グンナー・ノードバーグ

錫は、常温でしなやかで成形しやすく、他の金属と容易に混ざり合い、合金を形成することから、近代工業時代まで古くから利用されてきました。 その際立った特徴の XNUMX つは、酸や大気の影響に対する耐性です。

出現と用途

錫の鉱床は世界中に広く分布していますが、XNUMX 世紀までの世界の錫の供給は主にイギリス、ザクセン、ボヘミアからのものでした。 今日、ナイジェリア、中国、コンゴ、オーストラリアの一部の鉱床を除いて、主な産地は東南アジアとボリビアにあります。

スズを含む鉱物のうち、スズ石（SnO₂）またはティンストーンは、商業的に最も重要です。 それは花崗岩または酸性噴火岩と密接に関連する鉱脈に存在しますが、世界の総生産量の XNUMX 分の XNUMX は、一次堆積物の崩壊に起因する二次漂砂堆積物に由来します。 ボリビアでは、スタナイト (Cu₂FeSnS₂）およびティーライト（PbZnSnS₂) は商業的に重要です。

金属スズは、バビット タイプの金属や、製薬業界や化粧品業界の折りたたみ式チューブに使用されます。 耐腐食性があるため、スズは他の金属の保護コーティングとして使用されます。 ブリキ は、その金属の溶融浴に浸漬することによってスズで厚くコーティングされたシート鉄または鋼です。 主に家庭用品の製造や、食品および飲料の缶詰産業の器具に使用されます。 装飾目的で使用されることが多い。 テルネプレート 85% の鉛と 15% のスズを含む鉛-スズ合金でコーティングされたシート鉄またはスチールです。 主に屋根瓦の製造に使用されます。 検鏡 33 ～ 50% のスズを含むスズ - 銅合金で、高度な反射まで研磨できます。 銀製品などに輝きを与えるための電着塗装や、望遠鏡の鏡などに使われます。 溶融錫浴は、窓ガラスの製造にも使用されます。

錫の重要な特性は、他の金属と合金を形成する能力であり、この分野で多くの用途があります。 として知られるスズ鉛合金 ソフトハンダ 配管、自動車、電気およびその他の産業で他の金属や合金を接合するために、また車体の仕上げのフィラーとして広く使用されています。 スズは、リン青銅、軽黄銅、砲金、高張力黄銅、マンガン青銅、ダイカスト合金、ベアリング メタル、タイプ メタル、ピューターなど、多数の非鉄合金の構成要素です。 スズ-ニオブ合金は超電導であり、強力な電磁石の製造に使用されます。

塩化第二スズ (SnCl₄）、または塩化スズは、粉末状のスズを塩化第二水銀とともに加熱するか、溶融スズに塩素流を通すことによって調製されます. 有機合成における脱水剤、プラスチックの安定剤、その他のスズ化合物の化学中間体として使用されます。 塩化第二スズは、石鹸業界の色や香水に含まれています. また、耐摩耗性または光反射コーティングを生成するためにセラミックにも使用されます。 砂糖の漂白、ガラスやその他の非導電性材料の表面処理に使用されます。 この塩の五水和物は媒染剤として使用されます。 また、生地に重みを与える目的で絹を処理する際にも使用されます.

塩化第一スズ二水和物 (SnCl₂・2H₂O)、またはスズ塩は、金属スズを塩酸に溶解し、結晶化が始まるまで蒸発させることによって生成されます。 染色の際に媒染剤として使われます。 また、ガラス、セラミック、インクの製造における還元剤としても機能します。

の用法 有機スズ （アルキルおよびアリール）化合物は、近年大幅に増加しています。 二置換化合物、および程度は低いが一置換化合物は、プラスチック産業で安定剤および触媒として使用されます。 三置換化合物は殺生物剤として使用され、四置換化合物は他の誘導体の製造における中間体です。 ブチルスズトリクロリド、またはトリクロロブチルスズ; 二塩化ジブチルスズ、 またはジクロロジブチルスズ; トリメチルスズ; トリエチルスズクロリド; トリフェニルスズクロリド、またはTPTC; テトライソブチルスズ、またはテトライソブチルスタンナンが最も重要です。

