RTUŤ (Hydrargyrum) 80HgI,II

 

VLASTNOSTI RTUTI

 

            Rtuť - Hg - je jediný kov a kromě brómu jediný prvek, který je při obyčejné teplotě kapalný. Tuhne při -38,9 °C na houževnatý a kujný kov, tak měkký, že se dá krájet. Vře za normálního tlaku při 357,3 °C, avšak již za obyčejné teploty se vypařuje. Její atomová hmotnost je 200,59, měrná hmotnost při 20 °C je 13,546 g/cm3. Povrchové napětí tekuté rtuti je velké, což se projevuje tím, že při rozlití se rtuť rozpadne na kuličky a že nesmáčí stěny nádob. Svými chemickými vlastnostmi se rtuť podobá drahým kovům. V čistém a suchém stavu se při obyčejné teplotě na vzduchu neokysličuje. Okysličuje se při zahřívání na teplotu asi 400 °C, ovšem pak se vzniklé kysličníky opět rozkládají. Vlhký vzduch okysličuje i čistou rtuť, na níž se pomalu tvoří tenká vrstva kysličníku rtuťnatého.

Jakost rtuti je u nás předepsána ČSN 423898.

 

POUŽITÍ RTUTI A JEJÍ SLITINY

 

            Použití rtuti je velmi mnohostranné. Nejvíce se jí spotřebuje v podobě různých sloučenin (jako jsou dezinfekční látky a léčiva, třaskavá rtuť, barvy a různé nátěry). Jako kovu se spotřebuje nejvíce rtuti v různých fyzikálních a elektrochemických přístrojích (teploměrech, tlakoměrech, rtuťových vývěvách), v přístrojích k analýze plynů, kontrolních přístrojích.Kovová rtuť slouží dále na filtry při výrobě plsti, na zubní amalgámy, na amalgamaci při výrobě zlata a stříbra, na zlacení a stříbření v ohni apod.

            S velkým počtem kovů tvoří rtuť slitiny, tzv. amalgámy. Tvoření amalgámů souvisí se schopností rtuti rozpouštět některé kovy. Velmi dobře se tvoří amalgám zlata, stříbra, dále kadmia, zinku, olova, vizmutu a cínu, nesnadno amalgám mědi, arzénu, antimonu a platiny, a to jen v jemném rozptýlení (suspenzi). Platina tvoří za studena amalgám jen v přítomnosti zinku a cínu. Vůbec neamalguje železo, nikl a kobalt (rtuť se proto přepravuje v ocelových lahvích). Rozpustnost kovů ve rtuti stoupá rychle s teplotou.

 

RUDY A NALEZIŠTĚ

 

            V ryzím stavu se vyskytuje rtuť v přírodě velmi vzácně. Získává se skoro výhradně z rumělky (cinabaritu), což je sirník rtuťnatý HgS. Teoreticky obsahuje čistá rumělka 86,21 % Hg. Bývá však značně znečištěna jalovinou a obsahuje často arzénové a antimonové minerály a pyrit. Těžená ruda obsahuje dnes nejvýše 8 % Hg. Dobývají se však také rudy s obsahem jen 0,3 % Hg.

            Již ve starověku se vyráběla rtuť ve španělském Almadenu, kde jsou nejstarší a nejbohatší rtuťové doly na světě (6 až 8 % Hg v rudě), ve kterých se těží cinabarit dodnes. Z evropských nalezišť mají dnes význam ještě doly v Idrii (Jugoslávie) a v Monte Amato v Itálii. V USA jsou četná, ale chudá ložiska (0,15 až 0,5 % Hg) v Kalifornii, Texasu a jinde. Podstatnou část ruské produkce rtuti vyrábí rtuťová huť u Nikitovky, kde se zpracovávají rudy s 0,4 % Hg a 0,15 % Sb.

 

VÝROBA RTUTI

 

            Rtuť se vyrábí většinou jen suchou cestou. Dá se získat nejsnáze ze všech kovů přímo z rudy, a to jednoduchým pražením za přístupu vzduchu a kondenzací rtuťových par.

            Flotací se rudy upravují jen výjimečně, aby se zvětšila výtěžnost,

 

Pražení sirníkové rudy

 

            Rumělka se při oxidačním pražení lehce rozkládá podle rovnice

 

HgS + O2 = Hg + SO2

 

na kovovou rtuť v parách a kysličník siřičitý (při teplotách nad 450 °C). Přechodně se tvoří kysličník rtuťnatý HgO, který se však při teplotách pražen ihned rozkládá. Rumělka se však může rozložit i za nepřístupu vzduchu vápnem nebo železem podle rovnic

 

4 HgS + 4 CaO = 4 Hg + 3 CaS + CaSO4

nebo

HgS + Fe = Hg + FeS

 

Za nepřístupu vzduchu (použitím retort) jsou rtuťové páry bohatší, protože nejsou zředěny přebytečným vzduchem, spalnými plyny a kysličníkem siřičitým. V retortách se však může pracovat jen přerušovaně a vzniká větší nebezpečí otravy rtutí, protože se pracuje při teplotách 900 až 1 000 °C. Z hospodářských důvodů se dává přednost pražení oxidačnímu, protože náklady na palivo jsou menší (reakce je exotermická), ale produktivita práce, při snadnější obsluze, je větší. Sublimace za přísady vápna se používá jen u bohatých rud.

