Применение ртути в современной промышленности. Свойства и характеристики ртути
Между селом Карагаш и городом Слободзея, сообщил в пятницу местный телеканал со ссылкой на министерство госбезопасности (МГБ) непризнанной республики.
(Hg) - химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 80, атомная масса 200,59; серебристо-белый тяжелый металл, жидкий при комнатной температуре.
Ртуть - один из семи металлов , известных с древнейших времен. Несмотря на то, что ртуть относится к рассеянным элементам и в природе ее очень мало (примерно столько же, сколько и серебра), она встречается в свободном состоянии в виде вкраплений в горные породы.
Кроме того, ее очень легко выделить при обжиге из основного минерала - сульфида (киновари). Пары ртути легко конденсируются в блестящую, как серебро, жидкость. Ее плотность настолько велика (13,6 г/куб. см), что ведро с ртутью обычный человек даже не оторвет от пола.
Ртуть широко применяется при изготовлении научных приборов (барометры, термометры, манометры, вакуумные насосы, нормальные элементы, полярографы, капиллярные электрометры и др.), в ртутных лампах, переключателях, выпрямителях; как жидкий катод в производстве едких щелочей и хлора электролизом, в качестве катализатора при синтезе уксусной кислоты, в металлургии для амальгамации золота и серебра, при изготовлении взрывчатых веществ; в медицине (каломель, сулема, ртутьорганические и другие соединения), в качестве пигмента (киноварь), в сельском хозяйстве в качестве протравителя семян и гербицида, а также как компонент краски морских судов (для борьбы с обрастанием их организмами).
В домашних условиях ртуть может оказаться в дверном звонке, лампах дневного света, медицинском термометре.
Металлическая ртуть высокотоксична для любых форм жизни. Основную опасность представляют пары ртути, выделение которых с открытых поверхностей возрастает при повышении температуры воздуха. При вдыхании ртуть попадает в кровь. В организме ртуть циркулирует в крови, соединяясь с белками; частично откладывается в печени, в почках, селезёнке, ткани мозга и др.
Токсическое действие связано с блокированием сульфгидрильных групп тканевых белков, нарушением деятельности головного мозга (в первую очередь, гипоталамуса). Из организма ртуть выводится через почки, кишечник, потовые железы и др.
Острые отравления ртутью и ее парами встречаются редко. При хронических отравлениях наблюдаются эмоциональная неустойчивость, раздражительность, снижение работоспособности, нарушение сна, дрожание пальцев рук, снижение обоняния, головные боли. Характерный признак отравления - появление по краю десен каймы сине-черного цвета; поражение десен (разрыхленность, кровоточивость) может привести к гингивиту и стоматиту.
При отравлениях органическими соединениями ртути (диэтилмеркурфосфатом, диэтил-ртутью, этилмеркурхлоридом) преобладают признаки одновременного поражения центральной нервной (энцефало-полиневрит) и сердечно-сосудистой систем, желудка, печени, почек.
Основная мера предосторожности при работе с ртутью и ее соединениями - исключение попадания ртути в организм через дыхательные пути или поверхность кожи.
Пролитую в помещении ртуть надо собирать самым тщательным образом. Особенно много паров образуется в том случае, если ртуть рассыпалась на множество мельчайших капелек, которые забились в различные щели, например, между плитками паркета. Все эти капельки необходимо собрать.
Лучше всего это сделать с помощью оловянной фольги, к которой ртуть легко прилипает, или же промытой азотной кислотой медной проволочкой. А те места, где ртуть еще могла бы задержаться, заливают 20%-ным раствором хлорного железа. Хорошая профилактическая мера против отравления парами ртути - тщательно и регулярно, в течение многих недель или даже месяцев, проветривать помещение, где была пролита ртуть.
Экологические последствия заражения парами ртути проявляются, прежде всего, в водной среде - подавляется жизнедеятельность одноклеточных морских водорослей и рыб, нарушается фотосинтез, ассимилируются нитраты, фосфаты, соединения аммония и т. д. Пары ртути фитотоксичны, ускоряют старение растений.
Относятся к гидротермальному типу. По условиям образования выделяются следующие типы:
- эпитермальные и телетермальные гидротермальные месторождения, не связанные с вулканическими процессами;
- гидротермальные вулканогенные месторождения.
