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DE1244750B - Process for the enrichment of the isotopes of lithium by chemical isotope exchange between lithium amalgam and a solution, at least one lithium compound - Google Patents

Process for the enrichment of the isotopes of lithium by chemical isotope exchange between lithium amalgam and a solution, at least one lithium compound

Info

Publication number
DE1244750B
DE1244750B DE1960C0020640 DEC0020640A DE1244750B DE 1244750 B DE1244750 B DE 1244750B DE 1960C0020640 DE1960C0020640 DE 1960C0020640 DE C0020640 A DEC0020640 A DE C0020640A DE 1244750 B DE1244750 B DE 1244750B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lithium
amalgam
solution
isotopes
enrichment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE1960C0020640
Other languages
German (de)
Inventor
Gregoire Dirian
Eiichi Saito
Gif Sur Yvette
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of DE1244750B publication Critical patent/DE1244750B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D15/00Lithium compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D59/00Separation of different isotopes of the same chemical element
    • B01D59/28Separation by chemical exchange
    • B01D59/32Separation by chemical exchange by exchange between fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D59/00Separation of different isotopes of the same chemical element
    • B01D59/38Separation by electrochemical methods

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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

Int. Cl.:Int. Cl .:

Nummer:Number:

Aktenzeichen:File number:

Anmeldetag:Registration date:

Auslegetag:Display day:

Ausgabetag:Issue date:

COIdCOId

Deutsche Kl.: 121-11/02German class: 121-11 / 02

1 244 750
C20640IV a/121
26. Januar 1960
20. Juli 1967
1. Februar 1968
1,244,750
C20640IV a / 121
January 26, 1960
July 20, 1967
1st February 1968

"atentschrift stimmt mit der Auelegeschrift überein"atentschrift agrees with the Auelegeschrift

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anreicherung der Isotopen des Lithiums durch chemischen Isotopen-Austausch zwischen Lithiumamalgam und einer Lösung, zumindest einer Lithiumverbindung. The invention relates to a method for enriching the isotopes of lithium by chemical means Isotope exchange between lithium amalgam and a solution, at least one lithium compound.

Für die Trennung der Isotopen des Lithiums in industriellem Maßstab sind bereits mehrere Verfahren bekanntgeworden. Als besonders wirkungsvoll haben sich physikalische Verfahren erwiesen. Eines dieser Verfahren besteht darin, eine Elektrolyse ge- ίο schmolzener Lithiumsalze durchzuführen, wobei die unterschiedlichen Wanderungsgeschwindigkeiten der Ionen oder Kationen der Isotopen in einer Gegenströmung des Elektrolyten ausgenutzt werden. Die Gegenströmung hält das schwerere und deshalb langsamer wandernde Isotop 7Li von derjenigen Elektrode fern, zu der es hinwandern möchte, wodurch eine Anreicherung des schnelleren Isotops 6Li in dem dieser Elektrode zugeordneten Raum der Elektrolysiervorrichtung erfolgt.Several processes have already become known for the separation of the isotopes of lithium on an industrial scale. Physical methods have proven to be particularly effective. One of these methods consists in carrying out an electrolysis of molten lithium salts, the different migration speeds of the ions or cations of the isotopes being used in a countercurrent of the electrolyte. The countercurrent keeps the heavier and therefore slower migrating isotope 7 Li away from the electrode to which it would like to migrate, as a result of which the faster isotope 6 Li is enriched in the space of the electrolyser assigned to this electrode.

Eine andere physikalische Trennungsmethode ist die fraktionierte Elektrolyse von Lösungen ionisierter Lithiumverbindungen unter Verwendung einer Quecksilberkathode. Das bei der Elektrolyse kathodisch abgeschiedene Lithium verbindet sich mit einem Teil des Quecksilbers zu Lithiumamalgan und wird durch das Quecksilber stetig aus der Elektrolyseapparatur abgeführt.Another physical separation method is the fractional electrolysis of ionized solutions Lithium compounds using a mercury cathode. Cathodic in electrolysis The deposited lithium combines with part of the mercury to form lithium amalgan and is through the mercury is steadily discharged from the electrolysis apparatus.

Bei dem ersten Verfahren der Elektrolyse geschmolzener Lithiumsalze in einer Gegenströmung des Elektrolyten läßt sich ein verhältnismäßig hoher Isotopentrenneffekt erreichen; es sind jedoch einerseits der apparative Aufwand und' andererseits der Energieverbrauch sehr hoch. Bei der fraktionierten Elektrolyse von Lithiumsalz- oder LiOH-Lösungen mit Quecksilberkathode ist der Anreicherungs- bzw. Trennungsfaktor wesentlich geringer, er liegt bei stationärem Gleichgewicht — je nach der Art des Anions — etwa zwischen 1,06 und 1,07, wobei sich das Lithiumisotop 6Li vorzugsweise in dem Amalgam konzentriert. Der Anreicherungsoder Trennungsfaktor ist durch den Quotienten aus dem Isotopenverhältnis 7Li: 6Li in der Lösung und dem Isotopenverhältnis 7Li: 6Li in der Amalgamphase gegeben. Um eine weitergehende Konzentration von 6Li zu erzielen, muß man das Gemisch der in dem Quecksilberamalgam befindlichen Lithiumisotopen wiederholt erneut in Lösungen der ionisierten Lithiumverbindungen überführen, und diese müssen weiteren Elektrolysen unterworfen werden.In the first method of electrolysis of molten lithium salts in a countercurrent flow of the electrolyte, a relatively high isotope separation effect can be achieved; However, on the one hand the outlay on equipment and on the other hand the energy consumption are very high. In the case of fractional electrolysis of lithium salt or LiOH solutions with a mercury cathode, the enrichment or separation factor is significantly lower; with steady-state equilibrium - depending on the type of anion - it is between 1.06 and 1.07, with the lithium isotope 6 Li preferably concentrated in the amalgam. The enrichment or separation factor is given by the quotient of the isotope ratio 7 Li: 6 Li in the solution and the isotope ratio 7 Li: 6 Li in the amalgam phase. In order to achieve a further concentration of 6 Li, the mixture of the lithium isotopes in the mercury amalgam must be repeatedly converted again into solutions of the ionized lithium compounds, and these must be subjected to further electrolysis.

Auch bei diesem Verfahren ist der Energieaufwand Verfahren zur Anreicherung der Isotopen des
Lithiums durch chemischen Isotopen-Austausch
zwischen Lithiumamalgam und einer Lösung,
zumindest einer Lithiumverbindung
In this process, too, the energy expenditure is a process for the enrichment of the isotopes of the
Lithium through chemical isotope exchange
between lithium amalgam and a solution,
at least one lithium compound

Patentiert für:Patented for:

Commissariat ä l'Energie Atomique, ParisCommissariat a l'Energie Atomique, Paris

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,Dipl.-Ing. R. Beetz, patent attorney,

München 22, Steinsdorfstr. 10Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Eiichi Saito,Eiichi Saito,

Gif sur Yvette,Gif sur Yvette,

Gregoire Dirian,Gregoire Dirian,

Palaisseau, Seine-Oise (Frankreich)Palaisseau, Seine-Oise (France)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 29. Januar 1959 (785 219)France of January 29, 1959 (785 219)

für die Elektrolyse relativ groß, so daß die Kosten hoch sind.relatively large for electrolysis, so that the cost is high.

