Баннер 13

 

Плавильные и рафинирующие операции

Среда, Март 16 2011 20: 28

Плавка и рафинирование

Адаптировано из 3-го издания, Энциклопедия охраны труда и техники безопасности.

При производстве и аффинаже металлов ценные компоненты отделяются от бесполезного материала в ходе ряда различных физических и химических реакций. Конечным продуктом является металл, содержащий контролируемое количество примесей. При первичной плавке и рафинировании металлы получают непосредственно из рудных концентратов, а при вторичной плавке и рафинировании металлы получают из лома и технологических отходов. К лому относятся куски металлических деталей, прутки, стружка, листы и проволока, не соответствующие техническим требованиям или изношенные, но пригодные для вторичной переработки (см. статью «Регенерация металла» в этой главе).

Обзор процессов

Две технологии извлечения металлов обычно используются для производства рафинированных металлов: пирометаллургический гидрометаллургический. Пирометаллургические процессы используют тепло для отделения нужных металлов от других материалов. В этих процессах используются различия между потенциалами окисления, точками плавления, давлением паров, плотностью и/или смешиваемостью компонентов руды при плавлении. Гидрометаллургические технологии отличаются от пирометаллургических процессов тем, что желаемые металлы отделяются от других материалов с использованием методов, которые используют различия между растворимостью компонентов и/или электрохимическими свойствами в водных растворах.

Pyrometallurgy

 При пирометаллической переработке руда после обогащенный (концентрируется путем дробления, измельчения, флотации и сушки), спекается или обжигается (кальцинируется) с другими материалами, такими как мешочная пыль и флюс. Затем концентрат плавится или плавится в доменной печи, чтобы сплавить нужные металлы в нечистый расплавленный слиток. Затем этот слиток подвергается третьему пирометаллическому процессу для очистки металла до желаемого уровня чистоты. Каждый раз, когда руда или слиток нагреваются, образуются отходы. Пыль от вентиляционных и технологических газов может улавливаться в рукавном фильтре и либо утилизироваться, либо возвращаться в процесс, в зависимости от содержания остаточного металла. Сера в газе также улавливается, и при концентрации выше 4% ее можно превратить в серную кислоту. В зависимости от происхождения руды и содержания в ней остаточных металлов различные металлы, такие как золото и серебро, также могут быть получены в качестве побочных продуктов.

Обжиг является важным пирометаллургическим процессом. Сульфатирующий обжиг применяют при производстве кобальта и цинка. Его цель - разделить металлы, чтобы их можно было перевести в водорастворимую форму для дальнейшей гидрометаллургической переработки.

При плавке сульфидных руд получается частично окисленный металлический концентрат (штейн). При плавке бесполезный материал, обычно железо, образует шлак с флюсом и превращается в оксид. Металлическую форму ценные металлы приобретают на стадии конвертирования, которое происходит в конвертерных печах. Этот метод используется в производстве меди и никеля. Железо, феррохром, свинец, магний и соединения железа получают восстановлением руды древесным углем и флюсом (известняком), процесс плавки обычно происходит в электрической печи. (См. также Металлургическая промышленность глава.) Электролиз расплавленной соли, используемый в производстве алюминия, является еще одним примером пирометаллургического процесса.

Высокая температура, необходимая для пирометаллургической обработки металлов, достигается за счет сжигания ископаемого топлива или за счет экзотермической реакции самой руды (например, в процессе взвешенной плавки). Процесс взвешенной плавки является примером энергосберегающего пирометаллургического процесса, в котором железо и сера рудного концентрата окисляются. Экзотермическая реакция в сочетании с системой рекуперации тепла экономит много энергии при плавке. Извлечение с высоким содержанием серы в процессе также полезно для защиты окружающей среды. Большинство недавно построенных медеплавильных и никелевых заводов используют этот процесс.

гидрометаллургии

Примерами гидрометаллургических процессов являются выщелачивание, осаждение, электролитическое восстановление, ионный обмен, мембранное разделение и экстракция растворителем. Первая стадия гидрометаллургических процессов — выщелачивание ценных металлов из менее ценного, например серной кислотой. Выщелачиванию часто предшествует предварительная обработка (например, сульфатирующий обжиг). Процесс выщелачивания часто требует высокого давления, добавления кислорода или высоких температур. Выщелачивание также можно проводить с помощью электричества. Из выщелачивающего раствора нужный металл или его соединение извлекают путем осаждения или восстановления различными способами. Восстановление осуществляется, например, при производстве кобальта и никеля газом.

Электролиз металлов в водных растворах также считается гидрометаллургическим процессом. В процессе электролиза ион металла восстанавливается до металла. Металл находится в слабокислом растворе, из которого под действием электрического тока осаждается на катодах. Большинство цветных металлов также можно рафинировать электролизом.

Часто металлургические процессы представляют собой комбинацию пиро- и гидрометаллургических процессов, в зависимости от обрабатываемого рудного концентрата и типа рафинируемого металла. Например, производство никеля.

Опасности и их предотвращение

Предупреждение рисков для здоровья и несчастных случаев в металлургической промышленности является в первую очередь учебно-техническим вопросом. Медицинские осмотры являются второстепенными и играют лишь дополнительную роль в предотвращении рисков для здоровья. Гармоничный обмен информацией и сотрудничество между отделами планирования, производства, безопасности и гигиены труда внутри компании дают наиболее эффективный результат в предотвращении рисков для здоровья.

Наилучшие и наименее затратные превентивные меры принимаются на этапе планирования нового предприятия или процесса. При планировании новых производственных объектов необходимо учитывать как минимум следующие аспекты:

  • Потенциальные источники загрязнителей воздуха должны быть ограждены и изолированы.
  • Конструкция и размещение технологического оборудования должны обеспечивать легкий доступ для обслуживания.
  • Области, в которых может возникнуть внезапная и непредвиденная опасность, должны находиться под постоянным наблюдением. Должны быть включены соответствующие предупреждающие уведомления. Например, зоны, в которых возможно воздействие арсина или цианистого водорода, должны находиться под постоянным наблюдением.
  • Добавление ядовитых технологических химикатов и обращение с ними следует планировать таким образом, чтобы можно было избежать ручного обращения.
  • По возможности следует использовать устройства для отбора проб личной гигиены труда, чтобы оценить реальное воздействие на отдельного работника. Регулярный стационарный мониторинг газов, пыли и шума дает общее представление об облучении, но играет лишь дополнительную роль в оценке дозы облучения.
  • При планировании пространства следует учитывать требования будущих изменений или расширений процесса, чтобы не ухудшились стандарты гигиены труда на предприятии.
  • Должна существовать непрерывная система обучения и обучения персонала по охране труда, а также мастеров и рабочих. В частности, новые работники должны быть тщательно проинформированы о потенциальных рисках для здоровья и о том, как их предотвратить в своей рабочей среде. Кроме того, обучение следует проводить всякий раз, когда вводится новый процесс.
  • Важны рабочие практики. Например, плохая личная гигиена из-за приема пищи и курения на рабочем месте может значительно увеличить воздействие на человека.
  • У руководства должна быть система мониторинга здоровья и безопасности, которая дает адекватные данные для принятия технических и экономических решений.

 

Ниже приведены некоторые конкретные опасности и меры предосторожности, связанные с плавкой и очисткой.

Травмы

В металлургической и нефтеперерабатывающей промышленности уровень травматизма выше, чем в большинстве других отраслей. Источниками этих травм являются: брызги и разливы расплавленного металла и шлака, приводящие к ожогам; взрывы газов и взрывы от контакта расплавленного металла с водой; столкновения с движущимися локомотивами, вагонами, мостовыми кранами и другой подвижной техникой; падения тяжелых предметов; падение с высоты (например, при доступе к кабине крана); а также поскользнуться и споткнуться из-за препятствий на полу и в проходах.

Меры предосторожности включают: надлежащую подготовку, соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ) (например, каски, защитную обувь, рабочие перчатки и защитную одежду); хорошее хранение, ведение хозяйства и техническое обслуживание оборудования; правила движения для движущегося оборудования (включая определенные маршруты и эффективную систему сигналов и предупреждений); и программа защиты от падения.

