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Verfahren zur Elektrolyse wässeriger Lösungen von Salzen amalgambildender Metalle an strömenden Quecksilberkathoden und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Elektrolyse wässeriger Lösungen von Salzen amalgambilden- der Metalle an strömenden Quecksilberkathoden und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Elektrolyse von Natriumchlorid in wässerigen Lösungen, bei denen Chlor und Natrium in Freiheit gesetzt werden, wird in verschiedenen Arten von Elektrolysevorrichtungen durchgeführt. Die Elektrolyse- zelle mit Quecksilberkathode hat sich für die Durchführung dieser Umsetzung als besonders wirksam er- wiesen und findet in industriellen Elektrolyseanlagen ausgedehnt Anwendung. In der Quecksilberkatho- denzelle, in der die zu zersetzende Lösung kontinuierlich umläuft, lässt man einen Quecksilberstrom durch die Zelle, im allgemeinen über den Boden derselben, in Berührung mit der Sole fliessen. Da während der
Elektrolyse metallisches Natrium in Freiheit gesetzt wird, vereinigt sich dasselbe mit dem fliessenden
Quecksilberstrom unter Bildung eines Amalgams.
Das so gebildete Amalgam wird aus der Elektrolysezelle entfernt, sodann in einer Zersetzungszelle unter Abtrennung von Quecksilber, das in die Elektrolyse- zelle zurückgeführt wird, und unter Bildung von Natriumhydroxyd und Wasserstoff durch die Umsetzung des in Freiheit gesetzten metallischen Natriums mit Wasser zersetzt. Das in der Elektrolysezelle in Freiheit gesetzte Chlor wird in beliebiger zweckmässiger Weise entfernt. Die Anoden der Elektrolysezelle sind im allgemeinen aus Graphit gefertigt und elektrisch mit einer Stromquelle verbunden.
Um einen wirtschaftlichen und wirksamen Betrieb der unter Anwendung einer Quecksilberkathode arbeitenden Elektrolyseanordnung zu erzielen, ist es wichtig sicherzustellen, dass sich das AlkalimetallAmalgam nur in der Zersetzungszelle oder im Zersetzer und nicht in der Elektrolysezelle zersetzt. Es ist wichtig, die Zersetzung in der Elektrolysezelle zu verhindern, da jede derartige Zersetzung zur Bildung von Alkalihydroxyd und Wasserstoff in dieser Zelle führt.
Dies würde nicht nur den Wirkungsgrad des Stromes der Zelle verringern, wodurch der Verbrauch elektrischer Energie pro Einheit Endprodukt der Elektrolyse erhöht wird, sondern die-OH-und-OC1-Ionen würden an der Anode entladen und somit der Gra- phitverbrauch erhöht werden, wobei die weitere ernstliche Gefahr auftritt, dass der in Freiheit gesetzte Wasserstoff und das an der Anode entwickelte Chlor zu einem explosiven Gasgemisch führen könnten.
Es wurde gefunden, dass bestimmte metallische Verunreinigungen bei deren Vorliegen in der Elektrolysezelle eine ausgeprägte Wirkung auf den Elektrolysevorgang dadurch nehmen, dass dieselben die Zersetzung des Amalgams in der Zelle fördern, u. zw. oftmals in einem derartigen Ausmass, dass eine praktische Durchführung der Elektrolyse auf Grund der gefährlichen Entwicklung von Wasserstoff unmöglich wird.
Die gefährlichsten Verunreinigungen sind Metalle, wie Vanadin, Chrom, Molybdän und Titan. Weitere Metalle, wie Nickel und Eisen, sind ebenfalls gefährlich, jedoch in einem geringeren Ausmass. Offensichtlich sind die gefährlichsten Metalle diejenigen, die in einer Form bestehen können, die nicht leicht in dem Quecksilber oder Amalgam löslich ist. Der Mechanismus ihrer nachteiligen Wirkung ist nicht vollständig geklärt, obgleich die Wirkung der Metalle seit langem bekannt ist.
