Mercur

fundal

mercurul este unul dintre elementele chimice de bază. Este un metal greu, argintiu, care este lichid la temperaturi normale. Mercurul formează ușor aliaje cu alte metale, ceea ce îl face util în prelucrarea aurului și a argintului. O mare parte din impulsul dezvoltării zăcămintelor de minereu de mercur în Statele Unite a venit după descoperirea aurului și argintului în California și alte state occidentale în anii 1800. Din păcate, mercurul este, de asemenea, un material foarte toxic și, ca urmare, utilizarea sa a scăzut sever în ultimii 20 de ani. Principalele sale aplicații sunt în producția de clor și sodă caustică și ca o componentă a multor dispozitive electrice, inclusiv lămpi fluorescente și cu vapori de mercur. mercurul a fost găsit în mormintele egiptene datând din jurul anului 1500 î.HR. și probabil a fost folosit în scopuri cosmetice și medicinale chiar mai devreme. În jurul anului 350 î. HR. , filosoful și omul de știință grec Aristotel a descris modul în care minereul de cinabru a fost încălzit pentru a extrage mercur pentru ceremonii religioase. Romanii au folosit mercurul pentru o varietate de scopuri și i-au dat numele hydrargyrum, adică argint lichid, din care derivă simbolul chimic pentru mercur, Hg.

cererea de mercur a crescut foarte mult în 1557 odată cu dezvoltarea unui proces care a folosit mercurul pentru a extrage argintul din minereul său. Barometrul cu mercur a fost inventat de Torricelli în 1643, urmat de inventarea termometrului cu mercur de către Fahrenheit în 1714. Prima utilizare a unui aliaj de mercur, sau amalgam, ca umplutură dentară în stomatologie a fost în 1828, deși preocupările legate de natura toxică a mercurului au împiedicat utilizarea pe scară largă a acestei noi tehnici. Abia în 1895, lucrările experimentale ale lui G. V. Black au arătat că umpluturile de amalgam erau sigure, deși 100 de ani mai târziu oamenii de știință încă dezbăteau acest punct.

mercurul și-a găsit drumul în multe produse și aplicații industriale după 1900. A fost utilizat în mod obișnuit în baterii, vopsele, explozivi, becuri, întrerupătoare de lumină, produse farmaceutice, fungicide și pesticide. Mercurul a fost, de asemenea, utilizat ca parte a proceselor de producere a hârtiei, a pâslei, a sticlei și a multor materiale plastice.

în anii 1980, creșterea înțelegerii și conștientizării efectelor nocive ale mercurului asupra sănătății și Mediului a început să depășească cu mult beneficiile sale, iar utilizarea a început să scadă brusc. Până în 1992, utilizarea sa în baterii scăzuse la mai puțin de 5% din nivelul său în 1988, iar utilizarea generală în dispozitive electrice și becuri scăzuse cu 50% în aceeași perioadă. Utilizarea mercurului în vopsele, fungicide și pesticide a fost interzisă în Statele Unite, iar utilizarea sa în procesele de fabricare a hârtiei, a pâslei și a sticlei a fost întreruptă în mod voluntar.

la nivel mondial, producția de mercur este limitată la doar câteva țări cu legi relaxate de mediu. Exploatarea mercurului a încetat cu totul în Spania, care până în 1989 a fost cel mai mare producător mondial. În Statele Unite, exploatarea mercurului s-a oprit, deși cantități mici de mercur sunt recuperate ca parte a procesului de rafinare a aurului pentru a evita contaminarea mediului. China, Rusia( fosta URSS), Mexic și Algeria au fost cei mai mari producători de mercur în 1992.

materii prime

mercurul se găsește rar în natură. Majoritatea mercurului este legat chimic de alte materiale sub formă de minereuri. Cel mai frecvent minereu este sulfura de mercur roșu (HgS), cunoscută și sub numele de cinabru. Alte minereuri de mercur includ corderoitul (Hg 3 S 2 Cl 2 ), livingstonitul (HgSb 4 S 8 ), montroyditul (HgO) și calomelul (HgCl). Există mai multe altele. Minereurile de mercur se formează sub pământ atunci când soluțiile minerale calde se ridică spre suprafața pământului sub influența acțiunii vulcanice. Acestea se găsesc de obicei în roci defectate și fracturate la adâncimi relativ mici de 3-3000 ft (1-1000 m).

alte surse de mercur includ haldele și grămezile de decantare ale operațiunilor miniere și de prelucrare anterioare, mai puțin eficiente.

procesul de fabricație

procesul de extragere a mercurului din minereurile sale nu s-a schimbat prea mult de când Aristotel l-a descris pentru prima dată în urmă cu peste 2.300 de ani. Minereul de cinabru este zdrobit și încălzit pentru a elibera mercurul sub formă de vapori. Vaporii de mercur sunt apoi răciți, condensați și colectați. Aproape 95% din conținutul de mercur al minereului de cinabru poate fi recuperat folosind acest proces.

