Изготовление ртути. Люминесцентные и кварцевые лампы

Относятся к гидротермальному типу. По условиям образования выделяются следующие типы:

1. эпитермальные и телетермальные гидротермальные месторождения, не связанные с вулканическими процессами;
2. 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).

Ещё в 3-м тысячелетии до н.э. в лечебных целях, в качестве пигмента, косметического средства и для амальгамации золота . Следы древних разработок сохранились в ряде районов Азии, Европы , в т.ч. и на нынешней территории (Средняя ). Многие ртутные мира были открыты по следам древних работ. Во 2-й половине 19 века основными центрами ртутной промышленности были Испания , Италия и .

Сокращение производства ртути обусловлено необходимостью осуществления дорогостоящих природоохранных мероприятий, структурными сдвигами в потреблении, нерентабельностью производства. В связи со снижением цен на ртуть в 1975 создана международных ассоциация производителей ртути "ASSIMER". Повышается значение вторичной ртути.

Ртутная промышленность несоциалистических стран по объёму производства, стоимости выпускаемой продукции и числу компаний-продуцентов сравнительно мала. Почти вся добыча сосредоточена на нескольких месторождениях. Предприятия ртутной промышленности Испании, Алжира, Турции, Италии полностью или частично принадлежат государству. Производством ртути в США и Мексике владеет частный сектор. Ведущие компании по добыче руд и производству ртути: "Mines de Almaden" (Испания), "Placer AMAX" (США), "Sonarem" (), "Etibank" (). Техника и технология добычи, обогащения руд и производства ртути за рубежом незначительно отличается от принятых в CCCP. Добыча ведётся подземным и, в возрастающей степени, открытым способами.

Первое место в мировом производстве ртути принадлежит Испании, где добыча комбинированным способом осуществляется в основном на месторождении Альмаден и на соседнем, недавно открытом месторождении Энтредичо. Производственная мощность до 1 млн. т руды в год. Потребление ртути в стране незначительное, поэтому практически вся ртуть идёт на экспорт. В США добыча и производство ртути осуществляются на месторождении Мак-Дёрмитт в штате Невада. Мощность карьера 150-300 тысяч т руды в год. В Турции существуют небольшие предприятия по добыче руд — шахты "Халикёй", "Конья" и др. (их мощность 150-300 тысяч т руды в год). В число крупных поставщиков ртути на внешний рынок выдвинулся Алжир, где открытым способом разрабатывается группа месторождений в районе Аззаба (Mpa-Сма и др.).

В настоящее время в России Государственным балансом запасов полезных ископаемых учтено 24 месторождения ртути. Большинство из них относится к собственно ртутным (киноварным) с запасами, как правило, не более 2 тыс. т металла. Только четыре месторождения являются сравнительно крупными – Тамватнейское (14 тыс. т), Западно-Палянское (10,1 тыс. т), Чаган-Узунское (14 тыс. т), Звездочка (3 тыс. т). Качественное состояние минерально-сырьевой базы отечественной ртутной промышленности в целом оценивается как неудовлетворительное, поскольку руды большинства известных месторождений характеризуются низким содержанием ртути (существенно меньше 1%). Исключение составляют лишь руды месторождений Звездочка, Балгикакчан, Чемпуринское и Олюторское (табл. 3).

Таблица 3. Региональная структура балансовых запасов ртути в России

* Выявленные запасы ртути в России на начало 2001 г. оценивались в 45,3 тыс. т, из которых 15,6 тыс. т – запасы промышленных категорий.

** Среднее содержание ртути в рудах российских месторождений оценивается в 0,453% (среднее содержание ртути в рудах месторождений, например, Испании достигает 1,9%, Алжира – 1,75%, Киргизии – 1%).

Потенциальными производственными мощностями по выпуску первичной ртути в России располагают Акташское горно-металлургическое предприятие (до 150 т/год) и ЗАО «НПП «Кубаньцветмет» (до 25-30 т/год). Однако мелкий масштаб и низкое качество ртутных руд Сахалинского месторождения (Краснодарский край), практически полное отсутствие собственной сырьевой базы и причины организационно-финансового характера на Акташском ГМП (Республика Алтай) не дают повода надеяться на возобновление горных работ на этих объектах. Потенциально на Акташском ГПМ могут перерабатываться руды расположенного в 90 км месторождения Сукор. Известно также, что вблизи металлургического завода ЗАО «НПП «Кубаньцветмет» складировано более 7 тыс. т руды (около 6 т ртути), которую планируется переработать в ближайшие годы; еще 30 тыс. т руды (около 25 т ртути) расположено возле бывших шахт и карьера Сахалинского месторождения.

