Гунар Нордберг

Калај се користио кроз векове све до модерних индустријских времена јер је савитљив и лако се обликује на нормалним температурама и лако се меша са другим металима да би формирао легуре. Једна од његових изузетних карактеристика је отпорност на киселине и атмосферске утицаје.

Појава и употреба

Иако су налазишта калаја широко распрострањена широм света, све до осамнаестог века светско снабдевање калајем углавном је било из Енглеске, Саксоније и Бохемије. Данас, осим неких налазишта у Нигерији, Кини, Конгу и Аустралији, главни извори се налазе у југоисточној Азији и Боливији.

Од минерала који садрже калај, каситерит (СнО₂) или калај је од највећег комерцијалног значаја. Присутан је у венама које су уско повезане са гранитним или киселим еруптивним стенама, али пет шестина укупне светске производње потиче од секундарних алувијалних наслага насталих дезинтеграцијом примарних наслага. У Боливији, сулфидне руде, као што је станит (Цу₂ФеСнС₂) и теалита (ПбЗнСнС₂) су од комерцијалног значаја.

Метални калај се користи за метале типа Баббитт и за склопиве цеви у фармацеутској и козметичкој индустрији. Због своје отпорности на корозију, калај се користи као заштитни премаз за друге метале. Тинплате је лим од гвожђа или челика који је дебело обложен калајем потапањем у растопљену купку тог метала. Користи се углавном за израду посуђа за домаћинство и за посуђе у индустрији конзервирања хране и пића. Често се користи за украшавање. Тернеплате је лим од гвожђа или челика обложен легуром олова и калаја која садржи 85% олова и 15% калаја. Користи се углавном за израду црепа. Спецулум је легура калаја и бакра која садржи 33 до 50% калаја, која се може полирати до високог степена рефлексије. Користи се као премаз који се наноси електролитским таложењем да би се сребрни и слични предмети дали сјај, као и за прављење огледала за телескоп. У производњи прозорског стакла користи се и купка од растопљеног калаја.

Важна особина калаја је његова способност да формира легуре са другим металима и има бројне употребе у овој области. Легура калаја и олова позната као меки лем има широку примену за спајање других метала и легура у водоводној, аутомобилској, електричној и другим индустријама, као и као пунило у завршној обради каросерија аутомобила. Калај је саставни део великог броја легура обојених метала, укључујући фосфорну бронзу, лаки месинг, метал за топове, месинг високог затезања, манган бронзу, легуре за ливење под притиском, метале за лежајеве, тип метала и коситар. Легура калај-ниобијума је суперпроводљива и користи се у производњи моћних електромагнета.

Станиц цхлориде (СнЦл₄), или калај хлорид, припрема се загревањем калаја у праху са живиним хлоридом или пропуштањем струје хлора преко растопљеног калаја. Користи се као средство за дехидратацију у органским синтезама, стабилизатор за пластику и као хемијски интермедијер за друга једињења калаја. Станични хлорид се налази у бојама и парфемима у индустрији сапуна. Такође се користи у керамици за производњу премаза отпорних на абразију или рефлектујући светлост. Користи се за бељење шећера и за површинску обраду стакла и других непроводних материјала. Пентахидрат ове соли се користи као мордант. Такође се користи у третирању свиле у сврху давања тежине тканини.

Станнов хлорид дихидрат (СнЦл₂· КСНУМКСХ₂О), или калајна со, производи се растварањем металног калаја у хлороводоничкој киселини и испаравањем док не почне кристализација. Користи се у фарбању као мордант. Такође служи као редукционо средство у производњи стакла, керамике и мастила.

Употреба органотин (алкил и арил) једињења увелико су порасла последњих година. Дисупституисана једињења и, у мањој мери, моносупституисана једињења, користе се као стабилизатори и катализатори у индустрији пластике. Трисупституисана једињења се користе као биоциди, а тетрасупститути су интермедијери у производњи других деривата. Бутилкалај трихлорид, или трихлоробутилкалај; дибутилкалај дихлорид, или дихлородибутилкалај; триметилкалај; триетилкалај хлорид; трифенилкалај хлорид, или ТПТЦ; тетраизобутилкалај, или тетраизобутилстанан су међу најважнијим.

