金屬加工過程中,金屬加工液(Metalworking fluids,MWFs)起著潤滑、冷卻、帶走切屑等重要作用。但金屬加工液屬化學品,可引起皮膚病、呼吸系統(tǒng)疾病、惡性腫瘤等多種職業(yè)危害。隨著金屬加工液的使用日益廣泛,接觸人數(shù)眾多,其危害呈日益加重之勢。
金屬加工液的成分
金屬加工液可分為四類:加工油(Straight Oil)、可溶性油(Soluble Oil)、半合成液(Semi-synthetic fluids)和合成液(Synthetic fluids)。其中,加工油為純油型的油基金屬加工液,后三者為水基金屬加工液。
加工油,基本成分為是基礎(chǔ)油(礦物油、動植物油、合成油),使用時根據(jù)需要加入各種添加劑,如油性劑、極壓劑、防腐蝕劑、抗氧化劑等。用礦物油作基礎(chǔ)油的切削油潤滑性能優(yōu)良、防銹性能好,但礦物油在高速加工時易產(chǎn)生煙霧和易燃燒,易導致健康危害,冷卻性能也較差。
可溶性油,又稱乳化油(Emulsifiable Oils),用礦物油、乳化劑(如石油磺酸鈉,磺化蓖麻油等)、添加劑(氯、硫、磷等)配制而成。礦物油含量一般在30%~85%。使用時,用水進行稀釋,形成不透明的乳化液。其性能兼具純油型所具有的潤滑性,又具有水所具備的冷卻性。
半合成液,含油量較少,礦物油含量為5%~30%,水為30%~50%,以及各種添加劑。實際上,半合成液也是一種乳化液,只是其油相的液滴較小,看起來呈透明或半透明狀。半合成液的潤滑性能不如可溶性油,但是其冷卻、清洗性能好,多使用于高速切削及磨削加工。
合成液,不含礦物油,只含有水,以及各種能在水里溶解的添加劑。由于不含油,故潤滑性相對差些,但具有極好的冷卻、清洗性能,透明度好。一般來說,凡是乳化液和半合成液可以用的地方都可以使用合成液。合成液不容易滋生細菌變臭,使用壽命長。
添加劑在各類金屬加工液中必不可少,常用的添加劑種類如下:(1)硫化物或者氯化物。(2)防銹防腐劑:幫助金屬防銹、防止金屬腐蝕,例如磺酸鈣、磺酸鈉、脂肪酸、硼酸、胺類添加劑。(3)極壓劑(EP):常在加工難加工材料的金屬加工液中添加極壓添加劑,常用的極壓添加劑是含硫、氯、磷等有機化合物。這些添加劑在高溫、高壓的邊界潤滑狀態(tài)下,可以防止工件和刀具、模具之間產(chǎn)生直接的金屬干摩擦,達到減少摩擦的目的。(4)抑霧劑:例如聚異丁烯聚合物。油霧是金屬加工業(yè)的一個大問題,對員工的身體健康造成很大問題,也困擾著金屬加工車間的管理,抗霧劑有助于抑制油霧產(chǎn)生。(5)乳化劑:如三乙醇胺(Triethanolamine),石油磺酸鈉(Sodium Petroleum Sulphonate),脂肪酸鹽、非離子表面活性劑(Non-ionic Surfactants)等。
儲存時間較長,金屬加工液里會產(chǎn)生亞硝胺,亞硝胺是一種致癌物。使用過程中,金屬加工液易變質(zhì),滋生細菌等微生物,并形成生物氣溶膠。加工油(Straight Oil)使用過程中,在高溫作用下可能會產(chǎn)生多環(huán)芳烴(PHAs)。
危害人體的途徑
金屬加工液中的有毒有害成分進入人體的途徑有三個,即吸入、皮膚接觸、食入。
吸入。金屬加工液使用過程產(chǎn)生的霧、氣溶膠、蒸氣可以被吸入。呼吸暴露的程度取決于:加工類型、金屬加工液添加方式(如手工、通過軟管/管道輸送、霧化)、加工設(shè)備的密閉和通風情況。操作人員靠近金屬加工設(shè)備、使用高速切削或者深切削工藝、金屬加工設(shè)備密閉較差、通風狀況差,往往會導致較大程度的暴露。
皮膚接觸。金屬加工液通過皮膚接觸可以導致接觸性皮炎。工人在更換金屬加工件時,如果沒有采取有效的手部防護,可能直接接觸金屬工件表面的金屬加工液。
