КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ. Ртуть известна с древнейших времен: она упоминалась Аристотелем и Теофрастом в 315 г. до н. э.; на древней рельефной карте Китая (210 г. до н. э.) океан и реки были залиты ртутью. Греческий врач Диоскорид более 2000 лет тому назад дал этому металлу латинское название «гидраргиум» («серебряная вода»). В СНГ следы разработки ртутных руд выявлены на руднике Хайдаркан (Великий рудник), расположенном в Ферганской долине в Киргизии. Археологические раскопки показали, что ртуть добывали в течение многих столетий до XIII в. (вплоть до нашествия Чингизхана). Здесь сохранились древние горные выработки, инструменты, реторты для обжига киновари и даже найдены специальные бутыли, наполненные ртутью.
Ртуть в обычных условиях – это серебристо-белый блестящий жидкий металл. При температуре около –38,86º С она твердеет, а при температуре +353,6º С кипит. В твердом состоянии она впервые была получена в 1759 г.
ГЕОХИМИЯ. Кларк ртути 8,3·10 -6 %. В природе она находится в рассеянном состоянии и только 0,02 % ее сосредоточено в месторождениях. В магматических породах различного состава содержание ртути близко к кларковому, увеличиваясь в щелочных породах до 1·10 -4 –1·10 -2 %. Среди осадочных пород максимальные концентрации ртути установлены в глинистых сланцах (до 2·10 -5 %). В водах Мирового океана содержание ртути составляет 1·10 -6 г/л. Известно семь стабильных изотопов ртути с массовыми числами 196, 198–202 и 204, среди которых преобладает 202 Hg. Важной геохимической особенностью ртути является то, что в ряду других халькофильных элементов она характеризуется самым высоким потенциалом ионизации. Это определяет такие свойства ртути, как способность восстанавливаться до атомарной формы (самородной ртути), значительную химическую стойкость к кислороду и кислотам.
По мнению многих геологов, источник ртути ювенильный – подкоровый. Из мантии гидротермальные растворы, содержащие Hg, Sb и As, поступали по глубинным разломам. Перенос ртути в них осуществлялся в виде сульфидных комплексов (HgS 2- 2), устойчивых в щелочных растворах при низком окислительном потенциале Eh. В действующих вулканах и термальных источниках ртуть может мигрировать в газовом состоянии и в газовой фазе гидротерм.
В зоне гипергенеза киноварь и металлическая ртуть растворимы в воде даже при отсутствии сильных окислителей. Особенно хорошо растворяется ртуть в сульфидах едких щелочей с образованием, например, комплекса HgS·nNa 2 S. Она легко сорбируется глинами, гидрооксидами железа и марганца, глинистыми сланцами и углями.
МИНЕРАЛОГИЯ. Известно 25 минералов, содержащих ртуть, но промышленное значение имеют киноварь, метациннабарит, самородная ртуть, блеклая руда (шватцит), кордероит, ливингстонит и каломель.
Киноварь HgS (содержание Hg 86,2 %) кристаллизуется в тригональной сингонии, габитус кристаллов ромбоэдрический, агрегаты зернистые, вкрапленные, порошкообразные. Цвет минерала ярко- и коричневато-красный, блеск алмазный, матовый, твердость 2–2,5, удельная масса 8 г/см 3 . Встречается в ртутных, ртутно-сурьмяных месторождениях, реже в золотоносных кварцевых жилах.
Метациннабарит HgS (Hg 86,2 %) кристаллизуется в кубической сингонии.
Ртуть самородная Hg. Часто содержит примеси Ag, Au. Образует агрегаты в виде мелких капель, цвет серебристо-белый, блеск металлический, удельная масса при температуре 0º С 13,59 г/см 3 .
Каломель Hg 2 Cl 2 (Hg 85 %) кристаллизуется в тетрагональной сингонии, габитус кристаллов таблитчатый. Цвет минерала бесцветный, белый до коричневого, твердость 1,5, удельная масса 7,27 г/см 3 .
ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Применение ртути основано на ее специфических свойствах: при обыкновенной температуре она летуча; интенсивно расширяется при нагревании; способна растворять другие металлы, образуя амальгамы с Au, Ag, Pb, Zn, Al, Bi, а также излучать в парообразном состоянии ультрафиолетовые лучи.
В электро- и радиотехнической прмышленности ртуть используется при изготовлении выпрямителей, ртутных прерывателей, осцилляторов, ртутно-кварцевых ламп, ламп дневного освещения и т. д. В медицине ртуть, ее оксиды и хлористые соли, являются составными частями различных мазей, зубоврачебных амальгам и т. д. В химической промышленности ртуть применяется в производстве хлора и каустической соды, при получении уксусной кислоты из ацетилена, в качестве катализатора при производстве пластмасс. В энергетике она используется в ртутно-паровых котлах и турбинах, в ядерных реакторах (как поглотитель тепла), в золотодобывающей промышленности – для улавливания золота. В небольших количествах она применяется в судостроении в виде специальных красок, в военной промышленности и горном деле, в сельском хозяйстве для протравки семян и т. д.