Хазардс

У недостатку мера предострожности, механичке повреде могу да изазову тешка, моћна постројења и машине које се користе у операцијама багеровања и прања. Озбиљне опасности од опекотина су присутне у процесима топљења када се манипулише растопљеним металом и врућом шљаком.

У завршној фази доградње каситеритног концентрата и током печења сулфидне руде долази до развоја сумпордиоксида. Сумпор диоксид и калај сулфид представљају опасност када се груби растопљени калај одвоји од остатка пуњења током рафинације. Овај рад се обавља у веома топлом окружењу, а може доћи до топлотне исцрпљености. Бука на багеру узрокована испуштањем кашика за багеровање у постројење за примарно прање може оштетити слух радника.

Неколико студија извештава о опасностима повезаним са излагањем радону, продуктима распада радона и силицијум диоксиду у рудницима калаја. Док је већина операција у вези са екстракцијом и обрадом калајне руде влажни процеси, калајна прашина и испарења оксида могу да изађу током паковања концентрата, у просторијама за руду и током операција топљења (мешалица и точење пећи), као и током периодично чишћење врећастих филтера који се користе за уклањање честица из димних гасова пећи топионице пре испуштања у атмосферу. Удисање прашине калај оксида без силицијум диоксида доводи до бенигне нодуларне пнеумокониозе без плућне инвалидности. Радиолошка слика је слична баритози. Ова бенигна пнеумокониоза је названа станносис.

Лимени прах је умерено иритантно за очи и дисајне путеве; запаљив је и бурно реагује са оксидантима, јаким киселинама, сумпором у праху и неким средствима за гашење као што су бикарбонатни прах и угљен-диоксид.

Калај који се уноси у малим (мг) количинама није токсичан (дакле, широка употреба калаја у индустрији конзервирања хране). Резултати експеримената на животињама показују да је смртоносна доза интравенозном ињекцијом око 100 мг/кг телесне тежине, те да гутање знатних количина калаја у праху може изазвати повраћање, али не и трајне повреде. Чини се да људи могу толерисати дневни унос од 800 до 1,000 мг без штетних ефеката. Чини се да је апсорпција металног калаја или његових неорганских соли из пробавног тракта мала.

Бројне легуре калаја су штетне по здравље (нарочито на високим температурама) због штетних карактеристика метала са којима се могу легирати (нпр. олово, цинк, манган).

Органокалајна једињења су, генерално, јаки иританти, а акутни коњунктивитис је примећен као резултат прскања очију, чак и када је праћено тренутним испирањем; такође је пријављено замућење рожњаче. Продужени контакт коже са одећом навлаженом паром, или директно просипање по кожи, узрокују акутне локалне опекотине, субакутни дифузни еритематоидни дерматитис са сврабом и пустуларне ерупције у пределима прекривеним длачицама. Иритација дисајних путева и плућног ткива може довести до едема плућа; гастроинтестинални тракт такође може бити укључен, а примећене су инфламаторне реакције жучног канала, углавном са диалкил једињењима. Органокалајна једињења могу да повреде јетру и бубреге; могу депримирати имуни одговор и имати хемолитичку активност. Код експерименталних животиња они су у неким случајевима сматрани одговорним за смањење плодности.

Три- и тетралкил једињења, посебно триетилкалај хлорид, изазивају енцефалопатију и едем мозга, са клиничким ефектима депресије, конвулзија, флакцидне парализе и задржавања урина, што се види у терапијској употреби након оралне примене.

Мере безбедности и здравља

Где год је могуће, уместо једињења алкил калаја треба користити безбедније замене. Када је потребно да се направе и користе, потребно је што је могуће шире користити затворене системе и издувну вентилацију. Инжењерска контрола треба да обезбеди да се границе излагања не прекораче. Треба носити личну заштитну опрему, ау одговарајућим околностима користити заштиту за дисање. На радним местима треба поставити тушеве за хитне случајеве како би се радницима омогућило прање одмах након прскања.

