DE1567983C - Alkali Elektrolysezelle mit Queck silberkathode und Verfahren zum Abtrennen der in der Sole und im Na Amalgan anfallen den Verunreinigungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Elektrolysezellen mit Quecksilberkathoden für die Elektrolyse von Alkalichloriden und ein Verfahren zum Abtrennen der in der Sole und im Na-Amalgam anfallenden Verunreinigungen. ■■;.:■'·■-■■■ ■'■■■ .Λ : "5

Insbesondere betrifft die Erfindung Elektrolysezel- \" len einer bereits vorgeschlagenen Art, bei denen zunächst eine primäre Elektrolyse vorgenommen wird, indem man Quecksilber über die Bodenplatte einer länglichen Elektrolysezelle in zu ihr senkrechter Richtung strömen läßt; - Anschließend, wenn das Quecksilber über eine Seitenwand eines Auslaßkanals: strömt, der senkrecht zum Quecksilberstrom in der Elektrolysezelle verläuft, und: in diesen herabfällt, ; findet eine weitere sekundäre Elektrolyse im Auslaßkanal statt. Danach wird das Quecksilber durch eine Querwand der Elektrolysezelle abgeführt... , , .'■

In einer derartigen Elektrolysezelle kann der Strömungsweg in der primären Elektrolysekammer extrem klein gemacht werden. Daher ist die Verweilzeit des Quecksilbers in der Elektrolysezelle sehr kurz, so daß die Amalgamkonzentration ebenfalls gering ist. Folglich können die pro Stromeinheit erzeugten Mengen an unerwünschten Substanzen oder Fremdstoffeh, z.B. Quecksilberbutter oder Wasserstoff, auf einem geringen Wert gehalten werden, so daß die Stromausbeute beträchtlich' erhöht wird. Außerdem ist es möglich, bei hohen Stromdichten zu arbeiten.

Wenn sich jedoch bei derartigen Elektrolysezellen ' Fremdstoffe oder Verunreinigungen, z. B. Quecksilberbutter oder Graphitteilchen, die durch eine Zersetzung der Graphitelektroden entstehen, innerhalb der Elektrolysezellen ansammein, dann führen sie zu einer Abnahme der Überspannung des Quecksilbers, zu Reaktionen mit dem Amalgam unter Bildung von Wasserstoff und zu einer Verminderung der Strom- _: ausbeute. Es können sogar, Kurzschlüsse auftreten, wenn die Fremdstoffe, die auf der Oberfläche der Quecksilberkathode schwimmen, mit der Anode in Berührung gelangen.

Zur Beseitigung der Fremdstoffe bzw. Verunreinigungen wird bisher ein Gefäß mit einer umlaufenden Salzlösung verwendet, das durch eine Drossel von der Elektrolysezelle getrennt ist. Das Quecksilber und die Salzlösung werden in das Gefäß eingeleitet. Die Salzlösung tritt dann durch ein Rohr im Gefäß aus, während das Quecksilber herausgeführt wird, indem man es durch eine Drossel leitet, die am Ausfluß des Gefäßes vorgesehen ist. Dadurch sammeln :i sich die Fremdstqffe stromaufwärts auf der Queck- 50, silberoberfläche, so daß sie am oberen Teil des Gefäßes abgeschöpft werden können.

Da in diesem Fall die Quecksilberoberfläche in _r dem Gefäß auf der gleichen Höhe wie im Ausfluß- _'.■:. kanal ist, besteht nicht nur die Gefahrvön Kurz-Schlüssen in der Elektrolysezelle auf Grund der nicht entfernten Fremdstoffe, sondern es erfordert auch viel Arbeit, eine große Anzahl von Elektrolysezellen ;..■■<. häufig mit der Hand zu säubern. Außerdem ist das j häufige öffnen des Deckels des Gefäßes, in dem sich die Salzlösung befindet, wegen des hohen Gehalts an ?^s Clor- und Quecksilberdämpfen für die Umgebung ' schädlich und daher unerwünscht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ^! die erwähnten Schwierigkeiten auszuräumen. Insbesondere soll ein Verfahren und ein Gerät angegeben werden, mit denen das Na-Amalgam, die Sole und die Verunreinigungen, die aus einer Elektrolysezelle des oben beschriebenen Typs ausströmen, in einfacher und sicherer Weise kontinuierlich und mit hohem Wirkungsgrad voneinander getrennt werden können. ■;·.. ' ^-/· ■ ■. ■ ' ' _ v- .

