Способ получения ртути высокой чистоты и установка для его осуществления

 

(1i> 985107

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических ввеспублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву -. (22) Заявлено 2206 81 (21) 3305862/22-0? с присоединением заявки М(23) Приоритет— фф 1) М К т 3

С 22 В 43/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

t$3} УДК 669. 791. 4 (088. 8) Опубликовано 3012.82. Ьойпетень Йо 48

Дата опубликования описания 3012.82

Л.Ф. Козин, В.З. Лысенко, А.Л. Аведов, В.И. Фолнфоров ,В.С. Горовиц, А.А. Никитин, И.A. Нечитайло,, М«И., Строителев, В.И. Денисов, Н.A. Горлова и В.A. Парбле.

1 ;; )

Специальное конструкторское бюро магнитной- гидрЩкЩмики, Института Физики AH Латвийской ССР и НикитовсГйттй- рдутнИЙ " комбинат " е«. (72) Авторы изобретения (71) заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РТУТИ ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ

И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к металлур= гни, в частности к усовершенствова, нию технологии и оборудования получения ртути высокой чистоты.

Известны различные способы очистки ртути от примесей:. электрохимическая очистка, дистилляция с перегревом и без перегрева паров ртути, дистилляция, а также. ректификация (1).

Недостатком укаэанных способов является то, что для получения ртути высокой чистоты, свободной от органических примесей и таких металлов, как Au, Bi, Cd, Zn, Ti, Ni, содержа-, щих минимальное количество Ag Cu

Fe, Mn, необходимо применять после довательно ряд методов, поскольку каждый из них дает возможность отделить ртуть от того илн иного вида примесей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ртути высокой чистоты, вклю. чающий электролитическое рафинирование ее с последующей очисткой в ректификаторе 2 j.

Однако ртуть, получаемая извест- ным способом не обладает той степенью, чистоты, которую требует промышленность, Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является установка получения ртути высокой чистоты, со» держащая устройство электролитического рафинирования со сборником ртути, ректификатор и устройство для промывки водой (2 ).

Однако ртуть, получаемая с использованием известного оборудования, не обладает необходимой степенью чисто ты.

Цель изобретения - повышение сте,пени очистки ртути.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения ртути высокой чистоты, включающему электролитическое рафинирование ее с последующей очисткой в ректификаторе, ртуть после электролитического рафинирования промывают в тридистиллате воды при периодическом барботиронании

его очищенным от кислорода аргоном с последующим днухстадийным нагревом ртути до 170-190оС и 900-1100оС с одновременным вакуумированием, при этом в ректификаторе температуру под985107 держивают„ в первой зоне 110-120 С, во второй 20-25 С.

Установка получения ртути высокой чистоты, содержащая устройство электролитического рафинирования со сборником ртути, ректификатор и устройство для промывки водой, дополнительно снабжена по меньшей мере двумя устройствами для промывки ртути в тридистиллате воды, расположенными перед ректификатором и снабженными, 10 системой подачи в нижнюю зону устройств аргона, сборником ртути и испарителем с двумя последовательно расположенными зонами обогрева.

Вторая эона обогрева испарителя

35 выполнена из вертикально расположенных трубок, при этом горизонтальное сечение этой зоны имеет сотовую структуру, и соотношение сечений второй зоны испарителя к первой составляет 1:90-150.

Укаэанное соотношение установлено экспериментально и обеспечивает требуемый перегрев паров ртути при заданной температуре испарения. при со= 25 отношении площадей менее 90 пары перегреваются недостаточно и в конечном продукте появляются следы окислов, а при соотношении более 150 из-за повышения давления и скорости паров они ЗО захватывают интерметаллиды и содержание металлических примесей растет, На чертеже представлена принципиальная компоновочная схема установки для получения ртути высокой чистоты.

Установка включает расходную емкость 1, устройство 2 электролитического рафинирования, например, в виде емкости с биполярным электродом, гкдравлически связанной со сборником 4р

3 ртути. Каждая из емкостей электролизера заполнена своим реагентом.

