DE3816282C1 - - Google Patents
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur destillativen
Reinigung quecksilberhaltiger Stoffe bzw. Stoffgemische
und/oder zur Gewinnung von Quecksilber.
Zum Stand der Technik ist zu nennen die DE-OS 22 10 759,
die ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Quecksilber
aus wäßrigen Lösungen, speziell zum Entfernen von geringen
Spuren Quecksilber aus einer erschöpften Solelösung, die
aus den Elektrolysezellen beim Quecksilberverfahren der
Chloralkali-Elektrolyse austritt, betrifft.
Dabei wird die Lösung mit einem chemischen Reduktionsmittel
behandelt,
das erhaltene feinverteilte oder kolloidale Quecksilber durch Wasserdampfdestillation entfernt,
der gemischte Dampf kondensiert, und
das Quecksilber aus dem Kondensat abgetrennt.
das erhaltene feinverteilte oder kolloidale Quecksilber durch Wasserdampfdestillation entfernt,
der gemischte Dampf kondensiert, und
das Quecksilber aus dem Kondensat abgetrennt.
Zum Stand der Technik ist weiterhin zu nennen die
GB-PS 15 24 464, betreffend die Reinigung von quecksilber
haltigen Schlämmen, wobei die Schlämme auf eine Temperatur
von 200 bis 350°C, vorzugsweise bei reduziertem Druck von
minus 0,06 bis minus 0,10 Atmosphären erhitzt wird,
der so erhaltene Dampf bei subatmosphärischem Druck
kondensiert wird bei einer Temperatur vorzugsweise
von 20-50°C und weitere Dampfspuren bei überatmos
phärischem Druck, vorzugsweise von 2-3 Atmosphären
und einer Temperatur von 5-35°C kondensiert werden.
Ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik wird im fol
genden anhand der Aufarbeitung Hg-haltiger Aktivkohle
bzw. der Gewinnung von metallischem Quecksilber aus Erzen
oder Konzentraten beschrieben.
Verfahren zur Gewinnung von Quecksilber durch Trocken
destillation aus quecksilberhaltigen Stoffen sind aus der
Verhüttung von quecksilberhaltigen Erzen oder Mineralien
bekannt. Ebenso ist es bekannt, quecksilberhaltige Rück
stände, z. B. aus der Azetaldehyd-Elektrolyse oder Aktiv
kohleschlämme aus der Chloralkali-Elektrolyse durch eine
solche Trockendestillation von Quecksilber zu reinigen.
Diese Verfahren nach dem Stand der Technik beinhalten, daß
das Aufgabegut vor dem Einbringen in den Destillations
apparat möglichst weit getrocknet wird, um bei dem
Destillationsprozeß nicht auch noch zusätzlich die Ver
dampfungswärme für das Wasser aufbringen zu müssen, das
vorher durch Trocknen demzufolge zu entfernen ist. Wenn
bei der Quecksilberverhüttung z. B. eine Anreicherung des
Rohmaterials durch Flotation durchgeführt wurde, so
strebt man vor dem Einsatz des Materials in den Destil
lations- bzw. Röstöfen eine Reduzierung des Feuchtigkeits
gehaltes auf ca. 8 bis 10% an. Quecksilberhaltige Rück
stände werden nach dem Stand der Technik durch mechanische
Trennverfahren ebenfalls entwässert, bevor das Queck
silber durch thermische Behandlung des Aufgabegutes
destillativ entfernt wird; so werden z. B. quecksilber
haltige Schlämme aus der Chloralkali-Elektrolyse durch
Filterpressen im Feuchtigkeitsgehalt auf ca. 20 bis
45 Gew.-% reduziert.
Die bekannten Destillationsapparate für die Quecksilber
gewinnung bzw. Reinigung von Stoffen von Quecksilber
lassen sich danach unterteilen, ob und wie das Einsatz
material in ihnen bewegt wird während des Destillations
prozesses.
Bei einer Variante wird das Material nicht bewegt. Es
ruht in einer oder mehreren Schichten entweder direkt
auf Wandungen des Destillationsapparates oder auf Blechen,
auf die es vorher aufgebracht wurde und die dann in den
Destillationsapparat eingebracht werden. Diese Apparate
werden bevorzugt angewendet, wenn feinkörniges oder pul
verförmiges Material behandelt wird, um den Staubaus
trag mit den Dämpfen und Gasen gering zu halten, die aus
dem Destillationsapparat abgeleitet werden. Es handelt
sich bei diesem Verfahren um einen Chargenbetrieb mit der
Aufheizung von Ballast-Massen und dem anschließenden Abkühlen
derselben.
In einer anderen Variante wird das Material während des
Destillationsprozesses geringfügig bewegt, wandert aber
während des Prozesses durch die Destillationsapparatur
durch. Dieses Prinzip wird vorzugsweise angewendet bei
der Verhüttung von quecksilberhaltigen Mineralien, z. B.
in Schachtöfen ohne oder mit Einbauten.
Eine dritte Variante beinhaltet, daß das Material während
des Destillationsprozesses bewegt wird, um Stoff- und
Wärmeübergangsprozesse während des Destillationsvorganges
zu verbessern.
Hierfür sind nach dem Stand der Technik Drehrohröfen be
kannt. Diese funktionieren, indem ein mit seiner Achse
waagrecht aufgestelltes oder gegen die Waagrechte leicht
geneigtes Drehrohr langsam um seine Achse rotiert. Dadurch
kommt das Gut immer mit neuen Teilen der Wandung in Be
rührung bzw. wird im Gegensatz zu einer ruhenden Schicht,
mit immer anderer Oberfläche der Ofenatmosphäre ausgesetzt.
Bei waagerechter Anordnung werden Drehrohrapparate in der
Regel im Chargenbetrieb beschickt und entleert. Bei leicht
geneigter Anordnung wandert das zu behandelnde Material in
Neigungsrichtung der Achse durch den Drehrohrofen, wobei
die Aufenthaltszeit von der eingestellten Drehzahl be
stimmt wird. Es ist auch bekannt, im Innern der Dreh
rohre Einbauten anzubringen, die eine Zerkleinerung von Verklumpungen des
Materials bewirken sollen und Bewegungen des Gutes
unterstützen.
Die bekannten Verfahren zur Destillationsbehandlung
quecksilberhaltiger Stoffe können ferner danach unter
schieden werden, ob die Destillation
- - bei Atmosphärendruck oder leichtem Unterdruck,
- - oder im Vakuum durchgeführt wird.
Für die oben angeführten Apparate ist beides bekannt.
Die bekannten Apparate zur Behandlung quecksilberhaltiger
Stoffe werden etwa bei Atmosphärendruck betrieben. Es wird
ein leichter Unterdruck eingestellt, der zum Zweck hat,
Leckagen von der Ofenatmosphäre nach außen zu verhindern,
zur Verhinderung von Quecksilberverlusten an die Umgebung,
ebenso wie aus Gründen des Arbeitsschutzes wie auch zur
Erhöhung der Quecksilberausbeute.
Der Unterdruck im Destillationsapparat beträgt in der Regel
nur einige Millimeter Wassersäule, nicht jedoch weniger als
0,9 bar absoluten Druck.
