rtęć

rtęć jest jednym z podstawowych pierwiastków chemicznych. Jest to ciężki, srebrzysty metal, który jest cieczą w normalnych temperaturach. Rtęć łatwo tworzy stopy z innymi metalami, co sprawia, że jest przydatna w obróbce złota i srebra. Wiele impulsu do rozwoju złóż rudy rtęci w Stanach Zjednoczonych przyszedł po odkryciu złota i srebra w Kalifornii i innych zachodnich stanach w 1800 roku. Niestety rtęć jest również materiałem wysoce toksycznym, w wyniku czego jej stosowanie znacznie spadło w ciągu ostatnich 20 lat. Jego główne zastosowania znajdują się w produkcji chloru i sody kaustycznej oraz jako składnik wielu urządzeń elektrycznych, w tym lamp fluorescencyjnych i rtęciowych.

rtęć została znaleziona w egipskich grobowcach datowanych na około 1500 r.p. n. e. i prawdopodobnie była używana do celów kosmetycznych i leczniczych jeszcze wcześniej. Około 350 p. n. e. grecki filozof i naukowiec Arystoteles opisał, w jaki sposób ogrzano rudę cynobru, aby wydobyć rtęć na ceremonie religijne. Rzymianie używali rtęci do różnych celów i nadali jej nazwę hydrargyrum, oznaczającą płynne srebro, z którego pochodzi chemiczny symbol rtęci, Hg.

zapotrzebowanie na rtęć znacznie wzrosło w 1557 roku wraz z rozwojem procesu, który wykorzystywał rtęć do wydobywania srebra z jego rudy. Barometr rtęciowy został wynaleziony przez Torricelli ’ ego w 1643 roku, a następnie wynalazek termometru rtęciowego przez Fahrenheita w 1714 roku. Pierwsze użycie stopu rtęci lub amalgamatu jako wypełnienia zęba w stomatologii miało miejsce w 1828 roku, chociaż obawy dotyczące toksycznego charakteru rtęci uniemożliwiły powszechne stosowanie tej nowej techniki. Dopiero w 1895 roku eksperymentalne prace G. V. Blacka wykazały, że wypełnienia amalgamatowe są bezpieczne, chociaż 100 lat później naukowcy nadal debatowali nad tym punktem.

rtęć znalazła swoją drogę do wielu produktów i zastosowań przemysłowych po 1900 roku. Był powszechnie stosowany w bateriach, farbach, materiałach wybuchowych, żarówkach, przełącznikach światła, farmaceutykach, fungicydach i pestycydach. Rtęć była również wykorzystywana jako część procesów do produkcji papieru, filcu, szkła i wielu tworzyw sztucznych.

w latach 80.XX wieku coraz większe zrozumienie i świadomość szkodliwego wpływu rtęci na zdrowie i środowisko zaczęło znacznie przeważać nad jej korzyściami, a zużycie zaczęło gwałtownie spadać. Do 1992 r. jego wykorzystanie w bateriach spadło do mniej niż 5% jego poziomu w 1988 r., a ogólne wykorzystanie w urządzeniach elektrycznych i żarówkach spadło w tym samym okresie o 50%. Stosowanie rtęci w farbach, fungicydach i pestycydach zostało zakazane w Stanach Zjednoczonych, a jej stosowanie w procesach produkcji papieru, filcu i szkła zostało dobrowolnie przerwane.

na całym świecie produkcja rtęci jest ograniczona tylko do kilku krajów o złagodzonych przepisach dotyczących ochrony środowiska. Całkowicie zaprzestano wydobycia rtęci w Hiszpanii, która do 1989 roku była największym na świecie producentem. W Stanach Zjednoczonych zatrzymano również wydobycie rtęci, choć niewielkie ilości rtęci są odzyskiwane w ramach procesu rafinacji złota, aby uniknąć zanieczyszczenia środowiska. Chiny, Rosja (dawniej ZSRR), Meksyk i Algieria były największymi producentami rtęci w 1992 roku.

surowce

rtęć jest rzadko spotykana sama w sobie w naturze. Większość rtęci jest chemicznie związana z innymi materiałami w postaci rud. Najczęstszą rudą jest czerwony siarczek rtęci (HgS), znany również jako cynober. Inne rudy rtęci to korderoit (Hg 3 S 2 Cl 2 ), livingstonit (HgSb 4 s 8), montroydit (HgO) i kalomel (HgCl). Jest kilka innych. Rudy rtęci powstają pod ziemią, gdy ciepłe roztwory mineralne pod wpływem działania wulkanicznego wznoszą się ku powierzchni Ziemi. Występują one zwykle w skałach zwartych i pękniętych na stosunkowo płytkich głębokościach 3-3000 ft (1-1000 m).

