Как добывают ртуть в природе: от киновари до жидкого металла
Ртуть добывают исключительно из сульфидного минерала киновари (HgS) методом пирометаллургии: руду обжигают в печах при температуре 550–850 °C, в результате чего сера сгорает, а ртуть испаряется. Пары улавливают, охлаждают в конденсаторах и получают жидкий металл чистотой 99,9%. Свободной ртути в природе почти нет — она встречается редкими каплями в трещинах пород рядом с кинавариевыми залежами.
Где встречается киноварь и как формируются месторождения
Киноварь образуется в гидротермальных условиях: горячие растворы, насыщенные ртутью и серой, циркулируют по трещинам земной коры и осаждают минерал при снижении температуры и давления. Характерные глубины формирования — от приповерхностных зон до 1–2 км. Месторождения приурочены к зонам вулканической активности и складчатости. Промышленное содержание ртути в руде составляет 0,1–1%, богатые руды содержат 2–3% и более. В России значимые месторождения находятся на Чукотке (Западно-Палянское), в Якутии и на Алтае. В России киноварь добывали на месторождениях Чукотки, Алтая и Северного Кавказа; разрабатываются крупные залежи и в ряде других стран.
Добыча руды и подготовка к плавке
Кинавариевые руды залегают как в открытых карьерах, так и в подземных выработках. При открытом способе используют экскаваторы и буровзрывные работы. Подземная добыча предпочтительна на глубоких жилах: нарезные штреки и восстающие выработки обеспечивают доступ к рудным телам. Добытую руду дробят в щековых и конусных дробилках до фракции 10–25 мм. Предварительное обогащение гравитационными методами (отсадочные машины, концентрационные столы) позволяет отделить часть пустой породы и повысить содержание ртути в шихте перед плавкой. Это снижает расход топлива и нагрузку на газоочистные системы.
Обжиг и конденсация паров ртути
Обогащённую руду загружают в трубчатые вращающиеся печи или многоподовые печи с механическим перегревом. При нагреве до 550–850 °C реакция HgS + O2 = Hg + SO2 идёт с выделением паров ртути и диоксида серы. Газовый поток поступает в систему конденсации: сначала в воздушные холодильники, где температуру снижают до 40–60 °C, затем в водяные конденсаторы. Ртуть конденсируется в жидкую фазу и стекает в приёмники. Выход жидкой ртути составляет 95–97% от теоретически возможного. Диоксид серы из отходящих газов улавливают известковым молоком или используют для производства серной кислоты, так как его выброс в атмосферу строго ограничен санитарными нормами. Жидкую ртуть очищают от примесей обработкой разбавленной азотной кислотой и фильтрованием, затем разливают в стальные баллоны по 34,5 кг.
Применение и контроль оборота
Несмотря на жёсткие ограничения Минаматской конвенции, ртуть по-прежнему применяют в хлорно-щелочной промышленности, производстве некоторых приборов, ультрафиолетовых и люминесцентных ламп, а также в стоматологии (амальгама). В России оборот ртути регулируется постановлением правительства: учёт ведётся по каждой единице товарной партии. Природное испарение ртути из земной коры в несколько раз превышает промышленные выбросы, однако именно антропогенная ртуть наиболее опасна, так как концентрируется в биологических цепочках водных экосистем.