Bekannt ist ferner, daß bei der Destillation quecksilber
haltiger Stoffe Staubildung aus dem Gut Probleme bereitet
in der nachgeschalteten Kondensation. Aus den Gewinnungs
verfahren von Quecksilberhütten ist bekannt, daß das
Kondensationsprodukt stets zu einem mehr oder weniger
großen Teil aus einem mit metallischem Quecksilber
durchsetzten feuchten oder schlammigem Material, das man "Stupp"
nennt, besteht. Die Stupp-Bildung wird bei Verfahren gemäß
dem Stand der Technik durch folgende Faktoren begünstigt:
Anwesenheit von Kohlenstoff, feinkörnige Beschickung und bei einer Bewegung des Gutes.
Anwesenheit von Kohlenstoff, feinkörnige Beschickung und bei einer Bewegung des Gutes.
Bei den bekannten Verfahren erfolgt die Beheizung der
Destillationsöfen entweder direkt, z. B. durch Flammen
oder Rauchgase, oder indirekt über eine der Wandungen, z. B.
durch Flammen oder elektrisch.
Die Verfahren, die bei atmosphärischem Druck oder leichtem
Unterdruck zur Reduzierung der Leckagen arbeiten, und
das sind im wesentlichen alle, bei denen das Gut während
des Destillationsprozesses bewegt wird, erfordern dazu hohe
Temperaturen, über ca. 400 bis 600°C.
Andernfalls ist der Restgehalt an Quecksilber in den be
handelten Stoffen zu hoch.
Bei diesem Temperaturniveau ist das Einbringen der er
forderlichen Wärme im indirekten Wärmeaustausch durch
kondensierenden Dampf eines Heizmediums oder Abgabe der
Wärme einer Wärmeträgerflüssigkeit technisch unter
wirtschaftlichen Bedingungen nicht möglich. Bei Destil
lationsöfen, in denen das Gut während des Destillations
prozesses nicht bewegt wird, ist das Arbeiten im
Vakuum bekannt. Unter diesen Bedingungen ist eine in
direkte Beheizung mit Betriebsmitteln wie Wasserdampf
oder Wärmeträgeröl bekannt. Eine solche Beheizung ist
wünschenswert, weil sie bessere Wärmeübergangszahlen
ergibt, als eine Beheizung mit gasförmigen Medien. Ins
gesamt ist eine indirekte Beheizung wünschenswert, denn
bei einer direkten Beheizung wird die Abgasmenge größer
und damit steigen die Quecksilberverluste aufgrund des
Quecksilberpartikaldrucks an. Bei Quecksilberhütten ist
dies die Hauptverlustquelle. Bei einer direkten Beheizung
ist weiterhin die Gefahr eines Mitreißens von Staub größer,
infolge höherer Strömungsgeschwindigkeiten im Ofen. Weiter
hin herrscht Brandgefahr, wenn quecksilberhaltige Aktiv
kohle durch direkte Beheizung von Quecksilber befreit werden
soll.
Destillationsöfen mit im wesentlichen ruhendem Gut haben
den Nachteil eines schlechten Wärme- und Stoffübergangs.
Schichten können verkrusten, insbesondere bei feinkörnigen
Stoffen wie z. B. Aktivkohle in Pulverform. Es existiert
kein ausreichender Transportmechanismus durch die ruhende
Gutschicht zur Schaffung eines ausreichenden Partialdruck
gefälles für Quecksilber. Infolgedessen ergeben sich lange
Behandlungszeiten in den Öfen. Die gemäß dem Stand der
Technik übliche Reduzierung des Wassergehaltes vor Ein
bringung in den Destillationsapparat ist auch zu be
trachten im Hinblick auf Staubbildung im Destillations
apparat und Mitführung von Staub in die Kondensations
stufe. Durch die Reduzierung des Wassergehaltes im Auf
gabegut, soll die im Destilationsapparat verdampfende
Wassermenge reduziert werden. Bei direkt beheizten Öfen
kann dadurch die Rauchgasmenge geringer gehalten werden.
Bei indirekt beheizten, insbesondere bei solchen mit
ruhendem Gut, kann die Ofendurchlaufzeit verkürzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht nun vor, daß queck
silberhaltige Aufgabegut mit einem deutlich größeren
Flüssigkeitsgehalt als bisher bekannt in den Destillations
apparat einzubringen, um während des Destillationsvor
gangs durch diese Flüssigkeitsmenge eine Waschwirkung für
die den Destillationsapparat verlassenden Dämpfe/Gase aus
zuüben. Auf diese Weise wird der Staubgehalt in diesen
Gasen und Dämpfen so stark reduziert, daß es zu keiner
wesentlichen Stupp-Bildung kommt, obwohl das zu behandelnde
Gut im Innern des Apparates intensiv bewegt wird. Die
intensive Bewegung erfolgt mit dem Ziel, hohe Wärme- und
Stoffübergänge zu erreichen. Dazu dienen feine Korngrößen.
Ferner geschieht diese Bewegung des Gutes - im Gegensatz zu den für die Behand
lung quecksilberhaltiger Stoffe bekannten Drehrohröfen in
einem zylindrischen Apparat mit ruhendem Mantel durch
rotierende Einbauten in seinem Innern. Solche Apparate
sind an sich bekannt als Dünnschichtverdampfer, sind aber
bisher nicht eingesetzt worden für die Behandlung queck
silberhaltiger Stoffe. Denn diese wurden bisher nicht mit
so hohen Feuchtigkeitsgehalten in einen Destillations
apparat gegeben, daß eine Versprühung möglich gewesen wäre.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht aber gerade dies vor.
Ferner ist es an sich bekannt, Dünnschichtverdampfer im
Vakuum zu betreiben. Ebenso ist es bekannt, Quecksilber
destillationsöfen im Vakuum zu betreiben, wenn das Gut ruht.
Nicht bekannt ist es bisher, Destillationsöfen für
Quecksilber, in denen das Gut während des Destillations
vorganges bewegt wird, im Vakuum zu betreiben, um dadurch
eine indirekte Beheizung mit Wasserdampf und/oder einer
Wärmeträgerflüssigkeit durchführen zu können. Die dadurch
möglichen hohen Wärmeübertragungszahlen sind Voraussetzung
für die im Innern des Apparates größere zu verdampfende
Feuchtigkeitsmenge.
Im Innern des Destillationsapparates sind in Bewegungs
richtung des Einsatzmaterials im wesentlichen zwei ver
schiedene verfahrenstechnische Aufgaben zu lösen,
die für das Verfahren wichtig sind:
- 1. Verdampfung der Flüssigkeitsmenge bei nicht zu hohen Temperaturen.
- 2. Reduzierung des Restgehaltes an Quecksilber in dem im wesentlichen von der Flüssigkeit befreiten Material bei höheren Temperaturen.
Für die erste dieser Aufgaben gilt, daß das Erfordernis
zur Übertragung großer Wärmemengen zur Verdampfung der
Flüssigkeit gegeben ist; dies wird bei dem erfindungsge
mäßen Verfahren auf der Betriebsmittelseite durch Be
heizung mittels kondensierendem Wasserdampf vorgesehen.
