Boletim de percepção de riscos. Fusão de cobre e riscos respiratórios

Minerar e fundir cobre de suas minas naturais é uma tarefa cara. A maioria dos depósitos conhecidos do mundo contém apenas 1 a 2% de cobre: a maioria destes minas é composta de enxofre, ferro, arsénio e outros metais pesados. Cerca de 80% da nova produção de cobre utiliza minas de sulfuro de cobre, os processos pirometalúrgicos e electrolíticos e os riscos respiratórios associados são resumidos neste documento. Uma protecção respiratória altamente eficaz pode ser indispensável durante a fundição de cobre, como parte de uma série de outras medidas de controlo. No documento a seguir, encontrará informações gerais sobre os possíveis riscos respiratórios e sobre o PPE adequado para trabalhar de forma segura nas diferentes etapas da produção de cobre.

Minério/minerais de cobre

O cobre é produzido principalmente pela redução do teor metálico das minas extraídas e processadas por métodos de fundição, pois embora o cobre elementar ocorra muito raramente na natureza, é extremamente raro.

A maioria dos minerais extraídos pelo seu teor em cobre são minerais de sulfuro de cobre, sendo os minerais restantes minerais de óxido de cobre. O material extraído contém apenas 0,5 a 2% de cobre, a maioria dos materiais extraídos são compostos de enxofre indesejado, compostos de arsénico e outros metais pesados (1) (2).

O cobre pode ser facilmente encontrado em uma ampla gama de compostos, normalmente no estado de oxidação +1 (também chamado cuproso) ou no estado de oxidação +2 (também chamado cúprico).

Grande parte do cobre (80%) é extraído e refinado a partir de sulfuros de cobre com os processos de flutuação, fundição e refino. Com os sulfuros de calcopirita, bornita e calcosina como os mais comuns e, portanto, os mais utilizados na produção de cobre. O processo de extração, redução e refino é complexo e varia de acordo com o tipo de mina processada. A seguir está um breve resumo dos dois processos principais (1) (2) (3).

Métodos de extracção

Os minerais contendo cobre são extraídos principalmente de rochas ígneas por mineração a céu aberto (pedreiras), mas a extração por mineração subterrânea continua.

Sulfuro de cobre: processo pirometalúrgico

Produção de concentrado/moagem

As minas de sulfuro de cobre passam por várias etapas de trituração e lixação para gerar peças de rochas de pequeno tamanho. Em seguida, são moídos até obterem partículas finas para a rápida formação de uma lama. As minas de sulfuro de cobre moídas são misturadas com água, surfactantes e xantatos ou outros reagentes para formar uma lama na qual as partículas de sulfuro tornaram-se hidrofóbicas. Através da agitação ou da geração de bolhas de ar com as células de flutuação, as partículas de sulfuro de cobre flutuam até a superfície em forma de espuma, que é removida, enviada para purificação para remover minerais e silício indesejados e, em seguida, seca e enviada para torradeiro e posterior fundição.

Fusão

Os métodos modernos usam fundição direta ou instantânea. O primeiro passo é aquecer o mineral nos fornos até aproximadamente 1200 °C com fundimentos de cal e silício. As impurezas de ferro, enxofre, sulfuro de ferro, óxido de ferro e outros minerais são removidas à medida que formam uma escória na superfície do material fundido ou do sulfuro de cobre, também conhecido como mata”.

2 CuFeS2 + 3 O2 → 2 FeO + 2 CuS + 2 SO2

O sulfuro de ferro oxida para formar óxido de ferro, liberando quantidades significativas de dióxido de enxofre. Em seguida, o óxido de ferro também reage com o silício para formar uma escória menos densa que flutua até a superfície da mata”, que pode ser removida rapidamente.

2 FeS + 3 O2 → 2 FeO + 2 SO2

2FeO + SiO2 → Fe2SiO4

Conversão

O sulfuro de cobre é reduzido a cobre oxidando o enxofre com a injeção de ar. O cobre é conhecido como "cobre negro" devido às bolhas presas de dióxido de enxofre. O cobre negro tem uma pureza aproximada de 98-99%. Haverá óxido de cobre presente ou será perdido na escória, com outras impurezas metálicas.

