Gunnar Nordberg

Zinn wurde im Laufe der Jahrhunderte bis hin zu modernen Industriezeiten verwendet, da es bei normalen Temperaturen biegsam und leicht formbar ist und sich leicht mit anderen Metallen mischen lässt, um Legierungen zu bilden. Eine seiner herausragenden Eigenschaften ist die Beständigkeit gegen Säuren und Witterungseinflüsse.

Vorkommen und Verwendungen

Obwohl Zinnvorkommen auf der ganzen Welt weit verbreitet sind, stammte die weltweite Zinnversorgung bis zum XNUMX. Jahrhundert hauptsächlich aus England, Sachsen und Böhmen. Heute befinden sich die Hauptquellen, abgesehen von einigen Vorkommen in Nigeria, China, dem Kongo und Australien, in Südostasien und Bolivien.

Von zinnhaltigen Mineralien, Kassiterit (SnO₂) oder Zinnstein ist von größter kommerzieller Bedeutung. Es ist in Adern vorhanden, die eng mit Granit oder saurem Eruptivgestein verbunden sind, aber fünf Sechstel der weltweiten Gesamtproduktion stammen aus sekundären alluvialen Ablagerungen, die aus dem Zerfall der primären Ablagerungen resultieren. In Bolivien werden Sulfiderze wie Stannit (Cu₂FeSnS₂) und Tealit (PbZnSnS₂) sind von kommerzieller Bedeutung.

Metallisches Zinn wird für Metalle vom Babbitt-Typ und für Falttuben in der pharmazeutischen und kosmetischen Industrie verwendet. Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit wird Zinn als Schutzschicht für andere Metalle verwendet. Weißblech ist Eisenblech oder Stahl, das durch Eintauchen in ein Schmelzbad dieses Metalls dick mit Zinn überzogen wurde. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Haushaltsutensilien und Utensilien in der Lebensmittel- und Getränkekonservenindustrie verwendet. Es wird oft zu Dekorationszwecken verwendet. Terneplate ist Eisen- oder Stahlblech, das mit einer Blei-Zinn-Legierung beschichtet ist, die 85 % Blei und 15 % Zinn enthält. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Dachziegeln verwendet. Spiegel ist eine hochglanzpolierbare Zinn-Kupfer-Legierung mit 33 bis 50 % Zinn. Es wird als Beschichtung verwendet, die durch elektrolytische Abscheidung aufgetragen wird, um Silberwaren und ähnlichen Artikeln Glanz zu verleihen, und um Teleskopspiegel herzustellen. Ein geschmolzenes Zinnbad wird auch bei der Herstellung von Fensterglas verwendet.

Eine wichtige Eigenschaft von Zinn ist seine Fähigkeit, Legierungen mit anderen Metallen zu bilden, und es hat eine Reihe von Anwendungen auf diesem Gebiet. Eine Zinn-Blei-Legierung, bekannt als Weichlot wird häufig zum Verbinden anderer Metalle und Legierungen in der Sanitär-, Automobil-, Elektro- und anderen Industrien sowie als Füllstoff bei der Endbearbeitung von Autokarosserien verwendet. Zinn ist Bestandteil einer Vielzahl von Nichteisenlegierungen, darunter Phosphorbronze, Leichtmessing, Rotguss, hochfestes Messing, Manganbronze, Druckgusslegierungen, Lagermetalle, Typenmetalle und Zinn. Die Zinn-Niob-Legierung ist supraleitend und wird zur Herstellung starker Elektromagnete verwendet.

Zinnchlorid (SnCl₄) oder Zinnchlorid, wird durch Erhitzen von Zinnpulver mit Quecksilberchlorid oder durch Leiten eines Chlorstroms über geschmolzenes Zinn hergestellt. Es wird als Trockenmittel in organischen Synthesen, als Stabilisator für Kunststoffe und als chemisches Zwischenprodukt für andere Zinnverbindungen verwendet. Zinnchlorid findet sich in Farben und Parfums in der Seifenindustrie. Es wird auch in der Keramik zur Herstellung abriebfester oder lichtreflektierender Beschichtungen eingesetzt. Es wird zum Bleichen von Zucker und zur Oberflächenbehandlung von Glas und anderen nichtleitenden Materialien verwendet. Das Pentahydrat dieses Salzes wird als Beizmittel verwendet. Es wird auch bei der Behandlung von Seide verwendet, um dem Stoff Gewicht zu verleihen.

