Гуннар Нордберг

Олово использовалось на протяжении веков вплоть до современных промышленных времен, потому что оно податливо и легко формуется при нормальных температурах, а также легко смешивается с другими металлами для образования сплавов. Одной из его выдающихся характеристик является устойчивость к кислотам и атмосферным воздействиям.

Возникновение и использование

Хотя месторождения олова широко распространены по всему миру, до восемнадцатого века мировые поставки олова в основном происходили из Англии, Саксонии и Богемии. Сегодня, за исключением некоторых месторождений в Нигерии, Китае, Конго и Австралии, основные источники находятся в Юго-Восточной Азии и Боливии.

Из минералов, содержащих олово, касситерит (SnO₂) или оловянный камень имеет большое коммерческое значение. Он присутствует в жилах, тесно связанных с гранитом или кислыми изверженными породами, но пять шестых всего мирового производства приходится на вторичные аллювиальные отложения, образовавшиеся в результате распада первичных отложений. В Боливии сульфидные руды, такие как станнит (Cu₂ФеСнС₂) и теалит (PbZnSnS₂) имеют коммерческое значение.

Металлическое олово используется для металлов баббитового типа и для складных туб в фармацевтической и косметической промышленности. Из-за своей устойчивости к коррозии олово используется в качестве защитного покрытия для других металлов. Белая жесть листовое железо или сталь, покрытые толстым слоем олова путем погружения в ванну с расплавленным металлом. Он используется в основном для изготовления домашней утвари и посуды в пищевой и консервной промышленности. Его часто используют в декоративных целях. Тернеплате Листовое железо или сталь, покрытые свинцово-оловянным сплавом, содержащим 85 % свинца и 15 % олова. Используется в основном для изготовления кровельной черепицы. Зеркало представляет собой сплав олова и меди, содержащий от 33 до 50% олова, который можно полировать до высокой степени отражения. Он используется в качестве покрытия, наносимого методом электролитического осаждения для придания блеска изделиям из серебра и подобным изделиям, а также для изготовления зеркал для телескопов. Ванна расплавленного олова также используется в производстве оконного стекла.

Важным свойством олова является его способность образовывать сплавы с другими металлами, и в этой области он имеет ряд применений. Оловянно-свинцовый сплав, известный как мягкий припой широко применяется для соединения других металлов и сплавов в сантехнической, автомобильной, электротехнической и других отраслях промышленности, а также в качестве наполнителя при отделке кузовов автомобилей. Олово входит в состав большого количества цветных сплавов, в том числе фосфористой бронзы, легкой латуни, пушечной бронзы, высокопрочной латуни, марганцовистой бронзы, сплавов для литья под давлением, подшипниковых металлов, типового металла и олова. Оловянно-ниобиевый сплав обладает сверхпроводящими свойствами и используется в производстве мощных электромагнитов.

Олово хлорид (SnCl₄), или хлорид олова, получают нагреванием порошкообразного олова с хлоридом сулемы или пропусканием потока хлора над расплавленным оловом. Он используется в качестве дегидратирующего агента в органическом синтезе, стабилизатора для пластмасс и в качестве промежуточного химического вещества для других соединений олова. Хлорид олова встречается в красках и парфюмерии в мыловаренной промышленности. Он также используется в керамике для получения износостойких или светоотражающих покрытий. Он используется для отбеливания сахара и для обработки поверхности стекла и других непроводящих материалов. Пентагидрат этой соли используется в качестве протравы. Он также используется при обработке шелка для придания веса ткани.

Дигидрат хлорида олова (SnCl₂· 2H₂O), или соль олова, получают растворением металлического олова в соляной кислоте и выпариванием до начала кристаллизации. Используется в красильных работах в качестве протравы. Он также служит восстановителем при производстве стекла, керамики и красок.

Использование оловоорганическую (алкильных и арильных) соединений значительно увеличилось в последние годы. Дизамещенные соединения и, в меньшей степени, монозамещенные соединения используются в качестве стабилизаторов и катализаторов в производстве пластмасс. Тризамещенные соединения используются в качестве биоцидов, а тетразамещенные являются промежуточными продуктами при получении других производных. трихлорид бутилолова или трихлорбутилолово; дибутилолова дихлорид, или дихлордибутилолово; триметилолово; хлорид триэтилолова; хлорид трифенилоловаили ТПТС; тетраизобутилолово, или тетраизобутилстаннан являются одними из наиболее важных.