Медицински надзор треба да се фокусира на рендгенске зраке очију, коже и грудног коша при излагању неорганским једињењима калаја и на очи, кожу, централни нервни систем, функцију јетре и бубрега и крв у изложености органским једињењима калаја. Меркапрол је пријављен као користан у лечењу интоксикације диалкилкалајем. Стероиди су предложени за лечење тровања триетилкалајем; међутим, чини се да је само хируршка декомпресија од вредности код енцефалопатије и едема мозга изазваног једињењима три- и тетраалкил калаја.

Узимајући у обзир чињеницу да се већина рудника калаја налази у земљама у развоју, треба обратити пажњу и на климатске и друге факторе који утичу на здравље, добробит и продуктивне капацитете радника. Тамо где су рудници географски изоловани, потребно је обезбедити добар смештај за све особље. Стандарде исхране треба унапредити здравственим образовањем, а радницима треба обезбедити адекватне залихе хране и добру медицинску негу.

Назад

Гунар Нордберг

Појава и употреба

Титанијум (Ти) се налази у многим минералима, али само неки од њих су од индустријског значаја. Ово укључује илменит (ФеТиО₃), који садржи 52.65% Ти и 47.4% ФеО; рутил (ТиО₂), са примесама оксида гвожђа; перовскит (ЦаТиО₃), који садржи 58.7% ТиО₂ и 41.3% ЦаО; и сфен, или титанит, (ЦаОТиО₂·СиО₂), који садржи 38.8% ТиО₂. Неки хетерогени минерали, као што су лопарит, пироклор и јаловина прераде руде боксита и бакра такође могу бити извори титанијума.

Титан се користи као чист метал, у легурама и у облику разних једињења. Највећи део титанијума је потребан у индустрији гвожђа и челика, у бродоградњи, за израду авиона и ракета и за производњу хемијских постројења. Титанијум се користи као заштитна површина на миксерима у индустрији целулозе и папира. Такође се налази у хируршким апаратима. Титанијум се користи за производњу електрода, нити за лампе, боја, боја и шипки за заваривање. Титанијумски прах се користи у пиротехници и у вакуумској техници. Титан се такође користи у стоматологији и хирургији за имплантате или протезе.

Титан карбид титан нитрид се користе у металургији праха. Баријум титанат користи се за израду кондензатора за тешке услове рада. Титанијум диоксид користи се као бели пигмент у бојама, подним облогама, тапацирунгу, електроници, лепковима, крововима, пластици и козметици. Такође је користан као компонента порцеланских емајла и глазура, као средство за скупљање стаклених влакана и као средство за деформисање синтетичких влакана. Титанијум тетрахлорид делује као интермедијер у производњи метала титанијума и титанијум пигмената, и као катализатор у хемијској индустрији.

Хазардс

Формирање титанијум диоксид (ТиО₂) и прашина од концентрата, прашина од брикета смоле која настаје дробљењем, мешањем и пуњењем расутих сировина, као и зрачење топлоте из пећи за коксовање представљају опасност у производњи титанијума. Може бити хлора, титан тетрахлорид (ТиЦл₄) паре и њихови производи пиролизе у ваздуху постројења за хлорисање и ректификација, који настају услед цурења или корозије опреме. Магнезијум оксид може бити присутан у ваздуху редукционог подручја. Титанијумска прашина се преноси у ваздух када се титанијумски сунђер избије, згњечи, одвоји и пакује у вреће. Изложеност топлоти и инфрацрвеном зрачењу се јавља у области лучне пећи (до 3 до 5 цал/цм² у минути).

