Технологічні процеси виробництва ртуті

11

Міністерство аграрної політики України

Сумський національний аграрний університет

Кафедра технічного сервісу

Реферат

З дисципліни «Система технологій»

На тему: «Технологічні процеси виробництва ртуті»

                                                                                        Виконала:

                                                                                        студентка 2 курсу

                                                                                        факультету Менеджменту

                                                                                        групи Мн 0901-1

                                                                                       Корнієнко Ю. Б.

                                                                                        Перевірила:

                                                                                        Плавинська О. В.

Суми 2011

План

              Стор.

Вступ                                                                                                               3.

1. Властивості ртуті                                                                                       4.

2. Поширення ртуті в природі                                                                      6.

3. Ртутна промисловість              7.

4. Використання ртуті              8.

Висновки              10.

Список використаної літератури

Вступ

Ртуть - дивовижний хімічний елемент. Це очевидно хоч б тому, що ртуть - єдиний метал, що знаходиться в рідкому стані в умовах, які ми зазвичай називаємо нормальними. У таких умовах ртуть здатна випаровуватися і формувати ртутну атмосферу. Саме ці властивості визначили особливе положення ртуті в нашому житті. Ртуть зробила людству величезні послуги. Багато віків вона  застосовується в найрізноманітніших сферах людської діяльності - від кіноварної фарби до атомного реактора. На використанні різних властивостей ртуті були створені самостійні галузі промисловості, у тому числі, добування золота методом амальгамування, виробництво газорозрядних ртутних ламп, хімічних джерел струму, хлору і каустичної соди. Ртуть застосовується в медицині, фармацевтиці, стоматології. Вона служила теплоносієм в одному з перших реакторів на швидких нейтронах.

Ртуть причетна до наукових відкриттів і технічних досягнень : винахід Торрічеллі ртутного барометра, Амантоном і Фаренгейтом ртутного термометра, досліди Паскаля по вивченню атмосферного тиску, відкриття надпровідності Камерлінг - Оннесом, які отримали в 1913 р. Нобелівську премію, знаменитий досвід Майкельсона-Морлі, що довів відсутність ефірного вітру при русі Землі, експерименти Дж. Франка і Г. Герца, які підтвердили теорію будови атома Н. Бора, створення вакуум-насоса Ленгмюром та інше. Пари ртуті були першим проявником у фотографічній справі, який використовувався Даггером. Особливе значення ртуть мала для розвитку аналітичної хімії і відкриття багатьох хімічних елементів та їх з'єднань. В 1922 р. Нобелівською премією був удостоєний чеський хімік Я. Гейровский, який створив полярографічний метод хімічного аналізу, де ртуть грає далеко не останню роль. Проте ртуть може бути не лише корисною, але і шкідливою для усього живого. У малих кількостях вона завжди присутня в довкіллі. За певних умов, особливо в результаті промислової і побутової діяльності людей, її концентрації можуть помітно зростати що може негативно впливати на наше самопочуття і стан здоров'я.

1. Властивості ртуті

Ртуть (Нg) - хімічний елемент II групи періодичної системи елементів Менделєєва; атомний номер 80, відносна атомна маса 200,59. Ртуть в звичайних умовах це блискучий, сріблясто-білий, важкий, рідкий метал. Питома вага її при 20°С 13,54616 г/см3; температура плавлення дорівнює - 38,89°С, кипіння 357,25°С. При замерзанні (- 38,89°С) вона стає твердою і легко піддається куванню.

Навіть у звичайних умовах ртуть має підвищений тиск насиченої пари і випаровується з досить високою швидкістю, яка з ростом температури збільшується. Це призводить до створення небезпечної для живих організмів ртутної атмосфери. Наприклад при 24°С атмосферне повітря, насичене парами ртуті, може утримувати їх в кількості близько 18 мг/м3; такий рівень в 1800 разів перевищує ГДК (гранично допустиму концентрацію) ртуті в повітрі робочої зони і в 60000 разів ГДК в атмосферному повітрі. Ртуть здатна випаровуватися через шари води і інших рідин.

При дії на ртутні пари дуги вольта, електричної іскри і рентгенівських променів спостерігаються явища люмінесценції, флюоресценції і фосфоресценції. У вакуумній трубці між ртутними електродами при електричних розрядах виходить світіння багате ультрафіолетовими променями, що використовується в техніці при конструюванні ртутних ламп. Ще одна чудова властивість ртуті пов'язана з тим, що при розчиненні в ній металів утворюється амальгама - металеві системи одним з компонентів яких є ртуть. Вони не відрізняються від звичайних сплавів, хоча при надлишку ртуті є напіврідкими сумішами. З'єднання, що виходять в результаті амальгамування легко розкладаються нижче температури їх плавлення з виділенням надлишку ртуті, що знайшло широке застосування при добуванні золота і срібла з руд. До амальгамування схильні метали, змочувані ртуттю. Сталі, леговані вуглецем, кремнієм, хромом, нікелем молібденом і ніобієм, не амальгамуються.

