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Metales: propiedades químicas y toxicidad
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63. Metales: propiedades químicas y toxicidad
Editor de capítulos: Gunnar Nordberg
Índice del contenido
Mesas
PERFIL GENERAL
AGRADECIMIENTOS
Aluminio
Antimonio
Arsénico
Bario
bismuto
Cadmio
Cromo
Cobre
Plancha para ropa
Galio
Germanio
de indio
Iridium
Lidera
Magnesio
Magnesio
Carbonilos metálicos (especialmente níquel carbonilo)
Mercurio
Molibdeno
Níquel
Niobio
Osmio
paladio
Platino
Renio
Rodio
Rutenio
Selenio
Silver
tantalio
Telurio
talio
Estaño
Titanio
Wolframio
Vanadio
Zinc
Zirconio y Hafnio
Mesas
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Rodio
Gunnar Nordberg
Ocurrencia y usos
El rodio es uno de los elementos más raros de la corteza terrestre (concentración media 0.001 ppm). Se encuentra en pequeñas cantidades asociado con platino nativo y algunos minerales de cobre y níquel. Se encuentra en los minerales rodita, esperrilita e iridosmina (u osmiridio).
El rodio se utiliza en placas electrolíticas resistentes a la corrosión para proteger los cubiertos del deslustre y en espejos de alta reflectividad para reflectores y proyectores. También es útil para enchapar instrumentos ópticos y para bobinado de hornos. El rodio sirve como catalizador para varias reacciones de hidrogenación y oxidación. Se utiliza para hileras en la producción de rayón y como ingrediente en decoraciones de oro sobre vidrio y porcelana.
El rodio se alea con platino y paladio para hacer aleaciones muy duras para usar en boquillas giratorias.
Peligros
No ha habido datos experimentales significativos que indiquen problemas de salud con el rodio, sus aleaciones o sus compuestos en humanos. Aunque no se ha establecido la toxicidad, es necesario manipular estos metales con cuidado. Se informó dermatitis de contacto en un trabajador que preparaba piezas de metal para enchaparlas con rodio. Los autores argumentan que el pequeño número de casos informados de sensibilización al rodio puede reflejar la rareza del uso más que la seguridad de este metal. La Conferencia Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH) ha recomendado un valor límite de umbral bajo para el rodio y sus sales solubles, basado en la analogía con el platino. La capacidad de las sales solubles de rodio para dar lugar a manifestaciones alérgicas en humanos no ha sido completamente demostrada.
Rutenio
Gunnar Nordberg
Ocurrencia y usos
El rutenio se encuentra en los minerales osmiridio y laurito, y en minerales de platino. Es un elemento raro que comprende alrededor de 0.001 ppm de la corteza terrestre.
El rutenio se utiliza como sustituto del platino en joyería. Se utiliza como endurecedor para plumillas, relés de contacto eléctrico y filamentos eléctricos. El rutenio también se usa en colores cerámicos y en galvanoplastia. Actúa como catalizador en la síntesis de hidrocarburos de cadena larga. Además, el rutenio se ha utilizado recientemente en el tratamiento de melanomas malignos uveales oculares.
El rutenio forma aleaciones útiles con platino, paladio, cobalto, níquel y tungsteno para una mejor resistencia al desgaste. rojo rutenio (Ru3Cl6H42N4O2) o oxicloruro de rutenio amoníaco se utiliza como reactivo de microscopía para pectina, goma, tejidos animales y bacterias. El rojo de rutenio es un agente inflamatorio de los ojos.
Peligros
El tetraóxido de rutenio es volátil e irritante para las vías respiratorias.
Algunos complejos de galvanoplastia de rutenio pueden irritar la piel y los ojos, pero falta documentación al respecto. Radioisótopos de rutenio, principalmente 103ru y 106Ru, ocurren como productos de fisión en el ciclo del combustible nuclear. Dado que el rutenio puede transformarse en compuestos volátiles (forma numerosos complejos de nitrógeno, como se indicó anteriormente), existe preocupación acerca de su absorción en el medio ambiente. La importancia del radiorutenio como riesgo potencial de radiación aún se desconoce en gran medida.
Selenio
Gunnar Nordberg
Ocurrencia y usos
El selenio (Se) se encuentra en rocas y suelos de todo el mundo. No hay verdaderos depósitos de selenio en ninguna parte, y económicamente no se puede recuperar directamente. Varias estimaciones del selenio en la corteza terrestre oscilan entre 0.03 y 0.8 ppm; las concentraciones más altas conocidas se encuentran en el azufre nativo de los volcanes, que contiene hasta 8,350 ppm. Sin embargo, el selenio se encuentra junto con el telurio en los sedimentos y lodos que quedan del refinado de cobre electrolítico. Los principales suministros mundiales provienen de las industrias de refinación de cobre de Canadá, Estados Unidos y Zimbabue, donde los lodos contienen hasta un 15 % de selenio.
La fabricación de rectificadores de selenio, que convierten la corriente alterna en corriente continua, representa más de la mitad de la producción mundial de selenio. El selenio también se usa para decolorar el vidrio verde y para fabricar vidrio rubí. Es un aditivo en las industrias del caucho natural y sintético y un insecticida. El selenio se utiliza para aleaciones con acero inoxidable y cobre.
75El Se se utiliza para la exploración radiactiva del páncreas y para fotostática y xerografía de rayos X. Óxido de selenio or dióxido de selenio (SEO2) se produce quemando selenio en oxígeno y es el compuesto de selenio más utilizado en la industria. El óxido de selenio se emplea en la fabricación de otros compuestos de selenio y como reactivo para alcaloides.
Cloruro de selenio (2Cl2) es un líquido estable de color rojo pardusco oscuro que se hidroliza en aire húmedo para dar selenio, ácido selenioso y ácido clorhídrico. Hexafluoruro de selenio (SeF6) se utiliza como aislante eléctrico gaseoso.
Peligros
Las formas elementales de selenio son probablemente completamente inofensivas para los humanos; sus compuestos, sin embargo, son peligrosos y su acción se parece a la de los compuestos de azufre. Los compuestos de selenio pueden absorberse en cantidades tóxicas a través de los pulmones, el tracto intestinal o la piel dañada. Muchos compuestos de selenio causan quemaduras intensas en la piel y las membranas mucosas, y la exposición crónica de la piel a concentraciones ligeras de polvo de ciertos compuestos puede producir dermatitis y paroniquia.
La inhalación repentina de grandes cantidades de vapores de selenio, óxido de selenio o seleniuro de hidrógeno puede producir edema pulmonar debido a los efectos irritantes locales sobre los alvéolos; este edema puede no aparecer durante 1 a 4 horas después de la exposición. Exposición a la atmósfera seleniuro de hidrogeno concentraciones de 5 mg/m3 es intolerable Sin embargo, esta sustancia se presenta solo en pequeñas cantidades en la industria (por ejemplo, debido a la contaminación bacteriana de los guantes contaminados con selenio), aunque ha habido informes de exposición a altas concentraciones luego de accidentes de laboratorio.
Contacto de la piel con óxido de selenio o oxicloruro de selenio puede causar quemaduras o sensibilización al selenio y sus compuestos, especialmente al óxido de selenio. El oxicloruro de selenio destruye fácilmente la piel al contacto y causa quemaduras de tercer grado a menos que se elimine inmediatamente con agua. Sin embargo, las quemaduras por óxido de selenio rara vez son graves y, si se tratan adecuadamente, sanan sin dejar cicatriz.
La dermatitis debida a la exposición al polvo de óxido de selenio en el aire generalmente comienza en los puntos de contacto del polvo con la muñeca o el cuello y puede extenderse a áreas contiguas de los brazos, la cara y la parte superior del tronco. Por lo general, consiste en pápulas discretas, rojas y con comezón que pueden confluir en la muñeca, donde el dióxido de selenio puede penetrar entre el guante y la manga del mono. También se puede producir paroniquia dolorosa. Sin embargo, se ven con mayor frecuencia casos de lechos ungueales palpitantes extremadamente dolorosos, debido a que el dióxido de selenio penetra por debajo del borde libre de las uñas, en trabajadores que manipulan polvo de dióxido de selenio o polvo de vapor de selenio rojo residual sin usar guantes impermeables.
Salpicaduras de óxido de selenio entrar en el ojo puede causar conjuntivitis si no se trata de inmediato. Las personas que trabajan en atmósferas que contienen polvo de dióxido de selenio pueden desarrollar una condición conocida entre los trabajadores como “ojo de rosa”, una alergia rosada de los párpados, que a menudo se hinchan. Suele haber también una conjuntivitis de la conjuntiva palpebral pero rara vez de la conjuntiva bulbar.
El primer y más característico signo de absorción de selenio es el olor a ajo del aliento. El olor es probablemente causado por el dimetil selenio, casi seguro producido en el hígado por la desintoxicación del selenio por metilación. Este olor desaparecerá rápidamente si se retira al trabajador de la exposición, pero no se conoce ningún tratamiento para él. Una indicación más sutil y temprana que el olor a ajo es un sabor metálico en la boca. Es menos dramático y, a menudo, los trabajadores lo pasan por alto. Los otros efectos sistémicos son imposibles de evaluar con precisión y no son específicos del selenio. Incluyen palidez, lasitud, irritabilidad, síntomas gastrointestinales vagos y vértigo.
La posibilidad de daños en el hígado y el bazo en personas expuestas a altos niveles de compuestos de selenio merece mayor atención. Además, se necesitan más estudios de trabajadores para examinar los posibles efectos protectores del selenio contra el cáncer de pulmón.
Medidas de Seguridad y Salud
El óxido de selenio es el principal problema del selenio en la industria, ya que se forma cuando el selenio se hierve en presencia de aire. Todas las fuentes de óxido o vapores de selenio deberían estar provistas de sistemas de ventilación por extracción con una velocidad del aire de al menos 30 m/min. Se debe proporcionar a los trabajadores protección para las manos, monos, protección para los ojos y la cara, y máscaras de gasa. El equipo de protección respiratoria con suministro de aire es necesario en los casos en que no es posible una buena extracción, como en la limpieza de los conductos de ventilación. Se debe prohibir fumar, comer y beber en el lugar de trabajo, y las instalaciones sanitarias y de comedor, incluidas las duchas y los vestuarios, se deben proporcionar en un punto distante de las áreas de exposición. Siempre que sea posible, las operaciones deben ser mecanizadas, automatizadas o provistas de control remoto.
