DE1153534B - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Quecksilber - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

INTERNAT. KL. C 22 b

H 41062 VIa/40a

ANMELDETAG: 28. NOVEMBER 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 29. AUGUST 1963

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Quecksilber, um die nichtflüchtigen Verunreinigungen auf einen Gehalt unter 0,002 Gewichtsprozent ohne Anwendung teurer Chemikalien in verhältnismäßig kurzer Zeit und mittels einer einfachen Vorrichtung herabzusetzen.

Es ist bekannt, daß technisch reines oder verunreinigtes Quecksilber für eine Anzahl chemischer, elektrotechnischer und/oder meßtechnischer Zwecke nicht anwendbar ist, sondern hierfür sorgfältig gereinigt werden muß. Für die meisten technischen, industriellen und wissenschaftlichen Zwecke ist nur ein weniger als 0,002 Gewichtsprozent nichtflüchtige Verunreinigungen enthaltendes Quecksilber geeignet.

Gemäß den bekannten, in der technischen und wissenschaftlichen Literatur beschriebenen Reinigungsverfahren werden die mechanischen Verunreinigungen des Quecksilbers durch Filtrieren und/oder Waschen mit verdünnten Alkalien in kaltem oder warmem Zustand entfernt. Die öligen und fettigen Verunreinigungen werden durch Waschen mit organischen Lösungsmitteln oder Alkalien beseitigt, während die üblicherweise in Amalgamform anwesenden metallischen Verunreinigungen mit Hilfe von Oxydationsmitteln oder durch elektrolytische Reinigungsverfahren entfernt werden.

Es wurde auch ein Verfahren zum Transport bzw. zum Hochheben des Quecksilbers mit Hilfe von strömendem Wasser vorgeschlagen (belgische Patentschrift 501 520), wobei auch ein Waschen des Quecksilbers mit dem als Trägerflüssigkeit verwendeten Wasser erfolgt. Zur Erhöhung dieser Waschwirkung können dem Wasser auch emulgierend wirkende Stoffe zugesetzt oder anstatt des Wassers können z. B. organische Lösungsmittel als Trägerflüssigkeit verwendet werden.

Trotz dieser umständlichen und teuren Verfahren kann die Menge der nichtflüchtigen Verunreinigungen nur dann unter 0,002 Gewichtsprozent herabgesetzt werden, wenn man das vorgereinigte Quecksilber noch einer Vakuumdestillation unterwirft. Die oxydative Behandlung wird mittels Durchblasen von Luft oder durch Waschen mittels einer gesättigten Kaliumpermanganatlösung oder einer Mischung von Salpetersäure und Quecksilber(II)-nitrat mit Salpetersäure oder mit einer Eisen(III)-chlorid- oder Kaliumbichromatlösung durchgeführt. Es ist auch üblich, diese Behandlungen in Kombination miteinander zu verwenden. Nach dem Waschen mit den erwähnten Chemikalien wird das Quecksilber mit Wasser gewaschen und schließlich einer Vakuumdestillation unterworfen.

Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Quecksilber

Anmelder: Nändor Heim, Budapest

Vertreter: DipL-Ing. W. Meissner, Berlin 33,

und Dipl.-Ing. H. Tischer, München 2, Tal 71,

Patentanwälte

Nändor Heim, Budapest, ist als Erfinder genannt worden

Die Reinigung des Quecksilbers kann auch elektrolytisch in einem Quecksilber(III)-nitrat und Salpetersäure enthaltenden Elektrolyten durchgeführt werden. Auch ein in solcher Weise vorgereinigtes Quecksilber muß jedoch mittels Vakuumdestillation weiter gereinigt werden.

Alle diese bekannten Verfahren sind sehr aufwendig, da einerseits die Reinigung beträchtliche Mengen teurer Chemikalien erfordert und andererseits das Reinigungsverfahren langsam und umständlich ist und teure Anlagen erfordert.

