DE2558115B2 - Verfahren zum gleichzeitigen gewinnen von selen und quecksilber - Google Patents
Verfahren zum gleichzeitigen gewinnen von selen und quecksilberInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum gleichzeitigen Gewinnen \on Selen und Quecksilber aus
Hüttenzwischen-, Hüttenneben- und Hüttenabfallprodukten, in denen Selen und Quecksilber hauptsächlich
als Quecksilberselenid und daneben auch elementar vorliegt.
Während der überwiegende Teil des Quecksilbers aus natürlichen quecksilberhaltigen Erzen stammt, findet
sich Selen, abgesehen von einigen seltenen Mineralien, in natürlichen Erzen nur in äußerst geringer Konzentra- ΊΓ·
tion. Bei der Gewinnung von Selen kommen daher im wesentlichen Hüttenzwischen-, Hüttenneben- und Hüttenabfallprodukte
zum Einsatz, in denen das Selen bereits in höheren Konzentrationen angereichert
vorliegt. Hauptsächlich treten in diesen Ausgangsmaterialien Selen und Quecksilber als Quecksilberselenid
gebunden auf, teilweise liegen sie jedoch auch elementar vor.
Es sind bereits Verfahren zum Gewinnen von Selen aus Hüttenzwischenprodukten aus den deutschen
Patentschriften 6 56 100 und 12 01 069, den deutschen Offenlegungsschriften 20 53 334 und 24 06 119, der
japanischen Patentschrift 2455/56, der UdSSR-Patentschrift 1 74 794, der USA.-Patentschrift 32 88 561 sowie
aus dem Artikel von S. Lösch au, Erzmetall 12, 1959, 21, bekannt. Diese Verfahren bestehen im wesentlichen
aus einem
(a) sulfatisierenden Rösten,
(b) Rösten mit Soda oder Erdalkalioxiden oder -carbonaten, <>°
(c) alkalischen oder sauren Druckaufschluß,
(d) Schmelzen mit Alkalihydroxiden unter Zugabe von Reduktionsmitteln oder
(e) Chlorieren mit Chlorgas bei 300 bis 5000C oder in
einer Kaliumchlorid/Natriumchlorid-Schmelze. ('5
Die bekannten Verfahren weisen jedoch gewisse Nachteile auf. So fällt bei den Verfahren gemäß (c) und
(d) ein stark mit Quecksilber verunreinigtes Selen an.
Bei den Verfahren nach (a) und (e) verflüchtigt sich ein Teil des Quecksilbers und bei dem Verfahren gemäß (b)
wird durch die Zugabe von Reaktionsmitteln, die beim Verflüchtigen des Quecksilbers das Selen binden, der in
den Ausgangsmaterialien relative hohe Selengehalt auf einen geringen Gehalt reduziert, so daß die Selengewinnung
unwirtschaftlich ist.
Bekannt ist aus »Chemisches Zentralblatt«, 1965, Heft
11, 2263 auch ein Verfahren, bei dem aus Abfällen von
Schwefelsäurefabriken mit Hilfe gasförmigen Chlors in wäßriger Lösung elementares Selen und Tellur gewonnen
wird. Des weiteren wird in »Chemical Abstracts«, 1971, Vol. 75,93 960z ein Verfahren zum Behandeln von
elementarem Selen, Gold und Platinmetallen aus Kupfer-Nickel-Anodenschlamm mit gasförmigem Chlor
in einem wäßrigen Medium beschrieben, das auf lösliche Verbindungen abzielt. Beide Verfahren streben nicht die
gleichzeitige Gewinnung von Selen und Quecksilber an und basieren auf der Verwendung spezieller Ausgangsmaterialien.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren zum gleichzeitigen Gewinnen
von Selen und Quecksilber durch Abtrennen beider Elemente aus Hüttenzwischen-, Hüttenneben- und
Hüttenabfallprodukten zu schaffen, bei dem ein nahezu quecksilberfreies Selen anfällt.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß
das Ausgangsmaterial in Wasser oder in verdünnter Salzsäure suspendiert und so lange Chlorgas
in die wäßrige Suspension eingeleitet wird, bis das an Selen und Schwefel gebundene Quecksilber sowie das
an Quecksilber gebundene und das elementare Selen i.i
Lösung gegangen sind, das Quecksilber durch Alkalisieren der Lösung als Quecksilberoxid ausgefällt und nach
Filtration und ansäuern das Selen aus dem Filtrat durch
Reduktionsmittel ausgefällt wird.
Beim Einleiten des Chlorgases entstehende Selensäure kann durch Kochen der Lösung reduziert werden.
Des weiteren können nach dem Alkalisieren der Lösung zum Ausfällen des restlichen Quecksilbers geringe
Mengen einer Ammoniumhydroxid-Lösung zugesetzt werden. Größere Mengen an elementarem Schwefel
stören den Verfahrensablauf nicht.
Die Basisreaktion des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufschluß von Quecksilberselenid, -sulfid und
elementarem Selen als Hauptbestandteile der Ausgangsmaterialien ist die Oxidation dieser Verbindungen
durch die aus dem Chlorgas und Wasser entstehende unterchlorige Säure.
Cl2 + H2O
HCl + HOCl (1)
Die sich bei der Oxidation des Selens laufend verbrauchende unterchlorige Säure wird nach der
Gleichgewichtsreaktion (1) laufend aus gelöstem Chlor und Wasser ersetzt.
