Mercurio

Fondo

el Mercurio es uno de los elementos químicos básicos. Es un metal pesado y plateado que es líquido a temperaturas normales. El mercurio forma fácilmente aleaciones con otros metales, y esto lo hace útil en el procesamiento de oro y plata. Gran parte del impulso para desarrollar depósitos de mineral de mercurio en los Estados Unidos se produjo después del descubrimiento de oro y plata en California y otros estados occidentales en la década de 1800. Desafortunadamente, el mercurio también es un material altamente tóxico, y como resultado, su uso ha disminuido drásticamente en los últimos 20 años. Sus principales aplicaciones se encuentran en la producción de cloro y sosa cáustica, y como componente de muchos dispositivos eléctricos, incluidas las lámparas fluorescentes y de vapor de mercurio.

El mercurio se ha encontrado en tumbas egipcias que datan de aproximadamente el año 1500 a.C., y probablemente se usó con fines cosméticos y medicinales incluso antes. Alrededor del 350 a. C. , el filósofo y científico griego Aristóteles describió cómo el mineral de cinabrio se calentaba para extraer mercurio para ceremonias religiosas. Los romanos usaban mercurio para una variedad de propósitos y le dieron el nombre de hydrargyrum, que significa plata líquida, de la que se deriva el símbolo químico para mercurio, Hg.

La demanda de mercurio aumentó considerablemente en 1557 con el desarrollo de un proceso que utilizaba mercurio para extraer plata de su mineral. El barómetro de mercurio fue inventado por Torricelli en 1643, seguido por la invención del termómetro de mercurio por Fahrenheit en 1714. El primer uso de una aleación de mercurio, o amalgama, como empaste dental en odontología fue en 1828, aunque las preocupaciones sobre la naturaleza tóxica del mercurio impidieron el uso generalizado de esta nueva técnica. No fue hasta 1895 que el trabajo experimental de G. V. Black mostró que los empastes de amalgama eran seguros, aunque 100 años después los científicos todavía estaban debatiendo ese punto.

El mercurio se abrió camino en muchos productos y aplicaciones industriales después de 1900. Se usaba comúnmente en baterías, pinturas, explosivos, bombillas, interruptores de luz, productos farmacéuticos, fungicidas y pesticidas. El mercurio también se utilizó como parte de los procesos para producir papel, fieltro, vidrio y muchos plásticos.

En el decenio de 1980, el aumento de la comprensión y la conciencia de los efectos nocivos para la salud y el medio ambiente del mercurio comenzó a superar en gran medida sus beneficios, y el uso comenzó a disminuir drásticamente. En 1992, su uso en baterías había disminuido a menos del 5% de su nivel en 1988, y el uso general en dispositivos eléctricos y bombillas había disminuido en un 50% en el mismo período. El uso de mercurio en pinturas, fungicidas y pesticidas ha sido prohibido en los Estados Unidos, y su uso en los procesos de fabricación de papel, fieltro y vidrio se ha interrumpido voluntariamente.

En todo el mundo, la producción de mercurio se limita a unos pocos países con leyes ambientales menos estrictas. La minería de mercurio ha cesado por completo en España, que hasta 1989 era el mayor productor mundial. En los Estados Unidos, la extracción de mercurio también ha cesado, aunque se recuperan pequeñas cantidades de mercurio como parte del proceso de refinación de oro para evitar la contaminación ambiental. China, Rusia (antes URSS), México y Argelia fueron los mayores productores de mercurio en 1992.

Materias primas

El mercurio rara vez se encuentra por sí solo en la naturaleza. La mayor parte del mercurio se une químicamente a otros materiales en forma de minerales. El mineral más común es el sulfuro de mercurio rojo (HgS), también conocido como cinabrio. Otros minerales de mercurio incluyen corderoita (Hg 3 S 2 Cl 2 ), livingstonita (HgSb 4 S 8 ), montroyita (HgO) y calomel (HgCl). Hay varios otros. Los minerales de mercurio se forman bajo tierra cuando las soluciones minerales cálidas se elevan hacia la superficie de la tierra bajo la influencia de la acción volcánica. Por lo general, se encuentran en rocas fracturadas y con fallas a profundidades relativamente bajas de 3-3000 pies (1-1000 m).

Otras fuentes de mercurio son los vertederos y las pilas de relaves de operaciones mineras y de procesamiento anteriores y menos eficientes.

