Ένας οδηγός για εφαρμογές υδραργύρου στη μεταλλουργία

Ο υδράργυρος ή η «γρήγορη πλύση», όπως είναι άλλως γνωστό, είναι ένα πυκνό, τοξικό μεταλλικό στοιχείο που υπάρχει σε υγρή μορφή σε θερμοκρασία δωματίου. Παράγεται και μελετάται για χιλιετίες, η χρήση υδραργύρου μειώνεται σταθερά από τη δεκαετία του '80 ως αποτέλεσμα της μεγαλύτερης προσοχής στις αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία που έχει για τον άνθρωπο και το περιβάλλον.

• Ατομικό σύμβολο: Hg
• Ατομικός αριθμός: 80
• Στοιχείο Κατηγορία: Μεταβατικό μέταλλο
• Πυκνότητα: 15.534g / cm3
• Σημείο τήξεως: -38,9 ° C (102 ° F)
• Σημείο ζέσης: 356,9 ° C (674,4 ° F)
• Ηλεκτρική αντίσταση: 95,8 μικρογραμμάρια / εκ. (20 ° C)

Σε θερμοκρασία δωματίου, ο υδράργυρος είναι ένα πυκνό, ασημένιο υγρό με πολύ υψηλή πυκνότητα και χαμηλή αγωγιμότητα θερμότητας. Έχει σχετικά υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και σχηματίζει εύκολα αμάλγαμα (κράματα) με χρυσό και ασήμι.

Ένα από τα πιο αξιόλογα χαρακτηριστικά του υδραργύρου είναι η ικανότητά του να επεκτείνεται και να συστέλλεται ομοιόμορφα σε όλο το εύρος υγρών του, σε απόκριση των μεταβολών της πίεσης και της θερμοκρασίας. Ο υδράργυρος είναι επίσης εξαιρετικά τοξικός τόσο για τον άνθρωπο όσο και για το περιβάλλον, γεγονός που οδήγησε σε δραστικές μειώσεις στην παραγωγή και τη χρήση του τις τελευταίες δεκαετίες.

Η πρώτη χρήση του υδραργύρου μπορεί να εντοπιστεί από το 1500 π.Χ. όταν χρησιμοποιήθηκε για να κοσμούν τους τάφους στην αρχαία Αίγυπτο. Πιθανότατα λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων του, ο υδράργυρος χρησιμοποιήθηκε, μελετήθηκε και βραβεύτηκε από πολυάριθμους πολιτισμούς, συμπεριλαμβανομένων των αρχαίων Ελλήνων, των Ρωμαίων, των Κινέζων και των Μάγιας.

Για αιώνες, οι άνθρωποι πίστευαν ότι ο υδράργυρος διαθέτει ειδικές θεραπευτικές ιδιότητες και, συνεπώς, το χρησιμοποίησε ως διουρητικό και παυσίπονο, καθώς και σε φάρμακα για τη θεραπεία διαφόρων παθήσεων από κατάθλιψη έως σύφιλη. Έχει χρησιμοποιηθεί σε καλλυντικά και ως διακοσμητικό υλικό. Οι αλχημιστές του Μεσαίωνα ενδιαφέρονται ιδιαίτερα για την ικανότητα του υδραργύρου να εξάγει χρυσό από μεταλλεύματα.

Αρχικά, κατέστη σαφές ότι το μυστηριώδες υγρό μέταλλο ήταν τοξικό για τον άνθρωπο εξαιτίας του υψηλού βαθμού παραφροσύνης και του θανάτου στα ορυχεία υδραργύρου. Ωστόσο, δεν απέτρεψε τον πειραματισμό. Η χρήση νιτρικού υδραργύρου για τη μετατροπή της γούνας σε πίλημα, που συχνά χρησιμοποιείται από παραγωγούς καπέλων του 18ου και του 19ου αιώνα, είχε ως αποτέλεσμα την έκφραση «τρελή ως καπέλο».

Μεταξύ 1554 και 1558, ο Bartolome de Medina ανέπτυξε τη διεργασία της αίθριας για την εξαγωγή αργύρου από μεταλλεύματα με χρήση υδραργύρου. Η διαδικασία patio βασίζεται στην ικανότητα του υδραργύρου να αμάλγαμα με ασήμι. Υποστηριζόμενο από μεγάλα ορυχεία υδραργύρου στο Almaden της Ισπανίας και το Huancavelica του Περού, η διαδικασία της αίθριας ήταν κρίσιμη για την ταχεία επέκταση της ισπανικής παραγωγής αργυρών κατά τον 17ο και 18ο αιώνα. Αργότερα, κατά τη χρυσή χελώνα της Καλιφόρνια, χρησιμοποιήθηκαν παραλλαγές της διεργασίας της αίθριας για την εξαγωγή χρυσού.

