Opas elohopeasovelluksiin metallurgiassa

Elohopea tai, kuten muuten tiedetään, "pikasilveri", on tiheä, myrkyllinen metallielementti, jota esiintyy nestemäisessä muodossa huoneenlämpötilassa. Elohopean käyttö, jota on tuotettu ja tutkittu vuosituhansien ajan, on vähentynyt tasaisesti 1980-luvulta lähtien johtuen siitä, että sen kiinnittämiseen ihmisiin ja ympäristöön on kiinnitetty enemmän huomiota.

• Atomisymboli: Hg
• Atominumero: 80
• Elementtiluokka: Siirtymämetalli
• Tiheys: 15,534 g / cm3
• Sulamispiste: -38.9 ° C (102 ° F)
• Kiehumispiste: 356,9 ° C (674,4 ° F)
• Sähkövastus: 95,8 mikrohm / cm (20 ° C)

Huoneenlämpötilassa elohopea on paksu hopeinen neste, jolla on erittäin korkea tiheys ja alhainen lämmönjohtavuus. Sillä on suhteellisen korkea sähkönjohtavuus ja muodostaa helposti amalgaamit (seokset) kullalla ja hopealla.

Yksi elohopean arvokkaimmista ominaisuuksista on sen kyky laajentua tasaisesti ja supistua koko nestealueellaan vastauksena paineen ja lämpötilan muutoksiin. Elohopea on myös erittäin myrkyllistä sekä ihmisille että ympäristölle, minkä seurauksena sen tuotanto ja käyttö ovat vähentyneet rajusti viimeisten vuosikymmenien aikana.

Elohopean aikaisin käyttö voidaan jäljittää vuoteen 1500 eKr., Kun sitä käytettiin koristamaan hautoja muinaisessa Egyptissä. Elohopeaa käytettiin, tutkittiin ja arvostettiin todennäköisesti ainutlaatuisten ominaisuuksiensa vuoksi monissa sivilisaatioissa, mukaan lukien muinaiset kreikkalaiset, roomalaiset, kiinalaiset ja mayalaiset.

Ihmiset uskoivat vuosisatojen ajan, että elohopealla oli erityisiä parantavia ominaisuuksia, ja näin ollen se käytti sitä diureetti- ja kipulääkkeinä, samoin kuin lääkkeissä, joilla hoidetaan erilaisia ​​vaivoja masennuksesta syfilisiin asti. Sitä on käytetty kosmetiikassa ja koristemateriaalina. Keskiajan alkemistit olivat erityisen kiinnostuneita elohopean kyvystä erottaa kultaa malmista.

Varhaisessa vaiheessa kävi selväksi, että salaperäinen nestemäinen metalli oli myrkyllistä ihmisille, koska elohopeakaivoksissa oli suuri hulluus ja kuolema. Se ei kuitenkaan estänyt kokeilua. Elohopeanitraatin käyttö turkiksen muuntamiseksi huopaksi, jota 1800- ja 1800-luvun hattuvalmistajat usein käyttivät, johti ilmaisuun ”vihaisena vihanneksena”.

Vuosina 1554–1558 Bartolome de Medina kehitti patioprosessin hopean uuttamiseksi malmeista elohopeaa käyttämällä. Patio-prosessi perustuu elohopean kykyyn yhdistää hopeaa. Patio-prosessi oli kriittisen tärkeä Espanjan hopeatuotannon nopean laajenemisen kannalta 17. ja 18. vuosisatojen aikana, jota tuettiin suuret elohopeakaivokset Almadenissa (Espanja) ja Huancavelicassa (Peru). Myöhemmin, Kalifornian kultaharhtelun aikana, patio-prosessin variaatioita käytettiin kullan uuttamiseen.

1900-luvun jälkipuoliskolla lisääntyneet määrät tutkimuksia alkoivat osoittaa korrelaation kemiallisen jätteen valumien ja merenelävien metyyli-elohopeapitoisuuden välillä. Huomiota kiinnitettiin metallin terveysvaikutuksiin ihmisissä. Viime vuosina Yhdysvallat ja Euroopan unioni ovat asettaneet tiukat säännökset elohopean tuotannosta, käytöstä ja hävittämisestä.

Elohopea on erittäin harvinainen metalli, ja sitä löytyy useimmiten malmien siinobarista ja Livingstonitista. Sitä tuotetaan päätuotteena ja kullan sivutuotteena, sinkkija kupari.

Elohopeaa voidaan tuottaa cinnabarista, sulfidimalmista (HgS), polttamalla sulfidipitoisuus kiertouunissa tai useissa tulisijauuneissa. Murskattu elohopeamalmi sekoitetaan puuhiilen tai koksihiilen kanssa ja poltetaan yli 300 ° C (570 ° F) lämpötilassa. Happi pumpataan uuniin, joka yhdistyy rikin kanssa, vapauttaen rikkidioksidia ja muodostaen elohopeahöyryn, joka voidaan kerätä ja jäähdyttää edelleen puhdistamista varten puhtaana metallina.