Zur Anreicherung oder Trennung von Isotopen sind auch chemische Aüstauschverfahren bekannt, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht; bei diesen Verfahren wird die Trennung der Isotopen im allgemeinen entweder mit Hilfe von Ionen-Austauscherharzen durchgeführt, oder man nutzt den chemischen Isotopen-Austausch zwischen Lithiumamalgam und der Lösung einer Lithiumverbindung in einem Lösungsmittel aus.Chemical exchange processes are also known for the enrichment or separation of isotopes, to which the present invention relates; in this process, the separation of the isotopes in the generally carried out either with the help of ion exchange resins, or one uses the chemical isotope exchange between lithium amalgam and the solution of a lithium compound in a solvent.

Die Anwendung von Austauscherharzen führt zu erheblichen Anreicherungen, indessen treten bei der industriellen Durchführung große Schwierigkeiten auf, so daß dieses Verfahren zur Zeit nur für Isotopentrennungen im kleinen Maßstab zweckmäßig ist.The use of exchange resins leads to considerable accumulations, but occur in the industrial implementation on great difficulties, so that this process is currently only for isotope separations is useful on a small scale.

Das Anreicherungsverfahren, bei dem man den chemischen Isotopen-Austausch zwischen Lithiumamalgam und der Lösung einer Lithiumverbindung in einem Lösungsmittel ausnutzt, ist bisher nur mit Lösungen eines Lithiumsalzes in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt worden, das praktischThe enrichment process in which the chemical isotope exchange between lithium amalgam and the solution of a lithium compound in a solvent, is so far only with solutions of a lithium salt in an organic solvent has been carried out, which is practical

709 754/379709 754/379

wasserfrei ist, um eine Zersetzung des Litiumamalgams während der Austauschreaktion zu verhindern. is anhydrous to prevent the lithium amalgam from decomposing to prevent during the exchange reaction.

Der angestrebte Anreicherungseffekt ergibt sich auf Grund eines chemischen Austauschprozesses bei innigem Kontakt der organischen Lithiumsalzlösung mit dem Lithiumamalgam, das in geringer Menge in dem Quecksilber enthalten ist. Bei diesem Austausch geht bevorzugt das Lithiumisotop 6Li in das Lithiumamalgam und das Lithiumisotop 7Li in die organische Lithiumsalzlösung.The desired enrichment effect results from a chemical exchange process when the organic lithium salt solution comes into close contact with the lithium amalgam, which is contained in the mercury in small quantities. During this exchange, the lithium isotope 6 Li preferably goes into the lithium amalgam and the lithium isotope 7 Li into the organic lithium salt solution.

Wenn auch der statische Trennungsfaktor bei diesem Verfahren nur einen Wert von etwa 1,025 hat, so erreicht man doch einen gesamten Trennungseffekt, der beispielsweise den Wert 2 erreicht, d. h., die ursprüngliche Konzentration des Lithiumisotops 6Li, die in dem Ausgangslithium 8 % betrug, wird auf den doppelten Wert, d.h. 16% (in dem abgezogenen Lithiumamalgam), erhöht.Even if the static separation factor in this method is only about 1.025, an overall separation effect is achieved which, for example, reaches the value 2, ie the original concentration of the lithium isotope 6 Li, which was 8% in the starting lithium increased to twice the value, ie 16% (in the withdrawn lithium amalgam).

Dieses bekannte chemische Austauschverfahren hat mehrere Nachteile:This well-known chemical exchange process has several disadvantages:

Die für seine Durchführung benötigte Apparatur hat große Abmessungen (bei dem oben beschriebenen Verfahren wird eine Kolonne von 18 m Höhe benutzt), und die Überführung des Lithium-Isotopen-Gemisches aus dem Amalgam in die organische Lösung bereitet größere Schwierigkeiten. Die direkte Überführung des Lithiums aus dem Amalgam in eine organische Säurelösung läuft nur sehr langsam und unvollkommen ab, so daß man zumindest zwei Übertragungsvorrichtungen mit kräftigen Rührwerken hintereinanderschalten muß, was einen erheblichen apparativen Aufwand bedingt.The apparatus required for its implementation has large dimensions (in the case of the one described above The process uses a column 18 m high) and the transfer of the lithium isotope mixture from the amalgam to the organic solution causes greater difficulties. The direct one Conversion of the lithium from the amalgam into an organic acid solution takes place very slowly and imperfectly, so that you have at least two transmission devices with powerful agitators must be connected in series, which requires a considerable amount of equipment.

Durch die vorliegende Erfindung werden die Nachteile des zuletzt geschilderten chemischen Austausch-Verfahrens beseitigt und außerdem der Anreicherungseffekt gesteigert bzw. der apparative Aufwand verringert.The present invention eliminates the disadvantages of the chemical exchange process described last eliminated and, moreover, the enrichment effect increased and the outlay on equipment decreased.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Anreicherung der Isotopen des Lithiums durch chemischen Austausch zwischen Lithiumamalgam und einer Lösung, zumindest einer Lithiumverbindung,"ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß man das Lithiumamalgam mit einer wäßrigen Lösung ionisierter Lithiumverbindungen in Kontakt bringt und die durch Hydrolyse des Lithiums des Amalgams bedingte Verringerung der Lithiumkonzentration im Amalgam entweder durch Anlegen einer" die Zersetzung unterbindenden Potentialdifferenz zwischen der Amalgamphase und der mit ihr in Kontakt befindlichen wäßrigen Phase verhindert oder anschließend durch an sich bekannte Elektrolyse kompensiert bzw. rückgängig macht.The inventive method for enriching the isotopes of lithium by chemical Exchange between lithium amalgam and a solution, at least one lithium compound, "is essential characterized in that the lithium amalgam is ionized with an aqueous solution Bringing lithium compounds into contact and those caused by hydrolysis of the lithium of the amalgam Reduction of the lithium concentration in the amalgam either by applying a "decomposition" preventing potential difference between the amalgam phase and the one in contact with it aqueous phase prevented or then compensated for by known electrolysis or cancels.