РЕСУРСЫ И ЗАПАСЫ. Ресурсы ртути известны в 40 странах, в 32 из них оценены количественно и составляют 715 тыс. т. Более половины мировых ресурсов ртути сосредоточено в Европе, в том числе 29 % – в Испании и 10 % – в Италии.
По данным ГНПП «Аэрогеология» Министерства природных ресурсов РФ общие запасы ртути учтены в 18 странах и составляли в 1997 г. 324 тыс. т, из которых 26 % было сосредоточено в Испании, 13,5 % – в Киргизии и 13 % – в России.
Ртуть добывают из ртутных, ртутно-сурьмяных, ртутно-мышьяковых и ртутно-золотых, а также попутно из полиметаллических, вольфрамовых и оловянных руд. Богатые руды содержат ртути более 1 %, рядовые 1–0,2 % и бедные менее 0,2 %. В настоящее время качественное состояние минерально-сырьевой базы мировой ртутной промышленности неудовлетворительное. В первую очередь это касается качества руд, которые лишь в Испании и Алжире содержат в среднем более 1,5 % Hg. Во всех остальных странах этот показатель не превышает 0,55 %. Подобное качество руд при сложившемся уровне цен не обеспечивает их рентабельную отработку, что послужило главной причиной закрытия многих рудников в 1990-х годах в России, Словении, Турции, Словакии и других странах.
По запасам металла выделяются месторождения уникальные – более 100 тыс. т, очень крупные 100–25 тыс. т, крупные 25–10 тыс.т, средние 10–3 тыс. т и мелкие менее 3 тыс. т.
ДОБЫЧА И ПРОИЗВОДСТВО. Добыча руды и производство первичной ртути в 1995–2000 гг. осуществлялось в 10 странах. Производство первичной ртути составляло 2,5–3,5 тыс. т. Основная часть мирового производства ртути было сосредоточена в четырех странах: в Испании – 27 %, Китае – 19 %, Киргизии – 15 % и Алжире – 15%. Эти страны располагают самыми большими мощностями по производству первичного металла, за счет которых его уровень при необходимости может быть удвоен.
В Испании государственная компания « Minas de Almaden y Arrayanes S . A .» (MAYASA ) сознательно ограничивает выпуск ртути для поддержания на мировых рынках приемлемого уровня цен. Сведения о производстве ртути в Китае, крайне ограничены. Производственные мощности в стране оцениваются в 1,2–1,4 тыс. т ртути в год. В Киргизии разрабатывается несколько участков Хайдарканского месторождения, а также менее крупное Чонкойское месторождение. За свою более чем полувековую историю Хайдарканской горно-металлурги-ческий комбинат выпустил более 30 тыс. т ртути. В 1995 г. этот комбинат был преобразован в государственную акционерную компанию «Khaidarkan Mercury State Joint Stock Co.» В России в 1970–1980 гг. Действовало четыре – пять небольших рудников на Северном Кавказе, Алтае и Чукотке. В настоящее время все они закрыты.
МЕТАЛЛОГЕНИЯ И ЭПОХИ РУДООБРАЗОВАНИЯ. Месторождения ртути являются постмагнетическими низкотемпературными гидротермальными образованиями, имеющими отдаленную парагенетическую связь с производными глубинных подкоровых очагов базальтоидного магматизма.
Среди главнейших ртутоносных провинций наиболее продуктивной является Средиземноморская, в которую входят известные месторождения Испании, Италии, Словении, Алжира и других странах. Ртутные месторождения появляются в позднеорогенные стадии развития регионов и в периоды тектоно-магматической активизации разновозрастных консолидированных геотектонических сооружений. Они локализуются вдоль региональных зон разломов, прослеживающихся в периферических частях платформ и древних срединных массивов (Колымский, Зея-Буреинский и др.), а также в краевых частях прилегающих складчатых зон. Для краевых частей платформ характерно развитие пологих согласных рудных залежей в толщах карбонатных пород, а для оруденевшей части складчатых зон более типичны секущие тела и седловинные залежи в ядрах антиклинальных складок, сложенных песчаниками и сланцами.
В докембрийскую и раннепалеозойскую (каледонскую) эпохи промышленные месторождения ртути не образовывались. К позднепалеозойской (герцинской) эпохе относятся ртутные месторождения Киргизии и Горного Алтая. Спорным до настоящего времени остается вопрос о возрасте ртутного оруденения Никитовского месторождения на Украине. Одни исследователи считают его позднепалеозойским, другие – мезозойским. Достоверно установлена лишь нижняя возрастная граница оруденения, поскольку оно приурочено к песчаникам среднего карбона, залегающим в осевой части Донецкой антиклинали. В США в позднем палеозое сформировался ряд относительно небольших месторождений ртути в штате Арканзас. Все они расположены вдоль южной границы рудной провинции долины Миссисипи.
