Gunnar Nordberg

Ocorrência e Usos

O ferro é o segundo em abundância entre os metais e o quarto entre os elementos, superado apenas pelo oxigênio, silício e alumínio. Os minérios de ferro mais comuns são: hematita, ou minério de ferro vermelho (Fe₂O₃), que é 70% de ferro; limonita, ou minério de ferro marrom (FeO(OH)·nH₂O), contendo 42% de ferro; magnetita, ou minério de ferro magnético (Fe₃O₄), que possui alto teor de ferro; siderita, ou minério de ferro espático (FeCO₃); pirita (FeS₂), o mineral de sulfeto mais comum; e pirrotita, ou pirita magnética (FeS). O ferro é usado na fabricação de peças fundidas de ferro e aço e é ligado a outros metais para formar aços. O ferro também é usado para aumentar a densidade dos fluidos de perfuração de poços de petróleo.

Ligas e Compostos

O ferro em si não é particularmente forte, mas sua resistência aumenta muito quando é ligado com carbono e rapidamente resfriado para produzir aço. Sua presença no aço explica sua importância como metal industrial. Certas características do aço, ou seja, se é macio, macio, médio ou duro, são amplamente determinadas pelo teor de carbono, que pode variar de 0.10 a 1.15%. Cerca de 20 outros elementos são usados ​​em combinações e proporções variadas na produção de ligas de aço com muitas qualidades diferentes – dureza, ductilidade, resistência à corrosão e assim por diante. Os mais importantes são o manganês (ferromanganês e spiegeleisen), o silício (ferrosilicon) e o cromo, discutidos a seguir.

Os compostos de ferro industriais mais importantes são os óxidos e o carbonato, que constituem os principais minérios dos quais o metal é obtido. De menor importância industrial são os cianetos, nitretos, nitratos, fosfetos, fosfatos e carbonila de ferro.

Riscos

Os perigos industriais estão presentes durante a mineração, transporte e preparação dos minérios, durante a produção e uso do metal e ligas em siderúrgicas e fundições, e durante a fabricação e uso de certos compostos. A inalação de poeira ou fumaça de ferro ocorre na mineração de minério de ferro; soldagem a arco; retificação, polimento e trabalho de metais; e no escalonamento de caldeiras. Se inalado, o ferro é um irritante local para os pulmões e trato gastrointestinal. Os relatórios indicam que a exposição prolongada a uma mistura de ferro e outras poeiras metálicas pode prejudicar a função pulmonar.

Acidentes são passíveis de ocorrer durante a lavra, transporte e preparação dos minérios devido ao pesado maquinário de corte, transporte, britagem e peneiramento utilizado para esse fim. Lesões também podem surgir do manuseio de explosivos usados ​​nas operações de mineração.

A inalação de poeira contendo sílica ou óxido de ferro pode levar à pneumoconiose, mas não há conclusões definitivas quanto ao papel das partículas de óxido de ferro no desenvolvimento do câncer de pulmão em humanos. Com base em experimentos com animais, suspeita-se que o pó de óxido de ferro possa servir como uma substância “co-cancerígena”, aumentando assim o desenvolvimento do câncer quando combinado simultaneamente com a exposição a substâncias cancerígenas.

Estudos de mortalidade de mineradores de hematita mostraram um risco aumentado de câncer de pulmão, geralmente entre fumantes, em várias áreas de mineração, como Cumberland, Lorraine, Kiruna e Krivoi Rog. Estudos epidemiológicos de trabalhadores de fundição de ferro e aço normalmente observaram riscos de câncer de pulmão elevados em 1.5 a 2.5 vezes. A Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (IARC) classifica a fundição de ferro e aço como um processo cancerígeno para humanos. Os agentes químicos específicos envolvidos (por exemplo, hidrocarbonetos aromáticos polinucleares, sílica, vapores metálicos) não foram identificados. Um aumento da incidência de câncer de pulmão também foi relatado, mas de forma menos significativa, entre os trituradores de metal. As conclusões para câncer de pulmão entre soldadores são controversas.

Em estudos experimentais, o óxido férrico não demonstrou ser carcinogênico; no entanto, os experimentos não foram realizados com hematita. A presença de radônio na atmosfera de minas de hematita tem sido sugerida como um importante fator cancerígeno.

Acidentes graves podem ocorrer no processamento do ferro. Queimaduras podem ocorrer durante o trabalho com metal fundido, conforme descrito em outra parte deste enciclopédia. O pó de ferro recém-reduzido finamente dividido é pirofórico e inflama-se quando exposto ao ar em temperaturas normais. Incêndios e explosões de poeira ocorreram em dutos e separadores de plantas de extração de poeira, associados a rebolos e polidores e cintas de acabamento, quando faíscas da operação de retificação inflamaram o pó fino de aço na planta de extração.