Освоение крупных Тамватнейского и Западно-Палянского месторождений (как и многих других), невозможно без значительных инвестиций, на которые – при существующей ситуации на мировом рынке ртути – рассчитывать трудно. К тому же, их разработка может негативно сказаться, например, на нерестилищах ценных пород рыб, состоянии окружающей среды и т. д. Более того, учитывая масштабы накопленных к настоящему времени в России ртутьсодержащих отходов, в освоении ртутных месторождений, нет острой необходимости, поскольку отечественная промышленность – при осуществлении определенных мероприятий – может быть обеспечена вторичной и попутной ртутью.

Так, Государственным балансом запасов полезных ископаемых учтено 3 ртутьсодержащих медно-колчеданных месторождения – Подольское (Башкортостан), Талганское (Челябинская область), Сафьяновское (Свердловская область) (см. табл. 4). В ежегодно добываемых на Сафьяновском месторождении рудах содержится до 10 т ртути. Ртуть в значительных концентрациях присутствует в рудах медно-колчеданных, полиметаллических, золотосеребряных и других типов месторождений. Однако при используемых в России технологических схемах переработки руд и концентратов цветных металлов попутная ртуть не извлекалась, как и не извлекается сейчас; существенная часть ее рассеивается в окружающей среде и, например, поступает в получаемую на некоторых металлургических заводах серную кислоту. Значительное количество ртути уходит в хвосты на обогатительных фабриках.

Как отмечалось выше, в 1980-х гг. в небольших количествах попутную ртуть получали из цинковых концентратов на Челябинском цинковом заводе. В более существенных масштабах ртуть извлекалась на Хайдарканском комбинате из сурьмяного концентрата обогатительной фабрики Анзорского комбината. По оценке, на предприятиях цветной металлургии России в год можно получать до 100 т попутной ртути. По расчетам автора этих строк, в 2000-2003 гг. с различным сырьем (главным образом с концентратами и рудами) в металлургический передел на российские заводы цветной металлургии (по выплавке цинка и черновой меди) ежегодно поступало не менее 60 т ртути.

Экспорт российской ртути

В 1992-1998 гг. Россия, как уже отмечалось, реализовала часть своих складских запасов ртути на мировом рынке. Например, в середине 1990-х гг. значительную долю испанского импорта составляла ртуть из российских складских запасов: компания «Minas de Almaden» закупала ее, рафинировала и перепродавала , в том числе и российским предприятиям. Динамика экспорта ртути Россией в страны дальнего зарубежья выглядит примерно следующим образом (табл. 4).

Таблица 4. Динамика российского экспорта ртути *

* В ежегодно издаваемых сборниках «Таможенная статистика внешней торговли Российской Федерации» прямые сведения об экспорте и импорте ртути отсутствуют.

** 120 т российской ртути поступило в США.

*** Из России в США было экспортировано 79 т, по, – 120 т ртути.

**** Ртуть поступила в Роттердам, где к маю 1998 г. ее большая часть была продана, а оставшиеся 276 т – закуплены компанией «Minas de Almaden»; по данным, из России в США поступило 120 т ртути.

***** По, в небольших объемах ртуть экспортировалась ООО «Мерком». Есть сведения, что определенное количество ртути, полученной из отходов золотодобывающей промышленности на одном из предприятий Иркутской области, в начале 2000-х гг. было продано в Китай, а Челябинский цинковый завод отправляет ртутные шламы, образующиеся при производстве цинка, на переработку в Киргизию.

Данные об импорте металлической ртути Россией единичны: в 1997 г. – 30 т, в 1998 г. – 46 т, в 1999 г. – 11 т. В 2001-2002 гг. ОАО «Термоприбор» (г. Клин Московской области) ежегодно закупало в Испании (у «Minas de Almaden») примерно по 15-20 т металлической ртути. В 2002 г. в ЗАО «НПП «Кубаньцветмет» на переработку (рафинирование) поступило 2775 кг некондиционной (черновой, отработанной) ртути из Беларуси (от УП «Белцветмет»).