В мезозойскую эпоху образовались значительные по масштабам месторождения ртути в различных регионах мира. В Китае большинство месторождений ртути приурочено к протяженному поясу, расположенному на границе провинций Хунань и Гуйчжоу. Ртутная и сурьмяная минерализация находится вне видимой связи с яньшаньскими гранитами и контролируется крупными разломными зонами. Месторождения ртути в отличае от сурьмяных имеют более скромные размеры. Кроме киновари, руды содержат самородную ртуть, антимонит, реже метациннабарит, реальгар, аурипигмент, пирит, галенит. Мезозойский возраст, по-видимому, имеют многочисленные месторождения и рудопроявления ртути в Канаде, сосредоточенные в северо-западной части Британской Колумбии. Ртутная минерализация генетически связана с крупными гранодиоритовыми батолитами Берегового хребта тихоокеанского побережья, внедрившимися в послеюрское или раннемеловое время. Месторождения приурочены к крупному сбросу, прослеженному по простиранию на 200–250 км, который сопровождается брекчированной зоной шириной до 1,5 км. В США ряд сравнительно небольших месторождений ртути, приуроченных к триасовым и юрским породам, известен в районах Гумбольдт и Першинг (штат Невада).
В России месторождения ртутных руд выявлены на Чукотке, в Западном Верхоянье, в восточных районах Республики Саха. На Чукотке разведано Западно-Палянское месторождение. Ртутное штокообразное оруденение локализуется в зонах пересечений двух систем нарушений и представлено тремя залежами. В Западном Верхоянье имеется ряд месторождений, среди которых наиболее изученными является Звездочка.
В кайнозойскую эпоху сформировалась большая часть известных в мире месторождений ртути. Среди них встречаются и месторождения четвертичного возраста (Монте-Амиата в Италии; Сульфур-Бенк в США; термальные источники Камчатки и др.). На Балканах с третичным вулканизмом связано месторождение Идрия, которое разрабатывается более 450 лет. В США выявлено около 500 относительно небольших месторождений ртути, сосредоточенных в пределах Тихоокеанского рудного пояса. Оруденение контролируется тектоническими нарушениями. Наиболее крупные среди них – Нью-Альмаден и Нью-Идрия. Руды отличаются высоким содержанием киновари, иногда достигающим 10 %. Месторождения ртути имеются в Мексике, Перу, Боливии. В Северной Африке многочисленные месторождения приурочены к протяженному разлому вдоль склона Нумидийского хребта (Рас-эль-Ма, Мра-Сма и др.).
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ . Среди промышленных месторождений ртути выделяются: 1) стратиформные, 2) плутоногенные гидротермальные, 3) вулканогенные гидротермальные.
Стратиформные месторождения . Они известны в Киргизии (Хайдаркан), Республике Саха (Левосакынджин), Испании (Альмаден), Перу (Хуанкавелика), Китае (Ваньшань), на Украине (Никитовское). Распространены в основном в областях стабилизации геосинклиналей или в зонах активизации платформ. Эти месторождения приурочены к терригенным или карбонатным комплексам пород, собранных в складки, которые осложнены разрывными нарушениями. Рудные тела представлены согласными пластообразными залежами и линзами среди пористых песчаников или брекчиевидных окварцованных известняков. Содержание ртути варьирует от 0,5–1 до 10–15 %. Главный рудный минерал – киноварь, второстепенные – метациннабарит, антимонит, реальгар, аурипигмент, марказит, пирит, ливингстонит, арсенопирит, галенит, сфалерит, халькопирит. Процесс минералообразования длительный и протекал в течение трех – пяти стадий.
Наиболее характерным представителем этого типа является месторождение Альмаден . Оно находится в Испании в горах Сьерра-Морена, в 200 км к юго-западу от г. Мадрида. Рудоносная площадь сложена песчано-сланцевыми отложениями, известняками и вулканическими туфами силура и девона, смятыми в серию антиклинальных и синклинальных складок. Они разбиты разломами, по отдельным из которых внедрились дайки диабазов. Ртутное оруденение приурочено к трем крутопадающим пластам кварцитов, заключенных в глинистых сланцах. Мощность терригенной пачки с рудоносными кварцитами составляет 70 м, длина рудных тел по простиранию 250–300 м при мощности 2–14 м (в среднем 10 м). По вертикали оруденение прослежено до глубины 400 м. Главный рудный минерал – киноварь, второстепенные – самородная ртуть, пирит, халькопирит, метациннабарит и др. Содержание ртути в рудах высокое (6–15 %). Месторождение эксплуатируется более 2000 лет. В настоящее время руды разрабатываются на глубине более 300 м. Мощность предприятия Альмаден, в которое входят несколько рудников и металлургический завод составляет 3,45–3,5 тыс. т ртути в год. Общее количество ртути, выпущенной на Альмаднее за весь период эксплуатации месторождения, оценивается в 260 тыс. т.