CuS + O2 → Cu + SO2

2 CuS + 3 O2 → 2 CuO + 2 SO2

Refinado ao fogo

Qualquer óxido de cobre remanescente é reduzido a cobre por injeção de gás metano, aumentando a pureza até 99%.

4 CuO + CH4 → 4 Cu + CO2 + 2H2O

Eletrólito refinado

O cobre fundido é derramado em moldes para formar ânodos de cobre, para a preparação para o refinamento eletrolítico. Os ânodos de cobre são imersos num eletrólito de sulfato de cobre ou de ácido sulfúrico. O cobre do ânodo é gradualmente revestido em folhas finas de cobre puro ou aço inoxidável que atua como o cátodo. Após 7-14 dias, os cátodos são retirados e o cobre refinado de aproximadamente 99,9-99,99% de pureza é retirado dos cátodos. Os poluentes de metais nobres como, por exemplo, prata, ouro, selénio e telúrio se depositam no fundo do tanque eletrolítico. Os poluentes como o arsénico e o zinco permanecem no eletrólito.

Lixiviação

Os óxidos de cobre são simplesmente triturados para gerar um agregado de grande superfície, que são cuidadosamente colocados em uma grande berma de lixiviação ao ar livre ou em tanques de lixiviação. Aplica-se ácido sulfúrico à parte superior da mina, dissolvendo os minerais de cobre numa solução de sulfato de cobre. A solução carregada” de lixiviação é recolhida e enviada para extracção.

Extração

Na extracção de solvente, o cobre é extraído da solução carregada de lixiviação por um solvente orgânico numa solução aquosa e a solução ácida é recuperada.

Electroobtenção

A solução de cobre é submetida à eletrólise, depositando cobre nos cátodos iniciais da folha de cobre de altíssima pureza. Outros elementos contaminantes acumulam-se no fundo do tanque eletrolítico e podem ser recuperados.

Imagem de (2)

Quais são os riscos da produção de cobre?

Uma ampla gama de emissões aéreas pode ser gerada durante a produção de cobre, como, por exemplo, dióxido de enxofre, arsénico, cadmio, cobre, chumbo, mercúrio, partículas provenientes da fundição e partículas de outras fontes (3).

Dióxido de enxofre

O dióxido de enxofre é um gás denso e incolor com um odor pungente e é produzido em quantidades significativas a partir da fundição de minérios de sulfeto de cobre elementar, zinco e outros metais.

O dióxido de enxofre é recuperado (como ácido sulfúrico, dióxido de enxofre líquido pressurizado/refrigerado ou mesmo como enxofre) como um subproduto em muitos processos (3). O dióxido de enxofre é freqüentemente utilizado em vários setores, particularmente o químico, alimentar e de fabricação de papel devido às suas propriedades de branqueamento, biocidas e conservantes.

A principal via de exposição dos trabalhadores dos sectores de fundição e refinação de cobre, zinco e outros metais é a inalação de gás de dióxido de enxofre (S02). (4) (5)

Efeitos na saúde

Os efeitos sobre a saúde (6) (7) podem incluir:

Efeitos graves na saúde

• Irritação dos olhos e das vias aéreas superiores
• Possível desencadeador de um ataque de asma em algumas pessoas
• Tosse, sibilância, falta de ar e até dor no peito
• Edema pulmonar e morte

Efeitos crónicos na saúde:

• Doença pulmonar obstrutiva crónica com exposições de baixo nível a longo prazo

Para mais informações sobre o dióxido de enxofre, consulte o Boletim de 3M: dióxido de enxofre

Arsenico

O arsénio pode ser encontrado em forma elementar, mas em exposições da indústria geral a compostos de arsénio inorgânicos como o trióxido de arsénio, o tricloreto de arsénio, o trisulfuro de arsénio, o arsénio de sódio, os sais de arsénio e o arsénio de gálio (8).

O arsênio é usado em muitas ligas metálicas, mas também é encontrado em muitos minérios de cobre e zinco. Os trabalhadores do setor de metais básicos não ferrosos correm o risco de exposição ao arsênico e aos compostos inorgânicos de arsênio (9). Os trabalhadores destes setores podem estar expostos ao arsénico ou a compostos de arsénico através da inalação de poeiras e fumos, ingestão, exposição da pele ou contacto com os olhos.

