Rtuti

Pozadí

Rtuť je jedním ze základních chemických prvků. Je to těžký, stříbřitý kov, který je při normálních teplotách tekutý. Rtuť snadno tvoří slitiny s jinými kovy, což je užitečné při zpracování zlata a stříbra. Hodně z podnětu k rozvoji ložisek rtuťové rudy ve Spojených státech přišlo po objevu zlata a stříbra v Kalifornii a dalších západních státech v roce 1800. Bohužel, rtuť je také vysoce toxický materiál, a v důsledku toho se jeho použití za posledních 20 let výrazně snížilo. Jeho hlavní aplikace jsou při výrobě chloru a hydroxidu sodného, a jako součást mnoha elektrických zařízení, včetně zářivek a rtuťových par.

rtuť byla nalezena v egyptských hrobkách z doby kolem roku 1500 př. n. l. a pravděpodobně byla používána pro kosmetické a léčebné účely ještě dříve. Asi v roce 350 př. n. l. , řecký filozof a vědec Aristoteles popsal, jak byla rumělková Ruda zahřívána, aby získala rtuť pro náboženské obřady. Římané používali rtuť k různým účelům a dali jí název hydrargyrum, což znamená tekuté stříbro, od kterého je odvozen chemický symbol pro rtuť, Hg.

poptávka po rtuti výrazně vzrostla v roce 1557 s vývojem procesu, který používal rtuť k extrakci stříbra z její rudy. Rtuťový barometr vynalezl Torricelli v roce 1643, následovaný vynálezem rtuťového teploměru Fahrenheitem v roce 1714. První použití rtuti slitiny, nebo amalgám, jako plombování zubů v zubním lékařství byl v roce 1828, i když obavy o toxicitě rtuti brání rozšířené používání této nové techniky. Teprve v roce 1895 experimentální práce G. v. Blacka ukázala, že amalgámové výplně jsou bezpečné, i když o 100 let později vědci o tomto bodě stále debatovali.

rtuť si našla cestu do mnoha výrobků a průmyslových aplikací po roce 1900. Běžně se používal v bateriích, barvách, výbušninách, žárovkách, vypínačích světel, léčivech, fungicidech a pesticidech. Rtuť byla také použita jako součást procesů k výrobě papíru, plsti, skla a mnoha plastů.

V roce 1980, zvýšení porozumění a povědomí o škodlivých zdraví a životního prostředí účinkům rtuti začal výrazně převažují nad jeho přínosy, a spotřeba začala prudce klesat. Do roku 1992 jeho použití v bateriích kleslo na méně než 5% své úrovně v roce 1988 a celkové použití v elektrických zařízeních a žárovkách kleslo ve stejném období o 50%. Používání rtuti v barvách, fungicidy, a pesticidy byly ve Spojených státech zakázány, a jeho použití v papír, plsť, a procesy výroby skla byly dobrovolně přerušeny.

celosvětově je produkce rtuti omezena pouze na několik zemí s uvolněnými zákony o životním prostředí. Těžba rtuti zcela skončila ve Španělsku, které bylo do roku 1989 největším světovým producentem. Ve Spojených státech se také zastavila těžba rtuti, i když v rámci procesu rafinace zlata se získává malé množství rtuti, aby se zabránilo kontaminaci životního prostředí. Čína, Rusko (dříve SSSR), Mexiko a Alžírsko byly největšími producenty rtuti v roce 1992.

suroviny

rtuť se v přírodě vyskytuje jen zřídka. Většina rtuti je chemicky vázána na jiné materiály ve formě rud. Nejběžnější rudou je červený sulfid rtuti (HgS), známý také jako rumělka. Mezi další rtuťové rudy patří korderoit (Hg 3 S 2 Cl 2 ), livingstonit (HgSb 4 S 8 ), montroydit (HgO) a kalomel (HgCl). Existuje několik dalších. Rtuťové rudy se tvoří pod zemí, když teplé minerální roztoky stoupají k zemskému povrchu pod vlivem sopečného působení. Obvykle se vyskytují v chybných a zlomených horninách v relativně mělkých hloubkách 3-3000 ft (1-1000 m).

