Schütze Nordberg
Vorkommen und Verwendungen
Aluminium ist das am häufigsten vorkommende Metall in der Erdkruste, wo es in Kombination mit Sauerstoff, Fluor, Kieselsäure usw. vorkommt, jedoch niemals in metallischem Zustand. Bauxit ist die Hauptquelle für Aluminium. Es besteht aus einer Mischung von Mineralien, die durch die Verwitterung von aluminiumhaltigem Gestein entstanden ist. Bauxite sind die reichste Form dieser verwitterten Erze und enthalten bis zu 55 % Aluminiumoxid. Einige lateritische Erze (mit höheren Eisenanteilen) enthalten bis zu 35 % Al2O3· Kommerzielle Lagerstätten von Bauxit sind hauptsächlich Gibbsit (Al2O3· 3H2O) und Böhmit (Al2O3· H.2O) und kommen in Australien, Guyana, Frankreich, Brasilien, Ghana, Guinea, Ungarn, Jamaika und Suriname vor. Die weltweite Produktion von Bauxit betrug 1995 111,064 Millionen Tonnen. Gibbsit ist in Natronlaugen besser löslich als Böhmit und wird daher bevorzugt zur Aluminiumoxidherstellung eingesetzt.
Aluminium wird in der gesamten Industrie weit verbreitet und in größeren Mengen als jedes andere Nichteisenmetall verwendet; Die weltweite Primärmetallproduktion wurde 1995 auf 20,402 Millionen Tonnen geschätzt. Es ist mit einer Vielzahl anderer Materialien legiert, darunter Kupfer, Zink, Silizium, Magnesium, Mangan und Nickel, und kann für spezielle Zwecke geringe Mengen an Chrom, Blei, Wismut, Titan, Zirkonium und Vanadium enthalten. Barren aus Aluminium und Aluminiumlegierungen können extrudiert oder in Walzwerken, Drahthütten, Schmieden oder Gießereien verarbeitet werden. Die fertigen Produkte werden im Schiffbau für Innenausbau und Aufbauten verwendet; die Elektroindustrie für Drähte und Kabel; die Bauindustrie für Haus- und Fensterrahmen, Dächer und Verkleidungen; Flugzeugindustrie für Flugzeugzellen und Flugzeughaut und andere Komponenten; Automobilindustrie für Karosserien, Motorblöcke und Kolben; Lichttechnik für Haushalts- und Bürogeräte sowie in der Schmuckindustrie. Eine Hauptanwendung von Folien sind Getränke- oder Lebensmittelbehälter, während Aluminiumfolie für Verpackungen verwendet wird; Eine feinteilige Form von Aluminium wird als Pigment in Farben und in der pyrotechnischen Industrie verwendet. Aus Aluminium hergestellte Gegenstände erhalten häufig durch Eloxieren eine schützende und dekorative Oberflächenveredelung.
Aluminiumchlorid wird beim Erdölcracken und in der Gummiindustrie verwendet. Es verdampft an der Luft zu Salzsäure und verbindet sich explosionsartig mit Wasser; Daher sollten Behälter fest verschlossen und vor Feuchtigkeit geschützt werden.
Alkylaluminiumverbindungen. Diese gewinnen als Katalysatoren für die Herstellung von Niederdruck-Polyethylen zunehmend an Bedeutung. Sie stellen eine toxische, Verbrennungs- und Feuergefahr dar. Sie sind äußerst reaktiv gegenüber Luft, Feuchtigkeit und Verbindungen, die aktiven Wasserstoff enthalten, und müssen daher unter Inertgas gehalten werden.
Gefahren
Zur Herstellung von Aluminiumlegierungen wird raffiniertes Aluminium in öl- oder gasbefeuerten Öfen geschmolzen. Es wird eine geregelte Menge Härter mit Aluminiumblöcken mit einem Anteil an Mangan, Silizium, Zink, Magnesium etc. zugesetzt. Die Schmelze wird dann gemischt und zum Entgasen in einen Warmhalteofen geleitet, indem entweder Argon-Chlor oder Stickstoff-Chlor durch das Metall geleitet wird. Die resultierende Gasemission (Salzsäure, Wasserstoff und Chlor) wurde mit Berufskrankheiten in Verbindung gebracht, und es sollte große Sorgfalt darauf verwendet werden, dass geeignete technische Kontrollen die Emissionen auffangen und auch verhindern, dass sie die äußere Umgebung erreichen, wo sie ebenfalls Schäden verursachen können. Krätze wird von der Oberfläche der Schmelze abgeschöpft und in Behälter gegeben, um den Kontakt mit Luft während des Abkühlens zu minimieren. Dem Ofen wird ein Flussmittel zugesetzt, das Fluorid- und/oder Chloridsalze enthält, um die Trennung von reinem Aluminium von der Krätze zu unterstützen. Aluminiumoxid- und Fluoriddämpfe können freigesetzt werden, so dass auch dieser Aspekt der Produktion sorgfältig kontrolliert werden muss. Persönliche Schutzausrüstung (PSA) kann erforderlich sein. Der Aluminiumschmelzprozess wird im Kapitel beschrieben Metallverarbeitende und metallverarbeitende Industrie. Auch in den Gießereien kann es zu Expositionen gegenüber Schwefeldioxid kommen.
