

Limpeza é necessário porque todos os processos de acabamento de metal exigem que as peças a serem acabadas estejam livres de sujeiras orgânicas e inorgânicas, incluindo óleos, escamação, polimento e compostos de polimento. Os três tipos básicos de produtos de limpeza em uso são solventes, desengordurantes a vapor e detergentes alcalinos.

Solventes e métodos de limpeza desengordurantes a vapor foram quase totalmente substituídos por materiais alcalinos onde os processos subseqüentes são úmidos. Solventes e desengordurantes a vapor ainda estão em uso, onde as peças devem ser limpas e secas sem processamento posterior a úmido. Solventes como terpenos estão, em alguns casos, substituindo solventes voláteis. Materiais menos tóxicos, como 1,1,1-tricloroetano, foram substituídos por materiais mais perigosos no desengorduramento a vapor (embora este solvente esteja sendo eliminado como um destruidor de ozônio).

Os ciclos de limpeza alcalina geralmente incluem uma imersão em imersão seguida por uma eletrolimpeza anódica, seguida por uma imersão em ácido fraco. Limpadores não corrosivos e não silicatados são normalmente usados ​​para limpar alumínio. Os ácidos são tipicamente sulfúrico, clorídrico e nítrico.

Anodização, um processo eletroquímico para espessar o filme de óxido na superfície do metal (frequentemente aplicado ao alumínio), trata as peças com soluções diluídas de ácido crômico ou sulfúrico.

Revestimento de conversão é usado para fornecer uma base para pintura posterior ou para passivar para proteção contra oxidação. Na cromagem, as peças são imersas em uma solução de cromo hexavalente com agentes orgânicos e inorgânicos ativos. Para a fosfatação, as peças são imersas em ácido fosfórico diluído com outros agentes. A passivação é realizada através da imersão em ácido nítrico ou ácido nítrico com dicromato de sódio.

Galvanização elétrica envolve uma deposição de metal sem eletricidade. A deposição eletrolítica de cobre ou níquel é utilizada na fabricação de placas de circuito impresso.

galvanoplastia envolve a deposição de uma fina camada de metal (zinco, níquel, cobre, cromo, cádmio, estanho, latão, bronze, chumbo, estanho-chumbo, ouro, prata e outros metais como platina) sobre um substrato (ferroso ou não) ferroso). Os banhos de processo incluem metais em solução em formulações ácidas, alcalinas neutras e alcalinas de cianeto (veja a figura 1).

Figura 1. Entradas e saídas para uma linha típica de galvanoplastia

Moagem e corrosão química são processos de imersão de dissolução controlada usando reagentes químicos e agentes corrosivos. O alumínio é normalmente gravado em cáustico antes da anodização ou abrilhantado quimicamente em uma solução que pode conter ácidos nítrico, fosfórico e sulfúrico.

Revestimentos por imersão a quente envolvem a aplicação de metal a uma peça de trabalho por imersão em metal fundido (galvanização de aço com zinco ou estanho).

Boas práticas de gestão

Melhorias importantes de segurança, saúde e meio ambiente podem ser alcançadas por meio de melhorias de processo, como:

• usando enxágue contracorrente e controles de condutividade
• aumentando o tempo de drenagem
• usando mais ou melhores agentes umectantes
• mantendo as temperaturas do processo o mais altas possível para diminuir a viscosidade, aumentando assim a recuperação de arraste (ou seja, recuperação da solução deixada no metal)
• usando agitação de ar no enxágue para aumentar a eficiência do enxágue
• usando bolas de plástico em tanques de revestimento para reduzir a névoa
• usando filtração aprimorada em tanques de revestimento para reduzir a frequência do tratamento de purificação
• colocar um meio-fio em torno de todas as áreas de processo para conter derramamentos
• usando tratamentos separados para metais recuperáveis, como níquel
• instalação de sistemas de recuperação, como troca iônica, evaporação atmosférica, evaporação a vácuo, recuperação eletrolítica, osmose reversa e eletrodiálise
• complementando os sistemas de recuperação de arraste com reduções no arraste de contaminantes e sistemas de limpeza aprimorados
• usando controles de estoque modernos para reduzir o desperdício e os riscos no local de trabalho
• aplicar procedimentos padrão (ou seja, procedimentos escritos, revisões operacionais regulares e registros operacionais sólidos) para fornecer a base para uma estrutura de gestão ambiental sólida.

