什么是汞?

[拼音]：gong

[外文]：mercury

元素符号Hg，又名水银，常温下为液态，银白色金属，在元素周期表中属ⅡB族，原子序数80，原子量200.59，常见化合价为+2、+1。

汞能与许多金属形成合金，称为汞齐。

汞的发现很早。中国古代的鎏金器物可证明当时已用汞制作汞齐。汞在古代广泛应用于炼丹术。有关汞同硫合成丹砂、汞同铅形成铅汞齐等记载，见于汉代魏伯阳《参同契》、晋代葛洪《抱朴子》等著作。宋代的《金华冲碧丹经秘旨》和明代的《天工开物》，均记述了炼汞技术及其设备。1949年以来，中国炼汞业有了较大发展，炼汞设备从瓦片炉、直井炉发展到流态化焙烧炉、回转蒸馏炉。地中海沿岸国家炼汞的历史也较早。亚里士多德 (Aristotle)称汞为“液银”。较晚的希腊作家戴奥斯科瑞德 （Dioscorides）叙述了提取汞的某些方法，其中有蒸馏法。到10世纪末期，罗马人用汞齐法提取黄金已很普遍。在欧洲，古代炼汞以西班牙的阿尔马登(Almadén)最著名。阿格里科拉 (G.Agricola)也对炼汞工艺作了叙述。现在国际上装普通商品汞的罐就起源于古代罗马。每罐装100里泊(librae)，合76磅（34.5公斤）。

世界上汞资源分布较广，主要集中在地中海沿岸、美洲西海岸、苏联和中国西南等地区。1979年世界（中国除外）矿山汞产量和储量见表1。

汞在地壳中多呈分散状态，富集为汞矿床的汞，仅占总量的0.02％，并且品位很低，一般含汞量在1％以下。含汞矿物有30多种，常见的有辰砂(HgS，三方晶系)、黑辰砂(HgS，等轴晶系)、天然汞、硫汞锑矿(HgS·2Sb₂S₃)和汞黝铜矿(2Cu₂S·HgS·Sb₂S₃)。作为炼汞原料的矿物主要是辰砂，其他矿物的量均甚少。铅锌硫化矿也常伴生汞矿物。

汞的化学性质较稳定，不易与氧作用，但易与硫作用生成HgS。汞与氯作用生成HgCl₂(升汞)和Hg₂Cl₂（甘汞）。

汞的用途十分广泛，在汞的总消费量中，金属汞约占30％，化合物状态的汞约占70％。冶金工业中常用汞齐法提取金、银、铊等有色金属；化学工业中，用汞作阴极电解食盐溶液制取高纯烧碱和氯气。汞常用于制造汞弧整流器、水银真空泵、水银灯以及各种测温、测压仪表等。汞与酒精、浓硝酸溶液混合加热可制成良好的起爆剂──雷汞[Hg(CNO)₂]。汞的一些化合物在医药上有消毒、利尿和镇痛作用。汞银合金是很好的牙科材料。此外，汞可用作原子核反应堆的冷却剂和防原子辐射材料；也用于制造精密铸件的铸模。美国1979年汞用量比例为：电气仪表45％，电解氯碱工业19％，防腐油漆17％，工业控制仪表6％，其他13％。1979年伦敦市场汞的平均价格为291.00美元／罐。

有火法和湿法。火法炼汞包括矿石或精矿的焙烧和汞蒸气的冷凝两个过程。此法工序少，技术经济指标较高，是传统的炼汞方法。火法炼汞流程见图。湿法炼汞包括矿石用硫化钠或次氯酸盐溶液浸出、浸出液净化、净化液电积或置换等过程。湿法虽能减少空气污染，但技术经济指标不如火法，未广泛应用。

焙烧精矿可大幅度减小处理量，相应地减少烟气量，减轻环境污染。世界上普遍采用回转窑焙烧原矿的工艺。从防治污染考虑，有向用多膛炉焙烧精矿发展的趋势。中国炼汞用回转蒸馏炉处理精矿，或用改进了的流态化焙烧炉(沸腾炉)焙烧原矿；一些小厂也使用直井炉。各种类型炉子的主要数据和特点见表2。

硫化汞矿石焙烧在氧化气氛中进行，反应温度为450～900℃。反应式为HgS+O₂─→Hg+SO₂，生成的汞呈气态，经冷凝得液态汞。硫化汞矿石也可在有限空气或密闭的蒸馏炉中加石灰、铁屑使汞还原后蒸馏。焙烧过程中，要注意防止矿石中的砷、锑硫化物生成易挥发的低价氧化物(As₂O₃、Sb₂O₃)。这种氧化物随汞蒸气进入冷凝系统凝结，将增大汞炱量。焙烧温度控制在550～900℃，并供给充足的空气，可使砷、锑生成不挥发的高价氧化物(As₂O₅、Sb₂O₄)留于渣中。烧渣含汞可降到十万分之几（见挥发与蒸馏）。

焙烧还原产生的汞蒸气在冷凝器中凝聚为液态汞。炉气中常夹带一定数量的烟尘，如果这些烟尘进入冷凝器与凝结汞一起沉积，就会形成汞炱，所以在炉气进入冷凝器之前必须除尘净化。除尘时气流温度应保持在汞蒸气的露点以上。焙烧原矿时，通常每立方米炉气含汞数克到数十克，此时汞的露点约为 100～160℃。因此进入冷凝器的炉气温度一般控制在200℃左右，以防止汞蒸气过早冷凝。由于冷凝后排出的气体含汞量随温度的升高而急剧增加，因此，冷凝器出口尾气温度应低于50℃，甚至降到20℃以下，以使汞蒸气尽量冷凝。如果降温、除雾措施得当，尾气含汞量可降低到20毫克／标米³以下。汞蒸气冷凝多采用外部空气-水冷却的多级管式冷凝器。根据导热、防腐等要求，冷凝器用铸铁、陶瓷、不锈钢等材料制作。收尘、冷凝系统应密封，保持负压操作，定期用高压水冲洗，清理凝结在冷凝器内的汞和汞炱。生成的汞炱须加处理以回收汞。

汞的提纯方法一般用麂皮或毛呢过滤，必要时再用酸、碱液洗涤，可获得纯度为99.995％以上的普通商品汞。如进一步用臭氧氧化，在真空或惰性气氛中蒸馏或用电解法，可制取99.9999％以上的高纯汞。普通商品汞装入特制的铁罐贮存。高纯汞装入特制的瓷罐或塑料罐（每罐汞净重分别为 1、3、5公斤）贮存。

慢性汞中毒的症状是头晕、神经过敏、齿龈发炎和肌肉颤动等。急性汞中毒可以造成神经系统的永久性损伤，甚至危及生命。炼汞厂的含汞废气、废水、废渣是主要的汞污染源。用软锰矿或硫氰酸盐法净化含汞废气，含汞量可降到3～0.1毫克／标米³。含汞废水采取闭路循环，定期吸附或沉淀等方法净化，含汞量可降到0.5～ 0.05毫克／升。炼汞炉排出的热渣先在密闭系统中冷却回收汞，再用来充填废矿井或堆存。厂区应设立监测站，工作区要有安全技术措施，如加强通风，用活性物质（如硫黄）喷洒污染面。工作人员要戴防毒面具，定期化验尿、血中的含汞量等。汞中毒人员应立即治疗。

参考书目

徐采栋：《炼汞学》，冶金工业出版社，北京，1960。C. A. McAuliffe ed.，The Chemistry of Mercury，MacMillan， London， 1977.

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