книги из ГПНТБ / Мельников, С. М. Техника безопасности в металлургии ртути
.pdfОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА НАРУШЕНИЕ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА ОБ ОХРАНЕ ТРУДА
Административно-технический персонал и работники по технике безопасности предприятия несут ответствен ность за невыполнение обязанностей, возложенных на них действующими правилами по охране труда, произ водственной санитарии и технике безопасности. За не счастные случаи,, связанные с производством, несут от ветственность лица, которые своими указаниями или действиями нарушили действующие правила техники безопасности и производственной санитарии или не при няли должных мер для предотвращения несчастного слу чая. Даже если правила техники безопасности наруше ны по вине пострадавшего, административный персонал цеха (предприятия); в котором произошел несчастный случай, не освобождается от ответственности. Это объ ясняется тем, что ответственные лица административно го надзора обязаны проводить инструктаж по технике безопасности и систематический контроль за выполнени ем правил техники безопасности так, чтобы обеспечить безопасные условия труда подчиненного персонала.
В равной степени персонал предприятия — рабочие и служащие — несет ответственность за неисполнение или нарушение правил и инструкций по технике безопасно сти и охране труда. В зависимости от характера нару шения правил и тяжести последствий этого нарушения виновные несут дисциплинарную, административную или уголовную ответственность. Дисциплинарные взыс кания налагаются администрацией (замечание, выговор, строгий выговор, перемещение на низшую должность или нижеоплачиваемую работу на срок до трех месяцев независимо от специальности и квалификации, увольне ние). Администрация может передать вопрос о наруше нии правил техники безопасности и производственной са нитарии «а рассмотрение товарищеского суда, а также полностью или частично лишить виновных причитаю щихся им премий.
Взыскание накладывается после получения письмен ного объяснения виновных и объявляется в приказе по предприятию (цеху). Административные наказания в виде штрафов налагаются «а должностных лиц органа ми технической инспекции профессионального союза, Главного санитарно-эпидемиологического управления, а также Госгортехнадзором.
При установлении преступного характера нарушения администрация предприятияобязана передать дело следственным органам для решения вопроса о привлече нии виновных к уголовной ответственности. К уголовной ответственности привлекаются должностные лица не только за нарушение правил техники безопасности, ко торое привело к несчастному случаю, но и за то, что это нарушение могло бы вызвать последствия с несчастным случаем. Уголовная ответственность должностных лиц определяется уголовными кодексами союзных республик.
Предприятия несут, кроме того, материальную ответ ственность перед профессиональным союзом, а также перед лицом, пострадавшим от несчастного случая или профессионального заболевания. Профсоюзные органи зации имеют право взыскать с предприятия расходы на выплату пособий по временной нетрудоспособности, воз никшей в результате профзаболеваний или трудового увечья. Предприятие имеет право взыскать по регрессно му иску с виновных должностных лиц суммы, выпла чиваемые пострадавшему от увечья: Указанная сумма определяется тяжестью несчастного случая. Если дело попадает под действие уголовного наказания, должност ное лицо несет полную материальную ответственность, в иных случаях с него взыскиваются суммы не свыше од ной трети месячного оклада.
Гл а в а 2
СВОЙСТВА РТУТИ И СПОСОБЫ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗ СЫРЬЯ
СВОЙСТВА РТУТИ
Ртуть — элемент второй группы периодической сис темы Д. И. Менделеева с атомной массой 200,59 — един ственный из металлов, находящийся в жидком состоя нии при обычных температурах. В то же время ртуть — наиболее тяжелая из известных жидкостей: ее плотность при 20°С равна 13,5357 г/см3.
Ртуть резко отлична от металлов и по некоторым другим свойствам. Например, теплопроводность ее очень
низка и составляет 0,0193 |
кал/(см-с- |
град) |
(при 0°С). |
Этот показатель у серебра выше в 57 |
раз, |
у меди — в |
|
‘48 раз. Также низка и |
электропроводность ртути |
||
31
(95,8 мкОм/см3), t. е. ниже, чем у серебра, в 60 раз и в 10 раз ниже, чем у железа. В то же время -при".низких температурах (—269°С) ртуть приобретает свойства сверхпроводимости.