Не связанные с вулканическими процессами, имеют промышленное значение. Они приурочены к зонам глубинных региональных разломов и залегают обычно в осадочных породах (песчаниках, известняках, конгломератах), хотя известны месторождения, связанные с лиственитами. Среди ртутных руд выделяются кварц-флюоритовый, кварц-диккитовый, карбонат-киноварный, барит-киноварный минеральные типы, отличающиеся простотой состава и относительно богатым содержанием ртути (до 1-2%).
По морфологическим особенностям выделяются согласные пластообразные тела и секущие жильные и штокверковые зоны. Мощность пластообразных тел до 15-20 м, длина до нескольких километров. Мощность жил обычно незначительна - 0,1-0,3 м, длина - десятки и сотни метров. Текстуры руд вкрапленные, прожилково-вкрапленные, брекчиевые, брекчиевидные и полосчатые. Месторождения формируются из глубинных растворов в условиях умеренных глубин при температурах 50-150 °С.
К месторождениям этого типа относятся Никитовское в Донбассе, Хайдаркан в Киргизстане, Акташ в Горном Алтае, Альмаден в Испании, Идрия в Югославии. Пример месторождений в лиственитах - Нью-Альмаден в США. В России подобные месторождения известны на Чукотке.
Гидротермальные вулканогенные месторождения ртути развиты в областях современного или одновозрастного с оруденением вулканизма и четко связаны с вулканогенными породами. Среди них выделяют наземные и поверхностные газово-гидротермальные вулканические месторождения, приуроченные к вулканическим комплексам, и близповерхностные - к субвулканическим комплексам. Рудные тела сложной трубо- и грибообразной формы, ветвящиеся жилы, гнезда и линзы залегают в зонах разломов среди измененных андезитовых, трахиандезитовых и липаритовых эффузивов и туфов.
Характерными изменениями пород являются пропилитизация, серицитизация, юкварцевание, арпиллизация, опалитизация. Оруденение крайне неравномерное, не выдержанное по падению.
Руды имеют сложный минеральный состав. Наряду с киноварью встречаются метациннабарит, металлическая ртуть, реальгар, аурипигмент, самородная и др. Ртутная минерализация встречается часто совместно со свинцово-цинковой, серной и др. Среднее содержание ртути в рудах 1-1,5%.
Гидротермальные вулканогенные месторождения встречаются в Закарпатье (Боркутное, Вышковское и др.), на Камчатке, Сахалине, Чукотке (Пламенное и др.), Италии (Монте-Амьята), Мексике (Гуитцуко), США (Опалит) и др.
Газово-термальные месторождения ртути располагаются в районах современной вулканической деятельности. На вулкане Менделеева (Курильские острова) ртутное оруденение приурочено к колчеданным рудам, сложенным пиритом, марказитом, опалом, серой и другими минералами. Известно крупное месторождение, связанное с термальными источниками в США (Салфер-Бэнк, шт. Калифорния). Ртуть гидротермального происхождения присутствует в Донецкого бассейна (концентрация превышает кларк в десятки, а иногда сотни раз).
Россыпные месторождения ртути встречаются редко. Киноварь, достаточно устойчивая при выветривании, из-за хрупкости плохо выдерживает транспортировку водой, легко разрушается и истирается. Делювиальные россыпи образуются иногда вблизи коренных месторождений. Богатая делювиальная россыпь известна вблизи месторождения Нью-Альмаден (шт. Калифорния, США). Киноварь в виде обломков накапливается вместе с глинистыми частицами в коре выветривания карбонатных пород или заполняет карстовые воронки и пещеры (месторождения Лингуань, Гунчэн и др. в Китае).
Минерал, природная металлическая ртуть. Переходный металл, при комнатной температуре представляющий собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты. Ртуть - один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй такой элемент - бром). Иногда содержит примесь серебра и золота.
Смотрите так же:
СТРУКТУРА
Сингония тригональная, гексагонально-скаленоэдрическая (ниже -39°С).СВОЙСТВА
Цвет оловянно-белый. Блеск сильный металлический. Температура кипения 357 °C. Единственный жидкий минерал при обычной температуре. Затвердевает, приобретая кристаллическое состояние при −38°С. Плотность 13,55. На огне легко испаряется с образованием ядовитых паров. В древности вдыхание этих паров было единственным доступным средством лечения сифилиса (по принципу: если больной не умрёт, то поправится. Является диамагнетиком.
ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА
Ртуть - относительно редкий элемент в земной коре со средней концентрацией 83 мг/т. Однако ввиду того, что ртуть слабо связывается химически с наиболее распространёнными в земной коре элементами, ртутные руды могут быть очень концентрированными по сравнению с обычными породами. Наиболее богатые ртутью руды содержат до 2,5 % ртути. Основная форма нахождения ртути в природе - рассеянная, и только 0,02 % её заключено в месторождениях. Содержание ртути в различных типах изверженных пород близки между собой (около 100 мг/т). Из осадочных пород максимальные концентрации ртути установлены в глинистых сланцах (до 200 мг/т). В водах Мирового океана содержание ртути - 0,1 мкг/л. Важнейшей геохимической особенностью ртути является то, что среди других халькофильных элементов она обладает самым высоким потенциалом ионизации. Это определяет такие свойства ртути, как способность восстанавливаться до атомарной формы (самородной ртути), значительную химическую стойкость к кислороду и кислотам.
Одно из крупнейших в мире ртутных месторождений находится в Испании (Альмаден). Известны месторождения ртути на Кавказе (Дагестан, Армения), в Таджикистане, Словении, Киргизии (Хайдаркан - Айдаркен) Украине (Горловка, Никитовский ртутный комбинат).
В России находятся 23 месторождения ртути, промышленные запасы составляют 15,6 тыс. тонн (на 2002 год), из них крупнейшие разведаны на Чукотке - Западно-Палянское и Тамватнейское.
Ртуть получают обжигом киновари (сульфида ртути(II)) или металлотермическим методом. Пары ртути конденсируют и собирают. Этот способ применяли ещё алхимики древности.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Ртуть присутствует в большинстве сульфидных минералов. Особенно высокие её содержания (до тысячных и сотых долей процента) устанавливаются в блёклых рудах, антимонитах, сфалеритах и реальгарах. Близость ионных радиусов двухвалентной ртути и кальция, одновалентной ртути и бария определяет их изоморфизм во флюоритах и баритах. В киновари и метациннабарите сера иногда замещается селеном или теллуром; содержание селена часто составляет сотые и десятые доли процента. Известны крайне редкие селениды ртути - тиманит (HgSe) и онофрит (смесь тиманита и сфалерита).
ПРИМЕНЕНИЕ
Ртуть используется как рабочее тело в ртутных термометрах (особенно высокоточных), так как обладает довольно широким диапазоном, в котором находится в жидком состоянии, её коэффициент термического расширения почти не зависит от температуры и обладает сравнительно малой теплоёмкостью. Сплав ртути с таллием используется для низкотемпературных термометров.
Парами ртути заполняют люминесцентные лампы, поскольку пары светятся в тлеющем разряде. В спектре испускания паров ртути много ультрафиолетового света и, чтобы преобразовать его в видимый, стекло люминесцентных ламп изнутри покрывают люминофором. Без люминофора ртутные лампы являются источником жёсткого ультрафиолета (254 нм), в каковом качестве и используются. Такие лампы делают из кварцевого стекла, пропускающего ультрафиолет, поэтому они называются кварцевыми.
Ртуть и сплавы на её основе используются в герметичных выключателях, включающихся при определённом положении.
Ртуть используется в датчиках положения.
Иодид ртути(I) используется как полупроводниковый детектор радиоактивного излучения.
Фульминат ртути(II) («гремучая ртуть») издавна применяется в качестве инициирующего ВВ (Детонаторы).
Бромид ртути(I) применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (атомно-водородная энергетика).
Перспективно использование ртути в сплавах с цезием в качестве высокоэффективного рабочего тела в ионных двигателях.
До середины 20 века ртуть широко применялась в барометрах, манометрах и сфигмоманометрах (отсюда традиция измерять давление в миллиметрах ртутного столба).
Соединения ртути использовались в шляпном производстве для выделки фетра.
Ртуть (англ. Mercury) — Hg
КЛАССИФИКАЦИЯ
| Strunz (8-ое издание) | 1/A.02-10 |
| Nickel-Strunz (10-ое издание) | 1.AD.05 |
| Dana (7-ое издание) | 1.1.10.1 |
| Dana (8-ое издание) | 1.1.7.1 | Hey’s CIM Ref | 1.12 |
Ртуть – это единственный из известных человеку металлов, который остается жидким при комнатной температуре. Внешне ртуть напоминает жидкое серебро; при попадании на плоскую поверхность капля ртути моментально рассыпается на сотни мельчайших шариков, которые словно отталкиваются друг от друга и разбегаются в разные стороны.
Ртуть – очень редкий элемент. В целом в природе ртуть образуется в процессе окисления киновари и разложения образующегося сульфата; во время ; путем выделения из водных растворов. В земной коре ртуть рассеяна, а в результате осаждения из горячих подземных вод она образует ртутные руды.