Zinn (II) -chlorid-Dihydrat (SnCl₂· 2H₂O) oder Zinnsalz, wird durch Auflösen von metallischem Zinn in Salzsäure und Eindampfen bis zum Einsetzen der Kristallisation hergestellt. Es wird in Färbereien als Beizmittel verwendet. Es dient auch als Reduktionsmittel bei der Herstellung von Glas, Keramik und Tinten.

Die Verwendung von Organozinn (Alkyl- und Aryl)-Verbindungen hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Als Stabilisatoren und Katalysatoren werden in der Kunststoffindustrie disubstituierte und in geringerem Maße monosubstituierte Verbindungen eingesetzt. Trisubstituierte Verbindungen werden als Biozide verwendet, und Tetrasubstitute sind Zwischenprodukte bei der Herstellung anderer Derivate. Butylzinntrichlorid oder Trichlorbutylzinn; Dibutylzinndichlorid, oder Dichlordibutylzinn; Trimethylzinn; Triethylzinnchlorid; Triphenylzinnchloridoder TPTC; Tetraisobutylzinn, oder Tetraisobutylstannan gehören zu den wichtigsten.

Gefahren

Wenn keine Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, können durch die schweren, leistungsstarken Anlagen und Maschinen, die beim Baggern und Waschen verwendet werden, mechanische Verletzungen verursacht werden. Ernste Verbrennungsgefahren sind in den Schmelzprozessen vorhanden, wenn geschmolzenes Metall und heiße Schlacken gehandhabt werden.

In der Endstufe der Aufbereitung von Kassiterit-Konzentrat und während des Röstens von Sulfiderz wird Schwefeldioxid freigesetzt. Schwefeldioxid und Zinnsulfid stellen eine Gefahr dar, wenn das geschmolzene Rohzinn während der Raffination vom Rest der Charge getrennt wird. Diese Arbeit wird in einer sehr heißen Umgebung durchgeführt, und es könnte zu Hitzeerschöpfung kommen. Der Lärm auf einem Bagger, der durch das Ablassen der Baggerkübel in die Hauptwaschanlage verursacht wird, kann das Gehör der Arbeiter schädigen.

Mehrere Studien berichten über die Gefahren, die mit der Exposition gegenüber Radon, Radon-Zerfallsprodukten und Kieselsäure in Zinnminen verbunden sind. Während die meisten Vorgänge im Zusammenhang mit der Gewinnung und Behandlung von Zinnerz Nassverfahren sind, können Zinnstaub und Oxiddämpfe beim Absacken des Konzentrats, in Erzräumen und während des Schmelzbetriebs (Mischanlage und Hochofenabstich) sowie währenddessen entweichen die regelmäßige Reinigung von Beutelfiltern, die verwendet werden, um Partikel aus dem Rauchgas von Schmelzöfen zu entfernen, bevor sie in die Atmosphäre freigesetzt werden. Die Inhalation von Zinnoxidstaub ohne Kieselsäure führt zu einer gutartigen knotigen Pneumokoniose ohne Lungeninsuffizienz. Das radiologische Bild ähnelt der Baritosis. Diese gutartige Pneumokoniose wurde genannt Stannose.

Zinnpulver ist ein mäßiges Reizmittel für Augen und Atemwege; es ist brennbar und reagiert heftig mit Oxidationsmitteln, starken Säuren, Schwefelpulver und einigen Löschmitteln wie Bikarbonatpulver und Kohlendioxid.

In kleinen (mg) Mengen aufgenommenes Zinn ist ungiftig (daher die weit verbreitete Verwendung von Weißblech in der Lebensmittelkonservenindustrie). Die Ergebnisse von Tierversuchen weisen darauf hin, dass die tödliche Dosis bei intravenöser Injektion etwa 100 mg/kg Körpergewicht beträgt und dass die Einnahme beträchtlicher Mengen von Zinnpulver Erbrechen, aber keine bleibenden Schäden verursachen kann. Es scheint, dass Menschen eine tägliche Einnahme von 800 bis 1,000 mg ohne negative Auswirkungen vertragen können. Die Aufnahme von metallischem Zinn oder seinen anorganischen Salzen aus dem Verdauungstrakt scheint gering zu sein.