危険

注意を怠ると、浚渫作業や洗浄作業で使用される重くて強力なプラントや機械によって機械的損傷が発生する可能性があります。 溶融金属と高温のスラグが処理される製錬プロセスでは、深刻な火傷の危険性があります。

錫鉱精鉱のアップグレードの最終段階で、また硫化鉱の焙焼中に、二酸化硫黄が発生します。 二酸化硫黄と硫化第一スズは、精製中に粗溶融スズが残りの装入物から分離されるときに危険をもたらします。 この作業は非常に暑い環境で行われ、熱疲労が発生する可能性があります。 浚渫バケットから一次洗浄プラントへの排水による浚渫船の騒音は、作業員の聴覚を損なう可能性があります。

スズ鉱山でのラドン、ラドン崩壊生成物、およびシリカへの曝露に関連する危険性がいくつかの研究で報告されています。 スズ鉱石の抽出と処理に関連する作業のほとんどは湿式プロセスですが、精鉱の袋詰め中、鉱床室、製錬作業中 (混合プラントと炉のタッピング)、および精錬炉の煙道ガスから粒子状物質を大気中に放出する前に除去するために使用されるバグフィルターの定期的なクリーニング。 シリカを含まない酸化スズの粉塵を吸入すると、肺障害を伴わない良性の結節性じん肺につながります。 放射線像はバリトーシスに似ています。 この良性塵肺症は、 スタンノーシス.

錫粉末は、目や気道に対して中程度の刺激性があります。 可燃性であり、酸化剤、強酸、粉末硫黄、重炭酸塩粉末や二酸化炭素などの消火剤と激しく反応します。

少量 (mg) で摂取されたスズは無毒です (したがって、食品缶詰業界でブリキが広く使用されています)。 動物実験の結果によると、静脈内注射による致死量は体重 100 kg あたり約 800 mg であり、かなりの量のスズ粉末を摂取すると嘔吐を引き起こす可能性がありますが、永久的な損傷にはなりません。 人間は 1,000 から XNUMX mg の毎日の摂取量に悪影響を与えることなく耐えることができるようです. 消化管からの金属スズまたはその無機塩の吸収は少ないと思われる。

多くのスズ合金は、合金化される可能性のある金属 (例えば、鉛、亜鉛、マンガン) の有害な特性のために (特に高温で) 健康に有害です。

有機スズ化合物は一般に強い刺激性であり、すぐに洗浄した場合でも、飛沫の結果として急性結膜炎が観察されています。 角膜混濁も報告されています。 皮膚が蒸気で湿った衣服と長時間接触したり、皮膚に直接こぼれたりすると、急性局所火傷、かゆみを伴う亜急性びまん性紅斑性皮膚炎、および毛髪で覆われた部分の膿疱性発疹の原因となっています。 気道と肺組織の刺激は、肺水腫につながる可能性があります。 胃腸管も関与している可能性があり、主にジアルキル化合物で胆管の炎症反応が観察されています。 有機スズ化合物は肝臓や腎臓を傷つける可能性があります。 それらは免疫反応を抑制し、溶血活性を持つ可能性があります。 実験動物では、生殖能力の低下の原因となっている例がいくつかあります。

特にトリおよびテトラアルキル化合物 トリエチルスズクロリド、経口投与後の治療的使用に見られるように、うつ病、痙攣、弛緩性麻痺および尿閉の臨床効果を伴う脳症および脳浮腫を引き起こす.

