Con el desarrollo de la tecnología y la creciente concienciación sobre la protección del medio ambiente, los requisitos de bajas emisiones para los fundentes de fundición de aluminio fundido, utilizados en la purificación de las fundiciones de aleaciones de aluminio, se han vuelto cada vez más estrictos. Investigadores tanto nacionales como internacionales han intensificado la investigación sobre el impacto de la purificación con fundente en el medio ambiente, no solo analizando el efecto de dicha purificación, sino, lo que es más importante, estudiando indicadores como el grado de contaminación que los fundentes para fundición de aluminio fundido suponen para el medio ambiente (emisiones de gases nocivos) y llevando a cabo una evaluación comparativa de la carga medioambiental. A continuación se describe brevemente el impacto medioambiental de los agentes antiaglomerantes de los fundentes para fundición de aluminio fundido, así como el impacto medioambiental del flúor presente en los fundentes:
(1) Agente antiaglomerante
Para evitar la aglomeración durante el proceso de refinado y conservación de la sal clorada tradicional, a menudo se añade una determinada proporción de agente antiaglomerante (el agente antiaglomerante del NaCl es el ferrocianuro de potasio, y el del KCl son las aminas grasas y otras sustancias orgánicas, como las aminas aromáticas). El agente antiaglomerante del NaCl no se descompone por debajo de los 300 ℃, pero sí lo hace en el entorno de alta temperatura (730 ℃) de la fusión de la aleación de aluminio. La fórmula química específica de la reacción es
K4[Fe(CN)6)] → 4KCN + FeC₂ + N₂
Según el cálculo basado en una concentración de 10 ppm de ferrocianuro de potasio en NaCl, una tonelada de fundente contiene 12 000 mg de KCN, una sustancia altamente tóxica, y tan solo 200 mg de KCN pueden resultar mortales; la descomposición de la materia orgánica presente en el agente antiaglomerante de KCl es la causa principal del olor acre. En el proceso de desarrollo de agentes de refinado, deben utilizarse métodos físicos y químicos para eliminar el agente antiaglomerante de la sal clorada, lo que reduce desde el origen el impacto de la operación de fundición sobre los trabajadores y el daño al medio ambiente.
(2) Contaminación por flúor
Los fundentes que contienen flúor y que utilizan criolita y otras sales fluoradas como fundentes reaccionarán químicamente durante el proceso de fundición, generando fluoruro de hidrógeno y otros gases residuales con sales fluoradas, lo que supondrá un riesgo para el medio ambiente y para los operarios.
①El impacto negativo del flúor en el medio ambiente
El impacto del flúor en el medio ambiente se refleja principalmente en la vegetación. Las hojas y las raíces de diversas plantas pueden absorber flúor. En términos generales, la ley de acumulación y distribución del flúor en las plantas es la siguiente: hoja > tallo > raíz. Dado que el flúor de las hojas rara vez se transporta hacia el exterior, su acumulación está correlacionada positivamente con la edad de la hoja; en función de la posición de la hoja, las características de distribución del flúor son: base > parte superior > parte media y superior. Existen diferencias evidentes en la absorción y acumulación de flúor por parte de las distintas plantas. Por ejemplo, en las plantas de té, la eficiencia de bioacumulación del flúor en las hojas es muy alta, 1000 veces superior a la del flúor soluble en el suelo y entre 2 y 7 veces superior al flúor total del suelo; se acumula 97% de flúor en las hojas, mientras que en otras partes solo se acumulan 3%.
②Los efectos nocivos del flúor para el cuerpo humano
Daños en los dientes: Hou Tiezhou y otros informaron de que el flúor puede inhibir la proliferación y la diferenciación de las células del germen dental al impedir la expresión normal de la ciclina D1 y la PCNA, lo que afecta a la posterior síntesis y secreción de la matriz, provocando defectos en el desarrollo y la mineralización del germen dental; la contaminación atmosférica por flúor y el consumo de té con alto contenido en flúor son la causa de la elevada incidencia de fluorosis dental en la población. El flúor también puede inhibir la expresión de Smad 1 y Smad 5 en las células epiteliales del esmalte interno del germen dental humano cultivadas in vitro, lo que sugiere que el flúor podría interferir en la señalización normal de la proteína morfogenética ósea (BMP) entre el epitelio y el mesénquima al inhibir las moléculas Smad 1 y Smad 5. La transducción de señales, que afecta a la diferenciación y el desarrollo del esmalte, podría ser uno de los mecanismos intracelulares de la fluorosis dental.