Μέχρι το δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, αυξανόμενες ποσότητες έρευνας άρχισαν να αποδεικνύουν μια συσχέτιση μεταξύ της απορροής χημικών αποβλήτων και της περιεκτικότητας σε μεθυλο-υδράργυρο στα θαλασσινά. Δόθηκε προσοχή στις επιδράσεις της υγείας του μετάλλου στον άνθρωπο. Τα τελευταία χρόνια, οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Ευρωπαϊκή Ένωση έχουν θεσπίσει αυστηρούς κανονισμούς για την παραγωγή, τη χρήση και τη διάθεση του υδραργύρου.

Ο υδράργυρος είναι ένα πολύ σπάνιο μέταλλο και απαντάται συχνότερα στα μεταλλεύματα cinnabar και livingstonite. Παράγεται ως πρωτογενές προϊόν και ως υποπροϊόν του χρυσού, ψευδάργυρος, και χαλκός.

Ο υδράργυρος μπορεί να παραχθεί από την κιννάβαρη, ένα θειούχο μεταλλεύμα (HgS), με την καύση της περιεκτικότητας σε σουλφίδιο σε έναν περιστροφικό κλίβανο ή σε φούρνους πολλαπλής εστίας. Το θρυμματισμένο μείγμα υδραργύρου αναμειγνύεται με άνθρακα ή άνθρακα οπτανθρακοποίησης και καίγεται σε θερμοκρασίες άνω των 300 ° C (570 ° F). Το οξυγόνο αντλείται στον κλίβανο, ο οποίος συνδυάζεται με το θείο, απελευθερώνει διοξείδιο του θείου και δημιουργεί ατμό υδραργύρου που μπορεί να συλλεχθεί και να ψυχθεί για περαιτέρω επεξεργασία ως καθαρό μέταλλο.

Με τη διέλευση των ατμών υδραργύρου διαμέσου ενός ψυχόμενου με νερό συμπυκνωτή, ο υδράργυρος, ο οποίος έχει ένα υψηλό σημείο βρασμού, είναι ο πρώτος που συμπυκνώνεται στη μορφή του υγρού μετάλλου και συλλέγεται. Περίπου το 95% της περιεκτικότητας σε υδράργυρο του μεταλλεύματος κιννάβαρης μπορεί να ανακτηθεί χρησιμοποιώντας αυτή τη διαδικασία.

Ο υδράργυρος μπορεί επίσης να εκχυλιστεί από μεταλλεύματα χρησιμοποιώντας υδροξείδιο του νατρίου και θειούχο νάτριο. Η ανάκτηση του υδραργύρου γίνεται με καθίζηση με χρήση αλουμινίου ή ηλεκτρόλυση. Μέσω της απόσταξης, ο υδράργυρος μπορεί να καθαριστεί σε περισσότερο από 99,999%.

Ο εμπορικός βαθμός 99,99% υδραργύρου πωλείται σε φιάλες από σφυρήλατο σίδηρο ή χάλυβα των 76lb (34,5kg).

Η παγκόσμια παραγωγή υδραργύρου εκτιμήθηκε από την Αμερικανική Γεωλογική Έρευνα (USGS) να είναι 2.250 τόνοι το 2010. Η Κίνα προμηθεύει σήμερα περίπου το 70% της παγκόσμιας παραγωγής, ακολουθούμενη από Κιργιζιστάν (11,1%), Χιλή (7,8%) και Περού (4,5%).

Οι μεγαλύτεροι παραγωγοί και προμηθευτές υδραργύρου περιλαμβάνουν το εργοστάσιο υδραργύρου Khaidarkan στην Κιργιζία, παραγωγούς στη ζώνη υδραργύρου Tongren-Fenghuang της Κίνας και Minas de Almadén y Arrayanes, S.A., η οποία παλαιότερα εκμεταλλευόταν το ιστορικό ορυχείο υδραργύρου Almaden στην Ισπανία και είναι τώρα υπεύθυνη για την ανακύκλωση και τη διαχείριση μεγάλου ποσοστού Ερμής.