Planejamento ambiental para resíduos específicos

Fluxos de resíduos específicos, geralmente soluções de revestimento usadas, podem ser reduzidos por:

• Filtração. Filtros de cartucho ou terra de diatomáceas podem ser usados ​​para remover o acúmulo de sólidos, que reduzem a eficiência do processo.
• tratamento de carbono pode ser usado para remover contaminantes orgânicos (mais comumente aplicados em revestimento de níquel, galvanoplastia de cobre e revestimento de zinco e cádmio).
• Água purificada. Os contaminantes naturais na composição e enxágue da água (por exemplo, cálcio, ferro, magnésio, manganês, cloro e carbonatos) podem ser removidos usando deionização, destilação ou osmose reversa. Melhorar a eficiência da água de enxágue reduz o volume de lodo de banho que requer tratamento.
• Congelamento de carbonato de banho de cianeto. Abaixar a temperatura do banho para –3 °C cristaliza os carbonatos formados no banho de cianeto pela quebra do cianeto, densidades excessivas de corrente anódica e adsorção de dióxido de carbono do ar e facilita sua remoção.
• Precipitação. A remoção de contaminantes metálicos que entram no banho como impurezas nos ânodos pode ser obtida por precipitação com cianeto de bário, hidróxido de bário, hidróxido de cálcio, sulfato de cálcio ou cianeto de cálcio.
• Alternativas de cromo hexavalente. O cromo hexavalente pode ser substituído por soluções de cromagem trivalente para revestimento decorativo. Revestimentos de conversão de cromo para pré-tratamentos de tinta às vezes podem ser substituídos por revestimentos de conversão sem cromo ou produtos químicos de cromo sem enxágue.
• Processos químicos não quelatados. Em vez de quelantes serem adicionados aos banhos de processo para controlar a concentração de íons livres na solução, podem ser usados ​​produtos químicos de processo não quelatados para que não seja necessário manter os metais em solução. Esses metais podem precipitar e podem ser removidos por filtração contínua.
• Produtos químicos de processo sem cianeto. Fluxos residuais contendo cianeto livre são normalmente tratados usando hipoclorito ou cloro para realizar a oxidação, e cianetos complexos são comumente precipitados usando sulfato ferroso. O uso de produtos químicos de processo sem cianeto elimina uma etapa de tratamento e reduz o volume do lodo.
• Solvente desengordurante. Banhos de limpeza alcalinos quentes podem ser usados ​​no lugar do solvente desengraxante das peças de trabalho antes do processamento. A eficácia dos limpadores alcalinos pode ser aumentada pela aplicação de eletrocorrente ou ultrassom. Os benefícios de evitar vapores e lodos de solvente geralmente superam quaisquer custos operacionais adicionais.
• Limpadores alcalinos. Ter que descartar produtos de limpeza alcalinos quando o acúmulo de óleo, graxa e sujeira de uso atinge um nível que prejudica a eficiência de limpeza do banho pode ser evitado usando dispositivos de escumação para remover óleos flutuantes, dispositivos de decantação ou filtros de cartucho para remover partículas e coalescentes óleo-água e usando microfiltração ou ultrafiltração para remover óleos emulsificados.
• Redução de arrasto. A redução do volume de arrastamento dos banhos de processo serve para reduzir a quantidade de valiosos produtos químicos do processo que contaminam a água de enxágue, o que, por sua vez, reduz a quantidade de lodo gerado por um processo convencional de tratamento por precipitação de metal.

