DE1153534B

DE1153534B - Method and device for purifying mercury

Info

Publication number: DE1153534B
Application number: DEH41062A
Authority: DE
Inventors: Nandor Heim
Original assignee: NANDOR HEIM
Current assignee: NANDOR HEIM
Priority date: 1960-08-12
Filing date: 1960-11-28
Publication date: 1963-08-29

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

INTERNAT. KL. C 22 bINTERNAT. KL. C 22 b

H 41062 VIa/40aH 41062 VIa / 40a

ANMELDETAG: 28. NOVEMBER 1960REGISTRATION DATE: NOVEMBER 28, 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 29. AUGUST 1963NOTICE THE REGISTRATION ANDOUTPUTE EDITORIAL: AUGUST 29, 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.The invention relates to a method and a device for cleaning mercury to the non-volatile impurities to a content below 0.002 percent by weight without applying more expensive Reduce chemicals in a relatively short time and by means of a simple device.

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.It is known that technically pure or contaminated mercury is responsible for a number of chemical, electrical and / or metrological purposes is not applicable, but carefully cleaned for this purpose must become. For most technical, industrial and scientific purposes it is only a mercury containing less than 0.002 weight percent non-volatile impurities is suitable.

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.According to the known cleaning methods described in the technical and scientific literature are the mechanical impurities of the mercury by filtering and / or Wash away with dilute alkalis in cold or warm condition. The oily and greasy ones Impurities are removed by washing with organic solvents or alkalis, while the metallic impurities usually present in amalgam form with the help be removed by oxidizing agents or by electrolytic cleaning processes.

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.There was also a method of transporting or lifting the mercury with the help of flowing Water proposed (Belgian patent 501 520), including washing the mercury takes place with the water used as the carrier liquid. To increase this washing effect emulsifying substances can also be added to the water or, instead of the water, z. B. organic solvents can be used as the carrier liquid.

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.Despite this cumbersome and expensive process, the amount of non-volatile impurities can increase can only be reduced to below 0.002 percent by weight if you use the pre-purified mercury subjected to a vacuum distillation. The oxidative treatment is carried out by blowing air or by washing with a saturated solution of potassium permanganate or a mixture of nitric acid and mercury (II) nitrate with nitric acid or with an iron (III) chloride or potassium dichromate solution carried out. It is also common to use these treatments in combination with one another use. After washing with the chemicals mentioned, the mercury is washed with water and finally subjected to vacuum distillation.

Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von QuecksilberMethod and device for purifying mercury

Anmelder: Nändor Heim, BudapestApplicant: Nändor Heim, Budapest

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

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

PatentanwältePatent attorneys

Nändor Heim, Budapest, ist als Erfinder genannt wordenNändor Heim, Budapest, has been named as the inventor

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.The purification of the mercury can also be done electrolytically in a mercury (III) nitrate and nitric acid containing electrolytes are carried out. Also a mercury pre-cleaned in this way however, it must be further purified by means of vacuum distillation.

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.All of these known methods are very costly because, on the one hand, the cleaning involves considerable amounts requires expensive chemicals and, on the other hand, the cleaning process is slow and cumbersome and requires expensive equipment.

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.The present invention has set itself the goal of a method and an apparatus for Purification of mercury without the need for chemicals or vacuum distillation to be applied must be, and also a sufficiently purified mercury in a relatively short time is obtained.

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.According to the invention, the mercury is cleaned with water by being cleaned by the Mercury mass flows under pressure with air enriched water and so a vortex formation with temporary decomposition of the mercury mass into small particles, the as Amalgams decompose the metallic impurities present due to the air content of the water impurities that come to the surface of the mercury particles are washed by the water entrained and thus carried away above the mercury level.

Um eine weitgehende Zerlegung herbeizuführen, ist es vorteilhaft, das Wasser durch eine runde Scheibe einzuleiten, die so gelocht ist, daß ihre Öff-In order to achieve extensive decomposition, it is advantageous to pass the water through a round To introduce a disc that is perforated so that its opening

309 669/244309 669/244

nungen den Wasserstrahl tangential zu einem auf der Scheibe gedachten Kreis und spitzwinklig zum Boden des Behälters einführen.the water jet tangential to an imaginary circle on the disc and at an acute angle to the ground of the container.