安全衛生対策

可能な限り、アルキル スズ化合物の代わりに、より安全な代替品を使用する必要があります。 それらを作成して使用する必要がある場合は、密閉システムと排気換気装置を可能な限り広く使用する必要があります。 工学的管理により、曝露限界を超えないようにする必要があります。 個人用保護具を着用し、適切な状況では呼吸保護具を使用する必要があります。 従業員が水しぶきの直後に洗い流せるように、職場に非常用シャワーを設置する必要があります。

医療監視は、無機スズ化合物への暴露では目、皮膚、胸部の X 線に焦点を当て、有機スズ化合物への暴露では目、皮膚、中枢神経系、肝臓と腎臓の機能、および血液に焦点を当てるべきである。 メルカプロールは、ジアルキルスズ中毒の治療に有用であると報告されています。 ステロイドは、トリエチルスズ中毒の治療に提案されています。 しかし、外科的減圧のみが、トリおよびテトラアルキルスズ化合物によって引き起こされる脳症および脳浮腫に価値があるようです。

ほとんどのスズ鉱山が開発途上国にあるという事実を考慮すると、労働者の健康、福利、生産能力に影響を与える気候やその他の要因にも注意を払う必要があります。 地雷が地理的に孤立している場合は、すべての人員に適切な住居を提供する必要があります。 栄養基準は健康教育によって改善されるべきであり、労働者には十分な食料供給と優れた医療が提供されるべきです。

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出現と用途

チタン (Ti) は多くの鉱物に含まれていますが、工業的に重要なものはごくわずかです。 これらには、イルメナイト (FeTiO₃)、52.65% の Ti と 47.4% の FeO を含みます。 ルチル (TiO₂）、酸化第一鉄の混合物を含む; ペロブスカイト (CaTiO₃)、58.7% の TiO を含む₂ および 41.3% CaO; およびスフェーン、またはチタナイト (CaOTiO₂SiO₂)、38.8% の TiO を含む₂. ロパライト、パイロクロル、ボーキサイトおよび銅鉱石処理からのテーリングなどの不均一鉱物もチタンの供給源である可能性があります。

チタンは、純金属、合金、およびさまざまな化合物の形で使用されます。 チタンの大部分は、鉄鋼産業、造船、航空機やロケットの製造、化学プラントの製造に必要です。 チタンは、紙パルプ産業のミキサーの保護面として使用されています。 また、外科用器具にも見られます。 チタンは、電極、ランプ フィラメント、塗料、染料、溶接棒の製造に使用されています。 チタン粉末は、火工品や真空工学で使用されます。 チタンは、歯科やインプラントや人工装具の手術にも使用されています。

炭化チタン & 窒化チタン 粉末冶金で使用されます。 チタン酸バリウム 頑丈なコンデンサの製造に使用されます。 二酸化チタン 塗料、床材、室内装飾品、電子機器、接着剤、屋根材、プラスチック、化粧品の白色顔料として利用されています。 また、磁器エナメルや釉薬の成分として、ガラス繊維の収縮剤として、合成繊維のつや消し剤としても有用です。 四塩化チタン チタン金属およびチタン顔料の製造における中間体として、また化学産業における触媒として機能します。

危険

の形成 二酸化チタン （TiO₂）および濃縮ダスト、バルク原料の粉砕、混合および装入から発生するピッチブリケットダスト、およびコークス炉からの輻射熱は、チタン製造における危険です。 塩素が入ってるかも 四塩化チタン (TiCl₄) 装置の漏れや腐食から生じる、塩素化および精留プラントの空気中の蒸気およびその熱分解生成物。 酸化マグネシウムは、還元領域の空気中に存在し得る。 スポンジチタンを叩き出し、粉砕、分離、袋詰めすると、チタン粉が浮遊します。 アーク炉エリアでは、熱と赤外線への曝露が発生します (最大 3 ～ 5 cal/cm² 毎分）。

