水銀

背景

水銀は基本的な化学元素の一つです。 それは通常の温度で液体である重い、銀色の金属です。 水銀は他の金属と容易に合金を形成し、これは金および銀の処理に有用である。 米国で水銀鉱床を開発する原動力の多くは、1800年代にカリフォルニア州や他の西部の州で金と銀が発見された後に来ました。 残念なことに、水銀はまた非常に有毒な材料であり、その結果、その使用は過去20年間でひどく減少しています。 その主な用途は、塩素および苛性ソーダの製造にあり、蛍光灯および水銀蒸気ランプを含む多くの電気装置の構成要素としてである。 水銀は紀元前1500年頃のエジプトの墓から発見されており、おそらくそれ以前にも化粧品や薬用目的で使用されていました。

水銀は紀元前1500年頃に 紀元前350年頃 ギリシャの哲学者で科学者のアリストテレスは、宗教的な儀式のために水銀を抽出するために辰砂鉱石がどのように加熱されたかを説明した。 ローマ人は様々な目的のために水銀を使用し、水銀の化学記号であるHgが由来する液体銀を意味するhydrargyrumという名前を与えました。

水銀の需要は、その鉱石から銀を抽出するために水銀を使用するプロセスの開発により、1557年に大幅に増加しました。 水銀気圧計は1643年にTorricelliによって発明され、続いて1714年に華氏によって水銀温度計が発明されました。 歯科における歯の充填としての水銀合金、またはアマルガムの最初の使用は1828年であったが、水銀の毒性に関する懸念はこの新しい技術の広範な使 G.V.Blackによる実験的研究がアマルガムフィリングが安全であることを示したのは1895年までではありませんでしたが、100年後の科学者はまだその点を議論していました。

マーキュリーは、1900年以降、多くの製品や産業用途にその方法を発見しました。 それは電池、ペンキ、爆薬、電球、スイッチ、医薬品、殺菌剤および殺虫剤で一般的でした。 水銀は、紙、フェルト、ガラス、および多くのプラスチックを製造するプロセスの一部としても使用されました。

1980年代には、水銀の有害な健康と環境への影響に対する理解と意識の高まりが、その利益を大きく上回り始め、使用量が急激に減少し始めました。 1992年までに、電池での使用は1988年にそのレベルの5％未満に低下し、電気機器や電球での全体的な使用は同じ期間に50％低下していました。 塗料、殺菌剤、農薬への水銀の使用は米国で禁止されており、紙、フェルト、ガラス製造プロセスでの使用は自発的に中止されています。

世界的には、水銀の生産は、緩和された環境法を持つ唯一のいくつかの国に限られています。 水銀採掘は1989年まで世界最大の生産者であったスペインでは完全に停止しました。 米国では、水銀の採掘も停止していますが、環境汚染を避けるために金精製プロセスの一環として少量の水銀が回収されています。 中国、ロシア（旧ソ連）、メキシコ、アルジェリアは1992年に水銀の最大の生産者でした。

原材料

水銀は自然界ではめったに見られません。 ほとんどの水銀は、化学的に鉱石の形で他の材料に結合されています。 最も一般的な鉱石は赤色硫化水銀（hgs）であり、辰砂としても知られています。 他の水銀鉱石には、コルデロイト（Hg3S2Cl2）、リビングストナイト（HgSb4S8）、モントロイダイト（HgO）、カロメル（hgcl）などがある。 他にもいくつかあります。 水銀鉱石は、火山作用の影響下で暖かい鉱物溶液が地球の表面に向かって上昇すると地下に形成される。 彼らは通常、3-3000フィート（1-1000メートル）の比較的浅い深さで断層や骨折した岩で発見されています。

