Из чего и как добывают и перерабатывают ртуть. Ртутная промышленность

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.

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

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

Месторождений ртути в чистом виде не существует, но в связанном состоянии она присутствует в некоторых рудах. Извлечение её из пород в промышленных масштабах опасно для человека и окружающей среды, поскольку некоторые формы этого металла токсичны даже в небольших дозах. Экологические последствия от деятельности горно-перерабатывающих предприятий зависят от того, как добывают ртуть и утилизируют её отходы.

Физические свойства и значение

Ртуть (Hg) - тяжёлый серебристый металл, который при нормальных условиях находится в жидком состоянии. Легко образует сплавы (амальгамы) с другими металлами, и это делает её ценной для добычи и обработки золота. В сравнении с другими металлами ртуть - плохой проводник тепла, но отличный проводник электричества. Наиболее известные и используемые соединения:

• Хлорид HgCl2 - сулема, сильный яд.
• Хлорид Hg2Cl2 - каломель, применяется в медицине.
• Гремучая ртуть Hg (ОНК)2 - детонатор, используется для производства взрывчатых средств.
• Сульфид HgS - киноварь, высокосортный пигмент.

Соединения Hg с углеродом называют ртутьорганическими. Значительное количество из этой категории веществ изучено, применяется и синтезируется человеком. Наибольшую известность получила метилртуть как яд биогенного и антропогенного происхождения.

В металлической форме традиционно используется в термометрах и специальных типах электрических переключателей. Разгерметизация подобных устройств связана с риском испарения некоторой части жидкого металла, поэтому использование элементарной ртути в бытовых приборах сокращают. В промышленности она незаменима как единственный жидкий металл. Например, в качестве электрода при производстве хлора и гидроксида натрия электролизом из раствора. Основные характеристики металлической формы выглядят так:

• атомный номер - 80;
• плотность - 13,5336 г/м3;
• температура плавления - -38C;
• температура кипения - 356,73C.

Ртуть не имеет никакой известной биологической роли, но присутствует в каждом живом существе и широко распространена в биосфере. Она попадает в окружающую среду в результате нормального распада минералов в горных породах и почве под воздействием ветра и воды. Высвобождение её из природных источников - медленный непрерывный процесс на протяжении тысяч и миллионов лет.

Заметное увеличение концентрации ртути в окружающей среде происходит благодаря человеческой деятельности. Бо́льшая часть выбрасывается в атмосферу после сгорания ископаемого топлива в результате работы горнодобывающей промышленности и сжигания твёрдых отходов. Непосредственное попадание в почвы и мировой океан связано с применением сельскохозяйственных удобрений и утилизацией промышленных сточных вод.

Ртуть – это светло-серебристый металл в шестом периоде таблицы Менделеева. Это вещество находится в подгруппе цинка с атомным номером 80. Главной особенностью ртути является жидкое агрегатное состояние при нормальных комнатных условиях, т. е. при температуре +20–25°С. Пары этого металла – токсичные.

Красная ртуть – это вымышленный материал. Ему приписываются невероятно высокие характеристики. Научным кругам о существовании такого элемента пока не известно, так как соединение ртути с при высокой температуре создаёт сульфид ртути.

Ртуть используется в медицинской области при изготовлении градусников, но эти приспособления постепенно вытесняются более безопасными вариантами. Например, электронными термометрами.

Такое вещество как ртуть практически незаменимо в высокоточной измерительной технике. Её испарения широко применяются в люминесцентных лампах. Ртуть используется в процессе производства определённых видов источников тока (например, ртутно-цинковые аккумуляторы).

В металлургической промышленности ртуть используется при получении разнообразных сплавов и в повторной переработке алюминия. В последнее время её широко применяют в ювелирном деле. Ртуть пользуется популярностью при получении золота, в качестве средства для предварительной обработки золотосодержащей породы, с целью облегчения отделения благородного металла от шлака.

В сельскохозяйственной сфере соединения ртути входят в состав пестицидов, что крайне негативно влияет на экологию. Из-за этого такого рода удобрения перестают использоваться.