Vários métodos para reduzir o arrasto incluem:

• Concentração operacional do banho de processo. A concentração química deve ser mantida o mais baixa possível para minimizar a viscosidade (para uma drenagem mais rápida) e a quantidade de produtos químicos (no filme).
• Temperatura de operação do banho de processo. A viscosidade da solução do processo pode ser reduzida aumentando a temperatura do banho.
• Agentes umectantes. A tensão superficial da solução pode ser reduzida pela adição de agentes umectantes ao banho do processo.
• Posicionamento da peça. A peça de trabalho deve ser posicionada no rack de forma que o filme aderente escorra livremente e não fique preso em ranhuras ou cavidades.
• Tempo de retirada ou drenagem. Quanto mais rápido uma peça de trabalho for removida do banho de processo, mais espessa será a película na superfície da peça de trabalho.
• facas de ar. Soprar ar na peça de trabalho conforme o rack de peças de trabalho é elevado acima do tanque de processo pode melhorar a drenagem e a secagem.
• Enxágües com spray. Estes podem ser usados ​​acima de banhos aquecidos de modo que a vazão de enxágue seja igual à taxa de evaporação do tanque.
• Banhos de chapeamento. Carbonatos e contaminantes orgânicos devem ser removidos para evitar o acúmulo de contaminação que aumenta a viscosidade do banho de revestimento.
• Placas de drenagem. Os espaços entre os tanques de processo devem ser cobertos com placas de drenagem para capturar as soluções de processo e devolvê-las ao banho de processo.
• Tanques de arraste. As peças de trabalho devem ser colocadas em tanques de arraste (tanques de enxágue estático) antes da operação de enxágue padrão.

A recuperação prolongada de produtos químicos usa uma variedade de tecnologias. Esses incluem:

• Evaporação. Os evaporadores atmosféricos são os mais comuns e os evaporadores a vácuo oferecem economia de energia.
• Troca iônica é usado para recuperação química de água de enxágue.
• Electrowinner. Este é um processo eletrolítico pelo qual os metais dissolvidos na solução são reduzidos e depositados no cátodo. O metal depositado é então recuperado.
• Eletrodiálise. Isso utiliza membranas permeáveis ​​a íons e corrente aplicada para separar as espécies iônicas da solução.
• Osmose Reversa, Nanofiltração, Ultrafiltração. Isso utiliza uma membrana semipermeável para produzir água purificada e uma solução iônica concentrada. A alta pressão é usada para forçar a água através da membrana, enquanto a maioria dos sais dissolvidos são retidos pela membrana.

Água de enxaguar

A maioria dos resíduos perigosos produzidos em uma instalação de acabamento de metal vem de águas residuais geradas pelas operações de enxágue que seguem a limpeza e o revestimento. Ao aumentar a eficiência do enxágue, uma instalação pode reduzir significativamente o fluxo de águas residuais.

Duas estratégias básicas melhoram a eficiência do enxágue. Primeiro, a turbulência pode ser gerada entre a peça de trabalho e a água de enxágue por meio de enxágues e agitação da água de enxágue. Movimento do rack ou água ou ar forçado são usados. Em segundo lugar, o tempo de contato entre a peça de trabalho e a água de enxágue pode ser aumentado. Vários tanques de enxágue configurados em contracorrente em série reduzirão a quantidade de água de enxágue usada.

Revestimentos Industriais

O termo revestimentos inclui tintas, vernizes, lacas, esmaltes e goma-lacas, betumes, enchimentos e selantes para madeira, removedores de tinta e verniz, limpadores de pincéis e produtos de pintura afins. Os revestimentos líquidos contêm pigmentos e aditivos dispersos em uma mistura de aglutinante líquido e solvente. Os pigmentos são compostos inorgânicos ou orgânicos que fornecem cor e opacidade ao revestimento e influenciam o fluxo e a durabilidade do revestimento. Os pigmentos geralmente contêm metais pesados, como cádmio, chumbo, zinco, cromo e cobalto. O aglutinante aumenta a adesividade, a coesão e a consistência do revestimento e é o principal componente que permanece na superfície quando o revestimento é concluído. Os aglutinantes incluem uma variedade de óleos, resinas, borrachas e polímeros. Aditivos como cargas e extensores podem ser adicionados aos revestimentos para reduzir os custos de fabricação e aumentar a durabilidade do revestimento.

Os tipos de solventes orgânicos usados ​​em revestimentos incluem hidrocarbonetos alifáticos, hidrocarbonetos aromáticos, ésteres, cetonas, glicol éteres e álcoois. Os solventes dispersam ou dissolvem os aglutinantes e diminuem a viscosidade e a espessura do revestimento. Solventes usados ​​em formulações de revestimentos são perigosos porque muitos são carcinógenos humanos e são inflamáveis ​​ou explosivos. A maioria dos solventes contidos em um revestimento evapora quando o revestimento cura, o que gera emissões de compostos orgânicos voláteis (VOC). As emissões de VOC estão se tornando cada vez mais regulamentadas devido aos efeitos negativos sobre a saúde humana e o meio ambiente. As preocupações ambientais associadas a ingredientes convencionais, tecnologias de aplicação de revestimento e resíduos de revestimento são uma força motriz para o desenvolvimento de alternativas de prevenção da poluição.