機器と配管の分解と洗浄を含む、塩素化および精留設備のメンテナンスと修理は、特に不利な作業条件を作り出します: 高濃度の TiCl₄ 蒸気および加水分解生成物 (HCl、Ti(OH)₄）、毒性と刺激性が高い。 これらの工場の労働者は、上気道疾患や急性または慢性気管支炎に苦しむことがよくあります。 液体TiCl₄ 皮膚に飛散すると、刺激や火傷の原因となります。 結膜と TiCl の非常に短い接触でも₄ 化膿性結膜炎や角膜炎を引き起こし、角膜混濁を引き起こすことがあります。 動物実験では、金属チタン、チタン濃縮物、二酸化チタン、炭化チタンの粉塵がわずかに有毒であることが示されています。 二酸化チタンは動物で線維形成性があることがわかっていませんが、複合曝露として与えられた場合、石英の線維形成性が増加するようです. チタン含有粉塵に長期間さらされると、軽度の慢性肺疾患 (線維症) を引き起こす可能性があります。 TiO を扱った労働者が₂ 軽度の珪肺症で観察されるものに似た肺の変化を長期間にわたって発症します。 数年間二酸化チタンと接触して働き、脳腫瘍で死亡したある労働者では、肺に TiO の蓄積が見られた.₂ そして炭疽病に類似した変化。 各国の粉末冶金労働者の健康診断では、炭化チタンを含む粉塵の混入による慢性肺炎の症例が発見されています。 この病気の程度は、作業条件、粉塵への曝露の長さ、および個々の要因によって異なります。

チタンおよび二酸化チタンの粉塵に慢性的にさらされている労働者は、慢性気管支炎 (気管支内炎および気管支周囲炎) の発生率が高くなります。 この疾患の初期段階は、肺呼吸と換気能力の障害、および血液のアルカリ度の低下によって特徴付けられます。 これらのチタン労働者の心電図追跡により、右耳介の肥大を伴う肺疾患に特徴的な心臓の変化が明らかになりました。 これらの症例のかなりの数は、さまざまな程度の心筋低酸素症を示し、房室および心室内の伝導性を阻害し、徐脈を示しました。

空気中の金属チタン粉塵は爆発性です。

チタン製造におけるその他の危険は、コークス炉やアーク炉での一酸化炭素への暴露、および火傷です。

安全衛生対策

処理する材料を湿らせ (最大 6 ～ 8% の水分含有量)、粉塵が発生する可能性のあるすべての場所で装置を排気装置で囲むことを可能にする連続プロセスを採用することにより、鉱石破砕中の粉塵を制御します。 排気された粉塵を含んだ空気はろ過され、集められた粉塵はリサイクルされるべきです。 ノックアウトステーションには粉塵排出システムを設置する必要があります。 スポンジチタン工場のクラッシャー、セパレーター、バガー。 空気式チッピング ハンマーによるノックアウトは、特殊なフライス盤または旋盤での機械加工に置き換える必要があります。

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出現と用途

タングステン (W) は、自然界に遊離して存在することはなく、カルシウム、鉄、またはマンガンのタングステン酸塩として少数の鉱物にのみ含まれています。 知られているタングステン含有鉱物のうち、シーライト (CaWO₄)、ウルフラマイト ((Fe,Mn)WO₄）、ハブネライト（MnWO）、フェルベライト（FeWO）₄）は商業的に重要です。 世界の総埋蔵量 三酸化タングステン (Wo₃ ) 約175,000,000億0.5万トンと推定されています。 これらのタングステン鉱物は、主に地下作業から採掘されますが、露天掘り操作やより原始的な方法も適用されます。 採掘される鉱石のタングステン含有量は通常2.0～XNUMX%です。 より一般的な不純物は、石英や方解石などの脈石鉱物、および銅、ビスマス、スズ、モリブデンなどの金属鉱物です。

タングステンは硬質金属の成分です。 鋼の硬度、靭性、弾性、引張強度を高めるために使用されます。 自動車や高速切削工具用のタングステン鋼の製造に使用されます。 タングステンは、ランプ、真空管、電気接点、X 線管、蛍光灯にも使用されています。 繊維産業では難燃剤として機能します。

タングステンカーバイド (WC) は、非常に硬度が高いため、大型の絞りダイスやさく岩機でダイヤモンドに取って代わりました。 タングステン化合物は、レーザー、染料、インク、セラミックフリットにも使用されています。 一部のタングステン合金は、ロケット モーターのノズルや宇宙船のシールドを保護するために、原子力および宇宙産業で使用されています。

