Evento e usi
I minerali di vanadio (V) più importanti sono la patronite (solfuro di vanadio), che si trova in Perù, e la descloizite (vanadato di piombo-zinco), che si trova in Sud Africa. Altri minerali, come vanadinite, roscoelite e carnotite, contengono vanadio in quantità sufficienti per un'estrazione economica. Il petrolio greggio può contenere piccole quantità di vanadio e i depositi di gas di scarico delle fornaci a petrolio possono contenere oltre il 50% di pentossido di vanadio. Le scorie del ferrovanadio sono un'altra fonte del metallo. Una delle fonti più importanti di esposizione umana al vanadio sono gli ossidi di vanadio rilasciati durante la combustione di oli combustibili.
Normalmente piccole quantità di vanadio si trovano nel corpo umano, in particolare nel tessuto adiposo e nel sangue.
Viene utilizzata la quantità maggiore di vanadio prodotto Ferrovandaio, il cui uso diretto più importante è nell'acciaio rapido e nella produzione di acciaio per utensili. L'aggiunta dallo 0.05 al 5% di vanadio rimuove l'ossigeno e l'azoto occlusi dall'acciaio, aumenta la resistenza alla trazione e migliora il modulo di elasticità e la resistenza alla ruggine della lega finale. In passato i composti del vanadio sono stati usati come agenti terapeutici in medicina. La lega vanadio-gallio ha mostrato proprietà interessanti per la produzione di elevati campi magnetici.
Alcuni composti del vanadio hanno un uso limitato nell'industria. Solfato di vanadio (VSO4· 7H2O) e tetracloruro di vanadio (VCl4) sono usati come mordenti nell'industria tintoria. Silicati di vanadio sono usati come catalizzatori. Biossido di vanadio (VO2) e triossido di vanadio (V2O3) sono impiegati nella metallurgia. Tuttavia, i composti più significativi in termini di rischi per la salute industriale sono pentossido di vanadio (V2O5) e metavanadato di ammonio (NH4VO3).
Il pentossido di vanadio si ottiene dalla patronite. È stato a lungo un importante catalizzatore industriale utilizzato in numerosi processi di ossidazione come quelli coinvolti nella produzione di acido solforico, acido ftalico, acido maleico e così via. Serve come sviluppatore fotografico e come agente colorante nell'industria tessile. Il pentossido di vanadio è utilizzato anche nei materiali coloranti ceramici.
Il metavanadato di ammonio viene impiegato come catalizzatore allo stesso modo del pentossido di vanadio. È un reagente in chimica analitica e uno sviluppatore nel settore della fotografia. Il metavanadato di ammonio è utilizzato anche nella tintura e nella stampa nell'industria tessile.
Pericoli
L'esperienza ha dimostrato che gli ossidi di vanadio e, in particolare, il pentossido e il suo derivato ammonio metavanadato provocano effetti dannosi sull'uomo. L'esposizione al pentossido di vanadio è possibile nei seguenti punti dell'industria: quando il pentossido di vanadio viene utilizzato in forma particellare nella produzione di vanadio metallico; durante la riparazione di impianti in cui il pentossido di vanadio viene utilizzato come catalizzatore; e durante la pulizia delle canne fumarie dei forni a nafta nelle centrali elettriche, navi e così via. La presenza di composti di vanadio nei prodotti petroliferi è di particolare importanza e, a causa della possibilità di inquinamento atmosferico nell'ambiente delle centrali elettriche a petrolio, riceve l'attenzione delle autorità sanitarie pubbliche e di quelle interessate alla salute industriale.
L'inalazione di composti di vanadio può produrre gravi effetti tossici. La gravità degli effetti dipende dalla concentrazione atmosferica dei composti di vanadio e dalla durata dell'esposizione. Possono verificarsi danni alla salute anche dopo una breve esposizione (ad es. 1 ora) ei sintomi iniziali sono lacrimazione abbondante, sensazione di bruciore nella congiuntiva, rinite sierosa o emorragica, mal di gola, tosse, bronchite, espettorazione e dolore toracico.
Una grave esposizione può provocare polmonite con esito fatale; tuttavia, dopo un'unica esposizione, il recupero completo si verifica solitamente entro 1-2 settimane; l'esposizione prolungata può produrre bronchite cronica con o senza enfisema. La lingua può presentare una colorazione verdastra e anche i mozziconi di sigaretta dei lavoratori del vanadio possono mostrare un colore verdastro, derivante da interazioni chimiche.
Gli effetti locali negli animali da esperimento si osservano principalmente nel tratto respiratorio. Sono stati osservati effetti sistemici nel fegato, nei reni, nel sistema nervoso, nel sistema cardiovascolare e negli organi che formano il sangue. Gli effetti metabolici comprendono l'interferenza con la biosintesi della cistina e del colestrolo, la depressione e la stimolazione della sintesi dei fosfolipidi. Concentrazioni più elevate hanno prodotto l'inibizione dell'ossidazione della serotonina. Inoltre, è stato dimostrato che il vanadato inibisce diversi sistemi enzimatici. Nell'uomo, gli effetti sistemici dell'esposizione al vanadio sono meno ben documentati, ma è stata dimostrata una riduzione del colesterolo sierico. Nell'ambiente di lavoro, il vanadio ei suoi composti vengono assorbiti dal corpo umano per inalazione, principalmente durante le operazioni di produzione e pulizia delle caldaie. L'assorbimento del vanadio dal tratto gastrointestinale è scarso, non superiore all'1-2%; i composti di vanadio ingeriti vengono in gran parte eliminati con le feci.
È stato condotto uno studio per valutare il livello di responsività bronchiale tra i lavoratori recentemente esposti al pentossido di vanadio durante la rimozione periodica di ceneri e clinker dalle caldaie di una centrale elettrica a nafta. Questo studio suggerisce che l'esposizione al vanadio aumenta la reattività bronchiale anche senza la comparsa di sintomi bronchiali.
Misure di sicurezza e salute
È importante prevenire l'inalazione di pentossido di vanadio particolato aereo. Per l'uso come catalizzatore, il pentossido di vanadio può essere prodotto in forma agglomerata o pellettizzata che è priva di polvere; tuttavia, le vibrazioni nell'impianto possono, nel tempo, ridurre una certa proporzione in polvere. Nei processi associati alla produzione di vanadio metallico e nella setacciatura del catalizzatore usato durante le operazioni di manutenzione, la fuoriuscita di polvere dovrebbe essere impedita dalla chiusura del processo e dalla fornitura di ventilazione di scarico. Nella pulizia delle caldaie nelle centrali elettriche e sulle navi, gli addetti alla manutenzione potrebbero dover entrare nelle caldaie per rimuovere la fuliggine ed effettuare riparazioni. Questi lavoratori devono indossare adeguati dispositivi di protezione respiratoria con maschera a pieno facciale e protezione per gli occhi. Laddove possibile, la pulizia sotto carico dovrebbe essere migliorata per ridurre la necessità per i lavoratori di entrare nelle fornaci; dove la pulizia a vuoto si rivela essenziale, dovrebbero essere provati metodi come la puntura dell'acqua, che non richiedono l'ingresso fisico.