Ртуть обладает высоким поверхностным натяжением: 475 дин/см (20°С), что в 73 раза выше, чем у воды. Бла годаря этому ее мелкие капли имеют форму шара, не смотря на высокую плотность.
Ртуть немагнитна; она обладает свойством раство рять многие металлы, в том числе благородные,- с обра зованием амальгам. Температура замерзания (плавле ния) ртути —38,87°С; в твердом виде она представляет ковкий, пластичный металл. Температура .кипения' рту ти 357,2б°С, однако она Испаряется и при более низких температурах, причем давление ее паров резко возраста ет с повышением температуры. Неподвижный воздух^насыщенный парами ртути, содержит в 1 м3: при 0° С —
Таблица 1
Содержание ртути
внасыщенном ларе
взависимости
от температуры
Температура, |
Содержание |
рту |
|
|
|
|
°С |
ти, мг/м3 |
|
|
|
||
10 |
5,64 |
|
|
|
|
|
'20 |
13,38 |
|
|
|
|
|
30 |
29,81 |
|
|
|
|
|
40 |
62,8 |
|
|
|
|
|
50 |
126,6 |
|
|
|
|
|
60 |
234,9 |
|
|
|
|
|
70 |
452 |
|
|
|
|
|
80 |
807 |
|
TemepamjpG/C' |
|
||
90 |
1396 |
Рич:. 1. Содерж-ание ртути в насы |
||||
100 |
2338 |
|||||
щенном |
паре в |
зависимости |
от |
|||
|
|
температуры при |
давлении 760 |
мм |
||
0,0023 г, при 20°С — 0,0134 г, а при |
100°С — 2,338 г рту |
|||||
ти. Графически эта зависимость приведена на рис. 1, |
а |
|||||
цифровые значения — в табл. 1. |
|
|
|
|||
Легкая испаряемость ртути заслуживает особого вни мания, поскольку, как будет изложено ниже, именно ртутные пары являются наиболее’ опасными для орга низма человека. Они бесцветны, не имеют специфическо го запаха и не вызывают никаких раздражений органов
32
дыхания, зрения, кожи и др. Поэтому установить нали чие паров ртути в воздухе можно только с помощью при боров, анализом, либо с применением химических инди
каторов. |
тяжелый — его объемная |
масса |
Ртутный пар |
||
9,021 кг/м3, т. е. почти в 7 раз тяжелее воздуха, |
объем |
|
ная масса которого |
1,292 кг/м3. При охлаждении |
пары |
ртути конденсируются. Это происходит при температу рах, когда пары насыщают занимаемый объем. Чем больше паров ртути в воздухе, тем при более высоких температурах протекает конденсация; По мере снижения содержания ртути в воздухе для продолжения конденса ции требуется дальнейшее понижение температуры.
По химическим свойствам ртуть близка к благород ным металлам. В сухом воздухе она не окисляется; ее соединения, как правило, очень непрочны и разлагаются под влиянием температуры, а некоторые даже под дей ствием света. Ртуть'растворима в царской водке, азот ной и горячей серной кислотах и практически нераство рима в воде; щелочи на ртуть не действуют.
Ртутные соединения, за малым исключением (напри
мер, сернистая ртуть HgS), как правило, |
очень ядови |
ты. Ртуть образует одно- и двухвалентные |
соединения. |
Первые из них плохо растворимы в воде; |
соединения |
двухвалентной ртутщ наоборот, хорошо растворимы (ис
ключение составляет |
сернистая |
ртуть и |
ее сульфат). |
|
Ртуть легко образует соединения |
с галогенами, |
а также |
||
с серой. Сероводород |
при повышенных |
температурах |
||
также легко реагирует со ртутью, образуя ее |
сульфид. |
|||
Ниже приведены краткие сведения о некоторых сое |
||||
динениях ртути. |
с о е д и н е н и я известны в трех |
|||
К и с л о р о д н ы е |
||||
формах: закись ртути |
Hg2 0 , окись HgO |
и |
перекись |
|
HgÜ2. Перекись ртути получают искусственным путем; это крайне неустойчивое соединение.
