金屬切削液油霧的形成及控制

在車、銑、鉆、磨等金屬加工過程 中，由于金屬切削液的使用，會(huì)在空氣中形成大量的油霧顆粒。這種現(xiàn)象使得工人呼吸區(qū)域中的空氣質(zhì)量問題受到廣泛關(guān)注。因?yàn)殚L(zhǎng)期暴露在這種油霧中對(duì)工人健康十分不利，而據(jù)美國(guó)職業(yè)安全與健康國(guó)立研究所 （NIOSH）統(tǒng)計(jì)，每年暴露在金屬切削液油霧 中的工人多達(dá) 120萬…。因此，對(duì)金屬切削液油霧的研究是一項(xiàng)意義重大的課題。

1 金屬切削液油霧的產(chǎn)生

1．1 油霧的產(chǎn)生機(jī)理

為了有效地潤(rùn)滑、冷卻和清洗，金 屬切削液在使用過程中要經(jīng)歷泵循環(huán)、噴射與高速旋轉(zhuǎn)的刀具或工件激烈撞擊和高溫蒸發(fā)等過程，這就決定了其油霧產(chǎn)生的原 因 非 常 復(fù)雜，機(jī)械、物理和化學(xué)的因素互相交織，共同作用。但是，并非所有因素都對(duì)油霧的產(chǎn)生具有決定性影響，加工過程中金屬切削液油霧的形成主要可以歸因于兩種機(jī)理，霧化和蒸發(fā)：霧化是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液滴表面能的過程，主要是由于液體對(duì)機(jī)床系統(tǒng)內(nèi)的固定及旋轉(zhuǎn)單元的激烈沖擊 ，被其打碎，形成細(xì)小液滴漂浮在工作環(huán)境中；蒸發(fā)的發(fā)生是由于切削區(qū)產(chǎn)生大量的熱，這些熱量傳人切削液使它的溫度明顯高于飽和溫度，在固一液接觸面上就發(fā)生沸騰并產(chǎn)生蒸汽。這些蒸汽隨后以周圍空氣中的小液滴或其它粒子為核心凝結(jié) ，形成油霧 。圖 1為加工過程中油霧生成機(jī)理的示意圖。

1．2 油霧的存在形式

金屬切削過程可以產(chǎn)生以下三類油霧：

（1）由噴射 沖擊產(chǎn)生 的干凈油霧 ，不含固體粉塵 ；

（2）因加熱或高速切削的高溫導(dǎo)致蒸發(fā)或灼燒而產(chǎn)生的煙霧；

（3）磨削時(shí)金屬切削液噴射產(chǎn)生 的含磨削粉塵的油霧。

油霧產(chǎn)生的方式不同，其顆粒直徑范圍也有較大區(qū)別。一般情況下，機(jī)械霧化過程產(chǎn)生的油霧主要以液滴形態(tài)存在，液滴直徑范圍較寬，通常為 2～10um。蒸發(fā)產(chǎn)生的油蒸汽在冷凝過程 中也會(huì)形成直徑非常細(xì)小的冷凝懸浮體，粒徑通常為 2um以下。醫(yī)學(xué)研究證明，油蒸汽和大顆粒液滴對(duì)人體肺部的危害相對(duì)較小。以油蒸汽形態(tài)存在的油霧被吸入肺部又被呼出，它們并不會(huì)被肺泡捕獲，而大顆粒的油滴無法通過鼻子和支氣管進(jìn)入肺部。只有以液滴形式存在，且直徑小于5um的油霧顆粒才能順利到達(dá)肺泡，并在肺部沉淀，從而對(duì)人體造成較大的危害.

