1. VLASTNOSTI Hg A JEJ ZLÚČENÍN
Ortuť je jediný kov vyskytujúci sa v prírode v tekutom stave. Bod tavenia je –39,5 °C, teplota varu je 357 °C, teplota sublimácie je 580 °C. Ortuť má vysoké povrchové napätie, vysoký tlak pár a jej pary sú prudko jedovaté. S veľkým počtom kovov tvorí ortuť zliatiny tzv. amalgámy, čo súvisí s jej vlastnosťou rozpúšťať niektoré kovy. Ortuť sa javí z chemického hľadiska ako veľmi stály kov. Na vzduchu za normálnych podmienok neoxiduje, jej oxidácia nastáva až pri ohreve na vyššie teploty. Je nerozpustná v kyseline soľnej a v zriedenej kyseline sírovej. Hlavným priemyslovým minerálom je rumelka – cinnabaryt HgS. Malé množstvo ortuti sa získava zo schwazitu – tetraedritu a ďalej z rúd, obsahujúcich rýdzu ortuť. Ortuťové minerály sa vyskytujú v žilách a tiež vo vtrúsených rudách. Surová ruda obsahuje okolo 0,15 až 0,5 %ortuti, veľmi ľahko sa dá flotovať, ale v praxi sa používa prchavé praženie, ktoré sa realizuje s 99 % účinnosťou.
2. PYROMETALURGICKÝ SPOSOB ZÍSKAVANIA Hg
Jeho podstata spočíva v destilačnom pražení ortuťovej suroviny, kondenzácií a zachytávaní ortuti z plynov, odchádzajúcich z pražiaceho agregátu. Poznáme praženie prchavé a praženie oxidačné.
2.1 Praženie
Cieľom praženia je rozklad cinnabarytu (HgS) nad bodom varu ortuti, ktorá spolu so spalinami odprchá. HgS (s,g) + O2 = Hg (g) + SO2 (g) Pri teplotách nad 357 °C dosahuje tlak pár uvoľnovanej Hg hodnotu okolitého tlaku, čo urýchľuje pražiaci proces. Rýchlosť praženia rudy závisí najmä od teploty, zrnitosti rudy, jej štruktúry a od druhu amnožstva jednotlivých prímesí. Síra je pri pražení nepríjemná iba vo forme elementárnej, ktorá spôsobuje pri spaľovaní lokálne prehriatie vsádzky.
2.2 Technológia praženia
Proces prebieha pri kondenzácií Hg pri veľkom objeme spalín snízkou koncentráciou Hg. Do kondenzačného systému je potrebné privádzať spaliny očistené od mechanického úletu, s čo najvyšším obsahom Hg a s minimálnym obsahom vodných pár, čo si vyžaduje predsušovanie vsádzky. Predsušovanie sa robí najčastejšie v rotačnej sušiarni s nepriamym ohrevom pri 100°C, aby nedochádzalo k odparovaniu Hg a jej stratám. Agregáty, používané na praženie a destiláciu môžeme rozdeliť nasledovne:
- Pece s nepriamym ohrevom•Muflové•Retortové•Vákuové
- pece s priamym ohrevom•Šachtové•Rotačné•Etážové•Fluidné
Pece s nepriamym ohrevom sa používajú pre výrobu Hg v malých výrobných jednotkách a na spracovanie bohatých Hg surovín a vratných odpadov sobsahom Hg.
2.3 Zachytávanie úletu a kondenzácia Hg
Zachytávanie úletu je nutné u pražiacich pecí, kde je rýchlosť prúdenia plynu veľká, t.j. u fluidných, etážových a rotačných pecí. Odprašovacie zariadenie sa nachádza medzi pecnou a kondenzačnou jednotkou. Aby nedochádzalo ku kondenzácii Hg ešte v odprašovacom zariadení, toto musí byť tepelne izolované a rozmerovo dimenzované na veľké rýchlosti prúdenia plynu. Najčastejšie sa na odprašovanie používajú cyklóny a multicyklóny, u ktorých je možné vyprázdňovanie zásobníkov bez úniku Hg pár. Množstvo zachyteného úletu závisí od druhu pražiaceho agregátu a je najväčšie u fluidných pecí. Zachytený úlet sa zvyčajne vracia späť do technologického procesu priamo do pražiaceho agregátu. Kondenzácia ortuti sa uskutočňuje pri teplotách nižších ako jerosný bod, t.j. po ochladení na teplotu nasýtenia plynu parami ortuti. Zvyšovanie teploty kondenzácie nad 40°C spôsobuje vzrast koncentrácie Hg pár v kondenzačnej atmosfére a preto je nutné plyny pred odchodom zkondenzácie ochladiť až na teplotu pod 35 °C. Súčasne s parami ortuti kondenzujú pary oxidov arzénu, antimónu, sírnikov ortuti, síranu ortuťnatého, čo sú spolu s nerozpustnými podielmi zložky tzv. štupy. Jej podiel závisí od druhu spracovávanej suroviny a typu použitého agregátu. 10 až 40% Hg v kondenzátoroch zostáva vo forme štupy, v ktorej obsah Hg môže byť od 1 až po 98 %.