Природные месторождения минеральных образований, из которых производится ртуть в довольно высоких объёмах, называются ртутными рудниками. Основной ртутной рудой является киноварь. Содержание ртути в ней составляет около 85%. Вторым по концентрированию этого ископаемого является метациннабарит.

Ртуть также содержится в:

• минеральных породах;
• сульфатах меди, содержащих ртуть (мышьяке, сфалерите и сурьме).

Ртуть может встречаться в природе как самородное ископаемое, но такое месторождение – редкость. Ртуть может ещё попутно извлекаться из нефти, цементных материалов, флюсового сырья и каменного угля.

Ртутные руды обладают различной морфологией, т. е. месторождения могут быть как платообразного типа, так и контактного, в виде жил, гнёзд и штокверки. На генетическом уровне могут образовываться:

• гидротермальные (плутоногенные) месторождения;
• телетермальные месторождения;
• вулканогенные залежи;
• ртутные россыпи.

Хотя наиболее распространёнными являются:

• Плутоногенные.
• Вулканогенные.

Формируется, как правило, в результате воздействия низкотемпературных, малоконцентрируемых и гидротермальных растворов.

встречаются реже, но могут образовываться при участии перегретых парогазовых и жидких эманаций, с большим содержанием паров ртути.

Добыча ртути производится в шахтах с проведением буровых и подрывных работ, применяя электротехническое оборудование и промышленную пиротехнику. Добытый красный камень, транспортируется от месторождения конвейерными лентами, затем грузовиками или поездами в пункты дальнейшей обработки руды (обогатительные фабрики, перерабатывающие заводы). Там материал измельчается на дробилках в одну или несколько стадий. Дробленую руду отправляют в специальные мельницы, чтобы получить более мелкую фракцию. Для оптимального эффекта, промышленные мельницы снабжены короткими прутками или шарами из стали.

Процесс производства ртути из руды

Полученная мука из ртутьсодержащих минеральных образований отправляется в трубчатую печь для нагрева. Киноварь, нагревшись до определённой температуры, взаимодействует с кислородом, содержащимся в воздухе. В результате этой реакции формируется диоксид серы, что предоставляет возможность ртути испаряться. Эта процедура именуется обжигом.

Поднявшиеся испарения ртути выходят вместе с водяным паром, двуокисью серы и остальными продуктами сгорания из топки и попадают в специальный конденсатор, где охлаждаются. В результате ртуть, имеющая температуру кипения 357°С, переходит в жидкое агрегатное состояние. Остальные пары и газы выпускаются в атмосферу или используются в промышленном процессе, чтобы снизить загрязнение окружающей среды.

Получение ртути из руды

Полученная ртуть консолидируется. Так как это вещество обладает высоким удельным весом, все возможные добавки и примеси будут находиться на поверхности в виде плёнки или пены. В результате последующей фильтрации ртуть очищается.

Итоговое вещество пригодно к применению, но не для всех областей, где используется ртуть.

В качестве дополнительных мер очистки, жидкий металл проходит механическую фильтрацию, электролитическую процедуру и очистку с применением химически активных компонентов.

Самый популярный подход – тройная очистка. Постепенный подъём температуры вещества до отделения примеси либо испарения самой ртути. Эта процедура проводится три раза для постепенной очистки вещества.

Страны-лидеры в ртутной промышленности

В наши дни, лидирующие позиции в мировой добыче ртутной руды, занимают такие страны:

• Испания;
• Канада;
• Мексика;
• Италия;
• Турция;
• Япония;
• Филиппины;
• Алжир и некоторые страны постсоветского пространства.

Государства бывшего СССР, в которых есть крупные разработки ртутьсодержащей руды – это Казахстан, Украина, Таджикистан, Киргизия, Российская Федерация и Узбекистан.

Большинство стран, которые занимаются добычей ртути, не используют её в собственной промышленности. Основными потребителями мировых запасов этого жидкого металла являются следующие страны: Соединённые Штаты Америки, Япония, Великобритания, Франция и Германия, поскольку это крупные промышленные центры.