A maioria dos revestimentos é utilizada em produtos arquitetônicos, industriais ou especiais. Os revestimentos arquitetônicos são usados ​​em edifícios e produtos de construção e para serviços decorativos e de proteção, como vernizes para proteger a madeira. As instalações industriais incorporam operações de revestimento em vários processos de produção. As indústrias automotiva, latas de metal, máquinas agrícolas, revestimento de bobinas, móveis e utensílios de madeira e metal e eletrodomésticos são os principais consumidores de tintas industriais.

O projeto de uma formulação de revestimento depende da finalidade da aplicação do revestimento. Os revestimentos fornecem estética e proteção contra corrosão e superfície. Custo, função, segurança do produto, segurança ambiental, eficiência de transferência e velocidade de secagem e cura determinam as formulações.

processos de revestimento

Existem cinco operações que compreendem a maioria dos processos de revestimento: manuseio e preparação de matérias-primas, preparação de superfície, revestimento, limpeza de equipamentos e gerenciamento de resíduos.

Manuseio e preparo de matéria-prima

O manuseio e preparação de matéria-prima envolve armazenamento de estoque, operações de mistura, diluição e ajuste de revestimentos e transferência de matéria-prima através da instalação. Procedimentos e práticas de monitoramento e manuseio são necessários para minimizar a geração de resíduos de deterioração, fora da especificação e preparação inadequada que podem resultar do desbaste excessivo e consequente desperdício. A transferência, seja manual ou através de um sistema de tubulação, deve ser programada para evitar deterioração.

Preparação da superfície

O tipo de técnica de preparação de superfície usada depende da superfície a ser revestida - preparação anterior, quantidade de sujeira, graxa, revestimento a ser aplicado e acabamento superficial necessário. As operações de preparação comuns incluem desengorduramento, pré-revestimento ou fosfatação e remoção do revestimento. Para fins de acabamento de metais, o desengorduramento envolve limpeza com solvente, limpeza a frio ou desengorduramento a vapor com solventes halogenados, limpeza alcalina aquosa, limpeza semi-aquosa ou limpeza com hidrocarboneto alifático para remover sujeira orgânica, sujeira, óleo e graxa. Decapagem ácida, limpeza abrasiva ou limpeza com chama são usadas para remover carepa e ferrugem.

A operação de preparação mais comum para superfícies metálicas, além da limpeza, é o revestimento de fosfato, usado para promover a adesão de revestimentos orgânicos em superfícies metálicas e retardar a corrosão. Os revestimentos de fosfato são aplicados por imersão ou pulverização de superfícies metálicas com solução de fosfato de zinco, ferro ou manganês. A fosfatização é um processo de acabamento de superfície semelhante à galvanoplastia, que consiste em uma série de processos químicos e banhos de enxágue nos quais as peças são imersas para obter a preparação de superfície desejada. Consulte o artigo “Tratamento de superfície de metais” neste capítulo.

A remoção do revestimento, química ou mecânica, é realizada em superfícies que requerem repintura, reparo ou inspeção. O método de remoção de revestimento químico mais comum é a decapagem com solvente. Essas soluções geralmente contêm fenol, cloreto de metileno e um ácido orgânico para dissolver o revestimento da superfície revestida. Uma lavagem final com água para remover os produtos químicos pode gerar grandes quantidades de águas residuais. O jateamento abrasivo é o processo mecânico comum, uma operação a seco que usa ar comprimido para impulsionar um meio de jateamento contra a superfície para remover o revestimento.

As operações de preparação de superfície afetam a quantidade de resíduos do processo de preparação específico. Se a preparação da superfície for inadequada, resultando em um revestimento ruim, a remoção do revestimento e a repintura aumentam a geração de resíduos.

