DD200736A2

DD200736A2 - Verfahren zur abtrennung von quecksilber aus alkalilaugen

Info

Publication number: DD200736A2
Application number: DD23341181A
Authority: DD
Inventors: Ruediger Boege; Guenter Krnutzberger; Harri Tischendorf
Original assignee: Ruediger Boege; Kreutzberger Guenter; Harri Tischendorf
Priority date: 1981-09-21
Filing date: 1981-09-21
Publication date: 1983-06-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Quecksilber aus Alkalilaugen der Chloralkalielektrolyse nach Patent 139067. Ziel der Erfindung ist die Reinigung der Lauge vom herstellungsbedingten Quecksilbergehalt sowie von mechanisch abtrennbaren Verunreinigungen. Die Reinigung der Lauge erfolgt mittels Anschwemmfiltration mit Aktivkohle odder Graphit als Filterhilfsmittel, das ein Kornsprektum von 5-100 Mikro, bei einem Hauptanteil von etwa 30 Mikro besitzt. Die Durchsatzleistung betraegt etwa 0,1-0,5m&exp3!/m&eep2!-h. Innerhalb einer Zeit von 20 Tagen wird der Druck von 0,1 atue kontinuierlich bis auf maximal 6 atue gesteigert, bis ein Ansteigen des Quecksilbergehaltes der Lauge ueber 0,3mg/i den Durchbruch des Quecksilbers durch die Anschwemmschicht des Filters anzeigt. Das vorliegende Verfahren ist hauptsaechlich fuer die Chloralkalielektrolyse vorgesehen. Eine Anwendung bei Grossverbrauchern fuer Alkalilauge ist ebenfalls moeglich.

Description

litel der Erfindung

Verfahren zur Abtrennung von Quecksilber aus Alkalilaugen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Quecksilber aus Alkalilaugen nach Patent 139068, die bei der Chloralkalielektrolyse nach dem Quecksilberverfahren anfallen* Darüberhinaus ist das Verfahren auch, zur 'nachträglichen Reinigung von quecltsilberhaltigen laugen bei Großverbrauchern geeignet ♦ ,

Charakteristik der bekannten technischen !lösungen

Von den bekannten Verfahren zur Abtrennung von Quecksilber aus natronlauge ist nur die !filtration mit feinkörnigen Mlterhilfsmitteln» die sogenannte Anschwemmfiltration, als effektiv einzuschätzen, da bei den Zentrifugations-, Stripping- oder Adsorptionsverfahren entweder der Trenneffekt zu gering oder der apparative, energetische bzw» kostenmäßige Aufwand zu hoch ist· Bei dem Verfahren zur Quecksilberabtrennung aus Alkalilaugen mittels Anschwemmfiltration nach Patent 139068 wird bei einer Temperatur der lauge von 60 - 90⁰C und einem Kornspektrum des i'ilterhilfsmittels von 5 - 100/um die quecksilberhaltige Alkalilauge bei einem Anfangsdruck von 0,1 atü, der kontinuierlich innerhalb von etwa 10 Sagen bis auf 6 atü gesteigert wird, durch eine feinkörnige alkalibeständige lilterschicht, insbesondere Aktivkohle oder Graphit geleitet» Der Hauptanteil des

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Eoraspektrums liegt dabei im Bereich von etwa 15/um* Die filtration wird bei einem Durchsatz τοη 0,5-2 nr/rn . h durchgeführt, wobei der in der S⁵Ut er schicht allmählich ansteigende Drudkverlust durch einen entsprechend anwachsenden Vordruck ausgeglichen wird*

Hach der Mitration enthält die gereinigte Alkalilauge nur noch etwa O_t1 mg/1 Quecksilber»

Bei diesem Terfahren steht dem sehr hohen Heinigungsgrad der Alkalilauge von 0,1 mg/1 die relativ kurze Standzeit des lilters und das Arbeiten bei höherem Druck als Nachteil gegenüber. Das ist besonders dann der lall, wenn die mit diesem Verfahren erreichbare Endreinheit von 0,1 mg/1 Quecksilber nicht zwingend notwendig ist«

Bei dem weiteren bekannten Verfahren nach dem SU-Urheberschein 194067 wird die Satronlauge durch eine Anschwemmschicht von Graphitpulver mit einem JEorndurchmesser von 10 - 100 *im bei einer Graphit schichtdicke von 1 - 2 mm geschickt, wodurch die lauge von Quecksilber und Schwebstoffen gereinigt wird* Die !Filtration erfolgt praktisch drucklos bei 60 - 80 ⁰C, wobei ein .