Další zdroje rtuti patří skládky a nenápadné hromady dříve, méně efektivní těžbu a zpracování.

výrobní proces

proces extrakce rtuti z jejích rud se příliš nezměnil od doby, kdy ji Aristoteles poprvé popsal před více než 2300 lety. Ruměnka se rozdrtí a zahřeje, aby se rtuť uvolnila jako pára. Rtuťová pára se pak ochladí, kondenzuje a shromažďuje. Tímto způsobem lze získat téměř 95% obsahu rtuti rumělky.

zde je typická posloupnost operací používaných pro moderní extrakci a rafinaci rtuti.

těžba

rumělka se vyskytuje v koncentrovaných ložiscích umístěných na povrchu nebo v jeho blízkosti. Asi 90% těchto ložisek je dostatečně hluboké, aby vyžadovalo podzemní těžbu tunely. Zbývajících 10% lze vykopat z otevřených jám.

• 1 rumělka se uvolňuje z okolních hornin vrtáním a tryskáním výbušninami nebo použitím elektrického zařízení. Ruda je vyvedena z dolu na dopravních pásech nebo v nákladních automobilech nebo vlacích.

Pražení

Protože cinabaritu je relativně koncentrovaný, může být zpracovány přímo, bez jakékoli mezilehlé kroky k odstranění odpadu.

• 2 Ruda se nejprve rozdrtí v jednom nebo více kuželových drtičích. Kuželový drtič se skládá z vnitřního brusného kužele, který se otáčí na excentrické svislé ose uvnitř pevného vnějšího kužele. Jak je ruda přiváděna do horní části drtiče, je stlačena mezi dvěma kužely a rozdělena na menší kousky.
• 3 drcená ruda se pak rozemele ještě menší sérií mlýnů. Každý Mlýn se skládá z velké válcové nádoby položené na boku a otáčející se na vodorovné ose. Mlýn může být naplněn krátkými délkami ocelových tyčí nebo ocelovými kuličkami, aby se zajistilo broušení.
• 4 Jemně prášková ruda se přivádí do pece nebo pece, která má být zahřátá. Některé operace používají vícenásobnou krbovou pec, ve kterém je ruda mechanicky přesunuta dolů svislým hřídelem z jedné římsy, nebo krb, na další pomalu rotujícími hráběmi. Jiné operace používají rotační pec, ve kterém je ruda klesla po délce dlouhé, rotující válec, který je nakloněn o několik stupňů z vodorovné polohy. V obou případech je teplo zajištěno spalováním zemního plynu nebo nějakého jiného paliva ve spodní části pece nebo pece. Vyhřívané rumělka (HgS) reaguje s kyslíkem (02) ve vzduchu produkovat oxid siřičitý (SO 2 ), což umožňuje rtuť stoupat jako pára. Tento proces se nazývá pražení.

Kondenzační

• 5 páry rtuti stoupá nahoru a ven z pece nebo pece spolu s oxid siřičitý, vodní páry a dalších produktů spalování. Značné množství jemného prachu z práškové rudy je také neseno a musí být odděleno a zachyceno.
• 6 výfuk horké pece prochází vodou chlazeným kondenzátorem. Jako výfukové ochladí, rtuť, která má bod varu 675° F (357° C), je první kondenzovat do kapaliny, přičemž dalších plynů a par musí být odvětráván, nebo být dále zpracován ke snížení znečištění ovzduší.
• 7 kapalná rtuť se shromažďuje. Protože rtuť má velmi vysokou měrnou hmotnost, jakékoli nečistoty mají tendenci stoupat na povrch a vytvářet tmavý film nebo spodinu. Tyto nečistoty se odstraňují filtrací a zanechávají kapalnou rtuť, která je asi 99,9% čistá. Nečistoty jsou ošetřené vápnem
  

  Za účelem získání rtuti z jeho rud, cinabaritu je rozdrcen a zahřeje na vydání rtuť jako pára. Rtuťová pára se pak ochladí, kondenzuje a shromažďuje.

  oddělte a zachyťte jakoukoli rtuť, která mohla tvořit sloučeniny.

rafinace

většina komerční rtuti je 99,9% čistá a může být použita přímo z procesu pražení a kondenzace. Rtuť s vyšší čistotou je potřebná pro některé omezené aplikace a musí být dále rafinována. Tento ultrapure mercury velí Prémiové ceně.

