氦氣的神秘起源與應(yīng)用
氦是一種化學(xué)元素,是一種無色、無臭、無味的氣體。這是太陽在日食期間發(fā)出的光譜(將
光分裂成不同顏色的光)中首次注意到的。1868 年,法國天文學(xué)家皮埃爾·朱爾斯·詹森和他
的英國同事約瑟夫·諾曼·洛克耶(Joseph Norman Lockyer)在科學(xué)界之前,能夠觀察到一條
新的淺黃色線是未知的。事實(shí)證明,這是一種以前未知元素的顯示方式,后來被稱為氦。就
宇宙的分布而言,氦在氫之后排名第二,但在我們的星球上,這種氣體并不多。直到 1895年,
蘇格蘭化學(xué)家威廉拉姆齊從礦物硅藻土中分離出氦。
“存款”分類
今天,這種罕見的元素是從天然氣中提取的。奧倫堡天然氣加工廠正在俄羅斯這樣做。天然
氣中發(fā)現(xiàn)的沉積物只含有天然氣 0.055% 氦的來源被歸類為“貧窮”。“富”礦床可稱為所需物質(zhì)
的百分比不低于所需物質(zhì)的百分比 0.5% 礦床。如果氦氣在氣體中的份額為0.1-0.5%,那么這
樣的場就叫“普通”場。
氦在自然界中
鈾是最常見的陸地氦 235、釷和鈾 238 以及其不穩(wěn)定的衰變產(chǎn)物的衰變。氣體在地殼中慢慢積
聚。幾百萬年來,一噸花崗巖中含有一噸花崗巖 10 克釷和 2 只產(chǎn)生了克鈾 0.5 立方厘米(或
0.09 毫克)元素。只有少數(shù)富含枇杷和鈾的礦物能含有高含量的氦。此外,大多數(shù)礦物通過風(fēng)
化、重結(jié)晶和其他過程,導(dǎo)致氦逸出。釋放的氣泡可以溶解在地下水中,也可以通過礦物中的
裂縫和孔隙逃到大氣中。
氦氣生產(chǎn)
我們的星球上有多達(dá) 410 氦氣1億立方米。大量礦床分布在中國、美國、俄羅斯、阿爾及利亞。
世界人類每年生產(chǎn)約1.75億立方米的氦氣,其中俄羅斯生產(chǎn)的氦氣不超過500萬立方米。這是
因?yàn)檫@種天然氣最豐富的礦床位于西伯利亞和遠(yuǎn)東,西伯利亞尚未建立。
氦是如何從天然氣中產(chǎn)生的
氦從天然氣中提取包括兩個階段。氦濃縮物作為低溫冷凝的結(jié)果,可以獲得,其中已經(jīng)存在了
氦濃縮物。 80% 所需物質(zhì)。接下來,您需要去除濃縮物中產(chǎn)生的雜質(zhì)(方法取決于元素):
氫、氬、氖、氮、甲烷。
氦氣的應(yīng)用
氦有許多有用的特性,包括導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。這些屬性在許多領(lǐng)域都是必要的。氣體通常用于
航空、火箭、核工業(yè)、電子工業(yè)和制藥。
1915 2000年,德國第一次使用氦氣,他們開始用它來填充飛艇。很快,這種輕質(zhì)和不可燃的
氣體就成了航空運(yùn)輸不可缺少的填充物。1930年 20世紀(jì)90年代,由于化學(xué)家、冶金學(xué)家和機(jī)
械制造商開始關(guān)注這一元素,人們對飛艇建設(shè)的興趣減弱,導(dǎo)致氦產(chǎn)量減少,盡管只持續(xù)了很
短的時間。
氦很輕,所以可以用于浸入水中或用于航空(氣球、飛艇)。
這種氣體是無毒的,可以在不損害健康的情況下吸入。正因?yàn)槿绱?,各種呼吸混合物通常都是
由它制成的。
這些組合物可用于沉箱工程或水肺潛水。這種氣體的范圍與水和血液中的低反應(yīng)性和溶解度有
關(guān)。
最近,氦經(jīng)常用于核工業(yè):這種物質(zhì)是核反應(yīng)堆的良好冷卻劑。氣體也在冶金中找到了自己的
位置:氦可以用來保護(hù)焊接金屬時的環(huán)境。
氦使得超低溫成為可能,在大型強(qiáng)子對撞機(jī)中充當(dāng)冷卻劑。用于制造。 MRI 機(jī)器、阿波羅火箭
和衛(wèi)星設(shè)備。它被用作生產(chǎn)光纖和半導(dǎo)體的惰性氣體。氦激光器用于超市收銀臺掃描條形碼。
由于其密度低,氣體被用作氣球的填充物,用于裝飾和研究目的。例如,在氣象學(xué)中,氦氣球
被用來將測量儀器提高到所需的高度。
我們有足夠的氦氣嗎?
俄羅斯天然氣工業(yè)有限公司 VNIIGAZ 預(yù)測,到 2030 年,整個行業(yè)將需要預(yù)約 238-3.12 1億立
方米,遠(yuǎn)高于預(yù)期產(chǎn)量(213-2.38 億立方米)。自然會出現(xiàn)短缺,這只能通過提高世界各地的氦
產(chǎn)量來避免。俄羅斯聯(lián)邦政府已經(jīng)采取了必要的措施,在恰亞丁、科維廷斯基和西伯利亞其他
地區(qū)為如此重要的資源建立生產(chǎn)中心。