Die Menge der Verunreinigungen der oben angegebenen Art, die zusammen mit dem Alkalimetall auf der Quecksilberkathode zu einem bestimmten Zeitpunkt abgelagert wird, ist ausserordentlich gering, und diese Menge beeinflusst den Elektrolysenprozess nicht nachteilig in einem bemerkenswerten Ausmass und kann somit ohne weiteres geduldet werden. Die ausgefällten Verunreinigungen verbleiben jedoch in der fliessenden Quecksilberkathode während deren Umlauf in der Vorrichtung, und dieselben häufen sich
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allmählich in ihrer Menge bei dem Ausfallen weiterer Mengen während der kontinuierlichen Arbeitsweise der Elektrolysezelle so lange an, bis diese Verunreinigungen eine Konzentration erreichen, die die Elek- trolyseumsetzung erheblich beeinflusst, und die weiter oben angegebenen unzweckmässigen Umsetzungen einzutreten beginnen.
Es ist somit notwendig, entweder das Quecksilber zu verwerfen, wenn die Konzen- tration der Verunreinigung einen gefährlichen Wert erreicht, oder es ist notwendig, die Verunreinigungen von dem Quecksilber abzutrennen und den Quecksilberumlauf durch die Vorrichtung mit gereinigtem
Quecksilber erneut aufzunehmen. Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus ist die erste Alternative unmög- lich, da bei einer typischen Elektrolysevorrichtung unter Anwendung einer Quecksilberkathode mehrere
Tonnen Quecksilber angewendet werden, und sich ein Verwerfen des Quecksilbers bei Erreichen einer zu hohen Konzentration der Verunreinigung auf Grund der Kosten verbietet. Es ist somit notwendig, eine Rei- nigung durchzuführen. Hiezu sind bereits viele Vorschläge unterbreitet worden.
Die Verunreinigungen treten jedoch in ausserordentlich feinverteilter Form auf, und deren wirksame Abtrennung gelingt nicht ohne sehr erhebliche Schwierigkeiten. Entsprechende Vorschläge empfehlen sowohl physikalische Vorrich- tungen als auch Behandlungen vermittels eines chemischen Ausfällens. Eine bis jetzt hiezu angewendete allgemeine Verfahrensweise bestand darin, das Quecksilber innerhalb bestimmter Intervalle aus den Zel- len zu entfernen und dasselbe in einer getrennten Vorrichtung vermittels Destillation zu reinigen.
Eine derartige Verfahrensweise ist mit dem Nachteil verknüpft, dass es notwendig ist, eine oder mehrere Zellen in ihrem Arbeitsgang zu unterbrechen, wodurch sich nicht nur eine entsprechende Verringerung der Pro- duktion ergibt, sondern auch die leeren Zellen den nachteiligen Wirkungen einer schnellen Ko : rosion aus- gesetzt werden, wobei gleichzeitig Verunreinigungen gebildet werden, die sich anschliessend aus dem
Quecksilber ganz besonders schwierig entfernen lassen. Weiterhin sind die während der Destillation gebildeten Quecksilberdämpfe sehr giftig, und man muss die allergrösste Sorgfalt aufwenden, um deren Aus- tritt in die Arbeitsgebiete zu verhindern. Weiterhin verbleiben die unzweckmässigen Verunreinigungen als eine heisse feste Masse in der Destillationsvorrichtung, und deren Entfernung ist mit vielen Problemen ver- bunden. Obgleich somit die Destillation z.
B. in der brit. Patentschrift Nr. 665, 225 als ein Mittel zur Reinigung in Vorschlag gebracht worden ist, stellt dies jedoch keineswegs eine zufriedenstellende Lösung des
Problems dar.
Es sind ebenfalls chemische Verfahrensweisen in Vorschlag gebracht worden, z. B. in der USA-Patentschrift Nr. 1, 970, 974, jedoch sind diese nicht nur mit erheblichen Kosten für die Reagenzien zur Entfernung der Verunreinigungen verbunden, so wie es bei der Destillation der Fall ist, sondern es erfolgt auch die Behandlung grosser Quecksilbermengen, da das gesamte Quecksilber verarbeitet werden muss, wenn eine wirksame Abtrennung der Verunreinigungen erzielt werden soll, wobei ein grosser Quecksilberüberschuss in dem System vorgesehen werden muss, damit eine ausreichende Quecksilbermenge durch die Elektrolysevorrichtung geführt werden kann, während das verunreinigte Quecksilber einer Reinigung unterwor- fen wird.