Gemäß der Erfindung besteht ein Verfahren zur Trennung vom verbrauchten Quecksilber, der Salzlösung und der Verunreinigungen, die alle aus einer Elektrolysezelle des oben beschriebenen Typs mit einer Quecksilberkathode zur Alkalichlorid-Elektrolyse ausströmen, darin, daß ein größerer Teil des verbrauchten Quecksilbers durch einen Hauptkanal ; am unteren Teil eines Abflusses des Auslaßkanals einer Aufbereitungsanlage für das Amalgam zugeführt wird, während die umlaufende Salzlösung, die auf dem Quecksilber suspendierten Verunreinigungen und ein 'weiterer Teil des Quecksilbers durch ein Rohr abgeleitet werden, dessen Eingangsöffnung, die in der Nähe des Abflusses, angebracht ist, einen unteren Rand aufweist, der gleichhoch oder etwas höher als das Quecksilberniveau am Quecksilberaustritt aus dem Auslaßkanal liegt. Die Salzlösung, das Quecksilber und die Verunreinigungen werden dann mittels einer Trennstufe voneinander getrennt, und das getrennte Quecksilber wird kontinuierlich demjenigen Quecksilber zugeleitet, das durch den Hauptkanal zur Aufbereitungsanlage strömt.

Zur Ausübung dieses Verfahrens ist nach der Erfindung eine Vorrichtung vorgesehen, die später in den Einzelheiten beschrieben wird.

Da die Verunreinigungen, z. B. Quecksilberbutter oder Graphitteilchen, in einer Trennstufe gesammelt werden, die vom Quecksilber in der Elektrolysezelle vollständig isoliert ist, können sie auch dann.keinen ,schädlichen Einfluß auf die Elektrolysezelle ausüben, wenn sie in großen Mengen vorliegen. Daher kann die Häufigkeit des Reinigungsvorganges verringert werden. Die Quecksilberbutter, die Graphitteilchen und andere Freitfdstoffe, die sich auf der Quecksilberoberfläche in der Trennstufe ansammeln, können außerdem leicht abgeschöpft werden, und ein Ausströmen schädlicher Gase wie Chlor wird vermieden.

Durch das Anbringen eines Rohrs zum Ausströmen der Verunreinigungen, dessen Einlaß etwas höher als die Quecksilberoberfläche in der Trennstufe liegt, können die Trennstoffe, die sich auf der Quecksilberoberfläche ansammeln, leicht weggeführt werden.

Da schließlich die Quecksilbermenge, die zusammen mit der Salzlösung in die Trennstufe geführt wird, sehr klein ist, ist die in ihr zurückgehaltene Quecksilbermenge ebenfalls klein. Folglich- ist die Zersetzung des Amalgams in der Trennstufe, in der keine Elektrolyse stattfindet, ebenfalls extrem niedrig, so daß die Stromausbeute groß ist. - ' [

' Die Erfindung wird nun auch an Hand der Abbildungen ausführlich beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei einige Teile weggeschnitten sind;

F i g. 2 zeigt einen Schnitt des Ausführungsbeispiels nach der F i g. 1 mit Einzelheiten der Trennstufe.

Eine Elektrolysezelle mit einer Quecksilberkathode enthält zunächst gemäß der Fig. 1 zwei primäre Elektrolysekammern.1 und la. Das von einer Pumpe 23 kommende Quecksilber tritt in zwei Zuführkanäle 3 und 3 a ein, die in Längsrichtung der Elektrolysekammern 1 und la unterhalb der Seiten-

wände 2 und la angebracht sind. Anschließend wird das Quecksilber durch Schlitze 4 und Aa in die entsprechenden Elektrolysekammern 1 bzw. la geführt. ;

In die'sen wird es in Querrichtung über die Oberfläche der Kathoden 24 und 24 a geleitet und dadurch die Elektrolyse der Salzlösung zwischen den Elektroden 5 und 5a hervorgerufen. Anschließend fällt das Quecksilber als zusammenhängender Film über je eine Seitenwand eines Auslaßkanals 6 in diesen herab und strömt dann, während eine sekundäre Elektrolyse stattfindet, in einer zur Strömungsrichtung während der primären Elektrolyse senkrechten Richtung im Auslaßkanal 6 weiter. Anschließend wird es durch einen Abfluß 8 im unteren Teil einer Querwand 7 der Elektrolysezelle, abgeführt. Der größte Teil des Quecksilbers strömt somit durch eine Hauptleitung 9 ab und tritt in eine Aufbereitungsanlage 10 für das Amalgam ein. .

Der Auslaßkanai 6 endet an einer Querwand 11, in deren unterem Teil der Abfluß 8 vorgesehen ist. Am oberen Teil dieser Wand 11 ist eine öffnung 13 mit einem unteren Rand vorgesehen, der sich bis etwas oberhalb des Quecksilberniveaus 12 im Auslaßkanal 6 erstreckt. Durch die Öffnung 13 tritt die Salzlösung' aus und strömt in das Rohr 14 hinein.

