冶金工业的化学风险

定义

冶金工业业与采矿业有关，为了精确地定义冶金业，首先须将其与选矿业进行区分：

• 选矿业：选矿是指采用物理、化学方法将矿石中的有用矿物与脉石矿物分离，去除杂质，以获得有用组分富集的矿物的一系列过程。通常采取重选法、浮选法、磁选法等方法。
  浮选分离指的是利用表面活性剂或溶剂等助剂使有用矿物或金属颗粒上浮至溶液表面的方法。因此，为提高矿物的浓度，需使用多种化合物来改变矿物的性质。

• 冶金业：主要包含三个领域：这三个领域分别涉及不同的专业。主要包含两个方面：一方面是钢铁冶金；另一方面是有色金属冶金，有色金属又分为贵金属（例如金）和非贵金属（例如铝）。冶金业涵盖的工业活动十分广泛，包括金属回收、铸造（在铸造厂、钢铁厂和铝厂中），通过轧制原材料，将其转换为半成品，到最终的设备制造及成品生产（汽车、航空航天、信息和电信系统、食品包装、微电子、印刷、建筑和运输）。接下来为您简要概述一下全球冶金工业现状，帮助您了解目前业内的世界龙头企业：美国铝业公司，力拓集团（2007年底，美国铝业公司公开叫价收购力拓集团以失败告终，该公司被加拿大铝业公司收购），海德鲁(Hydro)和必和必拓公司(BHP Billiton)（该公司欲收购力拓集团，但最终于2008年2月被董事会否决）。

化学风险

冶金行业在日常生产过程中经常使用多种化学品：油漆、溶剂、树脂、聚氨酯、油类等，主要是在表面处理过程（通过机械、化学、电化学或物理操作来改变或改善材料的外观或功能，以适应特定的使用条件：防腐蚀或改善物理特性等）以及清洗过程使用的所有试剂。由于所处理的金属种类繁多，这些操作也各不相同，因此需要使用大量化学品（表面活性剂；螯合剂，如EDTA；酸 — 盐酸、硝酸、磷酸、硫酸、氢氟酸、乙酸；碱 — 氢氧化钠和氢氧化钾、石灰；溶剂；染料和废料），存在多种化学风险。

举例说明

• 电抛光：一种通常用于平滑、抛光、去毛刺和清洗各种金属的电化学方法。电抛光通过电解法去除表面的薄层。这些电抛光过程使用了不同的电解质。这些通常是不同酸（硫酸，铬酸，柠檬酸和/或磷酸）的混合物，有时会添加有机化合物。

• 水处理：将零件放置在处理溶液中几分钟。处理溶液通常为碱性或中性溶液，但也可以是酸性溶液，并加热至高温（40-90°C）,以提高清洗效果。

• 酸洗：一种美化或去除金属表面氧化物的化学过程，是表面处理的第一步。在酸洗过程中，通过化学反应，酸洗剂可除去附着污垢、氧化膜和其他腐蚀产物。通常使用盐酸（18-22％）或硫酸（25％）。

特殊情况下，可以使用硝酸、氢氟酸（20-25％）、磷酸或酸的混合物。为保证某些合金的酸洗效果。酸洗剂中需添加氟化物。

• 阳极化处理：金属阳极化处理是一种电解氧化处理金属表面的工艺，可提高金属的自然氧化能力；阳极氧化膜厚度是自然氧化膜厚度的1000倍。铝是阳极氧化的最重要的材料，可以在表面形成氧化铝（Al₂O₃）。铝通常（90%的情况下）在硫酸电解质中被氧化处理。对于一些特殊应用，铝也可以在许多其他类型的电解质中被阳极氧化：磷酸、硫酸/草酸、硫酸/水杨酸以及铬酸电解质。

• 磷化处理：指使用磷化剂进行的化学反应。用稀释的热磷酸溶液处理使金属表面钝化（天然钝化膜或人工钝化膜可显著降低金属或合金的腐蚀速率），增强油漆涂层的耐腐蚀性。在进行人工钝化前，需用酸（最常使用的盐酸或硫酸）或混酸（加入硝酸或氢氟酸）对金属进行脱氧处理（酸洗：分解不需要的氧化物）。

注意：冶金行业面临的主要问题是：受卫生、安全和环境方面的法律制约，应尽快找到六价铬（Cr6+ – hexavalent）的替代物（如果尚未完全禁止使用，六价铬化合物的强大毒性会对人体健康构成威胁）。