Hiedurch wird natürlich eine wesentliche zusätzliche Investierung in dem Quecksilber bedingt, da notwendigerweise während der Behandlung, unabhängig davon, ob es sich um eine chemische oder physikalische Behandlung handelt, ein gewisser Verlust an Quecksilber eintritt. Somit lassen die bekannten Behandlungsweisen vom praktischen Standpunkt aus viel zu wünschen übrig.
Somit liegt in der einschlägigen Industrie ein ausgesprochener Bedarf nach einem Reinigungsverfahren vor, das wirksame Verunreinigungen entfernt und deren Anhäufung auf den Betrieb gefährdende Mengen in der Elektrolysezelle verhindert, wobei nur eine kleinstmögliche überschüssige Quecksilbermenge benötigt wird und das gleichzeitig ohne verwickelte Verfahrensweisen durchgeführt werden kann. Es ist ebenfalls wichtig, dass jedes Reinigungsverfahren kontinuierlich durchgeführt werden kann. Vorbekannte kontinuierliche Verfahrensweisen sind, wie weiter oben ausgeführt, kompliziert und nicht wirtschaftlich gewesen.. Bei denselben haben sich oft ernsthafte Betriebsprobleme, wie das Problem der Handhabung von Quecksilberdampf, ergeben.
Obgleich, wie weiter oben ausgeführt, eine gewisse Menge an Verunreinigungen ohne Nachteile vom praktischen Standpunkt aus geduldet werden kann, beginnt und nimmt die nachteilige Wirkung allmählich mit zunehmenden Mengen der Verunreinigungen auch vor Erreichen der tatsächlich gefährlichen Konzentration der Verunreinigungen zu. Bei Verfahrensweisen, die so lange warten, bis die gefährliche Konzentration eintritt, ehe die Reinigung durchgeführt wird, tritt somit in der Zelle immer noch eine Zeitspanne nachteiliger Wirkung der Verunreinigungen auf.
Anderseits würde eine kontinuierliche Behandlung diese Zeitspanne eines allmählichen Zunehmens der Verunreinigung völlig ausschliessen, und es würde zu jeder Zeit eine kleinstmögliche Konzentration der Verunreinigungen aufrecht erhalten werden, so dass ein optimaler Zellenbetrieb sichergestellt und der oben beschriebene nachteilige Einfluss der Verunreinigungen vernachlässigbar klein gehalten werden könnte.
Zweck der Erfindung ist somit ein verbessertes Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus der Quecksilberkathode einer Elektrolysevorrichtung zu schaffen.
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Es ist weiters Gegenstand der Erfindung, ein Verfahren der oben angegebenen Art in Vorschlag zu brin- gen, das kontinuierlich durchgeführt werden kann.
Es gehört ebenfalls zum Gegenstand der Erfindung, ein Verfahren zur Reinigung einer Quecksilber- kathode vorzuschlagen, bei dem eine kleinstmögliche zusätzliche Quecksilbermenge in dem System be- nötigt wird.
Weiterhin gehört es zum Erfindungsgegenstand, ein Verfahren der angegebenen Art vorzuschlagen, welches es ermöglicht, die Konzentration der Verunreinigungen in der Quecksilberkathode jederzeit ver- nachlässigbar klein zu halten.