Silver
Gunnar Nordberg
Ocurrencia y usos
La plata (Ag) se encuentra en todo el mundo, pero la mayor parte se produce en México, el oeste de los Estados Unidos, Bolivia, Perú, Canadá y Australia. Gran parte se obtiene como subproducto de minerales argentíferos de plomo, zinc y cobre en los que se presenta como sulfuro de plata, argentita (Ag2S). También se recupera durante el tratamiento de minerales de oro y es un constituyente esencial del telururo de oro, calaverita ((AuAg)Te2).
Debido a que la plata pura es demasiado blanda para monedas, adornos, cubiertos, platos y joyas, la plata se endurece al alear con cobre para todas estas aplicaciones. La plata es extremadamente resistente al ácido acético y, por lo tanto, las cubas de plata se utilizan en las industrias del ácido acético, el vinagre, la sidra y la elaboración de cerveza. La plata también se usa en barras colectoras y bobinados de plantas eléctricas, en soldaduras de plata, amalgamas dentales, baterías de alta capacidad, cojinetes de motores, artículos de plata esterlina y en pinturas cerámicas. Se emplea en la soldadura fuerte de aleaciones y en el plateado de perlas de vidrio.
La plata encuentra uso en la fabricación de formaldehído, acetaldehído y aldehídos superiores mediante la deshidrogenación catalítica de los alcoholes primarios correspondientes. En muchas instalaciones, el catalizador consiste en un lecho poco profundo de plata cristalina de una pureza extremadamente alta. Un uso importante de la plata es en la industria de la fotografía. Es la reacción única e instantánea de los haluros de plata al exponerse a la luz lo que hace que el metal sea prácticamente indispensable para películas, placas y papel de impresión fotográfica.
Nitrato de plata (AgNO3) se utiliza en fotografía, fabricación de espejos, plateado, teñido, coloreado de porcelana y grabado de marfil. Es un reactivo importante en química analítica y un intermediario químico. El nitrato de plata se encuentra en tintas simpáticas e indelebles. También sirve como inhibidor de estática para alfombras y materiales tejidos y como desinfectante de agua. Para fines médicos, el nitrato de plata se ha utilizado para la profilaxis de oftalmía neonatal. Se ha utilizado como antiséptico, astringente y en uso veterinario para el tratamiento de heridas e inflamaciones locales.
El nitrato de plata es un poderoso agente oxidante y un peligro de incendio, además de ser fuertemente cáustico, corrosivo y venenoso. En forma de polvo o sólido es peligroso para los ojos, provocando quemaduras de la conjuntiva, argiria y ceguera.
Óxido de plata (ag2O) se utiliza en la purificación del agua potable, para pulir y teñir de amarillo el vidrio en la industria del vidrio y como catalizador. En medicina veterinaria, se utiliza como pomada o solución con fines germicidas y parasiticidas generales. El óxido de plata es un material oxidante poderoso y un peligro de incendio.
picrato de plata ((Oh2N)3C6H2OAg·H2O) se utiliza como antimicrobiano vaginal. En medicina veterinaria se utiliza contra la vaginitis granular del ganado bovino. Es altamente explosivo y venenoso.
Peligros
La exposición a la plata puede conducir a una condición benigna llamada "argyria". Si se absorbe el polvo del metal o de sus sales, la plata se precipita en los tejidos en estado metálico y no puede ser eliminada del cuerpo en este estado. La reducción al estado metálico tiene lugar por la acción de la luz sobre las partes expuestas de la piel y las mucosas visibles, o por medio del sulfuro de hidrógeno en otros tejidos. Los polvos de plata son irritantes y pueden causar ulceración de la piel y el tabique nasal.
Las ocupaciones que implican el riesgo de argiria se pueden dividir en dos grupos:
- trabajadores que manipulan un compuesto de plata, ya sea nitrato, fulminato o cianuro, que, en términos generales, da lugar a argiria generalizada por inhalación e ingestión de la sal de plata en cuestión
- trabajadores que manipulan plata metálica, cuyas pequeñas partículas penetran accidentalmente en la piel expuesta, dando lugar a argiria local por un proceso equivalente al tatuaje.
Es poco probable que ocurra argiria generalizada en concentraciones de plata respirable en el aire de 0.01 mg/m3 oa dosis orales acumuladas inferiores a 3.8 g. Las personas afectadas por la argiria generalizada a menudo son llamadas “hombres azules” por sus compañeros de trabajo. La cara, la frente, el cuello, las manos y los antebrazos desarrollan un color gris pizarroso oscuro, de distribución uniforme y variable en profundidad según el grado de exposición. Se pueden encontrar cicatrices pálidas de hasta unos 6 mm de ancho en la cara, las manos y los antebrazos debido a los efectos cáusticos del nitrato de plata. Las uñas son de un color marrón chocolate intenso. La mucosa bucal es de color gris pizarra o azulada. Se puede detectar una pigmentación muy leve en las partes cubiertas de la piel. Las uñas de los pies pueden mostrar una ligera decoloración azulada. En una condición llamada argyrosis conjuntivae, el color de las conjuntivas varía de un gris claro a un marrón oscuro, siendo particularmente afectada la porción palpebral inferior. El borde posterior del párpado inferior, la carúncula y la plica semilunaris están profundamente pigmentados y pueden ser casi negros. El examen por medio de la lámpara de hendidura revela una delicada red de pigmentación gris tenue en la lámina elástica posterior (membrana de Descemet) de la córnea, conocida como argyrosis corneae. En casos de larga duración, también se encuentra argyrolentis.
Cuando las personas trabajan con plata metálica, pequeñas partículas pueden penetrar accidentalmente en la superficie expuesta de la piel, dando lugar a pequeñas lesiones pigmentadas por un proceso equivalente al tatuaje. Esto puede ocurrir en ocupaciones que impliquen limar, taladrar, martillar, tornear, grabar, pulir, forjar, soldar y fundir plata. La mano izquierda del platero está más afectada que la derecha, y la pigmentación ocurre en el sitio de las heridas de los instrumentos. Muchos instrumentos, como herramientas de grabado, limas, cinceles y taladros, son afilados y puntiagudos y pueden producir heridas en la piel. La sierra perforadora, un instrumento parecido a una sierra de marquetería, puede romperse y caer en la mano del trabajador. Si la lima resbala, la mano del trabajador puede lastimarse con el artículo de plata; este es especialmente el caso con las puntas de los tenedores. Un trabajador que pasa alambre de plata a través de un agujero en una placa de tracción de plata puede recibir astillas de plata en sus dedos. Los puntos pigmentados varían desde pequeñas motas hasta áreas de 2 mm o más de diámetro. Pueden ser lineales o redondeados y en diferentes tonos de gris o azul. Las marcas del tatuaje permanecen de por vida y no se pueden eliminar. El uso de guantes suele ser poco práctico.
Medidas de Seguridad y Salud
Además de las medidas de ingeniería necesarias para mantener las concentraciones de polvo y vapores de plata en el aire lo más bajas posible y, en cualquier caso, por debajo de los límites de exposición, se han recomendado precauciones médicas para prevenir la argiria. Estos incluyen, en particular, el examen médico periódico del ojo, porque la decoloración de la membrana de Descemet es un signo temprano de la enfermedad. El control biológico parece ser posible a través de la excreción fecal de plata. No existe un tratamiento eficaz reconocido para la argiria. La condición parece estabilizarse cuando se interrumpe la exposición a la plata. Se ha logrado alguna mejoría clínica mediante el uso de agentes quelantes y la inyección intradérmica de tiosulfato de sodio o ferrocianuro de potasio. Se debe evitar la exposición al sol para evitar una mayor decoloración de la piel.
Deben tenerse en cuenta las principales incompatibilidades de la plata con el acetileno, el amoníaco, el peróxido de hidrógeno, la etilenimina y una serie de ácidos orgánicos para evitar riesgos de incendio y explosión.
Los compuestos de plata más inestables, como el acetiluro de plata, los compuestos de amonio y plata, la azida de plata, el clorato de plata, el fulminato de plata y el picrato de plata, deben conservarse en lugares frescos y bien ventilados, protegidos de golpes, vibraciones y contaminación por sustancias orgánicas o de otro tipo. materiales oxidables y lejos de la luz.
Cuando se trabaje con nitrato de plata, la protección personal debe incluir el uso de ropa protectora para evitar el contacto con la piel, así como gafas de seguridad química para proteger los ojos donde pueda ocurrir un derrame. Los respiradores deben estar disponibles en los lugares de trabajo en los que el control de ingeniería no puede mantener un ambiente aceptable.
tantalio
Gunnar Nordberg
Ocurrencia y usos
El tantalio (Ta) se obtiene de los minerales tantalita y columbita, que son óxidos mixtos de hierro, manganeso, niobio y tantalio. Aunque se consideran elementos raros, la corteza terrestre contiene alrededor de un 0.003 % de niobio y tantalio juntos, que son químicamente similares y suelen presentarse combinados.
El principal uso del tantalio es en la producción de condensadores eléctricos. El polvo de tantalio se compacta, sinteriza y somete a oxidación anódica. La película de óxido en la superficie sirve como aislante y, al introducir una solución electrolítica, se obtiene un condensador de alto rendimiento. Estructuralmente, el tantalio se usa donde su alto punto de fusión, alta densidad y resistencia a los ácidos son ventajosos. El metal se emplea ampliamente en la industria química. El tantalio también se ha utilizado en rectificadores para señales ferroviarias, en cirugía para alambre de sutura y para reparación de huesos, en tubos de vacío, hornos, herramientas de corte, aparatos protésicos, hileras de fibra y en material de laboratorio.
Carburo de tantalio se utiliza como abrasivo. óxido de tantalio encuentra uso en la fabricación de vidrios especiales con un alto índice de refracción para lentes de cámaras.
Peligros
El polvo de tantalio metálico presenta peligro de incendio y explosión, aunque no tan grave como el de otros metales (zirconio, titanio, etc.). El trabajo del metal tantalio presenta los peligros de quemaduras, descargas eléctricas y lesiones oculares y traumáticas. Los procesos de refinación involucran productos químicos tóxicos y peligrosos como el fluoruro de hidrógeno, el sodio y los solventes orgánicos.
