SciencePlanet

ისტორია

თუთიისა და სპილენძის შენადნობი — თითბერი — ცნობილი იყო ჯერ კიდევ ძველ საბერძნეთში, ძველ ეგვიპტეში, ინდოეთში (VII ს.), ჩინეთში (XI ს.). დიდი ხნის განმავლობაში ვერ ხერხდებოდა სუფთა ნივთიერების — თუთიის გამოყოფა. 1746 წელს ანდრეას სიგიზმუნდ მარგრაფმა შეიმუშავა წმინდა თუთიის მიღების ხერხი — მისი ჟანგის (ოქსიდის) გახურებით ნახშირთან ერთად უჰაერო სივრცეში თიხის ცეცხლგამძლე ჭურჭელში თუთიის ორთქლის შემდგომი კონდენსაციით მაცივრებში. სამრეწველო მოცულობით თუთიის გამოდნობა დაიწყო XVII საუკუნეში.

სახელწოდების წარმოშობა

სიტყვა «ცინკუმი» პირველად გვხვდება პარაცელსის შრომებში, რომელმაც უწოდა ამ ლითონს «zincum» ან «zinken» წიგნში Liber Mineralium II^[2]. ეს სიტყვა ალბათ მომდინარეობს სიტყვა გერმ. Zinke-დან, რომელიც ნიშნავს «კბილანას» (ლითონური თუთიის კრისტალები გავს ნემსებს)^[3].

ბუნებაში

თუთიის ყველაზე გავრცელებული მინერალია — სფალერიტი. მინერალის ძირითადი კომპონენტია —თუთიის სულფიდი ZnS, ამ მინერალში სხვადასხვაგვარი მინარევები ამ ნივთიერებას აძლევს სხვადასხვაგვარ ელფერს. სწორედ ამიტომ ამ მინერალს უწოდებენ მატყუარა თუთიას. მატყუარა თუთიას თვლიან პირველად მინერალად, საიდანაც წარმოიქმნებოდა თუთიის ყველა სხვა მინერალი: სმიტსონიტი ZnCO₃, ცინკიტი ZnO,კალამინი 2ZnO · SiO₂ · Н₂O. ალთაის მთებში ხშირად გვხვდება ზოლებიანი მადანი — მატყუარა თუთიისა და შპატის ნარევი.

დედამიწის ქერქში მასის მიხედვით თუთიის შემცველობა არის — 8,3×10^-3% , ამოფრქვეულ ქანებში მისი შემცველობა შედარებით მეტია (1,3×10^-2%), ვიდრე მჟავე ნიადაგებში (6×10^-3%). ცნობილია თუთიის 66 მინერალი, მათ შორის ყველაზე მნიშვნელოვანია — ცინკიტი, სფალერიტი, ვილემიტი, კალამინი,სმიტსონიტი, ფრანკ-ლინიტი ZnFe₂O₄. თუთია — ენერგიული წყლის მიგრანტია, განსაკუთრებულად დამახასიათებელია მისი მიგრაცია თერმულ წყლებში ტყვიასთან ერთად. ამ წყლებიდან ილექება თუთიის სულფიდები, რომელსაც გააჩნია სამრეწველო მნიშვნელობა. თუთია ასევე ენერგიულად მიგრირებს გრუნტის წყალქვეშა წყლებში, მის მთავარ დამლექავს წარმოადგენს H₂S, უფრო ნაკლებ როლს ასრულებს თიხით სორბცია და სხვა პროცესები. თუთია — მნიშვნელოვანი ბიოლოგიური ელემენტია, ცოცხალ ნივთიერება შეიცავს საშუალოდ 5×10^-4% თუთიას, თუმცა არის ორგანიზმი-კონცენტრატები (მაგალითად, ზოგიერთი სახის ია).

საბადოები

თუთიის საბადოები ცნობილია ავსტრალიაში და ბოლივიაში^[4].