Weiterhin wird erfindungsgemäss eine verbesserte Vorrichtung für die Elektrolyse unter Anwendung einer bewegten Quecksilberkathode vorgeschlagen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Elektrolyse wässeriger Lösungen von Salzen amalgambildender
Metalle an strömenden Quecksilberkathoden. wobei durch Leitung zwischen Elektrolysezelle und Amal- gamhersetzungszelle ein Kreislauf des Quecksilberstromes aufrecht erhalten wird und der Quecksilberstrom im Zuge dieses Kreislaufs einem Reinigungsvorgang unterworfen wird, ist nun dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Quecksilberstrom an wenigstens einer Stelle seines Umlaufes zwischen der Elektrolyse- und der Zersetzungszelle zentrifugiert und bei jedem Zentrifugieren ein leichterer Anteil aus diesem
Strom, der praktisch alle Verunreinigungen des dem Zentrifugieren unterworfenen Stromes enthält, ent- fernt, und der schwerere und praktisch keine Verunreinigungen enthaltende Teil des dem Zentrifugieren unterworfenen Stromes dem flüssigen Quecksilberstrom zugeführt wird,
die Verunreinigungen aus dem leichteren Anteil durch Absitzen abgetrennt werden und die so gereinigte Fraktion des leichteren Teiles dem Zentrifugieren wieder zugeführt wird.
Die aus einer Elektrolysezelle, einer Amalgamzersetzungszelle und zwei Verbindungsleitungen zwi- schen den beiden Zellen, die die Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Kreislaufs des Quecksilber- stromes ermöglichen, bestehende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäss da- durch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer der Verbindungsleitungen eine Zentrifuge und mit ihr in Verbindung eine Vorrichtung zum Absitzenlassen angeordnet ist.
Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, dass erstens eine kontinuierliche Abtrennung der Verunreinigungen aus dem umlaufenden Quecksilberstrom bewirkt werden kann, ohne dass hiedurch in irgendeiner Weise der Betrieb sowohl der Elektrolyse als auch der Zersetzung unterbrochen wird, dass zweitens die Reinigung des umlaufenden Quecksilberstromes durch die Behandlung lediglich eines sehr geringen Anteiles des gesamten Volumens des in dem System umlaufenden Quecksilbers bewirkt wird, dass drittens lediglich physikalische Mittel zwecks Erzielung der gewünschten Reinigung angewendet werden, ohne dass ein Verdampfen und eine chemische Behandlung des Quecksilbers vorgenommen zu werden braucht, und dass viertens die Reinigung praktisch automatisch bei geringster Überwachung durchgeführt werden kann.
Weitere durch die Erfindung erzielbare Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen erfindungsgemässe Ausführungsformen wiedergibt.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Elektrolysesystem und erläutert eine typische Anordnung der einzelnen Einheiten desselben, durch die das erfindungsgemässe Verfahren wirksam ausgeführt werden kann.
Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Form des in der Fig. 1 erläuterten Systems. Fig. 3 zeigt eine weitere abgewandelte Form des Systems nach Fig. 1.
In der Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 eine Elektrolysezelle mit Quecksilberkathode bezeichnet, die einen Elektrolyteinlass 12, einen Elektrolytauslass 14, einen Quecksilbereinlass 16 und einen Amalgamauslass 18 aufweist. Mit dem Bezugszeichen 20 ist eine Zersetzungszelle bezeichnet, die einen Amalgameinlass 22, einen Quecksilberauslass 24 mit einem Wassereinlass 26 und einen Alkaliauslass 28 aufweist.
Der Amalgamauslass 18 der Zelle 10 ist mit dem Amalgameinlass 22 der Zelle 20 durch eine Leitung 30 verbunden. In ähnlicher Weise ist der Quecksilberauslass 24 der Zelle 20 durch eine Leitung 32 mit dem Quecksilbereinlass 16 der Zelle 10 verbunden, um so den Kreis für die bewegte Quecksilberkathode aufrecht zu erhalten. In der Leitung 32 ist eine Pumpe 34 angeordnet, um so das in Freiheit gesetzte Quecksilber zu dem Quecksilbereinlass der Elektrolysezelle 10 anzuheben. Erfindungsgemäss ist eine mit der Absetzeinheit verbundene Zentrifuge in wenigstens einer der Leitungen 30 und 32 angeordnet.