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.As a result of the decomposition and the higher specific weight of the mercury, the impurities occur on the surface of the mercury drops formed after a relatively short time and become from there washed away by the water flowing in under pressure. Those washed away in such a way Impurities "move up from the water because of their lower specific gravity carried away.

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.The easy washability of the impurities from the surface of the mercury droplets is important due to the fact that the surface tension of the mercury is high, so that the once on the Impurities carried by the surface cannot penetrate the interior of the drops again.

Die öligen und fettigen Verunreinigungen werden gemäß der Erfindung von der Oberfläche der Quecksilbertropfen auch in der erwähnten Weise entfernt.The oily and greasy impurities are removed from the surface of the mercury droplets according to the invention also removed in the manner mentioned.

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. The metallic impurities present as amalgams are caused by the air content of the Water, which comes into strong contact with the surface of the mercury droplets, oxidizes. The metal oxides formed in this way are released by the water flowing through them in the manner mentioned above washed away and carried away. The removal of the metal oxides by washing is of the fact favors that the specific gravity of these oxides are considerably lower than those of mercury.

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.The device for carrying out the method according to the invention is very simple. it consists of a container for the mercury, which is provided with at least one water inlet opening at the bottom is. This opening or openings are with the water supply point, preferably with the Main line pipe, connected to a simple, possibly flexible pipe. The preferably round inlet openings on a disc or on several discs are arranged so that the incoming water induces a vortex movement of the mercury.

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.The container is at the top, preferably near the mercury surface, with an outlet opening provided through which the water containing the impurities leave the container can. The cleaning process can be checked very easily. Take a sample of the runoff water z. B. in a test tube, and when the water appears as clear as the freshly introduced, the cleaning process can be regarded as finished. The duration of the cleaning depends on the one hand on the amount of impurities present in the mercury, on the other hand on the height of the mercury column in the container. The higher this column of mercury, the more time there is for the perfect Cleaning necessary.

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.The water pressure must necessarily be that exerted by the mercury column on the lower inlet opening Exceed pressure. Only in this case can the water penetrate through the mercury column and the speed of the water jets required to crush the mercury bring. The drawing illustrates an example embodiment of the device for Implementation of the procedure.

Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch die ganze Vorrichtung undFig. 1 is a vertical section through the entire device and

Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht der Einlaßscheibe. Figure 2 is a perspective view of the inlet disc.

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 inThe mercury is introduced into the container 1. That from a main line with the usual pressure withdrawn water runs in the direction of arrow 2 through the pipes 7 and 3 to the inlet head 4 and arrives through the openings 6 of the inlet disc 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.ίο the container 1. The horizontal part 7 of the water pipe is above the level 8 of the mercury. The outflow opening arranged in the upper part of the container 1 9 allows the water containing the contaminants to drain when the water reaches the Mercury level has exceeded 8. After cleaning is finished, the purified mercury can be used from the container 1 through the drain opening 11 located at the bottom of the container by opening the Valve 10 can be derived.

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.The openings 6 of the inlet disk 5 are concentric with the circumference of the disk imaginary circle. The leading face of the openings is almost perpendicular to the face of the disc. For this purpose you can z. B. arrange radial incisions on the disc at the location of each opening and attach the parts 12 afterwards on the incisions so that the surface of the inlet opening is almost at right angles to the surface of the disc. In this way it becomes a turbine blade-like Obtained a shape through which the water enters a rectangular surface that corresponds to the corresponding Tangent of the circumference of the disc is parallel and at an acute angle to the surface of the disc.

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.The most significant advantages of the method and the device according to the invention are as follows: No chemicals are required to clean the mercury. The cleaning is done in a single Stage carried out, the vacuum distillation is also omitted. The implementation of the Cleaning takes a relatively short time. Those responsible for carrying out the procedure required device is very simple and cheap. The cleaning process does not require any heat and no electrical energy.