Für die zweite dieser Aufgaben gilt, daß bei dem erfindungs
gemäßen Verfahren keine großen Wärmemengen zu übertragen
sind und indirekte Beheizung mit einem organischen Wärme
trägermedium vorgesehen ist.
Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß vorliegender
Erfindung kann Quecksilber aus quecksilberhaltigen Stoffen
gewonnen werden.
Ferner werden damit Gase bzw. Dämpfe zur Kondensations
stufe geführt, die infolge der ausgeübten Waschwirkung
der aufgegebenen Suspension wenig Staub enthalten. Ohne
diese Waschwirkung wäre die vorgesehene Bewegung des Gutes
im Apparat nicht möglich, da zuviel Staub ausgetragen würde,
insbesondere bei Behandlung von Aktivkohle, die schon
pulverförmig vorliegt, die vermahlen würde oder durch
Abrieb von körniger Kohle entsprechende Staubanteile er
halten hat. Gerade bei der Behandlung von Aktivkohle liegen
alle Merkmale vor, die nach dem bekannten Stand der Technik
Stupp-Bildung begünstigen:
- - Kohlenstoffgehalt,
- - Feinkörnigkeit,
- - Bewegung in dem Destillationsapparat.
Durch die Möglichkeit des Arbeitens im Vakuum beim er
findungsgemäßen Verfahren kann die indirekte Beheizung mit
Dampf und/oder einer Wärmeträgerflüssigkeit realisiert werden,
weil der Dampfdruck des Quecksilbers dann bei
Temperaturen unter 400°C einen ausreichend niedrigen
Restquecksilbergehalt im behandelten Gut ermöglicht.
Durch die niedrigeren Temperaturen wird die Werkstoff
wahl für den Destillationsapparat vereinfacht, und es
werden die Voraussetzungen geschaffen für die mechanische
Realisierung der rotierenden Einbauten zum Abkratzen des
Gutes von Wandungen. Der Nachteil der ruhenden Schichten
des zu behandelnden Gutes mit schlechten Wärme- und Stoff
übergangsverhältnissen wird vermieden. Vermieden wird der
für die Destillationsapparate mit ruhenden Schichten
typische Chargenbetrieb, bei dem beim Aufheizen wie auch
beim Abkühlen immer größere Massen der Ofenkonstruktion als
Ballast erwärmt und abgekühlt werden müssen. Gesundheits
gefährdungen des Bedienungspersonals beim Umgang mit
quecksilberhaltigem Material, bei dem meist manuellen
Beschicken von Chargenprozessen, werden vermieden.
Die Bewegung des Gutes zwecks besserem Wärme-
und Stoffübergang, verglichen mit ruhenden Schichten,
bietet die Vorteile einer kontinuierlichen Prozeßführung
anstelle eines Chargenprozesses. Es werden dabei die Nach
teile der für eine kontinuierliche Prozeßführung bekannten
Drehrohröfen vermieden, bei denen durch die Gutbewegung ein
größerer Staubaustrag erfolgt, der zu einer entsprechenden
Stupp-Bildung in den Kondensationseinrichtungen führt.
Beim Verfahren der vorliegenden Erfindung können
vorteilhafterweise vor allem pulverförmige quecksilber
haltige Stoffe eingesetzt werden, oder solche, bei denen
leicht Abrieb erfolgen kann. Es kann sich dabei z. B. um
mit Quecksilber beladene Aktivkohlen handeln, die gleich
zeitig auch den die Stupp-Bildung begünstigenden Kohlen
stoff beinhalten. Durch den im Gegensatz zu einem Dreh
rohr ruhenden Mantel gemäß erfindungsgemäßer Vorrichtung,
ist die Anbringung der Betriebsmittelräume für die in
direkte Beheizung leicht möglich. Während beim Drehrohr
immer die mit Gut belegte untere und seitliche Partie
die Wärmeübertragung vom sich drehenden Mantel an das zu
behandelnde Gut durch Wärmeleitung bewirkt, ist bei dem erfindungemäßen Ver
fahren und Apparat in senkrechter Anordnung praktisch die
ganze Mantelfläche als Wärmeaustauschfläche wirksam. Durch
das ständige Abschälen der sich am Mantel aufbauenden Gut
schicht durch die rotierenden Einbauten wird ferner eine
geringere Schichtdicke an den Wandungen realisiert, als
sie im Drehrohrofen auftritt, wodurch die Wärme- und
Stoffübertragungsverhältnisse weiterhin verbessert werden.
Diese Kombination von Vorteilen wird möglich durch eine
Kombination von Verfahrensmerkmalen, die den bisher be
kannten Verfahren entgegenläuft. Bisher wurde, um die in
den Destillationsöfen außer dem Quecksilber zu verdampfen
den Flüssigkeitsmengen klein zu halten, das Aufgabematerial
vor seinem Einsatz weitgehend entwässert oder getrocknet,
allenfalls fand zur Reduzierung des Staubaustrages eine
Benetzung statt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird demgegenüber das
Gegenteil getan. In einer Vorbehandlungsstufe wird durch
gezielte Flüssigkeitszugabe eine Feststoff-Flüssigkeits-
Suspension hergestellt, mit enem so hohen Flüssigkeits
anteil in der Aufschlämmung, daß die Suspension im Destil
lationsapparat versprüht werden kann. Dies war bei den
bisher realisierten geringen Feuchtigkeitsgehalten nicht
möglich.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren übt die Flüssigkeit der
eingesprühten Suspension in dem oberen Teil des Destil
lationsapparates eine Waschwirkung aus auf die im Gegen
strom passierenden Dämpfe und Gase und reduziert so den
Staubaustrag auf einen tolerierbaren Rest.
Die Verfahren des Standes der Technik gestatten nur eine
unzureichende Reinigung von quecksilberhaltigen Stoffen
bzw. Stoffgemischen, sie sind umweltbelastend, personen
belastend, zeit- und kostenaufwendig.
Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zu
grunde, ein Verfahren zur destillativen Reinigung queck
silberhaltiger Stoffe bzw. Stoffgemische zu liefern, das
eine weitgehende Reinigung des Aufgabegutes ermöglicht,
umweltfreundlich und nicht personenbelastend ist, das
kontinuierlich betrieben werden kann und das energie-effi
zient ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der
eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß das
Aufgabegut als Suspension oder
Lösung in den Dünnschichtverdampfer eingespritzt oder in ihm
versprüht wird.
