Преглед процеса

Боксит се вади отвореним копом. Богатије руде се користе за копање. Руде нижег квалитета могу се искористити дробљењем и испирањем како би се уклонио отпад глине и силицијум диоксида. Производња метала се састоји од два основна корака:

1. Пречишћавање. Производња глинице из боксита Бајеровим поступком у коме се боксит вари на високој температури и притиску у јаком раствору каустичне соде. Добијени хидрат се кристализује и калцинише до оксида у пећи или калцинатору са флуидизованим слојем.
2. Смањење. Редукција глинице у првобитни алуминијумски метал применом Халл-Хероултовог електролитичког процеса коришћењем угљеничних електрода и флукса криолита.

Експериментални развој сугерише да се у будућности алуминијум може редуковати у метал директном редукцијом из руде.

Тренутно су у употреби два главна типа Халл-Хероултових електролитичких ћелија. Такозвани процес „пре-печења“ користи електроде произведене како је доле наведено. У таквим топионицама изложеност полицикличним угљоводоницима се обично јавља у постројењима за производњу електрода, посебно током мешања и преса за формирање. Топионице које користе ћелије типа Содерберг не захтевају објекте за производњу печених угљеничних анода. Уместо тога, мешавина кокса и смоле се ставља у резервоаре чији су доњи крајеви уроњени у истопљену смешу за купање криолит-алуминијум. Како се смеша смоле и кокса загрева растопљеним метал-криолит кадом унутар ћелије, ова смеша се пече у тврду графитну масу ин ситу. Металне шипке се убацују у анодну масу као проводници за електрични ток једносмерне струје. Ове шипке се морају периодично заменити; у екстракцији ових, значајне количине испарљивих смола угљеног катрана еволуирају у окружење ћелијске собе. Овом излагању се додају оне испарљиве смоле које настају током печења смоле-коксне масе.

У последњој деценији индустрија је имала тенденцију да или не замени или да модификује постојеће објекте за редукцију типа Содерберг као последицу демонстриране опасности од карциногености коју представљају. Поред тога, са све већом аутоматизацијом операција редукционих ћелија—посебно заменом анода, задаци се чешће обављају из затворених механичких дизалица. Сходно томе, изложеност радника и ризик од развоја ових поремећаја повезаних са топљењем алуминијума постепено се смањују у савременим постројењима. Насупрот томе, у оним економијама у којима адекватна капитална инвестиција није лако доступна, постојаност старијих, ручно управљаних процеса редукције ће и даље представљати ризике оних професионалних поремећаја (види доле) који су раније били повезани са постројењима за редукцију алуминијума. Заиста, ова тенденција ће имати тенденцију да се погоршава у таквим старијим, непобољшаним операцијама, посебно како старе.

Производња угљеничних електрода

Електроде потребне за електролитичку редукцију пре печења до чистог метала се обично производе у објекту који је повезан са овом врстом постројења за топљење алуминијума. Аноде и катоде се најчешће праве од мешавине млевеног кокса добијеног од нафте и смоле. Кокс се прво меље у кугличним млиновима, затим транспортује и механички меша са смолом и на крају се лива у блокове у пресама за калуповање. Ови анодни или катодни блокови се затим загревају у гасној пећи неколико дана док не формирају чврсте графитне масе са у суштини све испарљивим материјама које су одбачене. На крају се причвршћују на анодне шипке или имају жљебове за пријем катодних шипки.

Треба напоменути да смола која се користи за формирање таквих електрода представља дестилат који се добија од угља или нафтног катрана. У претварању овог катрана у смолу загревањем, финални производ смоле је у суштини искупао све своје неорганске материје ниске тачке кључања, нпр.₂, као и алифатична једињења и ароматична једињења са једним и два прстена. Стога, таква смола не би требало да представља исте опасности у својој употреби као угљени или нафтни катрани, јер ове класе једињења не би требало да буду присутне. Постоје неке индиције да канцерогени потенцијал таквих смола можда није тако велик као сложенија мешавина катрана и других испарљивих материја повезаних са непотпуним сагоревањем угља.

Опасности и њихова превенција

Опасности и превентивне мере за процесе топљења и рафинације алуминијума су у основи исте као оне које се налазе у топљењу и рафинацији уопште; међутим, појединачни процеси представљају одређене специфичне опасности.

Рударство

Иако се у литератури јављају спорадичне референце на „плућа боксита“, мало је убедљивих доказа да такав ентитет постоји. Међутим, треба размотрити могућност присуства кристалног силицијум диоксида у рудама боксита.