Efeitos na saúde

Os efeitos na saúde podem incluir (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15):

Efeitos graves na saúde

• Irritação dos olhos e das vias aéreas superiores
• Dermatite alérgica.
• Problemas estomacais como gastroenterites, náuseas e vômitos, que em altas doses podem levar a graves perdas de líquidos, gastrite hemorrágica, perda de consciência e morte.

Efeitos crónicos na saúde:

• Doenças da pele, como queratose, descoloração, inflamação, lesões, acne e cancro
• Problemas circulatórios e cardiovasculares, nomeadamente contrações vasculares repentinas
• Danos ao sistema nervoso
• Várias formas de cancro como, por exemplo, a forte associação com o cancro do pulmão no trabalho na fundição de cobre, além de outros cancros do trato respiratório, pele, fígado, rins e vesícula

Para obter mais informações sobre o arsênico, consulte o Boletim de Percepção de Perigos 3M: arsênico.

Cadmio

O cádmio é amplamente utilizado com outros metais, para formar ligas ou como uma placa protetora. O cádmio também é utilizado com o níquel para produzir baterias de níquel-cádmio. Devido ao seu uso em ligas e revestimento de outros metais, os trabalhadores do metal podem estar expostos ao cádmio ou ao dióxido de cádmio (uma fumaça marrom) ao soldar ou lixar determinados metais. A exposição à fumaça do óxido de cádmio também é frequentemente associada a fundições de zinco e, em menor medida, a fundições de cobre.

A inalação de poeiras e fumos é o principal método de exposição ocupacional ao cádmio e aos compostos de cádmio, sendo o óxido de cádmio motivo de preocupação para exposições agudas.

Efeitos na saúde

Os efeitos na saúde podem incluir (12)(16)(17)(18):

Efeitos graves sobre a saúde (óxido de cádmio)

• Irritação dos olhos e das vias aéreas superiores
• Sintomas semelhantes aos da gripe, como tosse, dores de cabeça, tonturas, calafrios, febre, falta de ar e até dor no peito.
• Em caso de ingestão, podem ocorrer problemas gastrointestinais como, por exemplo, náuseas, diarreia, vômitos, cãibras e salivação excessiva.

Efeitos crônicos à saúde (todas as formas de cádmio):

• Danos respiratórios, como a doença pulmonar obstrutiva crónica (COPD)
• Lesões renais
• Dano ósseo
• Alterar a fertilidade e o desenvolvimento do feto (cloreto de cádmio)
• Há evidências suficientes de que o cádmio e os compostos de cádmio são cancerígenos em humanos, associados ao câncer de pulmão, rim e próstata (19), embora as associações com alguns compostos sejam mais fracas.

Para mais informações sobre o cádmio, consulte o Boletim 3M: cádmio

Cobre

O cobre tem muitos usos devido à sua condutividade térmica e elétrica, em ligas metálicas, além de sua maleabilidade e resistência à corrosão.

Em todas as aplicações e sectores, os trabalhadores podem estar expostos ao cobre através da inalação de poeira e fumo, da ingestão e da exposição cutânea a produtos químicos líquidos. Os trabalhadores também podem estar expostos a poeira e fumaça durante a fundição e refinação do cobre.

Efeitos na saúde

Os efeitos sobre a saúde estão habitualmente associados com efeitos negativos graves sobre a saúde a curto prazo, principalmente “febre por fumo de metal” proveniente da fundição de ligas que contêm cobre (20).

Efeitos graves na saúde:

• Irritação dos olhos e das vias aéreas superiores
• Sintomas semelhantes aos da gripe, como tosse, dores de cabeça, tonturas, calafrios, febre, falta de ar e até dor no peito.

Efeitos crónicos na saúde:

• Foram relatados problemas gastrointestinais como náuseas, diarreia e vómitos associados a exposições excessivas a longo prazo à água potável.

Para mais informações sobre o cobre, consulte o boletim de percepção de risco da 3MCobre.

Cimento

O chumbo e as minas de chumbo são normalmente encontrados nas minas de cobre e podem causar exposição dos trabalhadores durante os processos de fundição e refino. Os principais métodos de exposição são a inalação de partículas, fumos e vapores e a ingestão de partículas devido a práticas de higiene inadequadas (por exemplo, contaminação por chumbo nas mãos, comida, bebida e através do tabaco).