Besondere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ver
fahrens sind dadurch gekennzeichnet,
daß das Aufgabegut mit einem Rotationszerstäuber versprüht wird,
daß bei einem geringeren Druck als 1 bar, also bei Unterdruck gegenüber atmosphärischem Druck oder im Vakuum gearbeitet wird,
daß die flüssige Phase bei niedrigeren Temperaturen zu sieden beginnt als Quecksilber,
daß das Aufgabegut mit einem Trockensubstanzgehalt kleiner/gleich 42 Gew.-% eingesetzt wird,
daß das Aufgabegut mit einem Trockensubstanzgehalt von 10 bis 30 Gew.-% eingesetzt wird und
daß das Aufgabegut vor seiner Einbringung in den Dünnschichtverdampfer so weit aufgewärmt wird, daß es im Temperaturniveau nicht tiefer als 10 K unter dem Verdampfungspunkt der am frühesten siedenden Flüssigkeitsbestandteile der Suspension liegt - gerechnet bei dem im Dünnschichtverdampfer herr schenden absoluten Druck -, vorzugsweise bei oder über dieser Temperatur, jedoch nicht höher, als es einer spontanen Verdampfung von 10% der Flüssig keit entsprechen würde bei der Entspannung auf den im Dünnschichtverdampfer herrschenden Druck,
daß ein gasförmiges Medium am Feststoff-Austrittsende des Dünnschichtverdampfers in diesen gezielt einge bracht wird, um als Schleppgas den Stofftransport für Quecksilber zu verbessern in dem Teil des Dünnschichtverdampfers in dem die Suspensions flüssigkeit weitgehend verdampft ist, und
daß zur Einstellung einer optimalen Korngröße und Korn größenverteilung eine Naßvermahlung der Suspension vor Einsatz derselben in den Dünnschichtverdampfer durch geführt wird.
daß das Aufgabegut mit einem Rotationszerstäuber versprüht wird,
daß bei einem geringeren Druck als 1 bar, also bei Unterdruck gegenüber atmosphärischem Druck oder im Vakuum gearbeitet wird,
daß die flüssige Phase bei niedrigeren Temperaturen zu sieden beginnt als Quecksilber,
daß das Aufgabegut mit einem Trockensubstanzgehalt kleiner/gleich 42 Gew.-% eingesetzt wird,
daß das Aufgabegut mit einem Trockensubstanzgehalt von 10 bis 30 Gew.-% eingesetzt wird und
daß das Aufgabegut vor seiner Einbringung in den Dünnschichtverdampfer so weit aufgewärmt wird, daß es im Temperaturniveau nicht tiefer als 10 K unter dem Verdampfungspunkt der am frühesten siedenden Flüssigkeitsbestandteile der Suspension liegt - gerechnet bei dem im Dünnschichtverdampfer herr schenden absoluten Druck -, vorzugsweise bei oder über dieser Temperatur, jedoch nicht höher, als es einer spontanen Verdampfung von 10% der Flüssig keit entsprechen würde bei der Entspannung auf den im Dünnschichtverdampfer herrschenden Druck,
daß ein gasförmiges Medium am Feststoff-Austrittsende des Dünnschichtverdampfers in diesen gezielt einge bracht wird, um als Schleppgas den Stofftransport für Quecksilber zu verbessern in dem Teil des Dünnschichtverdampfers in dem die Suspensions flüssigkeit weitgehend verdampft ist, und
daß zur Einstellung einer optimalen Korngröße und Korn größenverteilung eine Naßvermahlung der Suspension vor Einsatz derselben in den Dünnschichtverdampfer durch geführt wird.
Weitere besondere Ausführungsformen sind dadurch
gekennzeichnet,
daß die verdampften Stoffe im Gegenstrom zur Wanderrichtung des Aufgabegutes durch den Dünschichtverdampfer geführt werden,
daß mindestens zwei verschiedene Temperaturniveaus für die Betriebsräume gewählt werden, angepaßt an die verschiedenen verfahrenstechnischen Aufgaben, die in dem Dünnschichtverdampfer zu lösen sind,
daß ein niedriges Temperatur niveau im Betriebsmittelraum am Beginn des Förderweges des Aufgabegutes in dem Apparat und
ein höheres Temperaturniveau in den Betriebsmittel räumen stromabwärts auf dem Weg des Aufgabegutes in dem Dünnschichtverdampfer so eingestellt wird, daß ein möglichst geringer Rest-Quecksilbergehalt in dem Auf gabegut, das den Dünnschichtverdampfer verläßt, erzielt wird,
daß im oberen Teil des Dünnschichtverdampfers eine Ver dampfung der flüssigen Phase der Suspension erfolgt,
daß im Dünnschichtverdampfer eine Waschwirkung auf auf tretende und abgeführte Gase und/oder Dämpfe ausgeübt wird,
daß als Ausgangsstoff mit Quecksilber verunreinigte Aktivkohle eingesetzt wird,
daß das Aufgabegut auf indirekt beheizte Wandungen des Dünnschichtverdampfers geschleudert wird und vor Ausbildung einer den Wärme- und Stoffübergang behindern den dicken Schicht durch die rotierenden Einbauten wieder mechanisch abgekratzt wird um strom abwärts in Förderrichtung des Aufgabegutes von anderen Teilen der rotierenden Vorrichtung wieder auf die Innenwand des Dünnschichtverdampfers ge schleudert zu werden,
daß eine Kondensation fraktioniert durchgeführt wird mit
daß die verdampften Stoffe im Gegenstrom zur Wanderrichtung des Aufgabegutes durch den Dünschichtverdampfer geführt werden,
daß mindestens zwei verschiedene Temperaturniveaus für die Betriebsräume gewählt werden, angepaßt an die verschiedenen verfahrenstechnischen Aufgaben, die in dem Dünnschichtverdampfer zu lösen sind,
daß ein niedriges Temperatur niveau im Betriebsmittelraum am Beginn des Förderweges des Aufgabegutes in dem Apparat und
ein höheres Temperaturniveau in den Betriebsmittel räumen stromabwärts auf dem Weg des Aufgabegutes in dem Dünnschichtverdampfer so eingestellt wird, daß ein möglichst geringer Rest-Quecksilbergehalt in dem Auf gabegut, das den Dünnschichtverdampfer verläßt, erzielt wird,
daß im oberen Teil des Dünnschichtverdampfers eine Ver dampfung der flüssigen Phase der Suspension erfolgt,
daß im Dünnschichtverdampfer eine Waschwirkung auf auf tretende und abgeführte Gase und/oder Dämpfe ausgeübt wird,
daß als Ausgangsstoff mit Quecksilber verunreinigte Aktivkohle eingesetzt wird,
daß das Aufgabegut auf indirekt beheizte Wandungen des Dünnschichtverdampfers geschleudert wird und vor Ausbildung einer den Wärme- und Stoffübergang behindern den dicken Schicht durch die rotierenden Einbauten wieder mechanisch abgekratzt wird um strom abwärts in Förderrichtung des Aufgabegutes von anderen Teilen der rotierenden Vorrichtung wieder auf die Innenwand des Dünnschichtverdampfers ge schleudert zu werden,
daß eine Kondensation fraktioniert durchgeführt wird mit
- - einer ersten Stufe im indirekten und/oder direkten Wärmetausch mit einem oder mehreren kälteren Kühlmedien und Aus schleusung einer ersten flüssigen Phase aus dem verbleibenden Dampf-/Gas-Strom in einem Abscheider zur Trennung des Quecksilbers von der leichteren flüssigen Phase, und
- - einer zweiten Stufe, ausgebildet als Direkt kondensation im Wärme- und Stoffaustausch mit einer Flüssigkeit,
daß die zweite Stufe als Waschkolonne betrieben wird,
vorzugsweise mit einer Füllkörperschüttung, und die
flüssige Phase über ein Abscheidegerät ausgeschleust
wird,
daß der Waschflüssigkeit zur selektiven Erhöhung der Absorption von Quecksilber eine Substanz zugesetzt wird,
daß zur Direktkondensation eine Temperatur der Aufgabe- Flüssigkeit am Kopf der Kolonne von kleiner/gleich 6°C so eingestellt wird, daß damit der Partialdruck des Hg in den beim Verlassen der Kolonne nicht kondensierten Gasen stark reduziert wird, und
daß die Direktkondensationsstufe zweistufig ausgeführt wird mit
daß der Waschflüssigkeit zur selektiven Erhöhung der Absorption von Quecksilber eine Substanz zugesetzt wird,
daß zur Direktkondensation eine Temperatur der Aufgabe- Flüssigkeit am Kopf der Kolonne von kleiner/gleich 6°C so eingestellt wird, daß damit der Partialdruck des Hg in den beim Verlassen der Kolonne nicht kondensierten Gasen stark reduziert wird, und
daß die Direktkondensationsstufe zweistufig ausgeführt wird mit
- - einer unteren Stufe, in der die Umlaufflüssigkeit durch ein Kühlmedium rückgekühlt wird, das eine Vorlauftemperatur größer/gleich 6°C hat, und
- - einer zweiten Stufe, in der die aufgegebene Flüssigkeit mit einer Temperatur kleiner/gleich 6°C aufgegeben wird,
daß das niedrigere Temperaturniveau betriebsmittelseitig
durch kondensierenden Wasserdampf im Betriebsmittelraum
(5) bei einem Druck von 2 bis 25 bar, und das höhere,
durch Beheizung der Betriebsmittelräume (6, 7) mit einem
Wärmeträgermedium im Temperaturbereich von 250 bis 370°C
erzeugt wird,
daß das niedrigere Temperaturniveau betriebsmittelseitig bei einem Druck von 10 bis 12 bar erzeugt wird und
daß das höhere Temperaturniveau in einem Temperaturbe reich von 300 bis 350°C eingestellt wird.
