higany

A higany az egyik alapvető kémiai elem. Ez egy nehéz, ezüstös fém, amely normál hőmérsékleten folyékony. A higany könnyen ötvözeteket képez más fémekkel, és ez hasznos az arany és ezüst feldolgozásában. Az Egyesült Államokban a higanyérc-lelőhelyek fejlesztésének nagy lendülete az arany és ezüst felfedezése után következett be Kaliforniában és más nyugati államokban az 1800-as években. Sajnos a higany is nagyon mérgező anyag, ennek eredményeként felhasználása az elmúlt 20 évben súlyosan csökkent. Fő alkalmazási területei a klór és a marószóda előállítása, valamint számos elektromos eszköz, köztük a fluoreszkáló és a higanygőz lámpák alkotóeleme.

higanyt találtak az I.E. 1500-ból származó egyiptomi sírokban , és valószínűleg már korábban kozmetikai és gyógyászati célokra használták. 350 körül. Arisztotelész görög filozófus és tudós leírta, hogyan melegítették fel a cinóber ércet, hogy higanyt nyerjenek ki vallási szertartásokhoz. A rómaiak a higanyt különféle célokra használták, és a hydrargyrum nevet adták neki, ami folyékony ezüstöt jelent, amelyből a higany kémiai szimbóluma, Hg származik.

a higany iránti kereslet jelentősen megnőtt 1557-ben egy olyan eljárás kifejlesztésével, amely higanyt használt az ezüst kivonására az ércéből. A higany-barométert Torricelli találta ki 1643-ban, majd Fahrenheit 1714-ben feltalálta a higanyhőmérőt. A higanyötvözet vagy az amalgám fogpótlásként történő első alkalmazása a fogászatban 1828-ban volt, bár a higany mérgező természetével kapcsolatos aggodalmak megakadályozták ennek az új technikának a széles körű alkalmazását. Csak 1895-ben G. V. Black kísérleti munkája kimutatta, hogy az amalgám tömések biztonságosak, bár 100 évvel később a tudósok még mindig vitatták ezt a pontot.

A higany 1900 után számos termékbe és ipari alkalmazásba került. Gyakran használták akkumulátorokban, festékekben, robbanóanyagokban, izzókban, villanykapcsolókban, gyógyszerekben, gombaölő szerekben és növényvédő szerekben. A higanyt a folyamatok részeként használták papír, nemez, üveg és sok műanyag előállításához.

Az 1980-as években a higany káros egészségügyi és környezeti hatásainak egyre növekvő megértése és tudatossága jelentősen meghaladta annak előnyeit, és a használat hirtelen csökkenni kezdett. 1992-re az akkumulátorokban való használata kevesebb mint 5% – ra esett vissza 1988-ban, az elektromos készülékekben és izzókban pedig 50% – kal csökkent ugyanebben az időszakban. Az Egyesült Államokban betiltották a higany használatát festékekben, gombaölő szerekben és növényvédő szerekben, és a papír -, filc-és üveggyártási folyamatokban való felhasználását önként beszüntették.

világszerte a higanytermelés csak néhány olyan országra korlátozódik, ahol nyugodt környezetvédelmi törvények vannak érvényben. A higanybányászat Spanyolországban teljesen megszűnt, amely 1989-ig a világ legnagyobb termelője volt. Az Egyesült Államokban a higanybányászat is leállt, bár az aranyfinomítási folyamat részeként kis mennyiségű higany nyerhető vissza a környezetszennyezés elkerülése érdekében. Kína, Oroszország (korábban a Szovjetunió), Mexikó és Algéria voltak a legnagyobb higanytermelők 1992-ben.

nyersanyagok

A higany önmagában ritkán fordul elő a természetben. A legtöbb higany kémiailag kötődik más anyagokhoz ércek formájában. A leggyakoribb érc a vörös higany-szulfid (HgS), más néven cinóber. Más higanyércek közé tartozik a corderoite (Hg 3 S 2 Cl 2 ), a livingstonite (HgSb 4 S 8 ), a montroydite (HgO) és a calomel (HgCl). Több más is van. A higanyércek a föld alatt képződnek, amikor a vulkáni hatás hatására meleg ásványi oldatok emelkednek a föld felszíne felé. Ezek általában megtalálható a hibás és törött kőzetek viszonylag sekély mélységben 3-3000 láb (1-1000 m).

egyéb higanyforrások közé tartoznak a korábbi, kevésbé hatékony Bányászati és feldolgozási műveletek lerakói és farokhalmai.