Одржавање и поправка инсталација за хлорисање и ректификација, што укључује демонтажу и чишћење опреме и цевовода, стварају посебно неповољне услове за рад: високе концентрације ТиЦл₄ паре и производи хидролизе (ХЦл, Ти(ОХ)₄), који су веома токсични и иритантни. Радници у овим постројењима често пате од болести горњих дисајних путева и акутног или хроничног бронхитиса. Течни ТиЦл₄ прскање по кожи изазива иритацију и опекотине. Чак и веома кратак контакт коњунктиве са ТиЦл₄ доводи до гнојног коњунктивитиса и кератитиса, што може довести до замућења рожњаче. Експерименти на животињама су показали да је прашина металног титанијума, концентрата титанијума, титан диоксида и титанијум карбида благо токсична. Иако није утврђено да је титанијум диоксид фиброген код животиња, чини се да повећава фиброгеност кварца када се даје као комбиновано излагање. Дуготрајно излагање прашини која садржи титан може довести до благих облика хроничне болести плућа (фиброзе). Постоје радиолошки докази да су радници који су радили са ТиО₂ у дужем временском периоду развијају се промене на плућима које личе на оне уочене у благим облицима силикозе. Код једног радника који је неколико година радио у контакту са титанијум диоксидом и умро од рака мозга, плућа су показивала накупине ТиО₂ и промене аналогне антракози. Медицински прегледи радника металургије праха у различитим земљама открили су случајеве хроничног пнеумонитиса због мешане прашине укључујући титанијум карбид. Степен ове болести варирао је у зависности од услова рада, дужине изложености прашини и појединачних фактора.

Радници који су били хронично изложени прашини титанијума и титанијум диоксида показују високу инциденцу хроничног бронхитиса (ендобронхитис и перибронхитис). Рани стадијум болести карактерише поремећено плућно дисање и вентилациони капацитет и смањен алкалитет крви. Електрокардиографски снимци ових титанијумских радника открили су срчане промене карактеристичне за плућну болест са хипертрофијом десне ушне шкољке. Значајан број ових случајева је имао хипоксију миокарда различитог степена, инхибицију атриовентрикуларне и интравентрикуларне проводљивости и брадикардију.

Метална титанијумска прашина у ваздуху је експлозивна.

Остале опасности у производњи титанијума су излагање угљен-моноксиду у пећима за коксовање и лучним пећима и опекотине.

Мере безбедности и здравља

Контролисати прашину током дробљења руде влажењем материјала који се обрађује (до 6 до 8% садржаја влаге), и усвајањем континуираног процеса, који омогућава да опрема буде затворена издувним уређајима на свим местима где може да се формира прашина; издувани ваздух пун прашине треба филтрирати, а прикупљену прашину рециклирати. Системи за издувавање прашине морају бити обезбеђени на станицама за избацивање; дробилице, сепаратори и вреће у фабрици титанијумског сунђера. Избијање пнеуматским чекићима за стругање треба заменити машинском обрадом на специјалним машинама за глодање или стругање.

Назад

Гунар Нордберг

Појава и употреба

Волфрам (В) се никада не појављује слободно у природи и налази се само у неколико минерала као волфрам калцијума, гвожђа или мангана. Од познатих минерала који садрже волфрам, шелит (ЦаВО₄), волфрамит ((Фе,Мн)ВО₄), хубнерит (МнВО) и феберит (ФеВО₄) су комерцијално важни. Укупне светске резерве од волфрам триоксид (ВО₃ ) процењује се на око 175,000,000 т. Ови минерали волфрама се углавном ископавају из подземних експлоатација, али се примењују и отворени радови и примитивније методе. Садржај волфрама у ископаној руди је обично 0.5 до 2.0%. Чешће нечистоће су минерали попут кварца и калцита, и метални минерали бакра, бизмута, калаја и молибдена.

Волфрам је компонента тврдих метала. Користи се за повећање тврдоће, жилавости, еластичности и затезне чврстоће челика. Користи се у производњи волфрамових челика за аутомобиле и алата за сечење велике брзине. Волфрам се такође користи у лампама, вакуумским цевима, електричним контактима, рендгенским цевима и флуоресцентним светлосним цевима. Служи као успоривач пламена у текстилној индустрији.

Волфрам карбид (ВЦ) је заменио дијамант у великим калупима за извлачење и бушилицама за камен због његове екстремне тврдоће. Једињења волфрама се такође користе у ласерима, бојама, мастилима и керамичким фритама. Неке легуре волфрама се користе у нуклеарној и свемирској индустрији за млазнице ракетних мотора и за заштиту штитова за свемирске летелице.