опасности

При отсутствии мер предосторожности механическое повреждение может быть вызвано тяжелыми, мощными установками и механизмами, используемыми при дноуглубительных и промывочных работах. Серьезная опасность ожогов присутствует в процессах плавки, когда манипулируют расплавленным металлом и горячими шлаками.

На завершающей стадии обогащения касситеритового концентрата и при обжиге сульфидной руды выделяется диоксид серы. Диоксид серы и сульфид двухвалентного олова представляют опасность, когда неочищенное расплавленное олово отделяется от остальной части шихты во время рафинирования. Эта работа выполняется в очень жаркой среде, и может возникнуть тепловое истощение. Шум на земснаряде, вызванный выбросом из ковша для земснаряда на первичную промывочную установку, может привести к повреждению слуха рабочих.

В нескольких исследованиях сообщается об опасностях, связанных с воздействием радона, продуктов распада радона и кремнезема на оловянных рудниках. В то время как большинство операций, связанных с добычей и переработкой оловянной руды, являются мокрыми процессами, оловянная пыль и пары оксидов могут выделяться при расфасовке концентрата в мешки, в рудных помещениях и во время плавильных операций (смесительная установка и выпуск печи), а также во время периодическая очистка рукавных фильтров, используемых для удаления твердых частиц из дымовых газов плавильных печей перед выбросом в атмосферу. Вдыхание пыли оксида олова без диоксида кремния приводит к доброкачественному узловому пневмокониозу без легочной недостаточности. Рентгенологическая картина аналогична баритозу. Этот доброкачественный пневмокониоз получил название станноз.

Оловянный порошок умеренно раздражает глаза и дыхательные пути; он горюч и бурно реагирует с окислителями, сильными кислотами, порошкообразной серой и некоторыми огнетушащими веществами, такими как порошок бикарбоната и двуокись углерода.

Олово, попадающее в организм в небольших количествах (мг), не токсично (отсюда и широкое использование белой жести в консервной промышленности). Результаты экспериментов на животных показывают, что смертельная доза при внутривенном введении составляет около 100 мг/кг массы тела и что проглатывание значительных количеств порошкообразного олова может вызвать рвоту, но не необратимое повреждение. Похоже, что люди могут переносить ежедневное потребление от 800 до 1,000 мг без каких-либо побочных эффектов. Всасывание металлического олова или его неорганических солей из пищеварительного тракта, по-видимому, невелико.

Ряд сплавов олова вреден для здоровья (особенно при высоких температурах) из-за вредных свойств металлов, с которыми они могут быть сплавлены (например, свинец, цинк, марганец).

Оловоорганические соединения, как правило, являются сильными раздражителями, и острый конъюнктивит наблюдался в результате попадания брызг в глаза даже после немедленного промывания; также сообщалось о помутнениях роговицы. Длительный контакт кожи с одеждой, смоченной парами, или прямое попадание на кожу вызывают острые локальные ожоги, подострый диффузный эритематоидный дерматит с зудом и гнойничковыми высыпаниями на участках, покрытых волосами. Раздражение дыхательных путей и легочной ткани может привести к отеку легких; желудочно-кишечный тракт также может быть вовлечен, и наблюдались воспалительные реакции желчных протоков, в основном с диалкильными соединениями. Оловоорганические соединения могут повредить печень и почки; они могут угнетать иммунный ответ и обладают гемолитической активностью. У экспериментальных животных они в некоторых случаях считались ответственными за снижение фертильности.

Три- и тетраалкильные соединения, в частности хлорид триэтилолова, вызывают энцефалопатию и отек головного мозга с клиническими эффектами депрессии, судорог, вялого паралича и задержки мочи, что наблюдается при терапевтическом применении после перорального приема.

Меры безопасности и охраны здоровья

По возможности вместо соединений алкилолова следует использовать более безопасные заменители. При необходимости их изготовления и использования следует как можно шире использовать закрытые системы и вытяжную вентиляцию. Инженерный контроль должен гарантировать, что пределы воздействия не превышаются. Следует носить средства индивидуальной защиты, а при соответствующих обстоятельствах следует использовать средства защиты органов дыхания. На рабочих местах должны быть установлены аварийные души, чтобы рабочие могли умыться сразу после разбрызгивания.