3 2 Durchsatz von 20 wr/m > la erreicht wird* Der Quecksilbergehalt der natronlauge wird dadurch auf /8 -../10 der Ausgangsmenge gesenkt» Haehteile dieser Erfindung liegen insbesondere im unzureichenden Wirkungsgrad der Quecksilberabtrennung sowie in der drucklosen filtration* Bei einem üblichen Quecksilbergehalt der ungereinigten liatronlauge von 20 mg/1 ergibt sich ein Quecksilbergehalt von 2 - 2,5 mg/1* International wird Jedoch aus Umweltschutz- und anr/endungstechnischen Gründen ein Gehalt von maximal 0,3 mg/1 Quecksilber in der Natronlauge gefordert· Schon nach kurzer liltrationsdauer steigt der Viiderstand der ültersehicht durch die Abscheidung an, so daß der Durchsatz der Natronlauge immer geringer wird* Die drucklose filtration bewirkt damit eine geringe Standzeit des lilters* Der extrem hohe Anfangsdurchsatz weist darauf hin, daß der Schwerpunkt der Sornfraktion ( Graphitpulver ) bei sehr hohen Korngrößen ( etwa 100/im ) liegen muß* Durch das relativ grobkörnige Graphit-

pulver erklärt sich, der unbefriedigende Abscheidegrad für das kolloidal dispergierte Quecksilber in der natronlauge** Andererseits ist bekannt, daß Schichten ans sehr feinkörnigem Graphitpulver bei erhöhtem Druck sich so verdichten, daß keine lösungen mehr hindurch treten können*.

Bekannt ist weiterhin, daß durch Zusatz von Asbest zum Graphitpulver die Stabilität der lilterschicht und ä.ex Quecksilberabscheidegrad etwas verbessert werden ( SU-Urheberschein 280440 )« Obwohl diese Erfindung gegenüber dem SU-Urheberschein 194067 eine Verbesserung darstellt, ist trotz erhöhtem Aufwand der erreichte Wirkungsgrad der Qaecksilberabscheidung mit 94 ^afi nicht befriedigend* Bei einem Ausgangsgehalt von 20 mg/1 Quecksilber beträgt der Quecksilbergehalt in dex Natronlauge immer noch 1,2 mg/l_e

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die dem Stand der Technik anhaftenden Mangel zu beseitigen und ein "/"erfahren zur Abtrennung von Quecksilber aus Alkalilaugen zu entwickeln» das äußerst wirtschaftlich ist und bei hoher Durchsatzleistung und langer Standzeit des Puters einen Quecksilberabscheidegrad von etwa 98,5 /» ( entspricht etwa 0,3 mg/1 Quecksilberrestgehalt der üauge ) ermöglicht·

Darlegung- des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abtrennung von feindispergierten Qaecksilbertröpfchen und mechanischen Verunreinigungen aus Alkalilaugen mittels Anschwemmfiltration zu entwickeln, bei dem ein optimaler Irenneffekt gewährleistet ist*

Erfindungsgemäß werden Alkalilaugen der Chloralkalielektrolyse mittels Anschwemmfiltration bei einer Temperatur der lauge von 60 - 90 ⁰C und einem Eornspektrum des PiIterhilf smitteis von

5 - 100/nn filtriert» Der Häuptanteil des Kornspektrums liegt dabei bei etwa 30 um, die Durchsatzleistung beträgt etwa 0,1 - 0,5 iir/m².2ι· Innerhalb einer Zeit iron ca. 20 Tagen wird "der" Druck von 0,1 atü kontinuierlich soweit erhöht, daß der gewünschte Durchsatz an Alkalilauge konstant bleibt* Durch das etwas gröbere Kornspektrum und dem verringerten spezifischen Durchsatz an !!kalilauge gegenüber dem Hauptpatent 139068 wird die laufzeit der Slltrationsphase merklich erhöht. Das bewirkt wiederum eine Yerringerung der laufenden Kosten« Durch die lange Standzeit des !Filters erfolgt jedoch der Quecksilberdurchbruch durch die ELlterschicht noch vor Erreichen des möglichen Maximaldruckes von 6 atü» Je nach Kornspektrum und spezifischem Durchsatz beträgt der Piltrationsdruck beim Quecksilberdurchbruch (> 0,3 mg/1 Quecksilber ) 1 bis 6 atü. Auf Grund seiner Struktur benötigt man bei Aktivkohle als Anschwemmittel nur etwa 50 fo der Graphitmenge* Die Mitration wird bei 60 - 90 ⁰C durchgeführt. Da die Alkalilauge aus der Elektrolyse mit einer iemperatur von 70 - 90 ⁰C anfällt, ist ein zusätzliches Aufheizen nicht erforderlich* Die !Filtration

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wird bei einem Durchsatz von 0,1 - 0,5 ar/m >h durchgeführt, wobei der in der Piltersohicht allmählich ansteigende Druckverlust durch einen entsprechend anwachsenden Vordruck ausgeglichen wird·

lach der filtration enthält die gereinigte Alkalilauge noch bis zu O₁-3 mg/1 Quecksilber, Der hohe Abscheidegrad wird vor allem durch sehr feinkörnige filterhilfsmittel erreicht*

2ur Vermeidung einer verstopfenden Verdichtung der feinkörnigen Anschwemmschicht durch Druckanwendung erfolgt eine allmähliche Drucksteigerung in dem Maße, wie die abgeschiedenen üaugeverunreinigungen die Schicht stabilisieren*

Erfindungsgemaß muß das Kornspelrfcrum des PiIterhilfsmitteis im Bereich von 5 - 100/um liegen, wobei der Hauptanteil bei 30/im liegen sollte.