მიღება

თუთია ბუნებაში როგორც თვითნაბადი ლითონი არ გვხვდება. თუთიას მოიპოვებენ პოლიმეტალური მადნებიდან, რომლებიც შეიცავს 1-4 % Zn სულფიდის სახით, ასევე Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. მადანს ამდიდრებენ სელექტური ფლოტაციით, რის შედეგადაც იღებენ თუთიის და მასთან ერთად ტყვიის, სპილენძის, და ზოგჯერ პირიტის კონცენტრატებს. თუთიის კონცენტრატს მოწვავენ ღუმელებში, სადაც თუთიის სულფიდები გადაჰყავთ ოქსიდში ZnO; ამასთან წარმოქმნილი გოგირდოვანი აირი SO₂იხარჯება გოგირდმჟავის წარმოებისთვის. ZnO ოქსიდიდან სუფთა თუთიას მიიღებენ ორი ხერხით. პირომეტალურგიული (დისტილაციური) ხერხით, რომელიც თავიდანვე იყო მიღებული, გახურებულ გამომწვარ კონცენტრატს ღუმელში მარცვლოვან სტრუქტურამდე ამყოფებენ, ხოლო შემდეგ აღადგენენ ნახშირით ან კოქსით 1200—1300 °C-ზე: ZnO + С = Zn + CO. ამ დროს წარმოქმნილი ლითონის ორთქლს აკონდენსირებენ და ასხამენ. თავიდან აღდგენას აწარმოებდნენ გამომწვარი თიხის რეტორტებში, რომელსაც ხელით ემსახურებოდნენ, მოგვიანებით დაიწყეს ვერტიკალური მექანიკური კარბორუნდის რეტორტების გამოყენება, შემდგომში — ელექტრო ღუმელები; ტყვია-თუთიის კონცენტრატებიდან თუთიას მიიღებენ ელექტრო ღუმელებში. მწარმოებლობა თანდათანობით იზრდებოდა მაგრამ იზრდებოდა მინარევებიც 3 %-მდე, მათ შორის ძვირადღირებული კადმიუმიც. დისტილაციურ თუთიას წმინდავენ ლიკვაციით (ანუ თხევადი ლითონის რკინისა და ტყვიის გამოყოფით 500 °C-ზე), სადაც აღწევენ 98,7 %-იან სიწმინდეს. უფრო რთული და ძვირი გაწმენდის რექტიფიკაციის გამოყენების შემთხვევაში უფრო წმინა 99,995 %-იან თუთიას იძლევა კადმიუმის გამოყოფის საშუალებას.

თუთიის მიღების ძირითადი ხერხია — ელექტროლიტური (ჰიდრომეტალურგიული) ხერხი. გახურებულ გამომწვარ კონცენტრატს ამუშავებენ გოგირდმჟავათი; მიღებულ სულფატურ ხსნარს წმენდენ მინარევებისაგან და აბაზანებში ახდენენ მის ელექტროლიზს. თუთია ჯდება ალუმინის კათოდზე, საიდანაც მას ყოველდღე აცილებენ და ადნობენ ინდუქციურ ღუმელებში. ჩვეულებრიბ ელექტროლიტური თუთიის სიწმინდეა 99,95 %, კონცენტრატიდან მისი გამოყოფის პროცენტია (ნარჩენების გადამუშავების გათვალისწინებით) 93-94 %. წარმოების ნარჩენებისაგან მიიღებენ თუთიის სულფატს, Pb, Cu, Cd, Au, Ag; ასევე ზოგჯერ In, Ga, Ge, Tl.

 

თუთია

ფიზიკური თვისებები

სუფთა სახით თუთია - საკმაოდ პლასტიკური მოვერცხლისფრო-თეთრი ლითონია. გააჩნია ჰექსაგონალური მესერი რომლის პარამეტრებია а = 0,26649 ნმ, с = 0,49431 ნმ, სივრცული ჯგუფი - P 6₃/mmc, Z = 2. ოთახის ტემპერატურის პირობებში მყიფეა, თუთიის ფირფიტის გადაღუნვისას ისმის კრისტალიტების ხახუნის ტკაცანი (ჩვეულებრივ უფრო მაღალია, ვიდრე «კალის ძახილი»). 100—150 °C-ის დროს თუთია პლასტიკურია. მინარევები, თუნდაც უმნიშვნელო მკვეთრად ზრდის თუთიის სიმყიფეს. თუთიაში საკუთარი მუხტის მატარებლების კონცენტრაციაა 13,1×10²⁸ მ⁻³