Alüminyum Ergitme ve Arıtma

14 Kasım Alüminyum Ergitme ve Arıtma

Posted at 09:07h in Haberler by AdTech 0 Comments

0 Likes

Alüminyum Ergitme ve Arıtma

Süreç Genel Bakışı

Boksit, açık ocak madenciliği yoluyla çıkarılır. Zengin cevherler, çıkarıldıkları haliyle kullanılır. Düşük tenörlü cevherler ise kil ve silika atıklarını gidermek amacıyla kırma ve yıkama işlemleriyle zenginleştirilebilir. Metalin üretimi iki temel aşamadan oluşur:

Arıtma. Boksitin, Bayer yöntemiyle alümina haline getirilmesi; bu yöntemde boksit, yüksek sıcaklık ve basınç altında güçlü bir kostik soda çözeltisinde sindirilir. Elde edilen hidrat, kristalleştirilir ve bir fırın veya akışkan yataklı kalsinatörde oksit haline getirilmek üzere kalsine edilir.
İndirgeme. Karbon elektrotlar ve kriolit eriticisi kullanılarak Hall-Heroult elektrolitik yöntemi ile alüminanın saf alüminyum metaline indirgenmesi.

Deneysel çalışmalar, gelecekte alüminyumun cevherden doğrudan indirgenme yoluyla metal haline getirilebileceğini göstermektedir.

Şu anda kullanımda olan iki ana Hall-Heroult elektrolitik hücre türü bulunmaktadır. “Ön pişirme” olarak adlandırılan işlemde, aşağıda belirtildiği şekilde üretilmiş elektrotlar kullanılmaktadır. Bu tür eritme tesislerinde, poliklik hidrokarbonlara maruz kalma genellikle elektrot üretim tesislerinde, özellikle karıştırma değirmenleri ve şekillendirme presleri sırasında meydana gelir. Soderberg tipi hücreyi kullanan eritme tesislerinde, fırınlanmış karbon anotların üretimi için özel tesisler gerekmez. Bunun yerine, kok ve zift bağlayıcısından oluşan karışım, alt uçları erimiş kriyolit-alümina banyo karışımına daldırılmış haznelere konur. Zift ve kok karışımı, hücre içindeki erimiş metal-kriyolit banyosu tarafından ısıtıldıkça, bu karışım yerinde sert bir grafit kütleye dönüşür. Doğru akım elektrik akışının iletkenleri olarak metal çubuklar anot kütlesine yerleştirilir. Bu çubuklar periyodik olarak değiştirilmelidir; bunların çıkarılması sırasında, hücre odası ortamına önemli miktarda kömür katranı zifti uçucu maddeleri salınır. Bu maruziyete, zift-kok kütlesinin fırınlanması devam ederken ortaya çıkan zift uçucu maddeleri de eklenir.

Son on yıl içinde, sektör, mevcut Soderberg tipi indirgeme tesislerinin ortaya koyduğu kanıtlanmış kanserojen tehlike nedeniyle, bu tesisleri ya yenilememe ya da modifiye etme eğiliminde olmuştur. Buna ek olarak, indirgeme hücresi işlemlerinin —özellikle anotların değiştirilmesinin— giderek daha fazla otomatik hale gelmesiyle, görevler artık daha çok kapalı mekanik vinçler kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Sonuç olarak, modern tesislerde işçilerin maruz kalma düzeyleri ve alüminyum eritmeyle ilişkili hastalıkların ortaya çıkma riski giderek azalmaktadır. Buna karşılık, yeterli sermaye yatırımı kolayca sağlanamayan ekonomilerde, eski, elle çalıştırılan indirgeme süreçlerinin devam etmesi, daha önce alüminyum indirgeme tesisleriyle ilişkilendirilen mesleki hastalık risklerini (aşağıya bakınız) sürdürmeye devam edecektir. Nitekim bu eğilim, özellikle yaşlandıkça, bu tür eski ve iyileştirilmemiş işletmelerde daha da şiddetlenecektir.

Karbon elektrot üretimi

Saf metale ulaşmak için ön pişirme elektrolitik indirgemesinde gerekli olan elektrotlar, genellikle bu tür alüminyum eritme tesislerine bağlı bir tesiste üretilir. Anotlar ve katotlar çoğunlukla öğütülmüş petrol kökenli kok ve zift karışımından yapılır. Kok önce bilyalı değirmenlerde öğütülür, ardından taşınır ve zift ile mekanik olarak karıştırılır ve son olarak kalıplama preslerinde bloklar halinde dökülür. Bu anot veya katot blokları daha sonra, uçucu maddelerin neredeyse tamamı uzaklaştırılarak sert grafit kütleler oluşturana kadar birkaç gün boyunca gaz yakıtlı bir fırında ısıtılır. Son olarak, anot çubuklarına tutturulur veya katot çubuklarını alabilmeleri için testere izleriyle oluklandırılırlar.

Bu tür elektrotların oluşturulmasında kullanılan ziftin, kömür veya petrol katranından elde edilen bir damıtık madde olduğu belirtilmelidir. Bu katranın ısıtma yoluyla zifta dönüştürülmesi sürecinde, elde edilen nihai zifta ürünü, düşük kaynama noktalı inorganik bileşiklerini (örneğin SO2) ve alifatik bileşikleri ile tek ve çift halkalı aromatik bileşikleri büyük ölçüde buharlaştırarak uzaklaştırır. Dolayısıyla, bu tür zift, kömür veya petrol katranları ile aynı tehlikeleri taşımamalıdır; zira bu sınıftaki bileşikler mevcut olmamalıdır. Bazı bulgular, bu tür zift ürünlerinin kanserojen potansiyelinin, kömürün eksik yanmasıyla ilişkili katranlar ve diğer uçucu maddelerin daha karmaşık karışımları kadar yüksek olmayabileceğini göstermektedir.

Tehlikeler ve Önlenmesi

Alüminyum eritme ve arıtma işlemlerine ilişkin tehlikeler ve önleyici tedbirler, genel olarak eritme ve arıtma işlemlerinde görülenlerle temelde aynıdır; ancak her bir işlem, kendine özgü bazı tehlikeler barındırmaktadır.

Madencilik

Literatürde “boksit akciğeri”ne ilişkin dağınık atıflar bulunsa da, böyle bir durumun var olduğuna dair ikna edici kanıtlar çok azdır. Bununla birlikte, boksit cevherlerinde kristal silikanın bulunma olasılığı göz önünde bulundurulmalıdır.

Elektrolitik indirgeme

Elektrolitik indirgeme işlemi, çalışanları erimiş metal sıçramaları nedeniyle cilt yanıkları ve kazalar, ısı stresi kaynaklı rahatsızlıklar, gürültü, elektriksel tehlikeler, kriyolit ve hidroflorik asit dumanlarına maruz kalma riskine açık hale getirir. Elektrolitik indirgeme hücreleri, büyük miktarlarda florür ve alümina tozu yayabilir.

Karbon elektrot üretim tesislerinde, torbalı filtreli egzoz havalandırma sistemleri kurulmalıdır; zift ve karbon öğütme ekipmanlarının kapalı bir alana yerleştirilmesi, ısınmış ziftlere ve karbon tozlarına maruz kalmayı daha da etkili bir şekilde en aza indirir. Uygun bir numune alma cihazı kullanılarak ortamdaki toz konsantrasyonları düzenli olarak kontrol edilmelidir. Toz maruziyetine maruz kalan çalışanlara periyodik röntgen muayeneleri yapılmalı ve gerektiğinde bu muayeneler klinik muayenelerle takip edilmelidir.

Ziftle çalışmanın getirdiği riski azaltmak amacıyla, bu malzemenin nakliyesi mümkün olduğunca mekanize edilmelidir (örneğin, sıvı ziftin işyerine taşınması için ısıtmalı tankerler kullanılabilir; burada zift, ısıtmalı zift tanklarına otomatik olarak pompalanır). Eritem, epiteliom veya dermatiti tespit etmek amacıyla düzenli cilt muayeneleri de yapılmalıdır; ayrıca aljinat bazlı koruyucu kremler kullanılarak ek koruma sağlanabilir.

