En guide til kvikksølv-applikasjoner i metallurgi

Kvikksølv, eller 'kviksølver' som det ellers er kjent, er et tett, giftig metallelement som eksisterer i flytende form ved romtemperatur. Bruk av kvikksølv ble produsert og studert i tusenvis av år siden 1980-tallet som et resultat av større oppmerksomhet på de negative helseeffektene det har på mennesker og miljø.

• Atomsymbol: Hg
• Atomnummer: 80
• Elementkategori: Overgangsmetall
• Tetthet: 15,534 g / cm³
• Smeltepunkt: -38,9 ° C (102 ° F)
• Kokepunkt: 356,9 ° C (674,4 ° F)
• Elektrisk motstand: 95,8 mikrohm / cm (20 ° C)

Ved romtemperatur er kvikksølv en tykk, sølvaktig væske med veldig høy tetthet og lav varmeledningsevne. Den har en relativt høy elektrisk Strømføringsevne og danner lett amalgamer (legeringer) med gull og sølv.

En av kvikksølvens mest verdsatte egenskaper er dens evne til å utvide seg jevn og trekke seg sammen over hele væskeområdet, som svar på endringer i trykk og temperatur. Kvikksølv er også svært giftig for både mennesker og miljø, noe som har resultert i drastiske reduksjoner i produksjonen og bruken de siste tiårene.

Merkurys tidligste bruk kan spores tilbake til 1500 f.Kr. da den ble brukt til å pryde graver i det gamle Egypt. Sannsynligvis på grunn av dens unike egenskaper, ble kvikksølv brukt, studert og verdsatt av en rekke sivilisasjoner, inkludert de gamle grekere, romere, kinesere og mayaer.

I århundrer trodde folk at kvikksølv hadde spesielle helbredende egenskaper og følgelig brukte det som vanndrivende og smertestillende middel, så vel som i medisiner for å behandle forskjellige plager fra depresjon til syfilis. Det har blitt brukt i kosmetikk og som dekorativt materiale. Alkymister i middelalderen var spesielt interessert i kvikksølvs evne til å utvinne gull fra malm.

Tidlig ble det klart at det mystiske flytende metallet var giftig for mennesker på grunn av den store forekomsten av sinnssykdom og død i kvikksølvgruver. Det hindret imidlertid ikke eksperimentering. Bruk av kvikksølvnitrat for å omdanne pels til filt, ofte ansatt av hatteprodusenter fra 1700- og 1800-tallet, resulterte i uttrykket 'gal som en hatter'.

Mellom 1554 og 1558 utviklet Bartolome de Medina uteprosessen for å trekke ut sølv fra malm ved bruk av kvikksølv. Uteplassprosessen er avhengig av kvikksølvs evne til å amalgam med sølv. Støttet av store kvikksølvgruver i Almaden, Spania og Huancavelica, Peru, var terrasseprosessen avgjørende for den raske utvidelsen av spansk sølvproduksjon i løpet av 1600- og 1700-tallet. Senere, under gullrushet i California, ble variasjoner av uteprosessen brukt til å trekke ut gull.

I løpet av andre halvdel av 1900-tallet begynte økende mengder forskning å bevise en sammenheng mellom avfall av kjemisk avfall og metyl-kvikksølvinnhold i sjømat. Det ble lagt merke til metallets helseeffekter på mennesker. De siste årene har USA og Den europeiske union innført strenge regler for produksjon, bruk og avhending av kvikksølv.

Kvikksølv er et veldig sjeldent metall og finnes ofte i malmene cinnabar og livingstonite. Det er produsert som et primærprodukt og som et biprodukt av gull, sink, og kobber.

Kvikksølv kan produseres fra cinnabar, en sulfidmalm (HgS), ved å brenne av sulfidinnholdet i en roterende ovn eller flere ildsteder. Knust kvikksølvmalm blandes med kull eller koks og brennes ved temperaturer over 300 ° C. Oksygen pumpes inn i ovnen, som kombineres med svovel, frigjør svoveldioksid og skaper en kvikksølvdamp som kan samles og avkjøles for videre raffinering som et rent metall.