Efeitos na saúde

O chumbo pode entrar facilmente na corrente sanguínea a partir dos pulmões e depois normalmente acumula-se nos ossos do organismo com o tempo. Os efeitos sobre a saúde a curto prazo são pouco prováveis, mas as exposições a longo prazo podem fazer com que os níveis de chumbo aumentem demasiado e os efeitos sobre a saúde se tornem evidentes.

Os efeitos sobre a saúde podem incluir (12) (21) (22) (23):

Efeitos graves na saúde:

• Sintomas semelhantes aos da gripe (tremor, febre, dor muscular) e pode causar danos respiratórios

Efeitos crónicos na saúde:

• Anemia e outros distúrbios associados aos glóbulos vermelhos
• Doenças hepáticas, renais e pulmonares
• Doenças gastrointestinais
• Esterilidade
• Encefalopatia (estado mental alterado)
• Danos ao sistema nervoso
• Problemas de desenvolvimento neurológico, em particular nos estágios iniciais do desenvolvimento fetal.

Para obter mais informações sobre chumbo, consulte o Boletim de Percepção de Perigos 3MChumbo.

Mercúrio

Embora seja mais frequentemente associado à fundição de ouro onde o mercúrio é usado no processo de extração, o mercúrio pode ser encontrado em algumas minas de cobre e podem ocorrer emissões e exposições nos processos de fundição e conversão de cobre (24).

O principal método de exposição é a inalação de vapores de mercúrio elementar; é importante ter em mente que níveis significativos de mercúrio podem ocorrer em altas temperaturas. A inalação de poeiras como sais de mercúrio também é possível.

Efeitos na saúde

Os efeitos sobre a saúde podem incluir (12) (25) (26):

Efeitos graves na saúde:

• Irritação das vias aéreas superiores
• Febre

Efeitos crónicos na saúde:

• Danos ao sistema nervoso: efeitos psicomotores
• Doenças gastrointestinais
• Anemia
• Doenças renais

Para mais informações sobre o mercúrio, consulte o Boletim de Percepção de Riscos de 3MMercúrio.

Partículas

Podem ser geradas quantidades consideráveis de partículas (poeiras e fumos) na maioria das fases do processo de produção. Desde a extracção do mineral, a trituração, a lixação, a moldagem e a manipulação, até aos gases dos materiais fundidos, às emissões provenientes da limpeza dos lodos dos processos electrolíticos, além dos procedimentos gerais de manutenção (limpeza das chaminés e dos filtros, manutenção refractária, etc.).

Foram observadas associações epidemiológicas gerais entre a exposição a partículas em suspensão (partículas atmosféricas com diâmetros inferiores a 2,5 μm) e PM10 (partículas com diâmetros inferiores a 10 μm) e uma ampla gama de efeitos na saúde, como, por exemplo, mortalidade e doenças pulmonares crónicas e cardiovasculares (27).

Referências

1. processo de fabricação de cobre. O Balance. [En línea] [consultado el 21 de septiembre de 2018]. . https://www.thebalance. com/copper-production-2340114.

2. Instituto Europeu do Cobre. Processos: mineração e produção de cobre. Aliança do cobre. [En línea] [consultado el 21 de septiembre de 2018]. . https://www.copper.org/education/copper-production/.

3. Grupo Banco Mundial. Manual de Poluição e Prevenção e Abate 1998. Em 1999.

4. Impairment pulmonar from Chronic Exposure to Sulfur Dioxide in a Smelter. Impairment pulmonar resultante de exposição crónica a dióxido de enxofre num molde. Smith, T J, et al. 1, 1977, Revista Americana de Doenças Respiratórias, Vol. 116.

Arsenic exposure and mortality: a case-referent study from a Swedish copper smelter (Exposição ao arsénio e mortalidade: um estudo de caso-referente de uma fábrica sueca de cobre). Axelson, O, et al. 1978, British Journal of Industrial Medicine, Vol. 35, p. 8 a 15.

6. Dióxido de enxofre (SO2) - Ficha de dados sobre a qualidade do ar. Governo australiano - Departamento de Ambiente e Energia. [En línea] [consultado el 24 de septiembre de 2018]. . http://www.environment.gov.au/protection/ publicações/factsheet-sulfur-dioxido-so2.