Toxicidad. La toxicidad sistémica del óxido de tantalio, así como la del tantalio metálico, es baja, lo que probablemente se deba a su escasa solubilidad. Sin embargo, representa un peligro para la piel, los ojos y las vías respiratorias. En aleaciones con otros metales como el cobalto, el tungsteno y el niobio, se ha atribuido al tantalio un papel etiológico en la neumoconiosis por metales duros y en las afecciones de la piel causadas por polvos de metales duros. Se encontró que el hidróxido de tantalio no era altamente tóxico para los embriones de pollo, y el óxido no era tóxico para las ratas por inyección intraperitoneal. El cloruro de tantalio, sin embargo, tenía un LD50 de 38 mg/kg (como Ta) mientras que la sal compleja K2$ TaF7 era aproximadamente una cuarta parte de lo tóxico.
Medidas de Seguridad y Salud
En la mayoría de las operaciones, la ventilación general puede mantener la concentración del polvo de tantalio y sus compuestos por debajo del valor límite umbral. Deben evitarse las llamas abiertas, los arcos y las chispas en las áreas donde se manipula el polvo de tantalio. Si los trabajadores están expuestos regularmente a concentraciones de polvo que se acercan al nivel límite umbral, se recomiendan exámenes médicos periódicos, con énfasis en la función pulmonar. Para operaciones que involucren fluoruros de tantalio, así como fluoruro de hidrógeno, se deben observar las precauciones aplicables a estos compuestos.
bromuro de tantalio (TaBr5), cloruro de tantalio (TaCl5) y fluoruro de tantalio (TaF5) deben conservarse en frascos bien tapados, claramente etiquetados y almacenados en un lugar fresco y ventilado, lejos de compuestos que se ven afectados por ácidos o vapores ácidos. El personal involucrado debe ser advertido acerca de sus peligros.
Telurio
Gunnar Nordberg
El telurio (Te) es un elemento pesado con las propiedades físicas y el brillo plateado de un metal, pero con las propiedades químicas de un no metal como el azufre o el arsénico. Se sabe que el telurio existe en dos formas alotrópicas: la forma cristalina hexagonal (isomorfa con selenio gris) y un polvo amorfo. Químicamente, se parece al selenio y al azufre. Se deslustra ligeramente en el aire, pero en estado fundido se quema para dar los humos blancos de dióxido de telurio, que es poco soluble en agua.
Ocurrencia y usos
La geoquímica del telurio se conoce de manera imperfecta; es probablemente de 50 a 80 veces más raro que el selenio en la litosfera. Es, como el selenio, un subproducto de la industria de refinación de cobre. Los lodos anódicos contienen hasta un 4% de telurio.
El telurio se utiliza para mejorar la maquinabilidad del cobre de “corte libre” y ciertos aceros. El elemento es un poderoso estabilizador de carburo en las fundiciones y se usa para aumentar la profundidad del enfriamiento en las fundiciones. Las adiciones de telurio mejoran la resistencia a la fluencia del estaño. El uso principal del telurio es, sin embargo, en la vulcanización del caucho, ya que reduce el tiempo de curado y dota al caucho de una mayor resistencia al calor y la abrasión. En cantidades mucho más pequeñas, el telurio se usa en esmaltes de cerámica y como aditivo del selenio en rectificadores de metal. El telurio actúa como catalizador en algunos procesos químicos. Se encuentra en explosivos, antioxidantes y en vidrios que transmiten infrarrojos. El vapor de telurio se usa en "lámparas de luz diurna", y Ácido graso radioyodado con telurio (TPDA) se ha utilizado para la exploración del miocardio.
Peligros
Se han producido casos de intoxicación industrial aguda como resultado de la absorción de vapores de telurio metálico en los pulmones.
Un estudio de trabajadores de una fundición que lanzaban gránulos de telurio a mano en hierro fundido con la emanación de humos blancos densos mostró que las personas expuestas a concentraciones de telurio de 0.01 a 0.74 mg/m3 tenían niveles de telurio en orina más altos (0.01 a 0.06 mg/l) que los trabajadores expuestos a concentraciones de 0.00 a 0.05 mg/m3 (concentraciones urinarias de 0.00 a 0.03 mg/l). El signo más común de exposición fue un olor a ajo en el aliento (84 % de los casos) y un sabor metálico en la boca (30 % de los casos). Los trabajadores se quejaban de somnolencia por las tardes y pérdida del apetito, pero no se producía supresión del sudor; Los resultados de las pruebas de sangre y del sistema nervioso central fueron normales. Un trabajador todavía tenía olor a ajo en el aliento y telurio en la orina después de estar fuera del trabajo durante 51 días.
En trabajadores de laboratorio que estuvieron expuestos a vapores de aleación de telurio-cobre (cincuenta/cincuenta) durante 10 minutos, no hubo síntomas inmediatos, pero los efectos del mal aliento fueron pronunciados. Dado que el telurio forma un óxido escasamente soluble sin reacción ácida, no hay peligro para la piel o los pulmones por el polvo o los vapores de telurio. El elemento se absorbe a través del tracto gastrointestinal y los pulmones, y se excreta en el aliento, las heces y la orina.
Dióxido de telurio (TeO2), telururo de hidrogeno (H2Te) y telurito de potasio (K2teo3) son de importancia para la salud industrial. Debido a que el telurio forma su óxido a más de 450 ºC y el dióxido formado es casi insoluble en agua y fluidos corporales, el telurio parece ser un peligro industrial menor que el selenio.
El telururo de hidrógeno es un gas que se descompone lentamente en sus elementos. Tiene un olor y una toxicidad similares al seleniuro de hidrógeno y es 4.5 veces más pesado que el aire. Ha habido informes de que el telururo de hidrógeno causa irritación en las vías respiratorias.
Se informa un caso único en un químico que ingresó en el hospital después de inhalar accidentalmente gas hexafluoruro de telurio mientras se dedicaba a hacer los ésteres de telurio. Se observaron rayas de pigmentación azul-negra debajo de la superficie de la piel en las membranas de los dedos y, en menor grado, en la cara y el cuello. Las fotografías muestran muy claramente este raro ejemplo de verdadera absorción cutánea por parte de un éster de telurio, que se redujo a telurio elemental negro durante su paso a través de la piel.
Los animales expuestos al telurio han desarrollado efectos sobre el sistema nervioso central y los glóbulos rojos.
Medidas de Seguridad y Salud
Cuando se agregue telurio al hierro, plomo o cobre fundidos, o se vaporice sobre una superficie al vacío, debe instalarse un sistema de escape con una velocidad de aire mínima de 30 m/min para controlar la emisión de vapor. El telurio debe usarse preferiblemente en forma de gránulos para fines de aleación. Se deben realizar determinaciones atmosféricas de rutina para garantizar que la concentración se mantenga por debajo de los niveles recomendados. Cuando no se indique una concentración específica permisible para el telururo de hidrógeno; sin embargo, se considera conveniente adoptar el mismo nivel que para el seleniuro de hidrógeno.
Se debe observar una higiene escrupulosa en los procesos de telurio. Los trabajadores deben usar batas blancas, protección para las manos y protección respiratoria con máscara de gasa simple si manipulan el polvo. Se deben proporcionar instalaciones sanitarias adecuadas. Los procesos no deben requerir molienda manual y deben usarse estaciones de molienda mecánica bien ventiladas.
talio
Gunnar Nordberg
Ocurrencia y usos
El talio (Tl) está bastante distribuido en la corteza terrestre en concentraciones muy bajas; también se encuentra como sustancia acompañante de otros metales pesados en piritas y blendas, y en los nódulos de manganeso en el fondo del océano.
El talio se utiliza en la fabricación de sales de talio, aleaciones de mercurio, vidrios de bajo punto de fusión, células fotoeléctricas, lámparas y productos electrónicos. Se utiliza en una aleación con mercurio en termómetros de vidrio de rango bajo y en algunos interruptores. También se ha utilizado en la investigación de semiconductores y en la obtención de imágenes del miocardio. El talio es un catalizador en la síntesis orgánica.
Los compuestos de talio se utilizan en espectrómetros infrarrojos, cristales y otros sistemas ópticos. Son útiles para colorear vidrio. Si bien se han preparado muchas sales de talio, pocas tienen importancia comercial.
hidróxido de talio (TlOH), o hidróxido de talio, se produce disolviendo óxido de talio en agua o tratando sulfato de talio con solución de hidróxido de bario. Se puede utilizar en la preparación de óxido de talio, sulfato de talio o carbonato de talio.
sulfato de talio (Tl2SO4), o sulfato de talio, se produce disolviendo talio en ácido sulfúrico concentrado caliente o neutralizando el hidróxido de talio con ácido sulfúrico diluido, seguido de cristalización. Debido a su extraordinaria eficacia en la destrucción de alimañas, particularmente ratas y ratones, el sulfato de talio es una de las sales de talio más importantes. Sin embargo, algunos países de Europa occidental y los Estados Unidos han prohibido el uso de talio con el argumento de que es desaconsejable que una sustancia tan tóxica sea fácil de obtener. En otros países, tras el desarrollo de resistencia a la warfarina en ratas, ha aumentado el uso de sulfato de talio. El sulfato de talio también se utiliza en la investigación de semiconductores, sistemas ópticos y células fotoeléctricas.
Peligros
El talio es un sensibilizador de la piel y un veneno acumulativo que es tóxico por ingestión, inhalación o absorción por la piel. La exposición ocupacional puede ocurrir durante la extracción del metal de los minerales que contienen talio. La inhalación de talio ha sido el resultado de la manipulación de polvos de combustión y los polvos de la tostación de piritas. La exposición también puede ocurrir durante la fabricación y el uso de exterminadores de alimañas con sal de talio, la fabricación de lentes que contienen talio y la separación de diamantes industriales. La acción tóxica del talio y sus sales está bien documentada a partir de informes de casos de envenenamiento agudo no relacionado con el trabajo (con frecuencia fatal) y de casos de uso suicida y homicida.