Der wesentliche chemische Austauschprozeß beim erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich schreiben:The essential chemical exchange process in the method according to the invention can be written:

7Li-Hg 7 Li-Hg

«Li—Hg + 7LiX- (1) Die Hydrolyse-Reaktion läßt sich wie folgt darstellen: «Li — Hg + 7 LiX- (1) The hydrolysis reaction can be represented as follows:

Li-Hg + H2O -* LiOH + V2H2/ (2)Li-Hg + H 2 O - * LiOH + V 2 H 2 / (2)

Diese Reaktion verläuft im Gegensatz zu der Reaktion nach (1) langsam und ergibt Lithiumhydroxyd in der wäßrigen Phase; sie erstreckt sich nur auf einen Teil des Lithiums des Amalgams. Der Gehalt des Lithiums in dem Amalgam nimmt ab, wenn diese Reaktion stattfindet; die Reaktion nimmt auch nur einen Anteil des Wassers der wäßrigen Phase in Anspruch. In contrast to the reaction according to (1), this reaction proceeds slowly and gives lithium hydroxide in the aqueous phase; it extends only to part of the lithium of the amalgam. The content of the Lithium in the amalgam decreases when this reaction occurs; the reaction only increases a portion of the water of the aqueous phase to claim.

Wenn man durch die angelegte Potentialdifferenz die Reaktion nach Formel (2) unterbindet, so erfolgt nur eine reine Austauschreaktion, bei der der Gehalt des Amalgams an Lithium praktisch gleichbleibt und nur das prozentuale Mengenverhältnis der Lithiumisotopen in der Amalgam- und der wäßrigen Phase eine Änderung erfährt. Dieser Vorgang könnte wie folgt dargestellt werden:If the applied potential difference prevents the reaction according to formula (2), it takes place just a pure exchange reaction in which the amalgam's lithium content remains practically the same and only the percentage ratio of the lithium isotopes in the amalgam and the aqueous phase undergoes a change. This process could be represented as follows:

7Li-Hg(Li-Anteil ri) + 6LiX
:£ 6Li-Hg (Li-Anteil ri) + 7LiX
7 Li-Hg (Li content ri) + 6 LiX
: £ 6Li-Hg (Li part ri) + 7 LiX

Verhindert man die Zersetzungsreaktion gemäß Formel (2) in der Haupt-Kontaktvorrichtung nicht und führt in einer nachgeschalteten Kontaktvorrichtung eine bekannte Elektrolyse gemäß der folgenden Formel durch:If the decomposition reaction according to formula (2) is not prevented in the main contact device and carries out a known electrolysis according to the following in a downstream contact device Formula by:

LiOHLiOH

Li+ + OH-Li + + OH-

(3)(3)

bei der die Kathode aus einem Lithiumamalgam besteht, dessen Lithiumgehalt zuvor in einer ersten Kontaktvorrichtung infolge der Zersetzungsreaktion nach Formel (2) etwas abgenommen hatte, so wird durch diese Elektrolyse der Lithiumgehalt des Amalgams wieder auf den normalen Wert η gebracht, indem das Lithiumkation Li+ [Formel (3)] sich an der Kathode entlädt und in die Amalgamphase übergeht. Zusätzlich wird dabei Sauerstoff frei. Bezeichnet man mit ri den verringerten Anteil des Lithiums in dem teilweise zersetzen Amalgam, so lassen sich die Vorgänge in der Elektrolysezelle wie folgt formelmäßig schreiben:in which the cathode consists of a lithium amalgam, the lithium content of which had previously decreased somewhat in a first contact device as a result of the decomposition reaction according to formula (2), this electrolysis brings the lithium content of the amalgam back to the normal value η by removing the lithium cation Li + [Formula (3)] discharges at the cathode and changes into the amalgam phase. In addition, oxygen is released. If ri denotes the reduced proportion of lithium in the partially decomposed amalgam, the processes in the electrolysis cell can be written as follows:

Li + Li-HG (Li-Anteil ri) -+ Li-Hg (Li-Anteil > ri) (4)Li + Li-HG (Li part ri) - + Li-Hg (Li part> ri) (4)

2OH -> H2O +V2O2 (5)2OH -> H 2 O + V 2 O 2 (5)

In dieser Formel ist symbolisch das Lithiumamalgam mit Li—Hg, das Lithiumisotop der Masse 7 mit 7Li, das Isotop der Masse 6 mit 6Li und das Anionj das mit diesen Kationen innerhalb der wäßrigen Phase verbunden ist, mit X~ bezeichnet. Die Änderung dieser Formel für denjenigen Fall, daß das Anion X nicht einwertig ist, läßt sich leicht übersehen.In this formula, the lithium amalgam is symbolically denoted by Li — Hg, the lithium isotope of mass 7 with 7 Li, the isotope of mass 6 with 6 Li and the anion which is connected to these cations within the aqueous phase is denoted by X ~. The change in this formula for the case that the anion X is not monovalent can easily be overlooked.

Der Anreicherungsfaktor liegt in der Praxis bei 1,05 im statischen Gleichgewicht; er ist also erheblich höher als bei Verwendung wasserfreier organischer Lithiumsalzlösungen.In practice, the enrichment factor is 1.05 in static equilibrium; so it is substantial higher than when using anhydrous organic lithium salt solutions.

Es kann außerdem sein, daß in der nachgeschalteten. Kontaktvorrichtung eine weitere sekundäre Elektrolysereaktion erfolgt (wenn das Anion X~ nicht das OH-Anion ist), wenn man beispielsweise in der wäßrigen Phase Lithiumchlorid verwendet. In diesem Fall ist die zusätzliche Reaktion:It may also be that in the downstream. Contact device another secondary Electrolysis reaction takes place (when the anion X ~ is not the OH anion) if, for example lithium chloride is used in the aqueous phase. In this case, the additional response is:

LiClLiCl

Li+ + CI-Li + + CI-

(6)(6)

Aber auch diese Reaktion hat — genau wie die Reaktion nach der Formel (5) — die Wirkung, daß sich die ursprüngliche Lithiumkonzentration in der Amalgamphase wieder einstellt, da auch hier das Kation Li+ sich im Anschluß an die Reaktion gemäß der Formel (6) an der Kathode entlädt und in die Amalgamphase übergeht. In diesem Fall tritt also zusätzlich zu der Entwicklung von Sauerstoff auch eineBut also this reaction - just like the reaction according to the formula (5) - has the effect that the original lithium concentration is restored in the amalgam phase, since here too the cation Li + is after the reaction according to the formula (6) discharges at the cathode and changes into the amalgam phase. In this case, in addition to the evolution of oxygen, there is also a

Entwicklung von Chlor auf. Selbstverständlich erfaßt die Elektrolysereaktion gemäß Formel (6) nur einen kleinen Teil des löslichen Lithiumsalzes, das ursprünglich in der wäßrigen Phase enthalten ist.Development of chlorine on. Of course, the electrolysis reaction according to formula (6) covers only one small part of the soluble lithium salt originally contained in the aqueous phase.