Плутоногенные гидротермальные месторождения известны в России (Барун-Шивея и Ильдикан в Забайкалье), Ирландии (Гортдрам), Турции (Гюмюслер), Китае (Воси), Тунисе (Джабель-Аджа), США (Нью-Альмаден, Нью-Идрия). Залегают они среди терригенных, карбонатных, магматических (гранитоиды, гипербазиты) и метаморфических пород. Пространственно связаны с региональными разломами и трещиноватыми зонами. Рудные тела обладают жильной, линзовидной, трубообразной, штокверковой и гнездообразной формой.
Плутоногенные гидротермальные месторождения представлены двумя рудными формациями: 1) кварц-хлорит-серицит-киноварной (Гюмюслер, Барун-Шивея) и 2) магнезиально-карбонатно-киноварной (Нью-Альмаден и Нью-Идрия в США, Чоган-Узун в Горном Алтае).
Месторождение Нью-Альмаден расположено в горах Берегового хребта в 80 км к северо-востоку от г. Сан-Франциско. Оно приурочено к контакту серпентинизированных перидотитов с интенсивно дислоцированными юрскими песчаниками, содержащими линзы известняков и сланцев. Оруденение приурочено к апикальным частям раздробленных серпентинитовых массивов, претерпевших гидротермальное метасоматическое изменение, в результате которого серпентиниты превращены в силикатно-карбонатную породу. Рудные тела развиты вдоль разрывов, зон трещиноватости и участков дробления. Они бессистемно распределены по апикальной части измененных серпентинизированных массивов. Размеры рудных тел колеблются от мелких гнезд до сравнительно крупных залежей, вытянутых до 300 м и имеющих ширину 50–70 м при мощности 5 м. Минеральный состав руд относительно простой. Промышленное значение имеет только киноварь. Кроме того, в небольшом количестве встречаются пирит, халькопирит, антимонит, сфалерит, галенит и борнит. Жильные минералы представлены кварцем и доломитом с выделениями битумов шарообразной формы. Среднее содержание ртути в руде составляет около 1 %.
Месторождение разрабатывалось с 1824 г. По количеству добытого металла (с 1845 г. по 1926 г. –34,5 тыс. т) она уступает только месторождениям Альмаден, Идрия и Хуанкавелика. В связи с истощением запасов эксплуатация его была прекращена. Глубина отработки месторождения достигла 820 м, где руды оказались бедными.
Вулканогенные гидротермальные месторождения распространены в областях современного или молодого вулканизма и в районах развития термальных источников. Они известны в России на Чукотке (Пламенное), Камчатке (Апапель, Чемпура, Белое, Алнейское), Италии (Монте-Амиата), Алжире (Ислаим), Турции (Казызмах), Японии (Итокума), США (Опалит, Мак-Дермит, Сульфур-Бенк, Кордеро) и в других странах. Месторождения тесно связаны с андезитовыми, трахилипаритовыми и липаритовыми формациями и обычно приурочены к лавам, туфам, туффитам, экструзивным, субвулканическим и жерловым фациям, реже к терригенно-карбонатным породам. Они часто контролируются вулканогенными структурами – кальдерами, вулкано-тектоническими депрессиями, вулканическими куполами, некками, синвулканическими кольцевыми разломами, сбросами, надвигами и зонами трещиноватости. Состав руд относительно сложный. Кроме киновари присутствуют метациннабарит, самородная ртуть, каломель, кордероит, реальгар, аурипигмент, антимонит, пирит, марказит, аргентит, пираргит, сфалерит, халькопирит, самородное золото и серебро. Из нерудных минералов развиты опал, сера, каолинит, алунит, гипс, барит, реже цеолиты, карбонаты, галлуазит.
Месторождение Монте-Амиата. Это одно из наиболее крупных месторождений, принадлежащих к рассматриваемому генетическому типу. Находится в Италии в провинции Тоскана. Участок месторождения сложен верхнемеловыми известняками и сланцами, которые перекрыты трахитами четвертичного вулкана Монте-Амиата (рис. 16). Оно приурочено к сбросо-сдвигу северо-восточного простирания. Рудоносная зона сложена тектонической брекчией, находящейся на контакте осадочных пород и четвертичного потока трахитов. Залежь брекчий прослежена в длину на 30 км при ширине 10 км. Она имеет плащеобразную форму и состоит из минерализованных блоков раздробленных сланцев и известняков, сцементированных глинистым материалом. В рудоносной зоне выделяются рудные тела в виде линз (мощностью до 5–10 м), гнезд и трубообразных тел, прослеживающихся на глубину до 100–150 м. Содержание ртути в верхних горизонтах составляет 3–4 %, в нижних –1,5–2,0 %. Главный рудный минерал – киноварь, второстепенные – реальгар, аурипигмент, самородная сера и флюорит. За время эксплуатации на месторождении извлечено более 100 тыс. т ртути.