La intoxicación ocupacional con talio es normalmente el resultado de una exposición moderada a largo plazo, y los síntomas suelen ser mucho menos marcados que los observados en la intoxicación aguda accidental, suicida u homicida. El curso suele ser anodino y se caracteriza por síntomas subjetivos como astenia, irritabilidad, dolores en las piernas, algunos trastornos del sistema nervioso. Los síntomas objetivos de la polineuritis pueden no ser demostrables durante bastante tiempo. Los hallazgos neurológicos tempranos incluyen cambios en los reflejos tendinosos provocados superficialmente y una debilidad pronunciada y disminución de la velocidad de los reflejos pupilares.
La historia ocupacional de la víctima por lo general dará la primera pista para el diagnóstico de envenenamiento por talio, ya que puede transcurrir un tiempo considerable antes de que los síntomas iniciales bastante vagos sean reemplazados por la polineuritis seguida de pérdida de cabello. Cuando ocurre una pérdida masiva de cabello, se sospecha fácilmente la probabilidad de envenenamiento por talio. Sin embargo, en las intoxicaciones profesionales, en las que la exposición suele ser moderada pero prolongada, la pérdida de cabello puede ser un síntoma tardío y muchas veces perceptible sólo tras la aparición de la polineuritis; en casos de envenenamiento leve, puede no ocurrir en absoluto.
Los dos criterios principales para el diagnóstico de intoxicación ocupacional con talio son:
- antecedentes ocupacionales que muestren que el paciente ha estado o puede haber estado expuesto al talio en trabajos como el manejo de rodenticidas, la producción de talio, plomo, zinc o cadmio, o la producción o uso de diversas sales de talio
- síntomas neurológicos, dominados inicialmente por cambios subjetivos en forma de parestesias (tanto hiperestesia como hipoestesia) y, posteriormente, por cambios reflejos.
Concentraciones de Tl en orina superiores a 500 µg/l se han asociado con intoxicaciones clínicas. A concentraciones de 5 a 500 µg/l, la magnitud del riesgo y la gravedad de los efectos adversos en humanos son inciertos.
Los experimentos a largo plazo con talio radiactivo han mostrado una marcada excreción de talio tanto en la orina como en las heces. En la autopsia, las concentraciones más altas de talio se encuentran en los riñones, pero también pueden estar presentes concentraciones moderadas en el hígado, otros órganos internos, músculos y huesos. Llama la atención que, aunque los principales signos y síntomas del envenenamiento por talio se originan en el sistema nervioso central, allí solo se retienen concentraciones muy bajas de talio. Esto puede deberse a la extrema sensibilidad a incluso cantidades muy pequeñas de talio que actúan sobre las enzimas, las sustancias de transmisión o directamente sobre las células cerebrales.
Medidas de Seguridad y Salud
La medida más eficaz contra los peligros asociados a la fabricación y uso de este grupo de sustancias extremadamente tóxicas es la sustitución por un material menos nocivo. Esta medida debe adoptarse siempre que sea posible. Cuando se deba usar talio o sus compuestos, se deben tomar las precauciones de seguridad más estrictas para garantizar que la concentración en el aire del lugar de trabajo se mantenga por debajo de los límites permisibles y que se evite el contacto con la piel. La inhalación continua de tales concentraciones de talio durante los días laborales normales de 8 horas puede causar que el nivel de orina supere los niveles permisibles anteriores.
Las personas involucradas en el trabajo con talio y sus compuestos deben usar equipo de protección personal, y el equipo de protección respiratoria es esencial cuando existe la posibilidad de inhalación peligrosa de polvo en el aire. Un juego completo de ropa de trabajo es esencial; esta ropa debe lavarse regularmente y guardarse en lugares separados de los empleados para la ropa común. Deben proporcionarse instalaciones para lavarse y ducharse y alentarse una higiene personal escrupulosa. Los locales de trabajo deberán mantenerse escrupulosamente limpios, estando prohibido comer, beber o fumar en el lugar de trabajo.
Estaño
Gunnar Nordberg
El estaño se ha utilizado a lo largo de los siglos hasta los tiempos industriales modernos porque es maleable y se le da forma fácilmente a temperaturas normales, y se mezcla fácilmente con otros metales para formar aleaciones. Una de sus características destacadas es su resistencia a los ácidos ya las influencias atmosféricas.
Ocurrencia y usos
Aunque los yacimientos de estaño están ampliamente distribuidos por todo el mundo, hasta el siglo XVIII el suministro mundial de estaño procedía principalmente de Inglaterra, Sajonia y Bohemia. Hoy, excepto algunos depósitos en Nigeria, China, el Congo y Australia, las fuentes principales se encuentran en el sudeste asiático y Bolivia.
De minerales que contienen estaño, casiterita (SnO2) o hojalata es de la mayor importancia comercial. Está presente en vetas estrechamente conectadas con granito o rocas eruptivas ácidas, pero las cinco sextas partes de la producción mundial total se derivan de depósitos aluviales secundarios resultantes de la desintegración de los depósitos primarios. En Bolivia, los minerales sulfurados, como la estanita (Cu2FeSnS2) y tealita (PbZnSnS2) tienen importancia comercial.
El estaño metálico se utiliza para metales tipo Babbitt y para tubos colapsables en las industrias farmacéutica y cosmética. Debido a su resistencia a la corrosión, el estaño se usa como recubrimiento protector para otros metales. Hojalata es una hoja de hierro o acero que ha sido recubierta con una capa gruesa de estaño sumergiéndola en un baño fundido de ese metal. Se utiliza principalmente para fabricar utensilios domésticos y para utensilios en las industrias de conservas de alimentos y bebidas. A menudo se utiliza con fines decorativos. Terneplato es una lámina de hierro o acero recubierta con una aleación de plomo y estaño que contiene 85% de plomo y 15% de estaño. Se utiliza principalmente para la fabricación de tejas. Espéculo es una aleación de estaño-cobre que contiene de 33 a 50% de estaño, que se puede pulir hasta un alto grado de reflexión. Se utiliza como revestimiento aplicado por deposición electrolítica para impartir brillo a la platería y artículos similares, y para fabricar espejos de telescopios. Un baño de estaño fundido también se usa en la producción de vidrio para ventanas.
Una propiedad importante del estaño es su capacidad para formar aleaciones con otros metales, y tiene varios usos en este campo. Una aleación de estaño-plomo conocida como soldadura blanda es ampliamente utilizado para unir otros metales y aleaciones en las industrias de plomería, automotriz, eléctrica y otras, y como relleno en el acabado de carrocerías de automóviles. El estaño es un constituyente de un gran número de aleaciones no ferrosas, incluido el bronce fosforoso, el latón ligero, el bronce de cañón, el latón de alta resistencia, el bronce al manganeso, las aleaciones de fundición a presión, los metales para cojinetes, el tipo de metal y el peltre. La aleación de estaño-niobio es superconductora y se utiliza en la fabricación de potentes electroimanes.
Cloruro estannico (SnCl4), o cloruro de estaño, se prepara calentando estaño en polvo con cloruro de mercurio o pasando una corriente de cloro sobre estaño fundido. Se utiliza como agente deshidratante en síntesis orgánicas, estabilizador de plásticos y como intermediario químico para otros compuestos de estaño. El cloruro estánnico se encuentra en colorantes y perfumes en la industria del jabón. También se emplea en cerámica para producir revestimientos resistentes a la abrasión o que reflejan la luz. Se utiliza para el blanqueo de azúcar y para el tratamiento de superficies de vidrio y otros materiales no conductores. El pentahidrato de esta sal se usa como mordiente. También se utiliza en el tratamiento de la seda con el fin de dar peso a la tela.
Cloruro de estaño dihidratado (SnCl2· 2H2O), o sal de estaño, se produce disolviendo estaño metálico en ácido clorhídrico y evaporándolo hasta que comienza la cristalización. Se utiliza en tintorerías como mordiente. También sirve como agente reductor en la fabricación de vidrio, cerámica y tintas.
El uso de organoestaño (alquil y arilo) compuestos ha aumentado considerablemente en los últimos años. Los compuestos disustituidos y, en menor medida, los compuestos monosustituidos, se utilizan como estabilizadores y catalizadores en la industria del plástico. Los compuestos trisustituidos se utilizan como biocidas y los tetrasustituidos son intermediarios en la producción de otros derivados. tricloruro de butilestaño o triclorobutilestaño; dicloruro de dibutilestaño, o diclorodibutilestaño; trimetilestaño; cloruro de trietilestaño; cloruro de trifenilestaño, o TPTC; tetraisobutilestaño, o tetraisobutylstannane se encuentran entre los más importantes.
Peligros
Si no se toman precauciones, las plantas y maquinarias pesadas y potentes que se utilizan en las operaciones de dragado y lavado pueden causar daños mecánicos. Los riesgos de quemaduras graves están presentes en los procesos de fundición cuando se manipulan metales fundidos y escorias calientes.
En la etapa final de mejora del concentrado de casiterita y durante la tostación del mineral de sulfuro, se genera dióxido de azufre. El dióxido de azufre y el sulfuro de estaño constituyen un peligro cuando el estaño fundido en bruto se separa del resto de la carga durante el refinado. Este trabajo se realiza en un ambiente muy caluroso y podría producirse agotamiento por calor. El ruido en una draga causado por la descarga de los cangilones de dragado a la planta de lavado primario puede causar daños en la audición de los trabajadores.
Varios estudios informan sobre los peligros asociados con la exposición al radón, los productos de descomposición del radón y la sílice en las minas de estaño. Si bien la mayoría de las operaciones asociadas con la extracción y el tratamiento del mineral de estaño son procesos húmedos, el polvo de estaño y los vapores de óxido pueden escapar durante el embolsado del concentrado, en las salas de mineral y durante las operaciones de fundición (planta mezcladora y extracción del horno), así como durante la limpieza periódica de los filtros de mangas utilizados para eliminar las partículas de los gases de combustión de los hornos de fundición antes de su liberación a la atmósfera. La inhalación de polvo de óxido de estaño sin sílice conduce a una neumoconiosis nodular benigna sin discapacidad pulmonar. El cuadro radiológico es similar a la baritosis. Esta neumoconiosis benigna ha sido llamada estannosis.
El polvo de estaño es un irritante moderado para los ojos y las vías respiratorias; es combustible y reacciona violentamente con oxidantes, ácidos fuertes, azufre en polvo y algunos agentes extintores como el polvo de bicarbonato y el dióxido de carbono.