Объем мировой торговли ртутью (экспорт + импорт) в 1997 г. составил 7600 т. Экспортировали ртуть 29 стран, из которых лишь в девяти выпускался первичный металл. Импортировали ртуть 53 страны, причем на Гонконг, Китай и Нидерланды приходилась почти половина ее суммарного мирового импорта (Гонконг и Нидерланды – в основном с целью перепродажи). В 1999 г. объем мировой торговли ртутью (экспорт + импорт) составил более 6128 т.

Интересно отметить, что в 1990-х гг. среди стран-экспортеров ртути была Эстония (в 1977 г. – 35 т, в 1998 – 17 т). Очевидно, что реализовывались запасы металла, либо поступившая тем или иным способом металлическая ртуть из России. Показательно, что совсем недавно в Латвии было обнаружено подпольное хранилище, в котором находилось 2,5 т ртути.

Экспорт ртути будет полностью запрещен в Евросоюзе с марта 2011 года - такое решение принял в 2008 году Совет министров ЕС по вопросам конкуренции. Это постановление, которое обязывает также государства ЕС обеспечить безопасное складирование остатков ртути, принят в целях сокращения объемов выбросов в атмосферу токсичных видов тяжелых металлов.

Периодических элементов, подгруппа цинка, атомный номер – 80. В комнатных условиях, вещество представляется тяжёлой бело-серебристой жидкостью. Пары ртути ядовиты. Температура ртути определяет её агрегатное состояние, не один металл кроме неё, не имеет жидкую структуру в условиях комнатной температуры.

Плавление ртути начинается при температуре 234º К, кипение при 629º К. Сплавляется со многими металлами, образуя сплавы, называемые амальгамами. Ртуть в воде и кислотных растворах не растворяется, сделать это может только азотная кислота или .

С трудом это можно сделать с помощью серной кислоты. При достижении температуры 300º С, происходит реакция с кислородом, результатом которой является оксид ртути , имеющий красный цвет (не путать с вымышленной “красной ртутью”!).

«Красная ртуть» – данный термин обозначает вещество, вымышленное в коммерческих целях. Свойству приписываются запредельные свойства, на деле науке пока не известен подобный металл, ни природного, ни искусственного происхождения. Соединение серы и ртути при высокой температуре образует сульфид ртути.

Добыча и происхождение ртути

Данный металл считается довольно редким, концентрируется, в основном, в специфичных ртутных рудах, количество ртути в которых довольно высокое. По большому счёту весь объём природной ртути рассеян в природе, и лишь малая его часть заключена в рудах. Наиболее высокий процент содержания наблюдается в породах образовавшихся после извержения и осадочных сланцах.

Сульфидные минералы по большей части также содержат ртуть. Это блёклые руды, сфалериаты, реальгары и антимониты. В природе часто обнаруживаются связки сопутствующих друг другу элементов, например такое соседство как селен, сера и ртуть .

Доподлинно известно не менее двадцати видов ртутных минералов. Основным добываемым минералом является киноварь, реже – метациннабарит или самородная ртуть. На месторождении в Мексике (Гуитцуко) добывается ливингстонит.

Наиболее крупные месторождения находятся в Дагестане, Таджикистане, Армении, Киргизии, Украине, Испании и Словении (месторождение в г. Идрия, считается крупнейшим, ещё со средневековья). В России находится также не менее двадцати трёх месторождений.

Применение ртути

Раньше определённое соединение ртути , например её хлорид или меркузал, запросто мог найти применение в медицинской области. Это были различные медикаменты слабительного, мочегонного и антисептического действия. Но сейчас ртутные соединения почти полностью вытеснены из этой области, в виду своей токсичности. Частично этот элемент применяется при производстве термометров, хотя и для них уже нашёлся более безопасный заменитель.

Более приемлемым считается её присутствие в технических устройствах. Это высокоточные термометры технического назначения. Лампы люминесцентного света, где используются её пары. Выпрямительные устройства, электроприводы, и даже некоторые модели сварочных аппаратов. Это датчики положения и герметичные выключатели.

Также её используют при изготовлении некоторых видов источников тока, с ртутно-цинковой начинкой. Одним из компонентов гидродинамических подшипников также является ртуть. Также в технической промышленности нашли своё применение такие соединения как фульминат, иодид и бромид ртути. Положительные свойства показали её с цезием, используемые при производстве ионных двигателей.

