Com o desenvolvimento da tecnologia e a crescente conscientização sobre a proteção ambiental, os requisitos de baixas emissões para o fluxo de fundição de alumínio fundido, utilizado na purificação de ligas de alumínio fundidas, têm se tornado cada vez mais rigorosos. Pesquisadores nacionais e internacionais têm intensificado as pesquisas sobre o impacto da purificação por fluxo no meio ambiente, não apenas analisando o efeito desse processo, mas, mais importante ainda, investigando indicadores como o grau de poluição causada pelo fluxo de fundição de alumínio fundido ao meio ambiente (emissões de gases nocivos) e realizando uma avaliação comparativa da carga ambiental. A seguir, descreve-se brevemente o impacto dos agentes antiaglomerantes dos fundentes para fundição de alumínio fundido sobre o meio ambiente e o impacto do flúor presente no fundente sobre o meio ambiente:
(1) Agente antiaglomerante
A fim de evitar a aglomeração no processo de refino e conservação do sal cloreto tradicional, costuma-se adicionar uma certa proporção de agente antiaglomerante (o agente antiaglomerante do NaCl é o ferrocianeto de potássio, e o do KCl é a amina graxa, substâncias orgânicas como as aminas aromáticas). O agente antiaglomerante no NaCl não se decompõe abaixo de 300 ℃, mas se decompõe no ambiente de alta temperatura (730 ℃) da fusão da liga de alumínio. A fórmula específica da reação é
K₄[Fe(CN)₆] → 4KCN + FeC₂ + N₂
Calculado com base na concentração de ferrocianeto de potássio de 10 ppm em NaCl, uma tonelada de fundente contém 12.000 mg de KCN altamente tóxico, e 200 mg de KCN podem ser fatais; a decomposição da matéria orgânica presente no agente antiaglomerante de KCl é a principal causa do odor pungente. No processo de desenvolvimento de agentes de refino, devem ser utilizados métodos físicos e químicos para remover o agente antiaglomerante do sal cloreto, o que reduz o impacto da operação de fundição sobre os trabalhadores e os danos ao meio ambiente na origem.
(2) Poluição por flúor
Os fundentes contendo flúor, que utilizam criolita e outros sais de flúor como componentes, reagem quimicamente para produzir fluoreto de hidrogênio e outros gases residuais contendo sais de flúor durante o processo de fundição, o que causa danos ao meio ambiente e aos operadores.
①Os danos causados pelo flúor ao meio ambiente
O impacto do flúor no meio ambiente se reflete principalmente na vegetação. As folhas e raízes de várias plantas podem absorver flúor. De modo geral, a lei de acumulação e distribuição do flúor nas plantas é: folha > caule > raiz. Como o flúor nas folhas raramente é transportado para fora, seu acúmulo está positivamente correlacionado com a idade da folha; em diferentes posições da folha, as características de distribuição do flúor são: base > topo > parte média e superior. Existem diferenças evidentes na absorção e no acúmulo de flúor por diferentes plantas. Por exemplo, nas plantas de chá, a eficiência de bioacumulação do flúor nas folhas é muito alta, sendo 1.000 vezes maior do que a do flúor solúvel no solo e de 2 a 7 vezes maior do que a do flúor total do solo; 97% de flúor é acumulado nas folhas, enquanto apenas 3% é acumulado em outras partes.
②Os efeitos nocivos do flúor para o corpo humano
Danos aos dentes: Hou Tiezhou e col. relataram que o flúor pode inibir a proliferação e a diferenciação das células do germe dentário ao inibir a expressão normal da ciclina D1 e da PCNA, afetando, assim, a síntese e a secreção subsequentes da matriz, causando defeitos no desenvolvimento e na mineralização do germe dentário; a poluição do ar por flúor e o consumo de chá com alto teor de flúor são as razões para a alta incidência de fluorose dentária na população. O flúor também pode inibir a expressão de Smad 1 e Smad 5 em células epiteliais do esmalte interno do germe dentário humano cultivadas in vitro, sugerindo que o flúor pode interferir na interação normal da proteína morfogenética óssea (BMP) entre o epitélio e o mesênquima, ao inibir as moléculas de Smad 1 e Smad 5. A transdução de sinais, que afeta a diferenciação e o desenvolvimento do esmalte, pode ser um dos mecanismos intracelulares da fluorose dentária.