7. Agência para Substâncias Tóxicas e Registro de Doenças (ASTDR). Portal de Substâncias Tóxicas - dióxido de enxofre. [En línea] [consultado el 26 de septiembre de 2018]. . https://www.atsdr.cdc.gov/substances/ toxsubstance.asp? tox = 46.

8. Health and Safety Executive (HSE). INDG441 - Arsenic e você. Trabalhando com arsénico - estão em risco?

9. —. RR595 - The burden of oocupational cancer in Great Britain - Technical Annex 6: Câncer de pulmão. [En línea] 2007 http://www.hse.gov.uk/research/rrpdf/rr595ann6.pdf.

10. Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (IARC). Monografia - Arsénico e Compostos de Arsénio. 2018.

11. Administração de Saúde e Segurança Ocupacional (OSHA). Health and Safety Topics - Arsénio. [En línea] [consultado el 24 de septiembre de 2018]. . https://www.osha.gov/SLTC/arsenic/index.html.

12. Smedley, J, Dick, F e Sadhra, S. Oxford Handbook of Occupational Health (segunda edição). 2013.

13. Comissão Nacional de Saúde e Segurança Ocupacional (Worksafe Australia). Aresénico e seus compostos. 1989.

14. Health and Safety Executive (HSE). RR858 - The burden of occupational cancer in Great Britain - Lung Cancer - A carga do cancro ocupacional na Grã-Bretanha - Câncer de pulmão. 2012.

15. Agência de Registro de Substâncias Tóxicas e Doenças (ASTDR). Portal de Substâncias Tóxicas - Arsênico. [En línea] [consultado el 26 de septiembre de 2018]. . https://www.atsdr.cdc.gov/substances/toxsubstance.asp?toxid=3.

16. Health and Safety Executive (HSE). INDG391 - Cadmio e você. Trabalhando com cádmio: estão em risco?

17. Administração de Segurança e Saúde Ocupacional (OSHA). Tópicos de Segurança e Saúde - Cádmio. [En línea] [consultado el 24 de septiembre de 2018]. . https://www.osha.gov/SLTC/cadmium/healtheffects.html.

18. Agência de Registro de Substâncias Tóxicas e Doenças (ASTDR). Portal de Substâncias Tóxicas - Cádmio. [En línea] [consultado el 26 de septiembre de 2018]. . https://www.atsdr.cdc.gov/substances/toxsubstance.asp?toxid=15.

19. Agência Internacional para a Investigação do Câncer (IARC). IARC Monograph - Cadmium and Cadmium Compounds. 2018.

20. Agência para o Registro de Substâncias Tóxicas e Doenças (ASTDR). Portal de Substâncias Tóxicas - Copper. [En línea] [consultado el 26 de septiembre de 2018]. . https://www.atsdr.cdc.gov/phs/phs.asp?id=204&tid=37.

21. Administração de Segurança e Saúde Ocupacional (OSHA). Topics de segurança e saúde - Lead. [En línea] [consultado el 24 de septiembre de 2018]. . https://www.osha.gov/SLTC/lead/.

22. Health and Safety Executive (HSE). INDG305 - Lead and you. Trabalhando com segurança com chumbo.

23. Administração de Segurança e Saúde Ocupacional (OSHA). Tópicos de Segurança e Saúde - Líder.

24. Repartição Internacional do Trabalho (OIT). Operações de fundição e refino. Enciclopédia de Saúde e Segurança Ocupacional. [En línea] [consultado el 1 de octubre de 2018]. . http://www.iloencyclopaedia.org/part-xiii-12343/metal-processing-and-metal-working-industry/ content/smelting-and-refining-operations (em inglês).

25. Administração de Segurança e Saúde Ocupacional (OSHA). Safety and Health Topics - Mercúrio. [En línea] [consultado el 24 de septiembre de 2018]. . https://www.osha.gov/SLTC/mercury/index.html.

26. Health and Safety Executive (HSE). CRR76 - Mercúrio e seus compostos inorgânicos divalentes. 1995.

27. Organização Mundial da Saúde (OMS). Efeitos do material particulado na saúde. 2013.

28Boletim de percepção de risco. fundição de cobre