зной

Заболевания, вызванные тепловым стрессом, такие как тепловой удар, представляют собой распространенную опасность, в первую очередь из-за инфракрасного излучения печей и расплавленного металла. Это особенно проблема, когда напряженная работа должна выполняться в жарких условиях.

Профилактика тепловых заболеваний может включать водяные экраны или воздушные завесы перед печами, точечное охлаждение, закрытые кабинки с кондиционированием воздуха, теплозащитную одежду и костюмы с воздушным охлаждением, обеспечивающие достаточное время для акклиматизации, перерывы в работе в прохладных помещениях и адекватное питание. напитков для частого употребления.

Химическая опасность

Во время плавки и рафинирования может происходить воздействие широкого спектра опасных видов пыли, паров, газов и других химических веществ. В частности, дробление и измельчение руды может привести к сильному воздействию кремнезема и токсичной металлической пыли (например, содержащей свинец, мышьяк и кадмий). Воздействие пыли также может происходить во время операций по техническому обслуживанию печи. Во время плавки пары металлов могут быть серьезной проблемой.

Выбросы пыли и дыма можно контролировать с помощью ограждения, автоматизации процессов, местной и вытяжной вентиляции, смачивания материалов, сокращения количества операций с материалами и других изменений процесса. Там, где этого недостаточно, потребуется защита органов дыхания.

Многие плавильные операции включают производство большого количества диоксида серы из сульфидных руд и монооксида углерода в результате процессов сжигания. Разрежение и местная вытяжная вентиляция (LEV) необходимы.

Серная кислота производится как побочный продукт плавильных операций и используется при электролитическом рафинировании и выщелачивании металлов. Воздействие может происходить как от жидкости, так и от туманов серной кислоты. Необходима защита кожи и глаз, а также LEV.

Плавка и рафинирование некоторых металлов могут представлять особую опасность. Примеры включают карбонил никеля при рафинировании никеля, фториды при плавке алюминия, мышьяк при плавке и рафинировании меди и свинца, а также воздействие ртути и цианидов при аффинаже золота. Эти процессы требуют своих особых мер предосторожности.

Прочие опасности

Блики и инфракрасное излучение от печей и расплавленного металла могут вызвать повреждение глаз, включая катаракту. Следует носить надлежащие защитные очки и лицевые щитки. Высокий уровень инфракрасного излучения также может вызвать ожоги кожи, если не надет защитный костюм.

Высокий уровень шума от дробления и измельчения руды, газоразрядных воздуходувок и мощных электрических печей может привести к потере слуха. Если источник шума не может быть закрыт или изолирован, следует носить средства защиты органов слуха. Следует внедрить программу сохранения слуха, включающую аудиометрическое тестирование и обучение.

Во время электролитических процессов может возникнуть опасность поражения электрическим током. Меры предосторожности включают надлежащее техническое обслуживание электрооборудования с процедурами блокировки/маркировки; изолированные перчатки, одежда и инструменты; и прерыватели цепи замыкания на землю, где это необходимо.

Ручной подъем и перемещение материалов может привести к травмам спины и верхних конечностей. Механические приспособления для подъема и надлежащее обучение методам подъема могут уменьшить эту проблему.

Загрязнение и защита окружающей среды

Выбросы раздражающих и агрессивных газов, таких как двуокись серы, сероводород и хлористый водород, могут способствовать загрязнению воздуха и вызывать коррозию металлов и бетона на заводе и в окружающей среде. Толерантность растительности к двуокиси серы варьируется в зависимости от типа леса и почвы. В целом вечнозеленые деревья переносят более низкие концентрации диоксида серы, чем лиственные. Выбросы твердых частиц могут содержать неспецифические твердые частицы, фториды, свинец, мышьяк, кадмий и многие другие токсичные металлы. Сточные воды могут содержать различные токсичные металлы, серную кислоту и другие примеси. Твердые отходы могут быть загрязнены мышьяком, свинцом, сульфидами железа, кремнеземом и другими загрязняющими веществами.

Управление металлургическим заводом должно включать оценку и контроль выбросов завода. Это специализированная работа, которая должна выполняться только персоналом, хорошо знакомым с химическими свойствами и токсичностью материалов, выбрасываемых в результате производственного процесса. Физическое состояние материала, температура, при которой он выходит из процесса, другие материалы в потоке газа и другие факторы должны учитываться при планировании мер по контролю загрязнения воздуха. Также желательно содержать метеостанцию, вести метеорологические записи и быть готовым к снижению производительности, когда погодные условия неблагоприятны для рассеивания стоков из дымовых труб. Полевые поездки необходимы для наблюдения за влиянием загрязнения воздуха на жилые и сельскохозяйственные районы.

Диоксид серы, один из основных загрязнителей, извлекается в виде серной кислоты, если присутствует в достаточном количестве. В противном случае, чтобы соответствовать нормам выбросов, диоксид серы и другие опасные газообразные отходы контролируются скрубберами. Выбросы твердых частиц обычно контролируются тканевыми фильтрами и электростатическими осадителями.

Большое количество воды используется в процессах флотации, таких как обогащение меди. Большая часть этой воды повторно используется в процессе. Хвосты флотации перекачиваются в виде пульпы в отстойники. В процессе вода рециркулируется. Металлосодержащие технологические и дождевые воды очищаются на водоочистных сооружениях перед сбросом или переработкой.

Твердофазные отходы включают шлаки от плавки, шламы продувки от преобразования диоксида серы в серную кислоту и шламы из поверхностных водоемов (например, отстойников). Некоторые шлаки могут быть повторно сконцентрированы и возвращены на плавильные заводы для повторной обработки или извлечения других присутствующих металлов. Многие из этих твердофазных отходов являются опасными отходами, которые должны храниться в соответствии с природоохранными нормами.

 

Назад

Адаптировано из EPA 1995.

Медь

Медь добывается как открытыми, так и подземными рудниками, в зависимости от качества руды и характера рудного месторождения. Медная руда обычно содержит менее 1% меди в виде сульфидных минералов. Как только руда доставляется над землей, она дробится и измельчается до порошкообразного состояния, а затем концентрируется для дальнейшей переработки. В процессе обогащения измельченная руда смешивается с водой, добавляются химические реагенты и пульпа продувается воздухом. Пузырьки воздуха прикрепляются к медным минералам и затем снимаются с верхней части флотационных камер. Концентрат содержит от 20 до 30% меди. Хвосты, или пустая порода, из руды падают на дно ячеек и удаляются, обезвоживаются сгустителями и транспортируются в виде шлама в хвостохранилище для утилизации. Вся вода, используемая в этой операции, из обезвоживающих сгустителей и хвостохранилища, извлекается и повторно используется в процессе.

Медь может быть получена пирометаллургическим или гидрометаллургическим способом в зависимости от типа руды, используемой в качестве шихты. Концентраты руды, которые содержат минералы сульфида меди и сульфида железа, обрабатываются пирометаллургическими процессами для получения продуктов из меди высокой чистоты. Оксидные руды, которые содержат минералы оксида меди, которые могут встречаться в других частях рудника, вместе с другими окисленными отходами обрабатываются гидрометаллургическими процессами для получения продуктов из меди высокой чистоты.

Превращение меди из руды в металл осуществляется плавлением. Во время плавки концентраты сушат и подают в одну из печей нескольких типов. Там сульфидные минералы частично окисляются и плавятся, образуя слой штейна, смешанный медно-железный сульфид и шлак, верхний слой отходов.

Штейн далее обрабатывается конвертированием. Шлак выпускается из печи и складируется или выбрасывается в шлаковые отвалы на месте. Небольшое количество шлака продается для железнодорожного балласта и для пескоструйной обработки. Третьим продуктом плавильного процесса является диоксид серы, газ, который собирают, очищают и превращают в серную кислоту для продажи или использования в операциях гидрометаллургического выщелачивания.

