Цветные металлы

ществ в атмосферу могут привлечь за собой серьезные последствия, которые

в настоящее время трудно предвидеть.

Защита атмосферы от загрязнений  является международной пробле-

мой, так как выбросы возрастают во всех индустриально развитых странах  и 

рост их приблизительно пропорционален уровню промышленного производ-

ства в этих странах.

На долю предприятий черной и  цветной металлургии приходится около 

20–25 % общих вредных выбросов  в атмосферу, а в районах  расположения 

крупных металлургических заводов  и комбинатов – более 50 % всего количе-

ства загрязнений. В связи с  этим в металлургической отрасли  проделана зна-

чительная работа по увеличению количества газоочистных установок на ме-

таллургических предприятиях и  улучшению показателей их работы.

Газы, образующиеся при производстве свинца и цинка, в большинстве

случаев весьма агрессивны, так как  в их состав входят оксиды серы (серни-

стый и серный ангидрид). Их наличие  в газах повышает температуру  точки 

росы до 200 °С и выше, что сильно затрудняет работу некоторых газоочист-

ных аппаратов.

Особенное внимание  при работе на серосодержащих газах уделяется 

соблюдению герметичности газоотводящего тракта. Подсос воздуха в тракт 

может вызвать снижение температуры  отходящего газа ниже точки росы с 

последующей конденсацией паров, вызывающей интенсивную коррозию ме-

талла в электрофильтрах и значительное снижение срока службы ткани в  ру-

кавных фильтрах.

Температура очищаемых газов может  значительно колебаться в связи  с 

тем, что пылеулавители в ряде случаев входят в технологическую схему, а не

устанавливаются в конце газоотводящего тракта.

Повышенные температуры газа и  высокая температура точки росы обу-

славливают необходимость применения высокотемпературных пылеулавите-

лей – нестандартных циклонов с  водяным охлаждением, высокотемператур-

ных электрофильтров (типа УГТ, ЭГТ), тканевых фильтьтров с рукавами из

особотермостойких тканей. Наличие  сернистых соединений в газах  ограни-

чивает применение мокрых способов очистки из-за интенсивной коррозии

элементов газоотводящего тракта и требует специального коррозионно-

 

стойкого их исполнения. В случае выбросов газов в атмосферу высокая  тем-

пература точки росы не позволяет  осуществлять глубокое охлаждение этих

газов, что связано с большими потерями тепла в окружающую среду.

В ряде пирометаллургических процессов  производства свинца и цинка 

вынос пыли из шихты и переход  металлов в пыль может достигать  очень вы-

соких значений. Особенно интенсивно пыль образуется при обжиге цинко-

вых концентратов в печах «кипящего  слоя», при автогенной плавке свинцо-

вых концентратов во взвешенном состоянии, в шлаковозгоночных печах и 

при  вельцевании. Например, вынос  пыли из печи КС составляет 35–40 %,

а переход металлов в пыль при  вельцевании  – 92 %цинка, 85 % свинца,

97 % кадмия и 75 % индия.

Во многих случаях пыль и некоторые  газообразные компоненты, со-

держащиеся в отходящих газах, высокотоксичны. К таким относятся  пыли

свинца, цинка, сурьмы и некоторых  других металлов. Поэтому, например, на

свинцовых заводах за основными  газоочистными аппаратами устанавливают

аппараты доочистки, чаще всего  рукавные фильтры типа РФСП, обеспечи-

вающие выходную запыленность в  пределах 2–4 мг/м

3

.

Во многих случаях пыли высокодисперсны, а запыленность газовых пото-

ков значительна, например, в автогенных процессах она достигает 300–400 г/м

3

.

Пыли в металлургии свинца и  цинка содержат цветные и редкие метал-

лы, вследствие чего в большинстве  случаев имеют высокую стоимость.  Их

улавливание способствует рентабельности и быстрой самоокупаемости со-

оружаемых газоочистных установок.

Помимо пылей, широко используют и  находящиеся в газах сернистые 

соединения, направляя их в сернокислотные цеха и заводы для производства

серной кислоты, которая оказывается  значительно дешевле, чем при  получе-

ние ее из пирита или элементарной серы. При концентрации SO2 в газах ниже

3,5 % производство ее становится  нерентабельным, и такой газ приходится 

или смешивать с высококонцентрированными сернистыми газами, или после 

предварительной очистки выбрасывать  в атмосферу. В последнее время сте-

пень использования серы значительно  повышается в результате применения

новых технологических процессов  получения металлов (КИВЦЭТ, КФП,

 

 

 

Никель (Ni, Niccolum)

Никель  относится к числу микроэлементов, необходимых для нормального  развития живых организмов. Однако о его роли в живых организмах известно немного. Известно, что никель принимает участие в ферментативных реакциях у животных и растений. В организме животных он накапливается в ороговевших тканях, особенно в перьях. Повышенное содержание никеля в почвах приводят к эндемическим заболеваниям — у растений появляются уродливые формы, у животных — заболевания глаз, связанные с накоплением никеля в роговице. Токсическая доза (для крыс) — 50 мг.

