Гуннар Нордберг
Сурьма стабильна при комнатной температуре, но при нагревании ярко горит, выделяя плотные белые пары оксида сурьмы (Sb2O3) с чесночным запахом. По химическому составу он тесно связан с мышьяком. Он легко образует сплавы с мышьяком, свинцом, оловом, цинком, железом и висмутом.
Возникновение и использование
В природе сурьма встречается в сочетании с многочисленными элементами, а наиболее распространенными рудами являются антимониты (SbS3), валентинит (Sb2O3), кермезит (Sb2S2O) и сенармонтит (Sb2O3).
Сурьма высокой чистоты используется в производстве полупроводников. Сурьма нормальной чистоты широко используется в производстве сплавов, которым она придает повышенную твердость, механическую прочность, коррозионную стойкость и низкий коэффициент трения; сплавы, сочетающие олово, свинец и сурьму, используются в электротехнической промышленности. Среди наиболее важных сплавов сурьмы - баббит, олово, белый металл, британский металл и подшипниковый металл. Они используются для корпусов подшипников, пластин аккумуляторных батарей, оболочки кабелей, припоя, декоративных отливок и боеприпасов. Стойкость металлической сурьмы к кислотам и основаниям применяется в производстве химических установок.
опасности
Основная опасность сурьмы заключается в интоксикации при проглатывании, вдыхании или всасывании через кожу. Дыхательные пути являются наиболее важным путем проникновения, поскольку сурьма часто встречается в виде мелкодисперсной пыли, переносимой по воздуху. Проглатывание может происходить при проглатывании пыли или при загрязнении напитков, продуктов питания или табака. Абсорбция через кожу менее распространена, но может произойти при длительном контакте сурьмы с кожей.
Пыль, встречающаяся при добыче сурьмы, может содержать свободный кремнезем, и случаи пневмокониоза (называемые силико-антимониоз) были зарегистрированы среди добытчиков сурьмы. В процессе переработки сурьмяная руда, являющаяся чрезвычайно хрупкой, превращается в мелкую пыль быстрее, чем сопутствующая порода, что приводит к высоким концентрациям мелкой пыли в атмосфере при таких операциях, как восстановление и грохочение. Пыль, образующаяся при дроблении, относительно крупная, а остальные операции — классификация, флотация, фильтрация и т. д. — мокрые процессы и, следовательно, беспыльные. Работники печей, которые очищают металлическую сурьму и производят сплав сурьмы, а также рабочие, набирающие шрифт в полиграфической промышленности, подвергаются воздействию пыли и паров металлической сурьмы и могут иметь диффузные милиарные затемнения в легких без клинических или функциональных признаков нарушения в легких. отсутствие кремнеземной пыли.
Вдыхание аэрозолей сурьмы может вызвать локальные реакции со стороны слизистых оболочек, дыхательных путей и легких. При обследовании шахтеров, обогатительных и металлургических рабочих, подвергавшихся воздействию пыли и паров сурьмы, выявлены дерматиты, риниты, воспаления верхних и нижних дыхательных путей, в том числе пневмониты и даже гастриты, конъюнктивиты и перфорации носовой перегородки.
Сообщалось о пневмокониозе, иногда в сочетании с обструктивными изменениями легких, после длительного воздействия на людей. Хотя сурьмяный пневмокониоз считается доброкачественным, хронические респираторные эффекты, связанные с воздействием тяжелой сурьмы, не считаются безвредными. Кроме того, последствия для сердца, даже со смертельным исходом, были связаны с длительным профессиональным воздействием триоксида сурьмы.
Гнойничковые поражения кожи иногда наблюдаются у лиц, работающих с сурьмой и солями сурьмы. Эти высыпания преходящи и в первую очередь поражают участки кожи, в которых произошло тепловое воздействие или потоотделение.