Медицинское наблюдение должно быть сосредоточено на рентгенографии глаз, кожи и грудной клетки при воздействии неорганических соединений олова, а также на глазах, коже, центральной нервной системе, функции печени и почек и крови при воздействии органических соединений олова. Сообщалось, что меркапрол полезен при лечении интоксикаций диалкилоловом. Стероиды были предложены для лечения отравления триэтилоловом; однако только хирургическая декомпрессия, по-видимому, имеет значение при энцефалопатии и отеке мозга, спровоцированных соединениями три- и тетраалкилолова.

Принимая во внимание тот факт, что большинство оловянных рудников расположены в развивающихся странах, следует также уделять внимание климатическим и другим факторам, влияющим на здоровье, самочувствие и производительность труда рабочих. Там, где шахты географически изолированы, весь персонал должен быть обеспечен хорошим жильем. Стандарты питания должны быть повышены путем санитарного просвещения, а рабочие должны быть обеспечены адекватными запасами продовольствия и хорошим медицинским обслуживанием.

Назад

Гуннар Нордберг

Возникновение и использование

Титан (Ti) содержится во многих минералах, но лишь немногие из них имеют промышленное значение. К ним относятся ильменит ( FeTiO₃), который содержит 52.65% Ti и 47.4% FeO; рутил (TiO₂), с примесями оксида железа; перовскит (CaTiO₃), который содержит 58.7% TiO₂ и 41.3% СаО; и сфен, или титанит, (CaOTiO₂·SiO₂), который содержит 38.8% TiO₂. Некоторые гетерогенные минералы, такие как лопарит, пирохлор и хвосты переработки бокситов и медных руд, также могут быть источниками титана.

Титан применяют в чистом виде, в сплавах и в виде различных соединений. Основная масса титана необходима в черной металлургии, судостроении, самолетостроении, ракетостроении, производстве химических заводов. Титан используется в качестве защитной поверхности смесителей в целлюлозно-бумажной промышленности. Он также встречается в хирургических инструментах. Титан используется для производства электродов, ламп накаливания, красок, красителей и сварочных прутков. Порошок титана используется в пиротехнике и вакуумной технике. Титан также используется в стоматологии и в хирургии для имплантатов или протезов.

Карбид титана и нитрид титана применяются в порошковой металлургии. Титанат бария используется для изготовления сверхмощных конденсаторов. Диоксид титана используется в качестве белого пигмента в красках, напольных покрытиях, обивке, электронике, клеях, кровельных покрытиях, пластмассах и косметике. Он также используется в качестве компонента фарфоровых эмалей и глазурей, в качестве усадочного агента для стекловолокна и в качестве матирующего агента для синтетического волокна. Тетрахлорид титана действует как промежуточное звено в производстве металлического титана и титановых пигментов, а также как катализатор в химической промышленности.

опасности

Формирование диоксид титана (ТиО₂) и пыль концентрата, пыль пековых брикетов, образующаяся при дроблении, смешивании и загрузке сыпучих сырьевых материалов, а также лучистое тепло коксовых печей представляют опасность при производстве титана. Там может быть хлор, тетрахлорид титана (TiCl₄) пары и продукты их пиролиза в воздухе установок хлорирования и ректификации, возникающие при негерметичности или коррозии оборудования. Оксид магния может присутствовать в воздухе зоны восстановления. Титановая пыль становится переносимой по воздуху, когда титановая губка выбивается, измельчается, отделяется и упаковывается в пакеты. Воздействие теплового и инфракрасного излучения происходит в зоне дуговой печи (до 3-5 кал/см² в минуту).