После плавки медный штейн подается в конвертер. В ходе этого процесса медный штейн заливают в горизонтальный цилиндрический сосуд (примерно 10ґ4 м), снабженный рядом труб. Трубки, известные как фурмы, выступают в цилиндр и используются для подачи воздуха в конвертер. Известь и диоксид кремния добавляют к медному штейну для реакции с оксидом железа, образующимся в процессе, с образованием шлака. Медный лом также может быть добавлен в конвертер. Печь вращается так, что фурмы погружаются в воду, и в расплавленный штейн вдувается воздух, вызывая реакцию остатка сульфида железа с кислородом с образованием оксида железа и диоксида серы. Затем конвертер вращают, чтобы слить железосиликатный шлак.

Как только все железо удалено, конвертер поворачивают назад и подвергают второй продувке воздухом, во время которой остаток серы окисляется и удаляется из сульфида меди. Затем конвертер вращается, чтобы слить расплавленную медь, которая в этот момент называется черновой медью (названа так потому, что если дать ей затвердеть в этот момент, она будет иметь неровную поверхность из-за присутствия газообразного кислорода и серы). Диоксид серы из конвертеров собирают и подают в систему газоочистки вместе с диоксидом из плавильной печи и превращают в серную кислоту. Из-за остаточного содержания меди шлак возвращается в плавильную печь.

Черновая медь, содержащая не менее 98.5% меди, очищается до меди высокой чистоты в два этапа. Первым этапом является огневое рафинирование, при котором расплавленную черновую медь заливают в цилиндрическую печь, внешне похожую на конвертер, где расплав сначала продувают воздухом, а затем природным газом или пропаном для удаления последних остатков серы и любых примесей. остаточный кислород из меди. Затем расплавленную медь заливают в литейный круг для получения анодов, достаточно чистых для электрорафинирования.

При электрорафинировании медные аноды загружают в электролитические ячейки и помещают между медными исходными листами или катодами в ванне с раствором сульфата меди. Когда через ячейку пропускают постоянный ток, медь растворяется с анода, переносится через электролит и повторно осаждается на исходных листах катода. Когда катоды нарастут до достаточной толщины, их удаляют из электролизера и на их место укладывают новый комплект исходных листов. Твердые примеси в анодах падают на дно электролизера в виде шлама, где они в конечном итоге собираются и обрабатываются для извлечения драгоценных металлов, таких как золото и серебро. Этот материал известен как анодный шлам.

Катоды, извлеченные из электролизера, являются первичным продуктом производителя меди и содержат 99.99% меди. Их можно продавать на проволочные заводы в качестве катодов или перерабатывать в продукт, называемый катанкой. При изготовлении стержня катоды плавятся в шахтной печи, и расплавленная медь выливается на литейное колесо, чтобы сформировать стержень, пригодный для прокатки в непрерывный стержень диаметром 3/8 дюйма. Этот стержневой продукт отправляется на проволочные заводы, где из него экструдируют медную проволоку различных размеров.

В гидрометаллургическом процессе окисленные руды и отходы выщелачиваются серной кислотой в процессе плавки. Выщелачивание проводят на месте, или в специально подготовленных кучах, распределяя кислоту сверху и позволяя ей просачиваться вниз через материал, в котором она собирается. Земля под площадками для выщелачивания покрыта кислотостойким, непроницаемым пластиковым материалом, чтобы предотвратить загрязнение грунтовых вод выщелачивающим раствором. После того, как растворы, богатые медью, собраны, они могут быть обработаны одним из двух процессов: процессом цементации или процессом экстракции/электровыделения растворителем (SXEW). В процессе цементации (который сегодня редко используется) медь в кислом растворе осаждается на поверхности железного лома в обмен на железо. После цементирования достаточного количества меди железо с высоким содержанием меди вместе с рудными концентратами направляется в плавильный цех для извлечения меди пирометаллургическим путем.

В процессе SXEW насыщенный выщелачивающий раствор (PLS) концентрируется путем экстракции растворителем, при котором извлекается медь, но не примесные металлы (железо и другие примеси). Затем насыщенный медью органический раствор отделяют от фильтрата в отстойнике. К богатой органической смеси добавляют серную кислоту, которая превращает медь в раствор электролита. Фильтрат, содержащий железо и другие примеси, возвращается на операцию выщелачивания, где его кислота используется для дальнейшего выщелачивания. Богатый медью раствор полосы пропускают в электролитическую ячейку, известную как электролизная ячейка. Ячейка электролиза отличается от ячейки электрорафинирования тем, что в ней используется постоянный нерастворимый анод. Медь в растворе затем наносится на исходный листовой катод почти так же, как на катод в электролизере. Обедненный медью электролит возвращается в процесс экстракции растворителем, где он используется для извлечения большего количества меди из органического раствора. Катоды, произведенные в процессе электролиза, затем продаются или превращаются в стержни таким же образом, как и катоды, произведенные в процессе электрорафинирования.

Ячейки для электролиза также используются для подготовки исходных листов как для процессов электрорафинирования, так и для процессов электролиза путем нанесения меди на катоды из нержавеющей стали или титана с последующим удалением покрытой меди.

Опасности и их предотвращение

Основными опасностями являются воздействие рудной пыли во время обработки руды и плавки, паров металлов (включая медь, свинец и мышьяк) во время плавки, диоксид серы и окись углерода во время большинства плавильных операций, шум от операций дробления и измельчения и от печей, тепловая нагрузка от печи и серная кислота и электрические опасности во время электролитических процессов.

Меры предосторожности включают: LEV для пыли во время операций по перемещению; местная вытяжная и приточно-вытяжная вентиляция для двуокиси серы и угарного газа; программа борьбы с шумом и защиты органов слуха; защитная одежда и щиты, перерывы для отдыха и жидкости для теплового стресса; и LEV, СИЗ и электрические меры предосторожности для электролитических процессов. Средства защиты органов дыхания обычно используются для защиты от пыли, паров и диоксида серы.

В таблице 1 перечислены загрязнители окружающей среды для различных стадий плавки и рафинирования меди.

Таблица 1. Входы технологических материалов и выбросы загрязняющих веществ при выплавке и рафинировании меди

Процесс

Вклад материала

Выбросы в атмосферу

Технологические отходы

Прочие отходы

Концентрация меди

Медная руда, вода, химреактивы, загустители

 

Сточные воды флотации

Хвосты, содержащие минеральные отходы, такие как известняк и кварц

Выщелачивание меди

Медный концентрат, серная кислота

 

Неконтролируемый фильтрат

Отходы кучного выщелачивания

Плавка меди

Медный концентрат, кремнеземистый флюс

Диоксид серы, твердые частицы, содержащие мышьяк, сурьму, кадмий, свинец, ртуть и цинк

 

Шлам/шлам продувки кислотной установки, шлак, содержащий сульфиды железа, кремнезем

Преобразование меди

Медный штейн, медный лом, кремнистый флюс

Диоксид серы, твердые частицы, содержащие мышьяк, сурьму, кадмий, свинец, ртуть и цинк

 

Шлам/шлам продувки кислотной установки, шлак, содержащий сульфиды железа, кремнезем

Электролитическое рафинирование меди

Черновая медь, серная кислота

   

Шламы, содержащие примеси, такие как золото, серебро, сурьма, мышьяк, висмут, железо, свинец, никель, селен, сера и цинк

 

Вести

Процесс производства первичного свинца состоит из четырех стадий: спекания, плавки, окалины и пирометаллургического рафинирования. Сначала сырье, состоящее в основном из свинцового концентрата в виде сульфида свинца, подают в агломашину. Могут быть добавлены другие сырьевые материалы, включая железо, кремнезем, известняковый флюс, кокс, соду, золу, пирит, цинк, щелочь и твердые частицы, собранные с устройств контроля загрязнения. В агломашине свинцовое сырье подвергается воздействию струй горячего воздуха, которые сжигают серу, образуя двуокись серы. Материал оксида свинца, полученный после этого процесса, содержит около 9% своего веса в углероде. Затем агломерат вместе с коксом, различными переработанными и очищающими материалами, известняком и другими флюсовыми агентами подают в доменную печь для восстановления, где углерод действует как топливо и плавит или плавит свинец. Расплавленный свинец стекает на дно печи, где образуются четыре слоя: «шпейс» (самый легкий материал, в основном мышьяк и сурьма); «штейн» (сульфид меди и другие сульфиды металлов); доменный шлак (преимущественно силикаты); и слиток свинца (98% свинца по весу). Затем все слои сливаются. Шпейс и штейн продаются медеплавильным заводам для извлечения меди и драгоценных металлов. Доменный шлак, содержащий цинк, железо, кремнезем и известь, хранится в буртах и ​​частично перерабатывается. Выбросы оксида серы образуются в доменных печах из-за небольших количеств остаточного сульфида свинца и сульфатов свинца в сырье для агломерации.