На сегодняшний день известно 35 ртутьсодержащих минералов. Некоторое количество ртути содержится в морской воде, в сланцах и глинах.
Из истории вопроса
Уже за две тысячи лет до нашей эры в Древней Индии и Древнем Китае умели добывать самородную ртуть. Ртуть, содержащую киноварь уже тогда использовали в лечении и косметологии. В ходе экспериментов древних ученых нагретая киноварь оседала на металле в виде «жидкого серебра».
Алхимики уделяли ртути огромное значение – считалось, что после того, как ртуть затвердевает, она может превращаться в золото. Впервые твердую ртуть удалось получить Ломоносову – он использовал для этого смесь снега и концентрированной азотной кислоты.
Где используют ртуть?
Ртуть незаменима при изготовлении различных метрологических приборов – , термометров, полярографов, вакуумных насосов. Ртуть является важным элементом при производстве ртутных ламп, выпрямителей. Кроме того, этот металл активно применяют в химической промышленности и металлургии.
Ртуть – катализатор при различных реакциях, важный элемент при амальгамации других металлов. Ее применяют в медицине, промышленности и сельском хозяйстве. Именно ртутное покрытие позволяет выпускать зеркала, без которых нам не обойтись.
Основные свойства ртути
Это серебристый, тяжелый, жидкий металл, который при комнатной температуре испаряется. Чем выше температура воздуха, тем быстрее происходит испарение. Ртуть (химическая формула Hg) взаимодействует с серебром, золотом, цинком, смачивая их и образуя амальгамы. Ртуть кипит при температуре +357.25 С.
По степени опасности относится к первому классу и является чрезвычайно мощным загрязнителем окружающей среды – воздуха, почвы, воды. Ртуть и ее соединения крайне токсичны и опасны для организма человека.
Опасность ртути
Попадая в организм через легкие, пары ртути вызывают острые и хронические отравления. Ртуть поражает органы дыхания, печень, центральную нервную систему, желудочно-кишечный тракт, сердечно-сосудистую систему, прочие внутренние органы. Симптомы токсичного поражения проявляются через 8-24 часа.
У пострадавшего наблюдается слабость, апатия, эмоциональная неустойчивость, головокружение, головная боль. Ослабляется внимание и память, появляется потливость, боли при глотании, повышается температура, начинаются боли в желудке, тошнота, рвота, повышается температура, появляется тремор рук.
При серьезном отравлении не исключен летальный исход. В организм ртуть проникает чаще всего через легкие – человек вдыхает опасные пары, которые не имеют запаха.
Меры предосторожности и способы хранения
При работе с ртутью нужно использовать противогазы или фильтрующие респираторы. Если произошло ртутное загрязнение, проводятся меры по демеркуризации. Видимые количества металлической ртути устраняют с загрязненных поверхностей, после этого осуществляют химическую обработку при помощи химических реагентов.
Ртуть, которую используют в промышленности, хранят в стальных баллонах емкостью не более 35 кг, в керамических или стеклянных баллонах емкостью 500 мл с толстыми стенами, металлической гофрированной пробкой с прокладкой из пластмассы. В каждом баллоне помещается 5 кг ртути.
В лабораториях ртуть хранят в запаянных стеклянных ампулах по 30-40 мл в каждой, которые, опускают в сварные стальные коробки. Ртуть нельзя хранить в открытой посуде, а также в бюксах, колбах и прочей химической посуде с тонкими стенками.
Ртуть – это светло-серебристый металл в шестом периоде таблицы Менделеева. Это вещество находится в подгруппе цинка с атомным номером 80. Главной особенностью ртути является жидкое агрегатное состояние при нормальных комнатных условиях, т. е. при температуре +20–25°С. Пары этого металла – токсичные.
Красная ртуть – это вымышленный материал. Ему приписываются невероятно высокие характеристики. Научным кругам о существовании такого элемента пока не известно, так как соединение ртути с при высокой температуре создаёт сульфид ртути.
Ртуть используется в медицинской области при изготовлении градусников, но эти приспособления постепенно вытесняются более безопасными вариантами. Например, электронными термометрами.
Такое вещество как ртуть практически незаменимо в высокоточной измерительной технике. Её испарения широко применяются в люминесцентных лампах. Ртуть используется в процессе производства определённых видов источников тока (например, ртутно-цинковые аккумуляторы).