Iată o secvență tipică de operații utilizate pentru extracția și rafinarea modernă a mercurului.

mineritul

minereul de cinabru are loc în depozite concentrate situate la sau în apropierea suprafeței. Aproximativ 90% din aceste depozite sunt suficient de adânci pentru a necesita minerit subteran cu tuneluri. Restul de 10% poate fi excavat din gropi deschise.

• 1 Cinabrul este dislocat din rocile înconjurătoare prin forare și sablare cu explozivi sau prin utilizarea de echipamente electrice. Minereul este scos din mină pe benzi transportoare sau în camioane sau trenuri.

prăjirea

deoarece minereul de cinabru este relativ concentrat, acesta poate fi prelucrat direct fără pași intermediari pentru îndepărtarea deșeurilor.

• 2 minereul este mai întâi zdrobit într-unul sau mai multe Concasoare conice. Un concasor conic constă dintr-un con de măcinare interior care se rotește pe o axă verticală excentrică în interiorul unui con exterior fix. Pe măsură ce minereul este introdus în partea superioară a concasorului, acesta este strâns între cele două conuri și rupt în bucăți mai mici.
• 3 minereul zdrobit este apoi măcinat și mai mic de o serie de mori. Fiecare Moară constă dintr-un recipient cilindric mare așezat pe partea sa și rotindu-se pe axa sa orizontală. Moara poate fi umplută cu lungimi scurte de tije de oțel sau cu bile de oțel pentru a asigura acțiunea de măcinare.
• 4 minereul sub formă de pulbere fină este introdus într-un cuptor sau cuptor pentru a fi încălzit. Unele operațiuni utilizează un cuptor cu vatră multiplă, în care minereul este deplasat mecanic pe un arbore vertical de la o margine sau vatră la alta prin rotirea lentă a greblelor. Alte operațiuni folosesc un cuptor rotativ, în care minereul este prăbușit pe lungimea unui cilindru lung, rotativ, care este înclinat la câteva grade de pe orizontală. În ambele cazuri, căldura este asigurată prin arderea gazului natural sau a unui alt combustibil în porțiunea inferioară a cuptorului sau a cuptorului. Cinabrul încălzit (HgS) reacționează cu oxigenul (02) din aer pentru a produce dioxid de sulf (SO 2 ), permițând mercurului să crească ca vapori. Acest proces se numește prăjire.

condensare

• 5 vaporii de mercur se ridică și ies din cuptor sau cuptor împreună cu dioxidul de sulf, vaporii de apă și alte produse de ardere. O cantitate considerabilă de praf fin din minereul sub formă de pulbere este, de asemenea, transportată și trebuie separată și capturată.
• 6 evacuarea cuptorului fierbinte trece printr-un condensator răcit cu apă. Pe măsură ce gazele de evacuare se răcesc, mercurul, care are un punct de fierbere de 675 CTF (357 CTF), este primul care se condensează într-un lichid, lăsând celelalte gaze și vapori să fie ventilate sau să fie prelucrate în continuare pentru a reduce poluarea aerului.
• 7 mercurul lichid este colectat. Deoarece mercurul are o greutate specifică foarte mare, orice impurități tind să se ridice la suprafață și să formeze un film întunecat sau spumă. Aceste impurități sunt îndepărtate prin filtrare, lăsând un mercur lichid care este de aproximativ 99,9% pur. Impuritățile sunt tratate cu var la
  

  pentru a extrage mercurul din minereurile sale, minereul de cinabru este zdrobit și încălzit pentru a elibera mercurul sub formă de vapori. Vaporii de mercur sunt apoi răciți, condensați și colectați.

  separați și capturați orice mercur, care ar fi putut forma compuși.

rafinare

majoritatea mercurului comercial este de 99,9% pur și poate fi utilizat direct din procesul de prăjire și condensare. Mercurul de puritate mai mare este necesar pentru unele aplicații limitate și trebuie rafinat în continuare. Acest mercur ultrapur comandă un preț premium.