Закись ртути— соединение темно-серого цвета, плот ность его 9,8 г/см3,.образуется при нагревании ртути в присутствии паров воды. Соединение неустойчивое, легко разлагающееся при повышении температуры, при расти
рании и даже под действием света. |
ус |
^Окись ртути (плотность 11,14 г/см3) — наиболее |
|
тойчивое из ее кислородных соединений, имеет две |
мо |
дификации — красную и желтую. Они различаются толь ко размерами кристаллов, красная крупнее (10 мкм),
2 Зак. С59 |
33 |
|
желтая — мельче (2 мкм). Желтая окись химически бо лее активна; обе формы ядовиты.
Окись слабо растворима в воде, однако с повышени ем температуры растворимость ее увеличивается
(0,049—0,051 г/л при 25°С; 0,379—0,411 г/л при 100°С).
При нагревании окись ртути разлагается на ртуть и кислород.
Окись ртути имеет широкое применение в промыш ленности для производства ртутных солен, изготовления
сухих электрических батарей, в медицине и др. |
имеет |
|||
С у л ь ф и д |
р т у т и IigS |
(сернистая ртуть) |
||
три модификации — красную (киноварь), |
черную |
(мета- |
||
циннабарит) |
и ß-кииоварь. |
'Последняя |
практического |
|
значения не имеет и получается искусственным путем.
Киноварь (плотность 8,1 г/см3)— наиболее распрост раненное в природе соединение, служит основным источ ником для получения ртути. Черный сульфид (метациннабарит) плотностью 7,2 г/см3 также встречается в при родных условиях как минерал вторичной генерации; в производственных условиях часто образуется в ре зультате взаимодействия ртути с серой либо с серо водородом.
Сернистая ртуть практически нерастворима в воде и щелочах. На нее также не действует холодная азотная
•кислота, однако при длительном кипячении в ней суль фид ртути медленно разлагается. Сернистая ртуть растводима в царской водке, кипящей концентрированной со ляной кислоте, а также хорошо растворима в водных ра створах сульфидов щелочных н щелочноземельных ме таллов (например, Na2S и I<2S).
При нагревании сернистая ртуть возгоняется из твер дой фазы, переходя в пар, который диссоциирует на ртуть и серу. Так как это происходит при температурах выше точки кипения ртути, то последняя превращается в пар. Сера .при наличии кислорода окисляется до сер нистого газа S02. Температура кипения HgS 580°С, од нако она активно испаряется уже с 4.00—450°С.
С у л ь ф а т ы |
ртути. Сульфат |
закиси |
ртути’ |
||
Hg2S0 4 |
(плотность 7,56 |
г/см3) и сульфат |
окиси |
ртути |
|
HgS04 |
(плотность |
6,47 |
г/см3) — бесцветные или |
белые |
|
кристаллические вещества, разлагающиеся при нагрева нии, Сульфат окиси ртути растворим в подкисленной во де; сульфат закиси ртути в воде практически не раство ряется; оба растворимы в кислотах.
3 4
Сульфаты ртути образуются в производственных ус ловиях при взаимодействии паров ртути с влагой, серни стым газом и сероводородом при температурах порядка 350_400°С. При более высокой температуре сульфаты
разлагаются.
Г а л о г е н и д ы р т у т и . Ртуть легко образует сое динения с хлором, бромом, фтором и иодом. Как и по давляющее большинство ртутных соединений, они не прочны и легко разлагаются при нагревании. Наиболь шего внимания заслуживают соединения ртути с хлором: каломель Hg2'Cl2 и сулема HgCl2.
Каломель — это кристаллы белого цвета1, плотность ее 7,16 г/см3; при нагревании возгоняется, разлагаясь на HgCl2 и ртуть. В воде каломель практически нераство рима, слабо растворяется в азотной и соляной кислотах, хорошо — в царской водке. Каломель — одно из немно гих неядовитых соединений ртути.