Техническое обслуживание и ремонт установок хлорирования и ректификации, включающий демонтаж и очистку оборудования и трубопроводов, создают особо неблагоприятные условия труда: высокие концентрации TiCl₄ пары и продукты гидролиза (HCl, Ti(OH)₄), которые очень токсичны и раздражают. Работники этих заводов часто страдают заболеваниями верхних дыхательных путей и острыми или хроническими бронхитами. жидкий TiCl₄ попадание брызг на кожу вызывает раздражение и ожоги. Даже очень короткий контакт конъюнктивы с TiCl₄ приводит к гнойному конъюнктивиту и кератиту, что может привести к помутнению роговицы. Опыты на животных показали, что пыль металлического титана, титановых концентратов, диоксида титана и карбида титана малотоксична. Хотя не было обнаружено, что диоксид титана является фиброгенным у животных, он, по-видимому, увеличивает фиброгенность кварца при комбинированном воздействии. Длительное воздействие пыли, содержащей титан, может привести к легким формам хронического заболевания легких (фиброза). Имеются рентгенологические доказательства того, что рабочие, имевшие дело с TiO₂ на длительные сроки развиваются изменения в легких, напоминающие те, которые наблюдаются при легких формах силикоза. У одного рабочего, несколько лет работавшего в контакте с диоксидом титана и умершего от рака головного мозга, в легких обнаруживались скопления TiO.₂ и изменения аналогичны антракозу. Медицинские осмотры работников порошковой металлургии в разных странах выявили случаи хронического пневмонита, обусловленного смешанной пылью, включающей карбид титана. Степень этого заболевания варьировала в зависимости от условий труда, продолжительности воздействия пыли и индивидуальных факторов.

У рабочих, подвергающихся хроническому воздействию пыли титана и диоксида титана, отмечается высокая заболеваемость хроническими бронхитами (эндобронхитами и перибронхитами). Ранние стадии заболевания характеризуются нарушением легочного дыхания и вентиляционной способности, снижением щелочности крови. Электрокардиографические записи этих титановых рабочих выявили сердечные изменения, характерные для болезни легких с гипертрофией правого предсердия. В значительном числе этих случаев наблюдалась гипоксия миокарда различной степени, угнетение атриовентрикулярной и внутрижелудочковой проводимости, брадикардия.

Металлическая титановая пыль в воздухе взрывоопасна.

Другими опасностями при производстве титана являются воздействие угарного газа в коксовых и дуговых печах, а также ожоги.

Меры безопасности и охраны здоровья

Контролировать запыленность при дроблении руды путем увлажнения перерабатываемого материала (влажность до 6-8 %), а также путем внедрения непрерывного процесса, позволяющего закрыть оборудование вытяжными устройствами во всех точках, где возможно образование пыли; отработанный запыленный воздух следует фильтровать, а собранную пыль следует перерабатывать. На выбивных станциях должны быть предусмотрены системы пылеудаления; дробилки, сепараторы и упаковщики на заводе по производству титановой губки. Вырубку пневматическими отбойными молотками следует заменить механической обработкой на специальных фрезерных или токарных станках.

Назад

Гуннар Нордберг

Возникновение и использование

Вольфрам (W) никогда не встречается в природе в свободном виде и встречается только в некоторых минералах, таких как вольфрамат кальция, железа или марганца. Из известных вольфрамсодержащих минералов шеелит (CaWO₄), вольфрамит ((Fe,Mn)WO₄), губнерит (MnWO) и ферберит (FeWO₄) имеют коммерческое значение. Общие мировые запасы триоксид вольфрама (ВО₃ ) оценивается примерно в 175,000,000 0.5 2.0 т. Эти минералы вольфрама в основном добываются из подземных выработок, но также применяются открытые разработки и более примитивные методы. Содержание вольфрама в добываемой руде обычно составляет от XNUMX до XNUMX%. Более распространенными примесями являются жильные минералы, такие как кварц и кальцит, а также металлические минералы меди, висмута, олова и молибдена.

Вольфрам входит в состав твердых металлов. Он используется для повышения твердости, ударной вязкости, эластичности и прочности стали. Он используется в производстве вольфрамовых сталей для автомобилей и быстрорежущих инструментов. Вольфрам также используется в лампах, вакуумных трубках, электрических контактах, рентгеновских трубках и люминесцентных лампах. Он служит антипиреном в текстильной промышленности.

Карбид вольфрама (WC) заменила алмаз в больших волочильных штампах и перфораторах из-за его чрезвычайной твердости. Соединения вольфрама также используются в лазерах, красителях, чернилах и керамических фриттах. Некоторые вольфрамовые сплавы используются в атомной и космической промышленности для изготовления сопел ракетных двигателей и защитных экранов космических аппаратов.