As propriedades perigosas dos compostos de ferro restantes são geralmente devidas ao radical ao qual o ferro está associado. Desta forma arseniato férrico (FeAsO₄) e arsenito férrico (FeAsO₃·Fe₂O₃) possuem as propriedades venenosas dos compostos de arsênico. Carbonila de ferro (FeCO₅) é um dos mais perigosos dos carbonilos metálicos, possuindo propriedades tóxicas e inflamáveis. As carbonilas são discutidas com mais detalhes em outras partes deste capítulo.

Sulfeto ferroso (FeS), além de sua ocorrência natural como pirita, é ocasionalmente formado de forma não intencional quando materiais contendo enxofre são tratados em vasos de ferro e aço, como em refinarias de petróleo. Se a planta for aberta e o depósito de sulfeto ferroso for exposto ao ar, sua oxidação exotérmica pode elevar a temperatura do depósito à temperatura de ignição de gases e vapores nas proximidades. Um jato fino de água deve ser direcionado a tais depósitos até que os vapores inflamáveis ​​tenham sido removidos por purga. Problemas semelhantes podem ocorrer em minas de pirita, onde a temperatura do ar é aumentada por uma oxidação lenta e contínua do minério.

Medidas de segurança e saúde

As precauções para a prevenção de acidentes mecânicos incluem a vedação e o controle remoto de máquinas, o projeto da planta (que, na moderna siderurgia, inclui o controle computadorizado) e o treinamento de segurança dos trabalhadores.

O perigo decorrente de gases, vapores e poeiras tóxicos e inflamáveis ​​é combatido pela exaustão local e ventilação geral, juntamente com as várias formas de controle remoto. Roupas de proteção e proteção para os olhos devem ser fornecidas para proteger o trabalhador dos efeitos de substâncias quentes e corrosivas e do calor.

É especialmente importante que os dutos nas máquinas de polimento e polimento e nas correias de acabamento sejam mantidos em intervalos regulares para manter a eficiência da ventilação de exaustão, bem como reduzir o risco de explosão.

Ferroligas

Uma ferroliga é uma liga de ferro com um elemento diferente do carbono. Essas misturas metálicas são utilizadas como veículo para a introdução de elementos específicos na fabricação do aço, a fim de produzir aços com propriedades específicas. O elemento pode ligar com o aço por solução ou pode neutralizar impurezas nocivas.

As ligas têm propriedades únicas dependentes da concentração de seus elementos. Essas propriedades variam diretamente em relação à concentração dos componentes individuais e dependem, em parte, da presença de vestígios de outros elementos. Embora o efeito biológico de cada elemento na liga possa ser usado como guia, há evidências suficientes para a modificação da ação pela mistura de elementos para garantir extrema cautela na tomada de decisões críticas com base na extrapolação do efeito de um único elemento.

As ferroligas constituem uma ampla e diversificada lista de ligas com muitas misturas diferentes dentro de cada classe de liga. O comércio geralmente limita o número de tipos de ferroliga disponíveis em qualquer classe, mas os desenvolvimentos metalúrgicos podem resultar em adições ou alterações frequentes. Algumas das ferroligas mais comuns são as seguintes:

• ferroboro - 16.2% de boro

• ferrocromo - 60 a 70% de cromo, que também pode conter silício e manganês

• ferromanganês—78 a 90% de manganês; 1.25 a 7% de silício

• ferromolibdênio—55 a 75% de molibdênio; 1.5% de silício

• ferrofósforo - 18 a 25% de fósforo

• ferrosilício - 5 a 90% de sílica

• ferrotitânio—14 a 45% de titânio; 4 a 13% de silício

• ferrotungstênio - 70 a 80% de tungstênio

• ferrovanádio — 30 a 40% de vanádio; 13% de silício; 1.5% alumínio.

Riscos

Embora certas ferroligas tenham usos não metalúrgicos, as principais fontes de exposição perigosa são encontradas na fabricação dessas ligas e em seu uso durante a produção de aço. Algumas ferroligas são produzidas e usadas na forma de partículas finas; a poeira transportada pelo ar constitui um risco potencial de toxicidade, bem como um risco de incêndio e explosão. Além disso, a exposição ocupacional aos vapores de certas ligas tem sido associada a sérios problemas de saúde.

Ferroboro. A poeira aerotransportada produzida durante a limpeza desta liga pode causar irritação do nariz e da garganta, o que se deve, possivelmente, à presença de uma película de óxido de boro na superfície da liga. Alguns estudos em animais (cães expostos a concentrações atmosféricas de ferroboro de 57 mg/m³ por 23 semanas) não encontrou efeitos adversos.