Eine Reihe von Zinnlegierungen sind gesundheitsschädlich (insbesondere bei hohen Temperaturen) aufgrund der schädlichen Eigenschaften der Metalle, mit denen legiert werden kann (z. B. Blei, Zink, Mangan).

Organozinnverbindungen sind im Allgemeinen starke Reizstoffe, und es wurde eine akute Konjunktivitis als Folge von Augenspritzern beobachtet, selbst wenn eine sofortige Spülung folgte; Hornhauttrübungen wurden ebenfalls berichtet. Längerer Hautkontakt mit dampfbefeuchteter Kleidung oder direktes Verschütten auf der Haut waren für akute lokale Verbrennungen, subakute diffuse erythematöse Dermatitis mit Juckreiz und einigen pustulösen Ausschlag in den behaarten Bereichen verantwortlich. Die Reizung der Atemwege und des Lungengewebes kann zu einem Lungenödem führen; auch der Gastrointestinaltrakt kann mitbetroffen sein, und entzündliche Reaktionen des Gallengangs wurden vor allem bei den Dialkylverbindungen beobachtet. Organozinnverbindungen können Leber und Nieren schädigen; sie können die Immunantwort dämpfen und haben hämolytische Aktivität. Bei Versuchstieren wurden sie teilweise für eine verminderte Fruchtbarkeit verantwortlich gemacht.

Insbesondere Tri- und Tetraalkylverbindungen Triethylzinnchlorid, verursachen Enzephalopathie und Hirnödem mit klinischen Auswirkungen von Depression, Krämpfen, schlaffer Lähmung und Harnverhalt, wie bei der therapeutischen Anwendung nach oraler Verabreichung beobachtet.

Sicherheits- und Gesundheitsmaßnahmen

Wo immer möglich, sollten anstelle von Alkylzinnverbindungen sicherere Ersatzstoffe verwendet werden. Wenn es notwendig ist, sie herzustellen und zu verwenden, sollten weitestgehend geschlossene Systeme und Absaugung verwendet werden. Die technische Kontrolle sollte sicherstellen, dass die Expositionsgrenzen nicht überschritten werden. Persönliche Schutzausrüstung sollte getragen werden, und unter geeigneten Umständen sollte Atemschutz verwendet werden. An den Arbeitsplätzen sollten Notduschen installiert werden, damit sich die Arbeiter nach Spritzern sofort waschen können.

Die medizinische Überwachung sollte sich bei Exposition gegenüber anorganischen Zinnverbindungen auf Röntgenaufnahmen von Augen, Haut und Brustkorb und bei Exposition gegenüber organischen Zinnverbindungen auf Augen, Haut, Zentralnervensystem, Leber- und Nierenfunktion und Blut konzentrieren. Es wurde berichtet, dass Mercaprol bei der Behandlung von Dialkylzinnvergiftungen nützlich ist. Steroide wurden zur Behandlung einer Triethylzinnvergiftung vorgeschlagen; bei Enzephalopathien und Hirnödemen, die durch Tri- und Tetraalkylzinnverbindungen hervorgerufen werden, scheint jedoch nur die chirurgische Dekompression sinnvoll zu sein.

In Anbetracht der Tatsache, dass sich die meisten Zinnminen in Entwicklungsländern befinden, sollte auch auf klimatische und andere Faktoren geachtet werden, die die Gesundheit, das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit der Arbeiter beeinflussen. Wo Minen geografisch isoliert sind, sollte für alle Mitarbeiter eine gute Unterbringung bereitgestellt werden. Die Ernährungsstandards sollten durch Gesundheitserziehung verbessert werden, und die Arbeitnehmer sollten mit ausreichender Nahrung und guter medizinischer Versorgung versorgt werden.

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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.

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Gunnar Nordberg

Vorkommen und Verwendungen

Wolfram (W) kommt in der Natur nie frei vor und kommt nur in wenigen Mineralien als Wolframat von Calcium, Eisen oder Mangan vor. Von den bekannten wolframhaltigen Mineralien ist Scheelit (CaWO₄), Wolframit ((Fe,Mn)WO₄), Hubnerit (MnWO) und Ferberit (FeWO₄) sind kommerziell wichtig. Gesamte Weltreserven von Wolframtrioxid (WO₃ ) werden auf etwa 175,000,000 t geschätzt. Diese Wolframminerale werden hauptsächlich in unterirdischen Anlagen abgebaut, aber es werden auch Tagebaubetriebe und primitivere Methoden angewendet. Der Wolframgehalt des abgebauten Erzes beträgt üblicherweise 0.5 bis 2.0 %. Die üblicheren Verunreinigungen sind Gangminerale wie Quarz und Calcit und metallische Mineralien von Kupfer, Wismut, Zinn und Molybdän.