В металлургии ртуть применяется при выплавке множества различных сплавов, и при вторичном процессе переработки алюминия. Нашла свою нишу она и в ювелирном производстве, а также при изготовлении зеркал. Немалое распространение ртуть получила при получении золота, ей предварительно обрабатываются золотосодержащие породы, для его извлечения из них. В сельской промышленности некоторые ртутные соединения применяются для обработки посевного материала и в как пестицид. Хотя это крайне не желательно.

Вред ртути для организма человека

Пары ртути чрезвычайно опасны. Попасть в организма она может через испарения или непосредственно через ротовую полость. Последнее обычно происходит с маленькими детьми, в случае если разбилась ртуть из термометра. При этом необходимо как можно скорее вызвать у него рвоту, и вызвать неотложную помощь.

А вот надышаться её парами может каждый, если ртуть из градусника раскатилась по всем щелям комнаты, и оттуда испаряется. Отравление ртутью происходит постепенно, на начальных стадиях особых симптомов не наблюдается. В дальнейшем проявляются чрезмерная раздражительность, постоянная тошнота, происходит потеря веса. В первую очередь удар приходится на центральную нервную систему и почки.

Каких мер предосторожности требует ртуть? Разбили градусник? Что делать и как собрать ртуть с пола, укажет следующая инструкция. Немедленно проветрить помещение, не менее нескольких часов. Но не допускать прямого сквозняка, пока ртуть не собрано полностью. Ограничить доступ к месту происшествия, чтобы не разнести ртуть по всему дому.

Перед тем как начать собирать ртуть, необходимо на руки надеть перчатки из непроницаемого материала, на ноги – любые пакеты, на лицо – повязку, пропитанную водой или раствором. Тщательно собрать всю раскатившуюся ртуть, и остатки разбившегося градусника в ёмкость с водой, это не даст ртути испаряться. Необходимо собрать ртуть как можно тщательней, например, с помощью шприца.

Если ртуть попала под плинтус или пол, не ленясь его вскрыть и вычистить её оттуда, сколько времени бы это не заняло. Если процедура занимает достаточно времени, следует делать перерывы каждые десять минут. Ёмкость необходимо плотно закупорить, и держать её вдали от тепла. Выкидывать ёмкость категорически запрещено. Это загрязнит окружающую среду, её могут найти дети. Поэтому собранная ртуть сдаётся в соответствующие службы.

Место происшествия обрабатывается марганцовым раствором или разведённой хлорной известью. Нельзя собирать ртуть веником или пылесосом, это только усугубит ситуацию, распылив ртуть на большую площадь. К тому же после этого пылесос будет непригоден к использованию, в виду токсического загрязнения.

Цена ртути

Общие объёмы от торговли этим редкоземельным металлом и его различными соединениями, составляет порядком 150 млн. долларов, при мировых запасах около 300 тыс. тонн. В виду ликвидации некоторых основных месторождений поставки ртути на мировой рынок резко сократились, что привело к ценовому подъёму на эту продукцию. Для сравнения в 2001 году, стандартная мерная ёмкость объёмом 34,5 кг, стоила 170 $, к 2005 году цена достигла отметки 775 $. После чего снова пошла на убыль, последние расценки составляли порядком 550 $.

Решением в этом случае стала вторичная ртуть, производимая на ключевых предприятиях. Новейшие технологии обеспечили рынок большим объёмом более дешёвой продукции, что позволило несколько понизить непомерно возросшие цены на ртуть природного происхождения. Хотя цены до сих пор остаются на довольно высоком уровне.

Ртуть – один из редких элементов Земной коры, выглядит как блестящий серебристо-белый тяжёлый металл. В обычных условиях он остаётся жидким и необычайно подвижным. Твёрдым металлом ртуть может стать при -39° С. При комнатной температуре легко испаряется, не имея запаха и вкуса, чем представляет угрозу отравления. В быту источником отравления может служить разбитый градусник.

Чистый металл ртути получают из минеральной руды, называемой киноварь, которую разогревают до высоких температур, ртуть выпаривается и конденсируется.

