PT87018B - PROCESS FOR THE SEPARATION OF METALLIC MERCURY BY ELECTROLYSIS - Google Patents
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Abstract
Description
A invenção refere-se ao processo para a separação de mercúrio metálico por electrólise caracterizado por se realizar a redução catódica dum electrólito que contêm (cloreto de mercúrio-(I)) em suspensão.The invention relates to the process for the separation of metallic mercury by electrolysis characterized by the cathodic reduction of an electrolyte that they contain (mercury- (I) chloride) in suspension.
A invenção refere-se ao processo de separação do mercúrio metálico por electrólise de um electrólito, segundo 0 qual, 0 electrólito que contém cloreto de mercúrio (I) em suspensão, reage com 0 cloro que oxida o cloreto de mercúrio-(I) Hg^C^ a cloreto de mercúrio-II-ÍHggC^), que vai ser reduzido catodicamente por electrólise a mercúrio líquido, sob a influência do cloro que se liberta no ânodo.The invention relates to the process of separating metallic mercury by electrolysis of an electrolyte, according to which, the electrolyte containing mercury (I) chloride in suspension, reacts with chlorine which oxidizes mercury- (I) Hg chloride ^ C ^ to mercury chloride-II-IgGC ^), which will be reduced cathodically by electrolysis to liquid mercury, under the influence of chlorine that is released in the anode.
processo de acordo com a invenção, é usada com grandes vantagens, quando se pretende separar 0 cloreto de mercúrio-(I) existente em suspensão e posteriorisente recupe rar ο mercúrio metálico. O cloreto de mercúrio-(I), é por exemplo, frequentemente separado no processo de purificação de gases, em que é obtido num reactor por acção de uma solução de cloreto de mercúrio-(II).process according to the invention, is used with great advantages, when it is intended to separate the mercury- (I) chloride existing in suspension and later recover the metallic mercury. Mercury- (I) chloride, for example, is often separated in the gas purification process, in which it is obtained in a reactor by the action of a mercury- (II) chloride solution.
Um processo deste género foi descrito na Publicação da Patente Europeia n2. 179 040. 0 cloro gasoso que se forma é retirado e é conduzido para um reactor onde se efectua a oxidação. Enquanto este método apresenta a vantagem de o cloro gasoso necessário para o processo se formar pelo próprio processo, requer no entanto a existência de uma conduta específica para a condução do cloro gasoso entre a célula electrolítica e o reactor de oxidação. Nesta ligação, é necessário tomar-se medidas de particular precaução, para que os gases venenosos do cloro, não se expandem no ambiente.Such a process has been described in European Patent Publication 2 . 179 040. The gaseous chlorine that is formed is removed and taken to a reactor where oxidation takes place. While this method has the advantage that the chlorine gas required for the process is formed by the process itself, it does however require the existence of a specific conduit for conducting the chlorine gas between the electrolytic cell and the oxidation reactor. In this connection, it is necessary to take special precautionary measures, so that the poisonous chlorine gases do not expand in the environment.
Adoptando precauções específicas, o cloro gasoso seguidamente tem que ser introduzido e finamente distribuído na suspensão existente no reactor, para que seja possível realizar a reacção de oxidação.Adopting specific precautions, the chlorine gas must then be introduced and finely distributed in the suspension in the reactor, so that it is possible to carry out the oxidation reaction.
A presente memória descritiva não descreve a construção exacta da célula electrolítica usada. Pode afirmar-se no entanto que a célula electrolítica usada é dividida por um diafragma pois que, segundo a memória descritiva da Patente Alemã n^. 2 011 610, que constitui o actual estado da técnica conhecida no processo electrólitico, convém afastar o cloro do cátodo uma vez que o cloro é reduzido no cátodo, diminuindo, desta forma, o rendimento de corrente de separação do metal que se está a formar. (Veja-se particularmente a coluna 8, linha 63 e seguintes do Pedido de Patente Alemão N2. 2 011 610).The present specification does not describe the exact construction of the electrolytic cell used. However, it can be said that the electrolytic cell used is divided by a diaphragm since, according to the specification of German Patent no. 2 011 610, which is the current state of the art known in the electrolytic process, it is advisable to remove the chlorine from the cathode since the chlorine is reduced at the cathode, thereby decreasing the yield of separation current from the metal being formed . (See particularly column 8, line 63 et seq. Of German Patent Application No. 2 011 610).
A presente invenção evita esta desvantagem. Tem como objectivo um processo para a separação de mercúrio metálico, por electrólise de um electrólito, com as características mencionadas anteriormente que se caracteriza pela combi nação de uma técnica de realização simples e com o aumento sensível do rendimento da produção do mercúrio metálico separado.The present invention avoids this disadvantage. Its objective is a process for the separation of metallic mercury, by electrolysis of an electrolyte, with the characteristics mentioned above which is characterized by the combination of a simple technique and with a significant increase in the production yield of the separated metallic mercury.
Para atingir este objectivo, a invenção caracteriza-se pelo facto de, empregando uma célula electrólitica na qual se evita que o cloro que se forma no ânodo durante o decorrer da reacção de oxidação possa migrar para o compartimento catódico da célula e o cloro formado durante o decurso da electrólise na célula electrólitica, ser empregado in situ para a oxidação do cloreto de mercúrio-(I) a clo~ reto de mercúrio (II) Hg Cl2 (solúvel).To achieve this objective, the invention is characterized by the fact that, using an electrolytic cell in which it is prevented that the chlorine that forms in the anode during the course of the oxidation reaction can migrate to the cathodic compartment of the cell and the chlorine formed during during the electrolysis in the electrolytic cell, be used in situ for the oxidation of chloride mercúrio- (I) ~ Clo straight mercury (II) Cl 2 Hg (soluble).
Com este procedimento, evita-se o transporte particular do cloro gasoso formado durante a electrólise para o reactor de oxidação. Pelo contrário, a oxidação e a electrólise realizam-se simultaneamente, na mesma e única célula electrólitica, de modo que o cloro gasoso formado durante o decorrer da electrólise, possa também, directa e sem qualquer impedimento, migrar para o compartimento catódico da célula. 0 cloro gasoso formado durante o decurso da electrólise é, regra geral, dissolvido no electrólito e $ transportado juntamente com o electrólito, eventualmente por acção duma bomba ou qualquer outra máquina similar, se necessário. Todo o volume do electrólito, fica desta forma disponível para a oxidação do cloreto de mercúrio-(l) a cloreto de mercúrio-(II) por meio de cloro (gasoso ou dissolvido, respectivamente).This procedure avoids the particular transport of the gaseous chlorine formed during electrolysis to the oxidation reactor. On the contrary, oxidation and electrolysis take place simultaneously, in the same and only electrolytic cell, so that the gaseous chlorine formed during the course of electrolysis can also, directly and without any impediment, migrate to the cathodic compartment of the cell. The gaseous chlorine formed during the course of electrolysis is, as a general rule, dissolved in the electrolyte and transported together with the electrolyte, possibly by the action of a pump or other similar machine, if necessary. The entire volume of the electrolyte is thus available for the oxidation of mercury- (l) chloride to mercury- (II) chloride by means of chlorine (gaseous or dissolved, respectively).
Para levar a cabo o processo, tal como é descrito, é vantajoso o uso de uma célula electrólitica de leito fixo, a qual não inclui circulação de anólito em separado mas possui um diafragma, que evita o contacto directo com o contra-eléctrodo contrário, não impedindo no entanto a troca de matéria. Ela é conhecida numa sua forma de realização fundamental por meio da Memória Descritiva da Patente Alemã nh.......To carry out the process, as described, it is advantageous to use a fixed bed electrolytic cell, which does not include separate anolyte circulation but has a diaphragm, which prevents direct contact with the opposite counter electrode, however, not preventing the exchange of matter. It is known in its fundamental form through the German Patent Description nh .......
622 497 e numa de realização aperfeiçoada por meio da Memó ria Descritiva da Patente Alemã n2. 2 904 539 da Requerente. Na Memótia Descritiva da Patente Alemã nQ. 3 532 537, da Requerente refere-se uma outra forma de realização aperfeiçoada Todas estas formas de realização das células podem ser empregadas na realização do processo de acordo com a presente invenção .622 497 and one of an improved realization by means of German Patent Description 2 . 2 904 539 of the Applicant. In the German Patent Description No. Q. 3 532 537, the Applicant refers to another improved embodiment. All of these cell embodiments can be employed in carrying out the process according to the present invention.
processo de acordo com a presente invenção caracteriza-se pelo facto de o electrólito, pelo menos inicialmente, possuir com uma concentração de cloreto de mercúrio— (I) tal que e/ou a tensão de electrólise e, por consequência, a intensidade de corrente de electrólise (pelo menos no início) ser de tal modo elevada que o mercúrio metálico se separa no cátodo e escorre desta então em gotas. Pode depois ser retirado do fundo da célula electrolítica. Como materiais para o cátodo podem usar-se ferro, prata, níquel, cobre, cádmio, alumínio, zinco, estanho ou urna liga destes metais.The process according to the present invention is characterized by the fact that the electrolyte, at least initially, has a concentration of mercury chloride— (I) such that and / or the electrolysis voltage and, consequently, the current intensity electrolysis (at least at the beginning) is so high that the metallic mercury separates at the cathode and then drips out of it in drops. It can then be removed from the bottom of the electrolytic cell. As materials for the cathode, iron, silver, nickel, copper, cadmium, aluminum, zinc, tin or an alloy of these metals can be used.
Diferentemente do que se indica na Memória Descritiva da Patente Alemã n2. 2 011 601, já mencionado, o cloro formado no ânodo é utilizado na oxidação do cloreto de mercúrio-(I) dificilmente solúvel, solubilizando este sal e tornando utilizável a suspensão inicial da electrólise.Unlike what is indicated in the German Patent Specification No. 2 . 2 011 601, already mentioned, the chlorine formed at the anode is used in the oxidation of mercury- (I) chloride, which is hardly soluble, solubilizing this salt and making the initial suspension of electrolysis usable.