После сборника ртути последовательно установлено не менее двух промывочных емкостей 4, заполненных тридистиллатом, каждая из которых снабжена средствами перемешивания ртути в ви.де байпасного контура 5 с электромагнитным насосом б и системой подачи в нижнюю зону емкостей очищенного от следов кислорода аргона, выполненной в виде трубопровода 7 с перфорированной насадкой 8, теплообменника

9, эапорных вентилей 10 и емкости

11 с аргоном. При помощи трубопроводов 12 аргон подается и в верхние зоны емкостей. Промывочные емкости между собой соединены при помощи трубопроводов 13, снабженных гидрозатворами 14, предотвращающими попадание тридистиллата из емкости в ем- 60 кость. Посредством трубопровода 15 промывочная емкость соединена со сборником 1б ртути и далее трубопроводом 17 - с испарителем 18, представляющим собой двухсекционный 65 кварцевый цилиндр с нагревателями

19 и 20, которые обеспечивают разогрев нижней широкой части испарителя до 180 С (нагреватель 19),а верхней части — до 1100 С. Часть испарителя в верхнем участке выполнена в виде кварцевого хонейкомба 21, представляющего собой набор из продольных трубок, отношение сечений второй зоны к первой составляет

1!90-150. Верхняя зона испарителя. соединена посредством трубопровода

22 с ректификатором с двумя температурными зонами, в первой зоне

23 поддерживается температура 110о

120 С, во второй зоне 24 — температура 20-25ОС. От каждой из зон имеются отводы для очищенной ртути в ампулы 25 и сборник 26.

Способ осуществляется следующим образом.

Ртуть, подлежащую очистке, загружают в расходную емкость 1 перед уст. ройством 2 электролитического рафинирования. Очищаемая ртуть должа соответствовать по примесям ртути РОД по ГОСТ 4658-73. В устройстве электролитического рафинирования происходит многократное растворение и переосаждение ртути в растворах ртутных солей галогено-водородных кислот.

Состав электролитов, их концентрацию и режим электролиза подбирают так, чтобы добиться максимальной очистки .ртути от металлических примесей (суммарное содержание металлических примесей после электролиза составляет не более 10 %). После электролитического рафинирования ртуть поступает в емкость 3, откуда подается в промывочные емкости 4, где производится многократная отмывка ртути от следов электролита .в обескислороженном тридистиллате. удаление следов кислорода из трижды дистиллированной в кварцевой аппаратуре воды проводят следующим образом: через тридистиллат, находящийся в промывочных емкостях 4, продувают аргон, который проходит предваритель,но через слой порошка титана или спла- ва цирксния с алюминием, нагретого в теплообменнике 9 до 800-900 С.

Продувку проводят периодически после промывки 300 кг ртути, при этом в течение часа через 60 л продувают

200-250 л аргона.

Промытую ртуть подают в сборник

16, откуда она попадает в нижнюю часть испарктеля 18 с нагревателями

19 и 20, которые обеспечивают разогрев нижней широкой части испарителя до 180ОС, а верхней части - до

1100 С. Ртуть, заполняющая нижнюю часть примерно на 2/3 ее высоты, нагревается до 170-190 С и пары, попа дая в верхнюю часть, перегреваются

985107

Количество примесей, Ъ

Тлврогр., OC

Тисп, Трект„, Ос

Примечание

T рент, С

120

115

1000

2 ° 10"Ь

120.20

190

1000

10 6

120

1000

180

0,7 10

120

1000

170

0,6 10165

Существенно снижается производительность дистиллятора

120

1000

0 5 10 В

120

850

180

0,8.10 6 до 900-1100 C ° Перегретые пары попадают в ректификатор, где конденсируются при 110-120 С и 20-25ОC. Конденсат, полученный при высокой температуре, поступает в кварцевые ампулы 25, а конденсат, полученный 5 при 20-25оС поступает в съемный сборник 26, откуда он подается на повторную переработку. Кварцевые ампулы со ртутью отпаиваются. Качество ртути в ампулах проверяется дву- 10 мя способами: визуальный контроль по верхности (оценивается наличие пленок, блеск, величина мениска и присутствие механических включений )i выборочный спектральный анализ рту- 15 ти для определения металлических примесей.

