金曜日、2月11 2011 22:01

ジルコニウムとハフニウム

このアイテムを評価
(2票)

グンナー・ノードバーグ

出現と用途

ジルコニウム (Zr) は、リソスフェアの約 0.017% を構成すると推定されています。 通常の大気温度よりわずかに高い温度で非常に高い化学的活性があるため、元素は結合状態でのみ発生します。 最も一般的な鉱石はジルコン (ZrO2)およびバデライト(ZrSiO4)。 ジルコニウムはすべての動物組織に含まれています。

ハフニウム (Hf) は、地球上のあらゆる場所でジルコニウムと関連して発見されています。 ハフニウムの量はさまざまですが、ジルコニウムとハフニウムの合計量の平均で約 2% です。 両方の元素が少ない 2 つの鉱石だけで、ハフニウムがジルコニウムよりも多く発見されています。 分光学的証拠は、分布が宇宙の総ジルコニウムとハフニウムの約 0.5% のハフニウムであることも示しています。 これらの 2 つの要素は、周期表の他のどのペアよりも、化学的性質においてより密接に同一です。 類似性が非常に高いため、それらを分離できるような質的な違いはまだ見つかっていません。 このため、これまでに使用され、生理学的効果が報告されているジルコニウムのほとんどは、XNUMX ~ XNUMX% のハフニウムを含んでいると推測できます。

ジルコンは、大きな単結晶で非常に一般的に発生するため、宝石として最も古い時代から評価されてきました。 しかし、ジルコニウム鉱石の商業的に有用な鉱床のほとんどは、比較的重く化学的に不活性なジルコニウム鉱物が堆積しているビーチの砂地やその他の場所にありますが、それらが発生した岩石の軽い部分は、作用によって崩壊して洗い流されています.水の。 インド、マラヤ、オーストラリア、米国では、このような海浜砂のかなりの堆積物が知られています。 商業的に有用な鉱床中のバデレアイトはブラジルで最初に観察され、その後、スウェーデン、インド、イタリアを含む他の多くの場所で発見されました。 一部のジルコニウム鉱石は、マダガスカル、ナイジェリア、セネガル、南アフリカでも商業的に採掘されています。

ジルコンは、鋳物砂、研磨剤、および実験室用るつぼ用のジルコンおよびジルコニア耐火組成物の成分として使用されます。 釉薬やエナメルの乳白剤として機能するセラミック組成物に含まれています。 ジルコンとジルコニアのレンガは、ガラス炉のライニングとして使用されています。 ジルコニア フォームは、鉄および非鉄金属の両方を押し出すための金型として、また特に連続鋳造用の金属を注ぐためのスパウト ライニングとしても使用されます。

現在、ジルコニウム金属の 90% 以上が原子力発電に使用されています。これは、ジルコニウムは中性子の吸収断面積が小さく、ハフニウムが含まれていなければ原子炉内の腐食に対する耐性が高いためです。 ジルコニウムは、鋳鉄、鋼、および外科用器具の製造にも使用されています。 アークランプ、火工品、特殊な溶接フラックス、プラスチックの顔料として使用されています。

粉末状のジルコニウム金属は、熱電子管の「ゲッター」として使用され、管要素のポンピングおよびガス抜きの後に最後の微量のガスを吸収します。 細いリボンやウールの形をした金属は、写真用フラッシュ バルブのフィルターとしても使用されます。 塊状の金属は、反応容器のライニングに純粋または合金の形で使用されます。 また、化学プロセスのポンプや配管系のライニングとしても使用されています。 ジルコニウムとコロンビウムの優れた超伝導合金は、6.7 T の磁場を持つ磁石に使用されています。

炭化ジルコニウム > 二ホウ化ジルコニウム どちらも硬質で耐火性の金属化合物で、金属の切削工具に使用されてきました。 二ホウ化物は、平炉の熱電対ジャケットとしても使用されています。 非常に長寿命の熱電対。 四塩化ジルコニウム 有機合成や繊維の撥水剤に使用されています。 また、日焼け剤としても有用です。

ハフニウム金属 非常に高温で腐食性の条件で作動しなければならないロケットエンジン部品のタンタルのクラッディングとして使用されています。 熱中性子断面積が大きいため、原子炉の制御棒材料としても使用されています。 さらに、ハフニウムは電極や電球のフィラメントの製造にも使用されています。

危険

ジルコニウム化合物が生理学的に不活性であると述べるのは不正確ですが、ほとんどの生物のジルコニウムに対する耐性は、ほとんどの重金属に対する耐性と比較して優れているようです. ジルコニウム塩は、プルトニウム中毒の治療に使用され、プルトニウム (およびイットリウム) が骨格に沈着するのを防ぎ、治療が早期に開始された場合に沈着を防止します。 この研究の過程で、ラットの食事は有害な影響なしに比較的長期間にわたってジルコニアを 20% も含むことができ、静脈内 LD は50 ラットのクエン酸ジルコニウムナトリウムの量は約 171 mg/kg 体重です。 他の研究者は腹腔内LDを発見しました50 ラットでは乳酸ジルコニウムで0.67 g/kg、ジルコン酸バリウムで0.42 g/kg、マウスでは乳酸ジルコニウムナトリウムで51 mg/kg。

ジルコニウム化合物は、Rhus (ツタウルシ) 皮膚炎の局所治療や体の消臭剤として推奨され、使用されています。 使用されてきたいくつかの化合物は、炭酸含水ジルコニア、含水ジルコニア、および乳酸ジルコニウムナトリウムである。 これらの適用の結果として、持続的な皮膚の肉芽腫状態が生じるという多くの報告がありました。

