На дне ванн содержится значительное количество ртути. При переходе установке на технологию работы без ртути — ее можно изъять из процесса. Помимо этого ртуть может быть извлечена из отходов и шламов производства, а также при производстве цветных металлов. В таблице 3 приведены основные источники, за счет которых можно получать ртуть:
Таблица 3 — Основные источники ртути
Главные источники
Поставки ртути (тонн)Первичная добыча1150−1500
Производство побочной ртути при переработке руд других металлов, включая очистку природного газа.
410−580Извлечение ртути из хлорно-щелочных элементов (после вывода из эксплуатации) b)700−900Складские и товарные запасы300−400Всего2560−3380
Сплавы металлов с ртутью называют амальгамами. Амальгамы обладают высокой пластичностью, твердостью, химической стойкостью, относительно высокой износостойкостью и кроме того обладают бактерицидным действием. Также данные сплавы отличаются высокой теплопроводностью. В таблице 4 представлены данные по растворимости металлов в ртути при комнатной температуре. Как видно из таблицы, высокой растворимостью обладают кадмий (~5%), индий (57%), цинк (2%).В то время как растворимость переходных металлов, таких как хром, медь, железо, кобальт составляет очень низкую величину. Таблица 4 — Растворимость металлов в ртути при температуре 20ºСПри комнатной температуре ртуть способна реагировать с серебром, медью, оловом. Амальгамы металлов с низкой температурой кипения (In, Sn, Ga и другие) образуются при нагревании. Наиболее распространенный сплав ртути с золотом. Среди большинства металлов, можно отметить железо, которое не образует сплавов с ртутью. Одним из широко применяемых промышленных сплавов является сплав ртути с таллием (рис.
2): температура плавления такого сплава находится в пределах — 59ºС (8,55 ат.% Tl).Рис. 2- Фазовая диаграмма сплава Hg-TlПри нагревании ртутные сплавы способны выделять ртуть. Для получения амальгамов часто используют электрохимическое получение металла на ртутном катоде с их последующим вытеснением из солей ртути. Кроме формирования сплавов, ртуть способна образовывать с металлами интерметаллические соединения — меркуриды. В частности, ртуть образует с магнием целый ряд меркуридовMgHg2, MgHg, Mg5Hg3 и другие. Температура плавления таких соединений значительно выше по сравнению с ртутью. Глава 4. Применение ртути и ее сплавов в народном хозяйстве
Товарной продукцией ртутьсодержащих руд является металлическая ртуть. Основные требования к ее качеству заключаются в том, что она должна быть серебристо-белого цвета, с зеркальной поверхностью и не содержать механических примесей. Требования к металлической ртути приводятся в табл. 5. Таблица 5 — Требования к металлической ртути
Область применения
Массовая доля, %ртути, не менеенелетучего остатка, неболее
Вакуум-электроника99,9990,001Контрольно-измерительные приборы99,990,01Амальгамация золота, переработка насоли и другие цели99,90,1Ртуть и ее сплавы широко применяются в народном хозяйстве. Одно из основных и «классических» применений ртути — в ртутных термометрах. Элементы электрических и электронных систем: ртутные контакты, реле передачи данных, автомобильные датчики ABS и другие. Источники света: широкое распространение получили ртутные лампы, лампы уличного освещения, лампы для загара, лампы для спектроскопических приборов. Химические источники тока: ртуть-оксидные аккумуляторы.Краски.Фармацевтические препараты
Вювелирном деле. В производстве зеркал. В сельском хозяйстве — протрава семян. В медицине — дезинфицирующие, диуретические средства, в стоматологии. Кроме того, сплав ртути, серебра, меди и олова широко используется в стоматологии. Для соединения некоторых деталей из стекла, керамики, а такжеметалла
В качестве рабочего тела в тяжелонагруженных гидродинамических подшипниках. В ядерных реакторах. В качестве теплоносителя. В вакуумной технике. В качестве вспомогательного вещества при изучении металлических систем. В препаративной химии. Для восстановления органических соединений. В качестве растворителя. Изучение процессов смачивания, пластификации и охрупчивания, травления, диффузии металлов и сплавов. Используется в качестве балласта в подводных лодках и регулирования крена и дифферента некоторых аппаратов. Вакуумные насосы с использованием ртути. Ртуть используется в качестве теплоносителя в ядерной промышленности. Разработаны топливные элементы на основе амальгамы натрия. Широкое распространение в качестве электродов сравнения получили Hg-электроды. Сплав Hg-Tl используется для низкотемпературных термометров. Кроме применений ртути в народном хозяйстве, она находит значительное применение в химической технологии.