Lesões no sistema respiratório: O fluoreto de hidrogênio exerce forte efeito irritante e corrosivo na mucosa do trato respiratório superior e na pele. A inalação de altos níveis de fluoreto de hidrogênio pode causar bronquite e pneumonia, afetar o metabolismo da glicose e provocar insuficiência no suprimento de energia às células e tecidos. Em um acidente fatal por envenenamento, a vítima foi diretamente exposta a fluoro-hidreto líquido e gasoso em alta concentração, que penetrou no organismo através das vias respiratórias e da pele, causando edema pulmonar agudo, dificuldade respiratória e insuficiência respiratória com consequente morte. A inalação de fluoreto pode causar insuficiência respiratória aguda, e a citotoxicidade pode atuar principalmente sobre os macrófagos alveolares.
Risco para o sistema nervoso: 10% dos pacientes com fluorose esquelética apresentam lesões nervosas. O flúor pode penetrar no tecido cerebral através da barreira hematoencefálica, acumular-se nesse tecido e produzir efeitos tóxicos sobre ele. A ingestão excessiva de flúor a longo prazo pode causar alterações de desmielinização no córtex cerebral e nas áreas subcorticais de animais. Isso pode ser uma das razões para o declínio do nível de inteligência das crianças em áreas com alto teor de flúor e para uma série de doenças neurológicas na população local. Pacientes com fluorose endêmica podem apresentar distúrbios do sistema nervoso central, como perda de memória, instabilidade emocional, dores de cabeça e ataxia. Esses sintomas sugerem que a fluorose pode ter um efeito tóxico direto sobre o sistema nervoso central.
Além disso, os componentes ativos dos fluxos convencionais contêm grandes quantidades de C₂Cl₆ e Na₂SiF₆, entre outros. O Na₂SiF₆ se decompõe e libera o gás tóxico SiF₄ em altas temperaturas. Embora o C₂Cl₆ tenha um bom efeito de desgaseificação, ele libera o gás tóxico C₁₂, que é altamente tóxico e prejudicial ao corpo humano. Além disso, causa graves danos ao meio ambiente e aos equipamentos, sendo o cloro o principal responsável pela destruição da camada de ozônio atmosférica. Ao mesmo tempo, esses fluxos tendem a produzir fumaça durante o uso, o que é prejudicial aos operadores em campo. Portanto, o processo convencional de tratamento com fluxo não só tem efeito de purificação limitado, como também causa grave poluição ambiental.
Nos últimos anos, algumas fábricas passaram a utilizar agentes de refino não tóxicos à base de nitratos. As seguintes reações ocorrem no processo não tóxico agentes de refino no alumínio fundido: 4NaNO₃ + 5C = 2NaCO₃ + 2N₂↑ + 3CO₂↑. O N₂ e o CO₂ são insolúveis no alumínio fundido e desempenham uma função de refinamento ao flutuarem. No agente de refino, o Na₃AlF₆ e o Na₂SlF₆ desempenham tanto uma função de refino quanto uma função tampão. O N₂ e o CO₂ não são irritantes e melhoram as condições de trabalho. No entanto, a reação do nitrato no metal fundido libera uma grande quantidade de calor, o que pode facilmente causar superaquecimento local do metal fundido, aumentar a perda de metal fundido e elevar o teor de inclusões no metal fundido.
Isso demonstra que o desenvolvimento de fundentes para fundição de alumínio fundido que respeitem o meio ambiente é uma tendência inevitável. O agente de refino da AdTech utiliza o princípio dos compostos de metal líquido para desenvolver e configurar produtos que reduzam a fumaça, diminuam os danos causados pela queima e promovam a proteção ambiental e a economia.