Mercúrio

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Antecedentes

Mercúrio é um dos elementos químicos básicos. É um metal pesado e prateado que é líquido em temperaturas normais. O mercúrio forma ligas prontamente com outros metais, e isso o torna útil no processamento de ouro e prata. Muito do ímpeto para desenvolver depósitos de minério de mercúrio nos Estados Unidos veio após a descoberta de ouro e prata na Califórnia e em outros estados ocidentais no século XIX. Infelizmente, o mercúrio também é um material altamente tóxico e, como resultado, seu uso diminuiu drasticamente nos últimos 20 anos. Suas principais aplicações são na produção de cloro e soda cáustica e como componente de muitos dispositivos elétricos, incluindo lâmpadas fluorescentes e de vapor de mercúrio.

Mercúrio foi encontrado em tumbas egípcias que datam de cerca de 1500 a.C. , e provavelmente foi usado para fins cosméticos e medicinais ainda antes. Em cerca de 350 a.C. , o filósofo e cientista grego Aristóteles descreveu como o minério de cinábrio era aquecido para extrair mercúrio para cerimônias religiosas. Os romanos usavam mercúrio para uma variedade de propósitos e deram a ele o nome de hydrargyrum, que significa prata líquida, da qual deriva o símbolo químico do mercúrio, Hg.

A demanda por mercúrio aumentou muito em 1557 com o desenvolvimento de um processo que usava mercúrio para extrair prata de seu minério. O barômetro de mercúrio foi inventado por Torricelli em 1643, seguido pela invenção do termômetro de mercúrio por Fahrenheit em 1714. O primeiro uso de uma liga de mercúrio, ou amálgama, como obturação dentária em odontologia foi em 1828, embora haja preocupações com a natureza tóxica de mercúrio impediu o uso generalizado desta nova técnica. Não foi até 1895 que o trabalho experimental de G.V. Black mostrou que as obturações de amálgama eram seguras, embora 100 anos depois os cientistas ainda estivessem debatendo esse ponto.

O mercúrio encontrou seu caminho em muitos produtos e aplicações industriais depois de 1900. Era comumente usado em baterias, tintas, explosivos, lâmpadas, interruptores de luz, produtos farmacêuticos, fungicidas e pesticidas. O mercúrio também era usado como parte dos processos de produção de papel, feltro, vidro e muitos plásticos.

Na década de 1980, o aumento da compreensão e da consciência dos efeitos nocivos do mercúrio para a saúde e o meio ambiente começou a superar seus benefícios, e o uso começou a cair drasticamente. Em 1992, seu uso em baterias caiu para menos de 5% de seu nível em 1988, e o uso geral em dispositivos elétricos e lâmpadas caiu 50% no mesmo período. O uso de mercúrio em tintas, fungicidas e pesticidas foi proibido nos Estados Unidos, e seu uso em processos de fabricação de papel, feltro e vidro foi voluntariamente descontinuado.

Em todo o mundo, a produção de mercúrio é limitada a apenas alguns países com leis ambientais flexíveis. A mineração de mercúrio cessou totalmente na Espanha, que até 1989 era o maior produtor mundial. Nos Estados Unidos, a mineração de mercúrio também foi interrompida, embora pequenas quantidades de mercúrio sejam recuperadas como parte do processo de refino de ouro para evitar a contaminação ambiental. China, Rússia (antiga URSS), México e Argélia foram os maiores produtores de mercúrio em 1992.

Matérias-primas

Mercúrio raramente é encontrado sozinho na natureza. A maior parte do mercúrio está quimicamente ligada a outros materiais na forma de minérios. O minério mais comum é o sulfeto de mercúrio vermelho (HgS), também conhecido como cinábrio. Outros minérios de mercúrio incluem corderoita (Hg ₃ S ₂ Cl ₂ ), estonita viva (HgSb ₄ S ₈ ), montroidita (HgO) e calomelano (HgCl). Existem vários outros. Os minérios de mercúrio são formados no subsolo quando as soluções minerais quentes sobem em direção à superfície da Terra sob a influência da ação vulcânica. Eles são geralmente encontrados em rochas com falhas e fraturadas em profundidades relativamente rasas de 3-3000 pés (1-1000 m).

Outras fontes de mercúrio incluem os depósitos de lixo e pilhas de rejeitos de operações anteriores de mineração e processamento menos eficientes.