daß das niedrigere Temperaturniveau betriebsmittelseitig bei einem Druck von 10 bis 12 bar erzeugt wird und
daß das höhere Temperaturniveau in einem Temperaturbe reich von 300 bis 350°C eingestellt wird.
Beansprucht wird weiterhin eine Vorrichtung zur Durch
führung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch
gekennzeichnet ist,
daß der Dünnschichtverdampfer als zylindrischer Behälter so ausgebildet ist, daß die lichte Länge mindestens vier Mal so groß ist wie der Innendurchmesser, und aus einem feststehenden Mantel (3) besteht,
daß der Dünnschichtverdampfer als zylindrischer Behälter so ausgebildet ist, daß die lichte Länge mindestens vier Mal so groß ist wie der Innendurchmesser, und aus einem feststehenden Mantel (3) besteht,
- - sowie einer rotierenden Vorrichtung (4) im Innern
desselben
- - zur Bewegung/Förderung des Aufgabegutes,
- - sowie zum Abkratzen oder -schaben des letzteren von der Innenwandung des Dünnschichtverdampfers zur Verhinderung eines freien Durchfalls des Aufgabegutes bis zum Ende des Apparates nach dem Abschaben bei einer senkrechten Anordnung der Rotationsachse des Dünnschichtverdampfers,
- - und Wiederinkontaktbringen des Aufgabegutes an einer anderen Stelle mit der Innenwandung,
daß die Wände des Dünnschichtverdampfers zum
größten Teil als Doppelmäntel ausgebildet sind
oder mit außen aufgeschweißten Rohrschlangen ausge
stattet sind,
daß die Außenwandung des Dünnschichtverdampfers mit mindestens zwei verschiedenen Betriebsmittel räumen (5, 6, 7) ausgestattet ist,
daß die Vakuumerzeugungs-Einrichtung (13) zwischen der ersten und zweiten Kondensationsstufe angeord net ist, und
daß die Vakuumerzeugungs-Einrichtung (13) eine Wasserringpumpe ist.
daß die Außenwandung des Dünnschichtverdampfers mit mindestens zwei verschiedenen Betriebsmittel räumen (5, 6, 7) ausgestattet ist,
daß die Vakuumerzeugungs-Einrichtung (13) zwischen der ersten und zweiten Kondensationsstufe angeord net ist, und
daß die Vakuumerzeugungs-Einrichtung (13) eine Wasserringpumpe ist.
Zum Stand der Technik ist weiterhin zu nennen das "Lehrbuch der
Metallhüttenkunde", von Tafel, Victor und Wagemann,
Karl, Band 1, S. Herzel Verlags-Buchhandlung, Leipzig
1951.
In diesem Lehrbuch ist unter anderem die Entstehung der
Stupp-Bildung beschrieben, sowie Ofentypen, unter anderem
Drehrohröfen für das Rösten bzw. Quecksilberabdestillieren
aus Erzen.
Zum Stand der Technik ist außerdem zu nennen Gmelins
Handbuch der anorganischen Chemie, 8. Auflage, System-Nr.
34, betreffend Quecksilber, erschienen im Verlag Chemie,
Weinheim/Bergstraße, 1960. Dort ist die Trocknung von
quecksilberhaltigem Schlamm im Vakuum beschrieben, ent
sprechend dem japanischen Patent 1 33 346 (1939). Ferner ist
in diesem Handbuch auch beschrieben die Vakuumdestillation
zur Reinigung von metallischem Quecksilber.
Ferner ist zum Stand der Technik anzuführen das japanische
Patent J 5 41 02 229 zur Rückgewinnung von Quecksilber aus Aktiv
kohle. Zur Vermeidung von Staubbildung bei der Destillation des
Hg werden hier Bindemittel wie Wasserglas zugesetzt.
Beim Verfahren der vorliegenden Erfindung wird beispiels
weise eine Hg-haltige Aktivkohle-Suspension in diesen
Destillationsapparat eingegeben und durch Behandlung in der
beschriebenen Weise von Quecksilber befreit und damit
- - regeneriert für den Wiedereinsatz in Adsorptions prozessen,
- - oder sie kann ohne diesen Quecksilbergehalt einer weiteren Entsorgung durch Verbrennen oder Deponie zugeführt werden.
Die Ausführungen der Wände des Dünnschichtverdampfers
haben die Aufgaben, die Wandtemperaturen bei Nennbetrieb
oberhalb des Taupunktes von Dämpfen zu halten, die aus dem
Aufgabegut heraus verdampft werden, und als Betriebsmittel
raum für dampfförmige oder flüssige Heizmedien zu dienen
für die Übertragung der Verdampfungswärme und der fühlbaren
Wärme in indirektem Wärmetausch über die Wand des Destilla
tionsapparates an das Aufgabegut.
Beim erfindungsgemäßen Strömen der verdampften Stoffe im Gegen
strom zur Wanderrichtung des Aufgabegutes durch den
Destillationsapparat findet ein Stoff- und Wärmeaustausch
in der Weise statt, daß das fein verteilt eingebrachte Auf
gabegut eine Waschwirkung bewirkt für die im Gegenstrom
strömenden
- - Quecksilberdämpfe,
- - Dämpfe der in der Suspension vorhandenen Flüssigkeiten,
- - Gase, die in der Suspension gelöst waren oder am Aus trittsende des Aufgabegutes aus dem Destillationsappa rat gezielt eingebracht worden sind.