Die vorliegende Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Reinigung von Quecksilber zu schaffen, ohne daß Chemikalien oder eine Vakuumdestillation angewendet werden müssen, wobei ferner in verhältnismäßig kurzer Zeit ein ausreichend gereinigtes Quecksilber erhalten wird.

Erfindungsgemäß wird das Quecksilber mit Wasser dadurch gereinigt, daß man durch die zu reinigende Quecksilbermasse unter Druck mit Luft angereichertes Wasser strömen läßt und so eine Wirbelbildung unter vorübergehender Zerlegung der Quecksilbermasse in kleine Teilchen hervorruft, wobei die als Amalgame vorhandenen metallischen Verunreinigungen durch den Luftgehalt des Wassers zersetzt, die an die Oberfläche der Quecksilberteilchen gelangenden Verunreinigungen gewaschen, durch das Wasser mitgerissen und so oberhalb des Quecksilberspiegels abgeführt werden.

Um eine weitgehende Zerlegung herbeizuführen, ist es vorteilhaft, das Wasser durch eine runde Scheibe einzuleiten, die so gelocht ist, daß ihre Öff-

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nungen den Wasserstrahl tangential zu einem auf der Scheibe gedachten Kreis und spitzwinklig zum Boden des Behälters einführen.

Infolge der Zerlegung und des höheren spezifischen Gewichtes des Quecksilbers treten die Verunreinigungen auf die Oberfläche der nach verhältnismäßig kurzer Zeit gebildeten Quecksilbertropfen und werden von dort durch das unter Druck einströmende Wasser weggespült. Die in solcher Weise weggespülten Verunreinigungen" werden wegen ihres niedrigeren spezifischen Gewichtes vom Wasser aufwärts mitgerissen.

Die leichte Abwascnbarkeit der Verunreinigungen von der Oberfläche der Quecksilbertropfen ist darauf zurückzuführen, daß die Oberflächenspannung des Quecksilbers hoch ist, so daß die einmal auf die Oberfläche getriebenen Verunreinigungen nicht wieder ins Innere der Tropfen eindringen können.

Die öligen und fettigen Verunreinigungen werden gemäß der Erfindung von der Oberfläche der Quecksilbertropfen auch in der erwähnten Weise entfernt.

Die als Amalgame anwesenden metallischen Verunreinigungen werden durch den Luftgehalt des Wassers, welcher mit der Oberfläche der Quecksilbertropfen in starke Berührung kommt, oxydiert. Die so gebildeten Metalloxyde werden vom durchströmenden Wasser in der obenerwähnten Weise weggespült und mitgerissen. Das Entfernen der Metalloxyde durch Waschen ist von der Tatsache begünstigt, daß die spezifischen Gewichte dieser Oxyde wesentlich niedriger sind als jene des Quecksilbers.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist sehr einfach. Sie besteht aus einem Behälter für das Quecksilber, der am Boden mit mindestens einer Wassereinlaßöffnung versehen ist. Diese Öffnung oder Öffnungen sind mit der Wasserversorgungsstelle, vorzugsweise mit dem Hauptleitungsrohr, mit einer einfachen, gegebenenfalls biegsamen Rohrleitung verbunden. Die vorzugsweise runden Einlaßöffnungen auf einer Scheibe oder auf mehreren Scheiben sind so angeordnet, daß das eintretende Wasser eine Wirbelbewegung des Quecksilbers herbeiführt.

Der Behälter ist am Oberteil, vorzugsweise in der Nähe der Quecksilberoberfläche, mit einer Auslauföffnung versehen, durch welche das die Verunreinigungen enthaltende Wasser den Behälter verlassen kann. Der Reinigungsprozeß kann sehr einfach geprüft werden. Man nimmt eine Probe des Ablaufwassers, z. B. in einem Reagenzglas, und wenn das Wasser so klar wie das frisch eingeleitete erscheint, kann der Reinigungsprozeß als beendet betrachtet werden. Die Dauer der Reinigung hängt einerseits von der Menge der im Quecksilber anwesenden Verunreinigungen, andererseits von der Höhe der Quecksilbersäule im Behälter ab. Je höher diese Quecksilbersäule ist, um so mehr Zeit ist für die vollkommene Reinigung notwendig.

