金曜日、2月11 2011 04:04

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グンナー・ノードバーグ

出現と用途

鉄は金属の中で XNUMX 番目に豊富で、元素の中で XNUMX 番目であり、酸素、シリコン、アルミニウムだけが上回っています。 最も一般的な鉄鉱石は次のとおりです。ヘマタイト、または赤い鉄鉱石 (Fe2O3)、これは 70% の鉄です。 褐鉄鉱、または褐鉄鉱 (FeO(OH)・nH2O) 42% の鉄を含む; 磁鉄鉱、または磁性鉄鉱石 (Fe3O4)、鉄分が多い。 菱鉄鉱、またはスパスティック鉄鉱石 (FeCO3); 黄鉄鉱 (FeS2)、最も一般的な硫化鉱物。 および磁硫鉄鉱、または磁性黄鉄鉱 (FeS)。 鉄は、鉄および鋼の鋳物の製造に使用され、他の金属と合金化して鋼を形成します。 鉄は、油井掘削流体の密度を高めるためにも使用されます。

合金および化合物

鉄自体は特に強いわけではありませんが、炭素と合金化し、急冷して鋼を作ると強度が大幅に上がります。 鋼に存在することは、工業用金属としての重要性を説明しています。 鋼の特定の特性、つまり軟質、軟質、中質、硬質のいずれであるかは、0.10 ~ 1.15% の範囲で変化する炭素含有量によって主に決定されます。 硬度、延性、耐食性など、さまざまな品質を持つ鋼合金の製造では、約 20 の他の元素がさまざまな組み合わせと割合で使用されます。 これらの中で最も重要なものは、マンガン (フェロマンガンとシュピーゲライゼン)、シリコン (フェロシリコン)、およびクロムであり、これについては以下で説明します。

最も重要な工業用鉄化合物は、金属が得られる主要な鉱石を構成する酸化物と炭酸塩です。 産業上の重要性が低いのは、シアン化物、窒化物、硝酸塩、リン化物、リン酸塩、鉄カルボニルです。

危険

産業上の危険は、鉱石の採掘、輸送および準備中、製鉄所および製鋼所および鋳造所での金属および合金の製造および使用中、および特定の化合物の製造および使用中に存在します。 鉄鉱石の採掘では、鉄粉や煙の吸入が発生します。 アーク溶接; 金属の研削、研磨、加工; そしてボイラーのスケーリング。 吸入すると、鉄は肺や消化管に局所的な刺激を与えます。 報告によると、鉄と他の金属粉塵の混合物に長期間さらされると、肺機能が損なわれる可能性があります。

鉱石の採掘、輸送、および準備中に、この目的で使用される切断、運搬、破砕、およびふるい分けの機械が重いため、事故が発生しがちです。 採掘作業で使用される爆薬の取り扱いからも怪我が発生する可能性があります。

シリカや酸化鉄を含む粉塵を吸い込むとじん肺を引き起こす可能性がありますが、ヒトの肺がんの発症における酸化鉄粒子の役割について明確な結論はありません。 動物実験に基づいて、酸化鉄粉塵は「共発がん性」物質として機能し、発がん性物質への暴露と同時に組み合わされるとがんの発生を促進する可能性があると疑われています。

カンバーランド、ロレーヌ、キルナ、クリヴォイ ログなどのいくつかの採掘地域では、ヘマタイトの採掘労働者の死亡率に関する研究で、一般に喫煙者の間で肺がんのリスクが高いことが示されています。 鉄鋼鋳造労働者の疫学研究では、通常、肺がんのリスクが 1.5 倍から 2.5 倍に上昇することが指摘されています。 国際がん研究機関 (IARC) は、鉄鋼の鋳造を人間の発がん性プロセスとして分類しています。 関連する特定の化学物質 (多核芳香族炭化水素、シリカ、金属フュームなど) は特定されていません。 肺がんの発生率の増加も報告されていますが、それほど重要ではありませんが、金属グラインダーの間で. 溶接工の肺がんに関する結論には賛否両論があります。

実験的研究では、酸化第二鉄に発がん性は認められていません。 ただし、ヘマタイトを使用した実験は行われませんでした。 赤鉄鉱鉱山の大気中のラドンの存在は、重要な発がん因子であることが示唆されています。

鉄の加工では重大な事故が発生する可能性があります。 本書の他の箇所で説明されているように、溶融金属を扱う作業中に火傷が発生する可能性があります。 百科事典. 細かく分割されたばかりの還元鉄粉は自然発火性であり、常温で空気に触れると発火します。 研削作業からの火花が抽出プラント内の微細なスチール粉塵に引火したとき、火災および粉塵爆発が、研削および研磨ホイールおよび仕上げベルトに関連するダスト抽出プラントのダクトおよびセパレーターで発生しました。