Mit Hilfe dieser Anordnung werden Fremdstoffe oder Verunreinigungen wie Quecksilberbutter und Graphitteilchen, die bis zum äußeren Ende des Auslaßkanals gelangt sind, zusammen mit einem Teil des im Auslaßkanal 6 strömenden Quecksilbers im Strom der Salzlösung mitgerissen und nach · dem Steigen an die Oberfläche zusammen mit der Salzlösung durch das Rohr 14 abgeführt.

Das Rohr 14 ist mit einer Trennstufe 15 verbunden, in der die umlaufende Salzlösung getrennt und durch ein Rohr 16 zu einer nicht gezeigten Salzlösungsanlage weiterbefördert wird. Im Bedarfsfall kann auch ein Teil der Salzlösung gemäß dem japanischen Patent 311699 in die Elektrolysezelle zurückgeführt werden. -

Das am Boden der Trennstufe gesammelte Quecksilber wird durch einen Abfluß 17 am Boden der Trennstufe, durch ein Rohr 18 und eine öffnung 19 in den Hauptkanal 9 geführt. Dadurch, daß die öffnung 19 an einer Stelle angeordnet ist, durch die die Quecksilberoberfläche in der Trennstufe auf einer geeigneten] Höhe gehalten werden kann, kann zwischen dem hydrostatischen Druck des Quecksilbers im Rohr 18 und dem Quecksilber und der Salzlösung in der Trennstufe 15 ein Gleichgewicht hergestellt werden, damit eine kontinuierliche Trennung des Quecksilbers stattfinden kann. V

Verunreinigungen 20, die an der Grenzfläche zwischen dem Quecksilber und der Salzlösung suspendiert sind, können mittels einer öffnung am oberen Ende der Trennstufe 15 entfernt werden, wenn ein Deckel 21. geöffnet wird. Andererseits kann auch ein Rohr 22 vorgesehen werden, dessen Ende an oder V etwas oberhalb der Grenzfläche angeordnet wird, wie es die F i g. 2 zeigt. Die öffnung 19 des Rohrs 18 ist mit einer Hülle 25 umgeben, die an und über dem Hauptkanal 9 angebracht ist. '

Das Hauptmerkmal der Erfindung ist in der Trennvorrichtung für das Quecksilber zu sehen, die hier in Form eines Ausführungsbeispiels beschrieben ist. Ohne die Trennvorrichtung würde es sehr schwer sein, die Verunreinigungen zusammen mit der Salzlösung ausströmen zu lassen bzw. zu verhindern, daß die Verunreinigungen mit dem Quecksilber weggespült werden. Die Quecksilbermenge in der Elektrolysezelle würde daher stetig abnehmen, bis nach längerer Zeit der Betrieb eingestellt werden müßte.

Obwohl die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben wird, das von einer Elektrolysezelle mit zwei primären Elektrolysekammern auf beiden Seiten des Auslaßkanals für das Quecksilber ausgeht, kann sie in ähnlicher Weise auch dann angewendet werden, wenn sich die Elektrolysekammer nur auf einer Seite dieses Auslaßkanals befindet.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abtrennen der in der Sole und im Na-Amalgam anfallenden Verunreinigungen in einer Alkali-Elektrolysezelle mit Quecksilberkathode, wobei das Quecksilber durch mindestens eine primäre Elektrolysekammer strömt, in einem gleichförmigen Film über eine Seitenwand eines Auslaßkanals, der senkrecht zur Strömungsrichtung des Quecksilbers in der Elektrolysekammer verläuft, herabfällt und dann in ihm weiterströmt, bis es an einer Querwand der Elektrolysezelle ausfließt, dadurch gekennzeichnet, daß ein größerer Teil des verbrauchten Quecksilbers durch einen Hauptkanal einer Aufbereitungsanlage für das Amalgam zugeführt wird, während die umlaufende Salzlösung, die auf der Quecksilberoberfläche suspendierten Verunreinigungen und der Rest des Quecksilbers einer Trerinstufe zugeleitet werden, in der sie kontinuierlich getrennt werden, woraufhin das getrennte Quecksilber kontinuierlich in den Hauptkanal eingeleitet wird.

2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den unteren Teil eines Abflusses (8) am Auslaßkanal (6) ein Hauptkanal (9) angeschlossen ist, der zur Aufbereitungsanlage (10) für das Amalgam führt, daß ferner in der Nähe des Abflusses (8) die Eingangsöffnung (13) eines Rohrs (14) vorgesehen ist, die mit einem unteren Rand versehen ist, der gleich hoch oder etwas höher als das Quecksilberniveau am Abfluß ist, daß weiterhin mit dem anderenEnde des Rohrs(14) eine Trennstufe (15) verbunden ist, aus der ein Rohr (18) das abströmende Quecksilber in den Haupt-■ kanal (9) der Aufbereitungsanlage (10) führt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen