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在车、铣、钻、磨等金属加工过程中,由于使用大量金属切削液,因而空气中会形成大量油雾颗粒。而金属加工润滑剂是一种非常复杂的混合物,它除了含有烃类组成外,通常还可能含有磺酸盐、脂肪胺、硝酸盐、染色剂、杀菌剂等各种化学物质。如果是已经投入使用的润滑剂,由于烃类的氧化、微生物的繁殖或外界杂质的污染,金属加工润滑剂中就有可能含有更多对人体和生态环境有害的化学物质。因此,控制金属加工车间的油雾浓度,是关系到生产企业职业安全卫生的重要措施。

 

一、金属加工车间油雾产生的机理

为了有效地润滑、冷却和清洗,金属切削液在使用过程中要经历泵循环、喷射与高速旋转的刀具或工件激烈撞击和高温蒸发等过程,这就决定了其油雾产生的原因非常复杂,机械、物理和化学的因素互相交织共同作用。但是,并非所有因素都对油雾的产生具有决定性影响,加工过程中金属切削液油雾的形成主要可以归因于两种机理:雾化和蒸发。

雾化是机械能转化为液滴表面能的过程,主要是由于液体对机床系统内的固定及旋转单元的激烈冲击,被其打碎,形成细小液滴漂浮在工作环境中;

蒸发的发生是由于切削区产生大量的热,这些热量传入切削液,使它的温度明显高于饱和温度,在固、液接触面上就发生沸腾并产生蒸汽。这些蒸汽随后以周围空气 中的小液滴或其他粒子为核心凝结,形成油雾。

二、油雾的存在形式

金属切削过程可以产生以下3类油雾:

1.由喷射冲击产生的干净油雾,不含固体粉尘。

2。因加热或高速切削的高温导致蒸发或灼烧而产生的烟雾。

3.磨削时金属切削液喷射产生的含磨削粉尘的油雾。

油雾产生的方式不同,其颗粒直径范围也有较大区别。一般情况下,机械雾化过程产生的油雾主要以液滴形态存在,液滴直径范围较宽,通常为2~10um。蒸发产生的油蒸汽在冷凝过程中也会形成直径非常细小的冷凝悬浮体,粒径通常为2um 以下。医学研究证明,油蒸汽和大颗粒液滴对人体肺部的危害相对较小。以油蒸汽形态存在的油雾被吸入肺部又被呼出,它们并不会被肺泡捕获,而大颗粒的油滴无法通过鼻子和支气管进入肺部。只有以液滴形式存在,且直径小于5um的油雾颗粒才能顺利到达肺泡,并在肺部沉淀,从而对人体造成较大的危害。

三、油雾的危害

金属切削液油雾的存在使得火灾隐患大大增加,同时在有油雾的地板上滑倒的可能性增加,带油雾的空气排出车间,还会对环境造成污染。金属切削液油雾最大的危害还在于影响接触它的工人身体健康,工人长期暴露在金属切削液油雾中会导致疾病、过敏性皮肤病和恶性肿瘤等疾病,并且可能造成遗传性影响。金属切削液成分复杂,其中的添加剂和污染物都可能作为刺激因素诱发突发性哮喘,恶化原有哮喘的病情,或引起无哮喘病人的气道不适。即使油雾浓度仅为0.41~0.55mg/m3,工人长期接触这种油雾仍会导致慢性支气管炎、胸部不适和气道刺激等。早期并没有对暴露在金属切削液油雾中的工人进行过敏性肺炎方面的研究,然而由于近年患过敏性肺炎的工人数量的激增,长期接触油雾会导致肺炎这一事实得到了研究和证实。同时有关数据也显示金属切削液油雾对工人肺功能会产生影响,并且肺功能下降大多都是不可恢复的。

金属切削液油雾的另一大危害是其致癌的可能性。金属切削液的致癌性主要取决于其添加剂的浓度、受污染情况和使用条件。目前,还没有针对人类进行的金属切削液致癌性方面的研究,虽然对于金属切削液及其油雾使人致癌倾向仍有争论,但以动物为研究对象的试验研究则发现,切削液的油雾能够导致皮肤瘤/皮肤癌刺瘤、肺癌和胰腺癌。

四、国内外关于油雾控制的法律法规

由于金属加工润滑剂的致病倾向和不可避免地与生产工人的密切接触,美国政府工业卫生学家协会(ACGIH)于20世纪60年代初就提出了车间油雾最高限值为5mg/m3的控制标准。其他一些国家如英国、澳大利亚、比利时、民主德国、意大利、荷兰、瑞士也都相继制定了5mg/m3的金属加工润滑车间油雾限值。日本、芬兰、瑞典制定了3mg/m3的限值。1998年,美国国家职业安全与健康协会提出了金属加工润滑剂油雾控制限值为0.5mg/m3控制标准,并认为此标准接受了严格的审查、讨论和实际应用,被广大业主视为一个合情合理的指导线,随后被职业安全与健康管理委员会金属加工液标准顾问委员会认可。

我国近年来相继出台了许多环保和职业保护的法定标准,GBZ1-2002《工作场所有害因素职业接触限值》中规定了329种化学物质的最高限量,但是对于普通的生产企业来讲,很难了解润滑剂产品中都含有哪些化学物质,即使知道了化学物质的品种,靠工厂去测试空气中的那么多化学物质也是一件很困难的事情,因此相比之下,测试空气中油雾浓度更便于操作与控制,我们可以暂时参考国外0。5mg/m3的限值规定。

五、国内机加工车间的油雾现状及应对措施

中国部分地区金属加工车间油雾浓度测试结果

企业加工类型 加工液类型 油雾浓度/mg.m3 排风设施
磨削 乳化液(5%) 5.64
采油机缸体混合加工 3%-5%微乳液 1.08
 切削    0.09
电火花加工     0.24
 切削、滚齿    23.66
 磨削    0.36
镗孔     2.01
 切削    0.28
挤压     0.36
车削     0.53

从调查来看,结果并不令人满意,超过5mg/m3的车间有两个,最高的油雾浓度达到23.66mg/m3,大大影响了工人的身体健康。

控制车间大气中的油雾颗粒浓度主要是机械降雾,包括安装排风扇、油雾收集器、在机床周围设置防护罩或防溅挡板等措施,目前国内比较通用的是配套使用油雾过滤器,一般来说,质量良好的油雾净化设备捕集率可达到99%以上。

博迪公司旗下多款油雾净化器,可以根据工厂的实际工况进行方案设计,能够有效收集净化车间空气中的油雾颗粒。对于重油雾现象的工厂可以配备静电油雾净化器,对于一般的油雾收集,可以选用离心式油雾过滤设备,博迪在处理油雾问题上有着多年的经验,为国内外各类机床(如上海机床、大连机床、沈阳机床、重庆机床、哈挺机床等等)配备相应的油雾收集设备,明显改善了加工车间的空气质量,优秀的品质赢得了一大批拥护者。

目前市场上油雾净化器主要是离心式技术和静电技术,离心产品主要通过拦截技术,通过高速旋转,离心冲击撞击到壳体内壁,形成大的油滴进而收集利用。静电净化的原理主要是采用电晕放电的方法,将空气中的小颗粒电离,使空气中的油雾颗粒带上电荷,并通过电场使带电粒子在电场力的作用下向放电极运动,放电后堆积从而回收,然后排出清洁的空气。这些方法都能有效的解决车间油雾问题,净化效率达到99%以上。

 

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