En guide til kvikksølvapplikasjoner i metallurgi

Få informasjon om det tette, giftige metallet som finnes i flytende form

videophoto / Getty Images

Kvikksølv, eller 'quicksilver' som det ellers er kjent, er et tett, giftig metallelement som finnes i flytende form ved romtemperatur. Produsert og studert i årtusener, har bruken av kvikksølv gått jevnt ned siden 1980-tallet som et resultat av større oppmerksomhet til de negative helseeffektene det har på mennesker og miljø.

Eiendommer

• 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 resistivitet: 95,8 mikrohm/cm (20°C)

Kjennetegn

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

En av kvikksølvets mest verdsatte egenskaper er dets evne til å jevnt utvide seg og trekke seg sammen over hele væskeområdet, som svar på endringer i trykk og temperatur. Kvikksølv er også svært giftig for både mennesker og miljøet, noe som har resultert i drastiske reduksjoner i produksjon og bruk i løpet av de siste tiårene.

Historie

Merkurs tidligste bruk kan spores tilbake til 1500 f.Kr. da det ble brukt til å pryde graver i det gamle Egypt. Sannsynligvis på grunn av dets 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 brukte det følgelig som et vanndrivende og smertestillende middel, så vel som i medisiner for å behandle ulike plager fra depresjon til syfilis. Det har blitt brukt i kosmetikk og som et 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 høye forekomsten av galskap og død i kvikksølvgruver. Det forhindret imidlertid ikke eksperimentering. Bruken av kvikksølvnitrat for å omdanne pels til filt, ofte brukt av hattemakere fra 1700- og 1800-tallet, resulterte i uttrykket 'gal som en hattemaker.'

Mellom 1554 og 1558 utviklet Bartolome de Medina terrasseprosessen for å utvinne sølv fra malm ved bruk av kvikksølv. Terrasseprosessen er avhengig av kvikksølvs evne til å amalgamere 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 varianter av terrasseprosessen brukt for å utvinne gull.

I andre halvdel av 1900-tallet begynte økende mengder forskning å bevise en sammenheng mellom avrenning av kjemisk avfall og innhold av metylkvikksølv i sjømat. Det ble lagt vekt på metallets helseeffekter på mennesker. De siste årene har USA og EU innført strenge regler for produksjon, bruk og avhending av kvikksølv.

Produksjon

Kvikksølv er et svært sjeldent metall og finnes oftest i malmene cinnaber og livingstonite. Det produseres som et primærprodukt og som et biprodukt av gull, sink , og kobber .

Kvikksølv kan produseres fra sinober, en sulfidmalm (HgS), ved å brenne av sulfidinnholdet i en roterende ovn eller flere ildsteder. Knust kvikksølvmalm blandes med trekull eller kokskull og brennes ved temperaturer over 300 °C (570 °F). Oksygen pumpes inn i ovnen, som kombineres med svovelet, frigjør svoveldioksid og skaper en kvikksølvdamp som kan samles opp og avkjøles for videre foredling som et rent metall.

Ved å føre kvikksølvdampen gjennom en vannkjølt kondensator, er kvikksølvet, som har et høyt kokepunkt, det første som kondenserer til sin flytende metallform og samles opp. Omtrent 95 % av kvikksølvinnholdet i sinobermalm kan gjenvinnes ved hjelp av denne prosessen.

Kvikksølv kan også utlutes fra malm ved bruk av natriumhydroksid og natriumsulfid. Gjenvinning av kvikksølvet gjøres ved utfelling ved bruk av aluminium eller elektrolyse. Gjennom destillasjon kan kvikksølv renses til mer enn 99,999 %.

Kommersiell kvalitet, 99,99 % kvikksølv selges i 76 lb (34,5 kg) smijerns- eller stålkolber.

Verdensomspennende kvikksølvproduksjon ble estimert av US Geological Survey (USGS) til å være 2250 tonn i 2010. Kina leverer i dag omtrent 70 % av den globale produksjonen, etterfulgt 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 kvikksølvbeltet i Kina og Minas de Almadén y Arrayanes, S.A., som tidligere drev den historiske Almaden kvikksølvgruven i Spania og nå er ansvarlig for resirkulering og håndtering av en stor prosentandel av europeisk kvikksølv.

applikasjoner

Produksjonen av og etterspørselen etter kvikksølv har gått jevnt ned siden toppen på begynnelsen av 1980-tallet.

Den primære applikasjonen for kvikksølvmetall i Nord-Amerika og Europa er i katodeceller, som brukes til produksjon av kaustisk soda. I USA står dette for 75 % av etterspørselen etter kvikksølv, selv om etterspørselen etter slike celler har sunket med 97 % siden 1995, ettersom moderne klor-alkali-planter har tatt i bruk membrancelle- eller diafragmacelleteknologier.

I Kina er polyvinylkloridindustrien (PVC) den største forbrukeren av kvikksølv. Produksjon av kullbasert PVC, som den som produseres 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.

Den kanskje mest kjente bruken av kvikksølv er i termometre og barometre. Denne bruken er imidlertid også jevnt nedadgående. Denne oppføringen (en legering av gallium, indium og tro ) har stort sett erstattet kvikksølv i termometre på grunn av legeringens lavere toksisitet.

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

Selv om det er omstridt, fortsetter bruken av kvikksølv i dentale amalgamer, og til tross for utviklingen av alternativer, er det fortsatt en viktig industri for metallet.

En av de få bruksområdene for kvikksølv som har vokst de siste årene er i kompaktlysrør (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, narkotika, industrikjemikalier, maling og kvikksølv-fulminat, en detonator for eksplosiver.

Handelsforskriften

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

Kilder:

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

Merkur: Element av de gamle.

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