2 金屬切削液油霧的危害性

金屬切削液油霧的存在使得火災(zāi)隱患在有油霧的地板上滑倒的可能性增加，如霧的空氣排出車間，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染屬切削液油霧zui大的危害還在于它對(duì)接觸響。工人長(zhǎng)期暴露在金屬切削液油霧中會(huì)統(tǒng)疾病、過敏性皮膚病和惡性腫瘤等疾病顯增高，并且可能造成遺傳性影響。金屬切削液成分復(fù)雜，其中的添加劑和污染物都可能作為刺激因素誘發(fā)突發(fā)性哮喘，惡化原有哮喘的病情，或引起無哮喘病人的氣道不適。在四類金屬切削液中，可溶性油和純油與哮喘相關(guān)。純油、可溶性油和合成油這三類已被確認(rèn)由于吸人過程會(huì)引起工人的氣道功能紊亂和呼吸道疾病。即使油霧濃度僅為0．41～0．55mg／m ，工人長(zhǎng)期接觸這種油霧仍會(huì)導(dǎo)致慢性支氣管炎、胸部不適和氣道刺激等。早期并沒有對(duì)暴露在金屬切削液油霧中的工人進(jìn)行過敏性肺炎方面的研究，然而，由于近年患過敏性肺炎的工人數(shù)量的激增，長(zhǎng)期接觸油霧會(huì)導(dǎo)致肺炎這一事實(shí)得到了研究和證實(shí)。關(guān)于金屬切削液油霧對(duì)工人肺功能的影響方面的研究資料還比較匱乏。其原因之一是能夠被觀察到的肺功能下降大多都是不可恢復(fù)的，此外還由于肺功能下降與所接觸的油霧的量有關(guān)，是一個(gè)長(zhǎng)期積累的結(jié)果。但是以動(dòng)物為試驗(yàn)對(duì)象的研究結(jié)果表明，狗接觸 5～100mg／m 油霧 12個(gè)月以上 ，會(huì)出現(xiàn)含脂肪的肺泡和巨噬細(xì)胞脂肪性肉芽腫，并且呼吸組織出現(xiàn)形態(tài)改變的特征。

金屬切削液油霧的另一大危害是其致癌性，金屬切削液的致癌性主要取決于其添加劑的濃度、受污染情況和使用條件。目前還沒有針對(duì)人類進(jìn)行的金屬切削液致癌性方面的研究，而以動(dòng)物為研究對(duì)象的試驗(yàn)研究則發(fā)現(xiàn)，切削液的油霧能夠?qū)е缕つw瘤／皮膚癌刺瘤、肺癌和胰腺癌。對(duì)于切削液油霧的致癌性，目前還存在著許多爭(zhēng)論：雖然許多流行病學(xué)的研究都曾經(jīng)報(bào)道了金屬切削液及其油霧的致癌傾向，可是由于癌癥的潛伏期特別長(zhǎng)，流行病學(xué)的研究往往只能評(píng)價(jià) 20～30年前某物質(zhì)導(dǎo)致的危害。為此有研究者指出幾十年前的金屬切削液的組成*不能代表今天的切削液的情況。特別是煉油工藝發(fā)生了巨大的變化，更大限度地去除了多環(huán)芳烴和其它不理想組分，因此把原來證明的致癌傾向推廣到目前的切削液是不合適的。但是由于金屬切削液組成的復(fù)雜性，要簡(jiǎn)單地證明其不具致癌性也是十分困難的。與對(duì)其它方面健康危害的研究相比，關(guān)于切削液油霧對(duì)遺傳學(xué)影 響的研究是zui少的。根據(jù) 1995年Fuchs J等人的研究結(jié)果，IARC（聯(lián)合國(guó)癌病研究專署）將 N一亞硝基二乙醇胺 （NDELA）定性為2B致癌物 （對(duì)人類可能致癌）。NDELA強(qiáng)烈影響到單核血細(xì)胞 DNA鏈的斷裂。暴露在 NDELA濃度大于500mg／m 的 空 氣 中 的 工 人 比暴 露 在 濃 度 低 于50mg／m 的 DNA鏈 斷裂數(shù) 目明顯增 多。雖然 EPA（美國(guó)環(huán)境保護(hù)署）已經(jīng)禁止將 NDELA作為金屬切削液的添加劑 ，但是在亞硝基化劑的作用下 ，三乙醇胺 （TEA）和二乙醇胺 （DEA）仍然能夠發(fā)生反應(yīng)，在金屬切削液中生成 NDELA 。

3 金屬切削液油霧的控制

3．1 傳統(tǒng)方法

控制車間大氣中的油霧顆粒濃度主要有機(jī)械和化學(xué)兩種方法。機(jī)械方法包括安裝排風(fēng)扇、油霧捕集器、在機(jī)床周圍設(shè)置防護(hù)罩或防濺擋板等。這些方法實(shí)施方便，效果明顯，因此被廣泛使用。但是這些方法又各有其不足之處。排風(fēng)扇雖然簡(jiǎn)單有效，但是單純的排風(fēng)裝置并不可取，它僅僅是把大量油霧從室內(nèi)移至室外，是一種對(duì)環(huán)境不負(fù)責(zé)任的行為?？煽康淖龇ㄊ窃谲囬g安裝油霧捕集器或油霧分離器，將含油霧的氣體經(jīng)過凈化處理或回收后再排出。