Inne źródła rtęci obejmują wysypiska i stosy osadowe wcześniejszych, mniej wydajnych operacji wydobywczych i przetwórczych.

proces wytwarzania

proces wydobywania rtęci z jej rud nie zmienił się zbytnio od czasu, gdy Arystoteles opisał ją po raz pierwszy ponad 2300 lat temu. Ruda cynobru jest kruszona i podgrzewana w celu uwolnienia rtęci jako pary. Opary rtęci są następnie chłodzone, skondensowane i zbierane. Za pomocą tego procesu można odzyskać prawie 95% zawartości rtęci w Rudzie cynobru.

oto typowa sekwencja operacji stosowanych do nowoczesnego ekstrakcji i rafinacji rtęci.

Górnictwo

rudy cynobrowe występują w skupionych złożach położonych na powierzchni lub w jej pobliżu. Około 90% tych złóż jest na tyle głębokie, że wymaga wydobycia podziemnego z tunelami. Pozostałe 10% można wykopać z otwartych dołów.

• 1 cynober jest usuwany z otaczających skał przez wiercenie i wysadzanie materiałami wybuchowymi lub przy użyciu urządzeń energetycznych. Ruda wydobywana jest z kopalni na przenośnikach taśmowych lub w ciężarówkach lub pociągach.

prażenie

ponieważ Ruda cynobru jest stosunkowo skoncentrowana, można ją przetwarzać bezpośrednio, bez żadnych pośrednich etapów usuwania odpadów.

• 2 Ruda jest najpierw rozdrabniana w jednej lub kilku kruszarkach stożkowych. Kruszarka stożkowa składa się z wewnętrznego stożka szlifierskiego, który obraca się na mimośrodowej osi pionowej wewnątrz nieruchomego stożka zewnętrznego. Gdy ruda jest podawana do górnej części Kruszarki, jest ściskana między dwoma stożkami i łamana na mniejsze kawałki.
• 3 kruszona ruda jest następnie mielona jeszcze mniej przez szereg młynów. Każdy młyn składa się z dużego cylindrycznego pojemnika leżącego na boku i obracającego się na osi poziomej. Młyn może być wypełniony krótkimi stalowymi prętami lub stalowymi kulkami, aby zapewnić działanie mielące.
• 4 drobno sproszkowana ruda jest podawana do pieca lub pieca do podgrzania. W niektórych operacjach wykorzystuje się piec wielogniazdowy, w którym ruda jest mechanicznie przesuwana pionowym szybem z jednego półki lub paleniska do drugiego przez powoli obracające się Zgrabiarki. Inne operacje używają pieca obrotowego, w którym ruda jest opadana na długość długiego, obrotowego cylindra, który jest nachylony o kilka stopni w poziomie. W obu przypadkach ciepło jest dostarczane przez spalanie gazu ziemnego lub innego paliwa w dolnej części pieca lub pieca. Ogrzany cynober (HgS) reaguje z tlenem (02) w powietrzu, wytwarzając dwutlenek siarki (SO 2), umożliwiając wzrost rtęci jako pary. Proces ten nazywa się prażeniem.

kondensacja

• 5 opary rtęci wznoszą się i wychodzą z pieca lub pieca wraz z dwutlenkiem siarki, parą wodną i innymi produktami spalania. Znaczna ilość drobnego pyłu ze sproszkowanej rudy jest również przenoszona i musi zostać oddzielona i wychwycona.
• 6 spaliny gorącego pieca przechodzą przez skraplacz chłodzony wodą. Gdy spaliny ochładzają się, rtęć, która ma temperaturę wrzenia 357° C (675° f), jako pierwsza kondensuje się w ciecz, pozostawiając inne gazy i opary do odpowietrzenia lub dalszego przetwarzania w celu zmniejszenia zanieczyszczenia powietrza.
• 7 zbierana jest ciekła rtęć. Ponieważ rtęć ma bardzo wysoki ciężar właściwy, wszelkie zanieczyszczenia mają tendencję do wznoszenia się na powierzchnię i tworzenia ciemnego filmu lub szumowiny. Zanieczyszczenia te są usuwane przez filtrację, pozostawiając ciekłą rtęć o czystości około 99,9%. Zanieczyszczenia są traktowane wapnem do
  

  w celu ekstrakcji rtęci z jej rud, Ruda cynobru jest kruszona i podgrzewana w celu uwolnienia rtęci jako pary. Opary rtęci są następnie chłodzone, skondensowane i zbierane.

  oddzielić i wychwycić rtęć, która mogła tworzyć związki.

Rafinacja

Większość komercyjnej rtęci jest czysta w 99,9% i może być stosowana bezpośrednio z procesu prażenia i kondensacji. Wyższa czystość rtęci jest potrzebna w niektórych ograniczonych zastosowaniach I musi być dalej rafinowana. Ten ultraczystej rtęci nakazuje wysoką cenę.