Zložka:
obsah zložky v štupe (%)
- Kovová Hg25-45, HgSO4 0,1-3,5, HgS 0,7-24, SiO 23,5-10, H2O 11-16, C 2,9-11
- Nerozpustné 18,9-25,9
Zloženie štupy
Kondenzačný systém pozostáva z rady vertikálne postavenýchl iatinových rúr, spojených v hornej časti vratnými kolenami a na dne oceľovými zberačmi, ponorenými do vody v oceľovej vani. Kondenzujúca Hg a štupa sa hromadí v zberačoch, z ktorých vypadáva do oceľovej postavenej vane, z ktorej sa vypúšťa. Dosahované účinnosti kondenzácie sa pohybujú od 97 do 99,7%. Napriek nízkej teplote plynov na výstupe z kondenzácie, tieto obsahujúešte 25 až 80 mg/m3 Hg, je nutné ich dočisťovanie v skrúbroch na koncentráciu pod 1 mg/m3 plynu.
2.4 Spracovanie produktov kondenzácie a čistenie Hg
Hg koncentrát je natoľko čistým produktom, že je bez ďalšej úpravy priamo použiteľný pre technické účely. Veľmi čistá ortuť sa získava jej destiláciou vo vákuu alebo elektrolýzou HgClO4 s katódou z veľmi čistej medi. Štupa sa spracováva podľa toho, či je znečistená chemickými zlúčeninami alebo iba mechanicky primiešanými nečistotami. Štupa, ktorá je znečistená mechanickými primiešaninami sa spracuváva na lise. Touto cestou sa vytesní podstatná časť ortuti zo štupy. Zostávajuca ortuť je väčšinou chemicky viazaná vo forme HgSO4, HgS, ktorá sa spracuje na lise pomocou páleného vápna. Prebieha pritom reakcia: 4HgS + 4CaO = 4Hg + 3CaS + CaSO4. Prítomnosť CaO odstraňuje zo štupy vodu, zmydeľňuje tuky a mastné nečistoty. Zbytok nevytesnenej štupy sa vracia s prídavkom CaO naopätovné praženie.
3. POUŽITIE ORTUTI A JEJ ZLÚČENÍN
Ortuť sa používa na amalgamáciu pri výrobe drahých kovov, v elektrárenských generátoroch namiesto pary, na rozbušky v pyrotechnike. V medicíne sa používa ako sublimát HgCl2 ako dezinfekčná látka, kadmium-cínový amalgám na výrobu zubných plômb. HgCN sa používa v galvanických kúpeľoch na pokovovanie. Ďalej ortuť sa používa na výrobu poľnohospodárskych jedov, katalyzátorov, výroba Cl2 a NaOH. Významnými ložiskami ortuti sú Almaden v Španielsku, Juhoslávia,Taliansko, USA a Rusko. Na Slovensku sa ortuť vyrábala v Rudňanoch z tetraedritu.
4. VPLYV ORTUTI NA ŽIVOTNÉ PROSTREDIE
Antropogénna záťaž biosféry má v súčasnosti globálny charakter. Vplyvom rôznych ľudských činností sa mení normálne zloženie troposféry. Ovzdušie Slovenska, rovnako ako ovzdušie celej severnej pologule, jeznečistené najmä oxidom siričitým a oxidmi dusíka. K týmto základným polutantom sa v určitých oblastiach pridružujú ďalšie, z bodových exhalačných zdrojov a vytvárajú sa špecifické imisné typy. K takto znečisteným oblastiam patri aj stredný Spiš. Vplyv rizikového prostredia s rozličnými stupňami devastácie a ohrozenosti sa prejavil v tejto oblasti aj na lesných ekosystémoch. Evidentné je oslabenie ich populácie, zníženie biologickej rôznorodosti vrátane vymiznutia niektorých druhov. Prachom znečisťované ovzdušie mení intenzitu i kvalitu slnečného žiarenia, narastá množstvo ťažkých kovov v pôde, vode, ovzduší i v živých organizmoch. Túto skutočnosť treba hodnotiť na Spiši ako jedno z najväčších ekologických rizík. Pre vysvetlenie problému chradnutia a hynutia lesov je dôležite poznať významné faktory, ktoré narúšajú ich stabilitu a funkčnosť, prípadne ohrozujú ich existenciu. Z priemyselnej výroby sa vo forme soli Hg dostáva v značných koncentráciach do vodných tokov. Riziko zamorenia životného prostredia stúpa ak sa ortuť účinkom mikroorganizmov vo vode, mení na vysokotoxické alkylové zlúčeniny ortuti. Obsah Hg vo vodných živočíchoch tak môže dosiahnuť koncentráciu 4-5mg/kg.