In der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die Zentrifuge in der Leitung 32 durch das Bezugszeichen 38 angezeigt und man sieht, dass das gesamte aus der Zersetzungszelle 20 kommende, in Freiheit gesetzte Quecksilber in die Zentrifuge 38 eintritt, in der das Quecksilber in eine die Verunreinigungen enthaltende leichtere Fraktion und eine praktisch aus reinem Quecksilber bestehende schwere Fraktion getrennt wird.
Die schwerere Fraktion läuft weiter durch die Leitung 32, um so unter der Einwirkung der Pumpe 34 in die
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Elektrolysezelle 10 zurückgeführt zu werden. Eine Zweigleitung 40 für die leichtere Fraktion des in der Zentrifuge 38 abgetrennten Quecksilbers tritt in die unter Schwerkrafteinwirkung arbeitende Absitzvorrichtung 42 ein. In der Absitzvorrichtung steigen die Verunreinigungen zu der Oberfläche des Quecksilbers auf und werden von Zeit zu Zeit abgezogen. Das von Verunreinigungen befreite Quecksilber setzt sich ab und fliesst durch die Rückleitung 46 zurück zu der Leitung 32. Man sieht, dass die Rückleitung 46 das Quecksilber in die Leitung 32 zwischen der Zersetzungszelle 20 und der Zentrifuge 38 abgibt, d. h. vor dem Eintreten in die Zentrifuge.
Wenn somit noch irgendwelche Verunreinigungen in dem Quecksilber verbleiben, werden dieselben erneut dem Zentrifugieren unterworfen, so dass das zu der Pumpe 34 fliessende Quecksilber praktisch frei von Verunreinigungen ist.
Wie in der Fig. 1 gezeigt, weist die durch das Bezugszeichen 42 angezeigte Absitzvorrichtung einen praktisch kreisförmigen äusseren Tank 50 und eine innere konzentrische Zwischenwand 52 auf, die sich nach unten bis zu einer geringfügig über dem Boden 54 des Tanks 50 liegenden Höhe erstreckt. Die Leitung 40, die die leichtere in der Zentrifuge 38 abgetrennte Fraktion führt, mündet in ein Einlassrohr 56, das sich zentral durch den Boden 54 erstreckt und nach oben zu der Zwischenwand 52 bis zu einer Höhe verläuft, die wesentlich über der Höhe der unteren Kante der Zwischenwand liegt. Die Spiegelhöhe des Quecksilbers in dem Tank 42 wird durch einen Überlauf 58 bestimmt, der mit der Leitung 46 zur Rückführung des abgesetzten Quecksilbers in die Hauptleitung 32 des Quecksilberkreislaufes in Verbindung steht.
Bekanntlich weist-Quecksilber ein sehr hohes spezifisches Gewicht auf. Die Verunreinigungen zeigen jedoch wesentlich geringere spezifische Gewichte, so dass dieselben dazu neigen, an die Oberfläche des Quecksilbers aufzusteigen, sobald hiezu eine Gelegenheit gegeben wird. Bei Eintritt der stark verunreinigten Quecksilberfraktion durch die Leitung wird dasselbe in die innerhalb der Zwischenwand 52 definierte. Kammer abgegeben. Die Verunreinigungen steigen allmählich zu der Oberfläche der Quecksilbermasse in dieser Kammer auf, und das Quecksilber bewegt sich allmählich nach unten und tritt unter der Trennwand hindurch in den ringförmigen Raum zwischen der Trennwand und der Tankwand. Sodann fliesst das Quecksilber über den Überlauf 58 aus.
Die Verunreinigungen sammeln sich auf der Quecksilberoberfläche innerhalb der Trennwand-an und lassen sich in Zeitabständen leicht abziehen. Es versteht sich, dass andere Bauarten der Absitzvorrichtung bei dieser Stufe des erfindungsgemässen Verfahrens angewendet werden können, und das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht auf die besondere Bauart der Absitzvorrichtung oder der andern Einheiten der Vorrichtung in dem System in der gezeigten Weise beschränkt.