Es sei noch darauf aufmerksam gemacht, daß die Reaktionen der Zersetzung des Lithiumamalgams durch das Wasser [Formel (2)] und die Reaktionen der Elektrolyse [Formern (3) und (6)] jeweils eine Isotopen anreicherung im gleichen Sinne wie die Reaktionen gemäß Formel (1) herbeiführen; es ergibt sich also eine Vergrößerung des Mengenverhältnisses 6Li: 7Li in der Amalgamphase. Die Vorrichtungen, in denen dieser chemische Austausch durchgeführt werden kann, sind bekannte Kontaktvorrichtungen für den Kontakt von nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten; sie bestehen beispielsweise aus einer Folge von Gefällen oder Kolonnen, oder sie stellen irgendein anderes System dar, das nötigenfalls mit genügend wirksamen Rührvorrichtungen ausgestattet sein kann, die für einen schnellen Austausch sorgen.It should be noted that the reactions of the decomposition of the lithium amalgam by the water [formula (2)] and the reactions of electrolysis [formers (3) and (6)] each have an isotope enrichment in the same sense as the reactions according to the formula (1) induce; This results in an increase in the quantity ratio 6 Li: 7 Li in the amalgam phase. The devices in which this chemical exchange can be carried out are known contact devices for the contact of immiscible liquids; they consist, for example, of a series of slopes or columns, or they represent some other system which, if necessary, can be equipped with sufficiently efficient stirring devices to ensure rapid replacement.

In denjenigen Kontaktvorrichungen, in denen eine Hydrolysereaktion praktisch vollkommen unterbunden werden soll, wird das Amalgam auf ein negatives Potential gebracht und die Lösung auf ein positives Potential; eine bekannte Elektrolysevorrichtung, die beispielsweise aus einer Gleichstromquelle besteht und eine Spannungsregeleinrichtung sowie einen-Spannungs- und Strommesser enthält, gestattet eine Einregelung und Aufrechterhaltung der notwendigen Potentialdifferenz. Diese Kontaktvorrichtungen werden weiterhin Typ A genannt. .In those contact devices in which one If the hydrolysis reaction is to be prevented practically completely, the amalgam is negative Brought potential and the solution to a positive potential; a known electrolysis device, which consists, for example, of a direct current source and a voltage regulating device as well as a voltage and ammeter, allows adjustment and maintenance of the necessary Potential difference. These contact devices are still called type A. .

In dem zweiten Fall läßt man in Kontaktvorrichtungen, in denen sich die chemische Austauschreaktion abspielt und die Kontaktvorrichtungen der Type A' genannt werden, eine teilweise Zersetzung des Amalgams zu. Man ordnet aber hinter diesen Vorrichtungen weitere Kontaktvorrichtungen an, die Kontaktvorrichtimgen der Type B genannt werden. In diesen letztgenannten Kontaktvorrichtungen B führt man eine Regeneration des Anteiles des Amalgams durch, das in den Kontaktvorrichtungen der Type A' zersetzt worden ist, wodurch die Wirkungen dieser Hydrolysereaktion kompensiert werden und das anfängliche VerhältnisIn the second case one leaves contact devices in which the chemical exchange reaction takes place and the contactors are called Type A ', a partial decomposition of the amalgam. But one arranges further contact devices behind these devices, the Type B contact devices are mentioned. In these last-mentioned contact devices B a regeneration of the part of the amalgam that is in the contact devices is carried out Type A 'has been decomposed, thereby offsetting the effects of this hydrolysis reaction and the initial relationship

/ Lithium des Amalgams/ Lithium of the amalgam

\ Quecksilber des Amalgams\ Mercury of the amalgam

wiederhergestellt wird.is restored.

Es ist also notwendig, daß in den Vorrichtungen der Type B der Elektrolysestrom durch eine Potentialdifferenz hervorgerufen wird, die die Lösung positiv und das Amalgam negativ macht.It is therefore necessary that in the devices of type B the electrolysis current through a potential difference which makes the solution positive and the amalgam negative.

In den Vorrichtungen der Type B ist der angestrebte Zweck zwar nicht der chemische Isotopen-Austausch, sondern vor allem eine Kompensation der Hydrolysereaktion, die sich in den Vorrichtungen der Type A' abspielte. Nun kann aber weder die teilweise Zersetzung noch die Regenerierung des Amalgams zu einer Aufhebung, nicht einmal zu einer Verringerung des Effektes der Isotopenanreicherung führen, die in den Vorrichtungen der Type A' eintritt. Es ist nämlich nicht nur die Elektrolyse eines Lithiumsalzes in wäßriger Lösung mit einer Isotopentrennung des Lithiums verbunden; es wurde gefunden; daß auch die sekundäre oder hydrolytische Reaktion des Angriffs des Lithiums des Amalgams durch die Lösung entsprechend den Angriffsbedingungen ebenfalls zu einer Trennung der Isotopen des Lithiums führt, deren Trennfaktor 0,96 ist und bei der das Isotop mit der atomaren Masse 6 sich ebenfalls vorzugsweise in dem Amalgam konzentriert.In type B devices, the intended purpose is not the chemical isotope exchange, but above all a compensation of the hydrolysis reaction that takes place in the devices of the Type A 'played. Now, however, neither the partial decomposition nor the regeneration of the amalgam can occur repeal, do not even lead to a reduction in the effect of isotope enrichment, which in Type A 'devices. It's not just the electrolysis of a lithium salt in aqueous solution associated with an isotope separation of lithium; it was found; that too the secondary or hydrolytic reaction of the attack of the lithium on the amalgam by the solution also leads to a separation of the isotopes of lithium according to the attack conditions, whose separation factor is 0.96 and in which the isotope with atomic mass 6 is also preferably in concentrated in the amalgam.

Es folgt daraus, daß sämtliche Prozesse der Zersetzung und späteren Regenerierung des Amalgams den Effekt der Anreicherung, die in den Vorrichtungen der Type A oder A' erzielt wird, verstärken, wobei jedoch ein zusätzlicher Verbrauch von Energie It follows that all processes of decomposition and subsequent regeneration of the amalgam reinforce the enrichment effect obtained in type A or A 'devices, but with an additional consumption of energy

ίο in Form elektrischer Energie notwendig ist.ίο in the form of electrical energy is necessary.

Die Vorrichtungen der Type B sind prinzipiell ihren Abmessungen nach kleiner als die Vorrichtungen der Type A'.The type B devices are in principle smaller than the devices in terms of their dimensions the type A '.

Man kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auch mit drei Typen von Vorrichtungen durchführen: Vorrichtungen der Type A mit Verhinderung der Hydrolyse, weiteren der Type A', in denen man sich die Zersetzungsreaktion abspielen läßt, und schließlich weiteren der Type B, die den Vorrichtungen der Type A' nachgeschaltet werden müssen.The method according to the present invention can also be used with three types of devices carry out: devices of type A with prevention of hydrolysis, others of type A ', in which one can play the decomposition reaction, and finally others of type B, which the Type A 'devices must be connected downstream.

Die Potentialdifferenz und die Stromdichte; die notwendig sind, um die Zersetzungsreaktion des Amalgams in den Vorrichtungen der Type A zu vermeiden oder in den Vorrichtungen der Type B das Amalgam zu regenerieren, das teilweise in den Vorrichtungen der Type A' zersetzt worden ist, hängen von mehreren Faktoren ab, insbesondere den jeweiligen Konzentrationen des Lithiums im Amalgam und in der Lösung.The potential difference and the current density; which are necessary to the decomposition reaction of the Avoid amalgams in Type A devices or in Type B devices To regenerate amalgam that has been partially decomposed in type A 'devices hang on several factors, in particular the respective concentrations of lithium in the amalgam and in the solution.