危険

タングステンの毒性についてはほとんど知られていません。 LD₅₀ of タングステン酸ナトリウム 66 日齢のラットの場合、223 ～ 255 mg/kg であり、有意な食後および年齢の影響を示しました。 XNUMXつのタングステン化合物のうち、タングステン酸ナトリウムが最も毒性が高く、 酸化タングステン 中間であり、 パラタングステン酸アンモニウム 毒性が最も低いです。 2.5 日間にわたってタングステン金属として 10% および 70% の飼料を与えた場合、体重の増加に関して測定すると、オスのラットの成長に顕著な影響がないことが示されています。コントロールからの雌ラットの体重増加。

産業ばく露は、主にタングステン自体よりも、タングステン、その合金および化合物の製造および使用に関連する物質に関連しています。 採掘および製粉プロセスにおける主な危険は、石英を含む粉塵、騒音、硫化水素、二酸化硫黄、およびシアン化ナトリウムや水酸化ナトリウムなどの化学物質への暴露であるようです。 露出は、ニッケルなどの鉱石中の他の金属に関連している可能性があります。

超硬合金は炭化タングステンとコバルトの混合物で、少量の他の金属が添加される場合があります。 工具切削産業では、労働者は炭化タングステンの粉塵、コバルトの煙と粉塵、およびニッケル、チタン、タンタルの炭化物にさらされる可能性があります。 吸入によるタングステンカーバイドの粉塵への職業的曝露の後、塵肺症または肺線維症の症例が報告されていますが、この「ハードメタル病」は、タングステンカーバイドが融合しているコバルトによって引き起こされる可能性が高いことが一般的に認められています. タングステンカーバイド工具の機械加工と研削が行われる場所では、超硬合金の労働者は、空気中のコバルト濃度の上昇に関連する深刻な危険である間質性閉塞性肺疾患を発症する危険にさらされる可能性があります。 硬質金属の肺への影響については、本書の別の場所で説明しています。 百科事典.

タングステンカルボニル 炎にさらされると中程度の火災の危険があります。 加熱分解すると一酸化炭素が発生します。 タングステンの鉱山や工場での事故や病気の発生率は十分に文書化されていません。 ただし、入手可能なデータが少ないことから、炭鉱に比べれば少ないと言えます。

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出現と用途

最も重要なバナジウム (V) 鉱石は、ペルーで発見されたパトライト (硫化バナジウム) と、南アフリカで発見されたデスクロイザイト (バナジン酸鉛亜鉛) です。 バナジナイト、ロスコエライト、カルノタイトなどの他の鉱石には、経済的な抽出に十分な量のバナジウムが含まれています。 原油には少量のバナジウムが含まれる場合があり、石油燃焼炉からの煙道ガス堆積物には五酸化バナジウムが 50% 以上含まれる場合があります。 フェロバナジウムからのスラグは、金属の別の供給源です。 人間がバナジウムに暴露する最も重要な原因の XNUMX つは、燃料油を燃やすときに放出される酸化バナジウムです。

通常、少量のバナジウムは人体、特に脂肪組織と血液に含まれています。

生産されたバナジウムのより多くの量が フェロバナジウム、最も重要な直接使用は高速度鋼と工具鋼製造です。 バナジウムを 0.05 ～ 5% 添加すると、鋼から吸蔵された酸素と窒素が除去され、引張強度が向上し、最終合金の弾性率と防錆性が向上します。 過去に、バナジウム化合物は医学の治療薬として使用されてきました。 バナジウム-ガリウム合金は、高磁場の生成に関して興味深い特性を示しています。

特定のバナジウム化合物は、産業界での用途が限られています。 硫酸バナジウム (VSO₄・7H₂O) と 四塩化バナジウム (VCL₄) は、染色業界で媒染剤として使用されます。 ケイ酸バナジウム 触媒として使用されます。 二酸化バナジウム （VO₂）と 三酸化バナジウム (V₂O₃）は冶金で採用されています。 ただし、労働衛生上の危険性の観点から最も重要な化合物は次のとおりです。 五酸化バナジウム (V₂O₅）と メタバナジン酸アンモニウム （NH₄VO₃).