食入。工人在現(xiàn)場吸煙、喝水、吃東西等都可能造成消化道食入。
健康影響
金屬加工液的皮膚和空氣暴露,可刺激皮膚、肺、眼睛、鼻子、咽喉。美國職業(yè)安全衛(wèi)生研究所(NIOSH)認為,金屬加工液可能導致皮炎、痤瘡、哮喘、過敏性肺炎、上呼吸道刺激,以及各種癌癥。健康危害的嚴重程度取決于液體種類、污染類型與程度、暴露時間等因素。
皮膚疾病。接觸性皮炎是金屬加工液所致最常見的疾病?;颊弑憩F(xiàn)為皮膚瘙癢、皮疹、多伴裂紋、紅腫、水皰或凸起的腫塊。金屬加工液暴露的工人罹患接觸性皮炎的風險高達14%~67%。導致接觸性皮炎的因素包括:被污染的衣物,不講個人衛(wèi)生,家務(wù)管理不善,金屬加工液濃度過高,長期接觸高堿性的加工液,脫脂劑,清潔劑或防銹劑等添加劑,金屬加工液中的金屬屑,接觸時間過長,用研磨皂洗手或用過熱或過冷的水洗手,季節(jié)性條件(如冬季干燥)等。
呼吸疾病。吸入金屬加工液霧或氣溶膠,會刺激肺、咽喉、鼻子,可導致急性氣道刺激、哮喘、慢性支氣管炎、慢性肺功能損害和過敏性肺炎。慢性支氣管炎是肺主要氣道發(fā)生炎癥的一種病癥,可能導致肺功能下降,并最終導致心肺功能受損。過敏性肺炎(HP)是一種嚴重的肺部疾病,與加工油、合成液、半合成液的氣溶膠暴露有關(guān)。其他因素,例如吸煙,會增加罹患呼吸系統(tǒng)疾病的可能性。
癌癥。許多研究都發(fā)現(xiàn),金屬加工液與直腸癌、胰腺癌、喉癌、皮膚癌、陰囊癌和膀胱癌等多種癌癥有關(guān)。亞硝酸鹽或亞硝基化合物經(jīng)常與胺類一起使用作為緩蝕劑,然而它們會反應(yīng)生成亞硝酸胺。
危害控制的方法
可采取以下五大控制措施,控制工人的金屬加工液危害暴露:正確設(shè)計和操作金屬加工液輸送系統(tǒng)、隔離、有效的局部和全局排氣通風措施、良好工作習慣、使用個人防護用品。
輸送系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計成產(chǎn)生最小量的流體霧。減少霧化的措施包括:金屬加工液的低壓輸送、使用低濃度配方、使用抑霧劑、盡量不使用壓縮空氣對工件進行吹掃、降低金屬加工液流速、金屬加工液原料桶及回收系統(tǒng)應(yīng)加蓋以避免被微生物污染、保證加工停止后停止金屬加工液的供給、適當維護設(shè)備等。
采取隔離措施。使用機械外殼或擋板隔離員工,最大限度減少皮膚和吸入機會。簡單的防濺保護可滿足低產(chǎn)能機械的要求,高產(chǎn)能機器通常需要帶有通風功能的完整外殼。此外,傳輸機械設(shè)置應(yīng)遠離其他作業(yè),工人應(yīng)采用獨立隔間并采取排氣通風措施。
設(shè)置有效的局部排風以及油霧回收系統(tǒng),盡量采用密閉排風罩。確保排氣通風系統(tǒng)正常運行??梢酝ㄟ^打開的門、窗戶、百葉窗,及門下方的自然壓力自然供應(yīng),也可以采用專用的機械通風換氣系統(tǒng)。
良好的個人衛(wèi)生是防止職業(yè)性皮膚病的重要控制措施。應(yīng)鼓勵員工通過用溫和的肥皂水,清潔的水和干凈的毛巾,定期(特別是在休息和進餐之前)清潔受到金屬加工液污染的皮膚,保持良好的個人衛(wèi)生,并盡量減少金屬碎屑及工作場所其他有害化學品的接觸。
應(yīng)使用手套(但是要考慮安全問題,手套容易被設(shè)備卷入)、防護眼鏡、防護服、呼吸防護用品。金屬加工液產(chǎn)生的氣溶膠多半是油性顆粒物,故需要選擇符合GB 2626的KP系列,或者符合42 CFR-84的R\P系列,或者符合歐盟EN 149:2001的FFP系列(全系列都可以防護油性及非油性顆粒物),濃度較低時可以使用隨棄型半面罩,濃度較高可以選擇PAPR或者SAR。