Ceļvedis dzīvsudraba pielietojumiem metalurģijā

Dzīvsudrabs jeb “sīpola”, kā tas vēl ir zināms, ir blīvs, toksisks metāla elements, kas istabas temperatūrā pastāv šķidrā veidā. Ražojot un pētot gadu tūkstošus, dzīvsudraba lietošana kopš pagājušā gadsimta astoņdesmitajiem gadiem ir nepārtraukti samazinājusies, jo lielāka uzmanība tiek pievērsta negatīvajai ietekmei uz veselību, kas tam ir cilvēkiem un videi.

• Atomu simbols: Hg
• Atomu skaitlis: 80
• Elementa kategorija: Pārejas metāls
• Blīvums: 15,534g / cm³
• Kušanas temperatūra: -38.9 ° C (102 ° F)
• Viršanas punkts: 356,9 ° C (674,4 ° F)
• Elektriskā pretestība: 95,8 mikrohm / cm (20 ° C)

Istabas temperatūrā dzīvsudrabs ir biezs, sudrabains šķidrums ar ļoti augstu blīvumu un zemu siltuma vadītspēju. Tas ir salīdzinoši augsts elektriskā vadītspēja un viegli veido amalgamas (sakausējumi) ar zeltu un sudrabu.

Viena no dzīvsudraba visvērtīgākajām īpašībām ir spēja vienmērīgi izplesties un sarauties visā šķidruma diapazonā, reaģējot uz spiediena un temperatūras izmaiņām. Dzīvsudrabs ir arī ļoti toksisks gan cilvēkiem, gan videi, kā dēļ pēdējās desmitgadēs ir krasi samazinājies tā ražošana un lietošana.

Dzīvsudraba agrāko lietojumu var izsekot līdz 1500. gadam pirms mūsu ēras, kad to izmantoja kapenes rotāšanai senajā Ēģiptē. Iespējams, ka tā unikālo īpašību dēļ dzīvsudrabu izmantoja, pētīja un novērtēja daudzas civilizācijas, tostarp senie grieķi, romieši, ķīnieši un maiji.

Gadsimtiem ilgi cilvēki uzskatīja, ka dzīvsudrabam piemīt īpašas ārstnieciskas īpašības, un līdz ar to to izmantoja kā diurētiķi un pretsāpju līdzekļi, kā arī medikamentos dažādu kaites ārstēšanai no depresijas līdz sifilisam. To izmanto kosmētikā un kā dekoratīvu materiālu. Viduslaikos alķīmiķi īpaši interesējās par dzīvsudraba spēju iegūt rūdu no zelta.

Jau agrīnā posmā kļuva skaidrs, ka noslēpumainais šķidrais metāls ir toksisks cilvēkiem, jo ​​dzīvsudraba raktuvēs ir ļoti daudz ārprāta un nāves gadījumu. Tomēr tas neliedza eksperimentēt. Dzīvsudraba nitrāta izmantošana kažokādu pārvēršanai filca veidā, ko bieži izmantoja 18. un 19. gadsimta cepuru veidotāji, radīja izteicienu “traks kā cepure”.

Laikā no 1554. līdz 1558. gadam Bartolome de Medina izstrādāja terases procesu sudraba iegūšanai no rūdām, izmantojot dzīvsudrabu. Terases process ir atkarīgs no dzīvsudraba spējas apvienot ar sudrabu. Atbalstot lielās dzīvsudraba raktuves Almadenā, Spānijā un Huankavelikā, Peru, terases process bija kritisks Spānijas sudraba ražošanas straujajai paplašināšanai 17. un 18. gadsimtā. Vēlāk, Kalifornijas zelta skriešanās laikā, zelta ieguvei tika izmantotas terases procesa variācijas.

Līdz 20. gadsimta otrajai pusei arvien vairāk pētījumu sāka pierādīt korelāciju starp ķīmisko atkritumu noteci un metildzīvsudraba saturu jūras veltēs. Uzmanība tika pievērsta metāla iedarbībai uz cilvēku. Pēdējos gados Amerikas Savienotās Valstis un Eiropas Savienība ir ieviesušas stingrus noteikumus par dzīvsudraba ražošanu, izmantošanu un iznīcināšanu.

Dzīvsudrabs ir ļoti reti sastopams metāls, un to visbiežāk atrod rūdu cinobārā un Livingstonitā. To ražo kā primāro produktu un kā zelta blakusproduktu, cinks, un vara.

Dzīvsudrabu var ražot no cinobra, sulfīda rūdas (HgS), sadedzinot sulfīda saturu rotācijas krāsnī vai vairākās pavardu krāsnīs. Sasmalcinātas dzīvsudraba rūdas sajauc ar kokoglēm vai koksa oglēm un sadedzina temperatūrā virs 300 ° C (570 ° F). Krāsnī tiek iesūknēts skābeklis, kas apvienojas ar sēru, atbrīvojot sēra dioksīdu un radot dzīvsudraba tvaikus, ko var savākt un atdzesēt turpmākai attīrīšanai kā tīru metālu.