Bei diesem Kornspektrum sollte die Schichtdicke 3 - δ mm betragen, um den erwünschten Trenneffekt zu erreichen.

Erfindungsgemaß wurden insbesondere Patronendruckfilter oder Zentrifugal-Scheibendruckfilter eingesetzt und die Anlage wird bis zu einem maximalen Bnddruek im "Filter von 6 atü bzw» bis zur Durchbruchskonzentration des Quecksilbers durch die Anschwemmsehicht gefahren*

Die Laufzeit liegt bei 2-3 Wochen je nach Verunreinigung der lauge*

Durch ein- oder mehrmaliges Unterbrechen der Filtration und Entspannen des Filters auf Sormaldruck kann die Standzeit des !Filters verlängert werden* Danach wird der Iiaugezufluß unterbrochen*

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.Mittels Heißwasser wird die Anschwemmschicht gewaschen und anschließend durch Druckluft trocken geblasen« Der trockene !Filterkuchen wird danach abgeworfen und gelangt über einen verschließbaren Karren zur Quecksilberrückgewinnung,

Das auf dem filterkuchen abgeschiedene Quecksilber wird destillativ zurückgewonnen und der Chloralkalielektrolyse wieder zugeführt·

Vorteile dieses Verfahrens sind., daß Alkalilaugen mit einem hohen Quecksilbergehalt äußerst ökonomisch gereinigt werden können* Unabhängig von der Ausgangskonzentration des Quecksilber s- -in der Alkalilauge wurden Bndkonzentrationen in der lauge von maximal 0,3 mg/1 Quecksilber- erreicht* Durch Verringerung der spezifischen Durchsatzleistung an Alkalilauge auf 0,1 - 0_s5 ur/m h kann bei ausreichendem JSndreinheitsgrad von etwa 0,3 mg/1 Quecksilber die Xaufdauer der i'iltrationsphase auf etwa 3 Wochen gesteigert werden·

Ausführungsbeispiel

In einer großtechnischen Ji'iltrationsanlage mit einem 32 m² Patronendruckfilter wurden 220 kg Graphitpulver mit einem Eornspektrum von 5 - lOOyum , dessen Hauptmenge bei 30 um lag ange· schwemmt»

Anschließend wurde 48^ige Natronlauge von 70 ⁰G und einem Quecksilbergehalt von ca· 20 mg/1 filtriert »- Bei einem Durchsatz von 10 mr/h. und einem Anfangs druck von 0,12 atü ergab sich ein Quecksilberrestgehalt der lauge.von ca« 0.2 mg/1. Im Verlauf von 20 Tagen stieg der liltrationsdruck gleichmäßig auf 3,5 atü an· Ohne merklicher Drucksteigerung erfolgte am 21*Tag dex Quecksilberdurchbruch durch die Piltrationsschicht, wobei der Quecksilberrestgehalt auf etwa 1mg/l anstieg.. _ -

Dieser Vorgang verlangte den Abbruch der Ifiltrationsphase und die Regenerierung des !Filters»

Die o.g. Graphitqualität ergab bei einem spezifischen Hatronlaugedurchsatz-von 0,31 m /m~>h eine Siltrationsdauer von 21 !Tagen, wobei der.mittlere Quecksilberrestgehalt der Lauge 0_?25 mg/1 betrug.

Y/aschen des Pilterkuchens mit Wasser_r wird mit Druckluft getrocknet.und danach die Anschwemmschicht mittels Druckluft abgeworfen*

Claims

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Srfindungsansprucli

Verfahren zur Abtrennung von Quecksilber aus Alkalilangen nach Patent 139068 mittels Ans chw emrnf iltr at ion unter Verwendung einer feinkörnigen alkalibeständigen lilterschicht; insbesondere aus Aktivkohle oder Graphit, bei einer laugetemperatur von 60 - 90 ⁰C₅ einem Korndurehmesser des Mit erhilfsmittels von 5 bis 100/um und einem Druckbereich von 0,1 bis 6 atü, gekennzeichnet dadurch, daß der Anfangsdruck von 0,1 atü kontinuierlich innerhalb von etwa 20 Tagen auf den Maximalwert von 6 atü gesteigert wird, wobei der Hauptanteil des Kornspektrums bei etwa 30 yum liegt und die nitration mit einem Durchsatz von 0,1 - 0,5 βγ/ι - h durchgeführt wird, bis der Quecksilberrest gehalt der iauge über 0,3 mg/1 ansteigt.
2* Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß insbesondere Patronendruc3d:ilter oder Zentrifugal-Scheibendruckfilter eingesetzt werden und daß bis zu einem maximalen Enddruck im PiIter von 6 atü bzw» bis zum Durchbruch des Quecksilbers durch die Anschwemmechient vor Erreichen des Enddruckes von 6 atü gefahren wird.
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Schichtdicke des Miterhilfsmitteis im Bereich von 3 - 6 mm liegt.
4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß das auf dem !Filterkuchen abgeschiedene Quecksilber destillativ zurückgewonnen und der Chloralkalielektrolyse wieder zugeführt wird.

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