Wolfram ist Bestandteil von Hartmetallen. Es wird verwendet, um die Härte, Zähigkeit, Elastizität und Zugfestigkeit von Stahl zu erhöhen. Es wird bei der Herstellung von Wolframstählen für Automobile und Hochgeschwindigkeitsschneidwerkzeuge verwendet. Wolfram wird auch in Lampen, Vakuumröhren, elektrischen Kontakten, Röntgenröhren und Leuchtstoffröhren verwendet. Es dient als Flammschutzmittel in der Textilindustrie.

Wolframcarbid (WC) hat aufgrund seiner extremen Härte Diamant in großen Ziehsteinen und Gesteinsbohrern ersetzt. Wolframverbindungen werden auch in Lasern, Farbstoffen, Tinten und Keramikfritten verwendet. Einige Wolframlegierungen werden in der Nuklear- und Raumfahrtindustrie für Düsen von Raketenmotoren und zum Schutz von Schilden für Raumfahrzeuge verwendet.

Gefahren

Über die Toxizität von Wolfram ist wenig bekannt. Die LD₅₀ of Natriumwolframat für 66 Tage alte Ratten lag zwischen 223 und 255 mg/kg und zeigte signifikante postprandiale und Alterseffekte. Von drei Wolframverbindungen ist Natriumwolframat am giftigsten, Wolframoxid ist intermediär, und Ammoniumparawolframat ist am wenigsten giftig. Es hat sich gezeigt, dass die Fütterung von 2.5 und 10 % der Nahrung als Wolframmetall über einen Zeitraum von 70 Tagen keine merkliche Wirkung auf das Wachstum männlicher Ratten hat, gemessen als Gewichtszunahme, obwohl es eine 15-prozentige Verringerung verursachte Gewichtszunahme für weibliche Ratten von der der Kontrolle.

Die industrielle Exposition bezieht sich hauptsächlich auf Substanzen, die mit der Herstellung und Verwendung von Wolfram, seinen Legierungen und Verbindungen in Verbindung stehen, und nicht auf Wolfram selbst. Bei den Bergbau- und Mahlprozessen scheinen die Hauptgefahren die Exposition gegenüber quarzhaltigem Staub, Lärm, Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid und Chemikalien wie Natriumcyanid und Natriumhydroxid zu sein. Die Freilegung kann mit anderen Metallen im Erz wie Nickel in Verbindung gebracht werden.

Hartmetall ist die Mischung aus Wolframkarbid und Kobalt, der geringe Mengen anderer Metalle zugesetzt werden können. In der Werkzeugschneideindustrie können Arbeiter Wolframkarbidstaub, Kobaltdämpfen und -staub sowie Nickel-, Titan- und Tantalkarbiden ausgesetzt sein. Nach beruflicher Exposition gegenüber Wolframcarbidstaub durch Inhalation wurden Fälle von Pneumokoniose oder Lungenfibrose gemeldet, aber es besteht allgemein Einigkeit darüber, dass diese „Hartmetallkrankheit“ eher durch das Kobalt verursacht wird, mit dem Wolframcarbid verschmolzen ist. Wo Bearbeitung und Schleifen von Wolframkarbidwerkzeugen durchgeführt wird, besteht für die Hartmetallarbeiter möglicherweise ein Risiko für die Entwicklung einer interstitiellen obstruktiven Lungenerkrankung, einer ernsthaften Gefahr im Zusammenhang mit erhöhten Kobaltkonzentrationen in der Luft. Die Auswirkungen von Hartmetallen auf die Lunge werden hierin an anderer Stelle diskutiert Enzyklopädie.

Wolframcarbonyl ist eine mäßige Brandgefahr, wenn es Flammen ausgesetzt wird. Wenn es bis zur Zersetzung erhitzt wird, setzt es Kohlenmonoxid frei. Das Auftreten von Unfällen und Krankheiten in Wolframminen und -mühlen ist nicht gut dokumentiert. Aufgrund der wenigen verfügbaren Daten kann jedoch gesagt werden, dass sie geringer ist als die von Kohlebergwerken.