Токсикология
По своим химическим свойствам и метаболическому действию сурьма очень похожа на мышьяк, и, поскольку эти два элемента иногда встречаются в ассоциации, действие сурьмы можно списать на мышьяк, особенно у литейщиков. Однако опыты с металлической сурьмой высокой чистоты показали, что этот металл имеет совершенно самостоятельную токсикологию; разные авторы установили, что средняя смертельная доза составляет от 10 до 11.2 мг/100 г.
Сурьма может проникать в организм через кожу, но основной путь - через легкие. Из легких сурьма, и особенно свободная сурьма, всасывается и поступает в кровь и ткани. Исследования на рабочих и опыты с радиоактивной сурьмой показали, что большая часть поглощенной дозы поступает в обмен веществ в течение 48 часов и выводится с фекалиями и в меньшей степени с мочой. Остаток остается в крови в течение значительного времени, причем эритроциты содержат в несколько раз больше сурьмы, чем сыворотка. У рабочих, подвергшихся воздействию пятивалентной сурьмы, экскреция сурьмы с мочой связана с интенсивностью воздействия. Было подсчитано, что после 8-часового воздействия 500 мкг Sb/м3, повышение концентрации сурьмы, выделяемой с мочой в конце смены, составляет в среднем 35 мкг/г креатинина.
Сурьма угнетает активность некоторых ферментов, связывает сульфгидрильные группы в сыворотке крови, нарушает белковый и углеводный обмен и продукцию гликогена печенью. Длительные эксперименты на животных с аэрозолями сурьмы привели к развитию своеобразной эндогенной липоидной пневмонии. У рабочих, подвергшихся воздействию сурьмы, также были зарегистрированы травмы сердца и случаи внезапной смерти. Очаговый фиброз легких и сердечно-сосудистые эффекты также наблюдались в испытаниях на животных.
Терапевтическое применение препаратов сурьмы позволило обнаружить, в частности, кумулятивную миокардиальную токсичность трехвалентных производных сурьмы (которые выводятся медленнее, чем пятивалентные производные). На электрокардиограмме наблюдали уменьшение амплитуды зубца Т, увеличение интервала QT и аритмии.
симптомы
Симптомы острого отравления включают сильное раздражение рта, носа, желудка и кишечника; рвота и кровавый стул; медленное поверхностное дыхание; кома, иногда сопровождаемая смертью из-за истощения и печеночных и почечных осложнений. К хроническим отравлениям относятся: сухость в горле, тошнота, головные боли, бессонница, потеря аппетита, головокружение. Некоторые авторы отмечают гендерные различия в действии сурьмы, но эти различия не установлены.
Соединения
Стибин (ШбХ3), или гидрид сурьмы (антимонид водорода), получают путем растворения сплава цинка и сурьмы или магния и сурьмы в разбавленной соляной кислоте. Однако он часто возникает как побочный продукт при обработке металлов, содержащих сурьму, восстановительными кислотами или при перезарядке аккумуляторных батарей. Стибин использовался как фумигатор. Высокочистый стибин используется в качестве газофазной примеси n-типа для кремния в полупроводниках. Стибин является чрезвычайно опасным газом. Подобно арсину, он может разрушать клетки крови и вызывать гемоглобинурию, желтуху, анурию и смерть. Симптомы включают головную боль, тошноту, боль в эпигастрии и темно-красную мочу после воздействия.
Триоксид сурьмы (Сб2O3) является наиболее важным из оксидов сурьмы. Находясь в воздухе, он имеет тенденцию оставаться во взвешенном состоянии в течение исключительно долгого времени. Его получают из сурьмяной руды обжигом или окислением металлической сурьмы и последующей сублимацией, и используют для изготовления рвотного камня, в качестве пигмента для красок, в эмалях и глазури, а также в качестве огнезащитного состава.