Dadurch wird eine Reduzierung der staubförmigen Verunrei
nigungen bewirkt, die sonst von den Dämpfen bzw. dem Dampf-/
Gas-Gemisch aus dem Destillationsapparat ausgetragen würden.
Dies wird, außer durch die gewählte Verfahrensführung, er
reicht durch den gewählten Flüssigkeitsgehalt der Aufgabe
suspension. Durch diesen wird verhindert, daß trockener
Staub im Bereich der Aufgabezone der Suspension vorliegt,
in der Dämpfe oder ein Gas-/Dampf-Gemisch aus dem Destilla
tionsapparat abgezogen werden, wodurch eine weitgehende
Hg- und flüssigkeitsfreie Trockensubstanz an dem Ende des
Destillationsapparates abgegeben wird, an dem das behan
delte Aufgabegut diesen verläßt.
Durch die Aufteilung der Kondensations-Apparatur wird bewirkt, daß
Verunreinigungen aus dem Destillationsapparat bevorzugt
in der ersten Stufe ausfallen und dadurch in der zweiten
Stufe nicht die Waschflüssigkeit mit denselben belastet
wird und ein reines Hg anfällt.
Die aus der Aktivkohle ausdampfenden Stoffe - im wesent
lichen Quecksilber und Wasser - durchlaufen nach ihrem
Austritt am oberen Ende des Vertikaltrockners
- - Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung im Warmwasser,
- - Kondensator mit indirekter Kühlwasserkühlung und/oder direkter Kühlung,
- - Vakuumstation
- - Wasserwäsche in einer Füllkörperkolonne, wobei das in der letzten Stufe aufgegebene Frischwasser durch Kalt wasser eines Kältemaschinenprozesses gekühlt wurde. Da durch wird der Partialdruck für Hg sehr weit abgesenkt im nicht kondensierten Abgas,
- - Abgasreinigung nach bekannten Verfahren wie Säure-Lauge- Wäschen und Adsorptionsstufen.
Das gereinigte Abgas wird über einen Abgaskamin an die
Atmosphäre abgegeben.
Die in den Kondensationsstufen auskondensierten Flüssig
keiten - im wesentlichen Wasser und Quecksilber mit Ver
unreinigungen - werden durch Dekantation getrennt.
Das beschriebene Verfahren weist, gegenüber dem bisher
Bekannten, verschiedene Neuerungen und gravierende
Vorteile auf:
- 1. Die Austreibung des Hg aus dem Einsatzmaterial erfolgt in einer gschlossenen, dichten Apparatur unter Vakuum. Dadurch kann die Endstufe mit flüssigem Wärmeträger medium von 360°C beheizt werden anstelle einer Beheizung bei Normaldruck und 550°C. In der Eingangszone, in der vor allem Wasser zu verdampfen ist, kann der gute Wärmeübergang der Wasserdampf kondensation ausgenutzt werden.
- 2. Bei Undichtigkeiten in der Apparatur kann nur Leckluft nach innen gelangen, es können aber keine Hg-Dämpfe nach außen dringen. Die Sicherheit des Anlagenbe triebs für Arbeitsschutz- und Emissionsschutzbelange wird dadurch wesentlich erhöht. Beim bisherigen Ver fahren ohne Vakuumbetrieb bestand beim Eindringen von Luft in der letzten Ausheizphase, in der wasserfreie Aktivkohle Temperaturen über 500°C ausgesetzt war, Brandgefahr. Diese ist bei den infolge des Vakuumbetriebs tieferen Prozeßtemperaturen nicht gegeben.
- 3. Die im oberen Teil des Dünnschichtverdampfers abge zogenen Wasser- und Hg-Dämpfe werden von dem einge spritzten wäßrigen Aufgabegut einer Wäsche unter zogen. Dadurch wird weniger festes Material in die anschließenden Verfahrensstufen der Kondensation ver schleppt. Trockener Aktivkohlestaub, der am leichtesten von einem Gas-/Dampfstrom mitgetragen wird, kommt im oberen Teil des Trockners gar nicht vor. Dies ist ein wesentlicher Vorteil dieses kontinuierlich beschickten Trockners gegenüber dem Chargenprozeß in einem Ofen, wo nach der Phase des Verdampfens von Wasser immer trockene Aktivkohle im Bereich des Gas-/Dampf-Abzugs liegt.
- 4. In dem Trockner dieses Verfahrens findet ein intensiver
Stoff- und Wärmeaustausch statt durch
- - feine Zerstäubung der für diesen Zweck aufgeschlämmten Suspension. Das Material liegt nicht in einer ruhenden Schicht auf Hordenblechen.
- - ständige Verwirbelung und Bewegung des aufzuarbei tenden Materials. Es entstehen keine an der Oberfläche verkrustenden Schichten, die Stoff- und Wärmeübergang der tiefer liegenden Schichten stark behindern, wie dies bei einem chargenweisen mit Horden beschickten Ofenprozeß der Fall ist.
- - verdampfendes Wasser als Transportmedium für Hg. Bei einem Ofenprozeß mit elektrischer Beheizung verbietet sich ein hoher Wassergehalt wegen der teuren elektrischen Heizkosten für die Ver dampfung desselben.
- - Strippgas, das in den unteren Teil des Trockners
gezielt eindosiert wird als Transportmedium
bzw. zur Verstärkung des Partialdruckgefälles für
Hg im unteren, wasserfreien Bereich. Eine solche
Zugabe von Strippgas ist bei einem chargenweise be
triebenen Ofenprozeß nicht möglich, weil zu viel
Aktivkohlestaub mitgerissen würde bzw.
bei hohen Temperaturen eines Normaldruckprozesses bei Luftzugabe Brandgefahr
auftreten würden.
Auf diese Weise sind deutlich geringere Rest-Hg-Gehalte im behandelten Gut zu erzielen als bei einem Chargen- Ofenprozeß und es ergibt sich die Möglichkeit, daß das behandelte Gut - - mit einem Hg-Gehalt ähnlich dem von Ruhrkohle als Kohlenstaub verbrannt werden kann und nicht als Abfall deponiert werden muß,
- - als regenerierte Aktivkohle wieder in chemische Prozesse eingesetzt werden kann.
- 5. Es handelt sich um einen kontinuierlichen Prozeß, in dem
- - nicht - wie bei einem Chargenprozeß - bei jeder Charge große Stahlmassen als Ballast mit aufgewärmt und abge kühlt werden müssen und bei dem praktisch keine Möglich keit zu einer Wärmerückgewinnung gegeben ist.
- - die Transporte des Materials vom Ansatz bis zur Abfüllung in geschlossenen Ausrüstungen durch maschinelle Einrich tungen erledigt werden - und nicht durch Handarbeit des Bedienungspersonals. Damit wird ein wesentlich höheres Maß an Vorsorge hinsichtlich Arbeitssicherheit und Arbeitsschutz für das Be dienungspersonal als inhärente Eigenschaft dieses Verfahrens realisiert. Die Einhaltung der bio logischen Arbeitsstoff-Toleranzwerte für Hg beim Bedienungspersonal wird dadurch wesentlich besser möglich, als unter den Verhältnissen bis heriger Verfahren mit manuellen Hantierungen und hohen Temperaturen bei praktisch atmosphärischen Verhältnissen in Öfen.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des er
findungsgemäßen Verfahrens gezeigt.
