Teknolojinin gelişmesi ve çevre koruma bilincinin artmasıyla birlikte, alüminyum alaşımı eriyiklerinin saflaştırılmasında kullanılan erimiş alüminyum döküm akışkanına yönelik düşük emisyon gereklilikleri giderek daha katı hale gelmiştir. Yurtiçi ve yurtdışındaki araştırmacılar, akı arıtmasının çevre üzerindeki etkisine yönelik araştırmaları yoğunlaştırmışlardır; sadece akı arıtmasının etkisini incelemekle kalmamış, daha da önemlisi, erimiş alüminyum döküm akısının çevreye verdiği kirlilik derecesi (zararlı gaz emisyonları) gibi göstergeleri araştırmış ve çevresel yükün karşılaştırmalı bir değerlendirmesini gerçekleştirmişlerdir. Aşağıda, erimiş alüminyum döküm akışkanındaki topaklanmayı önleyici maddelerin çevreye etkisi ve akışkandaki florun çevreye etkisi kısaca açıklanmaktadır:
(1) Topaklanmayı önleyici madde
Geleneksel klorür tuzunun arıtılması ve muhafaza edilmesi sürecinde topaklanmayı önlemek amacıyla, genellikle belirli bir oranda topaklanmayı önleyici madde eklenir (NaCl’nin topaklanmayı önleyici maddesi potasyum ferrosiyanür, KCl’nin topaklanmayı önleyici maddesi ise yağ amini ve aromatik aminler gibi organik maddelerdir). NaCl'deki topaklanmayı önleyici madde 300 ℃'nin altında ayrışmaz, ancak alüminyum alaşımı eritme işleminin yüksek sıcaklık ortamında (730 ℃) ayrışır. Spesifik reaksiyon formülü şöyledir:
K4[Fe(CN)6)] → 4KCN + FeC2 + N2
NaCl’deki 10 ppm’lik potasyum ferrosiyanür konsantrasyonuna göre hesaplandığında, bir ton akı maddesi 12.000 mg son derece zehirli KCN içerir ve 200 mg KCN ölümcül olabilir; KCl'nin topaklanmayı önleyici maddesindeki organik maddelerin ayrışması, keskin kokunun ana nedenidir. Arıtma maddesi geliştirme sürecinde, klorür tuzundaki topaklanmayı önleyici maddenin giderilmesi için fiziksel ve kimyasal yöntemler kullanılmalıdır; bu, eritme işleminin çalışanlar üzerindeki etkisini ve çevreye verilen zararı kaynağında azaltır.
(2) Flor kirliliği
Kriolit ve diğer florür tuzlarını eriticisi olarak kullanan flor içeren eriticiler, eritme işlemi sırasında kimyasal reaksiyona girerek hidroflorür ve diğer florür tuzu içeren atık gazlar üretir; bu da çevreye ve operatörlere zarar verir.
①Florürün çevreye verdiği zarar
Florürün çevre üzerindeki etkisi esas olarak bitki örtüsünde görülür. Çeşitli bitkilerin yaprakları ve kökleri florürü emebilir. Genel olarak, bitkilerde florürün birikimi ve dağılım kuralı şöyledir: yaprak > gövde > kök. Yapraklardaki florür nadiren dışarıya taşındığı için, birikimi yaprak yaşıyla pozitif korelasyon gösterir; farklı yaprak konumlarına göre florürün dağılım özellikleri şöyledir: taban > tepe > orta ve üst kısım. Farklı bitkilerde florürün emilimi ve birikimi arasında belirgin farklılıklar vardır. Örneğin, çay bitkilerinde yapraklarda florun biyobirikim verimliliği çok yüksektir; bu değer, toprakta çözünür florun 1000 katı ve toplam toprak florunun 2-7 katıdır; 97% flor yapraklarda birikirken, diğer kısımlarda sadece 3% birikir.
②Florürün insan vücuduna verdiği zarar
Dişlere verdiği zarar: Hou Tiezhou ve arkadaşları, florürün CyclinD1 ve PCNA genlerinin normal ekspresyonunu engelleyerek diş tomurcuğu hücrelerinin çoğalmasını ve farklılaşmasını inhibe edebileceğini, böylece sonraki matriks sentezini ve salgılanmasını etkileyerek diş tomurcuğunun gelişiminde ve mineralizasyonunda kusurlara yol açtığını; hava yoluyla flor kirliliği ve florür içeriği yüksek çay içmenin, popülasyonda diş florozunun yüksek görülme sıklığının nedeni olduğunu belirtmiştir. Florür ayrıca in vitro olarak kültürlenen insan diş tomurcuğu iç mine epitel hücrelerinde Smad 1 ve Smad 5 ekspresyonunu da inhibe edebilir; bu durum, florürün Smad 1 ve Smad 5 moleküllerini inhibe ederek epitel ve mezenkim arasındaki normal kemik morfogenetik proteini (BMP) sinyal iletimini bozabileceğini düşündürmektedir. Diş minesinin farklılaşmasını ve gelişimini etkileyen sinyal iletimi, diş florozunun hücre içi mekanizmalarından biri olabilir.