Ртуть - дуже агресивна по відношенню до різних конструкційних матеріалів, що призводить до корозії і руйнування виробничих об'єктів і транспортних засобів. Так, в 1970 рр. досить актуальною була проблема забруднення літаків у конструкції яких потрапляла ртуть, що викликала крихкість алюмінієвих сплавів. Літаки  капітально ремонтували і навіть списувалися з експлуатації.

Маючи високий потенціал іонізації, високий позитивний окислювальний потенціал ртуть є відносно стійким в хімічному відношенні елементом. Це обумовлює її здатність відновлюватися до металу з різних сполук і пояснює часті випадки знаходження ртуті в природі в самородному стані.

На повітрі ртуть при кімнатній температурі не окислюється. При нагріванні до температур, близьких до температури кипіння (300-350°С), вона з'єднується з киснем повітря, утворюючи червоний оксид двовалентної ртуті НgО, який при подальшому нагріванні (до 400°З і вище) знову розпадається на ртуть і кисень. Жовтий оксид ртуті НgО виходить при додаванні лугів до водного розчину солі Hg(ll). Існує і оксид ртуті чорного кольору (Нg 2О), нестійке з'єднання, в якому міра окислення її дорівнює +1. У соляній і розбавленій сірчаній кислотах і в лугах ртуть не розчиняється. Але вона легко розчиняється в азотній кислоті і в царській горілці, а при нагріванні в концентрованій сірчаній кислоті. Металева ртуть здатна розчинятися в органічних розчинниках а також у воді, особливо за відсутності вільного кисню. Розчинність її у воді залежить також від рН розчину. Мінімальна розчинність спостерігається при рН=8, зі збільшенням кислотності або лужності води вона збільшується. У присутності кисню ртуть у воді окислюється до іонної форми Нg2+ (створюючи концентрації до 40 мкг/л).

Ртуть реагує з галогенами (хлор, йод, фтор, бром), сіркою, селеном, фосфором і іншими неметалами. Практичне значення мають йодна ртуть HgJ, хлориста ртуть (каломель) Нg2Cl2 і хлорна ртуть (сулема) НgCl2. При взаємодії ртуті з сіркою утворюється сульфід ртуті HgS - найпоширеніше в природі її з'єднання, у формі якого добувається майже вся ртуть. Воно відоме в трьох модифікаціях: червоній (ідентична мінералу кіновар), чорній (чорний сульфід ртуті) і – кіноварь (у природних умовах не виявлена). З інших з'єднань ртуті відомі такі, як гримуча ртуть Hg(ONC) 2, нітрат Нg(NO3) 2, сульфат (HgSO4) і сульфіт (HgSO3) ртуті, червоний і жовтий йодид ртуті та ін.

2. Поширення ртуті в природі

Ртуть - рідкісний елемент. Її середній вміст в земній корі і основних типах гірських порід 0,03-0,09 мг/кг, тобто в 1 кг породи міститься 0,03-0,09 міліграм ртуті, або 0,000003-0,000009 % від загальної маси (для порівняння - одна ртутна лампа залежно від конструкції може містити від 20 до 560 міліграма ртуті, або від 0,01 до 0,50% від маси). Маса ртуті, зосереджена в поверхневому шарі земної кори потужністю в 1 км, складає 100 000 000 000 т (сто мільярдів тонн) з яких в її власних родовищах знаходиться тільки 0,02%. Частина ртуті, що залишилася, існує в стані крайнього розсіяння, переважно в гірських породах (у водах Світового океану розсіяно 41,1 млн. т ртуті що визначає невисоку середню концентрацію ртуті в його водах - 0,03 мкг/л). Саме ця розсіяна ртуть створює природний геохімічний фон, на який накладається ртутне забруднення обумовлене діяльністю людини і таке, що призводить до формування в довкіллі зон техногенного забруднення.

Відомо більше 100 ртутних і мінералів, що містять ртуть. Основний мінерал, що має промислову значущість ртутних родовищ, це кіновар.