• 8 wyższą czystość można uzyskać za pomocą kilku metod rafinacji. Rtęć może być ponownie filtrowana mechanicznie, a niektóre zanieczyszczenia można usunąć poprzez utlenianie chemikaliami lub powietrzem. W niektórych przypadkach rtęć jest oczyszczana w procesie elektrolitycznym, w którym prąd elektryczny jest przepuszczany przez zbiornik ciekłej rtęci w celu usunięcia zanieczyszczeń. Najczęstszą metodą rafinacji jest potrójna destylacja, w której temperatura ciekłej rtęci jest ostrożnie podnoszona, aż zanieczyszczenia wyparują lub sama rtęć wyparuje, pozostawiając zanieczyszczenia za sobą. Ten proces destylacji jest przeprowadzany trzy razy, przy czym czystość wzrasta za każdym razem.

Wysyłka

• 9 rtęć klasy handlowej wlewa się do kolb kutych lub stalowych i uszczelnia. Każda kolba zawiera 76 funtów (34,5 kg) rtęci. Rtęć o wyższej czystości jest zwykle zamykana w mniejszych szklanych lub plastikowych pojemnikach do wysyłki.

Kontrola jakości

rtęć klasy handlowej o czystości 99,9% nazywana jest pierwszorzędną rtęcią klasy pierwotnej. Ultraczysta rtęć jest zwykle wytwarzana metodą potrójnej destylacji i nazywana jest potrójną destylacją rtęci.

kontrola jakości inspekcje procesu prażenia i kondensacji polegają na kontroli punktowej skroplonej ciekłej rtęci pod kątem obecności obcych metali, ponieważ są to najczęstsze zanieczyszczenia. Obecność złota, srebra i metali nieszlachetnych jest wykrywana za pomocą różnych metod badań chemicznych.

potrójnie destylowana rtęć jest testowana przez odparowanie lub analizę spektrograficzną. W metodzie odparowywania próbka rtęci jest odparowywana, a pozostałość jest ważona. W metodzie analizy spektrograficznej próbka rtęci jest odparowywana, a pozostałość miesza się z grafitem. Światło pochodzące z otrzymanej mieszaniny jest oglądane za pomocą spektrometru, który oddziela światło na różne pasma kolorów w zależności od obecnych pierwiastków chemicznych.

wpływ na zdrowie i Środowisko

rtęć jest wysoce toksyczna dla ludzi. Narażenie może wynikać z wdychania, połknięcia lub wchłaniania przez skórę. Z trzech, wdychanie oparów rtęci jest najbardziej niebezpieczne. Krótkotrwałe narażenie na opary rtęci może powodować osłabienie, dreszcze, nudności, wymioty, biegunkę i inne objawy w ciągu kilku godzin. Odzyskiwanie jest zwykle zakończone po usunięciu ofiary ze źródła. Długotrwałe narażenie na opary rtęci powoduje drżenie, drażliwość, bezsenność, dezorientację, nadmierne ślinienie i inne wyniszczające efekty.

w normalnych sytuacjach większość ekspozycji na rtęć pochodzi ze spożycia niektórych produktów spożywczych, takich jak ryby, w których rtęć zgromadziła się na wysokim poziomie. Chociaż rtęć nie jest wchłaniana w dużych ilościach podczas przechodzenia przez układ pokarmowy człowieka, wykazano, że spożycie przez długi okres czasu ma skumulowane skutki.

w sytuacjach przemysłowych narażenie na rtęć jest znacznie poważniejszym zagrożeniem. Wydobywanie i przetwarzanie rudy rtęci może narazić pracowników na opary rtęci, a także na bezpośredni kontakt ze skórą. Produkcja chloru i sody kaustycznej może również powodować znaczne zagrożenie narażeniem na rtęć. Dentyści i asystenci stomatologiczni mogą być narażeni na działanie rtęci podczas przygotowywania i umieszczania wypełnień z amalgamatu rtęci.

ponieważ rtęć stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia, jej stosowanie i uwalnianie do środowiska podlega coraz surowszym ograniczeniom. W 1988 roku oszacowano, że 24 miliony funtów/rok (11 milionów kglyr) rtęci zostały uwolnione do powietrza, ziemi i wody na całym świecie w wyniku działalności człowieka. Obejmowały one rtęć uwalnianą przez wydobycie i rafinację rtęci, różne operacje produkcyjne, spalanie węgla, Usuwanie odpadów komunalnych i osadów ściekowych oraz inne źródła.

w Stanach Zjednoczonych Agencja Ochrony Środowiska (EPA) zakazała stosowania rtęci do wielu zastosowań. EPA postawiła sobie za cel zmniejszenie poziomu rtęci występującej w odpadach komunalnych z 1,4 mln Ib/rok (0,64 mln kg / Rok) w 1989 r.do 0,35 mln lb/rok (0,16 mln kg/Rok) do 2000 r. Cel ten ma zostać osiągnięty poprzez zmniejszenie wykorzystania rtęci w produktach i zwiększenie wykorzystania rtęci z odpadów komunalnych poprzez recykling.

przyszłość

rtęć jest nadal ważnym składnikiem wielu produktów i procesów, chociaż oczekuje się, że jej stosowanie będzie nadal spadać. Oczekuje się, że ulepszona obsługa i recykling rtęci znacznie zmniejszy jej uwalnianie do środowiska, a tym samym zmniejszy zagrożenie dla zdrowia.