Η παραγωγή και η ζήτηση υδραργύρου μειώθηκε σταθερά από την κορυφή της στις αρχές της δεκαετίας του 1980.

Η πρωταρχική εφαρμογή για μέταλλο υδραργύρου στη Βόρεια Αμερική και την Ευρώπη είναι στα καθολικά κύτταρα, τα οποία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή καυστικής σόδας. Στις ΗΠΑ, αυτό αντιπροσωπεύει το 75% της ζήτησης υδραργύρου, αν και η ζήτηση για τέτοια κύτταρα έχει μειωθεί 97% από το 1995, καθώς τα σύγχρονα φυτά χλωριούχου αλκαλίου έχουν υιοθετήσει κύτταρα μεμβράνης ή κύτταρα διαφράγματος τεχνολογίες.

Στην Κίνα, η βιομηχανία πολυβινυλοχλωριδίου (PVC) είναι ο μεγαλύτερος καταναλωτής υδραργύρου. Η παραγωγή PVC με βάση τον άνθρακα, όπως αυτή που παράγεται στην Κίνα, απαιτεί τη χρήση υδραργύρου ως καταλύτη. Σύμφωνα με την USGS, ο υδράργυρος που χρησιμοποιείται στην παραγωγή πλαστικών όπως το PVC μπορεί να αντιπροσωπεύει το 50% της παγκόσμιας ζήτησης.

Ίσως η πιο γνωστή χρήση του υδραργύρου είναι στα θερμόμετρα και στα βαρόμετρα. Ωστόσο, η χρήση αυτή μειώνεται επίσης σταθερά. Galinstan (ένα κράμα γαλλίου, ινδίου, και κασσίτερος) έχει αντικαταστήσει ως επί το πλείστον υδράργυρο σε θερμόμετρα λόγω της μικρότερης τοξικότητας του κράματος.

Η ικανότητα του Ερμή να συγχωνεύσει τα πολύτιμα μέταλλα, βοηθώντας στην ανάκτηση τους, έχει οδηγήσει στη συνέχιση της χρήσης του σε πολλές αναπτυσσόμενες χώρες με νάρκες χρυσοχοΐας.

Ενώ αμφισβητείται, η χρήση υδραργύρου στα οδοντικά αμαλγάματα συνεχίζεται και παρά την ανάπτυξη εναλλακτικών λύσεων παραμένει μια σημαντική βιομηχανία για το μέταλλο.

Μία από τις λίγες χρήσεις για τον υδράργυρο που έχει αναπτυχθεί τα τελευταία χρόνια είναι οι συμπαγείς λαμπτήρες φθορισμού (CFLs). Κυβερνητικά προγράμματα που ενθαρρύνουν την εξάλειψη των λιγότερο ενεργειακών λαμπτήρων πυρακτώσεως έχουν υποστηρίξει τη ζήτηση για CFL που απαιτούν αέρια υδράργυρο.

Οι ενώσεις του υδραργύρου χρησιμοποιούνται επίσης σε μπαταρίες, φάρμακα, βιομηχανικά χημικά, χρώματα και φώλιασμα υδραργύρου, έναν πυροκροτητή για εκρηκτικά.

Πρόσφατες προσπάθειες έχουν καταβληθεί από τις ΗΠΑ και την ΕΕ για τη ρύθμιση του εμπορίου υδραργύρου. Σύμφωνα με την Πράξη απαγόρευσης εξαγωγών υδραργύρου του 2008, η εξαγωγή υδραργύρου από τις ΗΠΑ θα απαγορευτεί από την 1η Ιανουαρίου 2013. Οι εξαγωγές υδραργύρου από όλα τα κράτη μέλη της ΕΕ απαγορεύτηκαν από τον Μάρτιο του 2011. Η Νορβηγία έχει ήδη θεσπίσει απαγόρευση παραγωγής, εισαγωγής και εξαγωγής υδραργύρου.

Πηγές:

Εισαγωγή στη Μεταλλουργία. Joseph Newton, δεύτερη έκδοση. Νέα Υόρκη, John Wiley & Sons, Inc. 1947.

Υδράργυρος: Στοιχείο των αρχαίων.

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

Encyclopædia Britannica. Επεξεργασία υδραργύρου (2011).

Ανακτώνται από http://www.britannica.com/EBchecked/topic/375927/mercury-processing