Es versteht sich somit, dass die Elektrolysezelle 10, die Zersetzungszelle 20, die Zentrifuge 38 und die Pumpe 34 bekannte Bauart aufweisen können. So kann z. B. die Elektrolysezelle 10 eine Bauart aufweisen, wie sie in der USA-Patentschrift Nr. 2, 550, 231 oder der USA-Patentschrift Nr. 2, 704, 743 gezeigt ist. Die Zersetzungszelle kann anderseits eine senkrechte Type sein und die Bauart besitzen, wie sie in der USA-Patentschrift Nr. 2 ; 588, 469 gezeigt ist, oder dieselbe kann ein waagrechter Typ sein und die Bauart aufweisen, wie sie in der USA-Patentschrift Nr. 2, 610, 908 gezeigt ist. Bei der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform ist die Zersetzungszelle 20 als eine senkrechte Einheit gezeigt. Dieselbe kann jedoch ohne weiteres durch eine waagrechte Einheit beliebiger bekannter Bauart ersetzt werden.
Die Zentrifuge stellt zweckmässigerweise eine Flüssigkeit-Flüssigkeit Trennvorrichtung dar, wie sie z. B. auf Seite 1000 des Buches "The Chemical Engineers'Handbook" von John H. Perry, 3. Ausgabe, gezeigt ist.
Bei der Durchführung der Erfindung fliessen das Quecksilber und das Amalgam in dem Kathodenzyklus in üblicher Weise durch die Elektrolysezelle, in der das Quecksilber in ein Alkalimetall-Amalgam umgewandelt wird, durch die Zersetzungszelle 20, in der das Amalgam unter Freisetzen des Quecksilbers und Bildung von Alkalihydroxyd zersetzt wird und durch die Leitungen 30 und 32. Das Quecksilber und Amalgam'fliessen durch Schwerkrafteinwirkung durch die Elektrolysezelle 10, die Leitung 30 und die Zersetzungszelle 20, und das so erhaltene Quecksilber wird sodann durch die Pumpe 34 auf. die Höhe des Quecksilber-Einlasses der Zelle 10 angehoben. Bei dem Durchtritt durch die Leitung 30 tritt das Amalgam in die kontinuierlich arbeitende Zentrifuge 38 ein. Der schwere Teil der in der Zentrifuge getrennten
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und die naturgemäss auch grösser sein kann, z.
B. 10 oder 15% in Abhängigkeit von dem Ausmass des Zentrifugierens, tritt in die Leitung 46 und sodann in den Absitztank 42, in dem man die Fraktion absitzen lässt, so dass die Verunreinigungen an die Oberfläche treten können, von wo sie leicht abgezogen werden können. Das abgesetzte Amalgam wird sodann zu der Einlassseite der Zentrifuge zurückgeführt. Wie erwähnt, schwimmen die in der Absitzvorrichtung abgetrennten Verunreinigungen auf der Quecksilbermasse in der Absitzvorrichtung und können von Zeit-zu Zeit, z. B. einmal am Tag, ohne irgendwelche Probleme entfernt werden. Diese Verunreinigungen können gelagert und gegebenenfalls später in bekannter Weise
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destilliert werden, um so die geringen Quecksilbermengen zurückzugewinnen, die in den Verunreinigun- gen allgemein enthalten sind.
Naturgemäss wird die Menge der so abgetrennten Verunreinigungen ledig- lich von der Menge der in das System mit dem zu elektrolysierenden Salz eingeführten Menge der Ver- unreinigungen abhängen sowie ebenfalls von den Graphitanoden und dem in den Zersetzer eingeführten ! Wasser. Die Menge der Verunreinigungen kann somit sehr stark von einer Produktionsstätte zur andern schwanken.
Die Elektrolyse-und Zersetzungszelle wird zweckmässigerweise in üblicher Weise betrieben, um so eine wirksame Elektrolyse und daran anschliessende Zersetzung des während der Elektrolyse gebildeten
Amalgams durchzuführen. Fliessgeschwindigkeiten, Stromdichten, Anteile der an der Umsetzung teilneh- ) menden Materialien und Temperaturen sind die gleichen, wie sie üblicherweise bei derartigen Vorrich- tungen angewendet werden, die nicht das erfindungsgemässe Reinigungssystem enthalten.