El estaño ingerido en pequeñas cantidades (mg) no es tóxico (de ahí el uso generalizado de la hojalata en la industria de conservas de alimentos). Los resultados de los experimentos con animales indican que la dosis letal por inyección intravenosa es de unos 100 mg/kg de peso corporal y que la ingestión de cantidades considerables de estaño en polvo puede provocar vómitos pero no lesiones permanentes. Parece que los seres humanos pueden tolerar una ingesta diaria de 800 a 1,000 mg sin efectos nocivos. La absorción del estaño metálico o de sus sales inorgánicas en el tracto alimentario parece ser pequeña.
Varias aleaciones de estaño son perjudiciales para la salud (particularmente a altas temperaturas) debido a las características nocivas de los metales con los que pueden estar aleados (p. ej., plomo, zinc, manganeso).
Los compuestos organoestánnicos son, en general, fuertes irritantes y se ha observado conjuntivitis aguda como resultado de salpicaduras en los ojos, incluso después de un lavado inmediato; también se han informado opacidades corneales. El contacto prolongado de la piel con la ropa humedecida con el vapor, o el derrame directo sobre la piel, han sido responsables de quemaduras locales agudas, dermatitis eritematoide difusa subaguda con prurito y alguna erupción pustulosa en las zonas cubiertas de pelo. La irritación de las vías respiratorias y del tejido pulmonar puede provocar edema pulmonar; el tracto gastrointestinal también puede estar involucrado y se han observado reacciones inflamatorias del conducto biliar, principalmente con los compuestos de dialquilo. Los compuestos orgánicos de estaño pueden dañar el hígado y los riñones; pueden deprimir la respuesta inmune y tener actividad hemolítica. En animales de experimentación, en algunos casos se les ha considerado responsables de la reducción de la fertilidad.
Compuestos de trialquilo y tetraalquilo, en particular cloruro de trietilestaño, causan encefalopatía y edema cerebral, con efectos clínicos de depresión, convulsiones, parálisis flácida y retención urinaria, como se observa en el uso terapéutico después de la administración oral.
Medidas de Seguridad y Salud
Siempre que sea posible, se deben usar sustitutos más seguros en lugar de compuestos de alquil estaño. Cuando sea necesario fabricarlos y usarlos, se debe hacer el uso más amplio posible de sistemas cerrados y ventilación por extracción. El control de ingeniería debe garantizar que no se excedan los límites de exposición. Se debe usar equipo de protección personal y, en las circunstancias apropiadas, se debe usar protección respiratoria. Deben instalarse duchas de emergencia en los lugares de trabajo para permitir que los trabajadores se laven inmediatamente después de las salpicaduras.
La vigilancia médica debe centrarse en las radiografías de ojos, piel y tórax en la exposición a compuestos inorgánicos de estaño, y en los ojos, la piel, el sistema nervioso central, la función hepática y renal y la sangre en la exposición a compuestos orgánicos de estaño. Se ha informado que el mercaprol es útil en el tratamiento de las intoxicaciones por dialquilestaño. Se han sugerido esteroides para el tratamiento del envenenamiento por trietilestaño; sin embargo, sólo la descompresión quirúrgica parece tener valor en la encefalopatía y el edema cerebral provocados por compuestos de trialquilestaño y tetraalquilestaño.
Teniendo en cuenta el hecho de que la mayoría de las minas de estaño se encuentran en países en desarrollo, también se debe prestar atención a los factores climáticos y de otro tipo que influyen en la salud, el bienestar y la capacidad productiva de los trabajadores. Cuando las minas estén geográficamente aisladas, se debe proporcionar un buen alojamiento para todo el personal. Los estándares nutricionales deben mejorarse mediante la educación sanitaria, y los trabajadores deben recibir alimentos adecuados y una buena atención médica.
Titanio
Gunnar Nordberg
Ocurrencia y usos
El titanio (Ti) está contenido en muchos minerales, pero solo unos pocos tienen importancia industrial. Estos incluyen ilmenita (FeTiO3), que contiene 52.65% Ti y 47.4% FeO; rutilo (TiO2), con mezclas de óxido ferroso; perovskita (CaTiO3), que contiene 58.7 % de TiO2 y 41.3% CaO; y esfena, o titanita, (CaOTiO2· SiO2), que contiene 38.8 % de TiO2. Algunos minerales heterogéneos, como la loparita, el pirocloro y los relaves del procesamiento de bauxita y cobre, también pueden ser fuentes de titanio.
El titanio se utiliza como metal puro, en aleaciones y en forma de diversos compuestos. La mayor parte del titanio se necesita en la industria del hierro y el acero, en la construcción naval, para la construcción de aviones y cohetes, y para la fabricación de plantas químicas. El titanio se utiliza como superficie protectora en los mezcladores de la industria de la pulpa y el papel. También se encuentra en aparatos quirúrgicos. El titanio se ha empleado para la fabricación de electrodos, filamentos de lámparas, pinturas, tintes y varillas de soldadura. El polvo de titanio se utiliza en pirotecnia y en ingeniería de vacío. El titanio también se utiliza en odontología y en cirugía para implantes o prótesis.
Carburo de titanio y nitruro de titanio se utilizan en la pulvimetalurgia. Titanato de bario se utiliza para fabricar capacitores de servicio pesado. Dióxido de titanio se utiliza como pigmento blanco en pinturas, revestimientos para pisos, tapicería, productos electrónicos, adhesivos, techos, plásticos y cosméticos. También es útil como componente de esmaltes y vidriados de porcelana, como agente de contracción para fibras de vidrio y como agente deslustrante para fibras sintéticas. Tetracloruro de titanio actúa como intermediario en la producción de titanio metálico y pigmentos de titanio, y como catalizador en la industria química.
Peligros
La formacion de dióxido de titanio (TiO2) y el polvo concentrado, el polvo de briquetas de brea que surge de la trituración, mezcla y carga de materias primas a granel, y el calor radiante de los hornos de coque son peligros en la producción de titanio. Puede haber cloro, tetracloruro de titanio (TiCl4) vapores y sus productos de pirólisis en el aire de las plantas de cloración y rectificación, provenientes de equipos con fugas o corrosión. El óxido de magnesio puede estar presente en el aire del área de reducción. El polvo de titanio se transporta por el aire cuando la esponja de titanio se golpea, se tritura, se separa y se embolsa. La exposición al calor y a la radiación infrarroja ocurre en el área del horno de arco (hasta 3 a 5 cal/cm2 por minuto).
El mantenimiento y reparación de las instalaciones de cloración y rectificación, que incluye el desmontaje y limpieza de los equipos y tuberías, generan unas condiciones de trabajo especialmente adversas: altas concentraciones de TiCl4 vapores y productos de hidrólisis (HCl, Ti(OH)4), que son altamente tóxicos e irritantes. Los trabajadores de estas plantas a menudo sufren enfermedades de las vías respiratorias superiores y bronquitis aguda o crónica. TiCl líquido4 salpicado en la piel causa irritación y quemaduras. Incluso un contacto muy breve de la conjuntiva con TiCl4 conduce a conjuntivitis supurativa y queratitis, lo que puede resultar en opacidades corneales. Los experimentos con animales han demostrado que el polvo de titanio metálico, los concentrados de titanio, el dióxido de titanio y el carburo de titanio son ligeramente tóxicos. Si bien no se ha encontrado que el dióxido de titanio sea fibrogénico en animales, parece aumentar la fibrogenicidad del cuarzo cuando se administra como exposición combinada. La exposición prolongada al polvo que contiene titanio puede provocar formas leves de enfermedad pulmonar crónica (fibrosis). Hay evidencia radiológica de que los trabajadores que han manipulado TiO2 durante largos períodos desarrollan cambios pulmonares parecidos a los observados en formas leves de silicosis. En un trabajador que había trabajado en contacto con dióxido de titanio durante varios años y murió de cáncer cerebral, los pulmones mostraban acumulaciones de TiO2 y cambios análogos a la antracosis. Los exámenes médicos de los trabajadores de la pulvimetalurgia en varios países han revelado casos de neumonitis crónica debido a la mezcla de polvo, incluido el carburo de titanio. El grado de esta enfermedad varió según las condiciones de trabajo, la duración de la exposición al polvo y los factores individuales.
Los trabajadores que han estado expuestos de forma crónica al polvo de titanio y dióxido de titanio muestran una alta incidencia de bronquitis crónica (endobronquitis y peribronquitis). Las primeras etapas de la enfermedad se caracterizan por una alteración de la respiración pulmonar y de la capacidad ventilatoria, y por una reducción de la alcalinidad de la sangre. Los trazados electrocardiográficos de estos trabajadores de titanio revelaron cambios cardíacos característicos de la enfermedad pulmonar con hipertrofia de la aurícula derecha. Un número considerable de estos casos presentó hipoxia miocárdica de diversos grados, inhibición de la conductividad auriculoventricular e intraventricular y bradicardia.
El polvo de titanio metálico en el aire es explosivo.
Otros peligros en la producción de titanio son las exposiciones al monóxido de carbono en los hornos de arco y coquización, y las quemaduras.
Medidas de Seguridad y Salud
Controle el polvo durante la trituración del mineral humedeciendo el material a procesar (hasta un 6 a 8% de contenido de humedad) y adoptando un proceso continuo, que permite encerrar el equipo con dispositivos de escape en todos los puntos donde se pueda formar polvo; el aire cargado de polvo que sale debe filtrarse y el polvo recogido debe reciclarse. Se deben proporcionar sistemas de extracción de polvo en las estaciones de extracción; trituradoras, separadoras y ensacadoras en la planta de esponjas de titanio. El desbaste con martillos cinceladores neumáticos debe sustituirse por el desbaste en máquinas especiales de fresado o torneado.
Wolframio
Gunnar Nordberg
Ocurrencia y usos
El tungsteno (W) nunca se encuentra libre en la naturaleza y se encuentra solo en unos pocos minerales como tungstato de calcio, hierro o manganeso. De los minerales conocidos que contienen tungsteno, la scheelita (CaWO4), wolframita ((Fe,Mn)WO4), hubnerita (MnWO) y ferberita (FeWO4) son comercialmente importantes. Reservas mundiales totales de trióxido de tungsteno (WO3 ) se estiman en unas 175,000,000 t. Estos minerales de tungsteno se extraen principalmente de trabajos subterráneos, pero también se aplican operaciones a cielo abierto y métodos más primitivos. El contenido de tungsteno del mineral extraído suele ser de 0.5 a 2.0%. Las impurezas más comunes son los minerales de ganga como el cuarzo y la calcita, y los minerales metálicos de cobre, bismuto, estaño y molibdeno.