Daños en el sistema respiratorio: El fluoruro de hidrógeno tiene un fuerte efecto irritante y corrosivo sobre la mucosa de las vías respiratorias superiores y la piel. La inhalación de niveles elevados de fluoruro de hidrógeno puede provocar bronquitis y neumonía, afectar al metabolismo de la glucosa y provocar un suministro energético insuficiente en las células y los tejidos. En un accidente mortal por intoxicación, el fallecido estuvo expuesto directamente a líquido y gas con alto contenido en fluoruro de hidrógeno, que penetraron en el organismo a través de las vías respiratorias y la piel, provocándole un edema pulmonar agudo, dificultad respiratoria e insuficiencia respiratoria que le causó la muerte. La inhalación de fluoruro puede provocar insuficiencia respiratoria aguda, y la citotoxicidad puede actuar principalmente sobre los macrófagos alveolares.
Riesgo para el sistema nervioso: el 10% de los pacientes con fluorosis esquelética presenta daños nerviosos. El flúor puede atravesar la barrera hematoencefálica y penetrar en el tejido cerebral, donde se acumula y produce efectos tóxicos en dicho tejido. La ingesta excesiva de fluoruro a largo plazo puede provocar cambios de desmielinización en la corteza cerebral y las áreas subcorticales de los animales. Esto podría ser una de las razones del descenso del nivel de inteligencia de los niños en las zonas con altos niveles de fluoruro y de una serie de enfermedades neurológicas en la población de la zona. Los pacientes con fluorosis endémica pueden presentar trastornos del sistema nervioso central, como pérdida de memoria, inestabilidad emocional, dolores de cabeza y ataxia. Estos síntomas sugieren que la fluorosis puede tener un efecto tóxico directo sobre el sistema nervioso central.
Además, los componentes activos de los fundentes convencionales contienen grandes cantidades de C₂Cl₆ y Na₂SiF₆, entre otros. El Na₂SiF₆ se descompone a altas temperaturas y libera SiF₄, un gas tóxico. Aunque el C₂Cl₆ tiene un buen efecto desgasificador, libera gas tóxico C₁₂, que es muy tóxico y perjudicial para el organismo humano, y causa graves daños al medio ambiente y a los equipos; además, el cloro es el principal responsable de la destrucción de la capa de ozono atmosférica. Al mismo tiempo, estos fundentes tienden a generar humo durante su uso, lo que resulta perjudicial para los operarios sobre el terreno. Por lo tanto, el proceso convencional de tratamiento con fundente no solo tiene un efecto purificador limitado, sino que también provoca una grave contaminación medioambiental.
En los últimos años, algunas fábricas han adoptado agentes de refinado no tóxicos a base de nitratos. En el proceso no tóxico se producen las siguientes reacciones: agentes refinadores En el aluminio fundido: 4NaNO₃ + 5C = 2NaCO₃ + 2N₂↑ + 3CO₂↑. El N₂ y el CO₂ son insolubles en el aluminio fundido y desempeñan una función de refinado al flotar. En el agente de refinado, el Na₃AlF₆ y el Na₂SlF₆ desempeñan tanto una función de refinado como una función tampón. El N₂ y el CO₂ no son irritantes y mejoran las condiciones de trabajo. Sin embargo, la reacción del nitrato en el fundido liberará una gran cantidad de calor, lo que provocará fácilmente un sobrecalentamiento local del fundido, aumentará la pérdida de fundido y incrementará el contenido de inclusiones en el fundido.
Esto demuestra que el desarrollo de fundentes para la fundición de aluminio fundido respetuosos con el medio ambiente es una tendencia inevitable. El agente de refinado AdTech se basa en el principio de los compuestos de metal líquido para desarrollar y configurar productos que reduzcan el humo y los daños por quemaduras, además de contribuir a la protección del medio ambiente y al ahorro económico.