В металлургической промышленности ртуть используется при получении разнообразных сплавов и в повторной переработке алюминия. В последнее время её широко применяют в ювелирном деле. Ртуть пользуется популярностью при получении золота, в качестве средства для предварительной обработки золотосодержащей породы, с целью облегчения отделения благородного металла от шлака.
В сельскохозяйственной сфере соединения ртути входят в состав пестицидов, что крайне негативно влияет на экологию. Из-за этого такого рода удобрения перестают использоваться.
Природные месторождения минеральных образований, из которых производится ртуть в довольно высоких объёмах, называются ртутными рудниками. Основной ртутной рудой является киноварь. Содержание ртути в ней составляет около 85%. Вторым по концентрированию этого ископаемого является метациннабарит.
Ртуть также содержится в:
- минеральных породах;
- сульфатах меди, содержащих ртуть (мышьяке, сфалерите и сурьме).
Ртуть может встречаться в природе как самородное ископаемое, но такое месторождение – редкость. Ртуть может ещё попутно извлекаться из нефти, цементных материалов, флюсового сырья и каменного угля.
Ртутные руды обладают различной морфологией, т. е. месторождения могут быть как платообразного типа, так и контактного, в виде жил, гнёзд и штокверки. На генетическом уровне могут образовываться:
- гидротермальные (плутоногенные) месторождения;
- телетермальные месторождения;
- вулканогенные залежи;
- ртутные россыпи.
Хотя наиболее распространёнными являются:
- Плутоногенные.
- Вулканогенные.
Формируется, как правило, в результате воздействия низкотемпературных, малоконцентрируемых и гидротермальных растворов.
встречаются реже, но могут образовываться при участии перегретых парогазовых и жидких эманаций, с большим содержанием паров ртути.
Добыча ртути производится в шахтах с проведением буровых и подрывных работ, применяя электротехническое оборудование и промышленную пиротехнику. Добытый красный камень, транспортируется от месторождения конвейерными лентами, затем грузовиками или поездами в пункты дальнейшей обработки руды (обогатительные фабрики, перерабатывающие заводы). Там материал измельчается на дробилках в одну или несколько стадий. Дробленую руду отправляют в специальные мельницы, чтобы получить более мелкую фракцию. Для оптимального эффекта, промышленные мельницы снабжены короткими прутками или шарами из стали.
Процесс производства ртути из руды
Полученная мука из ртутьсодержащих минеральных образований отправляется в трубчатую печь для нагрева. Киноварь, нагревшись до определённой температуры, взаимодействует с кислородом, содержащимся в воздухе. В результате этой реакции формируется диоксид серы, что предоставляет возможность ртути испаряться. Эта процедура именуется обжигом.
Поднявшиеся испарения ртути выходят вместе с водяным паром, двуокисью серы и остальными продуктами сгорания из топки и попадают в специальный конденсатор, где охлаждаются. В результате ртуть, имеющая температуру кипения 357°С, переходит в жидкое агрегатное состояние. Остальные пары и газы выпускаются в атмосферу или используются в промышленном процессе, чтобы снизить загрязнение окружающей среды.
Получение ртути из руды
Полученная ртуть консолидируется. Так как это вещество обладает высоким удельным весом, все возможные добавки и примеси будут находиться на поверхности в виде плёнки или пены. В результате последующей фильтрации ртуть очищается.
Итоговое вещество пригодно к применению, но не для всех областей, где используется ртуть.
В качестве дополнительных мер очистки, жидкий металл проходит механическую фильтрацию, электролитическую процедуру и очистку с применением химически активных компонентов.
Самый популярный подход – тройная очистка. Постепенный подъём температуры вещества до отделения примеси либо испарения самой ртути. Эта процедура проводится три раза для постепенной очистки вещества.
Страны-лидеры в ртутной промышленности
В наши дни, лидирующие позиции в мировой добыче ртутной руды, занимают такие страны:
- Испания;
- Канада;
- Мексика;
- Италия;
- Турция;
- Япония;
- Филиппины;
- Алжир и некоторые страны постсоветского пространства.
Государства бывшего СССР, в которых есть крупные разработки ртутьсодержащей руды – это Казахстан, Украина, Таджикистан, Киргизия, Российская Федерация и Узбекистан.
Большинство стран, которые занимаются добычей ртути, не используют её в собственной промышленности. Основными потребителями мировых запасов этого жидкого металла являются следующие страны: Соединённые Штаты Америки, Япония, Великобритания, Франция и Германия, поскольку это крупные промышленные центры.