五酸化バナジウムはパトライトから得られます。 それは長い間、硫酸、フタル酸、マレイン酸などの製造に関わる多くの酸化プロセスで使用される重要な工業用触媒でした. 写真の現像液として、また繊維産業では染色剤として使用されます。 五酸化バナジウムは、セラミック着色材料にも使用されます。

メタバナジン酸アンモニウムは、五酸化バナジウムと同様に触媒として使用されます。 分析化学の試薬であり、写真業界の現像剤です。 メタバナジン酸アンモニウムは、繊維産業の染色や印刷にも使用されています。

危険

経験上、酸化バナジウム、特に五酸化およびその誘導体であるメタバナジン酸アンモニウムは、ヒトに有害な影響を与えることが示されています。 五酸化バナジウムへのばく露は、産業の次の時点で発生する可能性があります。 五酸化バナジウムが触媒として使用されている設備の修理中。 発電所、船舶などの石油燃焼炉の煙道の清掃中。 石油製品中のバナジウム化合物の存在は特に重要であり、石油火力発電所の環境における大気汚染の可能性があるため、公衆衛生当局や労働衛生関係者から注目されています。

バナジウム化合物を吸入すると、重度の毒性作用を引き起こす可能性があります。 影響の深刻度は、バナジウム化合物の大気中濃度と暴露期間によって異なります。 短時間 (例えば 1 時間) の曝露でも健康障害が発生することがあり、初期症状は大量の流涙、結膜の灼熱感、漿液性または出血性鼻炎、喉の痛み、咳、気管支炎、痰および胸痛です。

重度の暴露は、致命的な結果を伴う肺炎を引き起こす可能性があります。 ただし、1 回の曝露の後、通常は 2 ～ XNUMX 週間以内に完全に回復します。 長期暴露は、肺気腫を伴うまたは伴わない慢性気管支炎を引き起こす可能性があります。 舌は緑がかった変色を示すことがあり、またバナジウム労働者のたばこの端は、化学的相互作用の結果として緑がかった色を示すことがあります.

実験動物における局所影響は、主に気道で観察されます。 全身への影響は、肝臓、腎臓、神経系、心血管系、および造血器官で観察されています。 代謝効果には、シスチンおよびコレステロールの生合成の干渉、リン脂質合成の抑制および刺激が含まれます。 より高い濃度は、セロトニンの酸化を阻害します。 さらに、バナデートはいくつかの酵素系を阻害することが示されています。 ヒトでは、バナジウム曝露の全身への影響については十分に文書化されていませんが、血清コレステロールの減少が実証されています。 作業環境では、バナジウムとその化合物は、主に生産およびボイラーの洗浄作業中に吸入によって人体に取り込まれます。 胃腸管からのバナジウムの吸収は悪く、1～2%を超えない。 摂取されたバナジウム化合物は大部分が糞便で排出されます。

石油火力発電所のボイラーから灰とクリンカーを定期的に除去する際に五酸化バナジウムに最近さらされた労働者の気管支反応のレベルを評価するために研究が行われた。 この研究は、バナジウムへの曝露が、気管支の症状が現れなくても気管支の反応性を高めることを示唆しています。

安全衛生対策

空気中の粒子状五酸化バナジウムの吸入を防ぐことが重要です。 触媒として使用するために、五酸化バナジウムは粉塵のない凝集またはペレットの形で製造できます。 ただし、工場内の振動により、時間の経過とともに一定の割合で粉塵が減少する可能性があります。 金属バナジウムの製造に関連するプロセス、およびメンテナンス作業中の使用済み触媒のふるい分けでは、プロセスの密閉と排気換気の提供によって粉塵の流出を防止する必要があります。 発電所や船舶のボイラー洗浄では、メンテナンス作業員がボイラーに入ってすすを取り除き、修理する必要がある場合があります。 これらの作業者は、フルフェイス マスクと目の保護具を備えた適切な呼吸保護具を着用する必要があります。 労働者が炉に入る必要性を減らすために、可能な限りオンロードクリーニングを改善する必要があります。 オフロード洗浄が不可欠であることが判明した場合は、物理的な侵入を必要としないウォーターランシングなどの方法を試す必要があります。

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