切削液油霧的形成及控制
2010-04-07 16:37:00
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最大的危害還在于它對(duì)接觸響。工人長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，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完全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 響的研究是最少的。根據(jù) 1995年Fuchs J等人的研究結(jié)果，IARC（聯(lián)合國國際癌病研究專署）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