■Сулема — наоборот, является сильнейшим ядом и хо рошо растворима в. воде. Она представляет бесцветное кристаллическое вещество1 плотностью 5,44 г/см3.
Образование хлористых соединений ртути в произ водственных условиях ртутных заводов возможно при на личии в рудном сырье минералов, содержащих хлор, ли бо при работе с использованием воды, имеющей в своем составе ионы хлора. Аналогично образованию хлорис тых соединений ртути возможно ожидать образования фторидов ртути при наличии в руде, например, плавико вого шпата (CaF2). Однако в практике не было отмечено и в литературе не опубликовано каких-либо данных об образовании хлоридов или фторидов ртути в ощутимых количествах, способных оказать какое-либо влияние на ход процесса или окружающую среду. Учитывая высо кую ядовитое* сулемы, не следует применять в техноло гии ртути процессы, связанные с использованием хлора.
В связи с изложенными свойствами хлористых сое динений ртути переработка вторичного сырья, содержа щего хлориды, требует повышенного внимания и приня тия соответствующих мер предосторожнЬети.
Ртуть образует большое количество других неоргани ческих и органических соединений, находящих широкое применение в промышленности и сельском хозяйстве, Од нако, за исключением перечисленных выше соединений,
1 Сулема и каломель внешне неразличимы, но калрмель іпри'яастираими желтеет, а сулема сохраняет белый цвет,
г* Зак . 659 |
95 |
|
при переработке рудного сырья они обычно не встреча ются, а если и образуются в процессе производства рту ти, то в незначительных количествах и не имеют практи ческого значения.
СПОСОБЫ ПОЛУНЕНИЯ РТУТИ ИЗ РУДНОГО СЫРЬЯ
S
Хотя ртуть встречается в природных условиях в 28 минералах, практическое значение имеют только четыре из них: красный сульфид ртути — киноварь, черный суль
фид — метациннабарит, самородная ртуть |
и комплекс |
||
ный |
сурьмяно-ртутный |
минерал |
ливинг-стонит |
(HgSb4S7). |
|
|
|
Месторождения ртути могут быть мономинеральные, |
|||
т. е. с рудами, содержащими из полезных |
компонентов |
||
только ртуть, но очень часто встречаются |
комплексные |
||
руды, где, наряду со ртутью, присутствуют другие эле менты. Чище всего ртуть ассоциируется с сурьмой и мышьяком, содержание которых может иметь промыш ленное значение. Известны также месторождения свин цовых, цинковых, медных руд, которые содержит столь ко ртути, что при крупных масштабах производства це лесообразно ее попутное извлечение. В подавляющем большинстве случаев содержание ртути в рудах невысо кое— до 1%, хотя известны единичные месторождения, где добываемые 'руды имеют более высокое содержание металла. За последние десятилетия в мировой практике четко установлена тенденция снижения содержания рту ти в рудах по мере увеличения ее добычи и отработки месторождений с высоким содержанием металла.
Комплексные руды обогащают и полученные при
этом концентраты направляют в переработку для извле чения ртути. Мономииеральные ртутные руды редко под вергают обогащению и в большинстве случаев направ ляют из рудников непосредственно на металлургическую переработку. Это объясняется главнымобразом эконо мическими причинами. Переработка руд без предвари тельного обогащения позволяет извлекать ртуть из руды с меньшими потерями металла, при более низких капи тальных вложениях и при меньших эксплуатационных расходах. Однако в ряде случаев обогащение может окат заться целесообразным, например, при очень высоких ценах нр топливо, в районах курортов и здравниц (с вңт
36
возом концентратов на завод, расположенный в дозво ленном месте) и в других случаях.
Возможны две схемы извлечения ртути из рудного
юырья — гидрометаллургическая |
(мокрая) и прометал- |
.лургическая (сухая или огневая). |
По гидрометаллурги- |
•ческой схеме ртуть выщелачивается из концентратов ра
створами щелочноземельных сульфидов |
(NagS, K2S и |
т. д.), а затем извлекается из растворов |
цементацией |
или электролизом. По пирометаллургической схеме руд ное сырье подвергается обжигу. При повышенных тем пературах ртуть возгоняется и в виде пара вместе с дру гими газовыми продуктами обжига отводится в холо дильники, где пары ртути конденсируются и улавлива ются в сборниках.
