DE964676C - Verfahren zur Herstellung von reinen waessrigen Lithiumhydroxydloesungen nach dem Amalgamverfahren - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von reinen waessrigen Lithiumhydroxydloesungen nach dem AmalgamverfahrenInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D15/00—Lithium compounds
- C01D15/02—Oxides; Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/34—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
- C25B1/36—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis in mercury cathode cells
- C25B1/42—Decomposition of amalgams
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Description
AUSGEGEBEN AM 29. MAI 1957
O 4593 IVa/izl
Die Erfindung betrifft die Herstellung von wäßrigem Lithiumhydroxyd durch Elektrolyse
einer wäßrigen Lithiumchloridlösung in einer Quecksilberkathodenzelle. Diese Elektrolyse führt
zur Bildung von gasförmigem Chlor, das als Nebenprodukt gewonnen wird, undLitniumamalgam. Das
Amalgam wird mit Wasser umgesetzt, so daß wäßrige Lithiumhydroxvdlösung entsteht. Das vom
Lithium befreite Quecksilber wird zur Quecksilberzelle zurückgeführt, um zur Elektrolyse weiterer
Lithiumchloridsole zu dienen.
Lithiumchlorid ist gewöhnlich mit Erdalkali und/oder anderen Alkalimetallchloriden, wie Natrium-
und Kaliumchlorid, verunreinigt. Es wurde gefunden, daß bei der Zersetzung von Lithiumamalgam,
das als Verunreinigungen Erdalkalimetalle und/oder auch andere Alkalimetalle enthält,
in zwei oder mehreren Stufen in der ersten
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Stufe eine wäßrige Lithiumhydroxydlösung mit geringerem Gehalt an Verunreinigungen erhalten
wird. Die im Amalgam vorhandene Menge Lithium, die in der ersten Stufe zersetzt wird, kann je nach
der Menge des reinen wäßrigen Lithiumhydroxyde, die hergestellt werden soll, und des für dieses Produkt
gewünschten Reinheitsgrades stark schwanken, liegt aber gewöhnlich im Bereich von 50 bis 90 Gewichtsprozent.
Die Zeichnungen dienen zum besseren Verständnis der Erfindung. Dabei zeigt
Die Zeichnungen dienen zum besseren Verständnis der Erfindung. Dabei zeigt
Fig. ι einen Grundriß der verwendeten Quecksilberzelle
und Zersetzungsanlage, Fig. 2 einen Zellenlängsschnitt im wesentlichen längs der Linie A-A und
Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch die Zersetzungsanlage im wesentlichen längs der Linie
B-B.
Gemäß Fig. 1, 2 und 3 wurde die Elektrolyse in einer Zelle durchgeführt, die mit einem Stahlboden
ι und isolierten Wänden versehen war. Die Elektrolysierkammer war 63,5 cm lang, 12,7 cm
breit und 10,16 cm hoch, und die Graphitanode 2
war über zwei Anodenhalter 3 und Bügeln 4 an dem gummiausgekleideten Stahldeckel S aufgehängt,
wodurch eine Verstellung der Anode während des Verfahrens ermöglicht wurde. Die Elektrolysiervorrichtung
war mit einer Kammer 6 zur Abtrennung der Sole und mit einer Kammer 7 zum
Waschen des Amalgams mit destilliertem Wasser, das durch Leitung 8 eingeführt wurde, versehen.
Das Waschwasser verließ die Kammer 7 durch die Leitung 9.
Die gereinigte Lithiumchloridsole wurde der Elektrolysiervorrichtung durch Leitung 10 mit
einer Geschwindigkeit von etwa 200 ecm je Minute bei einem pH-Wert von etwa 3 bis 5, einer Temperatur
von etwa 50 bis 6o° und einem spezifischen Gewicht von etwa 1,28 (44,4 Gewichtsprozent
Lithiumchlorid) zugeführt. Die Sole verließ die Zelle durch Leitung 11 mit einer Temperatur von
etwa 65 bis 700 und einer Konzentration von etwa 42 Gewichtsprozent Lithiumchlorid. Das Chlorgas
wurde durch Leitung 12 abgesaugt. Die Amalgamzersetzung erfolgte in einer waagerechten
Zersetzungsanlage 13, in die das Amalgam aus der Kammer 7 unter der Teilungswand 14 hindurch
geleitet wurde. Die Zersetzung des Amalgams erfolgte unter Verwendung mehrerer Zersetzungegitter
15, die aus 0,635 cm starken Graphitstäben 16 bestanden, die zwischen Stahlschienen 17 im
Abstand von etwa 0,159cin angeordnet waren.