Бајеров процес

Екстензивна употреба каустичне соде у Баиер процесу представља честе ризике од хемијских опекотина коже и очију. Уклањање каменца из резервоара пнеуматским чекићима је одговорно за озбиљно излагање буци. Потенцијалне опасности повезане са удисањем превеликих доза алуминијум оксида произведеног у овом процесу су размотрене у наставку.

Сви радници укључени у Баиер процес треба да буду добро информисани о опасностима повезаним са руковањем каустичном содом. На свим угроженим локацијама треба обезбедити фонтане за испирање очију и умиваонике са текућом водом и потопним тушевима, са обавештењима која објашњавају њихову употребу. ОЗО (нпр. заштитне наочаре, рукавице, кецеље и чизме) треба да буде обезбеђена. Треба обезбедити тушеве и смештај са дуплим ормарићима (један ормарић за радну одећу, други за личну одећу), а све запослене охрабрити да се темељно оперу на крају смене. Сви радници који рукују растопљеним металом треба да буду снабдевени визирима, респираторима, рукавицама, кецељама, наруквицама и шпицовима да би их заштитили од опекотина, прашине и испарења. Радници запослени на Гадеау нискотемпературном процесу треба да буду снабдевени специјалним рукавицама и оделима како би се заштитили од испарења хлороводоничне киселине која се ослобађа када се ћелије покрену; вуна се показала као добра отпорност на ове паре. Респиратори са картриџима од угља или маске импрегнираним алуминијумом пружају адекватну заштиту од смоле и испарења флуора; ефикасне маске за прашину неопходне су за заштиту од угљеничне прашине. Радници са већом изложеношћу прашини и диму, посебно у операцијама у Содербергу, треба да буду опремљени респираторном заштитном опремом која се снабдева ваздухом. Како се механизовани радови у тоалету изводе на даљину из затворених кабина, ове заштитне мере ће постати мање потребне.

Електролитичка редукција

Електролитичка редукција излаже раднике потенцијалу за опекотине коже и незгоде због прскања растопљеног метала, поремећаја топлотног стреса, буке, електричних опасности, пара криолита и флуороводоничне киселине. Ћелије за електролитичку редукцију могу емитовати велике количине прашине флуорида и глинице.

У радњама за производњу угљеничних електрода треба инсталирати опрему за издувну вентилацију са врећастим филтерима; кућиште опреме за млевење смоле и угљеника даље ефикасно минимизира изложеност загрејаној смоли и угљеничној прашини. Редовне провере концентрације атмосферске прашине треба да се врше помоћу одговарајућег уређаја за узорковање. Периодичне рендгенске прегледе треба спроводити на радницима изложеним прашини, а након њих треба да буду праћени клиничким прегледима када је то потребно.

Да би се смањио ризик од руковања смолом, транспорт овог материјала треба механизовати колико год је то могуће (нпр. загрејане друмске цистерне се могу користити за транспорт течног смола до погона где се аутоматски пумпа у резервоаре са грејаним смолом). Редовни прегледи коже ради откривања еритема, епителиома или дерматитиса су такође опрезни, а додатну заштиту могу обезбедити заштитне креме на бази алгината.

Раднике који обављају вруће послове треба упутити пре почетка врућег времена да повећају унос течности и да јако посоле храну. Они и њихови надређени такође треба да буду обучени да препознају почетне поремећаје изазване топлотом код себе и својих сарадника. Сви они који овде раде треба да буду обучени да предузму потребне мере да спрече појаву или прогресију топлотних поремећаја.

Радници који су изложени високим нивоима буке треба да буду снабдевени опремом за заштиту слуха као што су чепићи за уши који омогућавају пролаз нискофреквентне буке (да би се омогућила перцепција наређења), али смањују пренос интензивне, високофреквентне буке. Штавише, радници треба да се подвргавају редовном аудиометријском прегледу како би се открио губитак слуха. Коначно, особље такође треба да буде обучено да пружи кардиопулмоналну реанимацију жртвама несрећа са струјним ударом.

Потенцијал прскања растопљеног метала и тешких опекотина је широко распрострањен на многим локацијама у редукционим постројењима и повезаним операцијама. Поред заштитне одеће (нпр. рукавице, кецеље, шиљци и визири за лице) треба забранити ношење синтетичке одеће, јер топлота растопљеног метала узрокује да се тако загрејана влакна топе и приањају за кожу, додатно појачавајући опекотине коже.

Појединце који користе срчане пејсмејкере треба искључити из операција редукције због ризика од аритмија изазваних магнетним пољем.