Так как пирометаллургическая схема проста и эконо мически более выгодна в сравнении с гидрометаллургической, последняя не нашла промышленного применения, и в настоящее время во всем мире ртуть извлекается из рудного сырья только пирометаллургическим способом. Гидрометаллургйческие приемы используются лишь в некоторых переделах при переработке вторичного сырья и при попутном извлечении ртути из промпродуктов, по лучаемых при переработке некоторых комплексных руд или шламов сернокислотного производства.
Технологическая схема пирометаллургического про цесса получения ртути приведена на рис. 2 . Рудное сы рье подвергается обжигу при температуре выше точки кипения ртути (до 800°С). При этом содержащийся в сырье сульфид ртути возгоняется и диссоциирует на ртуть и серу. Поскольку процесс проводится в окисли тельной среде, т. е. в присутствии свободного кислорода воздуха, сера окисляется, образуя сернистый газ. Сум
марная химическая реакция этого процесса выглядит следующим образом:
HgS + 0 2 —>Hgnap + S02,
т. е. продукты этой реакции переходят в технологические
. газы.
Если в рудах присутствуютминералы мышьяка и сурьмы, то оба элемента нацело или частично окисляют ся до летучих соединений: AS2O3 и БЬгОз. Естественно, что влага, содержащаяся в обжигаемом сырье, также переходит в газы.
Таким образом, при окислительном обжиге в составе -технологических га^ов будут пары ртути, пары воды, сер-
§7
Руда
------1 -------
Дробление
(Классификация по крупности)
\
.Рас. 2. Принципиальная схема паромвталлуіртнчѳского процесса получения • ртути из руды
38
нистый газ, летучие окислы мышьяка и сурьмы- В зави симости от конструкции печи в технологические газы пе рейдет большее или меньшее количество рудной пыли и, кроме того, газовые продукты, образовавшиеся при сжи гании топлива, а также избыток кислорода и азот, вве денные в процесс с воздухом.
Обожженное сырье после выделения из -него ртути — так называемые огарки, имеющие при выходе из печи температуру 500—600°С, поступает в приемные бункера, из которых по определенному графику, в расчете на воз можно большее снижение температуры (до 180—200°С), удаляется в отвалы. Так как огарки являются отходом производства, то в целях предотвращения безвозвратных потерь металла и загрязнения окружающей среды рту тью обжиг должен проводиться в расчете на максималь но возможное извлечение ртути из сырья в технологиче ские газы. Последние, являясь наиболее ценным продук том производства, поскольку в них сосредоточивается продукт труда, одновременно представляют собой самый опасный источник ртутной интоксикации. Поэтому вся аппаратура для последующей обработки технологичес ких газов должна быть плотной настолько, чтобы иск лючить возможность каких-либо потерь газа.
С целью получения в холодильниках наиболее чисто го конденсата технологические газы, которые имеют при выходе из печи температуру до 450°С, подвергаются очистке от пыли, после чего они поступают в конденса торы с воздушным и водяным охлаждением. Тех нологические газы на всем пути следования от печи до конденсатора должны иметь температуру выше точки росы, т. е. выше температуры начала конденсации. Для этого все газоходы от печи к аппаратам для очистки пы ли, сами аппараты, а также газоходы от них до конден сатора должны быть достаточно утеплены теплоизоля ционными лоростойкими материалами.
В конденсаторе ртутные пары при охлаждении пре вращаются в жидкость. Образовавшиеся более крупные капли ртути стекают в приемники, расположенные в ■нижней части аппарата, часть капель оседает на его внутренних стенках, а наиболее мелкие ртутные капли (аэрозоли) покидают конденсатор с потоком технологи ческих газов. В конденсаторе улавливается не только ртуть, но и -сконденсировавшиеся здесь вода, окислы мышьяка и сурьмы, а также рудная пыль, не уловленная
39