Рекомендуемой ежедневной нормы приема никеля не существует, применение Ni допустимо только после выявления его дефицита.

На никель, поступающий с пищей, так же как  и при контакте с никелевыми сплавами, часто возникает аллергия в виде экземы. У больных экземой концентрация в крови меди, цинка и никеля повышена.

Жесткая вода содержит кальций, магний и никель. Ni присутствует в питьевой воде, куда он попадает из стенок водопроводных труб (особенно утром, так как ночью вода в трубах застаивается).

Высокий уровень Ni в крови может быть также связан с артритом.

Используемые  в промышленности карбонильные соединения Ni являются канцерогенными веществами 1 группы опасности.

При недоказанном дефиците Ni применять никель-содержащие препараты опасно потенцированием  онко- и мутагенеза.

Никель — основная причина аллергии (контактного дерматита) на металлы, контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки). В Евросоюзе ограничено содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека.

Особенно  вредны летучие соединения никеля, в частности, его тетракарбонил Ni(CO)4. ПДК соединений никеля в воздухе составляет от 0,0002 до 0,001 мг/м3 (для различных соединений). Карбонил никеля [Ni(CO)4] — очень ядовит. Предельно допустимая концентрация его паров в воздухе производственных помещений 0.0005 мг/м3.

В XX веке было установлено, что поджелудочная  железа очень богата никелем. При  введении вслед за инсулином никеля продлевается действие инсулина и тем  самым повышается гипогликемическая  активность. Никель оказывает влияние  на ферментативные процессы, окисление аскорбиновой кислоты, ускоряет переход сульфгидрильных групп в дисульфидные. Никель может угнетать действие адреналина и снижать артериальное давления. Избыточное поступление никеля в организм вызывает витилиго. Депонируется никель в поджелудочной и околощитовидной железах.

 

 

 

Цельный металлический  никель для здоровья не опасен. А вот пыль, пары  никеля  и его соединений токсичны, и могут вызвать заболевания носоглотки, легких, злокачественные новообразования, дерматиты, экземы. Согласно классификации Международного агентства исследований рака (IARC) металлический никель (пыль) и гипосульфит никеля являются канцерогенами и опасны в концентрациях 0,0004–0,4 и 0,0001–0,1 мг/м3, соответственно. Первые  эпидемиологические исследования онкологической опасности различных соединений никеля были начаты более 60 лет назад. Смертность от рака всех локализаций среди рабочих 6 предприятий по производству никеля (за 13 лет) превышала смертность в контрольной группе – населении городов, расположенных вблизи этих предприятий. Посуда  из нержавеющей стали считается  очень прочной и удобной. Но входящий в состав этой стали никель является сильным аллергеном и обладает канцерогенными свойствами. Не рекомендуется готовить в такой посуде острые и овощные  блюда. Дело в том, что соки овощей при термической обработке вступают в химическую реакцию с ионами металлов, в результате чего образуются вредные соли. Менее вредной является посуда из нержавеющей стали, имеющая надпись «nikel frei», означающую «без никеля». В организм никель поступает в основном через  дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт и кожу. В малых концентрациях  никель может вызвать у чувствительных к нему людей дерматиты, экзему рук. Данные о токсичности никеля и  его соединений при воздействии на кожу немногочисленны. Однако, в крови людей, больных контактными дерматозами, выявлено повышенное содержание никеля. Аллергические реакции на никель объясняются следующим  образом. В результате потоотделения  происходит взаимодействие с металлической  поверхностью, выделяются ионы никеля, которые могут проникнуть через кожу в организм человека. Это приводит к  воздействию никеля на клеточном уровне на белок, который активизирует иммунную систему. Согласно статистическим исследованиям, аллергия на никель более часто проявляется у женщин, чем у мужчин. Аллергические кожные реакции может вызвать никель, содержащийся в сережках, цепочках, браслетах, другой бижутерии, пряжках ремней, никелированных оправах очков. Поэтому надпись «nikel frei» на бижутерии означает ее большую безопасность для потребителя.

 

 

 

 

икель в организме: роль, недостаток и избыток, никель в продуктах

С саксонскими горняками  связано не одно открытие в области  химии: благодаря им, однажды был  открыт кобальт – металл назвали  именем гнома, и в той же местности, только несколько позже, жил и другой гном, не такой злой, но тоже любивший строить рабочим всякие каверзы. Рудокопы искали медь, и находили нечто похожее на медную руду, но медь из неё не получалась, так что рабочие назвали этот минерал «дьявольской медью», а полученный из неё позже металл был назван никелем, по имени гнома Ника – это одна из версий.

