水星

1557 年，随着使用汞从矿石中提取银的工艺的发展，对汞的需求大大增加。水银气压计是托里切利于 1643 年发明的，随后华氏温度计于 1714 年由华氏温度计发明。 1828 年首次使用汞合金或汞合金作为牙科填充物，尽管担心其毒性汞阻止了这种新技术的广泛使用。直到 1895 年，G.V.布莱克表明，汞合金填充物是安全的，尽管 100 年后科学家们仍在争论这一点。

1900 年后，汞进入了许多产品和工业应用中。它通常用于电池、油漆、炸药、灯泡、电灯开关、药物、杀菌剂和杀虫剂。汞还被用作生产纸张、毛毡、玻璃和许多塑料的过程的一部分。

在 1980 年代，人们对​​汞有害健康和环境影响的认识和认识开始大大超过其益处，使用量开始急剧下降。到 1992 年，它在电池中的使用量下降到 1988 年水平的不到 5%，同期在电气设备和灯泡中的总体使用量下降了 50%。美国已禁止在油漆、杀菌剂和杀虫剂中使用汞，并已自愿停止在纸张、毛毡和玻璃制造过程中使用汞。

在世界范围内，汞的生产仅限于少数环境法律宽松的国家。直到 1989 年，西班牙还是世界上最大的汞生产国，水银开采业已在西班牙完全停止。在美国，汞开采也已停止，尽管在黄金精炼过程中回收了少量汞以避免环境污染。中国、俄罗斯（前苏联）、墨西哥和阿尔及利亚是 1992 年最大的汞生产国。

原材料

汞在自然界中很少单独发现。大多数汞以矿石的形式与其他材料化学结合。最常见的矿石是硫化红汞 (HgS)，也称为朱砂。其他汞矿石包括堇青石（Hg 3 S 2 Cl 2 ）、活石（HgSb 4 S 8 ）、菱锰矿（HgO）和甘汞（HgCl）。还有其他几个。当温暖的矿物溶液在火山作用的影响下上升到地球表面时，在地下形成汞矿石。它们通常存在于 3-3000 英尺（1-1000 米）相对较浅的断层和断裂岩石中。

汞的其他来源包括早期效率较低的采矿和加工作业的垃圾场和尾矿堆。

制造
过程

自从亚里士多德在 2300 多年前首次描述它以来，从矿石中提取汞的过程并没有太大变化。朱砂矿石被压碎并加热，以蒸汽形式释放汞。然后将汞蒸气冷却、冷凝并收集。朱砂矿石中几乎 95% 的汞含量都可以通过该工艺回收。

以下是用于现代汞提取和精炼的典型操作序列。

挖矿

朱砂矿产于地表或地表附近的浓缩矿床中。这些矿床中约有 90% 的深度足以需要使用隧道进行地下开采。剩余的 10% 可以从露天矿坑中挖掘。

• 1 朱砂通过钻孔和炸药爆破或使用动力设备从周围的岩石中脱落。矿石通过传送带或卡车或火车从矿山中运出。

烤

由于朱砂矿石相对浓缩，可以直接加工，无需任何中间步骤去除废料。

• 2 矿石首先在一台或多台圆锥破碎机中破碎。圆锥破碎机由一个内磨锥组成，该内磨锥在固定外锥内的偏心垂直轴上旋转。当矿石被送入破碎机顶部时，它被挤压在两个锥体之间并破碎成更小的碎片。
• 3 然后，通过一系列磨机将粉碎的矿石磨得更小。每个磨机都由一个大型圆柱形容器组成，容器侧放并绕其水平轴旋转。磨机可以填充短钢棒或钢球以提供研磨作用。
• 4 将细粉矿石送入熔炉或窑炉进行加热。一些操作使用多炉床炉，其中矿石通过缓慢旋转的耙子以机械方式从一个壁架或炉床沿垂直轴向下移动到下一个。其他操作使用回转窑，在该回转窑中，矿石沿着一个与水平方向倾斜几度的长旋转圆柱体的长度滚落。在任何一种情况下，热量都是通过在熔炉或窑炉的下部燃烧天然气或一些其他燃料来提供的。加热后的朱砂 (HgS) 与空气中的氧气 (O2) 发生反应，生成二氧化硫 (SO 2 )，从而使汞以蒸气的形式上升。这个过程称为烘烤。