水銀の他の供給源には、以前の効率の低い鉱業および処理作業のダンプおよびテーリング杭が含まれる。

製造プロセス

その鉱石から水銀を抽出するためのプロセスは、アリストテレスが最初に2,300年以上前にそれを記述して以来、あまり変 辰砂の鉱石は蒸気として水銀を解放するために押しつぶされ、熱されます。 その後、水銀蒸気は冷却され、凝縮され、回収される。 辰砂の鉱石の水銀の内容のほぼ95%はこのプロセスを使用して回復することができます。 ここでは、水銀の近代的な抽出と精製に使用される操作の典型的なシーケンスです。

ここでは、水銀の抽出と精製に使用される操作の典型的なシーケンス

鉱業

辰砂鉱石は、表面またはその近くに位置する濃縮鉱床で発生します。 これらの鉱床の約90％は、トンネルによる地下採掘を必要とするのに十分な深さです。 残りの10％は、開いたピットから掘削することができます。

• 1辰砂は、爆発物で掘削して発破するか、電力設備を使用することによって周囲の岩石から取り除かれます。 鉱石はコンベヤーベルトのまたはトラックか列車の鉱山から持って来られます。

焙煎

辰砂鉱石は比較的濃縮されているため、廃棄物を除去するための中間ステップなしで直接処理することができます。

• 2鉱石は、最初に一つ以上のコーン粉砕機で粉砕されます。 円錐形の粉砕機は固定外の円錐形の中の風変りな縦の軸線で回る内部の粉砕の円錐形から成っています。 鉱石が粉砕機の上部に供給されると、それは2つのコーンの間で絞られ、より小さな断片に分割される。
• 3粉砕された鉱石は、一連のミルによってさらに小さく粉砕されます。 各製造所は側面で置き、横の軸線で回る大きい円柱容器から成っています。 製造所は鋼鉄棒の短い長さまたは鋼球で粉砕の行為を提供するために満ちているかもしれません。
• 4細かく粉末化された鉱石を炉またはキルンに供給して加熱する。 いくつかの操作は、鉱石が機械的にゆっくりと回転熊手によって一つの棚、または炉床から次の垂直軸を下に移動される複数の炉炉を使用します。 他の操作は鉱石が横から数度傾いている長い、回転シリンダーの長さの下で転落するロータリーキルンを使用する。 いずれの場合も、炉またはキルンの下部に天然ガスまたは他の燃料を燃焼させることによって熱が供給される。 加熱された辰砂（HgS）は空気中の酸素（02）と反応して二酸化硫黄（SO2）を生成し、水銀が蒸気として上昇することを可能にする。 このプロセスは焙煎と呼ばれています。

凝縮

• 5水銀蒸気は、二酸化硫黄、水蒸気、および他の燃焼生成物とともに炉またはキルンから上昇し、出てくる。 粉状の鉱石からのかなりの量の細かい塵も運ばれ、分離して捕獲されなければならない。
• 6高温炉排気は水冷凝縮器を通過する。 排気が冷えると、沸点が675°F（357°C）の水銀が最初に液体に凝縮し、他のガスや蒸気を通気したり、さらに処理して大気汚染を減らすことができます。
• 7液体水銀が収集されます。 水銀は非常に高い比重を持っているので、任意の不純物が表面に上昇し、暗いフィルムやスカムを形成する傾向があります。 これらの不純物はろ過によって除去され、約99.9％の純粋な液体水銀が残される。 不純物は石灰で処理され
  

  その鉱石から水銀を抽出するために、辰砂鉱石を粉砕し、加熱して水銀を蒸気として放出する。 その後、水銀蒸気は冷却され、凝縮され、回収される。

  化合物を形成している可能性のある水銀を分離して捕獲する。

精製

ほとんどの商業グレードの水銀は99.9％純粋であり、焙煎および凝縮プロセスから直接使用することができます。

精製

ほとんどの商業グレードの水銀は99.9％純粋である。 より高い純度の水銀はある限られた適用のために必要で、更に精製されなければなりません。 このultrapureの水星は優れた価格に命じる。