Други здравствени ефекти

Опасности по раднике, општу популацију и животну средину које произилазе из емисије гасова који садрже флуор, дима и прашине услед употребе криолитног флукса су нашироко пријављени (видети табелу 1). Код деце која живе у близини лоше контролисаних топионица алуминијума, забележен је променљив степен мрља на трајним зубима ако је до изложености дошло током развојне фазе раста трајних зуба. Међу радницима у топионици пре 1950. године, или тамо где је настављена неадекватна контрола флуорида, примећени су променљиви степени коштане флуорозе. Прва фаза овог стања се састоји од једноставног повећања густине костију, посебно израженог у телима пршљенова и карлице. Како се флуор даље апсорбује у кост, затим се види калцификација лигамената карлице. Коначно, у случају екстремног и дуготрајног излагања флуору, примећује се калцификација параспиналних и других лигаментних структура, као и зглобова. Иако је ова последња фаза виђена у свом тешком облику у постројењима за прераду криолита, такве напредне фазе су ретко, ако икада, виђене код радника у топионици алуминијума. Очигледно, мање озбиљне рендгенске промене у коштаним и лигаментним структурама нису повезане са променама архитектонске или метаболичке функције кости. Правилним радним праксама и адекватном контролом вентилације, радници у таквим операцијама редукције могу се лако спречити да развију било коју од претходних промена на рендгенском снимку, упркос 25 до 40 година таквог рада. Коначно, механизација операција у сали треба да минимизира ако не и потпуно елиминише све опасности повезане са флуором.

Табела 1. Улази у процесне материјале и излази загађења за топљење и рафинацију алуминијума

Од раних 1980-их, стање слично астми је дефинитивно показано међу радницима у тоалетима за смањење алуминијума. Ову аберацију, која се назива професионална астма повезана са топљењем алуминијума (ОАААС), карактерише варијабилни отпор протока ваздуха, бронхијална хиперреакција, или обоје, и не изазивају је стимуланси ван радног места. Његови клинички симптоми се састоје од звиждања, стезања у грудима и недостатка ваздуха и непродуктивног кашља који обично касне неколико сати након излагања на послу. Латентни период између почетка излагања на раду и почетка ОАААС је веома варијабилан, у распону од 1 недеље до 10 година, у зависности од интензитета и карактера изложености. Стање се обично побољшава уклањањем са радног места након одмора и тако даље, али ће постати све чешће и теже са континуираним излагањем на послу.

Иако је појава овог стања повезана са концентрацијама флуорида у посуди, није јасно да етиологија поремећаја произилази посебно из излагања овом хемијском агенсу. С обзиром на сложену мешавину прашине и дима (нпр. честице и гасовити флуориди, сумпор-диоксид, плус ниске концентрације оксида ванадијума, никла и хрома), већа је вероватноћа да таква мерења флуорида представљају сурогат за ову сложену мешавину испарења, гасови и честице које се налазе у посудама.

Тренутно се чини да је ово стање једна од све важнијих група професионалних болести: професионална астма. Узрочни процес који доводи до овог поремећаја тешко се утврђује у појединачном случају. Знаци и симптоми ОАААС могу бити последица: постојеће астме засноване на алергијама, неспецифичне бронхијалне хиперреактивности, синдрома реактивне дисфункције дисфункција (РАДС) или праве професионалне астме. Дијагноза овог стања је тренутно проблематична, захтева компатибилну анамнезу, присуство варијабилног ограничења протока ваздуха, или у његовом одсуству, производњу фармаколошки изазване бронхијалне хиперреактивности. Али ако ово друго није доказиво, ова дијагноза је мало вероватна. (Међутим, овај феномен може на крају нестати након што се поремећај повуче са излагањем са посла.)

Пошто овај поремећај има тенденцију да постаје прогресивно тежи са континуираном изложеношћу, погођене особе најчешће треба да буду уклоњене са континуираног излагања на послу. Док појединци са већ постојећом атопијском астмом у почетку треба да буду ограничени на просторије са алуминијумским редукционим ћелијама, одсуство атопије не може предвидети да ли ће се ово стање појавити након излагања на раду.

Тренутно постоје извештаји који сугеришу да алуминијум може бити повезан са неуротоксичношћу међу радницима који се баве топљењем и заваривањем овог метала. Јасно је показано да се алуминијум апсорбује преко плућа и излучује урином на нивоима већим од нормалног, посебно код радника у собама са редукцијским ћелијама. Међутим, велики део литературе у вези са неуролошким ефектима код таквих радника произилази из претпоставке да апсорпција алуминијума доводи до неуротоксичности код људи. Сходно томе, све док такве асоцијације не буду репродуктивније доказиве, веза између алуминијума и професионалне неуротоксичности се у овом тренутку мора сматрати спекулативном.