Триоксид сурьмы является одновременно системным ядом и опасным кожным заболеванием, хотя его токсичность в три раза меньше, чем у металла. В длительных экспериментах на животных у крыс, подвергавшихся воздействию триоксида сурьмы при вдыхании, наблюдалась высокая частота опухолей легких. Превышение смертности от рака легкого среди рабочих, занятых на выплавке сурьмы более 4 лет, при средней концентрации в воздухе 8 мг/м3Об этом сообщили из Ньюкасла. Помимо пыли и паров сурьмы, рабочие подвергались воздействию стоков цирконового завода и каустической соды. Никакие другие опыты не были информативны в отношении канцерогенного потенциала триоксида сурьмы. Это было классифицировано Американской конференцией государственных промышленных гигиенистов (ACGIH) как химическое вещество, связанное с промышленными процессами, которые подозреваются в том, что они вызывают рак.
Пятиокись сурьмы (Сб2O5) получают окислением триоксида или чистого металла в азотной кислоте при нагревании. Он используется в производстве красок и лаков, стекла, гончарных изделий и фармацевтических препаратов. Пятиокись сурьмы отличается низкой степенью токсической опасности.
Трисульфид сурьмы (Сб2S3) встречается в виде природного минерала антимонита, но также может быть синтезирован. Он используется в пиротехнике, производстве спичек и взрывчатых веществ, в производстве рубинового стекла, а также в качестве пигмента и пластификатора в резиновой промышленности. У лиц, подвергшихся воздействию трисульфида, было обнаружено явное увеличение сердечных аномалий. Пятисульфид сурьмы (Сб2S5) имеет почти такое же применение, как и трисульфид, и имеет низкий уровень токсичности.
Трихлорид сурьмы (SbCl3), или хлорид сурьмы (масло сурьмы), получают взаимодействием хлора и сурьмы или растворением трисульфида сурьмы в соляной кислоте. Пентахлорид сурьмы (SbCl5) получают действием хлора на расплавленный трихлорид сурьмы. Хлорангидриды сурьмы применяют для воронения стали и окраски алюминия, олова и цинка, а также в качестве катализаторов в органическом синтезе, особенно в резиновой и фармацевтической промышленности. Кроме того, треххлористая сурьма используется в спичечной и нефтяной промышленности. Они являются высокотоксичными веществами, действуют как раздражители и разъедают кожу. Трихлорид имеет LD50 2.5 мг/100 г.
Трифторид сурьмы (СбФ3) получают растворением триоксида сурьмы в плавиковой кислоте и используют в органическом синтезе. Он также используется в крашении и производстве гончарных изделий. Трифторид сурьмы очень токсичен и вызывает раздражение кожи. У него есть ЛД50 2.3 мг/100 г.
Меры безопасности и охраны здоровья
Суть любой программы безопасности по предотвращению отравления сурьмой должна заключаться в контроле пыле- и дымообразования на всех стадиях переработки.
Меры по предотвращению образования пыли в горнодобывающей промышленности аналогичны мерам по предотвращению образования пыли в целом. Во время дробления руда должна быть распылена или процесс должен быть полностью закрыт и оборудован местной вытяжной вентиляцией в сочетании с адекватной общей вентиляцией. При выплавке сурьмы опасности, связанные с подготовкой шихты, работой печи, футеровкой и работой электролизера, должны быть по возможности устранены за счет изоляции и автоматизации процесса. Рабочие печи должны быть обеспечены водяными форсунками и эффективной вентиляцией.
Там, где полное устранение воздействия невозможно, руки, руки и лица рабочих должны быть защищены перчатками, пыленепроницаемой одеждой и очками, а при высоком атмосферном воздействии должны быть предусмотрены респираторы. Также следует применять защитные кремы, особенно при работе с растворимыми соединениями сурьмы, в этом случае их следует сочетать с использованием непромокаемой одежды и резиновых перчаток. Следует строго соблюдать меры личной гигиены; в мастерских нельзя употреблять пищу или напитки, и должны быть обеспечены соответствующие санитарные помещения, чтобы рабочие могли помыться перед едой и перед уходом с работы.