残りの鉄化合物の危険な特性は、通常、鉄が関連付けられているラジカルによるものです。 したがって ヒ酸第二鉄 (FeAsO4)と 亜ヒ酸第二鉄 (FeAsO3・Fe2O3) ヒ素化合物の有毒な性質を持っています。 鉄カルボニル (FeCO5) は、毒性と可燃性の両方の特性を持つ、金属カルボニルの中でより危険なものの XNUMX つです。 カルボニルについては、この章の別の場所で詳しく説明します。

硫化鉄 (FeS) は、黄鉄鉱として自然に発生することに加えて、硫黄を含む材料が石油精製所などの鉄鋼容器で処理されるときに意図せずに形成されることがあります。 プラントが開かれ、硫化鉄の堆積物が空気にさらされると、その発熱酸化により、堆積物の温度が近くのガスや蒸気の発火温度まで上昇する可能性があります。 パージによって可燃性蒸気が取り除かれるまで、細かい水スプレーをそのような堆積物に向ける必要があります。 同様の問題は、鉱石の継続的なゆっくりとした酸化によって気温が上昇する黄鉄鉱鉱山でも発生する可能性があります。

安全衛生対策

機械事故を防止するための注意事項には、機械のフェンスと遠隔操作、プラントの設計 (現代の製鋼ではコンピュータ制御が含まれます)、および労働者の安全教育が含まれます。

有毒で可燃性のガス、蒸気、粉塵から生じる危険は、さまざまな形式のリモート コントロールと組み合わせた局所排気と全体換気によって対処されます。 高温の腐食性物質や熱の影響から作業者を保護するために、防護服と目の保護具を用意する必要があります。

排気換気の効率を維持し、爆発の危険性を減らすために、研磨機と研磨​​機、および仕上げベルトのダクトを定期的に維持することが特に重要です。

合金鉄

フェロアロイは、炭素以外の元素を含む鉄の合金です。 これらの金属混合物は、特定の特性を持つ鋼を製造するために、鋼の製造に特定の元素を導入するための媒体として使用されます。 要素は、溶液によって鋼と合金化するか、有害な不純物を中和する可能性があります。

合金は、その元素の濃度に依存する独自の特性を持っています。 これらの特性は、個々の成分の濃度に直接関係して変化し、一部は微量の他の元素の存在に依存します。 合金中の各元素の生物学的効果はガイドとして使用できますが、単一元素からの影響の外挿に基づいて重要な決定を下す際に細心の注意を払うことを保証するために、元素の混合による作用の変更について十分な証拠があります。

フェロアロイは、合金の各クラス内に多くの異なる混合物を含む、幅広く多様な合金のリストを構成します。 一般に、XNUMX つのクラスで利用できる合金鉄の種類の数は取引によって制限されますが、冶金の発展により、頻繁に追加や変更が行われる可能性があります。 より一般的なフェロアロイのいくつかは次のとおりです。

  • フェロボロン - 16.2% ホウ素
  • フェロクロム - 60 ~ 70% のクロム。シリコンとマンガンも含まれる場合があります。
  • フェロマンガン - 78 ~ 90% のマンガン。 1.25 ~ 7% シリコン
  • フェロモリブデン - 55 ~ 75% のモリブデン。 1.5% シリコン
  • リン鉄 - 18 ~ 25% のリン
  • フェロシリコン - 5 ~ 90% のシリカ
  • フェロチタン - 14 ~ 45% のチタン。 シリコン 4~13%
  • フェロタングステン - 70 ~ 80% のタングステン
  • フェロバナジウム - 30 ~ 40% のバナジウム。 13% シリコン; 1.5% アルミニウム。

 

危険

特定の合金鉄には冶金以外の用途がありますが、これらの合金の製造時および鉄鋼生産中の使用時に、危険な曝露の主な原因に遭遇します。 一部の合金鉄は、微粒子の形で製造および使用されます。 空気中の粉塵は、潜在的な毒性の危険だけでなく、火災や爆発の危険を構成します。 さらに、特定の合金の煙に職業的にさらされると、深刻な健康問題が引き起こされます。

フェロボロン。 この合金の洗浄中に発生する空気中の粉塵は、おそらく合金表面の酸化ホウ素膜の存在が原因で、鼻やのどに刺激を与える可能性があります。 いくつかの動物研究 (57 mg/mXNUMX の大気中フェロボロン濃度に暴露された犬)3 23 週間) 悪影響は見られませんでした。