3．2 離心式（維護(hù)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用）推薦產(chǎn)品：油霧過濾器

CRD系列油霧過濾器應(yīng)用精密過濾及離心分離技術(shù)，對(duì)霧狀物的過濾效果高達(dá)99.8%,適用范圍較廣，可以是水性或油性霧狀物。

CRD工作原理

A、吸入的霧狀物及粉塵進(jìn)入油霧過濾器首先與慣性碰撞板相撞落下，之后由一二次過濾器將大顆粒的霧狀物除去。

B、在葉輪的作用下把霧狀物粗?；?，提高下一步濾網(wǎng)的過濾效果。

C、三次過濾網(wǎng)為濾網(wǎng)，能較好的濾去細(xì)小的油霧。

特點(diǎn)：

·煙霧收集效率高,油霧過濾器對(duì)于霧狀的捕塵效率高達(dá)99.8%

·維護(hù)簡(jiǎn)單方便,采用插入式安裝。

·設(shè)備運(yùn)行噪音低,小于68dB（A）。

·運(yùn)行安全可靠,設(shè)置有缺相、過熱保護(hù)功能.設(shè)備無外露動(dòng)力,操作比較安全。

·油霧過濾器適用范圍廣,適用各種水溶性、油性霧狀物的凈化。

3．3電子式（無耗材）推薦產(chǎn)品：油霧清潔器（電離子）

油霧清潔器的工作原理是采用電暈放電的方法將空氣電離，使空氣中的油煙霧粒子帶上電荷，并通過電場(chǎng)使帶電粒子在電場(chǎng)力的作用下向放電極運(yùn)動(dòng)，放電后堆積從而回收（回收后的油霧可以重復(fù)使用為工廠減少冷卻液的經(jīng)濟(jì)支出），而排出則是潔凈空。

油霧清潔器包括引風(fēng)電場(chǎng)、電器控制及集油區(qū)四部分。油煙、油霧在引風(fēng)機(jī)負(fù)壓引導(dǎo)下進(jìn)入電場(chǎng)，首先被電場(chǎng)電離并加上電荷（這一過程稱之為 “荷電”），帶電離子在電場(chǎng)作用下被捕集（這一過程稱為 “集塵”），帶電粒子在集塵電極上釋放電荷并聚集成油滴zui終回集油區(qū)回收。

油霧清潔器可以凈化收集各種性質(zhì)的煙霧,包括酸性氣體,堿性氣體,收集效率大于99%zui小過濾精度達(dá)0.01UM,是金屬加工行業(yè),機(jī)加工行業(yè)工廠清潔化生產(chǎn)的理想設(shè)備。

特點(diǎn)：

·效率節(jié)能,油霧回收效率大于99%。

·改善工作環(huán)境,實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

·保護(hù)員工的身心健康,減少職業(yè)病的的產(chǎn)生。

·減少由于煙霧.油霧對(duì)機(jī)床電路系統(tǒng),控制系統(tǒng)的影響,降低機(jī)床的維修成本。

·油霧清潔器能將機(jī)床產(chǎn)生煙霧的那部分冷卻油回收利用,降低生產(chǎn)成本。

油霧收集凈化設(shè)備的功能及應(yīng)用

減少對(duì)員工的影響： 0.3~3.5UM的油霧顆粒會(huì)留在人體內(nèi),對(duì)健康構(gòu)成危害。

減少工傷事故： 油霧沉積使工作區(qū)、地板、走道變滑,易造成摔跤事故。

減少火險(xiǎn)隱患： 油液沉積在墻面、天花板上、設(shè)備上形成潛在的火險(xiǎn)隱患。

減少冷卻液的消耗： 回收后的油霧可以重復(fù)使用為工廠減少冷卻液的經(jīng)濟(jì)支出。

應(yīng)用范圍： 可用于切削油、柴油及合成冷卻液在加工時(shí)產(chǎn)生的油霧及水性霧氣。

應(yīng)用范例： CNC數(shù)控車床、清洗機(jī)、外圓、平面磨床、滾齒、銑床和插齒機(jī)床、真空泵、噴霧試騅室、電火花加工、數(shù)控加工中心。