Минерал, природная металлическая ртуть. Переходный металл, при комнатной температуре представляющий собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты. Ртуть - один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй такой элемент - бром). Иногда содержит примесь серебра и золота.
Смотрите так же:
СТРУКТУРА
Сингония тригональная, гексагонально-скаленоэдрическая (ниже -39°С).СВОЙСТВА
Цвет оловянно-белый. Блеск сильный металлический. Температура кипения 357 °C. Единственный жидкий минерал при обычной температуре. Затвердевает, приобретая кристаллическое состояние при −38°С. Плотность 13,55. На огне легко испаряется с образованием ядовитых паров. В древности вдыхание этих паров было единственным доступным средством лечения сифилиса (по принципу: если больной не умрёт, то поправится. Является диамагнетиком.
ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА
Ртуть - относительно редкий элемент в земной коре со средней концентрацией 83 мг/т. Однако ввиду того, что ртуть слабо связывается химически с наиболее распространёнными в земной коре элементами, ртутные руды могут быть очень концентрированными по сравнению с обычными породами. Наиболее богатые ртутью руды содержат до 2,5 % ртути. Основная форма нахождения ртути в природе - рассеянная, и только 0,02 % её заключено в месторождениях. Содержание ртути в различных типах изверженных пород близки между собой (около 100 мг/т). Из осадочных пород максимальные концентрации ртути установлены в глинистых сланцах (до 200 мг/т). В водах Мирового океана содержание ртути - 0,1 мкг/л. Важнейшей геохимической особенностью ртути является то, что среди других халькофильных элементов она обладает самым высоким потенциалом ионизации. Это определяет такие свойства ртути, как способность восстанавливаться до атомарной формы (самородной ртути), значительную химическую стойкость к кислороду и кислотам.
Одно из крупнейших в мире ртутных месторождений находится в Испании (Альмаден). Известны месторождения ртути на Кавказе (Дагестан, Армения), в Таджикистане, Словении, Киргизии (Хайдаркан - Айдаркен) Украине (Горловка, Никитовский ртутный комбинат).
В России находятся 23 месторождения ртути, промышленные запасы составляют 15,6 тыс. тонн (на 2002 год), из них крупнейшие разведаны на Чукотке - Западно-Палянское и Тамватнейское.
Ртуть получают обжигом киновари (сульфида ртути(II)) или металлотермическим методом. Пары ртути конденсируют и собирают. Этот способ применяли ещё алхимики древности.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Ртуть присутствует в большинстве сульфидных минералов. Особенно высокие её содержания (до тысячных и сотых долей процента) устанавливаются в блёклых рудах, антимонитах, сфалеритах и реальгарах. Близость ионных радиусов двухвалентной ртути и кальция, одновалентной ртути и бария определяет их изоморфизм во флюоритах и баритах. В киновари и метациннабарите сера иногда замещается селеном или теллуром; содержание селена часто составляет сотые и десятые доли процента. Известны крайне редкие селениды ртути - тиманит (HgSe) и онофрит (смесь тиманита и сфалерита).
ПРИМЕНЕНИЕ
Ртуть используется как рабочее тело в ртутных термометрах (особенно высокоточных), так как обладает довольно широким диапазоном, в котором находится в жидком состоянии, её коэффициент термического расширения почти не зависит от температуры и обладает сравнительно малой теплоёмкостью. Сплав ртути с таллием используется для низкотемпературных термометров.
Парами ртути заполняют люминесцентные лампы, поскольку пары светятся в тлеющем разряде. В спектре испускания паров ртути много ультрафиолетового света и, чтобы преобразовать его в видимый, стекло люминесцентных ламп изнутри покрывают люминофором. Без люминофора ртутные лампы являются источником жёсткого ультрафиолета (254 нм), в каковом качестве и используются. Такие лампы делают из кварцевого стекла, пропускающего ультрафиолет, поэтому они называются кварцевыми.
Ртуть и сплавы на её основе используются в герметичных выключателях, включающихся при определённом положении.
Ртуть используется в датчиках положения.
Иодид ртути(I) используется как полупроводниковый детектор радиоактивного излучения.
Фульминат ртути(II) («гремучая ртуть») издавна применяется в качестве инициирующего ВВ (Детонаторы).
Бромид ртути(I) применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (атомно-водородная энергетика).
Перспективно использование ртути в сплавах с цезием в качестве высокоэффективного рабочего тела в ионных двигателях.