O processo de fabricação

O processo de extração de mercúrio de seus minérios não mudou muito desde que Aristóteles o descreveu pela primeira vez, há mais de 2.300 anos. O minério de cinábrio é triturado e aquecido para liberar o mercúrio na forma de vapor. O vapor de mercúrio é então resfriado, condensado e coletado. Quase 95% do conteúdo de mercúrio do minério de cinábrio pode ser recuperado por meio desse processo.

Aqui está uma seqüência típica de operações usadas para a extração e refino modernos de mercúrio.

Mineração

O minério de cinábrio ocorre em depósitos concentrados localizados na superfície ou próximos a ela. Cerca de 90% desses depósitos são profundos o suficiente para exigir mineração subterrânea com túneis. Os 10% restantes podem ser escavados em poços abertos.

• 1 Cinnabar é desalojado das rochas circundantes por perfuração e detonação com explosivos ou pelo uso de equipamento elétrico. O minério é retirado da mina em correias transportadoras ou em caminhões ou trens.

Torrar

Como o minério de cinábrio é relativamente concentrado, ele pode ser processado diretamente, sem quaisquer etapas intermediárias para remover os resíduos.

• 2 O minério é primeiro britado em um ou mais trituradores de cone. Um britador de cone consiste em um cone de moagem interno que gira em um eixo vertical excêntrico dentro de um cone externo fixo. Conforme o minério é alimentado no topo do britador, ele é espremido entre os dois cones e quebrado em pedaços menores.
• 3 O minério triturado é então moído ainda menor por uma série de moinhos. Cada moinho consiste em um grande recipiente cilíndrico deitado de lado e girando em seu eixo horizontal. O moinho pode ser enchido com hastes de aço curtas ou com bolas de aço para fornecer a ação de moagem.
• 4 O minério em pó fino é alimentado em uma fornalha ou forno para ser aquecido. Algumas operações usam um forno de soleira múltipla, no qual o minério é movido mecanicamente por um eixo vertical de uma saliência, ou soleira, para a próxima por ancinhos girando lentamente. Outras operações usam um forno rotativo, no qual o minério é despejado no comprimento de um longo cilindro giratório inclinado alguns graus fora da horizontal. Em ambos os casos, o calor é fornecido queimando gás natural ou algum outro combustível na parte inferior da fornalha ou forno. O cinábrio aquecido (HgS) reage com o oxigênio (02) do ar para produzir dióxido de enxofre (SO ₂ ), permitindo que o mercúrio suba na forma de vapor. Esse processo é chamado de torrefação.

Condensação

• 5 O vapor de mercúrio sobe e sai da fornalha ou forno junto com o dióxido de enxofre, vapor de água e outros produtos da combustão. Uma quantidade considerável de poeira fina do minério em pó também é carregada e deve ser separada e capturada.
• 6 A exaustão do forno quente passa por um condensador resfriado a água. Conforme a exaustão esfria, o mercúrio, que tem um ponto de ebulição de 675 ° F (357 ° C), é o primeiro a se condensar em um líquido, deixando os outros gases e vapores serem ventilados ou processados ​​posteriormente para reduzir a poluição do ar .
• 7 O mercúrio líquido é coletado. Como o mercúrio tem uma gravidade específica muito alta, quaisquer impurezas tendem a subir à superfície e formar uma película escura ou espuma. Essas impurezas são removidas por filtração, deixando um mercúrio líquido com cerca de 99,9% de pureza. As impurezas são tratadas com cal para Para extrair mercúrio de seus minérios, o minério de cinábrio é esmagado e aquecido para liberar o mercúrio como um vapor. O vapor de mercúrio é então resfriado, condensado e coletado. separar e capturar qualquer mercúrio que possa ter formado compostos.

Refino

A maior parte do mercúrio comercial é 99,9% puro e pode ser usado diretamente no processo de torrefação e condensação. Mercúrio de maior pureza é necessário para algumas aplicações limitadas e deve ser refinado posteriormente. Este mercúrio ultrapuro atinge um preço premium.

• 8 Pureza superior pode ser obtida por meio de vários métodos de refino. O mercúrio pode ser filtrado mecanicamente novamente e certas impurezas podem ser removidas por oxidação com produtos químicos ou ar. Em alguns casos, o mercúrio é refinado por meio de um processo eletrolítico, no qual uma corrente elétrica passa por um tanque de mercúrio líquido para remover as impurezas. O método de refino mais comum é a destilação tripla, em que a temperatura do mercúrio líquido é cuidadosamente elevada até que as impurezas evaporem ou o próprio mercúrio evapore, deixando as impurezas para trás. Este processo de destilação é realizado três vezes, com a pureza aumentando a cada vez.