El Proceso de fabricación

El proceso de extracción de mercurio de sus minerales no ha cambiado mucho desde que Aristóteles lo describió por primera vez hace más de 2.300 años. El mineral de cinabrio se tritura y se calienta para liberar el mercurio en forma de vapor. El vapor de mercurio se enfría, se condensa y se recoge. Casi el 95% del contenido de mercurio del mineral de cinabrio se puede recuperar mediante este proceso.

Aquí hay una secuencia típica de operaciones utilizadas para la extracción y refinación modernas de mercurio.

Minería

El mineral de cinabrio se produce en depósitos concentrados ubicados en la superficie o cerca de ella. Alrededor del 90% de estos depósitos son lo suficientemente profundos como para requerir minería subterránea con túneles. El 10% restante se puede excavar a cielo abierto.

• 1 El cinabrio se desprende de las rocas circundantes mediante perforaciones y voladuras con explosivos o mediante el uso de equipos de energía. El mineral se saca de la mina en cintas transportadoras o en camiones o trenes.

Tostado

Debido a que el mineral de cinabrio está relativamente concentrado, se puede procesar directamente sin ningún paso intermedio para eliminar el material de desecho.

• 2 El mineral se tritura primero en una o más trituradoras de cono. Una trituradora de cono consiste en un cono de molienda interior que gira sobre un eje vertical excéntrico dentro de un cono exterior fijo. A medida que el mineral se introduce en la parte superior de la trituradora, se aprieta entre los dos conos y se rompe en trozos más pequeños.
• 3 El mineral triturado es molido incluso más pequeño por una serie de molinos. Cada molino consiste en un gran recipiente cilíndrico que se coloca en su lado y gira sobre su eje horizontal. El molino puede llenarse con varillas de acero de longitudes cortas o con bolas de acero para proporcionar la acción de molienda.
• 4 El mineral en polvo fino se introduce en un horno o horno para calentarse. Algunas operaciones utilizan un horno de chimenea múltiple, en el que el mineral se mueve mecánicamente por un eje vertical de una repisa, o chimenea, a la siguiente mediante rastrillos de rotación lenta. Otras operaciones utilizan un horno rotatorio, en el que el mineral se desploma a lo largo de un cilindro largo y giratorio que está inclinado unos pocos grados de la horizontal. En cualquier caso, el calor es proporcionado por la combustión de gas natural u otro combustible en la parte inferior del horno o horno. El cinabrio calentado (HgS) reacciona con el oxígeno (02) en el aire para producir dióxido de azufre (SO 2 ), permitiendo que el mercurio se eleve en forma de vapor. Este proceso se llama tostado.

Condensación

• 5 El vapor de mercurio sube y sale del horno o horno junto con el dióxido de azufre, el vapor de agua y otros productos de combustión. Una cantidad considerable de polvo fino del mineral en polvo también se transporta y debe separarse y capturarse.
• 6 El escape del horno caliente pasa a través de un condensador refrigerado por agua. A medida que el escape se enfría, el mercurio, que tiene un punto de ebullición de 675° F (357° C), es el primero en condensarse en un líquido, dejando que los otros gases y vapores se ventilen o procesen aún más para reducir la contaminación del aire.
• 7 Se recoge el mercurio líquido. Debido a que el mercurio tiene una gravedad específica muy alta, las impurezas tienden a subir a la superficie y formar una película oscura o escoria. Estas impurezas se eliminan por filtración, dejando un mercurio líquido que es de aproximadamente 99,9% de pureza. Las impurezas se tratan con cal hasta
  

  Para extraer el mercurio de sus minerales, el mineral de cinabrio se tritura y calienta para liberar el mercurio como vapor. El vapor de mercurio se enfría, se condensa y se recoge.

  separar y capturar cualquier mercurio que pueda haber formado compuestos.

Refinación

La mayor parte del mercurio de calidad comercial es puro al 99,9% y se puede utilizar directamente desde el proceso de tostado y condensación. Se necesita mercurio de mayor pureza para algunas aplicaciones limitadas y debe perfeccionarse aún más. Este mercurio ultrapuro tiene un precio premium.

