Alors que dans les fonderies la fonte, l’aluminium, le bronze, le laiton et les autres métaux sont coulés dans des moules pour en faire une variété de formes complexes, l’industrie sidérurgique reste avant tout la colonne vertébrale d’une multitude d’entreprises, la construction automobile et la fabrication d’appareils électroménagers résidentiels étant les industries phares. Pour assurer un environnement de travail sécuritaire, les fumées et les particules de métaux lourds doivent être captées avec des systèmes d’aspiration locale (SAL) et traitées dans un dépoussiéreur, selon les circonstances, par voie sèche ou par voie humide.

Du minerai de fer à l’acier

Le minerai de fer employé comme matière première en sidérurgie provient d’exploitations minières situées en multiples endroits à travers le monde, et se retrouve habituellement sous forme d’oxydes, comme la magnétite (Fe₃O₄, 72 % de fer métallique) et l’hématite (Fe₂O₃, 70 % de fer métallique). En effet, 98 % du minerai en provenance des gisements de fer est utilisé dans la fabrication d’acier. L’acier peut être élaboré soit dans un haut fourneau, à partir du minerai de fer et du coke métallurgique, ou dans un four électrique à arc, à partir d'acier de récupération (ou des rebuts de ferraille).

Dans le processus de transformation, le carbone, élément disponible dans le coke métallurgique, agit comme élément réducteur au contact avec l’oxyde de fer. Les silicates présents dans le minerai en fusion (bain liquide) réagissent avec la chaux (ou l’oxyde de calcium) et forment un composé, un laitier qui flotte au-dessus de la fonte. On brûle les éléments indésirables contenus dans la fonte en insufflant de l'oxygène pur à l’aide de lances. Des traitements supplémentaires habituellement faits dans un four-poche corrigent et affinent la métallurgie de l’acier liquide selon l’utilisation prévue.

Fumées et matières volatiles – Risques pour la santé / sécurité

Parmi les matières volatiles à risque dans les fractions fines des résidus à forte concentration en oxyde de fer et en carbone (le cas des hauts fourneaux), on retrouve les composés à base de zinc et de plomb, les chlorures, les fluorures, les hydrocarbures lourds et les cyanures; ce cocktail d’ingrédients nocifs nous interdit de le considérer comme matière à remblai pour les sites d’enfouissement. À défaut de pouvoir effectuer un traitement chimique ou un traitement thermique dans le but d’isoler et d’accélérer la décomposition de ces matières dangereuses, il n’est pas possible de les recycler et de les réintégrer dans le procédé d’origine (comme une usine de frittage du fer, un haut fourneau ou un convertisseur d’oxygène).

Parmi les constituants mineurs ou à faible concentration, on retrouve les composés neutres à faible réactivité (les agents catalyseurs pour le laitier; les oxydes de calcium, de magnésium et de manganèse; les oxydes alcalins) et des matières à risque : la composition de ces constituants est tributaire des matières premières (ou la teneur en fer du minerai) et des matières secondaires (rebuts de ferraille).

La fabrication de polymères synthétiques comme l’ABS, le PS et le PVC pour en faire des canalisations, des câbles, des contenants, des bouteilles, des réservoirs à carburant, et même des pellicules et des revêtements engendrent des poussières toxiques et inflammables. Pour se prémunir contre ces dangers et se doter d’un environnement de travail sécuritaire, aménager des enceintes (SAL) pour le captage et la collecte des poussières de résine / plastique ou envisager la possibilité de réévaluer les méthodes de fabrication.

Polymères synthétiques

Une matière plastique est un polymère synthétique (artificiel) qui provient de composés pétrochimiques comme le chlorure de vinyle, le styrène et l’acrylonitrile. Ces matières premières sont acheminées aux fabricants de résines qui à leur tour effectuent des transformations pour produire les polymères que nous retrouvons en usage aujourd’hui sous de multiples formes, à savoir le polychlorure de vinyle (PVC), le polystyrène (PS) et l’acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS).

Dans la préparation du polymère, les agents plastifiants, les ignifugeants, les autres additifs (comme les stabilisateurs) et les matières de charge (habituellement une poudre d’origine minérale, parfois des particules d’origine organique ou métallique) sont incorporés dans la matrice résineuse. Par l’effet combiné de la chaleur et de la pression, les résines sont transformées dans une multitude de produits en plastique.

