Merkurius

Latar Belakang

Merkuri merupakan salah satu unsur kimia dasar. Ini adalah logam berat keperakan yang cair pada suhu normal. Merkuri mudah membentuk paduan dengan logam lain, dan ini membuatnya berguna dalam memproses emas dan perak. Sebagian besar dorongan untuk mengembangkan deposit bijih merkuri di Amerika Serikat datang setelah penemuan emas dan perak di California dan negara bagian barat lainnya pada 1800-an. Sayangnya, merkuri juga merupakan bahan yang sangat beracun, dan akibatnya, penggunaannya telah sangat menurun selama 20 tahun terakhir. Aplikasi utamanya adalah dalam produksi klorin dan soda kaustik, dan sebagai komponen dari banyak perangkat listrik, termasuk lampu fluoresen dan uap merkuri.

Merkuri telah ditemukan di makam Mesir yang berasal dari sekitar 1500 SM. , dan itu mungkin digunakan untuk tujuan kosmetik dan pengobatan bahkan lebih awal. Di sekitar 350 SM. , filsuf dan ilmuwan Yunani Aristoteles menggambarkan bagaimana bijih cinnabar dipanaskan untuk mengekstrak merkuri untuk upacara keagamaan. Bangsa Romawi menggunakan merkuri untuk berbagai tujuan dan memberinya nama hydrargyrum, yang berarti perak cair, dari mana simbol kimia untuk merkuri, Hg, berasal.

Permintaan merkuri meningkat pesat pada tahun 1557 dengan berkembangnya proses yang menggunakan merkuri untuk mengekstraksi perak dari bijihnya. Barometer merkuri ditemukan oleh Torricelli pada tahun 1643, diikuti oleh penemuan termometer merkuri oleh Fahrenheit pada tahun 1714. Penggunaan pertama dari paduan merkuri, atau amalgam, sebagai tambalan gigi dalam kedokteran gigi adalah pada tahun 1828, meskipun kekhawatiran akan sifat racunnya. merkuri mencegah meluasnya penggunaan teknik baru ini. Baru pada tahun 1895 karya eksperimental oleh G.V. Black menunjukkan bahwa tambalan amalgam aman, meskipun 100 tahun kemudian para ilmuwan masih memperdebatkan hal itu.

Merkuri menemukan jalannya ke banyak produk dan aplikasi industri setelah tahun 1900. Merkuri umumnya digunakan dalam baterai, cat, bahan peledak, bola lampu, sakelar lampu, obat-obatan, fungisida, dan pestisida. Merkuri juga digunakan sebagai bagian dari proses untuk menghasilkan kertas, kain kempa, kaca, dan banyak plastik.

Pada 1980-an, peningkatan pemahaman dan kesadaran akan dampak merkuri terhadap kesehatan dan lingkungan yang berbahaya mulai jauh lebih besar daripada manfaatnya, dan penggunaannya mulai menurun tajam. Pada tahun 1992, penggunaannya dalam baterai telah turun menjadi kurang dari 5% dari levelnya pada tahun 1988, dan penggunaan keseluruhan dalam perangkat listrik dan bola lampu telah turun 50% pada periode yang sama. Penggunaan merkuri dalam cat, fungisida, dan pestisida telah dilarang di Amerika Serikat, dan penggunaannya dalam proses pembuatan kertas, kain kempa, dan kaca telah dihentikan secara sukarela.

Di seluruh dunia, produksi merkuri terbatas hanya pada beberapa negara dengan undang-undang lingkungan yang longgar. Penambangan merkuri telah berhenti sama sekali di Spanyol, yang sampai tahun 1989 merupakan produsen terbesar di dunia. Di Amerika Serikat, penambangan merkuri juga telah dihentikan, meskipun sejumlah kecil merkuri diperoleh kembali sebagai bagian dari proses pemurnian emas untuk menghindari pencemaran lingkungan. Cina, Rusia (sebelumnya Uni Soviet), Meksiko, dan Aljazair adalah produsen merkuri terbesar pada tahun 1992.

Bahan Baku

Merkuri jarang ditemukan dengan sendirinya di alam. Sebagian besar merkuri secara kimiawi terikat dengan bahan lain dalam bentuk bijih. Bijih yang paling umum adalah merkuri sulfida merah (HgS), juga dikenal sebagai cinnabar. Bijih merkuri lainnya termasuk corderoite (Hg ₃ S ₂ Kl ₂ ), batu hidup (HgSb ₄ S ₈ ), montroydite (HgO), dan kalomel (HgCl). Ada beberapa lainnya. Bijih merkuri terbentuk di bawah tanah ketika larutan mineral hangat naik ke permukaan bumi di bawah pengaruh aksi vulkanik. Mereka biasanya ditemukan di batuan patahan dan retakan pada kedalaman yang relatif dangkal 3-3000 kaki (1-1000 m).

Sumber merkuri lainnya termasuk timbunan dan timbunan tailing dari operasi penambangan dan pengolahan sebelumnya yang kurang efisien.