• 8 Se puede obtener mayor pureza a través de varios métodos de refinación. El mercurio puede filtrarse mecánicamente de nuevo y ciertas impurezas pueden eliminarse mediante oxidación con productos químicos o aire. En algunos casos, el mercurio se refina mediante un proceso electrolítico, en el que se pasa una corriente eléctrica a través de un tanque de mercurio líquido para eliminar las impurezas. El método de refinación más común es la triple destilación, en la que la temperatura del mercurio líquido se eleva cuidadosamente hasta que las impurezas se evaporan o el propio mercurio se evapora, dejando atrás las impurezas. Este proceso de destilación se realiza tres veces, con la pureza aumentando cada vez.

Envío

• 9 El mercurio de grado comercial se vierte en matraces de hierro forjado o acero y se sella. Cada matraz contiene 76 lb (34,5 kg) de mercurio. El mercurio de mayor pureza generalmente se sella en recipientes de vidrio o plástico más pequeños para su envío.

Control de calidad

El mercurio de grado comercial con una pureza del 99,9% se denomina mercurio de grado virgen de primera calidad. El mercurio ultrapuro generalmente se produce por el método de triple destilación y se denomina mercurio de triple destilación.

Las inspecciones de control de calidad del proceso de tostado y condensación consisten en comprobar de forma puntual el mercurio líquido condensado para detectar la presencia de metales extraños, ya que esos son los contaminantes más comunes. La presencia de oro, plata y metales básicos se detecta utilizando varios métodos de prueba química.

El mercurio de destilación triple se prueba mediante evaporación o análisis espectrográfico. En el método de evaporación, se evapora una muestra de mercurio y se pesa el residuo. En el método de análisis espectrográfico, se evapora una muestra de mercurio y el residuo se mezcla con grafito. La luz que proviene de la mezcla resultante se observa con un espectrómetro, que separa la luz en diferentes bandas de color dependiendo de los elementos químicos presentes.

Efectos en la salud y el medio ambiente

El mercurio es altamente tóxico para los seres humanos. La exposición puede provenir de inhalación, ingestión o absorción a través de la piel. De los tres, la inhalación de vapor de mercurio es la más peligrosa. La exposición a corto plazo al vapor de mercurio puede producir debilidad, escalofríos, náuseas, vómitos, diarrea y otros síntomas en unas pocas horas. La recuperación suele completarse una vez que la víctima se retira de la fuente. La exposición prolongada al vapor de mercurio produce temblores, irritabilidad, insomnio, confusión, salivación excesiva y otros efectos debilitantes.

En situaciones normales, la mayor parte de la exposición al mercurio proviene de la ingestión de ciertos alimentos, como el pescado, en los que el mercurio se ha acumulado en altos niveles. Aunque el mercurio no se absorbe en grandes cantidades cuando pasa a través del sistema digestivo humano, se ha demostrado que la ingestión durante un largo período de tiempo tiene efectos acumulativos.

En situaciones industriales, la exposición al mercurio es un peligro mucho más grave. La extracción y el procesamiento de mineral de mercurio pueden exponer a los trabajadores al vapor de mercurio, así como al contacto directo con la piel. La producción de cloro y sosa cáustica también puede causar riesgos significativos de exposición al mercurio. Los dentistas y asistentes dentales pueden estar expuestos al mercurio mientras preparan y colocan empastes de amalgama de mercurio.

Debido a que el mercurio representa un grave peligro para la salud, su uso y liberación al medio ambiente están sujetos a restricciones cada vez más estrictas. En 1988, se estimó que 24 millones de libras / año (11 millones de kglyr) de mercurio se liberaron en el aire, la tierra y el agua en todo el mundo como resultado de las actividades humanas. Esto incluía el mercurio liberado por la extracción y refinación de mercurio, diversas operaciones de fabricación, la combustión de carbón, el desecho de desechos municipales y lodos de depuradora, y otras fuentes.

En los Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) ha prohibido el uso de mercurio para muchas aplicaciones. La EPA se ha fijado el objetivo de reducir el nivel de mercurio encontrado en los desechos municipales de 1,4 millones de Ib/año (0,64 millones de kg/año) en 1989 a 0,35 millones de lb/año (0,16 millones de kg/año) para el año 2000. Esto se logrará reduciendo el uso de mercurio en los productos y aumentando la desviación de mercurio de los desechos municipales mediante el reciclado.

El futuro

El mercurio sigue siendo un componente importante de muchos productos y procesos, aunque se prevé que su uso seguirá disminuyendo. Se espera que la mejora de la manipulación y el reciclado del mercurio reduzca significativamente su liberación al medio ambiente y, por lo tanto, su peligro para la salud.