A gyártási folyamat

a higany ércekből történő kivonásának folyamata nem sokat változott, mióta Arisztotelész először leírta több mint 2300 évvel ezelőtt. A Cinnabar ércet összetörik és felmelegítik, hogy a higany gőzként szabaduljon fel. A higanygőzt ezután lehűtik, kondenzálják és összegyűjtik. A cinóberérc higanytartalmának csaknem 95% – a visszanyerhető ezzel az eljárással.

itt van egy tipikus műveletsor, amelyet a higany modern kitermelésére és finomítására használnak.

bányászat

a Cinóberérc a felszínen vagy annak közelében található koncentrált lerakódásokban fordul elő. Ezeknek a lerakódásoknak körülbelül 90% – A elég mély ahhoz, hogy alagutakkal földalatti bányászatot igényeljen. A fennmaradó 10% – ot nyílt gödrökből lehet feltárni.

• 1 A Cinnabárt a környező kőzetekből fúrással, robbantással vagy elektromos berendezéssel távolítják el. Az ércet szállítószalagokon, teherautókon vagy vonatokon hozzák ki a bányából.

pörkölés

mivel a cinóberérc viszonylag koncentrált, közvetlenül feldolgozható a hulladékanyag eltávolítására szolgáló közbenső lépések nélkül.

• 2 az ércet először egy vagy több kúpos zúzóban összetörik. A kúpos zúzó egy belső csiszoló kúpból áll, amely egy excentrikus függőleges tengelyen forog egy rögzített külső kúp belsejében. Amint az ércet a daráló tetejére táplálják, a két kúp közé szorítják, és kisebb darabokra törik.
• 3 a zúzott ércet ezután még kisebb őrléssel őrlik. Minden Malom egy nagy hengeres tartályból áll, amely az oldalán fekszik, vízszintes tengelyén forog. A malom tölthető rövid hosszúságú acélrudakkal vagy acélgolyókkal az őrlési művelet biztosítása érdekében.
• 4 a finomra porított ércet betápláljuk egy kemencébe vagy kemencébe, amelyet fel kell melegíteni. Egyes műveletek több kandallós kemencét használnak, amelyben az ércet lassan forgó gereblyékkel mechanikusan mozgatják egy függőleges tengelyen az egyik párkányról vagy kandallóról a másikra. Más műveletek forgókemencét használnak, amelyben az érc egy hosszú, forgó henger hosszában zuhan le, amely néhány fokkal el van döntve a vízszintestől. Mindkét esetben a hőt földgáz vagy más tüzelőanyag elégetésével biztosítják a kemence vagy kemence alsó részében. A fűtött cinóber (HgS) reagál a levegőben lévő oxigénnel (02) kén-dioxid (SO 2) előállítására, lehetővé téve a higany gőzként történő emelkedését. Ezt a folyamatot pörkölésnek nevezik.

kondenzáció

• 5 a higanygőz emelkedik fel, és ki a kemence vagy kemence együtt a kén-dioxid, vízgőz, és más égéstermékek. A porított ércből jelentős mennyiségű finom port is szállítanak, amelyet el kell választani és meg kell ragadni.
• 6 a forró kemence kipufogógáza vízhűtéses kondenzátoron halad át. Ahogy a kipufogógáz lehűl, a higany, amelynek forráspontja 675 Celsius F (357 C), az első, amely folyadékká kondenzálódik, így a többi gázt és gőzt szellőztetni kell, vagy tovább kell feldolgozni a légszennyezés csökkentése érdekében.
• 7 a folyékony higanyt összegyűjtjük. Mivel a higany nagyon magas fajsúlyú, minden szennyeződés hajlamos a felszínre emelkedni, és sötét filmet vagy söpredéket képez. Ezeket a szennyeződéseket szűréssel távolítják el, így körülbelül 99,9% – os tisztaságú folyékony higany marad. A szennyeződéseket mésszel kezeljük
  

  annak érdekében, hogy higanyt nyerjünk ki érceiből, a cinóberércet összetörjük és felmelegítjük, hogy a higany gőzként szabaduljon fel. A higanygőzt ezután lehűtik, kondenzálják és összegyűjtik.

  válasszon el és ragasszon el minden olyan higanyt, amely vegyületeket képezhet.

finomítás

a legtöbb kereskedelmi minőségű higany 99,9%-os tisztaságú, és közvetlenül a pörkölési és kondenzációs folyamatból használható. Bizonyos korlátozott alkalmazásokhoz nagyobb tisztaságú higanyra van szükség, amelyet tovább kell finomítani. Ez az ultrapure higany prémium árat parancsol.