опасности

Мало что известно о токсичности вольфрама. ЛД₅₀ of вольфрамат натрия для 66-дневных крыс составляла от 223 до 255 мг/кг и демонстрировала значительный постпрандиальный и возрастной эффект. Из трех соединений вольфрама наиболее токсичным является вольфрамат натрия. оксид вольфрама является промежуточным, и паравольфрамат аммония наименее токсичен. Было показано, что кормление 2.5 и 10% рациона металлическим вольфрамом в течение 70 дней не оказало заметного влияния на рост самцов крыс, измеряемый с точки зрения прибавки в весе, хотя и вызвало снижение на 15% увеличение веса самок крыс по сравнению с контролем.

Промышленное воздействие связано главным образом с веществами, связанными с производством и использованием вольфрама, его сплавов и соединений, а не с самим вольфрамом. В процессах добычи полезных ископаемых и измельчения основными опасностями, по-видимому, являются воздействие пыли, содержащей кварц, шума, сероводорода, диоксида серы и химических веществ, таких как цианид натрия и гидроксид натрия. Воздействие может быть связано с другими металлами в руде, такими как никель.

Твердый металл представляет собой смесь карбида вольфрама и кобальта, к которой могут быть добавлены небольшие количества других металлов. В инструментально-режущем производстве рабочие могут подвергаться воздействию пыли карбида вольфрама, паров и пыли кобальта, карбидов никеля, титана и тантала. После профессионального воздействия пыли карбида вольфрама при вдыхании сообщалось о случаях пневмокониоза или легочного фиброза, но общепризнано, что эта «болезнь твердого металла» чаще всего вызывается кобальтом, с которым сплавляется карбид вольфрама. При обработке и шлифовке инструментов из карбида вольфрама работники, работающие с твердыми сплавами, могут подвергаться риску развития интерстициальной обструктивной болезни легких, серьезной опасности, связанной с повышенными концентрациями кобальта в воздухе. Воздействие твердых металлов на легкие обсуждается в другом месте этой статьи. Энциклопедия.

Карбонил вольфрама представляет умеренную пожароопасность при контакте с пламенем. При нагревании до разложения выделяет угарный газ. Частота несчастных случаев и заболеваний на вольфрамовых рудниках и заводах документально не подтверждена. Однако по имеющимся скудным данным можно сказать, что она меньше, чем у угольных шахт.

Назад

Возникновение и использование

Наиболее важными рудами ванадия (V) являются патронит (сульфид ванадия), найденный в Перу, и десклоизит (ванадат свинца-цинка), найденный в Южной Африке. Другие руды, такие как ванадинит, роскоэлит и карнотит, содержат ванадий в количествах, достаточных для экономической добычи. Сырая нефть может содержать небольшое количество ванадия, а отложения дымовых газов из печей, работающих на жидком топливе, могут содержать более 50% пятиокиси ванадия. Еще одним источником металла являются шлаки феррованадия. Одним из наиболее важных источников воздействия ванадия на человека являются оксиды ванадия, выделяющиеся при сжигании мазута.

В норме небольшое количество ванадия обнаруживается в организме человека, особенно в жировой ткани и в крови.

Большее количество произведенного ванадия используется в феррованадия, наиболее важное прямое применение которого находится в производстве быстрорежущей стали и инструментальной стали. Добавление от 0.05 до 5% ванадия удаляет окклюдированные кислород и азот из стали, повышает прочность на растяжение и улучшает модуль упругости и коррозионную стойкость конечного сплава. В прошлом соединения ванадия использовались в качестве терапевтических средств в медицине. Сплав ванадий-галлий показал интересные свойства для создания сильных магнитных полей.

Некоторые соединения ванадия имеют ограниченное применение в промышленности. Сульфат ванадия (ВСО₄· 7H₂О) и тетрахлорид ванадия (ВКл₄) используются в качестве протравы в красильной промышленности. Силикаты ванадия используются в качестве катализаторов. Диоксид ванадия (VO₂) и расширение триоксид ванадия (V₂O₃) работают в металлургии. Однако наиболее значимыми соединениями с точки зрения промышленной опасности для здоровья являются пятиокись ванадия (V₂O₅) и расширение метаванадат аммония (NH₄VO₃).