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Vorkommen und Verwendungen

Die wichtigsten Vanadium(V)-Erze sind Patronit (Vanadiumsulfid) aus Peru und Descloizit (Blei-Zink-Vanadat) aus Südafrika. Andere Erze wie Vanadinit, Roscoelit und Carnotit enthalten Vanadium in ausreichenden Mengen für eine wirtschaftliche Gewinnung. Rohöl kann geringe Mengen Vanadium enthalten, und Rauchgasablagerungen aus Ölöfen können über 50 % Vanadiumpentoxid enthalten. Schlacken aus Ferrovanadium sind eine weitere Quelle des Metalls. Eine der wichtigsten Quellen für die Exposition des Menschen gegenüber Vanadium sind Vanadiumoxide, die beim Verbrennen von Heizölen freigesetzt werden.

Normalerweise findet sich Vanadium in geringen Mengen im menschlichen Körper, insbesondere im Fettgewebe und im Blut.

Die größere Menge des produzierten Vanadiums wird in verwendet Ferrovanadium, dessen wichtigste direkte Verwendung in der Schnellstahl- und Werkzeugstahlherstellung liegt. Die Zugabe von 0.05 bis 5 % Vanadium entfernt eingeschlossenen Sauerstoff und Stickstoff aus dem Stahl, erhöht die Zugfestigkeit und verbessert den Elastizitätsmodul und die Rostbeständigkeit der endgültigen Legierung. In der Vergangenheit wurden Vanadiumverbindungen als Therapeutika in der Medizin verwendet. Die Vanadium-Gallium-Legierung hat interessante Eigenschaften zur Erzeugung hoher Magnetfelder gezeigt.

Bestimmte Vanadiumverbindungen haben eine begrenzte Verwendung in der Industrie. Vanadiumsulfat (VSO₄· 7H₂O) und Vanadiumtetrachlorid (VCl₄) werden als Beizen in der Färberei verwendet. Vanadiumsilikate werden als Katalysatoren verwendet. Vanadiumdioxid (OV₂) und Vanadiumtrioxid (V₂O₃) werden in der Metallurgie eingesetzt. Die bedeutendsten Verbindungen im Hinblick auf die arbeitsbedingte Gesundheitsgefährdung sind jedoch Vanadiumpentoxid (V₂O₅) und Ammoniummetavanadat (NH₄VO₃).

Vanadiumpentoxid wird aus Patronit gewonnen. Es ist seit langem ein wichtiger industrieller Katalysator, der in einer Reihe von Oxidationsprozessen verwendet wird, wie z. B. solchen, die an der Herstellung von Schwefelsäure, Phthalsäure, Maleinsäure usw. beteiligt sind. Es dient als fotografischer Entwickler und als Färbemittel in der Textilindustrie. Vanadiumpentoxid wird auch in keramischen Farbstoffen verwendet.

Ammoniummetavanadat wird ebenso wie Vanadiumpentoxid als Katalysator eingesetzt. Es ist ein Reagenz in der analytischen Chemie und ein Entwickler in der Fotoindustrie. Ammoniummetavanadat wird auch beim Färben und Bedrucken in der Textilindustrie verwendet.

Gefahren

Die Erfahrung hat gezeigt, dass Vanadiumoxide und insbesondere das Pentoxid und sein Derivat Ammoniummetavanadat beim Menschen schädliche Wirkungen hervorrufen. Eine Exposition gegenüber Vanadiumpentoxid ist an folgenden Stellen in der Industrie möglich: wenn Vanadiumpentoxid in partikulärer Form bei der Herstellung von metallischem Vanadium verwendet wird; bei der Reparatur von Anlagen, in denen Vanadiumpentoxid als Katalysator verwendet wird; und bei der Reinigung von ölbefeuerten Ofenzügen in Kraftwerken, Schiffen usw. Das Vorhandensein von Vanadiumverbindungen in Erdölprodukten ist von besonderer Bedeutung und wegen der Möglichkeit der Luftverschmutzung in der Umgebung von ölbefeuerten Kraftwerken wird es sowohl von den Gesundheitsbehörden als auch von denjenigen, die sich mit dem Arbeitsschutz befassen, beachtet.