El tungsteno es un componente de los metales duros. Se utiliza para aumentar la dureza, tenacidad, elasticidad y resistencia a la tracción del acero. Se utiliza en la producción de aceros de tungsteno para automóviles y herramientas de corte de alta velocidad. El tungsteno también se utiliza en lámparas, tubos de vacío, contactos eléctricos, tubos de rayos X y tubos de luz fluorescente. Sirve como retardante de llama en la industria textil.
Carburo de tungsteno (WC) ha reemplazado al diamante en troqueles de trefilado grandes y perforadoras de roca debido a su extrema dureza. Los compuestos de tungsteno también se utilizan en láseres, colorantes, tintas y fritas cerámicas. Algunas aleaciones de tungsteno se utilizan en las industrias nuclear y espacial para toberas de motores de cohetes y para proteger escudos de naves espaciales.
Peligros
Poco se sabe de la toxicidad del tungsteno. el dl50 of tungstato de sodio para ratas de 66 días de edad estuvo entre 223 y 255 mg/kg y mostró un efecto posprandial y de la edad significativo. De los tres compuestos de tungsteno, el tungstato de sodio es el más tóxico, óxido tungstico es intermedio y paratungstato de amonio es menos tóxico. Se ha demostrado que la alimentación del 2.5 y el 10 % de la dieta como tungsteno metálico durante un período de 70 días no tiene un efecto marcado sobre el crecimiento de ratas macho, medido en términos de aumento de peso, aunque causó una reducción del 15 % en aumento de peso de las ratas hembra con respecto al control.
La exposición industrial está relacionada principalmente con las sustancias asociadas con la producción y los usos del tungsteno, sus aleaciones y compuestos, más que con el tungsteno mismo. En los procesos de extracción y molienda, los principales peligros parecen ser la exposición a polvo que contiene cuarzo, ruido, sulfuro de hidrógeno, dióxido de azufre y productos químicos como el cianuro de sodio y el hidróxido de sodio. La exposición puede estar asociada con otros metales en el mineral, como el níquel.
El metal duro es la mezcla de carburo de tungsteno y cobalto, a la que se pueden añadir pequeñas cantidades de otros metales. En la industria de corte de herramientas, los trabajadores pueden estar expuestos al polvo de carburo de tungsteno, vapores y polvo de cobalto y carburos de níquel, titanio y tantalio. Después de la exposición ocupacional al polvo de carburo de tungsteno por inhalación, se han informado casos de neumoconiosis o fibrosis pulmonar, pero en general se acepta que es más probable que esta "enfermedad de los metales duros" sea causada por el cobalto con el que se fusiona el carburo de tungsteno. Cuando se realiza el mecanizado y rectificado de herramientas de carburo de tungsteno, los trabajadores de metales duros pueden correr el riesgo de desarrollar enfermedad pulmonar obstructiva intersticial, un peligro grave asociado con concentraciones elevadas de cobalto en el aire. Los efectos de los metales duros en los pulmones se analizan en otra parte de este Enciclopedia.
carbonilo de tungsteno es un riesgo de incendio moderado cuando se expone a las llamas. Cuando se calienta hasta la descomposición, emite monóxido de carbono. La incidencia de accidentes y enfermedades en las minas y plantas de tungsteno no está bien documentada. Sin embargo, de los escasos datos disponibles se puede decir que es menor que el de las minas de carbón.
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Vanadio
Ocurrencia y usos
Los minerales de vanadio (V) más importantes son la patronita (sulfuro de vanadio), que se encuentra en Perú, y la descloizita (vanadato de plomo y zinc), que se encuentra en Sudáfrica. Otros minerales, como la vanadinita, la roscoelita y la carnotita, contienen vanadio en cantidades suficientes para una extracción económica. El petróleo crudo puede contener pequeñas cantidades de vanadio y los depósitos de gases de combustión de los hornos alimentados con petróleo pueden contener más del 50 % de pentóxido de vanadio. Las escorias de ferrovanadio son otra fuente del metal. Una de las fuentes más importantes de exposición humana al vanadio son los óxidos de vanadio que se liberan al quemar aceites combustibles.
Normalmente, se encuentran pequeñas cantidades de vanadio en el cuerpo humano, particularmente en el tejido adiposo y en la sangre.
La mayor cantidad de vanadio producido se utiliza en ferrovanadio, cuyo uso directo más importante es el acero rápido y la fabricación de acero para herramientas. La adición de 0.05 a 5% de vanadio elimina el oxígeno y el nitrógeno ocluidos del acero, aumenta la resistencia a la tracción y mejora el módulo de elasticidad y la resistencia a la oxidación de la aleación final. En el pasado, los compuestos de vanadio se han utilizado como agentes terapéuticos en medicina. La aleación de vanadio-galio ha mostrado propiedades interesantes para la producción de campos magnéticos elevados.
Ciertos compuestos de vanadio tienen un uso limitado en la industria. sulfato de vanadio (VSO4· 7H2O) y tetracloruro de vanadio (VCl4) se utilizan como mordientes en la industria del teñido. Silicatos de vanadio se utilizan como catalizadores. Dióxido de vanadio (VO2) y trióxido de vanadio (V2O3) se emplean en la metalurgia. Sin embargo, los compuestos más significativos en términos de peligros industriales para la salud son pentóxido de vanadio (V2O5) y metavanadato de amonio (NH4VO3).
El pentóxido de vanadio se obtiene a partir de patronita. Durante mucho tiempo ha sido un importante catalizador industrial utilizado en varios procesos de oxidación, como los relacionados con la fabricación de ácido sulfúrico, ácido ftálico, ácido maleico, etc. Sirve como revelador fotográfico y como agente de tintura en la industria textil. El pentóxido de vanadio también se usa en materiales colorantes cerámicos.
El metavanadato de amonio se emplea como catalizador de la misma manera que el pentóxido de vanadio. Es un reactivo en química analítica y un revelador en la industria de la fotografía. El metavanadato de amonio también se usa en teñido y estampado en la industria textil.
Peligros
La experiencia ha demostrado que los óxidos de vanadio y, en particular, el pentóxido y su derivado metavanadato de amonio provocan efectos nocivos en los seres humanos. La exposición al pentóxido de vanadio es posible en los siguientes puntos de la industria: cuando el pentóxido de vanadio se usa en forma de partículas en la producción de vanadio metálico; durante la reparación de instalaciones donde se utilice pentóxido de vanadio como catalizador; y durante la limpieza de chimeneas de hornos de gasóleo en centrales eléctricas, barcos, etc. La presencia de compuestos de vanadio en los productos del petróleo es de particular importancia y, debido a la posibilidad de contaminación del aire en el entorno de las centrales eléctricas alimentadas con petróleo, recibe atención de las autoridades de salud pública, así como de quienes se ocupan de la salud industrial.
La inhalación de compuestos de vanadio puede producir efectos tóxicos severos. La gravedad de los efectos depende de la concentración atmosférica de los compuestos de vanadio y la duración de la exposición. Pueden producirse problemas de salud incluso después de una breve exposición (p. ej., 1 hora) y los síntomas iniciales son lagrimeo profuso, sensación de ardor en las conjuntivas, rinitis serosa o hemorrágica, dolor de garganta, tos, bronquitis, expectoración y dolor torácico.
La exposición severa puede resultar en neumonía con desenlace fatal; sin embargo, luego de una exposición única, la recuperación completa generalmente ocurre dentro de 1 a 2 semanas; la exposición prolongada puede producir bronquitis crónica con o sin enfisema. La lengua puede presentar una decoloración verdosa y también las colillas de los trabajadores del vanadio pueden mostrar un color verdoso, como resultado de interacciones químicas.
Los efectos locales en animales de experimentación se observan principalmente en el tracto respiratorio. Se han observado efectos sistémicos en el hígado, riñón, sistema nervioso, sistema cardiovascular y órganos formadores de sangre. Los efectos metabólicos incluyen interferencia con la biosíntesis de cistina y colesterol, depresión y estimulación de la síntesis de fosfolípidos. Concentraciones más altas han producido inhibición de la oxidación de la serotonina. Además, se ha demostrado que el vanadato inhibe varios sistemas enzimáticos. En humanos, los efectos sistémicos de la exposición al vanadio están menos documentados, pero se ha demostrado la reducción del colesterol sérico. En el ambiente de trabajo, el vanadio y sus compuestos son absorbidos por el cuerpo humano por inhalación, principalmente durante las operaciones de producción y limpieza de calderas. La absorción de vanadio del tracto gastrointestinal es pobre, no excede del 1 al 2%; Los compuestos de vanadio ingeridos se eliminan en gran medida con las heces.
Se realizó un estudio para evaluar el nivel de respuesta bronquial entre los trabajadores expuestos recientemente al pentóxido de vanadio durante la remoción periódica de cenizas y clinker de las calderas de una central eléctrica alimentada con petróleo. Este estudio sugiere que la exposición al vanadio aumenta la capacidad de respuesta bronquial incluso sin la aparición de síntomas bronquiales.
Medidas de Seguridad y Salud
Es importante prevenir la inhalación de partículas de pentóxido de vanadio en el aire. Para su uso como catalizador, el pentóxido de vanadio se puede producir en forma aglomerada o en gránulos sin polvo; sin embargo, la vibración en la planta puede, con el tiempo, reducir una cierta proporción a polvo. En los procesos asociados con la fabricación de vanadio metálico y en el tamizado del catalizador usado durante las operaciones de mantenimiento, se debe evitar el escape de polvo mediante el encierro del proceso y la provisión de ventilación de escape. En la limpieza de calderas en centrales eléctricas y en barcos, los trabajadores de mantenimiento pueden tener que entrar en las calderas para eliminar el hollín y hacer reparaciones. Estos trabajadores deben usar equipo de protección respiratoria adecuado con máscara facial completa y protección para los ojos. Siempre que sea posible, se debe mejorar la limpieza en carga para reducir la necesidad de que los trabajadores ingresen a los hornos; cuando la limpieza sin carga resulte esencial, se deben probar métodos como la punción con agua, que no requieren una entrada física.