Diese Gitter hatten eine Länge von 17,78 cm (parallel zum Fluß des Amalgams) und eine Breite
von 7,62 cm (quer zum Fluß des Amalgams). Das in der Zersetzungsvorrichtung befindliche Amalgam
wurde in einer Höhe von 0,635 cm gehalten und reichte bis zu 0,159cm an.die Graphitstäbe. Die
Gitter wurden in einer Höhe von etwa 2,54 cm von der gebildeten Lithiumhydroxydlösung bedeckt.
Die Berührung des Amalgams mit dem Gitter wurde verhindert, weil die Bildung festen Ätzalkalis
den Zersetzungsvorgang möglicherweise zum Stehen bringen würde. Alle Oberflächen, die nicht
amalgamieren und durch das Quecksilber abgedeckt wurden, sammelten Schichten fester Stoffe
an, die den Quecksilberfluß zum Stillstehen brachten. Deshalb wird Lithiumamalgam vorteilhaft in
waagerecht stehenden Trögen zersetzt, in welchen die festen Stoffe leichter, entfernt werden können.
Um ein Produkt von hoher Reinheit zu gewinnen, wurde die Zersetzungsvorrichtung durch eine
Trennwand 18 in zwei Kammern geteilt. Destilliertes Wasser wurde durch Leitung 19 in die erste
Kammer eingeführt, aus der Lithiumhydroxydlösung durch Leitung 20 abgeleitet wurde, Ebenso
wurde destilliertes Wasser durch Leitung 21 in die zweite Kammer eingeleitet und wäßriges
Lithiumhydroxyd durch Leitung 22 aus der zweiten Kammer abgeleitet. In der ersten Kammer wurden
80 Gewichtsprozent des in dem die Zelle verlassenden Amalgam enthaltenen Lithiums und in der
zweiten Kammer im wesentlichen das restliche Lithium zersetzt. Der Unterschied zwischen den
beiden Produkten bestand darin, daß das Hauptprodukt wasserklar war, während das Nebenprodukt
durch eine weiße Suspension stark getrübt war. Diese weiße Suspension, nämlich Magnesium-
und Calciumhydroxyd, ballte sich beim Stehen zusammen und konnte entfernt werden. Die Temperatür
in der Zersetzungsvorrichtung betrug im Mittel etwa 700. Um eine vollständige Zersetzung in der
zweiten Zersetzungsvorrichtung zu gewährleisten, wurde durch eine elektrische Heizvorrichtung 23
am Boden der zweiten Zersetzungsvorrichtung zusätzlich Wärme zugeführt.
Der Quecksilberumlauf in der Zelle und der Zersetzungsvorrichtung wurde durch eine Quecksilberpumpe
24, die sich an dem einen Ende der Zelle, in das die Sole eingeführt wurde, befand, aufrechterhalten.
Diese Pumpe diente dazu, das Quecksilber aus dem Schacht 25 mit einer Geschwindigkeit
von etwa 6,804 kg je Minute zum Quecksilbereinlaß 26 der Zelle zu heben. Das in die Zelle
zurückkehrende Quecksilber enthielt bei normalem Betrieb ο bis 0,0018 Gewichtsprozent Lithium. Um
an der Pumpe eine Bildung, von festem Ätzalkali und schwammigem QuecksiIL-er zu verhindern,
wurde diese mit Wasser überflutet, das durch Leitung 27 ein- und durch Leitung 28 abfloß. Das in
die erste Zersetzungsvorrichtuag eintretende Amalgam
enthielt durchschnittlich etwa 0,02 Gewichtsprozent Lithium, das in die zweite Zersetzungsvorrichtung eintretende etwa 0,005 Gewichtsprozent.