Manufaktur
Proses

Proses ekstraksi merkuri dari bijihnya tidak banyak berubah sejak Aristoteles pertama kali mendeskripsikannya lebih dari 2.300 tahun yang lalu. Bijih cinnabar dihancurkan dan dipanaskan untuk melepaskan merkuri sebagai uap. Uap merkuri kemudian didinginkan, dikondensasikan, dan dikumpulkan. Hampir 95% kandungan merkuri bijih cinnabar dapat dipulihkan dengan menggunakan proses ini.

Berikut adalah urutan khas operasi yang digunakan untuk ekstraksi modern dan pemurnian merkuri.

Menambang

Bijih cinnabar terjadi pada endapan terkonsentrasi yang terletak di atau dekat permukaan. Sekitar 90% dari deposit ini cukup dalam untuk membutuhkan penambangan bawah tanah dengan terowongan. Sisanya 10% dapat digali dari lubang terbuka.

• 1 Cinnabar dicopot dari bebatuan di sekitarnya dengan mengebor dan meledakkan dengan bahan peledak atau dengan menggunakan peralatan listrik. Bijih dibawa keluar dari tambang di ban berjalan atau di truk atau kereta api.

Memanggang

Karena bijih cinnabar relatif terkonsentrasi, bijih cinnabar dapat diproses secara langsung tanpa langkah perantara untuk menghilangkan bahan limbah.

• 2 Bijih pertama-tama dihancurkan dalam satu atau lebih cone crusher. Crusher kerucut terdiri dari kerucut gerinda interior yang berputar pada sumbu vertikal eksentrik di dalam kerucut luar tetap. Saat bijih diumpankan ke bagian atas penghancur, bijih terjepit di antara dua kerucut dan dipecah menjadi potongan-potongan yang lebih kecil.
• 3 Bijih yang dihancurkan kemudian digiling lebih kecil dengan serangkaian penggilingan. Setiap pabrik terdiri dari wadah silinder besar yang diletakkan di sisinya dan berputar pada sumbu horizontalnya. Penggilingan dapat diisi dengan batang baja pendek atau dengan bola baja untuk memberikan aksi penggilingan.
• 4 Bijih bubuk halus dimasukkan ke dalam tungku atau kiln untuk dipanaskan. Beberapa operasi menggunakan tungku perapian ganda, di mana bijih dipindahkan secara mekanis ke poros vertikal dari satu langkan, atau perapian, ke yang berikutnya dengan memutar garu secara perlahan. Operasi lain menggunakan tanur putar, di mana bijih digulingkan sepanjang silinder panjang yang berputar yang dimiringkan beberapa derajat dari horizontal. Dalam kedua kasus, panas disediakan dengan membakar gas alam atau bahan bakar lain di bagian bawah tungku atau kiln. Cinnabar (HgS) yang dipanaskan bereaksi dengan oksigen (02) di udara menghasilkan belerang dioksida (SO ₂ ), memungkinkan merkuri naik sebagai uap. Proses ini disebut pemanggangan.

Mengembun

• 5 Uap merkuri naik dan keluar dari tungku atau kiln bersama dengan sulfur dioksida, uap air, dan produk pembakaran lainnya. Sejumlah besar debu halus dari bijih bubuk juga terbawa dan harus dipisahkan dan ditangkap.
• 6 Pembuangan tungku panas melewati kondensor berpendingin air. Saat knalpot mendingin, merkuri, yang memiliki titik didih 675 ° F (357 ° C), adalah yang pertama mengembun menjadi cairan, meninggalkan gas dan uap lainnya untuk dibuang atau diproses lebih lanjut untuk mengurangi polusi udara. .
• 7 Merkuri cair dikumpulkan. Karena merkuri memiliki berat jenis yang sangat tinggi, setiap kotoran cenderung naik ke permukaan dan membentuk lapisan gelap atau buih. Kotoran ini dihilangkan dengan penyaringan, meninggalkan merkuri cair yang sekitar 99,9% murni. Kotoran diperlakukan dengan kapur untuk Untuk mengekstrak merkuri dari bijihnya, bijih cinnabar dihancurkan dan dipanaskan untuk melepaskan merkuri sebagai uap. Uap merkuri kemudian didinginkan, dikondensasikan, dan dikumpulkan. memisahkan dan menangkap merkuri apapun, yang mungkin telah membentuk senyawa.

Menyempurnakan

Sebagian besar merkuri komersial adalah 99,9% murni dan dapat digunakan langsung dari proses pemanggangan dan kondensasi. Merkuri dengan kemurnian lebih tinggi diperlukan untuk beberapa aplikasi terbatas dan harus disempurnakan lebih lanjut. Merkuri ultra murni ini memiliki harga premium.

