AT220378B - Verfahren zur Gewinnung von quecksilberfreien Metallen aus Amalgamen - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Gewinnung von quecksilberfreien Metallen aus Amalgamen 
Amalgammetallurgische Verfahren zur Gewinnung von Metallen gewinnen immer mehr an Bedeutung. 



   Nach solchen Verfahren werden die Metalle   entweder elektrolytisch an Quecksilberkathoden abgeschieden   oder die Amalgame werden durch Phasentausch von Metallsalzlösungen mit Amalgamen unedler Metalle gewonnen oder schliesslich durch Reduktion geeigneter, trockener Metallverbindungen mit Amalgamen, zumeist denen der Alkali- oder Erdalkalimetalle, erhalten. Aus den so erhaltenen Amalgamen wird üb-   licherweise   das Quecksilber abdestilliert, wobei die Metalle zurückbleiben. Wegen der   grossen Giftigkeit   des Quecksilbers und seines hohen Preises muss die Abtrennung möglichst vollständig sein. Es wurden dazu verschiedene Massnahmen vorgeschlagen, wie etwa das Abdestillieren in einem Gasstrom, der den Quecksilberdampf abführt, die Destillation im Vakuum oder auch beide Massnahmen kombiniert.

   Die Temperatur wird dabei so hoch   gewählt,   dass entweder ein niedergeschmolzenes Metall oder zumindest ein stark zusammengesintertes Produkt erhalten wird, das an der Luft beständig ist und nicht mehr oxydiert. Bei zu tiefen Arbeitstemperaturen verbleibt nämlich ein   lockeres, oder schwachgesintertes, grossoberflächiges   und daher umsatzfreudiges Produkt, das häufig sogar pyrophor ist. 



   Diese den Stand der Technik darstellenden Verfahren bewähren sich bei der Aufarbeitung solcher Amalgame, die aus Suspensionen von Metallteilchen in Quecksilber bestehen. Zu Amalgamen dieses Typs zählen unter anderem die des Eisens und des Kobalts. Dagegen erweist es sich, dass genügende Quecksilberfreiheit beim Aufarbeiten von Amalgamen, bei denen die Metallteilchen nicht als solche, sondern als Quecksilberverbindung suspendiert sind, nach den üblichen Verfahren nicht zu erreichen ist. Suspensionen von Metall-Quecksilber-Verbindungen liegen unter anderem bei den Amalgamen von Nickel. Mangan, Titan, Zirkon, Uran und Thorium vor.

   Die Quecksilberverbindungen dieser Metalle   (NiHg,     Mn, Hgs bzw.   MnHg,   TiHg,     ZrHg,     UHg,     ThH & )   sind so stabil, dass sie selbst unter Vakuum nur sehr langsam zerfallen. Wird nun, wie es zur Erzielung dichtgesinterter oder geschmolzener Metalle notwendig ist, das Quecksilber bei hohen Temperaturen abdestilliert, so sintert der Schwelrückstand so rasch und stark zusammen, dass die Reste noch nicht abgetriebenen Quecksilbers nicht mehr abdiffundieren können und vom Metall eingeschlossen werden.

   Bei den benötigten Arbeitstemperaturen um den Schmelzpunkt der Metalle oder wenig darunter erreicht auch die Löslichkeit des Quecksilbers im Metall schon höhere Werte, so dass sich Metall-Quecksilber-Mischkristalle bilden können, wodurch der Dampfdruck des Quecksilbers entscheidend erniedrigt ist und das Quecksilber nicht mehr restlos entfernt werden kann. 



     Erfindungsgemäss   wird nun auch bei solchen Amalgamen, die aus Suspensionen von   Metall-Quecksil-   ber-Verbindungen in Quecksilber bestehen, ein praktisch quecksilberfreies Schwelprodukt dadurch erhalten, dass das Abtreiben des Quecksilbers nacheinander bei verschiedenen Temperaturen vorgenommen wird. Das Amalgam wird zuerst so lange Zeit auf Temperaturen knapp oberhalb der Zersetzungstemperatur der jeweiligen Metall-Quecksilber-Verbindung erhitzt, bis alles Quecksilber restlos entfernt ist. 



   Die jeweils einzuhaltende Wärmezufuhr der   l.     Stufe bzw. der ersten Stufen ist so zu regeln,   dass einer-   seits   der   PartialdruckdesQuecksilbers über der Metall-Quecksilber-Verbindunggrösser   als 10 mm Hg-Säule ist, dass aber anderseits die Temperatur mindestens ungefähr 100 C unterhalb der Schmelztemperatur des quecksilberfreien Metalls liegt. 