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.Of course, the device according to the invention can be of the embodiment described also be different. For example, it is possible to have continuous cleaning in one device perform, in which the mercury flows on an inclined surface and the inlet openings for the water are arranged at the bottom of the aforementioned inclined surface. It is also possible to use the Artificially enrich the air content of the water used for cleaning.

In den nachstehenden Beispielen sind die Ergebnisse von Versuchen dargelegt.The results of experiments are shown in the examples below.

example 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.250 kg of contaminated mercury are placed in a container with a capacity of 201. Then, through a disk similar to that illustrated in FIG. 2, water from the main conduit pipe is allowed to ^{flow through under a pressure of 2 to 3 kg / cm 2} , which contains the necessary amount of air. The cleaning takes 36 hours. When the draining water is completely clear, turn off the tap. The amount of drained and dried mercury is 248 kg.

Der Reinigungsgrad wird durch die folgenden spektralanalytischen Werte bestätigt:The degree of purification is confirmed by the following spectral analysis values:

VerVer Vor der ReinigungBefore cleaning Nach der ReinigungAfter cleaning unreinigungenimpurities des Quecksilbersof mercury < +<+ 00 FeFe Spurentraces 00 MgMg ++ 00 PbPb Spurentraces 00 SnSn Spurentraces 00 AlAl <+<+ 00 CuCu ++ 00 ZnZn ++ Spurentraces AgAg <+<+ 00 MnMn Spurentraces 00 CdCD

1.01.0

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.The sign "+" means that the relevant impurity in the mercury is numerically ao detectable amount is present. The "<+" sign means an increased amount of contamination. Incidentally, the data in this table show that the purified mercury contains non-volatile substances are only contained below 0.002 percent by weight.

Example 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:In the manner described in Example 1, but starting from a differently contaminated mercury and with a cleaning time of only 18 hours, the results are the following:

3535

4040

4545

In dem gereinigten Quecksilber sind nichtflüchtige Stoffe nur unter 0,002 Gewichtsprozent nachweisbar.In the purified mercury, non-volatile substances are only detectable below 0.002 percent by weight.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Method of cleaning mercury with water by removing the non-volatile Impurities to a content of less than 0.002 ° / o,

Ver Before cleaning After cleaning impurities of mercury 4- 0 Pb ^Jr ^J r 0 Sn traces traces Mg traces 0 Fe traces 0 Si traces traces Cu -f- 0 Zn -T--T- traces Ag

characterized in that water enriched with air is allowed to flow through the mercury mass to be purified under pressure and thus causes a vortex formation with temporary breakdown of the mercury mass into small particles, the metallic impurities present as amalgams being decomposed by the air content of the water which reach the surface of the mercury particles are washed, carried away by the water and thus discharged above the mercury level.

2. The method according to claim 1, characterized in that the water under pressure in the Mercury mass is introduced in such planes that are tangential to one at one preferably In the bottom part of the mercury vessel arranged inlet disc lying imaginary circle lie.

3. Device for performing the method according to claim 1 or 2, characterized in that that this one containing the mercury to be cleaned container (1) and one Water inlet opening provided with at least one inlet disc (5) and connected to a pressurized water line contains, wherein the inlet disks are provided with such water outflow openings (6) are, through which the water to the disc surface at an acute angle and in to one imaginary circle lying on the disk tangential planes into the mercury mass is directed, the container at the bottom with a drain opening (11) for the cleaned Mercury and above the mercury level (8) with an overflow (9) for the discharge of the Wash water containing impurities is provided.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the water inlet line with the pressurized water pipe feeding them through a tank above the mercury level (8) lying shut-off element is connected.

5. Apparatus according to claim 3, characterized in that for continuous cleaning a container with a sloping bottom is arranged for the mercury, in which the mercury flows, this bottom having several successive ones in the direction of flow of the mercury Water inlet discs is provided.

Documents considered: Belgian Patent No. 501 520.

1 sheet of drawings