• 8 Kemurnian yang lebih tinggi dapat diperoleh melalui beberapa metode pemurnian. Merkuri dapat disaring kembali secara mekanis, dan pengotor tertentu dapat dihilangkan melalui oksidasi dengan bahan kimia atau udara. Dalam beberapa kasus, merkuri dimurnikan melalui proses elektrolitik, di mana arus listrik dilewatkan melalui tangki merkuri cair untuk menghilangkan kotoran. Metode pemurnian yang paling umum adalah distilasi rangkap tiga, di mana suhu cairan merkuri dinaikkan dengan hati-hati sampai kotoran menguap atau merkuri itu sendiri menguap, meninggalkan kotoran. Proses distilasi ini dilakukan tiga kali, dengan kemurnian yang meningkat setiap kali.

Pengiriman

• 9 Merkuri kelas komersial dituangkan ke dalam besi tempa atau labu baja dan disegel. Setiap labu mengandung 76 lb (34,5 kg) merkuri. Merkuri dengan kemurnian lebih tinggi biasanya disegel dalam wadah kaca atau plastik yang lebih kecil untuk pengiriman.

Kontrol Kualitas

Merkuri kelas komersial dengan kemurnian 99,9% disebut merkuri kelas perawan prima. Merkuri ultra murni biasanya diproduksi dengan metode distilasi rangkap tiga dan disebut merkuri suling tiga.

Inspeksi kontrol kualitas dari proses pemanggangan dan kondensasi terdiri dari pemeriksaan langsung pada merkuri cair yang terkondensasi untuk keberadaan logam asing, karena itu adalah kontaminan yang paling umum. Keberadaan emas, perak, dan logam dasar dideteksi menggunakan berbagai metode pengujian kimia.

Merkuri suling tiga diuji dengan penguapan atau analisis spektrografi. Dalam metode evaporasi, sampel merkuri diuapkan, dan residunya ditimbang. Dalam metode analisis spektrografi, sampel merkuri diuapkan, dan residunya dicampur dengan grafit. Cahaya yang berasal dari campuran yang dihasilkan dilihat dengan spektrometer, yang memisahkan cahaya menjadi pita warna yang berbeda tergantung pada unsur kimia yang ada.

Dampak Kesehatan dan Lingkungan

Merkuri sangat beracun bagi manusia. Paparan mungkin berasal dari inhalasi, konsumsi, atau penyerapan melalui kulit. Dari ketiganya, menghirup uap merkuri adalah yang paling berbahaya. Paparan jangka pendek terhadap uap merkuri dapat menyebabkan kelemahan, kedinginan, mual, muntah, diare, dan gejala lainnya dalam beberapa jam. Pemulihan biasanya selesai setelah korban dikeluarkan dari sumbernya. Paparan uap merkuri jangka panjang menghasilkan gemetar, lekas marah, insomnia, kebingungan, air liur berlebihan, dan efek melemahkan lainnya.

Dalam situasi normal, sebagian besar paparan merkuri berasal dari konsumsi makanan tertentu, seperti ikan, di mana merkuri telah terakumulasi pada tingkat yang tinggi. Meskipun merkuri tidak diserap dalam jumlah besar ketika melewati sistem pencernaan manusia, konsumsi dalam jangka waktu yang lama telah terbukti memiliki efek kumulatif.

Dalam situasi industri, paparan merkuri adalah bahaya yang jauh lebih serius. Penambangan dan pengolahan bijih merkuri dapat membuat pekerja terpapar uap merkuri serta kontak langsung dengan kulit. Produksi klorin dan soda kaustik juga dapat menyebabkan bahaya paparan merkuri yang signifikan. Dokter gigi dan asisten gigi dapat terkena merkuri saat menyiapkan dan menempatkan tambalan amalgam merkuri.

Karena merkuri menimbulkan bahaya kesehatan yang serius, penggunaan dan pelepasannya ke lingkungan semakin dibatasi. Pada tahun 1988, diperkirakan bahwa 24 juta lb/tahun (11 juta kglyr) merkuri dilepaskan ke udara, tanah, dan air di seluruh dunia sebagai akibat dari aktivitas manusia. Ini termasuk merkuri yang dilepaskan oleh penambangan dan pemurnian merkuri, berbagai operasi manufaktur, pembakaran batu bara, pembuangan sampah kota dan lumpur limbah, dan sumber lainnya.

Di Amerika Serikat, Badan Perlindungan Lingkungan (EPA) telah melarang penggunaan merkuri untuk banyak aplikasi. EPA telah menetapkan tujuan untuk mengurangi tingkat merkuri yang ditemukan di sampah kota dari 1,4 juta lb/tahun (0,64 juta kg/tahun) pada tahun 1989 menjadi 0,35 juta lb/tahun (0,16 juta kg/tahun) pada tahun 2000. dicapai dengan mengurangi penggunaan merkuri dalam produk dan meningkatkan pengalihan merkuri dari sampah kota melalui daur ulang.

Masa Depan

Merkuri masih merupakan komponen penting dalam banyak produk dan proses, meskipun penggunaannya diperkirakan akan terus menurun. Penanganan dan daur ulang merkuri yang lebih baik diharapkan dapat mengurangi pelepasannya ke lingkungan secara signifikan dan dengan demikian mengurangi bahaya kesehatannya.