Revestimento

A operação de revestimento envolve a transferência do revestimento para a superfície e a cura do revestimento na superfície. A maioria das tecnologias de revestimento se enquadra em 1 de 5 categorias básicas: revestimento por imersão, revestimento por rolo, revestimento por fluxo, revestimento por pulverização e a técnica mais comum, revestimento por pulverização atomizado a ar usando revestimentos à base de solvente.

Os revestimentos por pulverização atomizados a ar geralmente são conduzidos em um ambiente controlado por causa das emissões de solvente e do excesso de pulverização. Dispositivos de controle de overspray são filtros de tecido ou paredes de água, gerando filtros usados ​​ou águas residuais de sistemas de purificação de ar.

A cura é realizada para converter o aglutinante de revestimento em uma superfície dura, resistente e aderente. Os mecanismos de cura incluem: secagem, cozimento ou exposição a um feixe de elétrons ou luz infravermelha ou ultravioleta. A cura gera VOCs significativos de revestimentos à base de solvente e representa um potencial de explosão se as concentrações de solvente subirem acima do limite inferior de explosividade. Consequentemente, as operações de cura são equipadas com dispositivos de controle de poluição do ar para evitar emissões de VOC e para controle de segurança para evitar explosões.

Preocupações ambientais e de saúde, regulamentações crescentes que afetam as formulações de revestimentos convencionais, altos custos de solventes e dispendioso descarte de resíduos perigosos criaram uma demanda por formulações de revestimentos alternativas que contenham constituintes menos perigosos e gerem menos resíduos quando aplicados. Formulações alternativas de revestimento incluem:

• Revestimentos de alto teor de sólidos, contendo o dobro da quantidade de pigmento e resina no mesmo volume de solvente que os revestimentos convencionais. A aplicação reduz as emissões de VOC entre 62 e 85% em comparação com os revestimentos convencionais à base de solvente de baixo teor de sólidos porque o teor de solvente é reduzido.
• Revestimentos à base de água usando água e uma mistura de solvente orgânico como veículo com água usada como base. Em comparação com os revestimentos à base de solvente, os revestimentos à base de água geram entre 80 e 95% menos emissões de VOC e solventes usados ​​do que os revestimentos convencionais à base de solvente de baixo teor de sólidos.
• Revestimentos em pó não contendo nenhum solvente orgânico, consistindo de pigmento finamente pulverizado e partículas de resina. Eles são pós termoplásticos (resina de alto peso molecular para revestimentos espessos) ou termoendurecíveis (compostos de baixo peso molecular que formam uma camada fina antes da reticulação química).

Limpeza de equipamentos

A limpeza do equipamento é uma operação de manutenção de rotina necessária nos processos de revestimento. Isso cria quantidades significativas de resíduos perigosos, especialmente se solventes halogenados forem usados ​​para limpeza. A limpeza de equipamentos para revestimentos à base de solventes tem sido tradicionalmente realizada manualmente com solventes orgânicos para remover os revestimentos dos equipamentos de processo. A tubulação requer lavagem com solvente em lotes até que esteja limpa. O equipamento de revestimento deve ser limpo entre as trocas de produto e após as paradas do processo. Os procedimentos e práticas utilizados determinarão o nível de resíduos gerados por essas atividades.

Gestão de resíduos

Vários fluxos de resíduos são gerados por processos de revestimento. Os resíduos sólidos incluem recipientes de revestimento vazios, lama de revestimento de pulverização excessiva e limpeza de equipamentos, filtros usados ​​e materiais abrasivos, revestimento seco e panos de limpeza.

Os resíduos líquidos incluem águas residuais da preparação de superfícies, controle de pulverização excessiva ou limpeza de equipamentos, revestimento fora da especificação ou excesso de materiais de preparação de superfícies, pulverização excessiva, derramamentos e soluções de limpeza gastas. A reciclagem de circuito fechado no local está se tornando mais popular para solventes usados ​​à medida que os custos de descarte aumentam. Líquidos à base de água são geralmente tratados no local antes da descarga para sistemas de tratamento de propriedade pública.

As emissões de VOC são geradas por todos os processos de revestimento convencionais que usam revestimentos à base de solvente, exigindo dispositivos de controle, como unidades de adsorção de carbono, condensadores ou oxidadores catalíticos térmicos.

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