Ứng Dụng Của Khí Helium

Khí Helium là gì?

Helium là một nguyên tố hóa học và không màu, không mùi, không vị, khí trơ. Nó có bán kính nguyên tử nhỏ nhất của bất kỳ phần tử và phân tử khối thấp thứ hai. Nó nhẹ hơn không khí. Hầu hết mọi người biết rằng heli được sử dụng như một loại khí nâng trong blimps và bóng bay bên, nhưng họ không thể đặt tên một cách khác, trong đó nó được sử dụng. Việc một số sử dụng heli là như một loại khí làm mát cho chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI) máy được sử dụng tại các cơ sở y tế. Ứng dụng quan trọng khác của heli bao gồm: a khí bảo vệ cho hàn, một khí trơ để sản xuất khí quyển kiểm soát, một chất khí không bền được sử dụng để phát hiện rò rỉ, và một loại khí có độ nhớt thấp cho hỗn hợp hơi thở áp lực. 

Khí Helium tim thấy ở đâu

Rất ít heli là hiện diện trong bầu khí quyển của Trái đất. Đó như là một yếu tố ánh sáng mà lực hấp dẫn của Trái đất không thể giữ nó. Khi có mặt tại bề mặt của Trái đất, helium không áp ngay lập tức bắt đầu tăng lên cho đến khi nó thoát ra hành tinh. Đó là lý do tại sao bong bóng bên tăng! Các heli được sản xuất thương mại thu được từ mặt đất. Một số lĩnh vực khí tự nhiên có đủ helium quyện với khí mà nó có thể được chiết xuất với chi phí tiết kiệm. Một vài trường ở Hoa Kỳ có hơn 7% heli theo thể tích. Các công ty khoan khí đốt tự nhiên ở những vùng sản xuất khí đốt tự nhiên, quá trình đó và loại bỏ các helium như một sản phẩm phụ.

Tại sao có khí Helium trong Một số khí tự nhiên?

Hầu hết các helium mà được lấy ra từ khí tự nhiên được cho là hình thành từ sự phân rã phóng xạ của uranium và thorium trong đá granitoid của lớp vỏ lục địa của Trái đất. Như là một khí rất nhẹ nó là nổi và tìm cách chuyển hướng lên ngay khi nó hình thành. Việc tích lũy helium giàu nhất được tìm thấy nơi ba điều kiện tồn tại: 1) đá granitoid tầng hầm rất giàu uranium và thorium; 2) đá tầng hầm đang bị gãy và đứt gãy để cung cấp đường dẫn lối thoát cho helium; và 3) xốp đá trầm tích ở trên các đứt gãy tầng hầm được giới hạn bởi một con dấu không thấm halit hoặc khan. [1] Khi cả ba điều kiện được đáp ứng, heli có thể tích tụ trong các lớp đá trầm tích xốp. Helium có bán kính nguyên tử nhỏ nhất của bất kỳ yếu tố, khoảng 0,2 nanomet. Vì vậy, khi nó hình thành và bắt đầu di chuyển lên phía trên nó có thể lọt qua khe hở rất nhỏ trong đá. Halite và khan là đá trầm tích duy nhất có thể ngăn chặn sự di chuyển lên phía trên của nguyên tử helium.Shales có các khe hở của họ cắm với các vật liệu hữu cơ dồi dào (kerogen) đôi khi như một tấm chắn kém hiệu quả. 

Trường hợp trong khí tự nhiên Giàu Helium?

Hầu hết khí đốt tự nhiên chưa qua chế biến có chứa ít dấu vết số tiền ít nhất của heli. Rất ít các mỏ khí tự nhiên có đủ để biện minh cho một quá trình phục hồi helium. Một nguồn khí thiên nhiên phải có ít nhất 0,3% heli được coi là một nguồn tiềm năng helium. 

Trong năm 2010, tất cả các khí tự nhiên được chế biến cho heli ở Hoa Kỳ đến từ các lĩnh vực ở Colorado, Kansas, Oklahoma, Texas, Utah và Wyoming như thể hiện trên bản đồ ở bên phải. The Hugoton Field tại Oklahoma, Kansas và Texas; Field Panoma ở Kansas; Field Keyes ở Oklahoma; Panhandle Tây và Cliffside Fields ở Texas và Riley Ridge Field ở Wyoming chiếm hầu hết các sản helium ở Hoa Kỳ.[2] Trong năm 2010, Hoa Kỳ đã sản xuất 128 triệu mét khối helium. Trong số này, 53 triệu mét khối khí heli được chiết xuất từ khí thiên nhiên và 75 triệu mét khối đã được thu hồi từ Cục Dự trữ Quốc gia Helium. Các quốc gia khác với số lượng sản xuất được gọi là: Algeria (18 MCM), Qatar (13 MCM), Nga (6 MCM), và Ba Lan (3 MCM). Canada và Trung Quốc sản xuất một lượng nhỏ nhưng không được báo cáo của heli. [3] 

Sử dụng Helium

Helium có một số tính năng mà làm cho nó đặc biệt rất phù hợp cho mục đích sử dụng nhất định. Trong một số các ứng dụng, heli là khí tốt nhất có thể sử dụng và trong một vài không có thay thế đầy đủ cho heli. Một số công dụng của heli cùng với các tính năng mà làm cho nó thích hợp cho việc sử dụng được mô tả dưới đây. 