凝聚

• 5 汞蒸气与二氧化硫、水蒸气和其他燃烧产物一起上升并离开熔炉或窑炉。来自粉状矿石的大量细粉尘也被带走，必须被分离和捕获。
• 6 热炉废气通过水冷冷凝器。随着废气冷却，沸点为 675° F (357° C) 的汞首先凝结成液体，留下其他气体和蒸汽排放或进一步处理以减少空气污染.
• 7 收集液态汞。由于水银的比重非常高，任何杂质都会上升到表面并形成暗膜或浮渣。这些杂质通过过滤去除，留下纯度约为 99.9% 的液态汞。杂质用石灰处理 为了从矿石中提取汞，朱砂矿石被粉碎并加热以释放汞作为蒸气。然后将汞蒸气冷却、冷凝并收集。 分离和捕获任何可能形成化合物的汞。

精炼

大多数商业级汞的纯度为 99.9%，可直接从焙烧和冷凝过程中使用。某些有限的应用需要更高纯度的汞，并且必须进一步精炼。这种超纯汞的价格很高。

• 8 可以通过多种精炼方法获得更高的纯度。汞可以再次机械过滤，某些杂质可以通过化学物质或空气的氧化去除。在某些情况下，汞会通过电解过程精炼，其中电流通过液态汞罐以去除杂质。最常见的提炼方法是三次蒸馏，其中小心地提高液态汞的温度，直到杂质蒸发或汞本身蒸发，留下杂质。这个蒸馏过程进行了三次，每次都提高纯度。

运输

• 9 将商业级汞倒入锻铁或钢瓶中并密封。每个烧瓶含有 76 磅（34.5 千克）汞。较高纯度的汞通常密封在较小的玻璃或塑料容器中以便运输。

质量控制

纯度为 99.9% 的商业级汞被称为原始级汞。超纯汞通常采用三重蒸馏法生产，称为三重蒸馏汞。

焙烧和冷凝过程的质量控制检查包括抽查冷凝液态汞中是否存在异物金属，因为这些是最常见的污染物。使用各种化学测试方法检测金、银和贱金属的存在。

三重蒸馏的汞通过蒸发或光谱分析进行测试。在蒸发法中，将汞样品蒸发，并对残留物进行称重。在光谱分析方法中，汞样品被蒸发，残留物与石墨混合。用光谱仪观察来自所得混合物的光，光谱仪根据存在的化学元素将光分成不同的色带。

健康和环境影响

汞对人体有剧毒。暴露可能来自吸入、摄入或通过皮肤吸收。在这三者中，吸入汞蒸气是最危险的。短期接触汞蒸气会在数小时内产生虚弱、寒战、恶心、呕吐、腹泻和其他症状。一旦受害者从源中移除，恢复通常就完成了。长期接触汞蒸气会产生颤抖、烦躁、失眠、意识模糊、流涎过多和其他使人虚弱的后果。

在正常情况下，大多数汞接触来自摄入某些食物，例如鱼类，其中汞含量很高。虽然汞在通过人体消化系统时不会被大量吸收，但长期摄入会产生累积效应。

在工业环境中，汞暴露的危害要严重得多。开采和加工汞矿石会使工人暴露于汞蒸气以及直接接触皮肤。氯气和烧碱的生产也会造成严重的汞暴露危害。牙医和牙科助理在准备和放置汞合金填充物时可能会接触到汞。

由于汞对健康构成严重危害，其使用和释放到环境中受到越来越严格的限制。 1988 年，据估计，由于人类活动，全世界有 2400 万磅/年（1100 万公斤）的汞被释放到空气、土地和水中。这包括汞开采和提炼、各种制造操作、煤炭燃烧、城市垃圾和污水污泥的丢弃以及其他来源释放的汞。

在美国，环境保护署 (EPA) 已禁止在许多应用中使用汞。 EPA 制定了一个目标，即到 2000 年将城市垃圾中的汞含量从 1989 年的 140 万磅/年（64 万公斤/年）减少到 35 万磅/年（16 万公斤/年）。通过减少汞在产品中的使用和通过回收利用增加城市垃圾中汞的转移来实现。

未来

汞仍然是许多产品和过程中的重要组成部分，尽管其使用量预计将继续下降。改进汞的处理和回收预计将显着减少其向环境的排放，从而减少其对健康的危害。