Organické zlúčeniny (diethylortut, dimethylortut) patria medzi zvlášťnebezpečné jedy a sú niekoľkonásobne toxickejšie ako anorganické zlúčeniny (Hg2Cl2, HgCl2, HgS, Hg2(NO3)2). Nesmierny význam nadobúda prestup dimethylortuti do zeleniny peStovanej na pôde hnojenej čistiarenskými kalmi. Čistarenské kaly obsahujú vysokú koncentráciu ortuti 0,2-6,0 mg/kg sušiny. V extrémnych prípadoch literatúra uvádza koncentráciu ortuti 1.240 mg/kg. Z toho 6% pripadá na zlúčeniny na báze methylortuti. Dochádza tak ku kontaminácii pôdnych a vodných ekosystémov, čo má za následok akútne až chronické intoxikácie drobných hospodárskych zvierat, vtáctva, rýb a v konečnom dôsledku negatívny vplyv na človeka.
4.1 Kontaminácia vtákov
Vzorky vajíčok a mláďat vtákov odchytených v Nórsku (Ficedula hypoleuca) pochádzajú z priemyselnej oblasti Odda a z kontrolný choblastí Amotsdalen a Digranes. Na Slovensku z oblasti Rudňany a Kováčová Ficedula albicollis (muchárik bielokrký), Sitta europea (brhlik obyčajný) a Parus ater (sýkorka uhliarka). Koncentracie ortuti vo vajíčkach a v pečeni vybraných druhov vtákov z oblasti Rudňany niekoľkonásobne prevyšujú obsahy ortuti z priemyselnej oblasti Odda v Nórsku, ako aj z ostatných kontrolných lokalít v Nórsku a na Slovensku.
4.2 Kontaminácia hmyzu
Akumulácia ortuti v hmyzom organizme sa sledovala na 7 lokalitách vpriemyselnej oblasti Rudňany u druhov z radov Coleoptera(chrobákovité), Aranea (pavúkovité), Lepidoptera (motýle), čeľade Tettigonidae (kobylky) a rodu Ophilione (lumkovité). V nórskej priemyselnej oblasti Odda a kontrolných oblastiach (Amotsdalsen a Digranes) u druhov z radu Diptera (dvojkrídlovce), Lepidoptera (motýle) a čeľade Formicidae (mravcovité). Výber druhov hmyzu urobili špecialisti z Katedry botaniky na Univerzite v Trondheime. Obsah ortuti vo všetkých druhoch hmyzu bol významne zvýšený v blízkosti Železnorudných baní v Rudňanoch v porovnaní so všetkými nórskymi lokalitami. Ortuť sa dostáva do potravných reťazcov hmyz - vták.
4.3 Riziká ortuti vo vzťahu k človeku
V roku 1952 vypustila japonská továreň do mora ortuť. Viac ako 100 ľudí zomrelo a viac ako 2000 bolo paralyzovaných konzumáciou kontaminovaného rybieho mäsa a lastúrnikov otrávených ortuťou. Ortuť sa do organizmu dostáva tráviacim aparátom, dýchacím aparátom a čiastočne kožou. Kovová ortuť je pri požití prakticky netoxická. Ortuťové pary sú však silne toxické. Pri vdýchnutí pár z 2,5g Hg (kovovej) nastáva smrť. Niektorí jedinci sú však pecitlivelí na ortuť a aj nižšia dávka môže byť toxická (platí podobne aj pre Hg soli). Ortuť sa z organizmu vylučuje črevom, obličkami, slinnými a potnými žľazami, materským mliekom. Najviac Hg odchádza z tela výkalmi a močom. Významným ukazovateľom koncentrácie Hg sú niektoré cereálie (pšenica, žito), orgány a mäso jatočných zvierat, vajcia, ryby, zelenina a mäsové výrobky.
5. ZNÍŽENIE EMISIÍ ŤAŽKÝCH KOVOV
Zníženie emisíí mnohých ťažkých kovov v západnej Európe sa za posledné desaťročie dosiahlo hlavne zavedením prísnejších národných a regionálnych regulačných rámcov, využitým zdokonalených systémov obmedzovania znečisťovania v priemysle a vývojom čistejších technológií. Štokholmský dohovor v Európe viedol napríklad k postupnému znižovaniu výroby viacerých perzistentných organických znečisťujúcich látok, ktoré ohrozujú životné prostredie a zdravie človeka. Napriek tomu pretrváva rad problémových otázok, kde sa prekračujú cieľové úrovne, napríklad dioxínov a ortuti v rybách. Emisie toxických kovov ortuti, kadmia, olova sa v Európe v deväťdesiatych rokoch znižovali, pričom emisie v roku 1999 predstavovali 40% emisií v roku 1990.
6. ODPADY
Vo všetkých krajinách Európy patrí odpad medzi najvážnejšie problémy a množstvo odpadu vo všeobecnosti rastie. Produkcia odpadu je zrkadlovým obrazom strát materiálov a energie a celej spoločnosti spôsobuje hospodárske a stúpajúce ekologické náklady na jeho zber, úpravu a zneškodňovanie. Odpad sa v Európe väčšinou vyváža na skládky, pričom stúpa objem spaľovania. Dopady skládkovania a spaľovania sú významné v súvislosti s potenciálnou tvorbou emisií skleníkových plynov (metán) a cezhraničnou migráciou organických mikroznečisťujúcich látok (dioxíny afurány) a prchavých ťažkých kovov.