• 8いくつかの精製方法でより高い純度を得ることができます。 水銀は機械的に再度ろ過され、ある特定の不純物は化学薬品か空気との酸化によって取除かれるかもしれません。 いくつかのケースでは、水銀は、電流が不純物を除去するために、液体水銀のタンクを通過する電解プロセスを介して精製されます。 最も一般的な精製方法は三重蒸留であり、不純物が蒸発するか水銀自体が蒸発するまで液体水銀の温度を慎重に上昇させ、不純物を残します。 この蒸留プロセスは、純度が毎回増加して、三回行われます。

出荷

• 9商業グレードの水銀は、錬鉄または鋼のフラスコに注がれ、密封されます。 各フラスコには76lb(34.5kg)の水銀が含まれています。 より高い純度の水銀は通常郵送物のためのより小さいガラスかプラスチック容器で密封されます。

品質管理

純度99.9％の商用グレードの水銀は、プライムバージングレードの水銀と呼ばれています。 超純水銀は、通常、三重蒸留法によって製造され、三重蒸留水銀と呼ばれています。

品質管理焙煎および凝縮プロセスの検査は、凝縮した液体水銀が最も一般的な汚染物質であるため、外国金属の存在をスポットチェックする 金、銀および母材の存在はさまざまな化学テスト方法を使用して検出されます。

三重蒸留水銀は、蒸発または分光分析によって試験される。 蒸発法では、水銀の試料を蒸発させ、残渣を秤量する。 分光分析法では、水銀の試料を蒸発させ、残渣をグラファイトと混合する。 得られた混合物から来る光は、存在する化学元素に応じて異なる色のバンドに光を分離する分光計で見られる。

健康と環境への影響

水銀は人間にとって非常に毒性があります。 暴露は、吸入、摂取、または皮膚を介した吸収から来ることがあります。 3つのうち、水銀蒸気の吸入が最も危険です。 水銀蒸気への短期暴露は、数時間以内に衰弱、悪寒、吐き気、嘔吐、下痢、および他の症状を引き起こす可能性があります。 通常、被害者がソースから削除されると、回復は完了します。 水銀の蒸気への長期露出は動揺、過敏症、不眠症、混乱、余分な唾液分泌および他の衰弱させる効果を作り出します。

通常の状況では、水銀への曝露のほとんどは、水銀が高レベルで蓄積した魚などの特定の食品の摂取から来ています。 水銀は人間の消化器系を通過するときに大量に吸収されませんが、長期間にわたる摂取は累積的な効果を有することが示されています。 工業的な状況では、水銀暴露ははるかに深刻な危険です。

水銀鉱石の採掘と加工は、労働者を水銀蒸気に曝すだけでなく、皮膚との直接接触にさらす可能性があります。 塩素と苛性ソーダの生産はまた、重大な水銀暴露の危険を引き起こす可能性があります。 歯科医および歯科助手は水銀アマルガムの詰物を準備し、置いている間水銀に露出することができます。 水銀は深刻な健康上の危険をもたらすため、その使用と環境への放出はますます厳しい制限の下に来ています。

水銀は深刻な健康上の危険をもたら 1988年には、人間の活動の結果として、世界中の空気、土地、水に2400万lb/yr（1100万kglyr）の水銀が放出されたと推定されました。 これには、水銀の採掘と精製、様々な製造作業、石炭の燃焼、地方自治体のごみや下水汚泥の廃棄などによって放出された水銀が含まれていました。

米国では、環境保護庁（EPA）は、多くのアプリケーションのための水銀の使用を禁止しています。

EPAは、1989年の140万Ib/yr（0.64million kg/yr）から2000年までに0.35million lb/yr（0.16million kg/yr）に、地方自治体のごみに見られる水銀のレベルを減らすという目標を設定しました。 これは、製品中の水銀の使用を減少させ、リサイクルを通じて地方自治体のごみからの水銀の転用を増加させることによって達成されるべきである。

将来

水銀は、その使用が減少し続けると予想されているが、まだ多くの製品やプロセスにおいて重要な成分です。 水銀の取り扱いとリサイクルの改善は、環境への放出を大幅に削減し、それによって健康被害を減らすことが期待されています。