Указанные выше пределы температур установлены эксперимейтально с учетом оставшегося минимального количества примесей после обработки ртути, что обусловлено результатами испытаний, приведенными в таблице.

П р.и м e p В емкость 1 перед устройством 2 электролитического рафинирования загружают 5 кг ртути.

Ток электролиза 500 A- Используют электролиты в четырехсекционном электролизе с содержанием ионов двухвалент-10 ной ртути, г/лг

Т секция

Иодидный (кислый)

11 секция

Ьммонийно-бромидноиодидный

1II секция

Лммонийно-бромидный 50-60

1У секция

Аммонийно-бромидный 100-150 4Q

После электролиза ртуть поступает в сборник 3 и далее в промывочную емкость 4, заполненные обескислороженной трижды дистиллированной водой.

Периодически через воду пропускают очищенный от кислорода аргон.

Состав примесей в ртути (до промывки ) после элекуролиза,Ъ;

Ag 3.10-ь .Cu 4 10

Ре 1,8 10

Мп 2 ° 10

Ртуть после промывки поступает в сборник 16 ртути, откуда подается в испаритель 18, где поддерживается температура в нижней зоне 180 С, затем пар в верхней зоне перегревается до 1000ОС и поступает на ректификатор, где конденсируется при 110 С, остаток, содержащий кислород, интерметаллицы и -т.д., конденсируется при 25оС (температура охл.воды ).

Состав ртути после очистки в тридистиллате:

Ag 10" 7

Си 10 7 . Fe 0,7 10

Inn 10 1

Au,Bi,Cd,2n, Ti,Ca, Ni . Не обнаружены

При исключении операции промывки в тридистиллате в конечном продукте обнаружены следы брома и иода, а на поверхности после отпайки ампул появляются пленки, содержащие закись ртути и интерметаллиды.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство получения ртути высокой чистоты, включающие операцию промывки, обеспечивает повышение степени очистки ртути, при этом пленка не.появляется вообще.

985107

Продолжение таблицы

} трект., Т зект, С С 1

> перогр., OC

>втсп

ОС

На поверхности серый налет

180

900

120

0,8.10 6

180

1000

120

Поднимать выше температуры нет смысла

105

1000

1,5-10 6

180

На поверхности пленки

125

Резко увеличивается количество грязной ртути

s сборнике

Формула изобретения

1. Способ получения ртути высокой чистоты, включающий электролитическое рафинирование ее с последующей очисткой в ректификаторе, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения степени очистки ртутИ, ртуть после электролитического рафинирования промывают в тридистиллате воды при периодическом барботировании его очищенным от кислорода аргоном с последующим двухстадийным нагревом ртути до 170-190 С и 900-1100 С с одновременным вакуумированием, при этом в ректификаторе температуру поддерживают: в первой зоне — 100120 С, во второй 20-25 С.

2. Установка получения ртути высокой чистоты, содержащая устройство электролитического рафинирования со сборником ртути, ректификатор и устройство для промывки водой, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она дополнительно снабжена по меньшей мере

Количество примесей, Примечание

% двумя устройствами для промывки ртути в тридистиллате воды, расположенными перед ректификатором и снабженными системой подачи в нижнюю зону устройств аргона, сборником ртути и испарителем с двумя последовательно расположеннЫми зонами обогрева.

3. Установка по п.2, о т л и— а ю щ а я с я тем, что вторая зона обогрева испарителя выполнена из вертикально расположенных трубок, при этом горизонтальное сечение этой зоны имеет сотовую структуру и соотношение сечений .второй зоны испарителя к первой составляет 1:90150.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Розанов Н.Н. Рафинирование ртутей. 7руды Гиредмета, M., 1959, т.1, с.779-783.

2. Пугачевич П.П. Работа со ртутью в лабораторных и производственных условиях. М., "Химия", 1972, с.25-66.

985107

Составитель Л..Рякина

Редактор Л. Филь ТехредМ. Надь Корректор M. Kocта

Заказ 10090/35 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4