Хазардс

Мало се зна о токсичности волфрама. ЛД₅₀ of натријум волфрамат за пацове старе 66 дана била је између 223 и 255 мг/кг и показала је значајан постпрандијални и старосни ефекат. Од три једињења волфрама, натријум волфрамат је најотровнији, волфрамов оксид је средње, и амонијум паратунгстат је најмање токсичан. Показало се да храњење 2.5 и 10% исхране као метал волфрама у периоду од 70 дана нема значајног утицаја на раст мужјака пацова, мерено у смислу повећања телесне тежине, иако је изазвало смањење од 15%. повећање телесне тежине за женке пацова у односу на контролу.

Индустријска изложеност се углавном односи на супстанце повезане са производњом и употребом волфрама, његових легура и једињења, пре него сам волфрам. У процесима рударства и млевења, чини се да су главне опасности изложеност прашини која садржи кварц, буци, водоник-сулфиду, сумпор-диоксиду и хемикалијама као што су натријум-цијанид и натријум-хидроксид. Излагање може бити повезано са другим металима у руди, као што је никл.

Тврди метал је мешавина волфрам карбида и кобалта, којој се могу додати мале количине других метала. У индустрији сечења алата радници могу бити изложени прашини волфрамовог карбида, испарења кобалта и прашине, и карбида никла, титанијума и тантала. Након професионалне изложености прашини волфрам карбида удисањем, пријављени су случајеви пнеумокониозе или плућне фиброзе, али је опште мишљење да је ова „болест тврдих метала“ већа вероватноћа да је узрокована кобалтом са којим је фузионисан волфрам карбид. Тамо где се врши обрада и брушење алата од волфрам карбида, радници са тврдим металима могу бити изложени ризику од развоја интерстицијске опструктивне болести плућа, озбиљне опасности повезане са повишеним концентрацијама кобалта у ваздуху. Ефекти тврдих метала на плућа су дискутовани на другом месту у овом делу Енциклопедија.

Волфрам карбонил је умерена опасност од пожара када је изложена пламену. Када се загреје до распадања, емитује угљен моноксид. Учесталост несрећа и болести у рудницима и млиновима волфрама није добро документована. Међутим, из оскудних доступних података може се рећи да је мањи него у рудницима угља.

Назад

Појава и употреба

Најважније руде ванадијума (В) су патронит (ванадијум сулфид), који се налази у Перуу, и десклоизит (олово-цинк ванадат), који се налази у Јужној Африци. Друге руде, као што су ванадинит, роскоелит и карнотит, садрже ванадијум у довољним количинама за економску екстракцију. Сирова нафта може садржати мале количине ванадијума, а наслаге димних гасова из пећи на лож уље могу садржати преко 50% ванадијум пентоксида. Шљаке из ферованадијума су још један извор метала. Један од најважнијих извора изложености људи ванадијуму су ванадијум оксиди који се ослобађају при сагоревању лож уља.

Обично се мале количине ванадијума налазе у људском телу, посебно у масном ткиву и крви.

Већа количина произведеног ванадијума се користи у ферованадијум, чија је најважнија директна употреба у производњи брзорезног челика и алатног челика. Додатак 0.05 до 5% ванадијума уклања зачепљени кисеоник и азот из челика, повећава затезну чврстоћу и побољшава модул еластичности и отпорност на рђу финалне легуре. У прошлости су једињења ванадијума коришћена као терапеутски агенси у медицини. Легура ванадијум-галијум показала је интересантна својства за производњу јаких магнетних поља.

Одређена једињења ванадијума имају ограничену употребу у индустрији. Ванадијум сулфат (ВСО₄· КСНУМКСХ₂О) и ванадијум тетрахлорид (ВЦл₄) се користе као једла у индустрији бојења. Ванадијум силикати се користе као катализатори. Ванадијум диоксид (ВО₂) и ванадијум триоксид (V₂O₃) се запошљавају у металургији. Међутим, најзначајнија једињења у смислу индустријских опасности по здравље су ванадијум пентоксид (V₂O₅) и амонијум метаванадат (НХ₄VO₃).

Ванадијум пентоксид се добија из патронита. Дуго је био важан индустријски катализатор који се користи у бројним оксидационим процесима као што су они који су укључени у производњу сумпорне киселине, фталне киселине, малеинске киселине и тако даље. Служи као фотографски програмер и као агенс за бојење у текстилној индустрији. Ванадијум пентоксид се такође користи у керамичким материјалима за бојење.

