En guide till Merkurius applikationer i metallurgi

Kvicksilver, eller "kvicksilver" som det annars är känt, är ett tätt, giftigt metallelement som finns i flytande form vid rumstemperatur. Kvicksilveranvändningen har producerats och studerats i årtusenden och har minskat stadigt sedan 1980-talet som ett resultat av större uppmärksamhet på de negativa hälsoeffekter som det har på människor och miljön.

• Atomisk symbol: Hg
• Atomnummer: 80
• Elementkategori: Övergångsmetall
• Densitet: 15,534 g / cm³
• Smältpunkt: -38,9 ° C (102 ° F)
• Kokpunkt: 356,9 ° C (674,4 ° F)
• Elektrisk motståndskraft: 95,8 mikrohm / cm (20 ° C)

Vid rumstemperatur är kvicksilver en tjock, silveraktig vätska med en mycket hög densitet och låg värmeledningsförmåga. Det har en relativt hög elektrisk konduktivitet och bildar lätt amalgamer (legeringar) med guld och silver.

En av kvicksilverens mest värderade egenskaper är dess förmåga att jämnt expandera och sammandragas över hela vätskeområdet, som svar på förändringar i tryck och temperatur. Kvicksilver är också mycket giftigt för både människor och miljön, vilket har resulterat i drastiska minskningar av dess produktion och användning under de senaste decennierna.

Merkurius tidigaste användning kan spåras tillbaka till 1500 f.Kr. när den användes för att pryda gravar i forntida Egypten. På grund av dess unika egenskaper användes, studerades och prisades kvicksilver av många civilisationer, inklusive de antika grekerna, romarna, kineserna och mayanerna.

I århundraden trodde människor att kvicksilver hade speciella läkande egenskaper och följaktligen använde det som ett diuretikum och smärtstillande medel, liksom i läkemedel för att behandla olika sjukdomar från depression till syfilis. Det har använts i kosmetika och som dekorativt material. Alchemister under medeltiden var särskilt intresserade av kvicksilvers förmåga att utvinna guld från malm.

Tidigt blev det klart att den mystiska flytande metallen var giftig för människor på grund av den stora förekomsten av sinnessjukdom och död i kvicksilvergruvor. Det förhindrade emellertid inte experiment. Användningen av kvicksilvernitrat för att omvandla päls till filt, ofta anställd av hatt- och 1800-talets hattstillverkare, resulterade i uttrycket "gal som en hatter."

Mellan 1554 och 1558 utvecklade Bartolome de Medina uteplats för utvinning av silver från malmer med kvicksilver. Uteplatsen förlitar sig på kvicksilvers förmåga att amalgam med silver. Med stöd av stora kvicksilvergruvor i Almaden, Spanien och Huancavelica, Peru, var uteplatsprocessen avgörande för den snabba utvidgningen av den spanska silverproduktionen under 17- och 1700-talet. Senare, under Kaliforniens guldrush, användes variationer av uteplatsprocessen för att utvinna guld.

Vid andra hälften av 1900-talet började ökande mängder forskning bevisa en korrelation mellan avfall från kemiskt avfall och metylkvicksilverinnehåll i skaldjur. Uppmärksamheten ägnades åt metallens hälsoeffekter på människor. Under de senaste åren har Förenta staterna och Europeiska unionen infört strikta regler för produktion, användning och bortskaffande av kvicksilver.

Kvicksilver är en mycket sällsynt metall och finns oftast i malmens cinnabar och levande. Det produceras som en primärprodukt och som en biprodukt av guld, zink, och koppar.

Kvicksilver kan produceras av cinnabar, en sulfidmalm (HgS), genom att bränna sulfidhalten i en roterugn eller flera eldugnar. Krossad kvicksilvermalm blandas med kol eller koks kol och bränns vid temperaturer över 300 ° C (570 ° F). Syre pumpas in i ugnen, som kombineras med svavel, frigör svaveldioxid och skapar en kvicksilverånga som kan samlas upp och kylas för ytterligare förfining som en ren metall.