Die Tabelle enthält typische Betriebsdaten für ein während sieben aufeinanderfolgenden Tagen
durchgeführtes Verfahren, während welcher Zeit die Zelle und die Zersetzungsvorrichtung Lithiumhydroxyd
in Form des Monohydrats mit einer Geschwindigkeit von etwa 11,34 kg je Tag erzeugten.
Falls die Gewinnung von Lithiumhydroxyd in fester Form gewünscht wird, kann die aus der Zersetzungsvorrichtung
austretende wäßrige Liihiumhydroxydlösung nach in der Technik bekannten
Verfahren eingedampft werden.
Strom der Elektrolysezelle
in Ampere 300,0 300,0
Spannung in Volt 4,89 4,77
Einströmende Sole
pH-Wert 5,90 4,41
Temperatur, ° C 52,7 51,5
Spezifisches Gewicht ... 1,243 1*245
Li Cl-Konzentration,
Gewichtsprozent 40,5 41,0
Strömungsgeschwindigkeit, ccm/Min. 199,0 199,0
Abfließende Sole
Temperatur, 0C 52,0 51,5
Li-Gehalt des abfließenden Amalgams, Gewichtsprozent
0,0173 0,0228
Li-Gehalt des mittleren
Amalgams, Gewichtsprozent 0,00645 0,0097
Amalgams, Gewichtsprozent 0,00645 0,0097
Li-Gehalt des Endamalgams, Gewichtsprozent 0,00416 0,00435
Hauptprodukt
Temperatur, 0C 56,8 56,6
Spezifisches Gewicht ... 1,094 1,090
Li O H-Konzentration,
Gewichtsprozent 10,2 9,8
Nebenprodukt
Temperatur, 0C 53,6 53,6
Spezifisches Gewicht ... 1,091 1,081
Li O H-Konzentration, .
Gewichtsprozent 9,8 8,8
Bei den gemäß den in der Tabelle angegebenen Bedingungen durchgeführten Verfahren werden
etwa 80 Gewichtsprozent des in dem die Zelle verlassenden Amalgam enthaltenen Lithiums in der
ersten Kammer zersetzt, wodurch als Hauptprodukt eine reine-4,48 n-LiOH-Lösung erhalten wurde.
Das restliche Lithium wurde im wesentlichen in der zweiten Kammer zersetzt, wodurch als Nebenprodukt
eine 3,96 n-LiOH-Lösung erzeugt wurde. Das Hauptprodukt enthält, umgerechnet auf wasserfreie
Substanz, 26 Teile Kalium auf 1 Million Teile Lithium und 0,03 % Natrium, während das Nebenprodukt
210 Teile Kalium auf 1 Million Teile Lithium und 0,44% Natrium enthielt.
Claims (2)
- PaTENTANSPHÜCHE:ι. Verfahren zur Herstellung von reinen wäßrigen Lithiumhydroxydlösungen durch Elektrolyse von Erdalkali- und/oder andere Alkalisalze als Verunreinigungen enthaltender wäßriger LithiumcMaridilösung nach dem Amalgamverfahren und Zersetzung des Amalgams mittels Wassers, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersetzung des Amalgams in zwei oder mehreren Stufen erfolgt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je nach dem Verunreinigungsgrad 50 bis 90 Gewichtsprozent des im Amalgam enthaltenen Lithiums in der ersten Stufe zersetzt werden.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 609 736/339 12.5$ (709 524/159 5. 57)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US964676XA | 1954-12-03 | 1954-12-03 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE964676C true DE964676C (de) | 1957-05-29 |
Family
ID=22257469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEO4593A Expired DE964676C (de) | 1954-12-03 | 1955-12-03 | Verfahren zur Herstellung von reinen waessrigen Lithiumhydroxydloesungen nach dem Amalgamverfahren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE964676C (de) |
-
1955
- 1955-12-03 DE DEO4593A patent/DE964676C/de not_active Expired
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