Никель  получил шведский учёный А.Ф. Кронштедт  в середине XVIII века, но есть и другая версия происхождения его названия – от немецкого слова «kupiernickel», что и означает в переводе «дьявольская медь», хотя ничего дьявольского в этом блестящем, серебристо-белом и пластичном металле нет. Тогдашние учёные считали никель сплавом, и спорили до начала XIX века, пока он не был выделен в чистом виде, без всяких примесей.

Вообще-то некоторые учёные считают, что люди узнали о свойствах никеля задолго  до того, как он был найден в земной коре – правда, тогда они не знали, как он называется. Во многих метеоритах, которые люди находили с древних  времён, содержится прочное и практически нержавеющее железо – раньше из него делали оружие и украшения-талисманы.

Никель  очень мало подвержен коррозии; со щелочами он не реагирует, но в кислотах растворяется. Сегодня его добывают из железо-никелевого колчедана, называемого пентландитом – по имени нашедшего его в XIX веке англичанина Д. Пентленда, и из другой руды – гарниерита, никелевого силиката со сложным и изменчивым составом, тоже носящего имя открывшего его геолога – француза Ж. Гарнье.

Используется никель в разных отраслях промышленности, науки и техники: он входит в сплавы для изготовления монет, причём во многих странах – например, в США пятицентовую монету в просторечии называют «никелем»; различных покрытий – мы все знаем никелированную посуду и кухонные принадлежности; музыкальных инструментов; из сплавов с никелем делают швейные иглы и заклёпки для модной одежды; в медицине часто используют изготавливаемые из этого металла имплантаты (импланты); никель входит в состав косметики и средств бытовой химии.

На основе никеля учёные создали удивительный материал, не поддающийся деформации – он очень быстро возвращается к первоначальной форме, поэтому его применяют в самых разных сферах – например, изготавливают прочные оправы для очков.

Никель используется в электротехнике и кораблестроении, при построении химических приборов и щелочных аккумуляторов – некоторые известные учёные XX века даже говорили, что никель занимает одно из основных мест в технике металлов.

Для организма человека и животных никель – необходимый питательный элемент, но учёные немного знают о его биологической роли. В животных и растительных организмах он участвует в ферментативных реакциях, а у птиц накапливается в перьях. У нас он содержится в печени и почках, поджелудочной железе, гипофизе и лёгких.

 

Никель  в продуктах

Основной  путь поступления никеля в организм – с пищей. Его много в какао  и чае, шоколаде, молоке и молочных продуктах, бобовых, орехах, семечках, цельном зерне, гречихе, овсянке, рыбе, морепродуктах, мясе, субпродуктах, яйцах, грибах, абрикосах, смородине, вишнях, луке и укропе, щавеле, салате, моркови и некоторых других овощах. С водой никель тоже поступает в организм – до ¼ всего количества. Особенно много никеля в жёсткой водопроводной воде – утром его больше, потому что ночью вода застаивается в трубах.

В сутки человек  получает до 0,6 мг никеля; необходимые  нормы не определялись, но учёные считают, что человеку достаточно от 100 до 300 мкг.

Значение  никеля для организма

Больше  всего никеля в околощитовидной  и поджелудочной железе, и гипофизе – органах, во многом отвечающих за обменные процессы в организме: в них синтезируются гормоны, витамины и другие нужные организму вещества. Как уже, сказано, биологическое значение этого элемента выяснено не до конца, но многие наблюдения показывают, что никель влияет на состояние здоровья и самочувствие человека.

Так, если после введения инсулина ввести никель, то его действие продлевается. Никель принимает участие во многих биохимических  процессах в организме, снижает  давление, замедляет действие адреналина и т.д.

На  процессы кроветворения никель тоже влияет благотворно; сохраняет структуру нуклеиновых кислот и клеточных мембран; участвует в обмене витаминов С и В12, кальция и других веществ.

Недостаток  никеля

Если  никеля в организм поступает мало, то может несколько подняться  уровень сахара в крови, зато снижается уровень гемоглобина; у детей замедляется рост. Однако недостаток никеля, и тем более его дефицит, встречаются очень редко, так что назначать самому себе препараты никеля не следует – это опасно. Когда никель поступает в организм с пищей, он нетоксичен, но препараты – это другое дело: так можно вызвать развитие опухолей и мутации на уровне клетки.

Избыток никеля

Избыток никеля встречается гораздо чаще, но связан он обычно с производственными  и бытовыми причинами. Особенно токсичны хлорид и сульфат никеля, так как они растворимы в воде – нерастворимые соединения в десятки раз безопаснее.