Os ensaios mostraram que poderá ser suficiente a aplicação dum pico inicial de tensão de electrólise e, por consequência, duma intensidade corrente de electrólise, durante um período de tempo relativamente curto até se formar uma primeira película de mercúrio sobre a superfície do cátodo de amálgama. Subsequentemente, a tensão pode ser reduzida até aos valores normais, e o mercúrio continuará a separar-se sob a forma metálica, na superfície da amálgama catódica. A concentração do HggC^ no electrólito é correspondente.Tests have shown that the application of an initial peak of electrolysis voltage and, consequently, of a current intensity of electrolysis, may be sufficient for a relatively short period of time until a first film of mercury forms on the surface of the amalgam cathode. Subsequently, the tension can be reduced to normal values, and the mercury will continue to separate in metallic form, on the surface of the cathodic amalgam. The concentration of HggC ^ in the electrolyte is corresponding.
processo de acordo com a presente invenção, baseia-se na teoria de que no ânodo da célula electrolítica ο 0Γ passa a Cl?.process according to the present invention, is based on the theory that the anode of the electrolytic cell ο 0Γ becomes Cl ?.
Cl2 reage com o líg2Cl2 presente, sob a forma de suspensão e obtém-se 2 Hg Cl2, que se dissolve no electrólito.Cl 2 reacts with the lg 2 Cl 2 present in the form of a suspension and 2 Hg Cl 2 is obtained , which dissolves in the electrolyte.
No cátodo, o Hg Cl2 é reduzido com obtenção deAt the cathode, Hg Cl 2 is reduced with
Hg° + 201“.Hg ° + 201 “.
Este Cl“ fica então disponível para a oxidação do cátodo.This Cl “is then available for oxidation of the cathode.
Como equações electroquímicas, podem escrever-se as seguintes:As electrochemical equations, the following can be written:
Reacção de iniciação (como simples exemplo) que mostra como o Hg2Cl2 pode formar-se como suspensão no electrólito:Initiation reaction (as a simple example) that shows how Hg 2 Cl 2 can form as a suspension in the electrolyte:
(A) Hg° (gasoso) + Hg Cl? (solúvel) ----->(A) Hg ° (gaseous) + Hg Cl ? (soluble) ----->
«---Hg2Cl2 (úificilmehte solúvel)«--- Hg 2 Cl 2 (useful soluble)
Oxidação:Oxidation:
(B) Hg2Cl2 solúvel + Cl2 (gasoso) ----> 2 Hg Cl2 (solúvel) <:----Electrólise:(B) Hg 2 Cl 2 soluble + Cl 2 (gaseous) ----> 2 Hg Cl 2 (soluble) <: ---- Electrolysis:
(G) Hg Cl2 (solúvel) + Energia eléctrica(G) Hg Cl 2 (soluble) + Electric power
---> Hg° (líquido) + Cl9 (gasoso)---> Hg ° (liquid) + Cl 9 (gaseous)
Resultado:Result:
A partir de Hg° (gasoso) + Energia obtém-se Hg° (líquido).From Hg ° (gaseous) + Energy, Hg ° (liquid) is obtained.
Cl2 formado no passo (C) é usado como tal e ”in situ”, na fase (B).Cl 2 formed in step (C) is used as such and "in situ", in step (B).
Estas reacções electroquímicas constituem pelo menos um grosseiro esboço do processo que realmente ocorre durante a electrólise. Na realidade, este processo pode ser mais complicado, como por exemplo realizar-se mediante reacções múltiplas e complexas.These electrochemical reactions are at least a rough sketch of the process that actually occurs during electrolysis. In reality, this process can be more complicated, such as being carried out through multiple and complex reactions.
Num exemplo de realização em que se usa cobre do cátodo, o electrólito usado deverá ter a seguinte composição:In an example of an embodiment using copper from the cathode, the electrolyte used should have the following composition:
g/1 de HggC^ como suspensão g/1 de ácido sulfúrico g/1 de cloreto.g / 1 of HggC4 as a g / 1 suspension of sulfuric acid g / 1 of chloride.
A densidade da corrente anódica é de 300 A/m . Trata-se de um metal distendido de modo que este valor refere-se à área total, incluindo as fendas. A densidade da correnz z 2 te catódica é também de 300 A/m .The density of the anode current is 300 A / m. It is a stretched metal so this value refers to the total area, including the cracks. The density of the cathodic current is also 300 A / m.
No início, o conteúdo de HggClg (insolúvel em água) é igual à concentração já mencionada para a suspensão de 45 g/1. A densidade de corrente inicial é igual a 600 A/m .In the beginning, the content of HggClg (insoluble in water) is equal to the concentration already mentioned for the 45 g / 1 suspension. The initial current density is equal to 600 A / m.
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