Где находит применение ртуть

Уникальные свойства сделали ртуть в современных отраслях промышленности важным элементом. Нет такой отрасли, где бы не использовался этот необычный металл:

Ртуть – вещество, при утечке которого человек должен действовать молниеносно. При правильном устранении последствий появляется возможность оперативно оградить себя от вредных паров ртути. А вовремя оказанная помощь способна спасти жизнь человеку.

В сравнении с лампами накаливания современные энергосберегающие лампы обладают очевидными достоинствами. Но из-за особенностей конструкции пользоваться ими нужно осторожно и принять меры, если разбилась энергосберегающая лампочка.

Сегодня хорошо известно какое негативное воздействие на здоровье оказывает ртуть, поэтому важно уметь правильно утилизовать разбившийся ртутный градусник

В целях экономии энергетических ресурсов, все чаще применяются лампы дневного света, но в конструкции этих световых приборов используется ртуть, опасный металл, который должен подлежать обязательной утилизации

Как ртуть действует в приборах

Электрический аккумулятор

Содержит диоксисульфатно-ртутный элемент. Который является химическим источником тока. Электролитом выступает водный раствор сульфата цинка, анодом – цинк, катодом – смесь графита с окисью ртути и сульфатом ртути.

Типы таких аккумуляторов используются в мобильных телефонах, ноутбуках, цифровых фотоаппаратах.

Устройство, позволяющее проводить электрохимический анализ веществ и химических процессов. В исследуемый раствор погружают один поляризующийся капельно-ртутный электрод, другой – неполяризующийся электрод с большой поверхностью, покрытой слоем ртути. Затем на электроды поступает возрастающее напряжению. Величина тока, проходимого через раствор, измеряется гальванометром. На основании полученных замеров строят полярограмму.

Методом полярографии проводят исследования состава вредных веществ в промышленных выбросах, определяют степень насыщенности крови кислородом, диагностируют такие заболевания как злокачественные опухоли, лучевую болезнь полярограммой сыворотки крови.

Люминесцентные и кварцевые лампы

Конструкция состоит из герметической колбы (стеклянной либо кварцевой), наполненной смесью газов и паров ртути, и прикреплённых с двух сторон электродов. Через контакты подаётся электрический разряд и в колбе возникают невидимые ультрафиолетовые лучи, для трансформации которых в видимый свет поверхность колбы изнутри покрыта слоем люминофора. Различный состав покрытия можно получить разнообразную цветовую гамму. Ультрафиолетовое излучение имеет бактерицидное действие, медицина использует это свойство в профилактических и противоэпидемиологических целях.

Барометр

Внутри прибора размещена запаянная с одной стороны колба с ртутью, реагирующая на малейшие перепады атмосферного давления. В зависимости от происходящих изменений столбик ртути, поднимаясь или опускаясь по шкале барометра, показывает предполагаемую погоду.

Используется для измерения кровяного давления человека.

По принципу сообщающихся сосудов ртуть, находящаяся в стеклянной трубке, поднимается в результате подачи сдавленного с помощью резиновой груши воздуха.

По шкале трубки производится отсчёт давления.

Отличается высокой точностью по сравнению с новоявленными приборами на , но промышленностью уже не выпускается.

Термометры

Основаны на свойстве ртути менять свой объём под воздействием температуры. Состоит из стеклянного резервуара, наполненного ртутью, и шкалы, цена деления которой имеет широкий диапазон в зависимости от назначения термометра (от -39°С до +357°С).

Ртутный диффузионный насос

Входит в сборку вакуумных установок и с его помощью достигается глубокий вакуум. Служит для откачки газа или пара из рабочей камеры насоса. Процесс происходит в результате периодического изменения давления внутри камеры посредством нагрева и последующего охлаждения ртути. Газ стремится в область с пониженным давлением, создавая вакуум.

Ртуть опасна для здоровья

Восьмидесятый элемент таблицы Менделеева признан глобальным загрязнителем окружающей среды. По нанесению вреда жизни и здоровью людей он относится к первому классу опасности. Поставщиками ртути в атмосферу являются предприятия и заводы , использующие её в своём производстве.

При попадании ртути в воздух, водоёмы и почву происходят процессы образования органических соединений, отличающихся высокой токсичностью.

Накопление в организме ртути и ртутных соединений приводит к поражению кожных покровов, дыхательных путей, внутренних органов, нервной и кроветворной систем.

Из природного компонента ртуть превратилась в угрозу для здоровья человека.