職業被ばくに関連してより直接的に関心が持たれているのは、ジルコニウム化合物の吸入の影響であり、これは他の投与経路ほど広く研究されていません。 しかし、いくつかの実験が行われており、少なくとも XNUMX 件は人への暴露が報告されています。 この例では、ジルコニウムとハフニウムの処理プラントで XNUMX 年間暴露された化学エンジニアが、肉芽腫性肺の状態にあることが判明しました。 他のすべての従業員の検査では、これに匹敵する病変は見られなかったため、ジルコニウムへの暴露前に比較的重度のベリリウムへの暴露が原因である可能性が最も高いと結論付けられました。

実験動物をジルコニウム化合物に暴露すると、乳酸ジルコニウムとジルコン酸バリウムの両方が、大気中のジルコニウム濃度約 5 mg/mXNUMX で重度の持続性慢性間質性肺炎を引き起こすことが示された。3. はるかに高い大気中の乳酸ジルコニウム ナトリウム濃度 0.049 mg/cm3 より短い暴露では、気管支周囲膿瘍、細気管支周囲肉芽腫、および小葉性肺炎を引き起こすことがわかっています。 ヒトにおけるジルコニウムじん肺の記録は不足しているが、ある研究の著者は、ジルコニウムがじん肺の原因である可能性が高いと考えるべきであると結論付けており、職場で適切な予防措置を講じることを推奨している.

ハフニウム化合物の毒性に関する少数の調査では、ジルコニウム塩よりもわずかに高い急性毒性が示されています。 ハフニウムとその化合物は肝障害を引き起こします。 10 mg/kg の塩化ハフニルは、可溶性ジルコニウム塩と同様に、猫の心血管虚脱と呼吸停止を引き起こしました。 腹腔内LD50 ハフニウムの 112 mg/kg は、ジルコニウムのそれよりもはるかに小さくありません。

安全衛生対策

火と爆発. 微粉末の形態のジルコニウム金属は、空気、窒素、または二酸化炭素中で燃焼します。 粉末は 45 から 300 mg/l の範囲で空気中で爆発性であり、おそらく粒子の分離によって発生する静電気のために、乱されると自然発火します。

粉末金属は、湿った状態で輸送および処理する必要があります。 水は通常、湿潤に使用されます。 粉末を使用前に乾燥させる場合、使用量はできるだけ少なくし、爆発の際の拡散を防ぐために作業は別々のキュービクルで行う必要があります。 静電気を含むすべての発火源は、粉体を取り扱う場所から排除する必要があります。

エリア内のすべての表面は、水で洗い流して完全にほこりのない状態に保つことができるように、不浸透性で継ぎ目がないようにする必要があります。 こぼれた粉はすぐに水で洗い流して、その場で乾かないようにしてください。 粉末で汚染された使用済みの紙や布は、少なくとも毎日行う必要がある焼却のために取り出すまで、蓋付きの容器に湿らせておく必要があります。 乾燥した粉末はできるだけかき乱さずに取り扱い、火花を発生させないツールのみを使用する必要があります。 ゴム製またはプラスチック製のエプロンを作業服の上に着用する場合は、帯電防止化合物で処理する必要があります。 帯電防止材料で効果的に処理されていない限り、作業服は非合成繊維でできている必要があります。

ジルコニウムやハフニウムを使用するすべてのプロセスは、空気中の汚染を暴露限界未満に保つように設計および換気する必要があります。

 

戻る

読む 6155 <font style="vertical-align: inherit;">回数</font> 19:先週の木曜日、2011月10 37に行わ
このカテゴリの詳細: « 亜鉛

免責事項: ILO は、この Web ポータルに掲載されているコンテンツが英語以外の言語で提示されていることについて責任を負いません。英語は、オリジナル コンテンツの最初の制作およびピア レビューに使用される言語です。その後、特定の統計が更新されていません。百科事典の第 4 版 (1998 年) の作成。

内容

金属:化学的性質と毒性に関する参考文献

有害物質疾病登録局 (ATSDR)。 1995. 環境医学の事例研究: 鉛の毒性。 アトランタ: ATSDR.

ブリーフ、RS、JW ブランチャード、RA スカラ、および JH ブラッカー。 1971. 石油産業における金属カルボニル。 Arch Environ Health 23:373–384。

国際がん研究機関 (IARC)。 1990. クロム、ニッケルおよび溶接。 リヨン: IARC.

国立労働安全衛生研究所 (NIOSH)。 1994. 化学的危険に関する NIOSH ポケット ガイド。 DHHS (NIOSH) 発行番号 94-116。 オハイオ州シンシナティ: NIOSH.

Rendall、REG、JI Phillips、KAレントン。 1994. 金属アーク プロセスからの微粒子ニッケルへの暴露後の死亡。 Ann Occup Hyg 38:921–930.

サンダーマン、FW、ジュニア、A オスカーソン。 1991年。ニッケル。 環境中の金属とその化合物、ドイツ、ヴァインハイムの E Merian 編集: VCH Verlag。

サンダーマン、FW、ジュニア、A アイティオ、LO モーガン、T ノーセス。 1986年。ニッケルの生物学的モニタリング。 Tox Ind Health 2:17–78.

国連危険物輸送専門家委員会。 1995. 危険物の輸送に関する勧告、第 9 版。 ニューヨーク:国連。