Es handelt sich um einen Destillationsapparat 1 mit einem
Rotationszerstäuber 2. Der Mantel 3 des Destillations
apparates beinhaltet eine rotierende Vorrichtung 4 im
Destillationsapparat. Der Destillationsapparat 1 besitzt
einen Betriebsmittelraum 5 für Wasserdampf sowie Betriebs
mittelräume 6, 7 für Heißöl als Wärmeträgermedium.
Die Vorrichtung verfügt über einen Wärmetauscher 8 zur
Warmwasserbereitung. Weiterhin liegen vor: ein Einspritz
kondensator 9, Abscheider/Dekantiergefäß 10, Waschkolonne 11
sowie Abscheider/Dekantiergefäß 12. Die Anlage verfügt
über eine Vakuumpumpe 13 sowie Ansatz und Vorwärmbe
hälter 14. Zur Vorbereitung des Gutes dient eine Mühle
15 für Naßvermahlung, die mit einer Umwälzpumpe 16 ver
bunden ist. Weiterhin liegt vor eine Membranpumpe 17. Der
Destillationsapparat 1 ist verbunden mit einer Kühlvor
richtung 18, die wiederum mit Ausschleusbehältern 19 und
20 zur Gutausschleusung aus dem Vakuum verbunden ist. Weiterhin liegt vor eine
pneumatische Fördereinrichtung 21, sowie ein Abtauchge
fäß 22 in barometrischer Höhendifferenz zum Abscheider/
Dekantiergefäß 10. Die Anlage verfügt ferner über Umwälz
pumpen 23 und 25 sowie über Kühler 24 und 26.
Die Bezeichnung der Prozeßmedien und Betriebsmittel ist
aus der folgenden Tabelle ersichtlich:
A Quecksilberhaltiges Aufgabegut
B Behandeltes Gut, entquickt
C Abgas
G Gas
HG Quecksilber
HO Heißöl (Wärmeträgermedium)
KO Kondensat
KW Kühlwasser
KM Kaltmedium (Kältemittel, Kaltwasser)
PF Prozeßflüssigkeit
WA Wasserdampf
WD Wasserdampf
WF Waschflüssigkeit
WW Warmwasser
B Behandeltes Gut, entquickt
C Abgas
G Gas
HG Quecksilber
HO Heißöl (Wärmeträgermedium)
KO Kondensat
KW Kühlwasser
KM Kaltmedium (Kältemittel, Kaltwasser)
PF Prozeßflüssigkeit
WA Wasserdampf
WD Wasserdampf
WF Waschflüssigkeit
WW Warmwasser
Liste der Bezugszeichen
1 Destillationsapparat
2 Rotationszerstäuber
3 Mantel des Destillationsapparates
4 Rotierende Vorrichtung im Destillationsapparat
5 Betriebsmittelraum Wasserdampf
6 Betriebsmittelraum Heißöl (Wärmeträgermedium)
7 Betriebsmittelraum Heißöl (Wärmeträgermedium)
8 Wärmetauscher Warmwasserbereitung
9 Einspritzkondensator
10 Abscheider/Dekantiergefäß
11 Waschkolonne
12 Abscheider/Dekantiergefäß
13 Vakuumpumpe
14 Ansatz- und Vorwärmbehälter (2 Mal einschließ lich Pos. 15 bis 17 zur kontinuierlichen Be schickung von Pos. 1)
15 Mühle für Naßvermahlung
16 Umwälzpumpe
17 Membranpumpe
18 Kühlvorrichtung
19 Ausschleusbehälter aus Vakuum
20 Ausschleusbehälter aus Vakuum
21 Pneumatische Fördereinrichtung
22 Abtauchgefäß in barometrischer Höhen differenz zu Pos. 10 23 Umwälzpumpe
24 Kühler
25 Umwälzpumpe
26 Kühler
2 Rotationszerstäuber
3 Mantel des Destillationsapparates
4 Rotierende Vorrichtung im Destillationsapparat
5 Betriebsmittelraum Wasserdampf
6 Betriebsmittelraum Heißöl (Wärmeträgermedium)
7 Betriebsmittelraum Heißöl (Wärmeträgermedium)
8 Wärmetauscher Warmwasserbereitung
9 Einspritzkondensator
10 Abscheider/Dekantiergefäß
11 Waschkolonne
12 Abscheider/Dekantiergefäß
13 Vakuumpumpe
14 Ansatz- und Vorwärmbehälter (2 Mal einschließ lich Pos. 15 bis 17 zur kontinuierlichen Be schickung von Pos. 1)
15 Mühle für Naßvermahlung
16 Umwälzpumpe
17 Membranpumpe
18 Kühlvorrichtung
19 Ausschleusbehälter aus Vakuum
20 Ausschleusbehälter aus Vakuum
21 Pneumatische Fördereinrichtung
22 Abtauchgefäß in barometrischer Höhen differenz zu Pos. 10 23 Umwälzpumpe
24 Kühler
25 Umwälzpumpe
26 Kühler
Claims (29)
1. Verfahren zur destillativen Reinigung quecksilber
haltiger Stoffe und/oder Stoffgemische und/oder
zur Gewinnung von Quecksilber,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Aufgabegut als Suspension oder Lösung in
den Dünnschichtverdampfer eingespritzt oder
in ihm versprüht wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Aufgabegut mit einem Rotationszerstäuber
versprüht wird.
3. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem geringeren Druck als 1 bar, also
bei Unterdruck gegenüber atmosphärischem Druck oder
im Vakuum gearbeitet wird.
4. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die flüssige Phase bei niedrigeren Tempraturen
zu sieden beginnt als Quecksilber.
5. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Aufgabegut mit einem Trockensubstanzgehalt
kleiner/gleich 42 Gew.-% eingesetzt wird.
6. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Aufgabegut mit einem Trockensubstanzgehalt
von 10 bis 30 Gew.-% eingesetzt wird.
7. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Aufgabegut vor seiner Einbringung in den
Dünnschichtverdampfer so weit aufgewärmt wird, daß
es im Temperaturniveau nicht tiefer als 10 K unter
dem Verdampfungspunkt der am frühesten siedenden
Flüssigkeitsbestandteile der Suspension liegt -
gerechnet bei dem im Dünnschichtverdampfer herr
schenden absoluten Druck -, vorzugsweise bei oder
über dieser Temperatur, jedoch nicht höher, als
es einer spontanen Verdampfung von 10% der Flüssig
keit entsprechen würde bei der Entspannung auf den
im Dünnschichtverdampfer herrschenden Druck.
8. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein gasförmiges Medium am Feststoff-Austrittsende des
Dünnschichtverdampfers in diesen gezielt eingebracht wird,
um als Schleppgas den Stofftransport für Quecksilber zu
verbessern in dem Teil des Dünnschichtverdampfers in dem
die Suspensionsflüssigkeit weitgehend verdampft ist.
9. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Einstellung einer optimalen Korngröße und Korn
größenverteilung eine Naßvermahlung der Suspension vor
Einsatz derselben in den Dünnschichtverdampfer durchge
führt wird.
10. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die verdampften Stoffe im Gegenstrom zur Wanderrichtung
des Aufgabegutes durch den Dünnschichtverdampfer geführt
werden.
11. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei verschiedene Temperaturniveaus
für die Betriebsräume gewählt werden, angepaßt an
die verschiedenen verfahrenstechnischen Aufgaben,
die in dem Dünnschichtverdampfer zu lösen sind.
12. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein niedriges Temperatur
niveau im Betriebsmittelraum am Beginn des
Förderweges des Aufgabegutes in dem Apparat,
und
ein höheres Temperaturniveau in den Betriebsmittel
räumen stromabwärts auf dem Weg des Aufgabegutes
in dem Dünnschichtverdampfer so eingestellt wird, daß in dem Auf
gabegut, das den Dünnschichtverdampfer verläßt ein mög
lichst geringer Rest-Quecksilbergehalt
erzielt wird.
13. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß im oberen Teil des Dünnschichtverdampfers eine Ver
dampfung der flüssigen Phase der Suspension erfolgt.
14. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Dünnschichtverdampfer eine Waschwirkung auf auf
tretende und abgeführte Gase und/oder Dämpfe ausgeübt
wird.
15. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Ausgangsstoff mit Quecksilber verunreinigte Aktivkohle eingesetzt
wird.
16. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Aufgabegut auf indirekt beheizte Wandungen des
Dünnschichtverdampfers geschleudert wird und vor Aus
bildung einer den Wärme- und Stoffübergang behindern
den dicken Schicht durch die rotierenden Einbauten wie
der mechanisch abgekratzt wird, um stromabwärts in
Förderrichtung des Aufgabegutes von anderen Teilen
der rotierenden Vorrichtung wieder auf die Innenwand
des Dünnschichtverdampfers geschleudert zu werden.
17. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Kondensation fraktioniert durchgeführt wird mit
- - einer ersten Stufe im indirekten und/oder direkten Wärmetausch mit einem oder mehreren kälteren Kühlmedien und Aus schleusung einer ersten flüssigen Phase aus dem verbleibenden Dampf-/Gas-Strom in einem Abscheider zur Trennung des Quecksilbers von der leichteren flüssigen Phase, und
- - einer zweiten Stufe, ausgebildet als Direkt kondensation im Wärme- und Stoffaustausch mit einer Flüssigkeit.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Stufe als Waschkolonne betrieben
wird, vorzugsweise mit einer Füllkörper
schüttung, und die flüssige Phase über ein Abscheidegefäß ausge
schleust wird.
19. Verfahren gemäß Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Waschflüssigkeit eine Substanz zur
selektiven Erhöhung der Absorption von Quecksilber
zugesetzt wird.
20. Verfahren gemäß Ansprüchen 17 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Direktkondensation eine Temperatur
der Aufgabe-Flüssigkeit am Kopf der Kolonne von
kleiner/gleich 6°C so eingestellt wird,
daß damit der Partialdruck des Hg in den beim
Verlassen der Kolonne nicht kondensierten Gasen
stark reduziert wird.
21. Verfahren gemäß Ansprüchen 17 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Direktkondensationsstufe zweistufig ausge
führt wird mit
- - einer unteren Stufe, in der die Umlaufflüssigkeit durch ein Kühlmedium rückgekühlt wird, das eine Vorlauftemperatur größer/gleich 6°C hat, und
- - einer zweiten Stufe, in der die aufgegebene Flüssigkeit mit einer Temperatur kleiner/gleich 6°C aufgegeben wird.
22. Verfahren gemäß Ansprüchen 11 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß das niedrigere Temperaturniveau betriebsmittelseitig
durch kondensierenden Wasserdampf im Betriebsmittelraum
am Beginn des Förderweges des Aufgabegutes in dem Apparat
bei einem Druck von 2 bis 25 bar,
und das höhere durch Beheizung der stromabwärts auf dem Weg
des Aufgabegutes in dem Dünnschichtverdampfer gelegenen
Betriebsmittelräume mit einem Wärmeträgermedium im Tempera
turbereich von 250 bis 370°C erzeugt wird.
23. Verfahren gemäß Ansprüchen 11 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß das niedrigere Temperaturniveau betriebsmittelseitig
bei einem Druck von 10 bis 12 bar erzeugt wird.
24. Verfahren gemäß Ansprüchen 11 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß das höhere Temperaturniveau in einem Temperaturbereich
von 300 bis 350°C eingestellt wird.
25. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß
Ansprüchen 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dünnschichtverdampfer als zylindrischer Behälter
so ausgebildet ist, daß die lichte Länge mindestens vier
Mal so groß ist wie der Innendurchmesser, und aus einem
feststehenden Mantel (3) besteht,
- - sowie einer rotierenden Vorrichtung (4) im Innern
desselben
- - zur Bewegung/Förderung des Aufgabegutes,
- - sowie zum Abkratzen oder -schaben des letzteren von der Innenwandung des Dünnschichtverdampfers, zur Verhinderung eines feinen Durchfalls des Aufgabegutes bis zum Ende des Apparates nach dem Abschaben bei einer senkrechten Anordnung der Rotationsachse des Dünnschichtverdampfers,
- - und Wiederinkontaktbringen des Aufgabegutes an einer anderen Stelle mit der Innenwandung.
26. Vorrichtung gemäß Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wände des Dünnschichtverdampfers zum
größten Teil als Doppelmäntel ausgebildet sind
oder mit außen aufgeschweißten Rohrschlangen aus
gestattet sind.
27. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 25 und 26,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenwandung des Dünnschichtverdampfers
mit mindestens zwei verschiedenen Betriebsmittel
räumen (5, 6, 7) ausgestattet ist.
28. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 25 bis 27,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vakuumerzeugungs-Einrichtung (13) zwischen
der ersten und zweiten Kondensationsstufe angeord
net ist.
29. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 25 bis 28,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vakuumerzeugungs-Einrichtung (13)
eine Wasserringpumpe ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3816282A DE3816282C1 (de) | 1988-05-12 | 1988-05-12 | |
EP89108089A EP0341580B1 (de) | 1988-05-12 | 1989-05-05 | Verfahren zur destillativen Reinigung quecksilberhaltiger Stoffe bzw. Stoffgemische |
DE58909362T DE58909362D1 (de) | 1988-05-12 | 1989-05-05 | Verfahren zur destillativen Reinigung quecksilberhaltiger Stoffe bzw. Stoffgemische. |
AT89108089T ATE125575T1 (de) | 1988-05-12 | 1989-05-05 | Verfahren zur destillativen reinigung quecksilberhaltiger stoffe bzw. stoffgemische. |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE3816282A DE3816282C1 (de) | 1988-05-12 | 1988-05-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3816282C1 true DE3816282C1 (de) | 1989-10-05 |
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ID=6354263
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3816282A Expired DE3816282C1 (de) | 1988-05-12 | 1988-05-12 | |
DE58909362T Expired - Fee Related DE58909362D1 (de) | 1988-05-12 | 1989-05-05 | Verfahren zur destillativen Reinigung quecksilberhaltiger Stoffe bzw. Stoffgemische. |
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DE58909362T Expired - Fee Related DE58909362D1 (de) | 1988-05-12 | 1989-05-05 | Verfahren zur destillativen Reinigung quecksilberhaltiger Stoffe bzw. Stoffgemische. |
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