Izlaižot dzīvsudraba tvaikus caur kondensatoru, kas atdzesēts ar ūdeni, dzīvsudrabs, kuram ir augsta viršanas temperatūra, pirmais kondensējas šķidrā metāla formā un tiek savākts. Izmantojot šo procesu, var atgūt apmēram 95% no cinobra rūdas dzīvsudraba satura.

Dzīvsudrabu var arī izskalot no rūdām, izmantojot nātrija hidroksīdu un nātrija sulfīdu. Dzīvsudrabu atgūst, izgulsnējot, izmantojot alumīniju vai elektrolīzi. Destilējot, dzīvsudrabu var attīrīt līdz vairāk nekā 99,999%.

Komerciālas kvalitātes 99,99% dzīvsudraba tiek pārdots kaltas dzelzs vai tērauda kolbās ar 76 mārciņām (34,5 kg).

Dzīvsudraba ražošanu visā pasaulē lēsa ASV Ģeoloģijas dienests (USGS), kas 2010. gadā būs 2250 tonnas. Pašlaik Ķīna piegādā apmēram 70% no pasaules produkcijas, kam seko Kirgizstāna (11,1%), Čīle (7,8%) un Peru (4,5%).

Lielākie dzīvsudraba ražotāji un piegādātāji ir Khaidarkan dzīvsudraba rūpnīca Kirgizstānā, ražotāji Ķīnas Tongren-Fenghuang dzīvsudraba joslā un Minas de Almadén y Arrayanes, S.A., kas agrāk vadīja vēsturisko Almadenas dzīvsudraba raktuvi Spānijā un tagad ir atbildīga par liela daudzuma Eiropas atkritumu pārstrādi un apsaimniekošanu dzīvsudrabs.

Dzīvsudraba ražošana un pieprasījums pēc tā maksimuma 1980. gadu sākumā ir nepārtraukti samazinājies.

Galvenā dzīvsudraba metāla izmantošana Ziemeļamerikā un Eiropā ir katodu kamerās, kuras tiek izmantotas kaustiskās soda ražošanā. ASV tas veido 75% no dzīvsudraba pieprasījuma, lai gan pieprasījums pēc šādām šūnām ir samazinājies Kopš 1995. gada 97%, jo mūsdienu hlora-sārmu augi ir pieņēmuši membrānas šūnu vai diafragmas šūnu tehnoloģijas.

Ķīnā polivinilhlorīda (PVC) nozare ir lielākais dzīvsudraba patērētājs. Akmeņogļu PVC ražošanai, tāpat kā Ķīnā, ir nepieciešams dzīvsudrabs kā katalizators. Saskaņā ar USGS, dzīvsudrabs, ko izmanto tādu plastmasu ražošanā kā PVC, var sastādīt pat 50% no pasaules pieprasījuma.

Varbūt vispazīstamākais dzīvsudraba pielietojums ir termometros un barometros. Tomēr arī šī izmantošana pastāvīgi samazinās. Galinstānā (gallija, indija un alva) pārsvarā ir aizstājis dzīvsudrabu termometros, jo sakausējuma zemākā toksicitāte.

Dzīvsudraba spēja apvienot dārgmetālus, palīdzot to reģenerācijā, ir izraisījusi tā turpmāku izmantošanu daudzās jaunattīstības valstīs, kurās ir aluviālās zelta raktuves.

Lai arī strīdīgi, dzīvsudraba izmantošana zobārstniecības amalgammās turpinās un, neskatoties uz alternatīvu attīstību, tā joprojām ir galvenā metāla nozare.

Viens no nedaudzajiem dzīvsudraba izmantošanas veidiem, kas pēdējos gados pieaug, ir kompaktajās dienasgaismas spuldzēs (CFL). Valdības programmas, kas veicina mazāk energoefektīvu kvēlspuldžu likvidēšanu, ir atbalstījušas pieprasījumu pēc CFL, kurām nepieciešams gāzveida dzīvsudrabs.

Dzīvsudraba savienojumus izmanto arī baterijās, narkotikās, rūpnieciskajās ķimikālijās, krāsās un dzīvsudraba fulminātā, kas ir sprāgstvielu detonators.

ASV un ES nesen ir centušās regulēt dzīvsudraba tirdzniecību. Saskaņā ar 2008. gada Likumu par dzīvsudraba eksporta aizliegumu, sākot ar 2013. gada 1. janvāri, no ASV tiks aizliegts dzīvsudraba eksports. Sākot ar 2011. gada martu, tika aizliegts dzīvsudraba eksports no visām ES dalībvalstīm. Norvēģija jau ir ieviesusi dzīvsudraba ražošanas, importa un eksporta aizliegumu.

Avoti:

Ievads metalurģijā. Džozefs Ņūtons, otrais izdevums. Ņujorka, Džons Vileijs un dēli, Inc. 1947.

Dzīvsudrabs: senču elements.

Avots: http://www.dartmouth.edu/~toxmetal/toxic-metals/mercury/

Encyclopædia Britannica. Dzīvsudraba apstrāde (2011).

Izgūts no http://www.britannica.com/EBchecked/topic/375927/mercury-processing