Yüksek gürültü seviyelerine maruz kalan çalışanlara, düşük frekanslı gürültünün geçişine izin verirken (emirlerin algılanabilmesi için) yoğun, yüksek frekanslı gürültünün iletimini azaltan kulak tıkaçları gibi işitme koruma ekipmanları sağlanmalıdır. Ayrıca, işitme kaybını tespit etmek amacıyla çalışanlara düzenli olarak odyometrik muayene yapılmalıdır. Son olarak, personel, elektrik çarpması kazalarının mağdurlarına kardiyopulmoner resüsitasyon (CPR) uygulamak üzere eğitilmelidir.

Sıcak ortamda çalışan işçilere, sıcak havaların başlamasından önce sıvı alımını artırmaları ve yemeklerine bol tuz eklemeleri konusunda talimat verilmelidir. Ayrıca, bu işçiler ve amirleri, kendilerinde ve iş arkadaşlarında ortaya çıkmaya başlayan sıcağa bağlı rahatsızlıkları fark edebilmek üzere eğitilmelidir. Burada çalışan herkes, sıcağa bağlı rahatsızlıkların ortaya çıkmasını veya ilerlemesini önlemek için gerekli uygun önlemleri alabilecek şekilde eğitilmelidir.

Kalp pili kullanan kişiler, manyetik alanın neden olabileceği aritmi riski nedeniyle küçültme ameliyatlarından hariç tutulmalıdır.

İndirgeme tesisleri ve ilgili faaliyetlerin gerçekleştirildiği birçok alanda, erimiş metal sıçramaları ve ciddi yanıklar meydana gelme riski yaygındır. Koruyucu giysilerin (örneğin, eldivenler, önlükler, tozluklar ve yüz siperlikleri) yanı sıra, sentetik giysilerin giyilmesi yasaklanmalıdır; çünkü erimiş metalin ısısı, bu tür ısınan liflerin erimesine ve cilde yapışmasına neden olarak cilt yanıklarını daha da şiddetlendirir.

Bayer yöntemi

Bayer yönteminde kostik sodanın yaygın kullanımı, ciltte ve gözlerde kimyasal yanık riskini sıklıkla beraberinde getirmektedir. Tankların pnömatik çekiçlerle kireçten arındırılması, ciddi düzeyde gürültü maruziyetine neden olmaktadır. Bu işlemde üretilen alüminyum oksitin aşırı miktarda solunmasından kaynaklanan potansiyel tehlikeler aşağıda ele alınmaktadır.

Bayer sürecinde görev alan tüm çalışanlar, kostik soda ile çalışmanın getirdiği tehlikeler konusunda iyice bilgilendirilmelidir. Risk altındaki tüm tesislerde, akan su bulunan göz yıkama çeşmeleri ve lavabolar ile acil durum duşları bulunmalı ve bunların kullanımını açıklayan uyarı levhaları asılmalıdır. Kişisel Koruyucu Donanım (KKD) (örneğin gözlükler, eldivenler, önlükler ve botlar) sağlanmalıdır. Duşlar ve çift dolaplı soyunma odaları (biri iş kıyafetleri, diğeri kişisel kıyafetler için) sağlanmalı ve tüm çalışanlar vardiya sonunda iyice yıkanmaya teşvik edilmelidir. Erimiş metal ile çalışan tüm işçilere, yanıklara, toza ve dumanlara karşı korunmaları için siperlikler, solunum maskeleri, uzun eldivenler, önlükler, kol koruyucuları ve tozluklar sağlanmalıdır. Gadeau düşük sıcaklık işleminde çalışan işçilere, hücrelerin devreye girmesiyle ortaya çıkan hidroklorik asit dumanlarından korunmaları için özel eldivenler ve giysiler sağlanmalıdır; yünün bu dumanlara karşı iyi bir direnç gösterdiği kanıtlanmıştır. Kömür kartuşlu solunum maskeleri veya alümina emdirilmiş maskeler, zift ve flor dumanlarına karşı yeterli koruma sağlar; karbon tozuna karşı korunmak için etkili toz maskeleri gereklidir. Özellikle Soderberg işlemlerinde olduğu gibi toz ve duman maruziyetinin daha şiddetli olduğu durumlarda çalışanlara, hava beslemeli solunum koruyucu ekipman sağlanmalıdır. Mekanize pot odası çalışmaları kapalı kabinlerden uzaktan gerçekleştirildiğinden, bu koruyucu önlemlerin gerekliliği azalacaktır.