• 8 vyšší čistotu lze získat několika způsoby rafinace. Rtuť může být znovu mechanicky filtrována a určité nečistoty mohou být odstraněny oxidací chemickými látkami nebo vzduchem. V některých případech je rtuť rafinována elektrolytickým procesem, ve kterém elektrický proud prochází nádrží kapalné rtuti, aby se odstranily nečistoty. Nejčastější rafinace metody je trojitá destilace, ve které teplota kapalné rtuti je pečlivě vychoval, dokud se nečistoty buď odpaří nebo rtuť sám odpařuje, přičemž nečistoty za sebou. Tento destilační proces se provádí třikrát, přičemž čistota se pokaždé zvyšuje.

doprava

• 9 Komerční rtuť se nalije do tepaného železa nebo ocelových baněk a uzavře se. Každá baňka obsahuje 76 lb (34,5 kg) rtuti. Rtuť vyšší čistoty je obvykle uzavřena v menších skleněných nebo plastových nádobách pro přepravu.

kontrola kvality

komerční rtuť s čistotou 99,9% se nazývá prvotřídní Panenská rtuť. Ultračistá rtuť se obvykle vyrábí metodou trojité destilace a nazývá se trojnásobně destilovaná rtuť.

kontroly kvality procesu pražení a kondenzace spočívají v bodové kontrole kondenzované kapalné rtuti na přítomnost cizích kovů, protože se jedná o nejčastější kontaminanty. Přítomnost zlata, stříbra a obecných kovů je detekována různými metodami chemického testování.

Triple-destilovaná rtuť se testuje odpařováním nebo spektrografickou analýzou. Při způsobu odpařování se vzorek rtuti odpaří a zbytek se zváží. Při metodě spektrografické analýzy se vzorek rtuti odpaří a zbytek se smísí s grafitem. Světlo přicházející z výsledné směsi je zobrazeno spektrometrem, který odděluje světlo do různých barevných pásem v závislosti na přítomných chemických prvcích.

účinky na zdraví a životní prostředí

rtuť je vysoce toxická pro člověka. Expozice může pocházet z inhalace, požití nebo absorpce kůží. Ze tří je nejnebezpečnější inhalace rtuťové páry. Krátkodobé působení par rtuti může produkovat slabost, zimnice, nevolnost, zvracení, průjem a další příznaky během několika hodin. Obnova je obvykle dokončena, jakmile je oběť odstraněna ze zdroje. Dlouhodobá expozice rtuti páry vytváří třes, podrážděnost, nespavost, zmatenost, nadměrné slinění, a další oslabující účinky.

v normálních situacích většina expozice rtuti pochází z požití určitých potravin, jako jsou ryby, ve kterých se rtuť nahromadila na vysokých úrovních. Ačkoli rtuť není absorbována ve velkém množství při průchodu lidským zažívacím systémem, bylo prokázáno, že požití po dlouhou dobu má kumulativní účinky.

v průmyslových situacích představuje expozice rtuti mnohem vážnější nebezpečí. Těžba a zpracování rtuťové rudy může pracovníky vystavit výparům rtuti i přímému kontaktu s pokožkou. Výroba chloru a hydroxidu sodného může také způsobit významná rizika expozice rtuti. Zubní lékaři a zubní asistenti mohou být vystaveni rtuti při přípravě a umisťování rtuťových amalgámových výplní.

protože rtuť představuje vážné zdravotní riziko, její používání a uvolňování do životního prostředí podléhá stále přísnějším omezením. V roce 1988 se odhadovalo, že 24 milionů lb / yr (11 milionů kglyr) rtuti bylo uvolněno do vzduchu, země a vody po celém světě v důsledku lidské činnosti. To zahrnovalo rtuti vydané těžba rtuti a rafinace, různých výrobních operací, spalování uhlí, odkládání komunálního odpadu a čistírenských kalů, a jiných zdrojů.

ve Spojených státech zakázala agentura pro ochranu životního prostředí (EPA) používání rtuti pro mnoho aplikací. EPA stanovila za cíl snížení hladiny rtuti v komunálním odpadu z 1,4 milionu Ib/yr (0.64 milionů kg/rok) v roce 1989 0,35 milionů liber ročně (0.16 milionů kg/rok) do roku 2000. Toho je třeba dosáhnout snížením používání rtuti ve výrobcích a zvýšením odvádění rtuti z komunálního odpadu recyklací.

budoucnost

rtuť je stále důležitou součástí mnoha produktů a procesů, i když se očekává, že její použití bude i nadále klesat. Očekává se, že lepší manipulace a recyklace rtuti významně sníží její uvolňování do životního prostředí a tím sníží její zdravotní riziko.