Gunnar Nordberg
Evento e usi
Il titanio (Ti) è contenuto in molti minerali, ma solo alcuni di essi hanno un significato industriale. Questi includono ilmenite (FeTiO3), che contiene il 52.65% di Ti e il 47.4% di FeO; rutilo (TiO2), con additivi di ossido di ferro; perovskite (CaTiO3), che contiene il 58.7% di TiO2 e 41.3% CaO; e sfene, o titanite, (CaOTiO2·SiO2), che contiene il 38.8% di TiO2. Anche alcuni minerali eterogenei, come la loparite, il pirocloro e gli scarti della lavorazione della bauxite e del minerale di rame, possono essere fonti di titanio.
Il titanio è usato come metallo puro, in leghe e sotto forma di vari composti. La maggior parte del titanio è necessaria nell'industria siderurgica, nella costruzione navale, per la costruzione di aerei e missili e per la fabbricazione di impianti chimici. Il titanio è utilizzato come superficie protettiva sui miscelatori nell'industria della cellulosa e della carta. Si trova anche negli apparecchi chirurgici. Il titanio è stato impiegato per la fabbricazione di elettrodi, filamenti per lampade, vernici, coloranti e bacchette per saldatura. La polvere di titanio viene utilizzata nella pirotecnica e nell'ingegneria del vuoto. Il titanio è utilizzato anche in odontoiatria e in chirurgia per impianti o protesi.
Carburo di titanio ed nitruro di titanio sono utilizzati nella metallurgia delle polveri. Titanato di bario viene utilizzato per realizzare condensatori per impieghi gravosi. Diossido di titanio è utilizzato come pigmento bianco in vernici, rivestimenti per pavimenti, tappezzeria, elettronica, adesivi, coperture, plastica e cosmetici. È anche utile come componente di smalti e smalti porcellanati, come agente restringente per le fibre di vetro e come agente antilubrificante per le fibre sintetiche. Tetracloruro di titanio agisce come intermedio nella produzione di titanio metallico e pigmenti di titanio e come catalizzatore nell'industria chimica.
Pericoli
La formazione di diossido di titanio (TiO2) e la polvere concentrata, la polvere di mattonelle di pece derivante dalla frantumazione, la miscelazione e il caricamento di materie prime sfuse e il calore radiante dei forni da coke sono pericoli nella produzione di titanio. Potrebbe esserci cloro, tetracloruro di titanio (Ticl4) vapori e loro prodotti di pirolisi nell'aria degli impianti di clorazione e rettifica, derivanti da apparecchiature non ermetiche o corrose. L'ossido di magnesio può essere presente nell'aria della zona di riduzione. La polvere di titanio si disperde nell'aria quando la spugna di titanio viene espulsa, frantumata, separata e insaccata. L'esposizione al calore e alla radiazione infrarossa avviene nell'area del forno ad arco (fino a 3-5 cal/cm2 al minuto).
La manutenzione e la riparazione degli impianti di clorazione e rettifica, che comprende lo smontaggio e la pulizia delle apparecchiature e delle tubazioni, creano condizioni di lavoro particolarmente sfavorevoli: elevate concentrazioni di TiCl4 vapori e prodotti di idrolisi (HCl, Ti(OH)4), altamente tossici e irritanti. I lavoratori di questi impianti spesso soffrono di malattie delle vie aeree superiori e di bronchiti acute o croniche. TiCl liquido4 spruzzato sulla pelle provoca irritazioni e ustioni. Anche un contatto molto breve della congiuntiva con TiCl4 porta a congiuntivite suppurativa e cheratite, che possono causare opacità corneali. Esperimenti su animali hanno dimostrato che la polvere di titanio metallico, concentrati di titanio, biossido di titanio e carburo di titanio è leggermente tossica. Sebbene il biossido di titanio non sia risultato fibrogenico negli animali, sembra aumentare la fibrogenicità del quarzo se somministrato come esposizione combinata. L'esposizione a lungo termine alla polvere contenente titanio può provocare forme lievi di malattie polmonari croniche (fibrosi). Ci sono prove radiologiche che i lavoratori che hanno maneggiato TiO2 per lunghi periodi sviluppano alterazioni polmonari simili a quelle osservate nelle forme lievi di silicosi. In un lavoratore che aveva lavorato a contatto con il biossido di titanio per diversi anni ed era morto di cancro al cervello, i polmoni mostravano accumuli di TiO2 e cambiamenti analoghi all'antracosi. Gli esami medici dei lavoratori della metallurgia delle polveri in vari paesi hanno rivelato casi di polmonite cronica dovuta a polveri miste compreso il carburo di titanio. Il grado di questa malattia variava a seconda delle condizioni di lavoro, della durata dell'esposizione alla polvere e di fattori individuali.
I lavoratori che sono stati esposti cronicamente alla polvere di titanio e biossido di titanio mostrano un'alta incidenza di bronchite cronica (endobronchite e peribronchite). Le prime fasi della malattia sono caratterizzate da compromissione della respirazione polmonare e della capacità ventilatoria e da ridotta alcalinità del sangue. I tracciati elettrocardiografici di questi lavoratori del titanio hanno rivelato cambiamenti cardiaci caratteristici della malattia polmonare con ipertrofia del padiglione auricolare destro. Un numero considerevole di questi casi presentava ipossia miocardica di vario grado, conduttività atrioventricolare ed intraventricolare inibita e bradicardia.
La polvere di titanio metallico nell'aria è esplosiva.
Altri pericoli nella produzione di titanio sono l'esposizione al monossido di carbonio nei forni da coke e ad arco e le ustioni.
Misure di sicurezza e salute
Controllare la polvere durante la frantumazione del minerale inumidendo il materiale da lavorare (fino al 6-8% di contenuto di umidità) e adottando un processo continuo, che consente di racchiudere l'apparecchiatura con dispositivi di scarico in tutti i punti in cui può formarsi polvere; l'aria espulsa carica di polvere deve essere filtrata e la polvere raccolta deve essere riciclata. Presso le postazioni di abbattimento devono essere previsti sistemi di aspirazione delle polveri; frantoi, separatori e insaccatori nell'impianto di spugne di titanio. La sfondatura con martelli scalpellatori pneumatici dovrebbe essere sostituita dalla lavorazione su speciali fresatrici o torni.