Необработанный слиток свинца из доменной печи обычно требует предварительной обработки в котлах перед рафинированием. Во время окалины слиток перемешивают в шлаковом котле и охлаждают чуть выше точки его замерзания (от 370 до 425°C). Окалина, состоящая из оксида свинца вместе с медью, сурьмой и другими элементами, всплывает наверх и затвердевает над расплавленным свинцом.

Окалина удаляется и подается в шлаковую печь для извлечения полезных металлов, не содержащих свинца. Для увеличения извлечения меди окаленный свинцовый слиток обрабатывают, добавляя серосодержащие материалы, цинк и/или алюминий, снижая содержание меди примерно до 0.01%.

На четвертом этапе слиток свинца рафинируют с использованием пирометаллургических методов для удаления всех оставшихся не свинцовых материалов, пригодных для продажи (например, золота, серебра, висмута, цинка и оксидов металлов, таких как сурьма, мышьяк, олово и оксид меди). Свинец очищается в чугунном котле в пять стадий. В первую очередь удаляются сурьма, олово и мышьяк. Затем добавляют цинк и из цинкового шлака удаляют золото и серебро. Далее свинец очищают вакуумным удалением (перегонкой) цинка. Рафинирование продолжается с добавлением кальция и магния. Эти два вещества соединяются с висмутом, образуя нерастворимое соединение, которое удаляют из котла. На последнем этапе к свинцу можно добавить едкий натр и/или нитраты, чтобы удалить любые оставшиеся следы металлических примесей. Очищенный свинец будет иметь чистоту от 99.90 до 99.99% и может быть смешан с другими металлами для образования сплавов или может быть непосредственно отлит в формы.

Опасности и их предотвращение

Основными опасностями являются воздействие рудной пыли во время обработки руды и плавки, пары металлов (включая свинец, мышьяк и сурьму) во время плавки, двуокись серы и окись углерода во время большинства плавильных операций, шум от операций измельчения и дробления и от печей, а также тепловой удар. из печей.

Меры предосторожности включают: LEV для пыли во время операций по перемещению; местная вытяжная и приточно-вытяжная вентиляция для двуокиси серы и угарного газа; программа борьбы с шумом и защиты органов слуха; и защитная одежда и щиты, перерывы для отдыха и жидкости для теплового стресса. Средства защиты органов дыхания обычно используются для защиты от пыли, паров и диоксида серы. Необходим биологический мониторинг свинца.

В таблице 2 перечислены загрязнители окружающей среды для различных этапов плавки и рафинирования свинца.

Таблица 2. Входы технологических материалов и выбросы загрязняющих веществ при выплавке и рафинировании свинца

Процесс

Вклад материала

Выбросы в атмосферу

Технологические отходы

Прочие отходы

Спекание свинца

Свинцовая руда, железо, кремнезем, известняковый флюс, кокс, сода, зола, пирит, цинк, каустик, мешочная пыль

Диоксид серы, твердые частицы, содержащие кадмий и свинец

   

Плавка свинца

Свинцовый агломерат, кокс

Диоксид серы, твердые частицы, содержащие кадмий и свинец

Сточные воды промывки завода, вода грануляции шлака

Шлак, содержащий примеси, такие как цинк, железо, кремнезем и известь, твердые частицы поверхностных водоемов

Свинцовый шлак

Слиток свинца, кальцинированная сода, сера, рукавная пыль, кокс

   

Шлак, содержащий такие примеси, как медь, поверхностные твердые включения

Очистка свинца

Свинцовый шлак

     

 

Цинк

Цинковый концентрат получают путем отделения руды, которая может содержать всего 2% цинка, от пустой породы путем дробления и флотации, что обычно выполняется на руднике. Затем цинковый концентрат восстанавливают до металлического цинка одним из двух способов: либо пирометаллургически путем дистилляции (ретортинг в печи), либо гидрометаллургически путем электролиза. На долю последнего приходится примерно 80% общего объема переработки цинка.

В гидрометаллургическом рафинировании цинка обычно используются четыре стадии обработки: прокаливание, выщелачивание, очистка и электролиз. Кальцинирование или обжиг — это высокотемпературный процесс (от 700 до 1000 °C), в ходе которого концентрат сульфида цинка превращается в нечистый оксид цинка, называемый кальцином. Типы обжарочных аппаратов включают многоподовые, подвесные или с псевдоожиженным слоем. Обычно прокаливание начинают с смешивания цинкосодержащих материалов с углем. Затем эту смесь нагревают или обжигают для испарения оксида цинка, который затем выводят из реакционной камеры вместе с образовавшимся газовым потоком. Поток газа направляется в зону рукавного фильтра (фильтра), где оксид цинка улавливается пылью рукавного фильтра.

Все процессы кальцинирования производят диоксид серы, который контролируется и превращается в серную кислоту в качестве товарного побочного продукта процесса.

Электролитическая переработка десульфурированного огарка состоит из трех основных стадий: выщелачивания, очистки и электролиза. Выщелачивание относится к растворению захваченного огарка в растворе серной кислоты с образованием раствора сульфата цинка. Огарок можно выщелачивать один или два раза. В методе двойного выщелачивания огарок растворяют в слегка кислом растворе для удаления сульфатов. Затем огарок повторно выщелачивают в более сильном растворе, который растворяет цинк. Этот второй этап выщелачивания фактически является началом третьего этапа очистки, потому что многие примеси железа выпадают из раствора вместе с цинком.

После выщелачивания раствор очищают в две или более стадий путем добавления цинковой пыли. Раствор очищается, поскольку пыль вынуждает вредные элементы осаждаться, чтобы их можно было отфильтровать. Очистку обычно проводят в больших резервуарах для перемешивания. Процесс протекает при температуре от 40 до 85°С и давлении от атмосферного до 2.4 атмосферы. Элементы, извлеченные во время очистки, включают медь в виде кека и кадмий в виде металла. После очистки раствор готов к заключительному этапу электролиза.

Электролиз цинка происходит в электролизере и включает прохождение электрического тока от анода из сплава свинца и серебра через водный раствор цинка. Этот процесс заряжает взвешенный цинк и заставляет его осаждаться на алюминиевом катоде, погруженном в раствор. Каждые 24–48 часов каждую ячейку выключают, оцинкованные катоды удаляют и промывают, а цинк механически удаляют с алюминиевых пластин. Затем цинковый концентрат плавится и отливается в слитки, и его чистота часто достигает 99.995%.

Электролитические плавильные печи цинка содержат до нескольких сотен ячеек. Часть электрической энергии преобразуется в тепло, что повышает температуру электролита. Электролизеры работают в диапазоне температур от 30 до 35°С при атмосферном давлении. При электролизе часть электролита проходит через градирни для снижения его температуры и испарения воды, собираемой в процессе.

Опасности и их предотвращение

Основными опасностями являются воздействие рудной пыли во время обработки руды и плавки, паров металлов (включая цинк и свинец) во время рафинирования и обжига, двуокиси серы и монооксида углерода во время большинства плавильных операций, шум от операций дробления и измельчения и от печей, тепловой удар от печи и серная кислота и электрические опасности во время электролитических процессов.

Меры предосторожности включают: LEV для пыли во время операций по перемещению; местная вытяжная и приточно-вытяжная вентиляция для двуокиси серы и угарного газа; программа борьбы с шумом и защиты органов слуха; защитная одежда и щиты, перерывы для отдыха и жидкости для теплового стресса; и LEV, СИЗ и электрические меры предосторожности для электролитических процессов. Средства защиты органов дыхания обычно используются для защиты от пыли, паров и диоксида серы.