Die Oxidation von Selen und Quecksilberselenid verläuft bei entsprechender Temperaturführung bis zur
Stufe der selenigen Säure wie folgt:
2HOCl + Se + H
3 HOCl + HgSe
3 HOCl + HgSe
> H2SeO3H-HCl (2)
H2SeO3 + HgCI2 -L HCl (3)
In einer Folgereaktion (4) zu einem geringen Teil entstehende Selensäure läßt sich gemäß Reaktion (5)
durch Aufkochen der gesamten Reaktionslösung wieder
zu seleniger Säure reduzieren, da genügend gelöster Chlorwasserstoff als Reduktionsmittel zur Verfügung
sieht.
H2SeO, + HOCI — ♦ H2SeO4 + HCI (4)
H2SeO4 -1- 2HCl —- H2SeO3 + H2O + Cl2? (5)
Geringe Anteile Sulfid im Ausgangsmaterial in Form von Quecksilbersulfid werden gemäß Reaktion (6) von
unterchloriger Säure zu Sulfat oxidiert.
4HOCI + HgS —- H2SO4 + HgCl2 + 2HCI (6)
Elementarer Schwefel wird dagegen bei den gewählten Reaklionsbedingungen bis zu 500C von unterchloriger
Säure nicht angegriffen und verbleibt, ebenso wie elementares Quecksilber, im Rückstand.
Nacn dem Abtrennen der ungelösten Feststoffe wird der wäßrigen, hauptsächlich Quecksilberchlorid, Chlorwasserstoff
und selenige Säure enthaltenden Lösung, eine dem Chlorwasserstoff- und Quecksilbergehalt
äquivalente Menge an Alkalihydroxyd zugesetzt. Hierbei fällt gemäß Reaktion (7) quantitativ gelbes
Quecksilber(II)-Oxid aus, das nach dem Abtrennen und Nachwaschen mit Wasser nur noch Spuren von
Chlorid-Ionen enthält.
HgCl2+ 2 OH
HgOi + 2Cl" +H2O (7)
>400°C
2HgO
2Hg+O2
(8)
Das Selen wird dann in üblicher Weise in salzsaurem Milieu mit Schwefeldioxid, Hydrazinhydrat oder Kongalit®(Formaldehydnatriumsulfoxylat)
ausgefällt.
Das so erhaltene Selen besitzt eit;e Reinheit über 99%
und einen Quecksilbergehak unter 20 ppm.
Im Rahmen eines Versuchs wurden 10Og Quecksilbf r-Selen-Ausgangsmaterial in 500 ml Wasser unter
Rühren suspendiert und 40 g Chlorgas im Verlaufe von 25 Minuten in die Suspension eingeleitet, wobei die
Temperatur auf 42°C anstieg. Der ungelöste Rückstand wurde abfiltriert. Zu dem Filtrat wurden 250 ml einer
22%igen Natriumhydroxidlösung zugesetzt, wobei gelbes Quecksilberoxid ausfiel, das abfiltriert und
getrocknet wurde; es wog 28,2 g. Anschließend wurde die Lösung mit 1 ml einer 10%igen Ammoniumhydroxid-Lösung
versetzt. Der weiße Niederschlag wurde abfiltriert und getrockr.et; er wog 18 mg. Das Fiitrat
wurde mit 30 ml konzentrierter Salzsäure angesäuert und bei 5O0C mit 20 ml 80%iger Hydrazinhydrat-Lösung
vermengt. Das anfallende rote Selen wurde durch Aufkochen der Lösung in schwarzes Selen überführt,
dessen Menge 11,7 g Rohselen betrug.
Das gelbe Quecksilberoxid zersetzt sich gemäß Reaktion (8) oberhalb 4000C zu Sauerstoff und
elementarem Quecksilber, das kondensiert und abgetrennt wird.
Zum Fällen des restlichen Quecksilbers aus der selenige Säure enthaltenden Lösung kann gegebenenfalls
im alkalischen Milieu etwas Ammoniumhydroxid-Lösung zugesetzt werden, wobei gemäß Reaktion (9)
Diamminquecksilber(II)-chlorid, ein weißes, schmelzbares Präzipitat, ausfällt.
HgCl2 + 2NH3
[Hg(NH3)2]Cl2| (9)
Analyse | des Ausgangsmatenals: | des DiamminquecksilberOlj-chlorids: | (g) (g) (%) |
36% Feuchtigkeit 39,4% Hg I im trockenen 19,27% Se j Material |
73,7% Hg | 25,22 24,17 95,8 | |
Analyse | des Quecksilberoxids: | des Rohselens: | 12,33 11,6 94,1 |
85,7% Hg < 10 ppm CF |
99,14% Se 15 ppm Hg |
||
Analyse | |||
Ausgangsnialerial Ausbeute | |||
Analyse | |||
Hg | |||
Bilanz | Se |
Claims (3)
1. Verfahren zum gleichzeitigen Gewinnen von Selen und Quecksilber aus Hüttenzwischen-, Hüttenneben-
und Hüttenabfallprodukten, in denen Selen und Quecksilber hauptsächlich als Quecksilberselenid
und daneben auch elementar vorliegt, d a durch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial
in Wasser oder in verdünnter Salzsäure suspendiert und so lange Chlorgas in die wässerige
Suspension eingeleitet wird, bis das an Selen und Schwefel gebundene Quecksilber und das an
Quecksilber gebundene und das elementare Selen in Lösung gegangen sind, das Quecksilber durch
Alkalisieren der Lösung als Quecksilberoxid ausgefällt sowie nach Filtration und Ansäuern das Selen
aus dem FJItrat durch Reduktionsmittel ausgefällt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Chlorgas versetzte Lösung
aufgekocht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Lösung nach dem
Alkalisieren mittels einer Ammoniumhydroxid-Lösung restliches Quecksilber ausgefällt wird.
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