До середины 20 века ртуть широко применялась в барометрах, манометрах и сфигмоманометрах (отсюда традиция измерять давление в миллиметрах ртутного столба).
Соединения ртути использовались в шляпном производстве для выделки фетра.
Ртуть (англ. Mercury) — Hg
КЛАССИФИКАЦИЯ
| Strunz (8-ое издание) | 1/A.02-10 |
| Nickel-Strunz (10-ое издание) | 1.AD.05 |
| Dana (7-ое издание) | 1.1.10.1 |
| Dana (8-ое издание) | 1.1.7.1 | Hey’s CIM Ref | 1.12 |
Ртуть является чрезвычайно важным металлом, который используется практически во всех производственных отраслях. Поэтому многие страны стремительно развивают ртутную промышленность и расширяют поиски ее месторождений. Какое место занимает применение ртути в современной промышленности - попробуем разобраться в этой статье.
Что представляет собой ртуть
Это химический элемент и единственный металл, который находится в жидком состоянии при нормальной температуре. серого цвета - вот как выглядит ртуть, фото которой приведено ниже.
Затвердеть ртуть может только при очень низкой температуре. Средневековые алхимики никак не могли добиться отвердения этого металла. И только в 1759 году российские академики М. В. Ломоносов и И. А. Браун сумели сделать это. Дело в том, что в тот год в России были сильные морозы, и с помощью специальных смесей ученые понизили температуру до -56ºС. В таких условиях ртуть замерзла и стала похожа на металл. Спустя длительное время другие алхимики обнаружили у ртути сверхпроводимый эффект, когда понизили температуру до -270ºС.
Ртуть в истории человечества
Ртуть известна человеку еще с древних времен. Первые упоминания о ней встречаются в записях V века до н. э. Очень много исследовали ртуть в Индии и Китае. Самая древняя индийская школа по алхимии известна как «расаяна» или «путь ртути». Она занималась разработками лечебных препаратов и разных снадобий.
Древние люди находили ртуть в природе в виде киновари. Они использовали ее в качестве красного красителя. Название «киноварь» связано с древней легендой и переводится как «кровь дракона». Такая характеристика ртути связана с религиозными верованиями. В то время люди верили, что это кровь убитого в горах священного существа - дракона. Поэтому ртуть считали целебным веществом, способным лечить больных. Одним из таких лечебных средств была ртутная мазь.
Древние алхимики считали ртуть основой всех металлов и их жизненной силой. Они были убеждены, что из ртути и серы можно получить золото. Но после многочисленных опытов и экспериментов стало понятно, что ничего из этой идеи не выйдет. Сколько ученых погибло, пытаясь открыть формулу создания золота. И эти исследования продолжались до 30-х годов XX века, пока наука не начала стремительно развиваться. В результате применения радиоактивного распада, ученые получили из ртути стабильные изотопы золота, но их было очень мало. И цена такого металла очень высока.
Как добывают ртуть
Основным и практически единственным промышленным источником ртути является минерал киноварь. Он состоит на 86% из остальные составляющие - примеси других минералов. Обычно киноварь имеет вид сплошных выделений, богатых примесями, и внешне напоминает зерна неправильной формы. Редко встречаются сформированные кристаллы ромбоэдрического, бипирамидального облика. Иногда обнаруживаются двойники.
Металлическую ртуть из киновари получают путем нагрева в открытой трубке, которая обеспечивает контакт с кислородом. Во время нагревания маленькие капельки ртути стекают по холодным стенкам. Обычно рудные тела залегают на небольших глубинах и приурочены к кварцитам, известнякам, доломитам и сланцам. Самые крупные в мире месторождения ртути находятся в Испании, США, Югославии, Словении, Таджикистане, Кыргызстане. Большие кристаллы ртутной руды добывают в южной части Китая.
Основные свойства ртути
Этот минерал имеет уникальные свойства, которые сделали применение ртути в современной промышленности важным ее элементом. Ртуть считается ядовитым и опасным металлом. Но его физические и химические свойства во многих сферах человеческой деятельности незаменимы.
Физические свойства
Ртуть относится к диамагнетикам, так как может образовывать твердые сплавы с другими металлами и жидкие соединения - амальгамы. Температура затвердевания ртути составляет -38,83ºС, а кипит металл при 356,73 ºС. Испаряется она при Еще одна важная характеристика ртути - она диамагнитна. Это значит, что собрать жидкие шарики металла обычным магнитом невозможно.
Химические свойства
Как и благородные металлы, ртуть устойчива в сухом воздухе. Она взаимодействует с кислотами, солями, неметаллами. С водой, щелочами и неокисляющими кислотами ртуть не реагирует. При температуре выше 300ºС она вступает в реакцию с кислородом, образуя оксид ртути.