В таблице 3 перечислены загрязнители окружающей среды для различных этапов плавки и рафинирования цинка.

Таблица 3. Входы технологических материалов и выбросы загрязняющих веществ при выплавке и рафинировании цинка

Процесс

Вклад материала

Выбросы в атмосферу

Технологические отходы

Прочие отходы

Прокаливание цинка

цинковая руда, кокс

Диоксид серы, твердые частицы, содержащие цинк и свинец

 

Шлам для продувки кислотного завода

Выщелачивание цинка

Цинковый огарок, серная кислота, известняк, отработанный электролит

 

Сточные воды, содержащие серную кислоту

 

Очистка цинка

Раствор цинковой кислоты, цинковая пыль

 

Сточные воды, содержащие серную кислоту, железо

Медный кек, кадмий

Цинк электролизом

Цинк в сернокислотном/водном растворе, аноды из сплава свинца и серебра, катоды из алюминия, карбонат бария или стронций, коллоидные добавки

 

Разбавленная серная кислота

Электролитические шламы/шламы

 

Назад

Обзор процесса

Бокситы добываются открытым способом. Более богатые руды используются по мере добычи. Руды более низкого качества могут быть обогащены путем дробления и промывки для удаления отходов глины и кремнезема. Производство металла состоит из двух основных этапов:

  1. рафинирование. Производство глинозема из бокситов по способу Байера, при котором бокситы вывариваются при высокой температуре и давлении в крепком растворе едкого натра. Полученный гидрат кристаллизуют и прокаливают до оксида в печи для обжига или в кальцинаторе с псевдоожиженным слоем.
  2. Снижение. Восстановление глинозема до первичного металлического алюминия с использованием электролитического процесса Холла-Эру с использованием угольных электродов и криолитового флюса.

 

Экспериментальные разработки предполагают, что в будущем алюминий может быть восстановлен до металла путем прямого восстановления из руды.

В настоящее время используются два основных типа электролитических ячеек Холла-Эру. В так называемом процессе «предварительного обжига» используются электроды, изготовленные, как указано ниже. В таких плавильных цехах воздействие полициклических углеводородов обычно происходит на предприятиях по производству электродов, особенно в смесительных мельницах и формовочных прессах. Плавильные заводы, использующие электролизеры Содерберга, не нуждаются в оборудовании для производства обожженных углеродных анодов. Вместо этого смесь кокса и пекового связующего помещают в бункеры, нижние концы которых погружены в ванну с расплавленной криолит-глиноземной смесью. Когда смесь пека и кокса нагревается в ванне с расплавленным металлом и криолитом внутри камеры, эта смесь спекается в твердую графитовую массу. на месте. Металлические стержни вставлены в анодную массу в качестве проводников для электрического потока постоянного тока. Эти стержни необходимо периодически заменять; при их извлечении значительное количество летучих веществ каменноугольного пека выделяется в окружающую среду камеры камеры. К этому воздействию добавляют те летучие пековые вещества, которые образуются в процессе обжига пекококсовой массы.

В течение последнего десятилетия промышленность стремилась либо не заменять, либо модифицировать существующие установки для восстановления типа Содерберга вследствие доказанной канцерогенной опасности, которую они представляют. Кроме того, с ростом автоматизации операций восстановительной электростанции, особенно замены анодов, задачи все чаще выполняются с помощью закрытых механических кранов. Следовательно, облучение рабочих и риск развития заболеваний, связанных с выплавкой алюминия, на современных предприятиях постепенно снижаются. Напротив, в тех странах, где адекватные капитальные вложения недоступны, сохранение старых процессов восстановления с ручным управлением будет по-прежнему представлять риск тех профессиональных нарушений (см. ниже), которые ранее были связаны с заводами по восстановлению алюминия. Действительно, эта тенденция будет усиливаться в таких старых, неулучшенных операциях, особенно с возрастом.

Производство угольных электродов

Электроды, необходимые для электролитического восстановления с предварительным обжигом до чистого металла, обычно изготавливаются на предприятии, связанном с этим типом алюминиевых заводов. Аноды и катоды чаще всего изготавливаются из смеси измельченного нефтяного кокса и пека. Кокс сначала измельчают в шаровых мельницах, затем транспортируют и механически смешивают с пеком и, наконец, отливают в блоки на формовочных прессах. Затем эти анодные или катодные блоки нагревают в газовой печи в течение нескольких дней до тех пор, пока они не образуют твердые графитовые массы, из которых будут удалены практически все летучие вещества. Наконец, они прикрепляются к анодным стержням или имеют прорези для катодных стержней.

Следует отметить, что пек, используемый для изготовления таких электродов, представляет собой дистиллят, полученный из каменноугольной или нефтяной смолы. При превращении этой смолы в пек при нагревании конечный пековый продукт выпаривает практически все низкокипящие неорганические вещества, например SO.2, а также алифатические соединения и ароматические соединения с одним и двумя кольцами. Таким образом, такой пек не должен представлять такой же опасности при его использовании, как каменноугольная или нефтяная смола, поскольку эти классы соединений не должны присутствовать. Есть некоторые признаки того, что канцерогенный потенциал таких продуктов смолы может быть не таким большим, как у более сложной смеси смол и других летучих веществ, связанных с неполным сгоранием угля.

Опасности и их предотвращение

Опасности и меры предосторожности при плавке и рафинировании алюминия в основном такие же, как и при плавке и рафинировании в целом; однако отдельные процессы представляют определенную опасность.

Горнодобывающая промышленность

Хотя в литературе встречаются спорадические упоминания о «бокситовом легком», убедительных доказательств того, что такое образование существует, мало. Однако следует учитывать возможность присутствия кристаллического кремнезема в бокситовых рудах.

процесс Байера

Широкое использование каустической соды в процессе Байера сопряжено с частым риском химических ожогов кожи и глаз. Удаление накипи из резервуаров с помощью пневматических молотков приводит к сильному шумовому воздействию. Потенциальные опасности, связанные с вдыханием чрезмерных доз оксида алюминия, образующегося в этом процессе, обсуждаются ниже.

Все рабочие, участвующие в процессе Байера, должны быть хорошо информированы об опасностях, связанных с обращением с едким натром. На всех объектах, подверженных риску, должны быть предусмотрены фонтанчики для промывания глаз и бассейны с проточной водой и водоотводные души с пояснительным пояснением их использования. СИЗ (например, защитные очки, перчатки, фартуки и сапоги) должны быть обеспечены. Должны быть обеспечены душевые и двойные раздевалки (один шкафчик для рабочей одежды, другой для личной одежды), а всем работникам рекомендуется тщательно мыться в конце смены. Все рабочие, работающие с расплавленным металлом, должны быть снабжены щитками, респираторами, рукавицами, фартуками, нарукавниками и гетрами для защиты от ожогов, пыли и паров. Рабочие, занятые на низкотемпературном процессе Гадо, должны быть обеспечены специальными перчатками и костюмами для защиты от паров соляной кислоты, выделяющихся при пуске электролизеров; шерсть показала хорошую устойчивость к этим испарениям. Респираторы с угольными картриджами или маски, пропитанные оксидом алюминия, обеспечивают достаточную защиту от паров смолы и фтора; для защиты от угольной пыли необходимы эффективные пылезащитные маски. Рабочие с более тяжелым воздействием пыли и дыма, особенно на предприятиях Содерберга, должны быть обеспечены средствами защиты органов дыхания с подачей воздуха. Поскольку механизированные работы в цехах выполняются удаленно из закрытых кабин, необходимость в этих мерах защиты отпадает.

электролитическое восстановление

Электролитическое восстановление подвергает рабочих риску получения ожогов кожи и несчастных случаев из-за брызг расплавленного металла, теплового стресса, шума, опасностей поражения электрическим током, паров криолита и плавиковой кислоты. Электролизеры могут выделять большое количество пыли фторида и оксида алюминия.