Jede der beiden Phasen, die in der Gesamtheit der Kontaktvorrichtungen umlaufen oder durch diese Vorrichtungen hindurchlaufen, kann einen getrennten Umlauf haben. Eine gewisse Menge des Amalgams — die ohne Anreicherung von Isotopen hergestellt worden ist — sowie eine gewisse Menge der wäßrigen Lösung von Lithiumsalzen, die unabhängig von dem Amalgam ebenfalls ohne Anreicherungseffekt der Isotopen bereitet wurde, werden in diesem Falle im Gegenstrom oder im Parallelstrom nach dem erfindungsgemäßen Verfahren miteinander in Kontakt gebracht.Either of the two phases that circulate in or through the assembly of the contact devices Devices passing through may have a separate circulation. Some amount of the amalgam - which has been produced without enrichment of isotopes - as well as a certain amount of aqueous solution of lithium salts, which was also prepared independently of the amalgam without an enrichment effect of the isotopes, are in this Case in countercurrent or in parallel flow by the process according to the invention in contact with one another brought.

Aus Gründen des Wirkungsgrades erweist es sich als vorteilhaft, den Umlauf der wäßrigen Lösung und den des Amalgams in folgender Weise zu kuppeln: Das aus einer Kontaktvorrichtung kommende, an einem der Isotopen des Lithiums angereicherte Amalgam wird vollständig zersetzt und nach den klassischen chemischen Methoden umgewandelt, um unmittelbar oder mittelbar die wäßrige Phase zu erhalten; man führt dann diese dem Einlaß einer Kontaktvorrichtung zu, die mit einer wäßrigen Phase gespeist werden muß, deren Anreicherung derjenigen des Amalgams entspricht, aus dem die wäßrige Phase entstanden ist. Die Zersetzung des Amalgams kann durch Kontakt mit bestimmten Stoffen, wie beispielsweise Graphit, Gußeisen oder bestimmten Legierungen, oder schließlich auf elektrolytischem Wege beschleunigt werden; im letzteren Falle wird das Atnalgarn auf ein positives Potential gebracht.For reasons of efficiency, it proves to be advantageous to circulate the aqueous solution and to couple that of the amalgam in the following way: The one coming from a contact device Amalgam enriched with one of the isotopes of lithium is completely decomposed and according to the classical converted to chemical methods in order to obtain directly or indirectly the aqueous phase; this is then fed to the inlet of a contact device which is fed with an aqueous phase must be whose enrichment corresponds to that of the amalgam from which the aqueous phase originated. The amalgam can decompose through contact with certain substances, such as Graphite, cast iron or certain alloys, or finally accelerated by electrolytic means will; in the latter case the atnal yarn is brought to a positive potential.

Die Kupplung ergibt sich gleichfalls durch eine gegensinnige Überführung der Phasen, d. h. bei Bereitung des Amalgams ausgehend von einer wäßrigen Lösung; man elektrolysiert die wäßrige Lösung der Lithium.verbindung mit einer Quecksilberkathode. So gestattet die wäßrige Lösung, die bereits an einem der Isotopen des Lithiums angereichert ist und aus einer Kontaktvorrichtung kommt, die WiederherstellungThe coupling also results from an opposing transition of the phases, i. H. during preparation of the amalgam starting from an aqueous solution; the aqueous solution of the electrolyzed Lithium compound with a mercury cathode. So allows the aqueous solution, which is already at one of the Isotopes of lithium is enriched and comes from a contact device, the restoration

oder -einstellung eines Amalgams, dessen Lithiumanreicherungsgrad demjenigen der Lösung entspricht; dieses Amalgam kann in eine andere Kontaktvorrichtung, z. B. in eine vor dieser Stufe liegende Kontaktvorrichtung, eingeführt werden.or setting of an amalgam, its degree of lithium enrichment corresponds to that of the solution; this amalgam can be placed in another contact device, z. B. be introduced into a contact device located before this stage.

Wenn man diese Kupplung durchführt, erfolgt das Abziehen des an einem der Isotopen angereicherten Lithiums aus der wäßrigen Phase oder aus einem Amalgam an derjenigen Stelle, an der die Anreiche-When this coupling is carried out, the one enriched in one of the isotopes is withdrawn Lithium from the aqueous phase or from an amalgam at the point where the enrichment

in der ersten dieser Vorrichtung tritt eine Hydrolyse auf; die Auswirkungen dieser Reaktion werden jedoch in der zweiten Vorrichtung kompensiert,hydrolysis occurs in the first of these devices; however, the effects of this reaction will be compensated in the second device,

F i g. 3 ein System, in dem der Übergang bzw. die Überführung des Lithiums, das in einer wäßrigen Lithiumsalzlösung enthalten ist, in den Amalgamzustand bewirkt wird,F i g. 3 a system in which the transition or the conversion of the lithium, which is in an aqueous Lithium salt solution is contained in the amalgam state,

F i g. 4 ein System, in dem der Übergang bzw. dieF i g. 4 a system in which the transition or the

vorzugsweise bei einer Temperatur von einigen Dekagrad C liegt (die normale Raumtemperatur ist recht günstig). Obgleich eine höhere Temperatur einen besseren energetischen Wirkungsgrad ergeben könnte, 5 weil eine höhere Konzentration es gestattet, mit geringerem Volumen der Phasen zu arbeiten, erweist es sich dennoch als günstig, die obengenannten Grenzen nicht zu überschreiten, weil die Zersetzungsreaktion der wäßrigen Phase durch das Lithium des Amal-preferably at a temperature of a few deca degrees C (normal room temperature is quite Cheap). Although a higher temperature could result in better energy efficiency, 5 because a higher concentration makes it possible to work with a smaller volume of the phases, it proves Nevertheless, it is advantageous not to exceed the above-mentioned limits, because the decomposition reaction the aqueous phase by the lithium of the Amal-

rung der Istopen am höchsten ist. Die Speisung der io gams Neigung zeigt, in stärkerem Maße aufzutreten, gesamten Anordnung von Kontaktvorrichtungen er- wenn die Temperatur ansteigt, folgt in Form einer wäßrigen Lösung von Lithium- Unter Bezugnahme auf die schematischen Figurention of the istopes is highest. The feeding of the io gams shows a tendency to occur to a greater extent, entire arrangement of contact devices when the temperature rises, follows in the form of an aqueous solution of lithium With reference to the schematic figures

salzen oder — was auf das gleiche hinauskommt — der Zeichnung werden nun einige Beispiele der Anin Form des Amalgams; die Speisung wird derart wendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bedurchgeführt, daß die Zugabe bzw. Mischung an der 15 schrieben. Es zeigtsalt or - what comes to the same thing - the drawing are now some examples of Anin Shape of amalgam; the feeding is carried out using the method according to the invention, that the addition or mixture wrote at the 15. It shows