Das Einatmen von Vanadiumverbindungen kann schwere toxische Wirkungen hervorrufen. Die Schwere der Wirkung hängt von der atmosphärischen Konzentration der Vanadiumverbindungen und der Expositionsdauer ab. Bereits nach kurzer Exposition (z. B. 1 Stunde) können Gesundheitsschäden auftreten, und die ersten Symptome sind starker Tränenfluss, Brennen in den Bindehäuten, seröse oder hämorrhagische Rhinitis, Halsschmerzen, Husten, Bronchitis, Auswurf und Brustschmerzen.

Schwere Exposition kann zu Lungenentzündung mit tödlichem Ausgang führen; nach einmaliger Exposition tritt jedoch in der Regel innerhalb von 1 bis 2 Wochen eine vollständige Genesung ein; längere Exposition kann zu chronischer Bronchitis mit oder ohne Lungenemphysem führen. Die Zunge kann eine grünliche Verfärbung aufweisen und auch die Zigarettenkippen von Vanadium-Arbeitern können eine grünliche Farbe aufweisen, was auf chemische Wechselwirkungen zurückzuführen ist.

Lokale Wirkungen bei Versuchstieren werden hauptsächlich im Respirationstrakt beobachtet. Systemische Wirkungen wurden in Leber, Niere, Nervensystem, Herz-Kreislauf-System und blutbildenden Organen beobachtet. Zu den metabolischen Wirkungen gehören die Störung der Biosynthese von Cystin und Cholesterin, Depression und Stimulierung der Phospholipidsynthese. Höhere Konzentrationen haben zu einer Hemmung der Serotoninoxidation geführt. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass Vanadat mehrere Enzymsysteme hemmt. Beim Menschen sind systemische Wirkungen einer Vanadium-Exposition weniger gut dokumentiert, es wurde jedoch eine Verringerung des Serum-Cholesterins nachgewiesen. In der Arbeitsumgebung werden Vanadium und seine Verbindungen in den menschlichen Körper durch Inhalation aufgenommen, hauptsächlich bei Produktions- und Kesselreinigungsarbeiten. Die Resorption von Vanadium aus dem Gastrointestinaltrakt ist gering und übersteigt 1 bis 2 % nicht; aufgenommene Vanadiumverbindungen werden weitgehend mit den Faeces ausgeschieden.

Es wurde eine Studie durchgeführt, um das Ausmaß der bronchialen Reaktionsfähigkeit bei Arbeitern zu bewerten, die kürzlich Vanadiumpentoxid ausgesetzt waren, während sie regelmäßig Asche und Klinker aus Kesseln eines ölbefeuerten Kraftwerks entfernten. Diese Studie deutet darauf hin, dass die Exposition gegenüber Vanadium die bronchiale Reaktionsfähigkeit sogar ohne das Auftreten von bronchialen Symptomen erhöht.

Sicherheits- und Gesundheitsmaßnahmen

Es ist wichtig, das Einatmen von Vanadiumpentoxid-Partikeln in der Luft zu verhindern. Zur Verwendung als Katalysator kann Vanadiumpentoxid in staubfreier agglomerierter oder pelletierter Form hergestellt werden; Vibrationen in der Anlage können jedoch mit der Zeit einen gewissen Anteil an Staub reduzieren. Bei den mit der Herstellung von metallischem Vanadium verbundenen Prozessen und beim Sieben von gebrauchtem Katalysator während Wartungsarbeiten sollte das Entweichen von Staub durch die Einhausung des Prozesses und durch das Vorsehen einer Absaugung verhindert werden. Bei der Kesselreinigung in Kraftwerken und auf Schiffen kann es vorkommen, dass Wartungsarbeiter die Kessel betreten müssen, um Ruß zu entfernen und Reparaturen durchzuführen. Diese Arbeiter sollten eine angemessene Atemschutzausrüstung mit Vollgesichtsmaske und Augenschutz tragen. Wann immer möglich, sollte die Reinigung beim Laden verbessert werden, um die Notwendigkeit für Arbeiter zu verringern, Öfen zu betreten; Wenn sich eine Reinigung außerhalb der Belastung als unerlässlich erweist, sollten Methoden wie das Wasserlanzenstechen ausprobiert werden, die keinen physischen Zugang erfordern.

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