Применение ртути в современной промышленности
Еще в средние века активно применяли в медицине для амальгамирования и изготовления разных приборов. В наше время невозможно найти отрасль народного хозяйства, которая не использует ртуть. Свойства и применение этого минерала описаны учеными со всего мира в многочисленных научных трудах.
Так, ртуть используется в сельском хозяйстве для протравы семян. В химической промышленности ее применяют в качестве катализатора для получения из ацетилена Использование ртутных катодов позволяет выделить из поваренной соли едкий натр и хлор.
Ртуть является незаменимым компонентом в производстве красок для подводной части морских судов. Дело в том, что обитающие в морской воде микроорганизмы прикрепляются к днищам судов и способствуют коррозии и износу металлических деталей. Содержащая в краске ртуть под воздействием морского хлора образует сулему, которая отравляет вредные бактерии.
Ртуть применяют даже в производстве фетра. Имеющиеся в ее составе соли отлично обезжиривают пух. Более безопасных заменителей, которые бы давали такой же эффект, пока не нашли. Также ртуть служит катализатором во время органического синтеза в процессе дубления кожи.
Как уже упоминалось, ртуть всегда использовалась в медицине. В наши дни на ее основе выпускают антисептические и мочегонные препараты. А ртутная мазь готовилась еще в древней Индии, рецепт которой сохранился до наших дней. Из-за свойства растворять другие металлы ртуть используют для изготовления зубных пломб.
Применение ртути в промышленности связано также с ее способностью испаряться при комнатной температуре. Например, для очистки нефти. Так, выпаривание металла способствует регулировке температуры нефтеперерабатывающих процессов.
Ртутные приборы
Физико-химические свойства являются главной причиной, по которой происходит применение ртути в разных приборах и машинах. Пары металла используются в ртутных турбинах. Такие установки особенно выгодны, когда в агрегате мало воды и охлаждение механизма происходит исключительно воздухом.
В электротехнике применяют выпрямители с жидким ртутным катодом. Они позволяют преобразовать трехфазный электрический ток в постоянный. Даже в астрономических целях применяют ртутные приборы - горизонты. Они имеют специальный сосуд с жидким металлом, поверхность которого служит зеркалом во время наблюдений за космосом. Также применение ртути в современной промышленности проявляется в производстве разных прерывателей, термометров.
Во многих отраслях медицины используют ртутно-кварцевые лампы, которые облучают ультрафиолетовыми лучами. Также незаменимым медицинским инструментом является всем известный градусник для измерения температуры тела.
Сколько стоит ртуть: цена на мировом рынке
Цена на ртуть формируется по тому же принципу, что и на другие металлы. Так, стоимость этого минерала зависит от объема поставок и чистоты предлагаемой ртути. На цена на ртуть за последние полгода значительно упала. Так, если ее средняя цена в конце 2014 года составляла 75 долларов США/кг, то в марте 2015 года - 55 долларов США/кг. Но свободно купить жидкий металл практически невозможно, поскольку ртуть относится к химически-опасным веществам. Даже за утилизацию разлитой ртути необходимо заплатить определенную сумму.
Что касается изделий, которые содержат ртуть, их стоимость зависит от количества используемого металла и от других производственных издержек. Например, очень дешево стоит градусник ртутный. Цена в аптеках колеблется от 25 до 50 рублей.
Опасность ртути для здоровья
Несмотря на широкое применение ртути в промышленности, она считаются довольно опасным химическим веществом. По критериям вреда для жизни и здоровья ртуть относится к первому классу опасности. Обычно ртуть попадает в организм путем вдыхания ее паров, которые не имеют запаха. Именно ртутные испарения представляют наибольшую опасность.
Чтобы вызвать тяжелое отравление и проблемы со здоровьем, достаточно воздействия небольшого количества минерала. Во время токсикации в наибольшей степени поражаются легкие, почки, иммунная, нервная, пищеварительная системы, глаза и кожа.
В зависимости от причин и характера отравления различают легкую, острую и хроническую формы. Легкая токсикация возникает при пищевом отравлении. После аварий на предприятиях химической промышленности или вследствие нарушения техники безопасности проявляется острая форма отравления. В этом случае у больного наблюдается снижение умственной активности, истощение, могут появляться судороги, потеря зрения, облысение и даже полный паралич. В тяжелых случаях острое отравление может привести к летальному исходу. Хроническое отравление развивается в результате постоянного контакта с ртутью и может проявляться долгое время после прекращения работы с ней. У людей с этой формой патологии повышается риск развития гипертонии, туберкулеза и атеросклероза. Бывают случаи, когда хроническая токсикация вызывает психические отклонения.
Особенно внимательно с ртутными приборами следует обращаться беременным женщинам. Пары ртути представляют большую угрозу для развития плода. Если в доме есть дети, лучше обычные ртутные термометры заменить электронными.