Einführungsstelle bei vorzugsweise gleicher Isotopen- F i g. 1 eine Kontaktvorrichtung der Type A, in derInsertion point with preferably the same isotopic F i g. 1 is a type A contact device in which

konzentration oder zumindest bei einander nahelie- der chemische Isotopenaustausch stattfindet und die genden Isotopenkonzentrationen erfolgt. Man kann Hydrolyse unterbunden wird,concentration or at least close to one another chemical isotope exchange takes place and the low isotope concentrations. Hydrolysis can be prevented

auch ein weiteres Abziehen des angereicherten F i g. 2 eine Kombination von zwei Kontaktvor-also another removal of the enriched F i g. 2 a combination of two contact

Lithiums an einer anderen Stelle vorsehen, an der die 20 richtungen, von denen die erste eine Vorrichtung der Isotopenanreicherung am höchsten ist; dieses zweite Type A' und die zweite eine solche der Type B ist, Abziehen ergibt Lithium, das an 7Li angereichert ist,
wenn an der ersten Abzugsstelle an 6Li angereichertes Lithium entnommen wurde.
Provide lithium in a different location where the 20 directions are highest, the first of which is an isotopic enrichment device; this second type A 'and the second one of type B, subtracting it gives lithium which is enriched in 7 Li,
if lithium enriched at 6 Li was withdrawn from the first withdrawal point.

Bei einer speziellen Durchführungsweise der vor- 25 liegenden Erfindung ist die wäßrige Phase eine Lösujig von Lithiumoxyd, deren mittlere Konzentration höchstens gleich der Löslichkeitsgrenze, d. h. ungefähr 5 η bei normaler Temperatur und etwas größerIn a special way of carrying out the present invention, the aqueous phase is a solution of lithium oxide, the mean concentration of which is at most equal to the solubility limit, ie approximately 5 η at normal temperature and somewhat higher

bei einer höheren Temperatur (6 η bei 8O0C) ist; 30. Überführung des Amalgamlithiums in die wäßrige vorzugsweise soll jedoch diese Konzentration zwi- Lösung erfolgt,at a higher temperature (6 η at 8O 0 C); 30. Conversion of the amalgam lithium into the aqueous, however, this concentration should preferably take place between solution,

F i g. 5 eine Prinzipdarstellung, die das Zusammen-' wirken einer Einrichtung veranschaulicht, die eine Kontaktvorrichtung entsprechend der Fig. 1 undF i g. 5 is a schematic diagram illustrating the interaction of a device, the one Contact device according to FIGS. 1 and

gleich der Löslichkeitsgrenze ist, d. h. etwa 0,8 η bei 35 zwei zusätzliche Systeme umfaßt, wie sie in den normaler Temperatur; auch diese Grenze ist übrigens F i g. 3 und 4 dargestellt sind, mit der Temperatur veränderlich. F i g. 6 eine ausführliche Darstellung einer Einzel-is equal to the solubility limit, ie about 0.8 η at 35 includes two additional systems, as they are in normal temperature; Incidentally, this limit is also F i g. 3 and 4, variable with temperature. F i g. 6 a detailed representation of a single

Bei einer anderen Anwendungsweise der Erfindung heit der Einrichtung gemäß F i g. 5, ist die in wäßriger Lösung befindliche Lithiumverbin- F i g. 7 eine Zusammenschaltung von Einrichtun-In another application of the invention, the device according to FIG. 5, is the lithium compound in aqueous solution. 7 an interconnection of equipment

dung das Lithiumchlorid; die Konzentration des 40 gen, die im einzelnen in den F i g. 5 und 6 dargestellt LiCl soll höchstens etwa gleich 1On sein, was der sind.dung the lithium chloride; the concentration of the gene, which is shown in detail in FIGS. 5 and 6 shown LiCl should be at most approximately equal to 10n, what they are.

Löslichkeitsgrenze dieser Verbindung bei normaler Die F ig . 1 zeigt eine Kontaktvorrichtung 1, die imSolubility limit of this compound at normal The Fig. 1 shows a contact device 1, which in

Temperatur entspricht; wenn man bei höheren Tem- wesentlichen aus einem Rohr oder einer Kolonne beperaturen arbeitet, könnte man eine stärkere Konzen- steht. Die wäßrige Schicht oder Phase 2, die ionitration erhalten, da die Löslichkeitsgrenze stark mit 45 siertes Lithium enthält, durchströmt das Rohr oder der Temperatur ansteigt (sie ist ungefähr 30 η bei die Kolonne der Vorrichtung 1 in Gegenströmung 100p C); in diesem Falle bedingt die Umformung des zu dem Lithiumamalgam 3. Eine zusätzliche elek-Lithiumamalgams in Lithiumchlorid die. Zufuhr von trische Einrichtung, die eine Gleichstromquelle 4, Chlor oder von Chlorwasserstoffsäure. Die umge- einen Spannungsregler 5, einen Spannungsmesser 6 kehrte Umwandlung erzeugt bei der Elektrolyse an 50 und einen Strommesser 7 umfaßt, gestattet das Einder Anode Chlor, dieses Chlor kann wieder verwen- stellen bzw. Einhalten einer Potentialdifferenz, die det werden, um die erste Umwandlung durchzu- erforderlich ist, um die Zersetzungsreaktion des führen. . Amalgams zu verhindern.Temperature corresponds to; if one works at higher temperatures from a pipe or a column, one could use a stronger concentration. The aqueous layer or phase 2, which ionitration contains, since the solubility limit contains lithium strongly acidified with 45, flows through the tube or the temperature rises (it is about 30 η with the column of the device 1 in countercurrent 100 p C); in this case, the conversion to the lithium amalgam 3 requires an additional elek-lithium amalgam in lithium chloride. Supply from trische device, which is a direct current source 4, chlorine or hydrochloric acid. The reverse voltage regulator 5, a voltmeter 6, reversed conversion generated during the electrolysis at 50 and an ammeter 7, allows the anode chlorine, this chlorine can be reused or maintain a potential difference that can be detected around the first Conversion through- is required to lead the decomposition reaction of the. . To prevent amalgams.