フェロクロム. フェロクロムを生産する労働者の全体的な死亡率とがんの発生率に関するノルウェーでの XNUMX つの研究は、炉の周りで六価クロムにさらされることと因果関係がある肺がんの発生率の増加を示しています。 鼻中隔の穿孔も少数の労働者に見られた。 別の研究では、鉄鋼製造労働者の肺がんによる過剰死亡率は、フェロクロム生産中の多環芳香族炭化水素 (PAH) への曝露と関連していると結論付けています。 ヒュームへの職業的曝露と肺がんとの関連を調査しているさらに別の研究では、フェロクロム労働者が肺がんと前立腺がんの両方の過剰な症例を示していることがわかりました。

フェロマンガン 電気炉でマンガン鉱石をコークスで還元し、ドロマイトと石灰石をフラックスとして添加することで製造できます。 鉱石の輸送、保管、選別、破砕により、危険な濃度のマンガン粉塵が生成されます。 鉱石と合金の両方からの粉塵への暴露から生じる病理学的影響は、記事「マンガン」で説明されているものと事実上区別できません。 この章では。 急性中毒と慢性中毒の両方が観察されています。 非常に高い割合のマンガンを含むフェロマンガン合金は、水分と反応して生成します。 炭化マンガン, 水分と結合すると水素を放出し、火災や爆発の危険を引き起こします。

フェロシリコン 生成すると、フェロシリコンのエアロゾルと粉塵の両方が発生する可能性があります。 動物実験では、フェロシリコン粉塵が肺胞壁の肥厚を引き起こし、肺胞構造が時折消失する可能性があることが示されています。 合金の製造に使用される原材料には、比較的低濃度ではありますが、遊離シリカも含まれている場合があります。 古典的な珪肺症がフェロシリコン生産における潜在的な危険性であるかどうかについては、いくつかの意見の相違があります. しかし、慢性肺疾患は、その分類が何であれ、フェロシリコン工場で遭遇する粉塵やエアロゾルへの過度の暴露が原因であることに疑いの余地はありません。

フェロバナジウム. ほこりや煙による大気汚染も、フェロバナジウムの生産における危険です。 通常の状態では、エアロゾルは急性中毒を引き起こすことはありませんが、気管支炎や肺間質増殖プロセスを引き起こす可能性があります。 フェロバナジウム合金中のバナジウムは、生体液への溶解度が高いため、遊離バナジウムよりもかなり毒性が高いと報告されています。

鉛鋼 可鍛性を高めるために自動車用鋼板に使用されます。 約 0.35% の鉛が含まれています。 鉛鋼が溶接のように高温にさらされるときはいつでも、鉛の煙が発生する危険性が常にあります。

安全衛生対策

フェロアロイの製造および使用中の煙、ほこり、およびエアロゾルの制御は不可欠です。 鉱石および合金の輸送および取り扱いには、適切な粉塵管理が必要です。 粉塵の形成を減らすために、鉱石の山を湿らせる必要があります。 これらの基本的な防塵対策に加えて、特定の合金鉄の取り扱いには特別な注意が必要です。

フェロシリコンは湿気と反応してホスフィンとアルシンを生成します。 したがって、この材料は湿気の多い天候では積み込まれるべきではなく、保管および輸送中に乾燥した状態を保つように特別な予防措置を講じる必要があります。 フェロシリコンが重要な量で出荷または取り扱われるときはいつでも、通知が掲示され、労働者に危険を警告し、空気中のホスフィンとアルシンの存在をチェックするために検出と分析手順を頻繁に実施する必要があります。 呼吸保護のためには、粉塵とエアロゾルを適切に管理する必要があります。 緊急時に備えて、適切な呼吸保護具を用意しておく必要があります。

合金鉄の製造と使用に従事する労働者は、慎重な医学的監督を受けるべきです。 リスクの程度に応じて、作業環境を継続的または定期的に監視する必要があります。 さまざまな合金鉄の毒性効果は、純粋な金属の毒性効果とは十分に異なっているため、より多くのデータが得られるまで、より厳しいレベルの医学的監督が保証されます. 合金鉄が粉塵、煙、エアロゾルを発生させる場所では、呼吸器の変化を早期に発見するために、作業者は定期的に胸部 X 線検査を受ける必要があります。 暴露された労働者の血液および/または尿中の金属濃度の肺機能検査およびモニタリングも必要になる場合があります。

 

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内容

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