Frete

• 9 Mercúrio comercial é derramado em frascos de ferro forjado ou aço e selado. Cada frasco contém 76 lb (34,5 kg) de mercúrio. O mercúrio de maior pureza é normalmente selado em recipientes menores de vidro ou plástico para transporte.

Controle de qualidade

O mercúrio comercial com pureza de 99,9% é denominado mercúrio virgem primário. O mercúrio ultrapuro é geralmente produzido pelo método de destilação tripla e é chamado de mercúrio destilado triplamente.

As inspeções de controle de qualidade do processo de torrefação e condensação consistem na verificação pontual do mercúrio líquido condensado quanto à presença de metais estranhos, uma vez que esses são os contaminantes mais comuns. A presença de ouro, prata e metais básicos é detectada usando vários métodos de testes químicos.

O mercúrio destilado triplo é testado por evaporação ou análise espectrográfica. No método de evaporação, uma amostra de mercúrio é evaporada e o resíduo é pesado. No método de análise espectrográfica, uma amostra de mercúrio é evaporada e o resíduo é misturado ao grafite. A luz proveniente da mistura resultante é visualizada com um espectrômetro, que separa a luz em bandas de cores diferentes, dependendo dos elementos químicos presentes.

Efeitos na saúde e no meio ambiente

O mercúrio é altamente tóxico para os humanos. A exposição pode vir da inalação, ingestão ou absorção pela pele. Dos três, a inalação de vapor de mercúrio é o mais perigoso. A exposição de curto prazo ao vapor de mercúrio pode causar fraqueza, calafrios, náuseas, vômitos, diarreia e outros sintomas em poucas horas. A recuperação geralmente é concluída depois que a vítima é removida da fonte. A exposição de longo prazo ao vapor de mercúrio produz tremores, irritabilidade, insônia, confusão, salivação excessiva e outros efeitos debilitantes.

Em situações normais, a maior parte da exposição ao mercúrio vem da ingestão de certos alimentos, como peixes, nos quais o mercúrio se acumulou em níveis elevados. Embora o mercúrio não seja absorvido em grandes quantidades ao passar pelo sistema digestivo humano, a ingestão por um longo período de tempo demonstrou ter efeitos cumulativos.

Em situações industriais, a exposição ao mercúrio é um perigo muito mais sério. A mineração e o processamento do minério de mercúrio podem expor os trabalhadores ao vapor de mercúrio e também ao contato direto com a pele. A produção de cloro e soda cáustica também pode causar riscos significativos de exposição ao mercúrio. Dentistas e auxiliares de dentista podem ser expostos ao mercúrio durante a preparação e colocação de obturações de amálgama de mercúrio.

Como o mercúrio representa um sério risco à saúde, seu uso e liberação no meio ambiente estão sujeitos a restrições cada vez mais rígidas. Em 1988, estimou-se que 24 milhões de lb / ano (11 milhões de kglyr) de mercúrio foram liberados no ar, na terra e na água em todo o mundo como resultado de atividades humanas. Isso incluiu mercúrio liberado pela mineração e refino de mercúrio, várias operações de manufatura, combustão de carvão, descarte de lixo municipal e lodo de esgoto e outras fontes.

Nos Estados Unidos, a Agência de Proteção Ambiental (EPA) proibiu o uso de mercúrio para muitas aplicações. A EPA estabeleceu uma meta de reduzir o nível de mercúrio encontrado no lixo municipal de 1,4 milhões de Ib / ano (0,64 milhões de kg / ano) em 1989 para 0,35 milhões de lb / ano (0,16 milhões de kg / ano) até 2000. Isso é para ser realizada diminuindo o uso de mercúrio em produtos e aumentando o desvio de mercúrio do lixo municipal por meio da reciclagem.

O Futuro

O mercúrio ainda é um componente importante em muitos produtos e processos, embora seu uso deva continuar diminuindo. Espera-se que o manuseio e a reciclagem aprimorados do mercúrio reduzam significativamente sua liberação para o meio ambiente e, assim, reduzam seus riscos à saúde.