Die anderen Halogensalze des Lithiums, z. B. das Die negative Elektrode besteht aus der Schicht desThe other halogen salts of lithium, e.g. B. The negative electrode consists of the layer of

Lithiumsulfid und das Lithiumnitrat, sind ebenfalls 55 Amalgams 3; die positive Elektrode 8 dehnt sich infür die Durchführung der Erfindung geeignet. Ihre nerhalb der Flüssigkeitsschicht 2 über die gesamte Verwendung ist jedoch weniger zweckmäßig; die Be- Länge der Kontaktvorrichtung 1 aus. Schaffungskosten sind höher, die hydrolytischen Re- Die F i g. 2 zeigt eine Kontaktvorrichtung 9 derLithium sulfide and lithium nitrate are also 55 amalgams 3; the positive electrode 8 expands for suitable for carrying out the invention. Your within the liquid layer 2 over the entire However, it is less convenient to use; the loading length of the contact device 1. Creation costs are higher, the hydrolytic re- The F i g. 2 shows a contact device 9 of FIG

aktionen, die sich einstellen können, oder die Reak- Type A', in der gleichzeitig mit dem chemischen tionen für den Übergang des in der wäßrigen Phase 60 Austausch der Isotopen auch eine Zersetzungsenthaltenen Lithiums in den Amalgamzustand sowie reaktion des Wassers bzw. des Amalgams auftritt; die der Übergang in umgekehrter Richtung sind sch wie- Kontaktvorrichtung 10 ist eine Vorrichtung der riger, während diese Vorgänge besonders einfach Type B, ihre Abmessungen sind wesentlich kleiner als werden, wenn man das Lithium verwendet. die Abmessungen der Kontaktvorrichtung 9. DieActions that can occur, or Reaction Type A ', in which, at the same time as the chemical functions for the transition of the isotope exchange in the aqueous phase 60, a decomposition contained lithium into the amalgam state and reaction of the water or the amalgam occurs ; The contact device 10 is a device of the riger, while these processes are particularly simple type B, their dimensions are much smaller than if one used the lithium. the dimensions of the contact device 9. The

Bei normalem Druck arbeitet man in einem Tem- 65 Potentialdifferenz, die in 10 zwischen den beiden peraturintervall, dessen untere Grenze durch das Phasen angelegt wird, führt zu einer Regenerierung Festwerden der wäßrigen Phase gegeben ist, also mit des zunächst (in der Vorrichtung 9) teilweise zerder Konzentration variiert und deren obere Grenze setzten Amalgams; die hierzu benutzte elektrischeAt normal pressure one works in a tem- 65 potential difference, that in 10 between the two temperature interval, the lower limit of which is applied by the phase, leads to regeneration Solidification of the aqueous phase is given, so with the initially (in the device 9) partially zerder Concentration varies and its upper limit is set by amalgams; the electrical one used for this

sehen 0,5 η und 2,5 η liegen. Sehr gute Ergebnisse wurden mit einer Konzentration von 2 η erzielt. Das Amalgam enthält einen Lithiumanteil, der höchstenssee 0.5 η and 2.5 η lie. Very good results were achieved with a concentration of 2η. The amalgam contains a lithium content that is at most

Zusatzeinrichtung ist nicht dargestellt, sie entspricht der der Zusatzeinrichtung in F i g. 1.Additional device is not shown; it corresponds to that of the additional device in FIG. 1.

Wie in der F i g. 2 bereits angedeutet, können mehrere Vorrichtungen A', B, A'... abwechselnd aufeinanderfolgen.As in FIG. 2 already indicated, several devices A ', B, A' ... can alternate successive.

Die F i g. 3 zeigt den Zufluß 11 der Li+-Ionen enthaltenden Lösung und den Ablauf 12 des Amalgams; die Lösung wird in einem Verdampfer 13 teilweise verdampft, das Entfernen des Wassers wird in der elektrolytischen Zelle 14 vervollständigt, aus der das Wasser in Dampfform in die Leitung 15 gelangt, und zwar zusammen oder gleichzeitig mit dem Sauerstoff (oder dem Chlor), die bei der Elektrolyse gebildet werden, sowie dem Wasserstoff, der von einer schwachen Zersetzung des Amalgams herrührt. Die elektrolytische Zelle 14 hat eine Quecksilberkathode 16. Der Zulauf des Quecksilbers erfolgt über eine Zulauf leitung 17; das Lithium aus der wäßrigen Lösung geht so in den Amalgamzustand über.The F i g. 3 shows the inflow 11 of the Li + ions containing Solution and drain 12 of the amalgam; the solution is partially in an evaporator 13 evaporated, the removal of the water is completed in the electrolytic cell 14 from which the Water enters the line 15 in vapor form, together or simultaneously with the oxygen (or the chlorine) that are formed during electrolysis, as well as the hydrogen that is produced by a weak decomposition of the amalgam. The electrolytic cell 14 has a mercury cathode 16. The inlet of the mercury takes place via an inlet line 17; the lithium from the aqueous solution goes into the amalgam state.

Das in der F i g. 4 dargestellte System besteht aus einer Kolonne 18, die mit einem Füllmaterial 19 gefüllt ist und über die Leitung 20 an ihrem oberen Teil mit Lithiumamalgam gespeist wird; über die Leitung 21 am unteren Teil wird reines Wasser zugeführt; die Gegenströmung der beiden Flüssigkeiten und die Anwesenheit des Füllmaterials 19 bewirkt eine feine Verteilung des Amalgams und beschleunigt seine Zersetzung. Wasserstoff wird abgeschieden, und die Lösung des Lithiumhydroxyds 'kann über die obere Ablaufleitung 22 einer Kontaktvorrichtung zugeführt werden. Das im unteren Ablauf 23 sich ansammelnde Quecksilber laßt sich zweckmäßigerweise zur Speisung eines Systems verwenden, wie es in F i g. 3 dargestellt ist. Wenn das in diesem Fall verwendete Salz Lithiumchlorid ist, führt man im unteren Teil der Kolonne an Stelle von reinem Wasser verdünnte Salzsäure zu.The in the F i g. The system shown in FIG. 4 consists of a column 18 which is filled with a filler material 19 and is fed via the line 20 at its upper part with lithium amalgam; about the Line 21 at the lower part is supplied with pure water; the counterflow of the two liquids and the presence of the filler 19 causes the amalgam to be finely dispersed and accelerated its decomposition. Hydrogen is separated out and the lithium hydroxide solution can over the upper drain line 22 can be fed to a contact device. That in the lower drain 23 itself accumulating mercury can expediently be used to feed a system, such as it in Fig. 3 is shown. If the salt used in this case is lithium chloride, one leads in the lower part of the column, dilute hydrochloric acid is added instead of pure water.

Die F i g. 5 zeigt eine Kontaktvorrichtung 24. deren elektrische Zusatzeinrichtung der Einfachheit wegen nicht eingezeichnet ist. Die Vorrichtung 25 dient zur Überführung des in der wäßrigen Lösung enthaltenen Lithiums in den Amalgamzustand und die Vorrichtung 26 zur Überführung des Amalgamlithiums in die wäßrige Phase oder Lösung. Der Umlauf des Amalgams ist durch einen zusammenhängenden, starken Strich versinnbildlicht, der Umlauf der wäßrigen Phase durch eine gestrichelte Linie.The F i g. 5 shows a contact device 24. its electrical accessory for simplicity because is not shown. The device 25 serves to transfer the in the aqueous solution contained lithium in the amalgam state and the device 26 for transferring the amalgam lithium into the aqueous phase or solution. The circulation of the amalgam is through a coherent, Strong line symbolizes the circulation of the aqueous phase by a dashed line.