   Um diese Periode abzukürzen, ist das Anlegen von Vakuum und bzw. oder ein Strom von inertem Spülgas zweckmässig. 



   Für den Fall des Vorliegens von Quecksilberverbindungen verschiedener Metalle in Suspension im Quecksilber, deren restlose Zersetzung bei verschieden hohen Temperaturen vor sich geht, kann die be- 

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 schriebene zweistufige Wärmebehandlung in mehrere, den einzelnen Komponenten entsprechende Tempe- raturstufen unterteilt werden. 



   Auch wenn festgestellt wurde, dass die Metall-Quecksilber- Verbindung einer zu behandelnden Suspen- sion derselben in Quecksilber bei der Zersetzung   Verbindungsformen mit verschiedenen   molekularen Ver- hältnissen durchläuft oder annimmt, deren Zersetzungstemperaturen untereinander verschieden sind, so ist die Wärmezufuhr   zweckmässig auch in solchen Fällen auf   die jeweiligen Zersetzungstemperaturen durch subtile Regelung der Erhitzung anzupassen. 



     Dasnunquecksilberfrei gewordene Produktwird sodannerst   auf eine so hohe Temperatur gebracht. dass die gewünschte Sinterung eintritt oder das Metall   niederschmilzt. Die erfindungsgemässe zwei-oder   mehr- stufige Behandlung wird   vprtei1hafterweise   ohne Unterbrechung sofort nacheinander in derselben Schwel- apparatur   durchgeführt,   sie kann aber auch unterbrochen und in verschiedenen Apparaturen vorgenommen werden, wenn man dafür Sorge trägt, dass das sehr empfindliche Zwischenprodukt vor korrosiven Medien. insbesondere vor Sauerstoff, Stickstoff und Wasser, geschützt bleibt. 



   Wie Untersuchungen ergaben,   lässt sich nach   dem   erfindungsgemässen   Verfahren der Quecksilbergehalt der erschwelten oder erschmolzenen Metalle auf einen analytisch nicht mehr nachweisbaren Wert senken, während bei einer Schwelung nach den üblichen Verfahren oft Quecksilbergehalte bis zu einigen Zehntel Prozent im Metall verbleiben. 



   Ausführungsbeispiel : 
1000 g   Uranamalgam,   enthaltend 60 g Uran werden in einem Zirkondioxydtiegel im Vakuum langsam unter gleichzeitigem Abdestillieren des Quecksilbers auf eine Temperatur von 6500C gebracht und diese Temperatur unter Aufrechterhaltung des Vakuums 3 Stunden gehalten. Danach wird die Temperatur auf 13000C erhöht und das Uranmetall niedergeschmolzen. Die Bestimmung des Quecksilbergehaltes eines so behandelten Produktes ergab Werte unter 5 ppm. Wird dieselbe Menge Uranamalgam dagegen sofort in den heissen Ofen eingebracht. das Quecksilber rasch im Verlaufe einer 1/2 Stunde abdestilliert und das Metall niedergeschmolzen, verbleiben Produkte mit 80 - 120 ppm Quecksilber. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Gewinnung von quecksilberfreien Metallen aus Amalgamen, die aus Suspensionen von Metall-Quecksilber-Verbindungen in Quecksilber bestehen, durch thermische Zersetzung dieser Verbindungen und Abdestillieren des freigesetzten Quecksilbers, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmezufuhr in zwei oder mehreren Stufen so erfolgt, dass in der Zersetzungsperiode für die Metall-QuecksilberVerbindungen der Partialdruck des Quecksilbers über der Metall-Quecksilber-Verbindung grösser als 10 mm Hg-Säule ist und gleichzeitig die Temperatur mindestens ungefähr 100 C unterhalb der Schmelztemperatur des quecksilberfreien Metalles liegt, wonach erst bei erreichter Quecksilberfreiheit nötigenfalls die Temperatur bis zur Sinterung oder Erschmelzung des Schwelproduktes erhöht wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwesenheit mehrerer Metall- Quecksilber-Verbindungenmitverschiedenen Zersetzungstemperaturen bzw. bei Anwesenheit oder Bildung von Metall-Quecksilber-Verbindungen des gleichen Metalles aber von verschiedener molekularer Zusammensetzung, die Wärmezufuhr schrittweise ansteigend den verschiedenen Zersetzungstemperaturen der einzelnen Suspensionskomponenten angepasst wird.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zersetzung der MetallQuecksilber-Verbindungen beziehungsweise das Abdestillieren des freigesetzten Quecksilbers durch Anwendung von Vakuum oder einer Inertgasspülung unterstützt bzw. beschleunigt wird,