• 8 több finomítási módszerrel nagyobb tisztaság érhető el. A higany újra mechanikusan szűrhető, és bizonyos szennyeződések eltávolíthatók vegyszerekkel vagy levegővel történő oxidáció útján. Bizonyos esetekben a higanyt elektrolitikus eljárással finomítják, amelynek során elektromos áramot vezetnek át egy folyékony higanytartályon a szennyeződések eltávolítása érdekében. A leggyakoribb finomítási módszer a hármas desztilláció, amelynek során a folyékony higany hőmérsékletét gondosan megemelik, amíg a szennyeződések el nem párolognak, vagy maga a higany elpárolog, a szennyeződéseket maga mögött hagyva. Ezt a desztillációs eljárást háromszor hajtják végre, a tisztaság minden alkalommal növekszik.

szállítás

• 9 a kereskedelmi minőségű higanyt kovácsoltvas vagy acél lombikokba öntik és lezárják. Minden lombik 76 font (34,5 kg) higanyt tartalmaz. A nagyobb tisztaságú higanyt általában kisebb üveg-vagy műanyag tartályokban zárják le szállításhoz.

minőség-ellenőrzés

a 99,9%-os tisztaságú kereskedelmi minőségű higanyt elsődleges Szűz minőségű higanynak nevezzük. Az ultratiszta higanyt általában hármas desztillációs módszerrel állítják elő, amelyet hármas desztillált higanynak neveznek.

a pörkölési és kondenzációs folyamat minőségellenőrzése a kondenzált folyékony higany idegen Fémek jelenlétének helyszíni ellenőrzéséből áll, mivel ezek a leggyakoribb szennyező anyagok. Az arany, ezüst és nemesfémek jelenlétét különböző kémiai vizsgálati módszerekkel detektálják.

a hármas desztillált higanyt párolgással vagy spektrográfiai elemzéssel teszteljük. A párolgási módszer során egy higanymintát elpárologtatunk, majd a maradékot lemérjük. A spektrográfiai elemzési módszerben egy higanymintát elpárologtatunk, a maradékot grafittal keverjük össze. A kapott keverékből származó fényt spektrométerrel tekintjük meg, amely a fényt a jelen lévő kémiai elemektől függően különböző színsávokra választja el.

egészségügyi és környezeti hatások

A higany nagyon mérgező az emberre. Az expozíció származhat belélegzésből, lenyelésből vagy a bőrön keresztüli felszívódásból. A három közül a higanygőz belélegzése a legveszélyesebb. A higanygőz rövid távú expozíciója néhány órán belül gyengeséget, hidegrázást, hányingert, hányást, hasmenést és egyéb tüneteket okozhat. A helyreállítás általában akkor fejeződik be, ha az áldozatot eltávolítják a forrásból. A higanygőz hosszú távú kitettsége remegést, ingerlékenységet, álmatlanságot, zavartságot, túlzott nyálképződést és egyéb gyengítő hatásokat eredményez.

normál helyzetekben a legtöbb higanynak való kitettség bizonyos élelmiszerek, például halak lenyeléséből származik, amelyekben a higany magas szinten felhalmozódott. Bár a higany nem szívódik fel nagy mennyiségben, amikor áthalad az emberi emésztőrendszeren, hosszú ideig történő lenyelésről kimutatták, hogy kumulatív hatásokkal jár.

ipari helyzetekben a higanyexpozíció sokkal súlyosabb veszélyt jelent. A higanyérc bányászata és feldolgozása a dolgozókat higanygőznek, valamint a bőrrel való közvetlen érintkezésnek teheti ki. A klór és a marószóda előállítása szintén jelentős higany expozíciós veszélyeket okozhat. A fogorvosok és a fogászati asszisztensek higanynak lehetnek kitéve a higany amalgám tömések előkészítése és elhelyezése során.

mivel a higany súlyos egészségügyi veszélyt jelent, használata és környezetbe juttatása egyre szigorúbb korlátozások alá esik. 1988-ban becslések szerint 24 millió font/év (11 millió kglyr) higany került a levegőbe, a szárazföldre és a vízbe világszerte az emberi tevékenység eredményeként. Ez magában foglalta a higanybányászat és-finomítás során felszabaduló higanyt, a különböző gyártási műveleteket, a szén elégetését, a kommunális hulladék és a szennyvíziszap eldobását és más forrásokat.

az Egyesült Államokban a Környezetvédelmi Ügynökség (EPA) számos alkalmazásban betiltotta a higany használatát. Az EPA azt a célt tűzte ki, hogy az önkormányzati hulladékban található higanyszintet 1,4 millió Ib/év (0,64 millió kg/Év) 1989-ről 0,35 millió font/évre (0,16 millió kg/év) csökkentse 2000-re. Ezt úgy kell elérni, hogy csökkentjük a higany felhasználását a termékekben, és növeljük a higanynak a kommunális hulladékból való átirányítását az újrahasznosítás révén.

A jövő

A higany továbbra is fontos összetevő számos termékben és folyamatban, bár használata várhatóan tovább csökken. A higany jobb kezelése és újrahasznosítása várhatóan jelentősen csökkenti a környezetbe történő kibocsátását, és ezáltal csökkenti az egészségre gyakorolt veszélyét.