            Rudy se praží v různých typech pecí, většinou s nepřetržitým provozem. Volba pecí se řídí charakterem rudy. Kusová ruda (40 až 90 mm) se zpracovává dobře v šachtové peci; drobné a jemně zrnité rudy se zpracovávají buď v násypných, nebo v rotačních bubnových pecích.

            Vhodným typem pece je Čermákova-Špírkova stříšková pec (obr. 141). Skládá se ze dvou proti sobě postavených pravoúhlých šachet. Uvnitř šachet jsou šamotové stříšky v 6 až 8 vodorovných řadách nad sebou. Ruda leží na stříškách ve vrstvě tlusté 10 cm a sesouvá se dolů s jedné stříšky na druhou. Dole se pak výpražek vypouští každé 2 až 3 hodiny šoupátkem do vozu. Topné plyny proudí pod stříškami a odnášejí s sebou rtuťové páry ke kondenzaci. Nejspodnější řada stříšek má nejvyšší teplotu (700 až 800°C). Odpadní plyny mají teplotu 120 až 250 °C.

            Výkonnost malé pece o obsahu 60 t je asi 15 t rudy s 0,5 % Hg denně. Stavějí se i velké pece, jejichž výkonnost je 40 až 80, někdy i 120 t rudy za 24 hodin. Bohaté rudy je výhodnější zpracovávat v malých pecích, neboť výpalky obsahují pouze 0,002 až 0,006 % Hg.

            V dnešní době se pro pražení rud používá stále více rotačních a etážových pecí, které však mají řadu nedostatků: špatné utěsnění, a tím nízkou výrobnost a obtížnou automatizaci. Tyto nedostatky je možno odstranit fluidizačním pražením. Úlet klesá ze 40 na 25 až 30 %. Dosahuje se výkonnosti 40 až 50 t/m3. 24 h, která je 4krát až 5krát vyšší než výkonnost rotačních pecí. Přitom se dosahuje výtěžnosti rtuti 97 až 98 %, tj. o 4 až 5 % lepší než u pecí rotačních.

 

 

 

Kondenzace rtuťových par

 

            Plyny vystupující z pražicích pecí mají podle typu pece teplotu 120 až 250 °C. Vedou se do trubkového kondenzačního zařízení. Kondenzace rtuťových par představuje nejobtížnější část výroby rtuti, neboť je rozhodující pro dosažení nejhospodárnější výroby.

            Kondenzace začíná po dosažení rosného bodu rtuti. Nejvíce kondenzátu se tvoří na začátku chlazení. Při postupujícím ochlazování však vzniká stále méně kondenzátu a pod teplotou 50 °C se kondenzát už vůbec neobjevuje. Kvantitativní zkondenzování rtuti není vůbec možné, protože rtuť má i při nízké teplotě značný tlak par. Větší zředění rtuťových par snižuje rosný bod, a proto je menší možnost, že se budou tvořit velké kapky rtuti. Přítomnost prachu a dehtu srážení urychluje. Kameninové trouby (jako tepelně méně vodivé) zpomalují ochlazení, takže kapky rtuti se mohou tvořit lépe.

            Destilační produkty se vylučují současně se rtutí a tvoří rtuťovou čerň, tzv. "štupu". Také cizí látky v plynech mohou znečistit rtuť tak, že se špatně slévá a zůstává jako prachová rtuťová čerň. Ztráty při výrobě rtuti tvoří nejméně 5 %, a to i při dobrém provozu. Při zpracování chudých rud jsou ztráty kovů větší a dosahují 30 i 40 % kovu v rudě.

            Ke kondenzaci rtuťových par se dnes používají téměř výhradně troubové kondenzátory. Chladicí plochy mají být dimenzovány tak, aby teplota výstupních plynů byla jen o málo větší než vnější teplota vzduchu. Požadavky na

materiál kondenzátorů jsou značné: nesmí pohlcovat rtuťové páry, musí být odolný proti rtuti, kyselým párám a kondenzátorům a má být dobrým vodičem tepla. Nejnovější kondenzátory jsou z vertikálních trubek, které jsou zapojeny vedle sebe. Před kondenzačním zařízením jsou prachové komory, které mají skloněné dno, aby rtuť mohla stékat. Nakonec se plyny čistí ve skrubrech.