Амонијум метаванадат се користи као катализатор на исти начин као и ванадијум пентоксид. То је реагенс у аналитичкој хемији и програмер у фотографској индустрији. Амонијум метаванадат се такође користи за бојење и штампање у текстилној индустрији.

Хазардс

Искуство је показало да ванадијум оксиди, а посебно пентоксид и његов дериват амонијум метаванадата, изазивају штетне ефекте код људи. Изложеност ванадијум пентоксиду је могућа на следећим местима у индустрији: када се ванадијум пентоксид користи у облику честица у производњи металног ванадијума; приликом поправке инсталација у којима се као катализатор користи ванадијум пентоксид; и при чишћењу ложних пећи на лож уље у електранама, бродовима и сл. Присуство једињења ванадијума у ​​нафтним дериватима је од посебног значаја и, због могућности загађења ваздуха у околини електрана на нафту, привлачи пажњу јавних здравствених органа, као и оних који се баве индустријским здрављем.

Удисање једињења ванадијума може изазвати озбиљне токсичне ефекте. Озбиљност ефеката зависи од атмосферске концентрације једињења ванадијума и трајања излагања. До оштећења здравља може доћи чак и након кратког излагања (нпр. 1 сат), а почетни симптоми су обилно сузење, пецкање у коњуктиви, серозни или хеморагични ринитис, бол у грлу, кашаљ, бронхитис, искашљавање и бол у грудима.

Тешка изложеност може довести до упале плућа са смртним исходом; међутим, након једнократног излагања, потпуни опоравак се обично дешава у року од 1 до 2 недеље; продужено излагање може изазвати хронични бронхитис са или без емфизема. Језик може имати зеленкасту боју, а крајеви цигарета радника ванадијума могу имати зеленкасту боју, која је резултат хемијских интеракција.

Локални ефекти код експерименталних животиња се углавном примећују у респираторном тракту. Системски ефекти су примећени на јетру, бубреге, нервни систем, кардиоваскуларни систем и крвотворне органе. Метаболички ефекти укључују ометање биосинтезе цистина и холестерола, депресију и стимулацију синтезе фосфолипида. Веће концентрације су довеле до инхибиције оксидације серотонина. Поред тога, показало се да ванадат инхибира неколико ензимских система. Код људи, системски ефекти изложености ванадијуму су мање добро документовани, али је показано смањење серумског холестерола. У радном окружењу, ванадијум и његова једињења се уносе у људско тело удисањем, углавном током производње и операција чишћења котлова. Апсорпција ванадијума из гастроинтестиналног тракта је лоша, не прелази 1 до 2%; унета једињења ванадијума се у великој мери елиминишу са фецесом.

Спроведена је студија како би се проценио ниво бронхијалне реакције међу радницима који су недавно били изложени ванадијум пентоксиду током периодичног уклањања пепела и клинкера из котлова електране на нафту. Ова студија сугерише да излагање ванадијуму повећава реаговање бронхија чак и без појаве бронхијалних симптома.

Мере безбедности и здравља

Важно је спречити удисање ванадијум пентоксида честица у ваздуху. За употребу као катализатор, ванадијум пентоксид се може произвести у агломерисаном или пелетираном облику који је без прашине; међутим, вибрације у постројењу могу временом смањити одређену пропорцију прашине. У процесима који су повезани са производњом металног ванадијума, и у просејавању коришћеног катализатора током операција одржавања, излазак прашине треба спречити затварањем процеса и обезбеђивањем издувне вентилације. Приликом чишћења котлова у електранама и на бродовима, радници на одржавању ће можда морати да уђу у котлове како би уклонили чађ и извршили поправке. Ови радници треба да носе адекватну респираторну заштитну опрему са маском за цело лице и заштитом за очи. Кад год је то могуће, чишћење под оптерећењем треба побољшати како би се смањила потреба да радници уђу у пећи; тамо где је чишћење без оптерећења неопходно, треба испробати методе као што је убијање воде, које не захтевају физички улазак.

Назад