Der Wasserdruck muß unbedingt den von der Quecksilbersäule auf die untere Einlaßöffnung ausgeübten Druck überschreiten. Nur in diesem Falle kann das Wasser durch die Quecksilbersäule dringen und die zur Zerkleinerung des Quecksilbers erforderliche Geschwindigkeit der Wasserstrahlen zustande bringen. Die Zeichnung veranschaulicht eine beispielsweise Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch die ganze Vorrichtung und

Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht der Einlaßscheibe.

Das Quecksilber wird in den Behälter 1 eingeführt. Das aus einer Hauptleitung mit dem üblichen Druck entnommene Wasser läuft in Richtung des Pfeiles 2 durch die Rohre 7 und 3 zum Einlaßkopf 4 und gelangt durch die Öffnungen 6 der Einlaßscheibe 5 in

ίο den Behälter 1. Der waagerechte Teil 7 des Wasserrohres liegt oberhalb des Spiegels 8 des Quecksilbers. Die im Oberteil des Behälters 1 angeordnete Ausflußöffnung 9 ermöglicht den Ablauf des die Verunreinigungen enthaltenden Wassers, wenn das Wasser den Quecksilberspiegel 8 überschritten hat. Nach Beendigung der Reinigung kann das gereinigte Quecksilber vom Behälter 1 durch die am Boden des Behälters angeordnete Ablauföffnung 11 durch Öffnen des Ventils 10 abgeleitet werden.

Die Öffnungen 6 der Einlaßscheibe 5 liegen auf einem mit dem Umfang der Scheibe konzentrischen gedachten Kreis. Die einleitende Fläche der Öffnungen liegt zur Fläche der Scheibe fast rechtwinklig. Zu diesem Zweck kann man z. B. auf der Scheibe an der Stelle jeder Öffnung Radialeinschnitte anordnen und die Teile 12 nachträglich auf den Einschnitten so anbringen, daß die Oberfläche der Einlaßöffnung fast rechtwinklig zur Fläche der Scheibe steht. In dieser Weise wird eine turbinenschaufelartige Form erhalten, durch die das Wasser auf eine rechtwinklige Fläche eintritt, die zur entsprechenden Tangente des Umfangs der Scheibe parallel und zur Oberfläche der Scheibe spitzwinklig liegt.

Die bedeutendsten Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind folgende: Zur Reinigung des Quecksilbers sind keine Chemikalien erforderlich. Die Reinigung wird in einer einzigen Stufe durchgeführt, wobei auch die Vakuumdestillation weggelassen wird. Die Durchführung der Reinigung nimmt verhältnismäßig kurze Zeit in Anspruch. Die für die Durchführung des Verfahrens benötigte Vorrichtung ist sehr einfach und billig. Das Reinigungsverfahren beansprucht keine Wärme und keine elektrische Energie.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung von der beschriebenen Ausführungsform auch verschieden sein. Es ist beispielsweise möglich, ein kontinuierliches Reinigen in einer Vorrichtung durchzuführen, bei der das Quecksilber auf eine schiefe Oberfläche strömt und die Einlaßöffnungen für das Wasser am Boden der erwähnten schiefen Fläche angeordnet sind. Es ist ferner möglich, den Luftgehalt des zur Reinigung verwendeten Wassers künstlich anzureichern.

In den nachstehenden Beispielen sind die Ergebnisse von Versuchen dargelegt.

Beispiel 1

In einen Behälter von 201 Inhalt werden 250 kg verunreinigtes Quecksilber eingeführt. Dann läßt man durch eine der in Fig. 2 veranschaulichten Scheibe ähnliche Scheibe Wasser aus dem Hauptleitungsrohr unter einem Druck von 2 bis 3 kg/cm² durchströmen, welches die notwendige Luftmenge enthält. Die Dauer der Reinigung beträgt 36 Stunden. Wenn das abfließende Wasser ganz klar ist, schließt man den Wasserhahn. Die Menge des abgelassenen und getrockneten Quecksilbers beträgt 248 kg.