В цехах изготовления угольных электродов должно быть установлено вытяжное вентиляционное оборудование с рукавными фильтрами; ограждение оборудования для измельчения пека и угля эффективно сводит к минимуму воздействие нагретого пека и угольной пыли. Следует проводить регулярные проверки концентрации пыли в атмосфере с помощью подходящего устройства для отбора проб. Рабочие, подвергающиеся воздействию пыли, должны периодически проходить рентгенологическое обследование, после которого, при необходимости, должны проводиться клинические осмотры.

Чтобы снизить риск обращения с пеком, транспортировка этого материала должна быть максимально механизирована (например, можно использовать автоцистерны с подогревом для перевозки жидкого пека на завод, где он автоматически перекачивается в резервуары с подогретым пеком). Регулярные осмотры кожи для выявления эритемы, эпителиомы или дерматита также целесообразны, а дополнительную защиту могут обеспечить барьерные кремы на альгинатной основе.

Рабочие, выполняющие огневые работы, должны быть проинструктированы до наступления жаркой погоды о необходимости увеличить потребление жидкости и обильно солить пищу. Они и их руководители также должны быть обучены распознавать зарождающиеся расстройства, вызванные жарой, у себя и своих коллег. Все работающие здесь должны быть обучены принимать надлежащие меры, необходимые для предотвращения возникновения или прогрессирования тепловых расстройств.

Рабочие, подвергающиеся воздействию высоких уровней шума, должны быть обеспечены средствами защиты слуха, такими как беруши, которые пропускают низкочастотный шум (чтобы обеспечить восприятие приказов), но уменьшают передачу интенсивного высокочастотного шума. Кроме того, рабочие должны регулярно проходить аудиометрическое обследование для выявления потери слуха. Наконец, персонал также должен быть обучен проведению сердечно-легочной реанимации пострадавшим от поражения электрическим током.

Возможность разбрызгивания расплавленного металла и сильных ожогов широко распространена на многих площадках восстановительных заводов и связанных с ними операций. В дополнение к защитной одежде (например, рукавицам, фартукам, гетрам и щиткам для лица) следует запретить ношение синтетической одежды, поскольку тепло расплавленного металла заставляет такие нагретые волокна плавиться и прилипать к коже, что еще больше усиливает ожоги кожи.

Лица, использующие кардиостимуляторы, должны быть исключены из редукционных операций из-за риска аритмии, вызванной магнитным полем.

Другие последствия для здоровья

Широко сообщалось об опасности для рабочих, населения в целом и окружающей среды в результате выброса фторсодержащих газов, дыма и пыли при использовании криолитового флюса (см. таблицу 1). У детей, проживающих поблизости от плохо контролируемых алюминиевых заводов, сообщалось о разной степени крапчатости постоянных зубов, если воздействие происходило на этапе развития постоянных зубов. Среди рабочих металлургических заводов до 1950 г. или там, где сохранялся недостаточный контроль за выбросами фтора, наблюдались различные степени флюороза костей. Первая стадия этого состояния состоит из простого увеличения плотности костей, особенно выраженного в телах позвонков и тазу. По мере дальнейшего всасывания фтора в кости в дальнейшем наблюдается кальцификация связок таза. Наконец, в случае экстремального и длительного воздействия фтора отмечается кальцификация околопозвоночных и других связочных структур, а также суставов. В то время как эта последняя стадия наблюдалась в ее тяжелой форме на заводах по переработке криолита, такие продвинутые стадии редко, если вообще когда-либо, наблюдались у рабочих алюминиевых заводов. По-видимому, менее выраженные рентгенологические изменения костных и связочных структур не связаны с изменениями архитектурной или метаболической функции кости. С помощью надлежащих методов работы и адекватного контроля вентиляции можно легко предотвратить развитие каких-либо из вышеперечисленных рентгенологических изменений у рабочих, работающих на таких операциях, несмотря на 25-40 лет такой работы. Наконец, механизация цехов электролиза должна свести к минимуму, если не полностью устранить любые опасности, связанные с фторидами.

Таблица 1. Входы технологических материалов и выбросы загрязняющих веществ при выплавке и рафинировании алюминия

Процесс

Вклад материала

Выбросы в атмосферу

Технологические отходы

Прочие отходы

Переработка бокситов

Бокситы, гидроксид натрия

Твердые частицы, щелочь/вода
пар

 

Остаток, содержащий кремний, железо, титан, оксиды кальция и щелочь

Осветление и осаждение глинозема

Глиноземная суспензия, крахмал, вода

 

Сточные воды, содержащие крахмал, песок и щелочь

 

Прокаливание глинозема

гидрат алюминия

Твердые частицы и водяной пар

   

Первичный электролит
выплавка алюминия

Глинозем, угольные аноды, электролизеры, криолит

Фторид - как газообразный, так и в виде частиц, двуокись углерода, двуокись серы, окись углерода, C2F6 , CF4 и перфторуглероды (PFC)

 

Отработанные кастрюли

 

С начала 1980-х годов у рабочих в цехах по восстановлению алюминия были четко продемонстрированы состояния, похожие на астму. Эта аберрация, называемая профессиональной астмой, связанной с плавкой алюминия (OAAAS), характеризуется переменным сопротивлением воздушному потоку, гиперреактивностью бронхов или тем и другим и не провоцируется раздражителями вне рабочего места. Его клинические симптомы включают свистящее дыхание, чувство стеснения в груди, одышку и непродуктивный кашель, которые обычно проходят через несколько часов после производственных воздействий. Латентный период между началом воздействия на рабочем месте и началом ОААС сильно варьирует от 1 недели до 10 лет, в зависимости от интенсивности и характера воздействия. Состояние обычно улучшается при удалении с рабочего места после отпуска и т. д., но становится более частым и тяжелым при продолжительном воздействии на работу.

Хотя возникновение этого состояния коррелирует с концентрацией фтора в помещении, неясно, связана ли этиология расстройства именно с воздействием этого химического агента. Учитывая сложную смесь пыли и дыма (например, твердые и газообразные фториды, диоксид серы, а также низкие концентрации оксидов ванадия, никеля и хрома), более вероятно, что такие измерения фторидов представляют собой заменитель этой сложной смеси дымов. газы и твердые частицы, обнаруженные в помещениях электролиза.

В настоящее время представляется, что это состояние является одной из все более важной группы профессиональных заболеваний: профессиональной астмы. Причинный процесс, приводящий к этому расстройству, в отдельном случае определяется с трудом. Признаки и симптомы ОААС могут быть следствием: ранее существовавшей аллергической астмы, неспецифической гиперреактивности бронхов, синдрома реактивной дисфункции дыхательных путей (RADS) или истинной профессиональной астмы. Диагностика этого состояния в настоящее время проблематична, требуя соответствующего анамнеза, наличия переменного ограничения воздушного потока или, при его отсутствии, развития фармакологически индуцированной гиперреактивности бронхов. Но если последнее недоказуемо, этот диагноз маловероятен. (Однако это явление может в конечном итоге исчезнуть после того, как расстройство исчезнет с устранением вредных воздействий на работе.)

Поскольку это расстройство, как правило, становится все более тяжелым при продолжительном воздействии, пострадавших людей чаще всего необходимо отстранить от продолжительного воздействия на работе. В то время как лица с ранее существовавшей атопической астмой должны быть изначально ограничены в доступе в камеры для снижения содержания алюминия, отсутствие атопии не может предсказать, возникнет ли это состояние после производственных воздействий.

В настоящее время имеются сообщения о том, что алюминий может быть связан с нейротоксичностью у рабочих, занятых плавкой и сваркой этого металла. Было ясно показано, что алюминий всасывается через легкие и выделяется с мочой в количествах, превышающих норму, особенно у работников реанимационных камер. Однако большая часть литературы, посвященной неврологическим эффектам у таких работников, основана на предположении, что поглощение алюминия приводит к нейротоксичности человека. Соответственно, до тех пор, пока такие ассоциации не станут более воспроизводимыми, связь между алюминием и профессиональной нейротоксичностью в настоящее время следует считать спекулятивной.