Ferrocromo. Um estudo na Noruega sobre a mortalidade geral e a incidência de câncer em trabalhadores que produzem ferrocromo mostrou um aumento da incidência de câncer de pulmão em relação causal com a exposição ao cromo hexavalente ao redor dos fornos. A perfuração do septo nasal também foi encontrada em alguns trabalhadores. Outro estudo conclui que o excesso de mortalidade devido ao câncer de pulmão em trabalhadores da siderurgia está associado à exposição a hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) durante a produção de ferrocromo. Ainda outro estudo investigando a associação entre exposição ocupacional a fumaça e câncer de pulmão descobriu que os trabalhadores de ferrocromo demonstraram excesso de casos de câncer de pulmão e próstata.

Ferromanganês pode ser produzido pela redução de minérios de manganês em forno elétrico com coque e adição de dolomita e calcário como fundentes. O transporte, armazenamento, triagem e trituração dos minérios produzem pó de manganês em concentrações que podem ser perigosas. Os efeitos patológicos decorrentes da exposição à poeira, tanto do minério quanto da liga, são praticamente indistinguíveis dos descritos no artigo “Manganês” neste capítulo. Foram observadas intoxicações agudas e crônicas. Ligas de ferromanganês contendo proporções muito altas de manganês irão reagir com a umidade para produzir carboneto de manganês, que, quando combinado com umidade, libera hidrogênio, criando risco de incêndio e explosão.

Ferrossilício produção pode resultar em aerossóis e poeiras de ferrosilício. Estudos em animais indicam que o pó de ferrosilício pode causar espessamento das paredes alveolares com o desaparecimento ocasional da estrutura alveolar. As matérias-primas utilizadas na produção de ligas também podem conter sílica livre, embora em concentrações relativamente baixas. Há alguma discordância sobre se a silicose clássica pode ser um perigo potencial na produção de ferrosilício. Não há dúvida, porém, de que a doença pulmonar crônica, qualquer que seja sua classificação, pode resultar da exposição excessiva à poeira ou aerossóis encontrados nas fábricas de ferrosilício.

ferrovanádio. A contaminação atmosférica com poeira e fumaça também é um perigo na produção de ferrovanádio. Em condições normais, os aerossóis não produzirão intoxicação aguda, mas podem causar bronquite e um processo proliferativo intersticial pulmonar. O vanádio na liga de ferrovanádio foi relatado como consideravelmente mais tóxico do que o vanádio livre como resultado de sua maior solubilidade em fluidos biológicos.

aço com chumbo é usado para chapas de aço automotivo para aumentar a maleabilidade. Contém aproximadamente 0.35% de chumbo. Sempre que o aço com chumbo for submetido a altas temperaturas, como na soldagem, há sempre o perigo de geração de fumaça de chumbo.

Medidas de segurança e saúde

O controle de fumaça, poeira e aerossóis durante a fabricação e uso de ferroligas é essencial. É necessário um bom controle de poeira no transporte e manuseio dos minérios e ligas. As pilhas de minério devem ser molhadas para reduzir a formação de poeira. Além dessas medidas básicas de controle de pó, são necessárias precauções especiais no manuseio de ferroligas específicas.

O ferrosilício reage com a umidade para produzir fosfina e arsina; conseqüentemente, este material não deve ser carregado em clima úmido, e precauções especiais devem ser tomadas para garantir que ele permaneça seco durante o armazenamento e transporte. Sempre que o ferrosilício estiver sendo transportado ou manuseado em quantidades de qualquer importância, avisos devem ser afixados alertando os trabalhadores sobre o perigo, e procedimentos de detecção e análise devem ser implementados em intervalos frequentes para verificar a presença de fosfina e arsina no ar. Um bom controle de poeira e aerossóis é necessário para proteção respiratória. Equipamento de proteção respiratória adequado deve estar disponível para emergências.

Os trabalhadores envolvidos na produção e uso de ferroligas devem receber supervisão médica cuidadosa. Seu ambiente de trabalho deve ser monitorado continuamente ou periodicamente, dependendo do grau de risco. Os efeitos tóxicos das várias ferroligas são suficientemente divergentes daqueles dos metais puros para justificar um nível mais intenso de supervisão médica até que mais dados sejam obtidos. Onde as ferroligas derem origem a poeira, fumaça e aerossóis, os trabalhadores devem receber exames periódicos de radiografia de tórax para detecção precoce de alterações respiratórias. Testes de função pulmonar e monitoramento de concentrações de metais no sangue e/ou urina de trabalhadores expostos também podem ser necessários.

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