Zinc
Gunnar Nordberg
Ocurrencia y usos
El zinc (Zn) se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza en cantidades que ascienden aproximadamente al 0.02% de la corteza terrestre. Se encuentra en la naturaleza como sulfuro (esfalerita), carbonato, óxido o silicato (calamina) en combinación con muchos minerales. La esfalerita, el principal mineral de zinc y la fuente de al menos el 90% del zinc metálico, contiene hierro y cadmio como impurezas. Casi siempre va acompañado de galena, el sulfuro de plomo, y ocasionalmente se encuentra asociado con minerales que contienen cobre u otros sulfuros de metales básicos.
Al exponerse al aire, el zinc se cubre con una tenaz película de óxido que protege al metal de una mayor oxidación. Esta resistencia a la corrosión atmosférica constituye la base de uno de los usos más habituales del metal, la protección de estructuras de acero mediante el galvanizado. La capacidad del zinc para proteger los metales ferrosos contra la corrosión se ve reforzada por la acción electrolítica. Actúa como ánodo con respecto al hierro y otros metales estructurales, excepto el aluminio y el magnesio, y por tanto es atacado preferentemente por los agentes corrosivos. Esta propiedad se utiliza en muchas otras aplicaciones importantes del zinc, por ejemplo, en el uso de placas de zinc como ánodos para la protección catódica de cascos de barcos, tanques subterráneos, etc. El zinc metálico se moldea a presión para componentes en la industria del automóvil, la industria de equipos eléctricos y en las industrias de máquinas herramienta ligeras, ferretería, juguetes y artículos de lujo. Se enrolla en láminas en trenes de laminación para la fabricación de techos, burletes, estuches para baterías secas, planchas de impresión, etc. El zinc también está aleado con cobre, níquel, aluminio y magnesio. Cuando se alea con cobre, forma los importantes grupos de aleaciones conocidos como latones.
Óxido de zinc (ZnO), o blanco de zinc (flores de zinc) se produce por la oxidación de zinc puro vaporizado o por la tostación del mineral de óxido de zinc. Se utiliza como pigmento en pinturas, lacas y barnices, así como como relleno para plásticos y caucho. El óxido de zinc se encuentra en cosméticos, cementos de fraguado rápido y en productos farmacéuticos. Es útil en la fabricación de vidrio, neumáticos para automóviles, fósforos, cola blanca y tintas de imprenta. El óxido de zinc también se utiliza como semiconductor en la industria electrónica.
Cromato de zinc (ZnCrO4), o amarillo de zinc, se produce por la acción del ácido crómico sobre lodos de óxido de zinc o hidróxido de zinc. Se utiliza en pigmentos, pinturas, barnices y lacas, y en la fabricación de linóleo. El cromato de zinc actúa como inhibidor de la corrosión para metales y laminados epoxi.
Cianuro de zinc (Zn(CN))2) se produce por precipitación de una solución de sulfato o cloruro de zinc con cianuro de potasio. Se utiliza para el revestimiento de metales y para la extracción de oro. El cianuro de zinc actúa como reactivo químico y como pesticida. Sulfato de zinc (ZnSO4· 7H2O), o vitriolo blanco, se produce tostando la blenda de zinc o por la acción del ácido sulfúrico sobre el zinc o el óxido de zinc. Se utiliza como astringente, conservante de pieles y madera, blanqueador de papel, adyuvante de plaguicidas y fungicida. El sulfato de zinc también sirve como agente ignífugo y como depresor en la flotación por espuma. Se utiliza en el tratamiento de aguas y en el teñido y estampado de textiles. sulfuro de zinc se utiliza como pigmento para pinturas, hules, linóleo, cuero, tintas, lacas y cosméticos. Fosfuro de zinc (Zn3P2) se produce pasando fosfina a través de una solución de sulfato de zinc. Se utiliza principalmente como rodenticida.
Cloruro de zinc (ZnCl2), o manteca de zinc, tiene numerosos usos en la industria textil, incluyendo teñido, estampado, apresto y pesado de telas. Es un componente del cemento para metales, dentífricos y fundentes de soldadura. Se utiliza solo o con fenol y otros antisépticos para la conservación de durmientes ferroviarios. El cloruro de zinc es útil para el grabado de vidrio y para la fabricación de asfalto. Es un agente vulcanizante para el caucho, un retardante de llama para la madera y un inhibidor de la corrosión en el tratamiento del agua.
Peligros
El zinc es un nutriente esencial. Es un componente de las metaloenzimas, que juegan un papel importante en el metabolismo de los ácidos nucleicos y la síntesis de proteínas. El zinc no se almacena en el cuerpo, y los expertos en nutrición recomiendan una ingesta diaria mínima de zinc. La absorción de zinc tiene lugar más fácilmente a partir de fuentes de proteína animal que de productos vegetales. El contenido de fitato de las plantas se une al zinc, lo que hace que no esté disponible para la absorción. Se han informado estados de deficiencia de zinc en países donde los cereales son la principal fuente de proteína consumida por la población. Algunas de las manifestaciones clínicas reconocidas de la deficiencia crónica de zinc en humanos son retraso en el crecimiento, hipogonadismo en los hombres, cambios en la piel, falta de apetito, letargo mental y retraso en la cicatrización de heridas.
En general, las sales de zinc son astringentes, higroscópicas, corrosivas y antisépticas. Su acción precipitante sobre las proteínas forma la base de sus efectos astringentes y antisépticos, y se absorben con relativa facilidad a través de la piel. El umbral de sabor de las sales de zinc es de aproximadamente 15 ppm; el agua que contiene 30 ppm de sales solubles de zinc tiene un aspecto lechoso y un sabor metálico cuando la concentración alcanza los 40 ppm. Las sales de zinc son irritantes para el tracto gastrointestinal y las concentraciones eméticas de sales de zinc en el agua oscilan entre 675 y 2,280 ppm.
La solubilidad del zinc en soluciones débilmente ácidas, en presencia de hierro, ha llevado a la ingestión accidental de grandes cantidades de sales de zinc cuando se preparan alimentos ácidos como bebidas de frutas en recipientes de hierro galvanizado gastados. Fiebre, náuseas, vómitos, calambres estomacales y diarrea ocurrieron entre 20 minutos y 10 horas después de la ingestión.
Varias sales de zinc pueden entrar al cuerpo por inhalación, a través de la piel o por ingestión y producir intoxicación. Se ha descubierto que el cloruro de zinc causa úlceras en la piel. Varios compuestos de zinc presentan riesgos de incendio y explosión. La fabricación electrolítica de zinc puede producir nieblas que contienen ácido sulfúrico y sulfato de zinc que pueden irritar los sistemas respiratorio o digestivo y provocar erosión dental. Los procesos metalúrgicos que involucran zinc pueden conducir a exposiciones a arsénico, cadmio, manganeso, plomo y posiblemente cromo y plata, con sus peligros asociados. Dado que el arsénico está frecuentemente presente en el zinc, puede ser una fuente de exposición al gas arsina altamente tóxico siempre que el zinc se disuelva en ácidos o álcalis.
En la metalurgia y fabricación de zinc, soldadura y corte de metal galvanizado o revestido de zinc, o fundición y vaciado de latón o bronce, el peligro más frecuente del zinc y sus compuestos es la exposición a los vapores de óxido de zinc, que causan la fiebre de los vapores metálicos. Los síntomas de la fiebre de humos metálicos incluyen ataques de escalofríos, fiebre irregular, sudoración profusa, náuseas, sed, dolor de cabeza, dolores en las extremidades y sensación de agotamiento. Los ataques son de corta duración (la mayoría de los casos están en vías de recuperación completa dentro de las 24 horas posteriores al inicio de los síntomas) y parece que se adquiere tolerancia. Se ha informado un aumento significativo de la protoporfirina eritrocítica libre en las operaciones de empaquetamiento con óxido de zinc.
Los vapores de cloruro de zinc irritan los ojos y las membranas mucosas. En un accidente que involucró generadores de humo, 70 personas expuestas experimentaron diversos grados de irritación en los ojos, la nariz, la garganta y los pulmones. De las 10 muertes, algunas murieron a las pocas horas con edema pulmonar y otras murieron más tarde de bronconeumonía. En otra ocasión, dos bomberos estuvieron expuestos a vapores de cloruro de zinc de un generador de humo durante una demostración de extinción de incendios, uno brevemente y el otro durante varios minutos. El primero se recuperó rápidamente mientras que el segundo falleció a los 18 días por insuficiencia respiratoria. Hubo un rápido aumento de la temperatura y una marcada inflamación del tracto respiratorio superior poco después de la exposición. En la radiografía de tórax se observaron infiltraciones pulmonares difusas y la autopsia reveló proliferación fibroblástica activa y cor pulmonale.
En un experimento diseñado principalmente para evaluar la carcinogénesis, grupos de 24 ratones recibieron de 1,250 a 5,000 ppm de sulfato de zinc en el agua potable durante un año. Aparte de la anemia severa en animales que recibieron 5,000 ppm, no hubo efectos adversos del zinc. La incidencia del tumor no fue significativamente diferente de la observada en los controles.
El fosfuro de zinc, que se utiliza como rodenticida, es tóxico para los seres humanos ya sea por ingestión, inhalación o inyección y, junto con el cloruro de zinc, es la más peligrosa de las sales de zinc; estas dos sustancias han sido responsables de las únicas muertes definitivamente debidas al envenenamiento por zinc.
Efectos de la piel. Se ha informado que el cromato de zinc en las pinturas de imprimación utilizadas por los carroceros, hojalateros y ebanistas de acero causa ulceración nasal y dermatitis en los trabajadores expuestos. El cloruro de zinc tiene una acción cáustica, que puede resultar en ulceración de los dedos, manos y antebrazos de quienes manipulan madera impregnada con él o lo usan como fundente en la soldadura. Se ha informado que el polvo de óxido de zinc puede bloquear los conductos de las glándulas sebáceas y dar lugar a un eczema papular y pustular en humanos que envasan este compuesto.
