Gunnar Nordberg
Vorkommen und Verwendungen
Titan (Ti) ist in vielen Mineralien enthalten, aber nur wenige von ihnen haben industrielle Bedeutung. Dazu gehören Ilmenit (FeTiO3), das 52.65 % Ti und 47.4 % FeO enthält; Rutil (TiO2), mit Beimischungen von Eisenoxid; Perowskit (CaTiO3), die 58.7 % TiO enthält2 und 41.3 % CaO; und Sphen oder Titanit (CaOTiO2· SiO2), die 38.8 % TiO enthält2. Einige heterogene Mineralien wie Loparit, Pyrochlor und Rückstände aus der Bauxit- und Kupfererzverarbeitung können ebenfalls Titanquellen sein.
Titan wird als reines Metall, in Legierungen und in Form verschiedener Verbindungen verwendet. Der größte Teil des Titans wird in der Eisen- und Stahlindustrie, im Schiffsbau, im Flugzeug- und Raketenbau sowie für den Bau chemischer Anlagen benötigt. Titan wird als Schutzoberfläche auf Mischern in der Zellstoff- und Papierindustrie verwendet. Es findet sich auch in chirurgischen Geräten. Titan wurde für die Herstellung von Elektroden, Lampenfäden, Farben, Farbstoffen und Schweißstäben verwendet. Titanpulver wird in der Pyrotechnik und in der Vakuumtechnik verwendet. Titan wird auch in der Zahnheilkunde und in der Chirurgie für Implantate oder Prothesen verwendet.
Titancarbid und Titannitrid werden in der Pulvermetallurgie verwendet. Bariumtitanat wird zur Herstellung von Hochleistungskondensatoren verwendet. Titandioxid wird als Weißpigment in Farben, Bodenbelägen, Polstern, Elektronik, Klebstoffen, Bedachungen, Kunststoffen und in Kosmetika eingesetzt. Es ist auch nützlich als Bestandteil von Porzellanemails und -glasuren, als Schrumpfmittel für Glasfasern und als Mattierungsmittel für synthetische Fasern. Titantetrachlorid fungiert als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Titanmetall und Titanpigmenten sowie als Katalysator in der chemischen Industrie.
Gefahren
Die Formation der Titandioxid (TiO2) und Konzentratstaub, Pechbrikettstaub, der beim Zerkleinern, Mischen und Chargieren von Massenrohstoffen entsteht, und Strahlungswärme von Kokereiöfen sind Gefahren bei der Titanherstellung. Es kann Chlor geben, Titantetrachlorid (TiCl4) Dämpfe und ihre Pyrolyseprodukte in der Luft der Chlorierungs- und Rektifikationsanlagen, die von undichten oder korrodierten Geräten stammen. Magnesiumoxid kann in der Luft des Reduktionsbereichs vorhanden sein. Titanstaub wird in die Luft getragen, wenn Titanschwamm ausgeklopft, zerkleinert, getrennt und eingesackt wird. Im Bereich des Lichtbogenofens kommt es zu Belastungen durch Hitze und Infrarotstrahlung (bis zu 3 bis 5 cal/cm2 pro Minute).
Wartung und Reparatur der Chlorierungs- und Rektifikationsanlagen, einschließlich der Demontage und Reinigung der Geräte und Rohrleitungen, schaffen besonders widrige Arbeitsbedingungen: hohe TiCl-Konzentrationen4 Dämpfe und Hydrolyseprodukte (HCl, Ti(OH)4), die hochgiftig und reizend sind. Arbeiter in diesen Werken leiden oft an Erkrankungen der oberen Atemwege und akuter oder chronischer Bronchitis. Flüssiges TiCl4 Spritzer auf der Haut verursachen Reizungen und Verbrennungen. Auch sehr kurzer Kontakt der Bindehaut mit TiCl4 führt zu eitriger Konjunktivitis und Keratitis, die zu Hornhauttrübungen führen können. Tierversuche haben gezeigt, dass Stäube von metallischem Titan, Titankonzentraten, Titandioxid und Titancarbid leicht toxisch sind. Während sich Titandioxid bei Tieren nicht als fibrogen erwiesen hat, scheint es die Fibrogenität von Quarz zu erhöhen, wenn es als kombinierte Exposition verabreicht wird. Langfristige Exposition gegenüber titanhaltigem Staub kann zu leichten Formen chronischer Lungenerkrankungen (Fibrose) führen. Es gibt radiologische Beweise dafür, dass Arbeiter, die TiO gehandhabt haben2 entwickeln über lange Zeiträume Lungenveränderungen, die denen ähneln, die bei leichten Formen der Silikose beobachtet werden. Bei einem Arbeiter, der mehrere Jahre in Kontakt mit Titandioxid gearbeitet hatte und an Hirntumor starb, wies die Lunge Ansammlungen von TiO auf2 und Veränderungen analog zur Anthrakose. Medizinische Untersuchungen von Pulvermetallurgiearbeitern in verschiedenen Ländern haben Fälle von chronischer Pneumonitis aufgrund von gemischtem Staub, einschließlich Titancarbid, offenbart. Der Grad dieser Erkrankung variierte je nach Arbeitsbedingungen, Dauer der Staubexposition und individuellen Faktoren.
Beschäftigte, die chronisch gegenüber Titan- und Titandioxidstaub exponiert waren, weisen eine hohe Inzidenz von chronischer Bronchitis (Endobronchitis und Peribronchitis) auf. Die frühen Stadien der Krankheit sind durch eine Beeinträchtigung der Lungenatmung und der Atemkapazität sowie durch eine verringerte Alkalinität des Blutes gekennzeichnet. Elektrokardiographische Aufzeichnungen dieser Titanarbeiter zeigten kardiale Veränderungen, die für eine Lungenerkrankung mit Hypertrophie der rechten Ohrmuschel charakteristisch sind. Eine beträchtliche Anzahl dieser Fälle zeigte myokardiale Hypoxie unterschiedlichen Grades, gehemmte atrioventrikuläre und intraventrikuläre Leitfähigkeit und Bradykardie.
In der Luft schwebender metallischer Titanstaub ist explosiv.
Andere Gefahren bei der Titanproduktion sind Kohlenmonoxidbelastungen an den Verkokungs- und Lichtbogenöfen sowie Verbrennungen.
Sicherheits- und Gesundheitsmaßnahmen
Kontrollieren Sie den Staub während der Erzzerkleinerung, indem Sie das zu verarbeitende Material befeuchten (bis zu 6 bis 8 % Feuchtigkeitsgehalt) und indem Sie einen kontinuierlichen Prozess anwenden, der es ermöglicht, die Ausrüstung an allen Stellen, an denen sich Staub bilden kann, mit Absaugvorrichtungen zu umschließen; Die staubbeladene Abluft sollte gefiltert und der gesammelte Staub recycelt werden. An den K.-o.-Stationen sind Staubabsauganlagen vorzusehen; Brecher, Separatoren und Bagger in der Titanschwammanlage. Das Ausschlagen mit pneumatischen Meißelhämmern sollte durch die spanende Bearbeitung auf speziellen Fräs- oder Drehmaschinen ersetzt werden.