Kun elohopeahöyry johdetaan vesijäähdytetyn lauhduttimen läpi, elohopea, jolla on korkea kiehumispiste, kondensoituu ensin nestemäiseen metallimuotoonsa ja kerätään. Noin 95% sinabarimalmin elohopeapitoisuudesta voidaan ottaa talteen tällä prosessilla.

Elohopeaa voidaan myös uuttaa malmeista käyttämällä natriumhydroksidia ja natriumsulfidia. Elohopea otetaan talteen saostamalla alumiinilla tai elektrolyysillä. Tislaamalla elohopea voidaan puhdistaa yli 99,999%: iin.

Kaupallisen luokan 99,99-prosenttista elohopeaa myydään takorauta- tai teräspulloissa 76 kiloa (34,5 kg).

Maailmanlaajuinen elohopeantuotanto arvioi Yhdysvaltain geologinen tutkimus (USGS) on 2 250 tonnia vuonna 2010. Kiina toimittaa tällä hetkellä noin 70% maailman tuotannosta, jota seuraavat Kirgisia (11,1%), Chile (7,8%) ja Peru (4,5%).

Suurimpia elohopean tuottajia ja toimittajia ovat Khaidarkanin elohopealaitos Kirgisiassa, tuottajat Kiinan Tongren-Fenghuangin elohopeavyöllä ja Minas de Almadén y Arrayanes, S.A., joka aiemmin toimi historiallisessa Almadenin elohopeakaivoksessa Espanjassa ja on nyt vastuussa suuren osan Euroopan elohopeaa.

Elohopean tuotanto ja kysyntä ovat vähentyneet tasaisesti huippunsa jälkeen 1980-luvun alkupuolella.

Ensisijainen käyttö elohopeametallille Pohjois-Amerikassa ja Euroopassa on katodisoluissa, joita käytetään kaustisen soodan tuotantoon. Yhdysvalloissa sen osuus elohopean tarpeesta on 75%, vaikka tällaisten kennojen kysyntä on vähentynyt 97% vuodesta 1995, kun nykyaikaiset kloori-alkali-kasvit ovat ottaneet käyttöön kalvosolu- tai kalvosolujen teknologioita.

Kiinassa polyvinyylikloriditeollisuus (PVC) on suurin elohopean kuluttaja. Kivihiilipohjaisen PVC: n, kuten Kiinassa tuotetun, tuottaminen vaatii elohopean käyttöä katalysaattorina. USGS: n mukaan muovien tuotannossa käytetyn elohopean, kuten PVC: n, osuus voi olla jopa 50% maailmanlaajuisesta kysynnästä.

Ehkä tunnetuin elohopean käyttö on lämpömittarissa ja barometrissä. Tämä käyttö vähenee kuitenkin myös tasaisesti. Galinstan (galliumin, indiumin ja tina) on korvannut enimmäkseen elohopeaa lämpömittarissa, koska seoksen alhaisempi myrkyllisyys.

Elohopean kyky yhdistää jalometallien kanssa ja auttaa niiden hyödyntämisessä, on johtanut sen jatkuvaan käyttöön monissa kehitysmaissa, joissa on aluviaalisia kultakaivoksia.

Vaikka elohopean käyttö hammasamalgameissa on kiistanalaista, se jatkuu ja on vaihtoehtojen kehittämisestä huolimatta edelleen merkittävä metalliteollisuus.

Yksi harvoista elohopean käyttötavoista, joka on viime vuosina kasvanut, on pienloistelampuissa. Hallituksen ohjelmat, jotka edistävät vähemmän energiatehokkaiden hehkulamppujen poistamista, ovat tuoneet kaasumaista elohopeaa vaativien pienloistelamppujen kysyntää.

Elohopeayhdisteitä käytetään myös paristoissa, huumeissa, teollisuuskemikaaleissa, maaleissa ja elohopea-fulminaatissa, räjähteiden räjähteessä.

Yhdysvallat ja EU ovat viime aikoina pyrkineet säätelemään elohopean kauppaa. Elohopean vientikieltoa koskevan vuoden 2008 lain mukaan elohopean vienti Yhdysvalloista on kiellettyä 1.1.2013 alkaen. Elohopean vienti kaikista EU: n jäsenvaltioista kiellettiin maaliskuusta 2011. Norja on jo kieltänyt elohopean tuotannon, tuonnin ja viennin.

Lähteet:

Johdanto metallurgiaan. Joseph Newton, toinen painos. New York, John Wiley & Sons, Inc. 1947.

Elohopea: muinaisten osa.

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

Encyclopædia Britannica. Elohopean käsittely (2011).

Haettu osoitteesta http://www.britannica.com/EBchecked/topic/375927/mercury-processing