ガンナー ノードバーグ
出現と用途
アルミニウムは地球の地殻で最も豊富な金属であり、酸素、フッ素、シリカなどと組み合わせて発見されますが、金属状態になることはありません. ボーキサイトはアルミニウムの主な供給源です。 それは、アルミニウムを含む岩石の風化によって形成された鉱物の混合物で構成されています。 ボーキサイトはこれらの風化鉱石の中で最も豊富な形態で、最大 55% のアルミナを含んでいます。 一部のラテライト鉱石 (鉄の割合が高い) には、最大 35% の Al が含まれています。2O3· ボーキサイトの商業鉱床は主にギブサイト (Al2O3・3H2O) とベーマイト (Al2O3・H2O) オーストラリア、ガイアナ、フランス、ブラジル、ガーナ、ギニア、ハンガリー、ジャマイカ、スリナムで発見されています。 1995 年の世界のボーキサイト生産量は 111,064 百万トンでした。 ギブサイトはベーマイトよりも水酸化ナトリウム溶液に溶けやすいため、酸化アルミニウムの製造に適しています。
アルミニウムは業界全体で広く使用されており、他のどの非鉄金属よりも大量に使用されています。 1995 年の世界の一次金属生産量は、20,402 億 XNUMX 万トンと推定されました。 銅、亜鉛、シリコン、マグネシウム、マンガン、ニッケルを含むさまざまな他の材料と合金化されており、特殊な目的のために少量のクロム、鉛、ビスマス、チタン、ジルコニウム、バナジウムが含まれている場合があります。 アルミニウムおよびアルミニウム合金のインゴットは、圧延機、ワイヤーワーク、鍛造または鋳造で押し出しまたは加工できます。 完成品は、造船の内部付属品や上部構造に使用されます。 ワイヤーとケーブルの電気産業。 家屋や窓枠、屋根、外装材の建築業界。 機体、航空機の外皮、その他の部品の航空機産業。 自動車産業の車体、エンジン ブロック、ピストン。 家庭用電化製品やオフィス機器、ジュエリー業界の光工学。 シートの主な用途は飲料や食品の容器で、アルミ箔は包装に使用されます。 アルミニウムの微粒子は、塗料や火工品の顔料として使用されています。 アルミニウムから製造された物品は、陽極酸化によって保護および装飾的な表面仕上げが施されることがよくあります。
塩化アルミニウムは、石油分解やゴム産業で使用されています。 空気中で発煙して塩酸を生成し、水と爆発的に結合します。 したがって、容器は密閉して湿気から保護する必要があります。
アルキルアルミニウム化合物. これらは、低圧ポリエチレン製造用の触媒として重要性を増しています。 有毒、火傷、火災の危険があります。 それらは、空気、湿気、および活性水素を含む化合物と非常に反応しやすいため、不活性ガスのブランケットの下に保管する必要があります。
危険
アルミニウム合金の製造では、精錬されたアルミニウムが石油またはガス燃焼炉で溶解されます。 アルミニウムブロックにマンガン、ケイ素、亜鉛、マグネシウムなどを一定割合で配合した硬化剤を規定量配合。 次に、溶融物を混合し、アルゴン-塩素または窒素-塩素のいずれかを金属に通すことによって脱気するために、保持炉に通します。 結果として生じるガス放出 (塩酸、水素、および塩素) は職業上の病気に関連しており、適切な工学的制御が放出を捕捉し、損傷を引き起こす可能性がある外部環境に到達するのを防ぐために細心の注意を払う必要があります。 ドロスは溶融物の表面からすくい取り、容器に入れ、冷却中の空気への露出を最小限に抑えます。 ドロスからの純粋なアルミニウムの分離を助けるために、フッ化物および/または塩化物塩を含むフラックスが炉に追加されます。 酸化アルミニウムとフッ化物の煙が発生する可能性があるため、製造のこの側面も注意深く制御する必要があります。 個人用保護具 (PPE) が必要な場合があります。 アルミニウム製錬プロセスは、章で説明されています 金属加工・金属加工業. 鋳造工場では、二酸化硫黄への曝露も発生する可能性があります。
酸化アルミニウムのさまざまな結晶形が、製錬所の原料、研磨剤、耐火物、触媒として使用されています。 1947 年から 1949 年に発行された一連の報告では、酸化アルミニウムとシリコンが加工されたアルミニウム研磨材産業における進行性の非結節性間質性線維症が報告されています。 シェーバー病として知られるこの状態は急速に進行し、しばしば死に至ります。 犠牲者 (アランダムを生産する労働者) は、酸化アルミニウム、結晶性遊離シリカ、および鉄を含む濃密な煙にさらされました。 微粒子は、非常に呼吸しやすいサイズ範囲でした。 病気の正確な病因は理解されていませんが、病気の優勢は、吸入された酸化アルミニウムではなく、細かく分割された結晶性フリーシリカの非常に有害な肺への影響に起因する可能性があります. シェーバー病は、20 世紀後半に報告がなされていないため、現在主に歴史的な関心事となっています。
高レベル暴露 (100 mg/mXNUMX) の健康影響に関する最近の研究3）バイエルプロセスに従事する労働者の間でアルミニウムの酸化物に（章で説明） 金属加工・金属加工業) は、XNUMX 年以上暴露した労働者が肺の変化を発症する可能性があることを実証しました。 これらの変化は、軽微で主に無症候性の程度の制限的な肺機能の変化によって臨床的に特徴付けられます。 胸部 X 線検査では、特に肺底部に小さな、わずかな、不規則な陰影が見られました。 これらの臨床反応は、非常に高い職業曝露の結果である肺実質への粉塵の沈着に起因するとされています。 これらの徴候や症状は、シェーバー病の極端な反応と比較することはできません. 陶器産業における広範なアルミナ曝露に関する英国の他の疫学研究では、アルミナ粉塵の吸入が肺疾患または機能不全の化学的または放射線学的徴候を生み出すという証拠は得られていないことに注意すべきである.
酸化アルミニウムの毒性学的影響は、商業的に重要であるため、依然として関心が持たれています。 動物実験の結果は物議を醸しています。 特に微細な (0.02 μm ～ 0.04 μm) 触媒活性酸化アルミニウムは、商業的にはあまり使用されていませんが、肺の気道に直接注射すると、動物に肺の変化を引き起こす可能性があります。 低用量効果は観察されていません。
また、アルミニウム加工作業の労働者の間で頻繁に観察される、いわゆる「ポットルーム喘息」は、おそらくアルミニウムの粉塵自体ではなく、フッ化物フラックスへの暴露に起因することに注意する必要があります.
アルミニウムの生産は、国際がん研究機関 (IARC) によって、グループ 1、既知のヒト発がん性曝露状況に分類されています。 上記の他の疾患と同様に、発がん性は存在する他の物質 (多環芳香族炭化水素 (PAH) やシリカ粉塵など) に起因する可能性が最も高いですが、アルミナ粉塵の正確な役割はまったくわかっていません。
高レベルのアルミニウムの吸収と神経組織の損傷に関するいくつかのデータは、腎臓透析を必要とする個人に見られます. これらの高レベルのアルミニウムは、深刻な、さらには致命的な脳損傷をもたらしました. ただし、この反応は、透析を受けているが脳のアルミニウムレベルが同様に上昇していない他の患者でも観察されています. 動物実験は、文献でも仮定されているこの脳反応、またはアルツハイマー病を再現することに成功していません. これらの問題に関する疫学的および臨床的フォローアップ研究は決定的なものではなく、アルミニウム労働者のいくつかの大規模な疫学的研究では、そのような影響の証拠は観察されていません.