In der obigen Beschreibung sind die Zentrifuge und die Pumpe als getrennte Einheiten gezeigt wor- den. Die Funktionen der Pumpen und der Zentrifuge können jedoch gegebenenfalls kombiniert werden und der Quecksilberstrom kann durch die in der kombinierten Einheit auftretenden Kräfte zu der Elektrolyse- zelle zurückgedrückt werden.
Wie weiter oben angedeutet, kann die Zentrifuge 38 statt in der Leitung 32 auch in der Leitung 30 angeordnet sein, so dass statt des nach der Zersetzung des Amalgams entstehenden Quecksilbers das frisch gebildete Amalgam behandelt wird. Es können auch zwei Zentrifugen angewendet werden, wobei die eine in der Leitung 30 und die andere in der Leitung 32 vorgesehen ist. Diese Abwandlungen sind in den Fig. 2 bzw. 3 gezeigt, in denen ähnliche Teile durch die gleichen Bezugszeichen angezeigt sind.
So ist in der Fig. 2 die Zentrifuge 38 in der Leitung 30 angeordnet, die von dem Auslass 18 der Elek- trolysezelle zu dem Einlass 22 der Zersetzungszelle führt. Die leichtere Fraktion tritt zu der Absitzvor- richtung 42 und die abgesetzte Fraktion wird durch die Leitung46 zu der Leitung 30 vor der Zentrifuge 38 zurückgeführt.
In der Fig. 3 ist eine Zentrifuge 38 in der Leitung 30 und eine zweite Zentrifuge 38 in der Leitung 32 angeordnet, die zu der Zersetzungszelle 20 führt. Jede Zentrifuge ist mit einer Absitzvorrichtung 42 in einer Anordnung verbunden, wie sie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Somit ist die erste Zentrifuge in der
Leitung 30 in der gleichen Weise, wie es in der Fig. 2 gezeigt ist, und die zweite Zentrifuge in der Lei- tung 32 in der gleichen, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist, angeordnet.
Das folgende Beispiel erläutert weiterhin das erfindungsgemässe Verfahren.
In einer Elektrolysezelle 10 mit Quecksilberkathode, wie sie in der USA-Patentschrift Nr. 2, 550, 231 offenbart ist, wird Sole mit 25 Gew. -0/0 NaCl in den Einlass 12 mit einer Geschwindigkeit von 170 l/min eingeführt. Gleichzeitig wird durch den Einlass 16 Quecksilber eingeführt, das man über den Zellenboden mit einer Geschwindigkeit von 406 kg/min fliessen lässt. Der Zelle wird elektrischer Strom mit einer Be- lastung von 150 000 A zugeführt.
Die in Freiheit gesetzten Gase werden durch den Gasauslass 14a und der elektrolysierte Elektrolyt durch den Auslass 14 mit einer Geschwindigkeit entfernt, die derjenigen der eintretenden Sole entspricht.
Gleichzeitig wird das in der Zelle gebildete und etwa 0,5 Gew. Natrium enthaltende Amalgam aus derselben durch den Amalgamauslass 18 mit einer Geschwindigkeit von etwa 407 kg/min entfernt und in eine Zersetzungszelle 20 eingeführt, wie sie z. B. in der USA-Patentschrift Nr. 2, 558, 469 gezeigt ist.
Das aus der Zersetzungszelle 20 austretende Quecksilber, aus dem das Natrium entfernt worden ist, das jedoch noch die gesamten in der Elektrolysezelle 10 in einer Konzentration von etwa 6 TpM gesam- melten Verunreinigungen enthält, wird mit einer Geschwindigkeit von 400 kg/min der Zentrifuge 38 zu- geführt. Auf dem Wege zu der Zentrifuge vermischt sich dasselbe mit dem aus der Leitung 46 von der Ab- sitzvorrichtung mit einer Geschwindigkeit von etwa 21,5 kg/min kommenden Quecksilber, und die Gesamtmenge von 427 kg/min tritt in die Zentrifuge ein.