Из-за необходимости иногда расходовать свыше 300 ккал/ч при замене анодов или выполнении других напряженных работ в присутствии расплавленного криолита и алюминия в периоды жаркой погоды могут наблюдаться тепловые нарушения. Такие эпизоды наиболее вероятны, когда погода вначале меняется с умеренной на жаркую и влажную. Кроме того, методы работы, которые приводят к ускоренной замене анода или работе в течение двух последовательных рабочих смен в жаркую погоду, также предрасполагают рабочих к таким тепловым расстройствам. Рабочие, недостаточно акклиматизированные к жаре или физически кондиционированные, потребляющие недостаточно соли или перенесшие интеркуррентные или недавние заболевания, особенно склонны к развитию теплового истощения и/или тепловых судорог при выполнении таких тяжелых работ. Тепловой удар случался, но редко среди рабочих алюминиевых заводов, за исключением тех, у кого были известные предрасполагающие изменения здоровья (например, алкоголизм, старение).

Было продемонстрировано, что воздействие полициклических ароматических соединений, связанное с вдыханием паров смолы и твердых частиц, подвергает персонал восстановительных клеток типа Содерберга, в частности, чрезмерному риску развития рака мочевого пузыря; избыточный риск рака менее известен. Предполагается, что работники заводов по производству угольных электродов, где нагревают смеси нагретого кокса и гудрона, также подвергаются такому риску. Однако после прокаливания электродов в течение нескольких дней при температуре около 1,200 °С полициклические ароматические соединения практически полностью сгорают или улетучиваются и больше не связаны с такими анодами или катодами. Следовательно, редукционные клетки, в которых используются предварительно обожженные электроды, не представляют столь четкого представления о чрезмерном риске развития этих злокачественных заболеваний. Другие неоплазии (например, негранулоцитарный лейкоз и рак головного мозга) могут возникать при операциях по уменьшению содержания алюминия; в настоящее время такие свидетельства фрагментарны и непоследовательны.

Вблизи электролизеров использование пневматических пробойников в цехах электролиза создает уровень шума порядка 100 дБА. Ячейки электролитического восстановления включаются последовательно от источника питания низкого напряжения с большой силой тока, и, следовательно, случаи поражения электрическим током обычно не бывают тяжелыми. Однако в машинном отделении в точке, где источник высокого напряжения соединяется с сетью последовательного соединения цеха электролиза, могут произойти серьезные несчастные случаи с поражением электрическим током, особенно потому, что источником питания является переменный ток высокого напряжения.

Поскольку были высказаны опасения по поводу воздействия на здоровье, связанного с электромагнитными полями, воздействие на рабочих в этой отрасли было поставлено под сомнение. Следует признать, что электроэнергия, подаваемая на электролизеры, представляет собой постоянный ток; соответственно, электромагнитные поля, генерируемые в электролизных цехах, в основном относятся к типу статического поля или стоячего поля. Такие поля, в отличие от низкочастотных электромагнитных полей, еще труднее показать, что они оказывают последовательное или воспроизводимое биологическое действие как экспериментально, так и клинически. Кроме того, обычно обнаруживается, что уровни потока магнитных полей, измеренные в современных камерах, находятся в пределах предлагаемых в настоящее время предварительных пороговых предельных значений для статических магнитных полей, субрадиочастотных и статических электрических полей. Воздействие электромагнитных полей сверхнизкой частоты также происходит на восстановительных установках, особенно в дальних концах этих помещений, примыкающих к помещениям с выпрямителями. Однако уровни потока, обнаруженные в близлежащих корпусах электролиза, минимальны и намного ниже существующих стандартов. Наконец, последовательные или воспроизводимые эпидемиологические данные о неблагоприятном воздействии на здоровье электромагнитных полей на предприятиях по восстановлению алюминия не были убедительно продемонстрированы.

Производство электродов

У рабочих, контактирующих с парами смолы, может развиться эритема; Воздействие солнечного света вызывает фотосенсибилизацию с усилением раздражения. Случаи локализованных опухолей кожи имели место среди работников, работающих с угольными электродами, при несоблюдении правил личной гигиены; после иссечения и смены работы дальнейшего распространения или рецидива обычно не отмечается. При изготовлении электродов может образовываться значительное количество угольной и пековой пыли. Там, где такое воздействие пыли было серьезным и неадекватно контролируемым, время от времени поступали сообщения о том, что у производителей угольных электродов может развиться простой пневмокониоз с очаговой эмфиземой, осложненный развитием массивных фиброзных поражений. Как простые, так и осложненные пневмокониозы неотличимы от соответствующего состояния пневмокониозов угольщиков. При измельчении кокса в шаровых мельницах уровень шума достигает 100 дБА.

Примечание редактора: Международное агентство по изучению рака (IARC) отнесло алюминиевую промышленность к группе 1 известных причин возникновения рака у человека. Различные воздействия были связаны с другими заболеваниями (например, «туалетной астмой»), которые описаны в других разделах этого руководства. Энциклопедия.

 

Назад

Среда, Март 16 2011 21: 06

Плавка и аффинаж золота

Адаптировано из 3-го издания Энциклопедии по охране труда и технике безопасности.

Добыча золота ведется в небольших масштабах отдельными старателями (например, в Китае и Бразилии) и в крупных масштабах в подземных рудниках (например, в Южной Африке) и открытым способом (например, в США).

Простейшим методом добычи золота является промывание, при котором круглую емкость заполняют золотосодержащим песком или гравием, держат ее под струей воды и вращают. Более легкий песок и гравий постепенно смываются, оставляя частицы золота ближе к центру лотка. Более совершенная гидравлическая добыча золота заключается в направлении мощного потока воды на золотосодержащий гравий или песок. Это дробит материал и вымывает его через специальные шлюзы, в которых золото оседает, а более легкий гравий всплывает. Для разработки рек используются элеваторные земснаряды, состоящие из плоскодонных лодок, которые с помощью цепочки небольших ковшей зачерпывают материал со дна реки и выгружают его в просеивающий контейнер (грохот). Материал вращается в барабане по мере того, как на него направляется вода. Золотосодержащий песок просачивается через отверстия в барабане и падает на встряхивающие столы для дальнейшего концентрирования.

Существует два основных метода извлечения золота из руды. Это процессы, укрупнение цианирование. Процесс амальгамирования основан на способности золота сплавляться с металлической ртутью, образуя амальгамы различной консистенции, от твердых до жидких. Золото можно довольно легко удалить из амальгамы, отогнав ртуть. При внутреннем амальгамировании золото отделяется внутри дробильного аппарата одновременно с дроблением руды. Снятая с аппарата амальгама промывается водой от примесей в специальных мисках. Затем оставшуюся ртуть выдавливают из амальгамы. При внешнем амальгамировании золото отделяют вне дробильных аппаратов, в смесителях или шлюзах (наклонный стол, покрытый медными листами). Перед удалением амальгамы добавляют свежую ртуть. Затем очищенную и промытую амальгаму прессуют. В обоих процессах ртуть удаляют из амальгамы перегонкой. Процесс объединения сегодня встречается редко, за исключением мелкомасштабной добычи, из-за экологических соображений.

Извлечение золота цианированием основано на способности золота образовывать устойчивую водорастворимую двойную соль KAu(CN)2 при сочетании с цианистым калием в ассоциации с кислородом. Пульпа, образующаяся при дроблении золотой руды, состоит из более крупных кристаллических частиц, известных как пески, и более мелких аморфных частиц, известных как ил. Песок, будучи более тяжелым, оседает на дне аппарата и пропускает растворы (включая ил). Процесс извлечения золота состоит из подачи тонкоизмельченной руды в ванну для выщелачивания и фильтрации через нее раствора цианида калия или натрия. Ил отделяют от растворов цианида золота добавлением загустителей и вакуумной фильтрацией. Кучное выщелачивание, при котором раствор цианида заливают на выровненную кучу крупноизмельченной руды, становится все более популярным, особенно при работе с бедными рудами и хвостами горных работ. В обоих случаях золото извлекают из раствора цианида золота путем добавления алюминиевой или цинковой пыли. В ходе отдельной операции в реактор для выщелачивания добавляют концентрированную кислоту для растворения цинка или алюминия, оставляя после себя твердое золото.