Ved å føre kvikksølvdamp gjennom en vannkjølt kondensator, er kvikksølvet, som har et høyt kokepunkt, det første som kondenserer til sin flytende metallform og samles. Cirka 95% av kvikksølvinnholdet i kanelmalm kan utvinnes ved hjelp av denne prosessen.

Kvikksølv kan også utvaskes fra malmer ved bruk av natriumhydroksyd og natriumsulfid. Gjenvinning av kvikksølvet gjøres ved nedbør ved bruk av aluminium eller elektrolyse. Gjennom destillasjon kan kvikksølv renses til mer enn 99,999%.

Kommersiell kvalitet, 99,99% kvikksølv selges i 76,5 kg smijern eller stålkolber.

Produksjon av kvikksølv over hele verden ble estimert av USAs geologiske undersøkelse (USGS) til å være 2.250 tonn i 2010. Kina leverer for tiden rundt 70% av den globale produksjonen, fulgt av Kirgisistan (11,1%), Chile (7,8%) og Peru (4,5%).

De største produsentene og leverandørene av kvikksølv inkluderer Khaidarkan Mercury Plant i Kirgisistan, produsenter i Tongren-Fenghuang kvikksølvbelte i Kina og Minas de Almadén y Arrayanes, S.A., som tidligere drev den historiske Almaden kvikksølvgruve i Spania og nå er ansvarlig for gjenvinning og styring av en stor prosentandel av europeiske kvikksølv.

Produksjonen og etterspørselen etter kvikksølv har sunket jevnlig siden høydepunktet på begynnelsen av 1980-tallet.

Den primære bruken av kvikksølvmetall i Nord-Amerika og Europa er i katodeceller, som brukes til produksjon av kaustisk brus. I USA utgjør dette 75% av etterspørselen av kvikksølv, selv om etterspørselen etter slike celler har gått ned 97% siden 1995, siden moderne klor-alkali-planter har tatt i bruk membrancelle eller membrancelle teknologier.

I Kina er polyvinylkloridindustrien (PVC) den største forbruker av kvikksølv. Produksjon av kullbasert PVC, som produsert i Kina, krever bruk av kvikksølv som katalysator. I følge USGS kan kvikksølv brukt i produksjon av plast som PVC utgjøre så mye som 50% av den globale etterspørselen.

Kanskje er den mest kjente bruken av kvikksølv i termometre og barometre. Imidlertid synker denne bruken stadig. Galinstan (en legering av gallium, indium og tinn) har for det meste erstattet kvikksølv i termometre på grunn av legeringens lavere toksisitet.

Kvikksølvs evne til å amalgamere med edle metaller, og hjelpe dem med utvinningen, har resultert i fortsatt bruk i mange utviklingsland med alluviale gullgruver.

Selv om det er omstridt, fortsetter bruken av kvikksølv i dental amalgam, og til tross for utviklingen av alternativer, er den fremdeles en viktig industri for metallet.

En av få bruksområder for kvikksølv som har vokst de siste årene er i kompakte lysrør (CFL). Regjeringsprogrammer som oppmuntrer til eliminering av mindre energieffektive glødepærer har støttet etterspørselen etter CFL-er, som krever gassformig kvikksølv.

Kvikksølvforbindelser brukes også i batterier, medisiner, industrielle kjemikalier, maling og kvikksølv-fulminat, en detonator for eksplosiver.

USA og EU har nylig gjort anstrengelser for å regulere handel med kvikksølv. I henhold til Mercury Export Ban Act fra 2008 vil eksport av kvikksølv fra USA være forbudt fra 1. januar 2013. Eksport av kvikksølv fra alle EUs medlemsland ble forbudt siden mars 2011. Norge har allerede innført forbud mot produksjon, import og eksport av kvikksølv.

kilder:

En introduksjon til metallurgi. Joseph Newton, andre utgave. New York, John Wiley & Sons, Inc. 1947.

Mercury: Element of the Ancients.

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

Encyclopædia Britannica. Mercury Processing (2011).

Innhentet fra http://www.britannica.com/EBchecked/topic/375927/mercury-processing