En voici quelques exemples : des canalisations, des fils, des câbles et des feuilles (ou matières extrudées); des contenants (à partir des moules à compression); des couvercles et des bouchons (moulés par injections); des bouteilles et des réservoirs à carburant (ou des formes soufflées); des feuilles, des pellicules et des revêtements (à partir d’une machine de feuilles rotative ou à rouleaux compresseurs).

Dans cette rubrique, nous allons nous pencher sur les poussières et les poudres des résines / plastiques.

Manutention et méthodes de fabrication

La manutention, le transport par convoyeur et les différentes méthodes de fabrication des résines et des plastiques engendrent des poussières. Ceci est particulièrement évident dans le cas du transport pneumatique des granules en plastique : ceux-ci sont aspirés et projetés à grande vitesse contre les parois à l’intérieur des canalisations et l’effet de frottement (ou abrasion) contre les murs, ou encore lorsque les granules entrent en collision les unes contre les autres, engendre un effritement, une usure des particules.

Par ailleurs, la coupe, l’usinage, le perçage et le sablage des matières premières et les produits finis en plastique contribuent à produire des quantités importantes de poussière, tout comme les procédés qui transforment ces matières en granules ou en boulettes.

Fuites / écoulements de la matière en poudre

Nous retrouvons le plastique et la résine sous forme de poudre lorsqu’une fine granulométrie des particules est jugée nécessaire à la fabrication des objets / pièces. Les pertes de cette matière fine en provenance des appareils et des canalisations, soit par écoulement ou autre fuite, exigent un traitement analogue, à savoir pour la manutention, la rétention et le recouvrement des matières, à celui utilisé pour maîtriser les pertes des poussières en plastique. Les matières plastiques en poudre peuvent s’écouler des silos d’entreposage, des réservoirs, des conteneurs, des convoyeurs pneumatiques ou mécaniques, des malaxeurs et lors des activités de chargement et de déchargement.

Composition des matériaux – Méthodes de fabrication

Les matières plastiques et les résines varient selon leur composition et les méthodes employées pour générer des poussières et des poudres que nous pouvons identifier comme des sources possibles. Une bonne compréhension des procédés de fabrication est l’élément clé pour bien cibler les différentes sources mises à contribution. Ces efforts visent à promouvoir le développement de nouveaux outils et de revoir les méthodes en usage afin de réduire le nombre et la taille des sources, et les nuages de poussière engendrés par ces processus.

Nuages d’aérocontaminants – Surfaces chargées de poussières

Les systèmes d’aspiration locale (SAL) doivent être adaptés aux différents procédés; c’est-à-dire aménager les puits, les hottes et les conduits de captage pour recouvrir l’aire de transformation du plastique, soit le sciage, le taillage, l’usinage, le passage des feuilles dans une calandre, etc.; maintenir la vitesse nécessaire au flux d’air pour bien aspirer l’air chargé de contaminants, sinon les appareils n’arrivent pas à évacuer l’air vicié à temps.

Par ailleurs, certains travailleurs utilisent le jet d’air comprimé pour déloger les poussières accumulées sur leurs vêtements, sur les surfaces ou sur les pièces de travail; les poussières ainsi projetées en l’air restent en suspension et ne font qu’aggraver la situation. D’autres situations aussi occasionnent des problèmes, à savoir l’empilage des produits ensachés sur des surfaces déjà chargées de poussières. Ces activités contaminent non pas seulement les vêtements des travailleurs, mais engendrent des panaches de poussières. Toutes ces situations démontrent la nécessité de mieux comprendre les procédés qui engendrent des poussières des plastiques / résines et de la manière dont elles sont dispersées dans le milieu environnant.

Risques pour la santé / sécurité

La présence de contaminants dans un atelier ou dans une usine peut mettre en péril la santé des travailleurs. Parmi les éléments à risque, nous retrouvons les résidus de composés pétrochimiques, les polymères et autres additifs comme les plastifiants, les stabilisateurs, les pigments / colorants, les ignifugeants, les agents catalyseurs, les lubrifiants et les matières de charge (habituellement une poudre d’origine minérale, parfois des particules d’origine organique ou métallique).