Под действием углекислоты, воды и воздуха, а также кислот, находящихся в руде, цианистые растворы разлагаются с выделением циановодородного газа. Для того чтобы этого не допустить, добавляют щелочь (известь или едкий натр). Цианистый водород также образуется при добавлении кислоты для растворения алюминия или цинка.

Другой метод цианирования включает использование активированного угля для удаления золота. Загустители добавляют в раствор цианида золота перед суспендированием активированным углем, чтобы уголь оставался во взвешенном состоянии. Золотосодержащий уголь удаляют просеиванием, а золото извлекают концентрированным щелочным цианидом в спиртовом растворе. Затем золото извлекают электролизом. Древесный уголь можно реактивировать путем обжига, а цианид можно восстановить и использовать повторно.

И амальгамирование, и цианирование производят металл, который содержит значительное количество примесей, содержание чистого золота редко превышает пробу 900 промилле, если только его не подвергают дальнейшей электролитической очистке для получения степени пробы до 999.8 промилле и выше.

Золото также извлекается как побочный продукт при плавке меди, свинца и других металлов (см. статью «Плавка и рафинирование меди, свинца и цинка» в этой главе).

Опасности и их предотвращение

Золотая руда, залегающая на больших глубинах, добывается подземным способом. Это требует принятия мер по предотвращению образования и распространения пыли в горных выработках. Выделение золота из мышьяковых руд вызывает отравление мышьяком горняков, загрязнение воздуха и почвы мышьякосодержащей пылью.

При добыче золота ртутью рабочие могут подвергаться воздействию высоких концентраций ртути в воздухе, когда ртуть помещается в шлюзы или удаляется из них, когда амальгама очищается или прессуется и когда ртуть отгоняется; Сообщалось об отравлении ртутью среди рабочих амальгамации и дистилляции. Риск воздействия ртути при амальгамировании стал серьезной проблемой в ряде стран Дальнего Востока и Южной Америки.

В процессах амальгамирования ртуть должна помещаться на шлюзы, а амальгама должна удаляться таким образом, чтобы гарантировать, что ртуть не попадет на кожу рук (используя лопаты с длинными ручками, защитную одежду, непроницаемую для ртути, и скоро). Обработка амальгамы и удаление или прессование ртути также должны быть максимально механизированы, исключая возможность прикосновения ртути к рукам; обработка амальгамы и отгонка ртути должны производиться в отдельных изолированных помещениях, в которых стены, потолки, полы, аппараты и рабочие поверхности покрыты материалом, не впитывающим ртуть и ее пары; все поверхности необходимо регулярно очищать, чтобы удалить все ртутные отложения. Все помещения, предназначенные для проведения работ с использованием ртути, должны быть оборудованы общеобменной и местной вытяжной вентиляцией. Эти вентиляционные системы должны быть особенно эффективными в помещениях, где ртуть отгоняется. Запасы ртути должны храниться в герметичных металлических контейнерах под специальным вытяжным шкафом; рабочие должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты, необходимыми для работы с ртутью; необходимо систематически контролировать воздух в помещениях, используемых для амальгамирования и дистилляции. Также должен быть медицинский контроль.

Загрязнение воздуха цианистым водородом на цианидных установках зависит от температуры воздуха, вентиляции, объема обрабатываемого материала, концентрации используемых растворов цианида, качества реагентов и количества открытых установок. Медицинское обследование рабочих золотоизвлекательных фабрик выявило признаки хронического отравления цианистым водородом, высокую частоту аллергических дерматитов, экземы и пиодермии (острое воспалительное заболевание кожи с гноетечением).

Особое значение имеет правильная организация приготовления растворов цианидов. Если не механизировать вскрытие бочек с цианистыми солями и подачу этих солей в ванны для растворения, может произойти значительное загрязнение цианидной пылью и цианистым газом. Растворы цианидов следует подавать через закрытые системы с помощью автоматических насосов-дозаторов. В установках для цианирования золота во всех аппаратах для цианирования должна поддерживаться правильная степень щелочности; кроме того, аппараты для цианирования должны быть герметичны и оборудованы системой LEV, обеспечивающей адекватную общую вентиляцию и мониторинг утечек. Все цианирующие аппараты, а также стены, полы, открытые площадки и лестницы помещений должны быть покрыты непористыми материалами и регулярно очищаться слабыми щелочными растворами.

Использование кислот для разрушения цинка при переработке золотого шлама может выделять цианистый водород и арсин. Поэтому эти операции должны производиться в специально оборудованных и обособленных помещениях с использованием местных вытяжек.

Курение должно быть запрещено, а рабочие должны быть обеспечены отдельными помещениями для еды и питья. Необходимо иметь в наличии оборудование для оказания первой помощи и содержать средства для немедленного удаления любого раствора цианида, попавшего на тело рабочих, и антидоты при отравлении цианидом. Рабочие должны быть обеспечены индивидуальной защитной одеждой, непроницаемой для цианистых соединений.

Экологические последствия

Имеются данные о воздействии паров металлической ртути и метилировании ртути в природе, особенно при обработке золота. В одном исследовании воды, поселений и рыбы в золотодобывающих районах Бразилии концентрация ртути в съедобных частях рыбы, употребляемой в пищу местным населением, почти в 6 раз превышала рекомендованный бразильским уровнем для потребления человеком (Palheta and Taylor 1995). В загрязненном районе Венесуэлы золотоискатели уже много лет используют ртуть для выделения золота из золотосодержащего песка и каменной крошки. Высокий уровень содержания ртути в поверхностных слоях почвы и каучуковых отложениях загрязненной территории представляет серьезную опасность для работников и здоровья населения.

Загрязнение сточных вод цианидами также вызывает серьезную озабоченность. Растворы цианидов должны быть обработаны перед выпуском или должны быть восстановлены и использованы повторно. Выбросы газообразного цианистого водорода, например, в реакторе сбраживания, обрабатываются скруббером перед выпуском из дымовой трубы.

 

Назад

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: МОТ не несет ответственности за контент, представленный на этом веб-портале, который представлен на каком-либо языке, кроме английского, который является языком, используемым для первоначального производства и рецензирования оригинального контента. Некоторые статистические данные не обновлялись с тех пор. выпуск 4-го издания Энциклопедии (1998 г.)».

Содержание:

Справочные материалы по металлообработке и металлообработке

Buonicore, AJ и WT Davis (ред.). 1992. Инженерное руководство по загрязнению воздуха. Нью-Йорк: Ван Ностранд Рейнхольд / Ассоциация управления воздухом и отходами.

Агентство по охране окружающей среды (EPA). 1995. Профиль отрасли цветных металлов. EPA/310-R-95-010. Вашингтон, округ Колумбия: EPA.

Международная ассоциация по изучению рака (IARC). 1984. Монографии по оценке канцерогенного риска для человека. Том. 34. Лион: МАИР.

Джонсон А., С.И. Мойра, Л. Маклин, Э. Аткинс, А. Дайбунико, Ф. Ченг и Д. Энарсон. 1985. Респираторные нарушения у рабочих черной металлургии. Brit J Ind Med 42: 94–100.

Кроненберг Р.С., Дж.К. Левин, Р.Ф. Додсон, Дж.Г.Н. Гарсия и Д.Э. Гриффит. 1991. Заболевание, связанное с асбестом, у работников сталелитейного завода и завода по производству стеклянных бутылок. Ann NY Acad Sci 643:397–403.

Ландриган, П.Дж., Черняк М.Г., Льюис Ф.А., Катлетт Л.Р. и Хорнунг Р.В. 1986. Силикоз в литейном цехе серого чугуна. Постоянство древней болезни. Scand J Work Environment Health 12:32–39.

Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH). 1996. Критерии рекомендуемого стандарта: Воздействие жидкостей для металлообработки на рабочем месте. Цинцинатти, Огайо: NIOSH.

Палета, Д. и Тейлор. 1995. Ртуть в экологических и биологических образцах из района добычи золота в районе Амазонки в Бразилии. Наука об окружающей среде 168:63-69.

Томас, PR и Д. Кларк. 1992 Вибрационный белый палец и контрактура Дюпюитрена: связаны ли они? Оккупай Мед 42 (3): 155–158.