Medidas de Seguridad y Salud
Fuego y explosión. El polvo de zinc finamente dividido y otros compuestos de zinc pueden presentar riesgos de incendio y explosión si se almacenan en lugares húmedos, fuentes de combustión espontánea. Los residuos de las reacciones de reducción pueden encender materiales combustibles. El nitrato de zinc y amonio, el bromato de zinc, el clorato de zinc, el etilo de zinc, el nitrato de zinc, el permanganato de zinc y el picrato de zinc son peligrosos riesgos de incendio y explosión. Además, el etilo de zinc se encenderá espontáneamente en contacto con el aire. Por lo tanto, debe almacenarse en un lugar fresco, seco y bien ventilado, lejos de riesgos agudos de incendio, llamas abiertas y agentes oxidantes potentes.
En todos los casos en que el zinc se calienta hasta el punto en que se producen vapores, es muy importante garantizar que se proporcione una ventilación adecuada. La protección individual se asegura mejor mediante la educación del trabajador sobre la fiebre por humos metálicos y la provisión de ventilación por extracción local o, en algunas situaciones, mediante el uso de una capucha o máscara con suministro de aire.
Los trabajadores que, sin embargo, están menos expuestos a los vapores de cloruro de zinc deben usar equipo de protección personal que incluya ropa de protección, protección química para los ojos y la cara y equipo de protección respiratoria adecuado. La exposición a los vapores de cloruro de zinc debe tratarse mediante abundante irrigación de las áreas expuestas.
Zirconio y Hafnio
Gunnar Nordberg
Ocurrencia y usos
Se ha estimado que el circonio (Zr) constituye alrededor del 0.017% de la litosfera. Debido a su actividad química muy alta a temperaturas ligeramente superiores a la temperatura atmosférica normal, el elemento se presenta solo en estados combinados. Los minerales más comunes son el circón (ZrO2) y baddeleyita (ZrSiO4). El circonio se encuentra en todos los tejidos animales.
El hafnio (Hf) se encuentra asociado con el zirconio en todas sus ocurrencias terrestres. La cantidad de hafnio varía pero promedia alrededor del 2% del total de circonio más hafnio. En un solo mineral, pobre en ambos elementos, se ha encontrado hafnio en mayor cantidad que zirconio. La evidencia espectrográfica indica que la distribución también es de alrededor del 2% de hafnio en el total de circonio más hafnio en el universo. Estos dos elementos son más idénticos en sus propiedades químicas que cualquier otro par en la tabla periódica. La similitud es tan grande que aún no se han encontrado diferencias cualitativas que permitan su separación. Por esta razón, se puede suponer que la mayor parte del zirconio que se ha utilizado y sobre la base de los cuales se han informado efectos fisiológicos, contenía de 0.5 a 2% de hafnio.
El circón ha sido valorado desde los tiempos más remotos como piedra preciosa, ya que se presenta con bastante frecuencia en monocristales grandes; sin embargo, la mayoría de los depósitos comercialmente útiles de mineral de circonio se encuentran en arenas de playa u otros lugares donde se han depositado minerales de circonio relativamente pesados y químicamente inertes, mientras que las porciones más ligeras de las rocas en las que se encontraban se han desintegrado y arrastrado por la acción. de agua. Se conocen depósitos sustanciales de dichas arenas de playa en la India, Malasia, Australia y los Estados Unidos. La baddeleyita en depósitos comercialmente útiles se observó por primera vez en Brasil y desde entonces se ha encontrado en varios otros lugares, incluidos Suecia, India e Italia. Algunos minerales de circonio también se han extraído comercialmente en Madagascar, Nigeria, Senegal y Sudáfrica.
El zircón se utiliza como arena de fundición, abrasivo y como componente de composiciones refractarias de zircón y zirconia para crisoles de laboratorio. Se encuentra en composiciones cerámicas donde actúa como opacificante en vidriados y esmaltes. Los ladrillos de zircón y zirconia se utilizan como revestimientos para hornos de vidrio. Las formas de zirconio también se utilizan como troqueles para la extrusión de metales ferrosos y no ferrosos y como revestimientos de boquillas para verter metales, especialmente para colada continua.
Más del 90 % del metal de circonio ahora se usa en la generación de energía nuclear porque el circonio tiene una sección transversal de absorción baja para los neutrones y una alta resistencia a la corrosión dentro de los reactores atómicos, siempre que no contenga hafnio. El circonio también se utiliza en la fabricación de hierro fundido, acero y aparatos quirúrgicos. Se emplea en lámparas de arco, pirotecnia, en fundentes especiales para soldadura y como pigmento en plásticos.
El metal de circonio en polvo se utiliza como "captador" en los tubos termoiónicos para absorber los últimos rastros de gas después del bombeo y desgasificación de los elementos del tubo. En forma de cinta fina o lana, el metal también se utiliza como filtro en los flashes fotográficos. El metal macizo se utiliza puro o en forma de aleación para el revestimiento de recipientes de reacción. También se utiliza como revestimiento para bombas y sistemas de tuberías para procesos químicos. Se ha utilizado una excelente aleación superconductora de circonio y columbio en un imán con un campo de 6.7 T.
Carburo de circonio y diboruro de circonio son compuestos metálicos duros, refractarios, que se han utilizado en herramientas de corte para metales. El diboruro también se ha utilizado como camisa de termopar en hornos de hogar abierto, proporcionando termopares de muy larga vida. Tetracloruro de circonio se utiliza en síntesis orgánica y en hidrofugantes para textiles. También es útil como agente de bronceado.
metal hafnio se ha utilizado como revestimiento de tantalio para piezas de motores de cohetes que deben operar en condiciones erosivas de muy alta temperatura. Debido a su alta sección transversal de neutrones térmicos, también se utiliza como material de barra de control para reactores nucleares. Además, el hafnio se utiliza en la fabricación de electrodos y filamentos de bombillas.
Peligros
Es incorrecto afirmar que los compuestos de zirconio son fisiológicamente inertes, pero la tolerancia de la mayoría de los organismos al zirconio parece ser grande en comparación con la tolerancia a la mayoría de los metales pesados. Las sales de circonio se han utilizado en el tratamiento del envenenamiento por plutonio para desplazar el plutonio (y el itrio) de su depósito en el esqueleto y para prevenir el depósito cuando el tratamiento se inició temprano. En el transcurso de este estudio, se determinó que la dieta de las ratas podía contener hasta un 20 % de zirconia durante períodos relativamente largos sin efectos nocivos, y que la LD intravenosa50 de citrato de sodio y circonio para ratas es de aproximadamente 171 mg/kg de peso corporal. Otros investigadores han encontrado un LD intraperitoneal50 de 0.67 g/kg de lactato de zirconio y 0.42 g/kg de zirconato de bario en ratas y de 51 mg/kg de lactato de zirconio sódico en ratones.
Los compuestos de circonio se han recomendado y utilizado para el tratamiento tópico de la dermatitis por Rhus (hiedra venenosa) y para desodorantes corporales. Algunos compuestos que se han utilizado son zirconia hidratada carbonatada, zirconia hidratada y lactato de zirconio sódico. Ha habido una serie de informes de la producción de condiciones granulomatosas persistentes de la piel como resultado de estas aplicaciones.
De interés más directo en relación con las exposiciones ocupacionales es el efecto de la inhalación de compuestos de zirconio, y esto ha sido menos investigado que las otras vías de administración. Sin embargo, ha habido varios experimentos y al menos un informe de exposición humana. En este caso, se descubrió que un ingeniero químico con siete años de exposición en una planta de procesamiento de zirconio y hafnio tenía una afección pulmonar granulomatosa. Dado que el examen de todos los demás empleados no reveló lesiones comparables, se concluyó que lo más probable es que la condición se atribuya a una exposición relativamente intensa al berilio antes de la exposición al zirconio.
La exposición de animales de experimentación a compuestos de zirconio mostró que tanto el lactato de zirconio como el zirconato de bario producían neumonitis intersticial crónica persistente y grave a concentraciones atmosféricas de zirconio de aproximadamente 5 mg/m3. Concentraciones atmosféricas de lactato de sodio y circonio mucho más altas de 0.049 mg/cm3 Se ha encontrado que exposiciones más cortas producen abscesos peribronquiales, granulomas peribronquiolares y neumonía lobulillar. Aunque ha faltado documentación sobre la neumoconiosis por zirconio en humanos, los autores de un estudio concluyen que el zirconio debe considerarse una causa probable de neumoconiosis y recomiendan tomar las precauciones adecuadas en el lugar de trabajo.
El pequeño número de investigaciones sobre la toxicidad de los compuestos de hafnio ha indicado una toxicidad aguda ligeramente superior a la de las sales de circonio. El hafnio y sus compuestos causan daño hepático. El cloruro de hafnilo a 10 mg/kg produjo colapso cardiovascular y paro respiratorio en un gato de la misma manera que las sales de circonio solubles; el LD intraperitoneal50 de 112 mg/kg para el hafnio no es mucho menor que para el circonio.
Medidas de Seguridad y Salud
Fuego y explosión. El metal de circonio en forma de polvo fino se quema en aire, nitrógeno o dióxido de carbono. Los polvos son explosivos en el aire en el rango de 45 a 300 mg/l, y son autoinflamables si se agitan, probablemente debido a la electricidad estática generada por la separación de los granos.
Los metales en polvo deben transportarse y manipularse en estado húmedo; el agua se utiliza generalmente para humedecer. Cuando el polvo se seca antes de su uso, las cantidades empleadas deben mantenerse lo más pequeñas posible y las operaciones deben realizarse en cubículos separados para evitar la propagación en caso de explosión. Todas las fuentes de ignición, incluidas las cargas eléctricas estáticas, deben eliminarse de las áreas en las que se manipulará el polvo.
Todas las superficies del área deben ser impermeables y sin juntas para que puedan lavarse con agua y mantenerse completamente libres de polvo. Cualquier polvo derramado debe limpiarse inmediatamente con agua para que no se seque en el lugar. Los papeles y paños usados que se hayan contaminado con los polvos se deben mantener húmedos en recipientes tapados hasta que se retiren para quemarlos, lo que se debe hacer por lo menos una vez al día. Los polvos secos deben removerse y manipularse lo menos posible, y solo con herramientas que no produzcan chispas. Los delantales de goma o plástico, si se usan sobre la ropa de trabajo, deben tratarse con un compuesto antiestático. La ropa de trabajo debe estar hecha de fibras no sintéticas a menos que se trate de manera efectiva con materiales antiestáticos.
Todos los procesos que utilizan circonio o hafnio deben diseñarse y ventilarse para mantener la contaminación del aire por debajo de los límites de exposición.
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