Због повремене потребе да се троши више од 300 кцал/х у току замене анода или обављања других напорних радова у присуству растопљеног криолита и алуминијума, током врућег времена могу се уочити поремећаји топлоте. Такве епизоде ​​ће се највероватније појавити када се време у почетку промени са умерених на вруће, влажне летње услове. Поред тога, радна пракса која резултира убрзаном променом аноде или запошљавањем у две узастопне радне смене током врућег времена такође ће предиспонирати раднике на такве топлотне поремећаје. Радници који се неадекватно загревају аклиматизовани или физички кондиционирани, чији је унос соли неадекватан или који имају интеркурентну или недавну болест, посебно су склони развоју топлотне исцрпљености и/или топлотних грчева током обављања овако напорних послова. Топлотни удар се десио, али ретко међу радницима у топионици алуминијума, осим међу онима са познатим предиспонирајућим здравственим променама (нпр. алкохолизам, старење).

Показано је да изложеност полицикличним ароматима повезаним са удисањем смоле и честица доводи особље редукционих ћелија типа Содерберг у претерани ризик од развоја рака мокраћне бешике; вишак ризика од рака је мање добро утврђен. Претпоставља се да су радници у постројењима угљеничних електрода у којима се загревају мешавине загрејаног кокса и катрана такође изложени таквом ризику. Међутим, након што су електроде печене неколико дана на око 1,200 °Ц, полициклична ароматична једињења су практично потпуно сагорена или испарљива и више нису повезана са таквим анодама или катодама. Стога се није показало да редукцијске ћелије које користе претходно печене електроде представљају неоправдани ризик од развоја ових малигних поремећаја. Предложено је да се друге неоплазије (нпр. негранулоцитна леукемија и карцином мозга) јављају у операцијама редукције алуминијума; тренутно су такви докази фрагментарни и недоследни.

У близини електролитичких ћелија, употреба пнеуматских разбијача коре у салама производи нивое буке од 100 дБА. Ћелије за електролитичку редукцију се покрећу у серији од нисконапонског извора струје високе ампераже и, сходно томе, случајеви електричног удара обично нису озбиљни. Међутим, у електрани на тачки где се високонапонско напајање спаја са мрежом за серијску везу у тоалету, може доћи до озбиљних несрећа услед струјног удара, посебно зато што је напајање струјом наизменичне, високог напона.

С обзиром да је дошло до забринутости за здравље у вези са излагањем повезаним са електромагнетним пољима, изложеност радника у овој индустрији је доведена у питање. Мора се признати да је снага која се доводи до ћелија електролитичке редукције једносмерна; сходно томе, електромагнетна поља која се стварају у салама су углавном статична или стојећа поља. За таква поља, за разлику од електромагнетних поља ниске фреквенције, се још мање показује да испољавају конзистентне или поновљиве биолошке ефекте, било експериментално или клинички. Поред тога, нивои флукса магнетних поља измерени у данашњим просторијама са ћелијама се обично налазе у оквиру тренутно предложених, пробних граничних вредности за статичка магнетна поља, суб-радио фреквенцију и статичка електрична поља. Изложеност ултранискофреквентним електромагнетним пољима се такође дешава у редукционим постројењима, посебно на удаљеним крајевима ових просторија поред просторија са исправљачем. Међутим, нивои флукса који се налазе у оближњим посудама су минимални, знатно испод садашњих стандарда. Коначно, кохерентни или поновљиви епидемиолошки докази штетних ефеката на здравље услед електромагнетних поља у постројењима за редукцију алуминијума нису убедљиво демонстрирани.

Производња електрода

Радници у контакту са испарењима смоле могу развити еритем; излагање сунчевој светлости изазива фотосензибилизацију са повећаном иритацијом. Случајеви локализованих тумора коже јавили су се међу радницима на угљеним електродама где је практикована неадекватна лична хигијена; након ексцизије и промене посла обично се не бележи даље ширење или понављање. Током производње електрода могу се створити значајне количине угљеника и прашине. Тамо где је таква изложеност прашини била озбиљна и неадекватно контролисана, било је повремених извештаја да произвођачи угљених електрода могу развити једноставну пнеумокониозу са фокалним емфиземом, компликовану развојем масивних фиброзних лезија. И једноставне и компликоване пнеумокониозе се не разликују од одговарајућег стања пнеумокониозе угљара. Мљевење кокса у кугличним млиновима производи нивое буке до 100 дБА.

Напомена уредника: Индустрију производње алуминијума је Међународна агенција за истраживање рака (ИАРЦ) сврстала у групу 1 познатих узрока рака код људи. Различите изложености су биле повезане са другим болестима (нпр. „астма у потрепштини“) које су описане на другом месту у овом Енциклопедија.

Назад