Quinze substances qui entrent dans la fabrication des matières plastiques sont des agents cancérigènes ou des agents mutagènes; parmi celles-ci, nous retrouvons le polychlorure de vinyle (PVC), le styrène-acrylonitrile (SAN) et l’acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS). La respiration des contaminants aéroportés, soit à répétition ou de manière prolongée, est à court et à long terme néfaste pour la santé des travailleurs.

Systèmes d’aspiration locale (SAL)

Le moyen de prévention le plus efficace est un contrôle à la source des émissions. Pour y arriver, un autre produit moins à risque peut être choisi pour remplacer une substance potentiellement dangereuse; ou les éléments à risque peuvent être mis à l’écart, voire délimités par une enceinte de travail appropriée; et en dernier recours, envisager la possibilité de réévaluer les méthodes de fabrication à la lumière des modes de défaillances possibles et leurs conséquences en matière de santé et sécurité au travail.

Prévoir l’aménagement d’un système d’aspiration locale (SAL) pour capter à leur source les fumées et les poussières nocives avant qu’ils n’atteignent la zone respirable du travailleur. Des unités SAL bien conçues et entretenues sont un moyen sûr pour atténuer les risques d’exposition.  

Les processus de sablage au jet peuvent être réalisés par voie humide ou à sec. Chaque méthode a ses avantages et ses inconvénients; le contrôle des poussières fugitives est sans contredit le facteur à risque avec le sablage à voie sèche.

Sablage à voie humide

Avantages par rapport au sablage à sec

Le sablage à voie humide (nettoyage hydropneumatique) se distingue du sablage à sec : les conséquences néfastes du sablage à sec à travers le monde ont eu pour effet de promouvoir des normes très sévères en matière de santé et sécurité au travail afin de circonscrire son usage dans plusieurs pays, notamment en Europe. Les abrasifs employés sont offerts dans toute une gamme de dimensions, des plus grossiers jusqu'aux plus fins : en plastique (PVC), en verre (silice) et en métal (acier inoxydable).

Méthode à pression directe

À l’aide d’un système de contrôle précis, le sablage à haute pression nettoie / décape des surfaces – étonnamment dans un court laps de temps – et laisse une surface de substrat uniforme, sans dénivellation. Pour les travaux plus exigeants.

Opération / efficacité

Voici quelques utilisations : décaper des résidus de peinture ou autres revêtements, nettoyer des endroits difficiles d’accès ou en retrait, des matériaux de forme ou de géométrie variable, de très grandes pièces ou des pièces produites en série. Ce nettoyage plus énergétique attaque les substrats plus profondément et laisse une surface rugueuse.

Choisir des emplacements sécuritaires pour les hottes d’évacuation à une distance raisonnable des processus du sablage à jet et maintenir une aspiration satisfaisante des poussières dans l’environnement immédiat des opérations.

Condition des poussières joue un rôle important

La condition des poussières contribue pour leur part au bon comportement et à la capacité de traitement du système de collecte. Il se peut que les matières ne soient pas abrasives et que les grains ne possèdent aucune arête, toutefois, une trop forte concentration de grains aspirés en même temps peut entraver, voire bloquer les filtres à poussières. Considérer les exigences liées aux matériaux et à l’environnement de travail et revoir, s’il y a lieu, les conditions de captage afin de réduire la charge des matières transportées dans le réseau des canalisations vers le collecteur.

Vitesse de courant transversal

Les exigences concernant les vitesses des courants d’air qui traversent les salles de sablage définissent la taille des collecteurs.

Recommandations

Prévoir un courant d’air de 150-200 pi/m pour traverser l’enceinte pourvu que la pièce à traiter soit localisée à une distance raisonnable de l’opérateur.

Attention – Surfaces atteintes par les projectiles (abrasifs) : Tenir compte des exigences en matière d’incendie, d’explosion, de corrosion ou de toxicité pour les matériaux délogés ou décapés par les abrasifs dans l’aménagement et le design des systèmes de captage, de transport et de collecte de poussières.