In der Zentrifuge wird das Quecksilber in zwei Teile getrennt, u. zw. einen leichteren und einen schwereren Teil. Der leichtere Teil fliesst mit einer Geschwindigkeit von 21,5 kg/min und enthält praktisch die gesamten in dem eintretenden Quecksilber enthaltenen Verunreinigungen sowie die noch nicht vollständig in der Absitzvorrichtung abgetrennten Verunreinigungen. Diese Verunreinigungen liegen in der leichteren Fraktion in einer Konzentration von etwas über 120 TpM vor. Der schwere Teil der Fraktion, der praktisch keine Verunreinigungen enthält, wird zu dem Einlass der Quecksilberpumpe 34 mit einer Geschwindigkeit von 406 kg/min geführt und durch den Einlass 16 in die Elektrolysezelle 10 zurückgepumpt.
Die leichtere in der Zeitrituge abgetrennte Fraktion tritt in den Absitztank 42, in dem die Verunreinigungen, die wesentlich leichter als Quecksilber sind, sich von dem Quecksilber abtrennen und auf der Oberfläche der Quecksilbermasse in der Absitzvorrichtung angehäuft werden. Das praktisch keine
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Verunreinigungen mehr aufweisende Quecksilber fliesst, wie bereits weiter oben ausgeführt, mit einer Ge- schwindigkeit von etwa 21, 5 kg/min zurück und wird mit dem aus dem Zersetzer 20 kommenden Queck- silber vermischt. Das so vermischte Quecksilber wird sodann wieder in die Zentrifuge eingeführt.
Die Einführung des aus der Absitzvorrichtung austretenden Quecksilbers in den Quecksilberstrom vor der Zentrifuge kompensiert die Tatsache, dass durch die Absitzvorrichtung gegebenenfalls nicht eine voll- ständige Abtrennung der Verunreinigungen bewirkt wird, und somit werden die gegebenenfalls nicht in der
Absitzvorrichtung abgetrennten Verunreinigungen daran gehindert, erneut in die Elektrolysezelle 10 ein- geführt zu werden. Die Menge der aus der Zelle bei dem vorliegenden Beispiel entfernten Verunreini- gungen beträgt etwa 3. 72 kg pro Tag.
Das obige Beispiel erläutert das erfindungsgemässe Verfahren bei der Durchführung in einer Vorrich- tung, deren Anordnung in der Fig. 1 gezeigt ist. Es versteht sich jedoch, dass das Verfahren in ähnlicher
Weise in der Vorrichtung nach den Anordnungen der Fig. 2 und 3 unter Erzielung entsprechender Ergeb- nisse durchgeführt werden kann, wobei die gleichen Fliessgeschwindigkeiten und Arbeitsbedingungen an- gewendet werden.
Es lassen sich im Rahmen der Erfindung Abwandlungen und Modifizierungen ausführen, ohne vom
Geist und Umfang derselben abzuweichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Elektrolyse wässeriger Lösungen von Salzen amalgambildender Metalle an strömen- den Quecksilberkathoden, wobei durch Leitungen zwischen Elektrolysezelle und Amalgamzersetzungszel- le ein Kreislauf des Quecksilberstromes aufrecht erhalten wird und der Quecksilberstrom im Zuge dieses Kreislaufes einem Reinigungsvorgang unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Queck- silberstrom an wenigstens einer Stelle seines Umlaufes zwischen der Elektrolyse- und der Zersetzungszelle zentrifugiert und bei jedem Zentrifugieren ein leichterer Anteil aus diesem Strom, der praktisch alle Ver- unreinigungen des dem Zentrifugieren unterworfenen Stromes enthält, entfernt,
und der schwerere und praktisch keine Verunreinigungen enthaltende Teil des dem Zentrifugieren unterworfenen Stromes dem flüssigen Quecksilberstrom zugeführt wird, die Verunreinigungen aus dem leichteren Anteil durch Ab- sitzen abgetrennt werden und die so gereinigte Fraktion des leichteren Teiles dem Zentrifugieren wieder zugeführt wird.