Способ получения ртути высокой чистоты и установка для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК C22B43/00 

держивают:в первой зоне 110-120С, во второй 20-25С. Установка получения ртути высокой чистоты, содержащая устройство элект ролитического рафинирования со сборником ртути, ректификатор и устройство для промывки водой, дополнитель но снабжена по меньшей мере 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. Вторая зона обогрева испарителя выполнена из вертикально распололсенных трубок, при этом горизонтальное сечение этой зоны имеет сотовую структуру, и соотношение сечений вто рой зоны испарителя к первой -составляет 1:90-150. Указанное соотношение установлено экспериментально и обеспечивает требуемый перегрев паров ртути при заданной температуре испарения. При со отношении площадей менее 90 пары перегреваются недостаточно и в конечно продукте появляются следы окислов, а при соотношении более 150 из-за по вышения давления и скорости паров он захватывают интерметаллиды и содержа ние металлических примесей растет. На чертеже представлена принципиальная компоновочная схема установ ки для получения ртути высокой чистоты. Установка включает расходную емкость 1, устройство 2 электролитичес кого рафинирования, например, в виде емкости с биполярным электродом, гид равлически связанной со сборником 3 ртути. Каждая из емкостей электролизера заполнена своим реагентом. После сборника ртути последовательно установлено не менее двух промывоч- . ных емкостей 4, заполненных тридистиллатом, каждая из которых снабжена средствами перемешивания ртути в виде байпасного контура 5 с электромаг нитным насосом 6 и системой подачи в нижнюю зону емкостей очищенного от следов кислорода аргона, выполнен ной в виде трубопровода 7 с перфорированной насадкой 8, теплообменника 9, згторных вентилей 10 и емкости 11 с аргоном. При помощи трубопроводов 12 аргон подается и в верхние зоны емкостей. Промывочные емкости собой соединены при помощи трубопроводов 13, снабженных гидрозатворами 14, предотвращающими попадание тридистиллата из емкости в емкость. Посредством трубопровода 15 промьшочная емко.сть соединена со сборником 16 ртути и далее трубопроводом 17 - с испарителем 18, представляющим собой двухсекционный кварцевый цилиндр с нагревателями 19 и 20, которые обеспечивают разогг рев нижней широкой части испарителя до . (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 22с ректификатором с двумя температурными зонами, в первой зоне 23поддерживается температура 110120 С, во второй зоне 24 - температура 2 О-2 5° С. 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 устройством 2 электролитического рафинирования. Очищаемая ртуть должа соответствовать по примесям ртути РОД по ГОСГ 4658-73. В устройстве электролитического рафинирования происходит многократное растворение и переосаждение ртути в растворах ртутных солей галогено-водоррдных кислот. Состав электролитов, их концентрацию и режим электролиза подбирают так, чтобы добиться максимальной очистки . 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 следунвдим образом: через тридистиллат, находявдийся в промавочных емкостях 4, продувают аргон, который проходит предварителЬ но через слой порошка титана или спла- ва цирконияс алюминием, нагретого в теплообменнике 9 до ЗОО-ЭСО С. Продувку проводят периодически после промывки 300 кг ртути, при этом в течение часа через 60 л продувают л аргона. Промытую ртуть подают в сборник 16, откуда они попадает в нижнюю часть испарителя 18 с нагревателями 19 и 20, которые обеспечивают разогрев нижней широкой части испарителя до , а верхней части - до . Ртуть, заполняющая нижнкяо часть примерно на 2/3 ее высоты, нагревается до 170-19оС и пары, попадая в верхнюю часть, перегреваются до 900-1100°С. Перегретые пара попадают в ректификатор, где конденси руются при 110-120 С и 20-25 С. Кон денсат, полученный при высокой температуре, поступает в кварцевые ампулы 25, а конденсат, полученный при 20-25 С, поступает в съемный сборник 26, откуда он подается на повторную переработку. Кварцевые ам пулы со ртутью отпаиваются. Качество ртути в ампулах проверяется двумя способами: визуальный контроль п верхности i оценивается наличие пленок, блеск, величина мениска и присутствие механических включений/, выборочный спектральный анализ ртути для определения металлических пр месей. Указанные выше пределы температу установлены экспериментально с учет оставшегося минимального количества примесей после обработки ртути что обусловлено результатами испытаний, приведенными в таблице. . Пример. в емкость 1 перед устройством 2 электролитического ра финирования загружают 5 кг ртути. Ток электролиза 500 А. Используют электролиты в четырехсекционном эле ролизе с содержанием ионов двухвале ной ртути, г/л: Iсекция Иодидный (кислый; 100-150 IIсекция« Аммонийно-бромидноИОДИДНЫЙ 100-150 IIIсекция Аммонийно-бромидный 50-60 ТУ секция Аммонийно-бромидный 100-150 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 электролиза,%; Ag З-10-f .Си Fe 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 и поступает на ректификатор, где конденсируется при ИО°С, остаток, содержащий кислород, интерметаллиды и т.д., конденсируется при (температура oxл.вoды. Состав ртути после очистки в трйдистиллате:; Ag10Си. 10-7 Fe0,7 10- МП10 Au,Bi,Cd,Zn,Ti,Ca, N1Не обнаружены При исключении операции прсмывки в тридистиллате в конечном продукте. обнаружены следам 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.

1000

120 120 1000

120

1000 120 1000

120

1000 120 850

1 п-Ь

2-10

г6

10 0,7-10-

0,6-10-

Существенно 0,5-10 снижается производительность дистиллятора

0,8-10-

900

120

20 20 1000 120

ipoo

105

20

If

110

20 120

20 20 125 Формула изобретения 1.Способ получения ртути высокой чистоты, включающий электролитическое рафинирование ее с последующей очисткой в ректификаторе, о т л ичающийся 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 нагр вом ртути до 170-190 С и 900-11.00°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 сбррником ртути, ректификатор и устройство для промывки водой, отли чающаяся тем, что она дополнительно снабжена по меньшей мере

Ha поверхности серый налет

-6

0,8-10

Поднимать выше температуры нет смысла

На поверхности пленки

0,810

Резко увеличивается количество грязной ртути в сборнике двумя устройствами для промывки ртутив тридистиллате воды, расположенными перед ректификатором и снабженными системой подачи в нижнкно зону устройств аргона, сборником ртути и испарителем с двумя последовательно расположенными зонами обогрева. 3. Установка по п.2, отличающаяся 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. Труды Гиредмета, М., 1959, т.1, с.779-783. 2.Пугачевич П.П. Работа со ртутью в лабораторных и производственных условиях. М., Химия, 1972, с.25-66. / /г ч; п L f ff ч

гJ

2Z

/гГ

7