Der Reinigungsgrad wird durch die folgenden spektralanalytischen Werte bestätigt:

Ver	Vor der Reinigung	Nach der Reinigung
unreinigungen
des Quecksilbers	< +	0
Fe	Spuren	0
Mg	+	0
Pb	Spuren	0
Sn	Spuren	0
Al	<+	0
Cu	+	0
Zn	+	Spuren
Ag	<+	0
Mn	Spuren	0
Cd

1.0

Das Zeichen » + « bedeutet, daß die betreffende Verunreinigung im Quecksilber in einer zahlenmäßig ao feststellbaren Menge zugegen ist. Das Zeichen »<+« bedeutet eine erhöhte Menge der Verunreinigung. Die Angaben dieser Tabelle beweisen übrigens, daß in dem gereinigten Quecksilber nichtfiüchiige Stoffe nur unterhalb 0,002 Gewichtsprozent enthalten sind.

Beispiel 2

In der im Beispiel 1 beschriebenen Weise, aber von einem anders verunreinigten Quecksilber ausgehend und mit einer Reinigungszeitdauer von nur 18 Stunden, sind die Ergebnisse die folgenden:

35

40

45

In dem gereinigten Quecksilber sind nichtflüchtige Stoffe nur unter 0,002 Gewichtsprozent nachweisbar.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Reinigen von Quecksilber mit Wasser durch Entfernen der nichtflüchtigen Verunreinigungen auf einen Gehalt unter 0,002 °/o,

Ver Vor der Reinigung Nach der Reinigung unreinigungen des Quecksilbers 4- 0 Pb ^Jr 0 Sn Spuren Spuren Mg Spuren 0 Fe Spuren 0 Si Spuren Spuren Cu -f- 0 Zn -T- Spuren Ag

dadurch gekennzeichnet, daß man durch die zu reinigende Quecksilbermasse unter Druck mit Luft angereichertes Wasser strömen läßt und so eine Wirbelbildung unter vorübergehender Zerlegung der Quecksilbermasse in kleine Teilchen hervorruft, wobei die als Amalgame vorhandenen metallischen Verunreinigungen durch den Luftgehalt des Wassers zersetzt, die an die Oberfläche der Quecksilberteilchen gelangenden Verunreinigungen gewaschen, durch das Wasser mitgerissen und so oberhalb des Quecksilberspiegels abgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser unter Druck in die Quecksilbermasse in solchen Ebenen eingeleitet wird, die tangential zu einem an einer vorzugsweise im Bodenteil des Quecksilbergefäßes angeordneten Einlaßscheibe liegenden gedachten Kreis liegen.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen das zu reinigende Quecksilber enthaltenden Behälter (1) und eine mit mindestens einer Einlaßscheibe (5) versehene, mit einer Druckwasserleitung verbundene Wassereinlaßöfmung enthält, wobei die Einlaßscheiben mit solchen Wasserausströmöffnungen (6) versehen sind, durch welche das Wasser zur Scheibenoberfläche spitzwinklig und in zu einem an der Scheibe liegenden gedachten Kreis tangential liegenden Ebenen in die Quecksilbermasse geleitet wird, wobei der Behälter am Boden mit einer Ablauföffnung (11) für das gereinigte Quecksilber und über dem Quecksilberspiegel (8) mit einem Überlauf (9) zur Abführung des die Verunreinigungen enthaltenden Waschwassers versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassereinlaßleitung mit der sie speisenden Druckwasserleitung durch ein über dem Quecksilberspiegel (8) des Behälters liegendes Absperrorgan verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum kontinuierlichen Reinigen des Quecksilbers ein Behälter mit schiefem Boden angeordnet ist, in dem das Quecksilber fließt, wobei dieser Boden mit mehreren in der Strömungsrichtung des Quecksilbers nacheinanderliegenden Wassereinlaßscheiben versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Belgische Patentschrift Nr. 501 520.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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