            Aby se zlepšila výtěžnost rtuti a snížil se obsah rtuti v odpadních plynech, využívá se velké afinity rtuti k chlóru, a to použitím chlórového vápna v ležatém skrubru.

            V Rusku se ověřovalo typy vertikálních i horizontálních skrubrů pro zachycováni rtuti, v nichž se plyny ochladí z 200 až 250 °C na 30 až 35 °C. Vertikální skrubr je tvořen ocelovými trubkami s přírubami, mezi nimiž je síťovina, kterou proudí odspodu plyn a shora stéká voda. Horizontální skrubry jsou do poloviny naplněny vodou a otáčí se v nich hřídel, na němž jsou disky s otvory. Počet otáček je 60 až 90/min, plyn proudí skrubrem rychlostí ;0,2 až 0,3 mis. Horizontální skrubry mají větší účinnost než vertikální, neboť se dosahuje 99% účinnosti kondenzace rtuti.

 

Zpracování rtuťové   černě

 

            Aby se odstranily nečistoty z kapiček rtuti, přisazuje se pálené vápno, které odstraňuje vlhkost a současně zmýdelňuje tuk. Tím se slévají jednotlivé kapičky rtuti do­hromady a vytékají při hněteni v Čermákově lisu (obr. 142). Při otáčení mísidla rtuť splývá a vytéká otvory na dně mísy do připravené nádoby. Shromažďuje se v železném kotli s vypouštěcím kohoutem ve spodní části. Nečistoty plavou na povrchu a čistá rtuť se vypouští do bezešvých ocelových lahví, ve kterých se expeduje.

 

Rafinace rtuti

 

            Hutnicky (sublimací) vyrobená rtuť je velmi čistá, má nejvýše 0,1 % nečistot, a proto se rafinuje jen pro určité účely. Nejčastěji obsahuje olovo a zinek, které se odstraní oxidací nebo loužením ve zředěné kyselině dusičné. Rtuť se nechá téci jemným proudem z větší výšky do kyseliny. Tento způsob čištěni je obvyklý i v laboratořích. Rtuť se rafinuje také opakovanou destilací.

 

Výroba rtuti mokrou cestou

 

            Tento způsob výroby je jen ojedinělý. Záleží v tom, že se umletá ruda louží v sirníku sodném. Ze vzniklého roztoku HgS.Na2S se rtuť sráží kovovým hliníkem (třískami):

 

HgS + Na2S = HgS . Na2S

3 HgS . Na2S + 8 NaOH + 2 AI =3 Hg + 6 Na2S + 2 NaAlO3 + 4H2O

 

OCHRANA ZDRAVÍ A BEZPEČNOST - OPATŘENÍ PŘI VÝROBĚ RTUTI

 

            Rtuť je lidskému zdraví velmi škodlivá. Páry rtuti jsou při delším vdechování jedovaté, následky jsou škodlivější než při otravě olovem. Otrava rtutí se projeví zpočátku charakteristickým sliněním, potom otékají a zduří se dásně, tvoří se puchýře v ústech a po čase vypadávají zuby. Rtuťové páry působí též na ústřední nervstvo, což se projevuje poruchami nervového systému, chvěním rukou, bolestí hlavy a ztrátou paměti. Proto je třeba při výrobě rtuti a manipulaci s ní zachovávat předepsaná ochranná opatření. Platí pro ochranu zdraví pracujících ve rtuťových závodech tyto bezpečnostní a hygienické předpisy:

 

            Při úpravě rtuťových rud se musí zajistit dokonalá ventilace u drtičů, mlýnů a v úpravnách a pokud možno bezprašné prostředí kropením rud a koncentrátů při dopravě apod. Při zpracovávání rtuťových koncentrátů je třeba zajistit naprostou těsnost pražicích pecí (uzavíracího zařízení při zavážení i vyprazdňování pecí, mechanizace a automatizace všech prací u pecí), řádnou funkci zařízení určených k zachycování prachu a zařízení kondenzačního (vzduchotěsného uzávěru u zařízení na zachycování prachu, rosení odcházejících plynů) a úplnou mechanizaci zpracování rtuťové černě.

            Kromě těchto technických opatření se kontroluje v ovzduší provozních místností koncentrace rtuti, dodržuje se osobní hygiena pracujících, soustavně se omývají stěny a stropy horkým mýdlovým roztokem nebo roztokem manganistanu draselného, závody jsou vybavovány sprchovými lázněmi, každodenně se čistí zvlášť upravené pracovní obleky atd.

            Ochranou proti otravě párami rtuti je též požívání tuku (slaniny) a mléka. Velká většina sloučenin rtuti účinkuje v zažívacím traktu jako prudký jed. Naproti tomu větší množství kapalné rtuti nepůsobí vážnější následky, působí

jen projímavě.