Утилизация ртутьсодержащих отходов
Широкое применение ртути способствует высокой концентрации ее паров в атмосфере крупных городов. Сейчас повсюду используют люминесцентные лампы, которые содержат от 30 до 300 мг жидкого металла. А в некоторых лампах его в несколько раз больше. Согласно статистике, ежегодно около 100 млн. таких ламп становятся непригодными и требуют переработки. Лишь небольшая их часть проходит специальную утилизацию, а остальные сразу отправляются на свалку, где из-за разрушения целостности стекла ртуть попадает в атмосферу.
Кроме того, ртуть применяется в производстве аккумуляторов и батарей, которые в основном никак не перерабатываются. Таким путем за год на свалку попадает около 40 тонн ртути. Эта цифра очень большая, поэтому проблема утилизации ртутьсодержащих предметов стоит очень остро. Бесконтрольное обращение с ртутными отходами, безответственное отношение к приборам, содержащим этот жидкий металл, создает угрозу здоровью и жизни людей. Всем известно, какие неприятности может принести обычный градусник ртутный. Цена неумелого обращения с ним может стоить даже жизни.
Сейчас правительства всех стран работают над вопросом переработки ртутьсодержащих отходов. С этой целью создаются специальные компании, которые занимаются сбором непригодных к использованию приборов и ртутных предметов. Они разделяют их на компоненты (цоколи, стекло, металл) и перерабатывают. Из каждого вида отходов формируются блоки, которые упаковываются в специальную тару (чехлы, полиэтиленовые пакеты, канистры) и доставляются на место переработки.
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.
Месторождения ртути известны более чем в 40 странах мира. Мировые ресурсы ртути оцениваются в 715 тыс т количественно учтенные запасы - в 324 тыс. т., из которых 26% сосредоточено в Испании, по 13% в Киргизии и России, 8% - в Украине, примерно по 5-6,5% - в Словакии, Словении, Китае, Алжире, Марокко, Турции. Обеспеченность запасами ртути максимального уровня ее потребления, достигнутого в 1990-е годы, составляет для мира около 80 лет. С начала 1970-х гг. из-за экологических факторов конъюнктура рынка ртути стала заметно ухудшаться. Если в начале 1970-х гг. мировое производство первичной ртути (добыча на рудниках и плавка) оценивалось на уровне 10000 т в год, то к концу 1980-х гг. оно уменьшилось более чем в два раза. Это сопровождалось снижением цен на ртуть: с 11 -12 тыс. долларов США за 1 т в 1980-1982 гг. до 4-5 тыс. долларов в 1994-1996 гг. Эксперты считают, что в ближайшие годы не произойдет резкого изменения конъюнктуры рынка ртути. В ряде отраслей ее применение будет медленно сокращаться. Однако в некоторых производствах, в силу различных причин, например, в приборостроении, электротехнике, оборонной промышленности потребление ртути, видимо, останется на прежнем уровне. Химическая промышленность ряда стран, связанная с производством хлора, каустика, ацетальдегида, винилхлорида ртутным способом, также будет оставаться важным потребителем этого металла. Такие предприятия есть и в России.
Ртуть всегда находила широкое применение в различных сферах практической, научной и культурной деятельности человека. К началу 1980-х гг. было известно свыше тысячи разнообразных областей ее применения. Вот основные из них, в которых ртуть и ее соединения в той или иной мере используются и сейчас: - химическая промышленность - производство хлора и каустика, ацетальдегида, хлорвинила, полиуретанов, ртутьорганических пестицидов, красок;
Электротехническая промышленность - производство различных ламп, реле, сухих батарей, переключателей, выпрямителей, игнитронов и др.;
Радиотехническая промышленность и приборостроение - производство контрольно-измерительных приборов (термометры, барометры, манометры, полярографы, электрометры), радио- и телеаппаратуры;
Медицина и фармацевтическая промышленность - изготовление глазных и кожных мазей, веществ бактерицидного действия, производство витамина В, изготовление зубных пломб (амальгамы серебра и меди);
Сельское хозяйство (ядохимикаты, антисептики);
Машиностроение и вакуумная техника - производство вакуумных насосов и др.;
Военное дело - изготовление детонаторов, управляемых снарядов;
Металлургия - получение сверхчистых металлов, точное литье, амальгамирование благородных металлов;
Горное дело (гремучая ртуть);
Лабораторная практика и аналитическая химия.
В энергетике ртуть использовалась как рабочее тело в мощных бинарных установках промышленного типа, где для генерации электроэнергии на первых ступенях применялись ртутно-паровые турбины, а также в ядерных реакторах для отвода тепла. Элементарную ртуть используют в процессах разделения изотопов лития. Ртутью иногда легируют другие металлы. Небольшие ее добавки увеличивают твердость сплава свинца со щелочноземельными металлами. Ее даже использовали при паянии. Цианид ртути применяли в производстве антисептического мыла.
Http://www.ecotrom.ru/p13.htm