• 8 puritatea mai mare poate fi obținută prin mai multe metode de rafinare. Mercurul poate fi filtrat mecanic din nou și anumite impurități pot fi îndepărtate prin oxidare cu substanțe chimice sau aer. În unele cazuri, mercurul este rafinat printr-un proces electrolitic, în care un curent electric este trecut printr-un rezervor de mercur lichid pentru a îndepărta impuritățile. Cea mai obișnuită metodă de rafinare este distilarea triplă, în care temperatura mercurului lichid este ridicată cu atenție până când impuritățile se evaporă sau mercurul în sine se evaporă, lăsând impuritățile în urmă. Acest proces de distilare se efectuează de trei ori, puritatea crescând de fiecare dată.

transport

• 9 mercurul comercial este turnat în baloane din fier forjat sau oțel și sigilat. Fiecare balon conține 76 lb (34,5 kg) de mercur. Mercurul de puritate mai mare este de obicei sigilat în recipiente mai mici de sticlă sau plastic pentru expediere.

controlul calității

mercurul de calitate comercială cu puritate de 99,9% se numește mercur de calitate virgină. Mercurul ultrapur este de obicei produs prin metoda de distilare triplă și se numește mercur triplu distilat.

inspecțiile de control al calității procesului de prăjire și condensare constau în verificarea la fața locului a mercurului lichid condensat pentru prezența metalelor străine, deoarece aceștia sunt cei mai comuni contaminanți. Prezența aurului, argintului și a metalelor de bază este detectată folosind diferite metode de testare chimică. mercurul triplu distilat este testat prin evaporare sau analiză spectrografică. În metoda de evaporare, o probă de mercur este evaporată și reziduul este cântărit. În metoda de analiză spectrografică, o probă de mercur este evaporată, iar reziduul este amestecat cu grafit. Lumina provenită din amestecul rezultat este privită cu un spectrometru, care separă lumina în diferite benzi de culoare în funcție de elementele chimice prezente.

efecte asupra sănătății și Mediului

mercurul este foarte toxic pentru oameni. Expunerea poate proveni din inhalare, ingestie sau absorbție prin piele. Dintre cele trei, inhalarea vaporilor de mercur este cea mai periculoasă. Expunerea pe termen scurt la vaporii de mercur poate produce slăbiciune, frisoane, greață, vărsături, diaree și alte simptome în câteva ore. Recuperarea este de obicei completă odată ce victima este scoasă din sursă. Expunerea pe termen lung la vaporii de mercur produce agitare, iritabilitate, insomnie, confuzie, salivație excesivă și alte efecte debilitante.

în situații normale, cea mai mare expunere la mercur provine din ingestia anumitor alimente, cum ar fi peștele, în care mercurul s-a acumulat la niveluri ridicate. Deși mercurul nu este absorbit în cantități mari atunci când trece prin sistemul digestiv uman, ingestia pe o perioadă lungă de timp s-a dovedit a avea efecte cumulative.

în situații industriale, expunerea la mercur este un pericol mult mai grav. Mineritul și prelucrarea minereului de mercur pot expune lucrătorii la vapori de mercur, precum și la contactul direct cu pielea. Producția de clor și sodă caustică poate provoca, de asemenea, pericole semnificative de expunere la mercur. Dentiștii și asistenții dentari pot fi expuși la mercur în timpul pregătirii și plasării umpluturilor cu amalgam de mercur. deoarece mercurul prezintă un pericol grav pentru sănătate, utilizarea și eliberarea sa în mediu a intrat sub restricții din ce în ce mai stricte. În 1988, s-a estimat că 24 de milioane lb/an (11 milioane kglyr) de mercur au fost eliberate în aer, uscat și apă la nivel mondial ca urmare a activităților umane. Aceasta a inclus mercurul eliberat de mineritul și rafinarea mercurului, diverse operațiuni de fabricație, arderea cărbunelui, aruncarea deșeurilor municipale și a nămolului de epurare și alte surse. în Statele Unite, Agenția pentru Protecția Mediului (EPA) a interzis utilizarea mercurului pentru multe aplicații. EPA a stabilit un obiectiv de reducere a nivelului de mercur găsit în deșeurile municipale de la 1,4 milioane Ib/an (0,64 milioane kg/an) în 1989 la 0,35 milioane lb/an (0,16 milioane kg/an) până în 2000. Acest lucru trebuie realizat prin scăderea utilizării mercurului în produse și creșterea deturnării mercurului din deșeurile municipale prin reciclare.

viitorul

mercurul este încă o componentă importantă în multe produse și procese, deși se așteaptă ca utilizarea sa să continue să scadă. Se preconizează că îmbunătățirea manipulării și reciclării mercurului va reduce semnificativ eliberarea acestuia în mediu și, prin urmare, va reduce pericolul pentru sănătate.