Solunum sistemine zarar: Hidrojen florür, üst solunum yolu mukozası ve cilt üzerinde güçlü bir tahriş edici ve aşındırıcı etkiye sahiptir. Yüksek düzeyde hidrojen florürün solunması bronşit ve pnömoniye neden olabilir, glikoz metabolizmasını etkileyebilir ve hücre ile dokulara yetersiz enerji sağlanmasına yol açabilir. Bir zehirlenme sonucu ölüm vakasında, ölen kişi yüksek konsantrasyonlu hidrojen florür sıvısı ve gazına doğrudan maruz kalmış ve bu maddeler solunum yolu ile cilt yoluyla vücuda girerek akut pulmoner ödem, solunum sıkıntısı ve solunum yetmezliğine yol açarak ölüme neden olmuştur. Florürün solunması akut solunum yetmezliğine neden olabilir ve sitotoksisite esas olarak alveoler makrofajlar üzerinde etki gösterebilir.
Sinir sistemi için tehlike: İskelet florozu hastalarının 10%’si sinir hasarına sahiptir. Flor, kan-beyin bariyeri yoluyla beyin dokusuna girebilir, beyin dokusunda birikebilir ve beyin dokusu üzerinde toksik etkilere yol açabilir. Uzun süreli aşırı florür alımı, hayvanlarda serebral korteks ve subkortikal bölgelerde demiyelinizasyon değişikliklerine neden olabilir. Bu, yüksek florürlü bölgelerdeki çocukların zeka seviyesindeki düşüşün ve bölge nüfusunda görülen bir dizi nörolojik hastalığın nedenlerinden biri olabilir. Endemik floroz hastalarında hafıza kaybı, duygusal dengesizlik, baş ağrısı ve ataksi gibi merkezi sinir sistemi bozuklukları görülebilir. Bu belirtiler, florozun merkezi sinir sistemi üzerinde doğrudan toksik bir etkiye sahip olabileceğini düşündürmektedir.
Buna ek olarak, geleneksel akışkanların etken bileşenleri arasında bol miktarda C2Cl6 ve Na2SiF6 gibi maddeler bulunur. Na2SiF6, yüksek sıcaklıkta ayrışarak SiF4 adlı zehirli gazı salar. C2Cl6 iyi bir gaz giderme etkisine sahip olsa da, insan vücudu için çok zehirli ve zararlı olan C12 toksik gazını salar. Bu gaz, çevreye ve ekipmana ciddi zararlar verir; ayrıca klor, atmosferik ozon tabakasını tahrip eden en temel suçludur. Aynı zamanda, bu tür akışkanlar kullanım sırasında duman oluşumuna neden olma eğilimindedir ve bu da sahadaki operatörler için zararlıdır. Bu nedenle, geleneksel akışkan arıtma süreci sadece sınırlı bir arıtma etkisine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda ciddi çevre kirliliğine de yol açar.
Son yıllarda, bazı fabrikalar nitrat bazlı toksik olmayan arıtma maddelerini kullanmaya başlamıştır. Toksik olmayan maddelerde aşağıdaki reaksiyonlar gerçekleşir: rafine edici maddeler Alüminyum eriyiğinde: 4NaNO₃ + 5C = 2NaCO₃ + 2N₂↑ + 3CO₂↑. N₂ ve CO₂, erimiş alüminyumda çözünmez ve yüzeye çıkarken arıtma işlevi görür. Arıtma maddesinde, Na3AlF6 ve Na2SlF6 hem arıtma hem de tamponlama görevi görür. N2 ve CO2 tahriş edici değildir ve çalışma koşullarını iyileştirir. Ancak, eriyikteki nitratın reaksiyonu büyük miktarda ısı açığa çıkarır; bu da eriyikte kolayca yerel aşırı ısınmaya neden olur, eriyik kaybını artırır ve eriyik kalıntı içeriğini yükseltir.
Bu durum, çevre dostu erimiş alüminyum döküm akışkanının geliştirilmesinin kaçınılmaz bir eğilim olduğunu göstermektedir. AdTech arıtma maddesi, sıvı metal bileşiği ilkesini kullanarak, dumanı azaltmak, yanma hasarını önlemek, çevreyi korumak ve ekonomik fayda sağlamak amacıyla ürünleri geliştirip tasarlamaktadır.