Eine breite Palette verschiedener kristalliner Formen von Aluminiumoxid wird als Hüttenrohstoff, Schleifmittel, feuerfeste Materialien und Katalysatoren verwendet. Eine Reihe von Berichten, die in den Jahren 1947 bis 1949 veröffentlicht wurden, beschrieb eine fortschreitende, nichtknotige interstitielle Fibrose in der Aluminiumschleifmittelindustrie, in der Aluminiumoxid und Silizium verarbeitet wurden. Dieser als Shaver-Krankheit bekannte Zustand war schnell fortschreitend und oft tödlich. Die Opfer (Arbeiter, die Alundum herstellen) wurden einem dichten Rauch ausgesetzt, der Aluminiumoxid, kristalline freie Kieselerde und Eisen enthielt. Die Partikel hatten einen Größenbereich, der sie hochgradig lungengängig machte. Es ist wahrscheinlich, dass das Überwiegen der Erkrankung eher auf die hochgradig schädigenden Lungenwirkungen der feinverteilten kristallinen freien Kieselerde als auf das eingeatmete Aluminiumoxid zurückzuführen ist, obwohl die genaue Ätiologie der Erkrankung nicht bekannt ist. Die Shaver-Krankheit ist heute in erster Linie von historischem Interesse, da in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts keine Berichte vorliegen.
Jüngste Studien zu den gesundheitlichen Auswirkungen hoher Expositionen (100 mg/m3) zu den Aluminiumoxiden bei Arbeitern, die am Bayer-Verfahren beteiligt sind (beschrieben im Kapitel Metallverarbeitende und metallverarbeitende Industrie) haben gezeigt, dass Arbeitnehmer mit einer Exposition von mehr als zwanzig Jahren Lungenveränderungen entwickeln können. Klinisch sind diese Veränderungen durch geringfügige, überwiegend asymptomatische restriktive Lungenfunktionsveränderungen gekennzeichnet. Die Röntgenuntersuchungen des Brustkorbs zeigten kleine, spärliche, unregelmäßige Trübungen, insbesondere an den Lungenbasen. Diese klinischen Reaktionen wurden der Ablagerung von Staub im Lungenparaenchym zugeschrieben, die das Ergebnis einer sehr hohen beruflichen Exposition war. Diese Anzeichen und Symptome können nicht mit der extremen Reaktion der Shaver-Krankheit verglichen werden. Es sei darauf hingewiesen, dass andere epidemiologische Studien im Vereinigten Königreich über eine weit verbreitete Exposition gegenüber Aluminiumoxid in der Töpferindustrie keine Beweise dafür erbracht haben, dass das Einatmen von Aluminiumoxidstaub chemische oder radiologische Anzeichen einer Lungenerkrankung oder -funktionsstörung hervorruft.
Die toxikologischen Wirkungen von Aluminiumoxiden bleiben aufgrund ihrer kommerziellen Bedeutung von Interesse. Die Ergebnisse von Tierversuchen sind umstritten. Ein besonders feines (0.02 μm bis 0.04 μm), katalytisch aktives Aluminiumoxid, das selten kommerziell verwendet wird, kann bei Tieren Lungenveränderungen verursachen, wenn es direkt in die Atemwege der Lunge injiziert wird. Wirkungen bei niedrigeren Dosen wurden nicht beobachtet.
Zu beachten ist auch, dass das sogenannte „Potroom-Asthma“, das bei Arbeitern in aluminiumverarbeitenden Betrieben häufig beobachtet wird, wahrscheinlich eher auf die Exposition gegenüber fluoridischen Flussmitteln als auf den Aluminiumstaub selbst zurückzuführen ist.
Die Herstellung von Aluminium wurde von der International Agency for Research on Cancer (IARC) als Gruppe 1, bekannte krebserzeugende Expositionssituation, eingestuft. Wie bei den anderen oben beschriebenen Krankheiten ist die Karzinogenität höchstwahrscheinlich auf die anderen vorhandenen Substanzen (z. B. polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Quarzstaub) zurückzuführen, obwohl die genaue Rolle der Aluminiumoxidstäube einfach nicht verstanden wird.
Einige Daten über die Resorption hoher Aluminiumkonzentrationen und Schädigungen des Nervengewebes wurden bei Personen gefunden, die eine Nierendialyse benötigen. Diese hohen Aluminiumwerte haben zu schweren, sogar tödlichen Hirnschäden geführt. Diese Reaktion wurde jedoch auch bei anderen Dialysepatienten beobachtet, die jedoch keinen ähnlich erhöhten Aluminiumspiegel im Gehirn aufwiesen. Tierexperimente konnten diese Gehirnreaktion oder die Alzheimer-Krankheit, die auch in der Literatur postuliert wurde, nicht nachbilden. Epidemiologische und klinische Folgestudien zu diesen Themen waren nicht endgültig, und in mehreren groß angelegten epidemiologischen Studien an Aluminiumarbeitern wurden keine Hinweise auf solche Auswirkungen beobachtet.