Ртуть интенсивно используется для каталитического синтеза мономера винилхлорида. В качестве основного активного компонента катализатора используется хлорид ртути. Спрос на ртуть в данной области пропорционален росту производства ПВХ в мире, которое сильно расширяется в Китае. Причем, половину ртутного катализатора можно извлечь (максимальное количество), остаточное количество стоков идет на переработку. Ртуть необходима для производства хлора.
Элементарная ртуть используется в качестве жидкого электрода (ртутно-электролизный процесс). Электроды на основе ртути и амальгамов используются в синтезе неорганических соединений (сульфид натрия, гидриды и селениды щелочных металлов.) и органических соединений. Отдельно отметим применение сплавов ртути в металлургии. Данная разновидность металлургии используется для получения высокочистых металлов.
С помощью таких методов получают целый спектр редкоземельных металлов от кадмия до сурьмы. Кроме получения металлов, данный метод используют и для из очистки. В высокотемпературной амальгамной металлургии ртуть является вспомогательным реагентом. Однако, данные процессы проходят под давлением в несколько десятков атмосфер и температурах до 900ºС, при условии, что ртуть и амальгама могут находиться в жидком и газообразном состояниях, поэтому в данных процессах очень критично контролировать надежность оборудования. Амальгамная металлургия сегодня находится на стадии зарождения и позволит получать высокочистые тугоплавкие металлы.
Заключение
На основании всестороннего анализа ртуть, как металла, ее геологии и способов ее получения были решены основные цели и задачи работы. Было проведено полноценное рассмотрение физических и химических свойств ртути. Были рассмотрены следующие физические свойства металла: температура плавления, плотность, атомный радиус, энергии ионизации и др. Из химических свойств были рассмотрены основные степени окисления металла, его взаимодействие с классами веществ и отдельными элементами. Были рассмотрены основные минералы ртутьсодержащих руд и месторождения ртути в мире. Были рассмотрены основные аспекты получения ртути и ее сплавов вкупе с применением ртути и ее сплавов в народном хозяйстве. Детальное рассмотрение все особенностей процесса получения металла даст существенный толчок к развитию высокоэффективных, экологически безопасных технологий для получения данного металла и его соединений. Список использованных источников
Попков, В. А. Общая химия: учебник [Текст] / В. А. Попков, С. А.
Пузаков. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. -
976 с. Природные источники ртути в Сибири [Текст] / А. А. Оболенский, Н. А.
Озерова, В. И. Васильев // Химия в интересах устойчивого развития. — 1995. -
Вып. 3. — С.
11−22.Кристаллохимия соединений, содержащих ртуть в низких состояниях окисления [Текст] / Н. В. Первухина, С. А. Магарилл, С. В. Борисов, Г. В.
Романенко, Н. А. Пальчик // Успехи химии. — 1999. — Т.
68. — Вып. 8. — С.
683−707.Келянит Hg36Sb3(Cl, Br)9O28-новый минерал [Текст] / В. И. Васильев, Ю. Г.
Лаврентьев, Н. А. Пальчик // ЗВМО. -
1982. — Том 111. — Вып. 3. -
С. 330−334.Предварительная оценка экологических проблем, связанных с производством первичной ртути в Кыргызстане. Сентябрь 2008, Женева. Ртуть в природе и техногенных образованиях [Текст] / Р. М. Ахметов // Геологический сборник. -
2013. — Вып. 10. — С.222−224.Козин, Л. Ф. Амальгамнаяметаллургия [Текст] / Л. Ф. Козин. -
Киев: Техника, 1970. — 270 с. Вредные вещества в промышленности: Справочник для химиков, инженеров и врачей [Текст]: 7-е изд. — т.
3. — Л.:Химия, 1976. — С. 386−389.Рабинович, В. А. Краткий химический справочник[Текст] / В. А.
Рабинович, З. Я. Хавин //Л.: Химия, 1977. — 92 с. Мельников, С. М. Металлургия ртути[Текст] / С.
М. Мельников // М.: Металлургия, 1971. — 476 с.