Das Abziehen oder Entnehmen des an 6Li angereicherten Lithiums erfolgt entweder an der Stelle 27 in Form des Amalgams bzw. bei 28 aus der wäßrigen Phase; das Abziehen oder die Entnahme des an dem Isotop 7Li angereichterten Lithiums erfolgt entweder bei 29 (Amalgam) oder bei 30 (wäßrige Phase). Eingespeist wird bei dem Pfeil 31 in die Lösung; diese Speisung entspricht — unter Berücksichtigung des insgesamt vorhandenen Lithiumanteils — den jeweiligen Entnahmen.The withdrawal or removal of the lithium enriched in 6 Li takes place either at point 27 in the form of the amalgam or at 28 from the aqueous phase; the withdrawal or removal of the lithium enriched in the 7 Li isotope takes place either at 29 (amalgam) or at 30 (aqueous phase). The solution is fed in at arrow 31; this feed corresponds - taking into account the total existing lithium content - the respective withdrawals.

In der F i g. 6 ist eine Kontaktvorrichtung 24 dargestellt, die wiederum ohne die zusätzliche Einrichtung für das Verhindern der Hydrolysereaktion oder für die Kompensation der Zersetzungseffekte gezeichnet ist; es ist ferner ein Verdampfer 13 und eine elektrolytische Zelle 14 vorhanden; außerdem zeigt diese Figur einen Kühler 32 und die Kolonne für die Zersetzung des Atnalgams; das am Boden dieser Kolonne sich ansammelnde Quecksilber wird von einer Pumpe 33 in die elektrolytische Zelle 14 hineingefördert, um unter Ausnutzung des Lithiums der wäßrigen Lösung erneut das Amalgam zu bilden; schließlich sind Leitungen 28 und 30 für die Entnahme des Lithiums sowie eine Leitung 31 für die Speisung des Systems vorgesehen. Über die Leitung 34 wird Wasser zugeführt; als NebenprodukteIn FIG. 6, a contact device 24 is shown, which again without the additional device drawn for the prevention of the hydrolysis reaction or for the compensation of the decomposition effects is; there is also an evaporator 13 and an electrolytic cell 14; Besides that this figure shows a condenser 32 and the column for the decomposition of the atnalgam; that on the ground The mercury that collects in this column is fed into the electrolytic cell 14 by a pump 33 conveyed in to form the amalgam again using the lithium of the aqueous solution; Finally, lines 28 and 30 are for the removal of the lithium and a line 31 for the supply of the system is provided. Water is supplied via line 34; as by-products

ίο werden an den durch Pfeile gekennzeichneten Stellen Wasserstoff (oder Chlor) bzw. Sauerstoff (O2) als Nebenprodukte gewonnen.ίο hydrogen (or chlorine) or oxygen (O 2 ) are obtained as by-products at the points marked by arrows.

Die F i g. 7 veranschaulicht, wie zwei Einheiten gemäß F i g. 5 zusammengeschaltet werden können.The F i g. 7 illustrates how two units according to FIG. 5 can be interconnected.

Die Zufuhr des Lithiums erfolgt bei 35 in die wäßrige Phase; man entnimmt an der mit 36 bezeichneten Stelle — aus der wäßrigen Phase — eine an 6Li angereicherte Fraktion und an der mit 37 bezeichneten Stelle — ebenfalls aus der wäßrigenThe lithium is fed into the aqueous phase at 35; a fraction enriched in 6 Li is removed at the point indicated by 36 - from the aqueous phase - and at the point indicated by 37 - likewise from the aqueous phase

ao Phase — eine an 7Li angereicherte Fraktion; diese Figur zeigt also eine Kupplung von zwei Umläufen oder Rückführungen über die wäßrige Phase.ao phase - a fraction enriched in 7 Li; this figure thus shows a coupling of two circulations or recirculations via the aqueous phase.

Ganz allgemein kann die Verbindung zwischen unterschiedlichen Einheiten einer Gesamteinrichtung oder Kaskade nach bekannten Vorbildern durchgeführt werden; die Fig. 7 stellt nur ein ausgewähltes Beispiel dar.In general, the connection between different units of an overall facility or cascade can be carried out according to known models; Fig. 7 represents only a selected one Example.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Anreicherung der Isotopen des Lithiums durch chemischen Isotopen-Austausch zwischen Lithiumamalgam und einer Lösung, zumindest einer Lithiumverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß man das Lithiumamalgam mit einer wäßrigen Lösung ionisierter Lithiumverbindungen in Kontakt bringt und die durch Hydrolyse des Lithiums des Amalgams bedingte Verringerung der Lithiumkonzentration im Amalgam entweder durch Anlegen einer die Zersetzung unterbindenden Potentialdifferenz zwischen der Amalgamphase und der mit ihr in Kontakt befindlichen wäßrigen Phase verhindert oder anschließend durch an sich bekannte Elektrolyse kompensiert bzw. rückgängig macht.1. Process for enriching the isotopes of lithium by chemical isotope exchange between lithium amalgam and a solution, at least one lithium compound, characterized in that the Bringing lithium amalgam with an aqueous solution of ionized lithium compounds and the decrease in lithium concentration due to hydrolysis of the lithium of the amalgam in the amalgam either by applying a potential difference that prevents decomposition between the amalgam phase and the aqueous phase in contact with it prevented or subsequently compensated or reversed by known electrolysis power. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Anreicherung der Isotopen in einem mehrstufigen Kontaktverfahren durchgeführt und vor jeder neuen Stufe ein Übergang des in der wäßrigen Phase enthaltenen Lithiums in den Amalgamzustand und des in dem Amalgam enthaltenen Lithiums in den Zustand der wäßrigen Lösung bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Phase aus einer Lithiumhydroxydlösung besteht, deren Konzentration zwischen 0,5 η und 2,5 η liegt und die Lithiumkonzentration im Amalgam höchstens 0,8 η ist.2. The method according to claim 1, wherein the enrichment of the isotopes is carried out in a multi-stage contact process and before each new stage a transition of the lithium contained in the aqueous phase into the amalgam state and the lithium contained in the amalgam into the state of the aqueous solution is effected , characterized in that the aqueous phase consists of a lithium hydroxide solution, the concentration of which is between 0.5 η and 2.5 η and the lithium concentration in the amalgam is at most 0.8 η . In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Zeitschrift für Elektrochemie, 44 (1938), S. 111 bis 115;Zeitschrift für Elektrochemie, 44 (1938), pp. 111 to 115; Journ. Chem. Phys., 5 (1937), S. 597;Journ. Chem. Phys., 5 (1937), p. 597; J. am. chem. Soc, 58 (1936), S. 2519.J. am. Chem. Soc, 58 (1936), p. 2519. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 709 754/379709 754/379
DE1960C0020640 1959-01-29 1960-01-26 Process for the enrichment of the isotopes of lithium by chemical isotope exchange between lithium amalgam and a solution, at least one lithium compound Pending DE1244750B (en)

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