Пентаоксид ванадия получают из патронита. Он долгое время был важным промышленным катализатором, используемым в ряде процессов окисления, таких как те, которые используются при производстве серной кислоты, фталевой кислоты, малеиновой кислоты и так далее. Он служит фотопроявителем и красителем в текстильной промышленности. Пятиокись ванадия также используется в керамических красках.

Метаванадат аммония используется в качестве катализатора так же, как пятиокись ванадия. Это реагент в аналитической химии и проявитель в фотоиндустрии. Метаванадат аммония также используется в крашении и полиграфии в текстильной промышленности.

опасности

Опыт показал, что оксиды ванадия и, в частности, пентоксид и его производное метаванадат аммония оказывают вредное воздействие на человека. Воздействие пятиокиси ванадия возможно в следующих случаях в промышленности: когда пятиокись ванадия используется в виде частиц при производстве металлического ванадия; при ремонте установок, где в качестве катализатора используется пятиокись ванадия; и при очистке дымоходов мазутных печей на электростанциях, кораблях и т.д. Присутствие соединений ванадия в нефтепродуктах имеет особое значение, и из-за возможности загрязнения воздуха в районе работы мазутных электростанций ему уделяется внимание органов здравоохранения, а также тех, кто занимается гигиеной труда.

Вдыхание соединений ванадия может вызвать тяжелые токсические эффекты. Тяжесть последствий зависит от концентрации соединений ванадия в атмосфере и продолжительности воздействия. Ухудшение здоровья может произойти даже после кратковременного воздействия (например, 1 час), а начальными симптомами являются обильное слезотечение, жжение в конъюнктиве, серозный или геморрагический ринит, боль в горле, кашель, бронхит, отхаркивание и боль в груди.

Серьезное воздействие может привести к пневмонии с летальным исходом; однако после однократного воздействия полное выздоровление обычно происходит в течение 1–2 недель; длительное воздействие может вызвать хронический бронхит с эмфиземой или без нее. Язык может иметь зеленоватый оттенок, а также окурки рабочих ванадия могут иметь зеленоватый цвет в результате химических взаимодействий.

Местные эффекты у экспериментальных животных в основном наблюдаются в дыхательных путях. Системные эффекты наблюдались в печени, почках, нервной системе, сердечно-сосудистой системе и органах кроветворения. Метаболические эффекты включают вмешательство в биосинтез цистина и холестерина, угнетение и стимуляцию синтеза фосфолипидов. Более высокие концентрации вызывали ингибирование окисления серотонина. Кроме того, было показано, что ванадат ингибирует несколько ферментных систем. У людей системные эффекты воздействия ванадия менее документированы, но было продемонстрировано снижение уровня холестерина в сыворотке. В производственной среде ванадий и его соединения попадают в организм человека воздушно-капельным путем, в основном при производственных работах и ​​при очистке котлов. Абсорбция ванадия из желудочно-кишечного тракта плохая, не превышает 1-2%; проглоченные соединения ванадия в значительной степени выводятся с фекалиями.

Проведено исследование по оценке уровня реактивности бронхов у рабочих, недавно подвергшихся воздействию пятиокиси ванадия при периодическом удалении золы и шлака из котлов мазутной электростанции. Это исследование предполагает, что воздействие ванадия повышает реактивность бронхов даже без появления бронхиальных симптомов.

Меры безопасности и охраны здоровья

Важно предотвратить вдыхание аэрозольных частиц пятиокиси ванадия. Для использования в качестве катализатора пятиокись ванадия можно производить в агломерированной или гранулированной форме, не содержащей пыли; однако вибрация на заводе может со временем привести к уменьшению определенной доли пыли. В процессах, связанных с производством металлического ванадия, и при просеивании отработанного катализатора во время операций по техническому обслуживанию выброс пыли следует предотвращать ограждением процесса и обеспечением вытяжной вентиляции. При очистке котлов на электростанциях и на кораблях обслуживающему персоналу может потребоваться войти в котлы для удаления сажи и ремонта. Эти рабочие должны носить соответствующие средства защиты органов дыхания с полнолицевой маской и защитой для глаз. Там, где это возможно, следует улучшить очистку во время загрузки, чтобы уменьшить потребность рабочих входить в печи; там, где необходима очистка без нагрузки, следует попробовать такие методы, как продувка водой, которые не требуют физического проникновения.

Назад