Всього у світі виявлено близько 5000 ртутних родовищ, рудних ділянок, які дістали самостійну назву; з них в різний час розроблялися близько 500. Але за всю історію ртутної промисловості більша частина ртуті (більше 80%) отримана на 8 родовищах: Альмаден (Іспанія), Идрія (Словенія), Монте-Аміата (Італія), Уанкавеліка (Перу), Нью-Альмаден і Нью-Идрія (США) Никітівка (Україна), Хайдаркан (Киргизія).

Ртуть концентрується не лише в ртутних мінералах, рудах і гірських породах, що вміщують їх. Згідно із законом Кларка-Вернадського про загальне розсіяння хімічних елементів, в тих або інших кількостях ртуть є в усіх об'єктах і компонентах довкілля у тому числі в метеоритах і зразках місячного ґрунту. У підвищених концентраціях ртуть міститься в рудах багатьох інших корисних (мідних, залізних та ін.) копалин. Встановлено накопичення ртуті у бокситах, деяких глинах, горючих сланцях вапняках і доломітах, у вугіллі, природному газі, нафті.

Сучасні дані свідчать про високий вміст ртуті в мантії (другій від поверхні, після земної кори, оболонці Землі), в результаті дегазації якої, а також природного процесу випаровування ртуті із земної кори (гірських порід, ґрунтів, вод), спостерігається явище, що отримало назву "Ртутного дихання Землі". Процеси ці протікають постійно, але активізуються при виверженнях вулканів, землетрусах, геотермальних явищах і т. п. Постачання ртуті в довкілля в результаті ртутного дихання Землі (природна емісія) складає близько 3000 т в рік. Постачання ртуті в атмосферу, обумовлене промисловою діяльністю людини (техногенна емісія), оцінюється в 3600-4500 т в рік.

3.Ртутна промисловість

Ртутна промисловість – підгалузь кольорової металургії, що займається видобутком ртутних руд і їх переробкою з вилученням ртуті. У залежності від типу ртутних руд використовують два варіанти технології вилучення ртуті з руд: окиснювально-дистиляційне випалення з виділенням ртуті з газової фази і комбінований спосіб, який включає попереднє збагачення і пірометалургійну переробку концентрату. Перша технологія, що застосовується для монометалічних руд, включає нагрівання руди до т-ри 500–600 °С в середовищі, що містить надлишок кисню. При цій технологіі сульфід ртуті повністю дисоціює на ртуть і сірку, сірка окиснюється до діоксиду. При конденсації парів ртуті утворюється металічна ртуть і промпродукт – ступпа, що вимагає спец. обробки. Ртуть, зібрана при конденсації або при відокремленні ступпи, проходить фільтрацію. Подальші схеми очищення ртуті різні (обробка лугами, кислотами, високотемпературна перегонка і ін.). Вони дозволяють отримувати високоякісну ртуть.

Інша технологія, що застосовується для комплексних руд, включає збагачення з подальшою пірометалургійною переробкою їх у печах киплячого шару або у вакуум-термічних печах. Можливі також гідрометалургійні способи вилучення ртуті з руд і концентратів шляхом розчинення сульфіду ртуті в сульфідах лужних металів з подальшою цементацією ртуті металами (алюмінієм, цинком, залізом і ін.). В залежності від кількості домішок отримують 5 марок металічної ртуті з вмістом у них осн. речовини від 99,9 до 99,999%. Значними виробниками ртуті є Іспанія, Алжир, Китай, США, Туреччина, Мексика та ін. Перше місце у світовому виробництві ртуті належить Іспанії (унікальне родов. ртуті Альмаден, а також родов. Ентредічо). На початку ХХІ ст. світовий видобуток ртуті забезпечується головно чотирма країнами – Іспанія, Китай, Киргизстан і Алжир.

В Україні Р.п. почала працювати з відкриттям у 1879 р. Микитівського родовища на Донбасі (експлуатується з 1886). У 1897 р. попри переважно ручну працю було видобуто максимальну кількість ртуті – 615 т. Пізніше, у зв’язку з відпрацюванням багатих руд на верхніх горизонтах, видобуток різко зменшився. До 1941 р. Микитівський ртутний комбінат був єдиним виробником ртуті у СРСР. Під час німецько-фашистської окупації 1941–1943 рр. видобуток ртуті припинено, обладнання вивезене на Хайдарканське ртутно-стибієве родовище у Сер. Азії, яке почало розроблятися з 1941 р. У 1943 р. видобуток ртуті на Микитівському родовищі відновлено. Освоєно технологію випалення ртутних руд у печах киплячого шару, що дозволило переробляти бідні руди (вилучення – до 85%).