Genom att leda kvicksilverångan genom en vattenkyld kondensor är kvicksilveret, som har en hög kokpunkt, den första som kondenserar till sin flytande metallform och samlas upp. Cirka 95% av kvicksilverinnehållet i kanelmalm kan återvinnas med denna process.

Kvicksilver kan också lakas ut från malmer med natriumhydroxid och natriumsulfid. Återvinning av kvicksilver sker genom utfällning med hjälp av aluminium eller elektrolys. Genom destillation kan kvicksilver renas till mer än 99,999%.

Kommersiell kvalitet, 99,99% kvicksilver, säljs i 76,5 kg smidesjärn eller stålkolvar.

Världsomfattande kvicksilverproduktion uppskattades av US Geological Survey (USGS) till 2 250 ton 2010. Kina levererar för närvarande cirka 70% av den globala produktionen, följt av Kirgizistan (11,1%), Chile (7,8%) och Peru (4,5%).

De största producenterna och leverantörerna av kvicksilver inkluderar Khaidarkan kvicksilveranläggning i Kirgizistan, tillverkare i Tongren-Fenghuang kvicksilverbälte i Kina och Minas de Almadén y Arrayanes, S.A., som tidigare drivde den historiska Almaden-kvicksilvergruvan i Spanien och nu ansvarar för återvinning och hantering av en stor andel europeiska kvicksilver.

Produktionen av och efterfrågan på kvicksilver har minskat stadigt sedan dess topp i början av 1980-talet.

Den primära applikationen för kvicksilvermetall i Nordamerika och Europa är i katodceller, som används för produktion av kaustisk soda. I USA står det för 75% av efterfrågan på kvicksilver, även om efterfrågan på sådana celler har minskat 97% sedan 1995, eftersom moderna klor-alkali-växter har antagit membrancell eller membrancell teknik.

I Kina är polyvinylkloridindustrin (PVC) industrin den största konsumenten av kvicksilver. Produktion av kolbaserad PVC, som den som produceras i Kina, kräver användning av kvicksilver som katalysator. Enligt USGS kan kvicksilver som används vid tillverkning av plast som PVC stå för så mycket som 50% av den globala efterfrågan.

Kanske är den mest kända användningen av kvicksilver termometrar och barometrar. Emellertid minskar denna användning stadigt. galinstan (en legering av gallium, indium och tenn) har mestadels ersatt kvicksilver i termometrar på grund av legeringens lägre toxicitet.

Mercury förmåga att amalgamera med ädelmetaller och hjälpa till att återhämta sig har resulterat i dess fortsatta användning i många utvecklingsländer med alluviala guldgruvor.

Även om det är kontroversiellt fortsätter användningen av kvicksilver i tandamalgamer och trots utvecklingen av alternativ är den fortfarande en viktig industri för metallen.

En av de få användningarna för kvicksilver som har vuxit de senaste åren är i kompakta lysrör. Regeringsprogram som uppmuntrar eliminering av mindre energieffektiva glödlampor har stöttat efterfrågan på CFL, som kräver gasformigt kvicksilver.

Kvicksilverföreningar används också i batterier, droger, industriella kemikalier, färger och kvicksilver-fulminat, en detonator för explosiva ämnen.

USA och EU har nyligen gjort ansträngningar för att reglera handeln med kvicksilver. Enligt Mercury Export Act Act från 2008 kommer export av kvicksilver från USA att förbjudas från och med 1 januari 2013. Export av kvicksilver från alla EU: s medlemsländer förbjöds från och med mars 2011. Norge har redan infört ett förbud mot produktion, import och export av kvicksilver.

källor:

En introduktion till metallurgi. Joseph Newton, andra upplagan. New York, John Wiley & Sons, Inc. 1947.

Mercury: Element of the Ancients.

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

Encyclopædia Britannica. Mercury Processing (2011).

Hämtas från http://www.britannica.com/EBchecked/topic/375927/mercury-processing