Hỗn hợp khí helium trong hơi thở

Helium và các khí trơ khác được sử dụng để chuẩn bị hỗn hợp hơi thở lặn nước sâu và phương pháp điều trị y tế. Helium được sử dụng ở đây vì nó là trơ, có độ nhớt rất thấp và dễ dàng hơn để thở dưới áp lực hơn bất kỳ chất khí khác. 

Bình khí heli hàn công nghiệp

Helium được sử dụng như một bầu không khí bảo vệ khi hàn. Môi trường khí trơ bảo vệ kim loại nóng từ quá trình oxy hóa và phản ứng khác có thể xảy ra nhanh ở nhiệt độ cao. 

Helium: Một tài nguyên không thể tái tạo

Helium là một chất khí mà chỉ được tìm thấy nơi một trùng hợp ngẫu nhiên của các tình huống không xảy ra. Mặc dù nó được liên tục được sản xuất bởi sự phân rã phóng xạ khoáng sản trong lớp vỏ Trái Đất, tốc độ của nó trong sản xuất tự nhiên và tích lũy như vậy là chậm mà nó phải được coi là một nguồn tài nguyên không thể tái tạo. 

Tình Trạng  Helium và sự Thiếu Khí Helium

Năm 1925, Hoa Kỳ thành lập Cục Dự trữ Quốc gia Helium để phục vụ như một nguồn cung cấp chiến lược của helium để sử dụng trong khinh khí cầu và cho các mục đích quốc phòng khác. Vào thời điểm đó đất nước được sản xuất heli nhiều hơn đã được tiêu thụ. Sau Thế chiến II, lượng helium được sử dụng như một loại khí nâng từ chối, nhưng nhu cầu helium như là một khí tẩy khi tiếp nhiên liệu động cơ tên lửa và như một chất làm mát trong các cơ sở vũ khí hạt nhân tăng mạnh. Tuy nhiên, helium hơn đã được sản xuất hơn so với tiêu thụ.Năm 1995, Quốc hội đã quyết định rằng Cục Dự trữ Quốc gia Helium là không cần thiết và khởi xướng một chương trình bán heli như là một phần của Đạo luật Helium Tư nhân của năm 1996. [4] Trong gần hai thập kỷ cho phép Quốc hội heli được bán tại một giảm giá rất lớn đến giá cả thị trường tự do. Lên đến 1/2 nhu cầu helium của thế giới đã được đáp ứng thông qua doanh số bán hàng từ kho dự trữ quốc gia Helium. Trong một số năm helium hơn đã được xuất khẩu ra khỏi Hoa Kỳ để các nước khác hơn được tiêu thụ trong nước. [2] Những người mua helium từ chính phủ có một thỏa thuận tuyệt vời và những người mua heli trong thị trường tự do đã trả một giá cao hơn nhiều.Bán phá giá của cổ phiếu dự trữ Helium Quốc vào thị trường chán nản giá của heli rất nhiều mà nó đã được sử dụng như một sự thay thế giá rẻ cho argon và các khí khác mà có một nguồn cung cấp ít nhiều hạn chế. Bởi vì sản xuất helium thương mại đã không được khen thưởng hoặc nặng sử dụng, thị trường đã undersupplied khi bán hàng dự trữ quốc gia Helium được thay thế bằng một hệ thống đấu giá trong năm 2014. Trong phiên đấu thầu đầu tiên , hai bên dự thầu mua toàn bộ phân bổ hàng năm đạt 93 triệu feet khối helium tại hơn gấp đôi giá thị trường của năm trước. Sau khi đấu giá thêm 1 tỷ feet khối đã được bán cho cùng hai nhà thầu. [5] Kể từ khi phiên đấu giá đầu tiên, giá của heli tiếp tục tăng do sản lượng của heli mới rơi ngắn của tiêu thụ. Việc tăng giá đã kích hoạt đầu tư nhà máy chế biến heli mới. Tuy nhiên, heli chỉ có thể được sản xuất từ các mỏ khí tự nhiên với muối hoặc anhydrate như một tảng đá bẫy. Những chỉ xảy ra ở một vài nơi trên thế giới. Theo luật hiện hành, Cục Dự trữ Quốc gia Helium sẽ được bán ra vào năm 2021. Hy vọng rằng việc đầu tư tăng cao trong các nhà máy phục hồi helium sẽ đủ để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng heli khi mà nguồn quan trọng của helium đã biến mất.

Xem thêm ứng dụng của Khí Helium