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Bei der elektrolytischen Herstellung'von Magnesium aus Chlormagnesium oder ehiormagnesium- haltigen Schmelzen kann man entweder einen Elektrolyten verwenden, der spezifisch leichter oder spezifisch schwerer als das kathodisch abgeschiedene Magnesiummetall ist. Die letztere Arbeitsweise hat den Vorzug, dass das an der Oberfläche des Elektrolyten sich ansammelnde Magnesiummetall von Verunreinigungen
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das anodisch entwickelte Chlor und das kathodiseh entwickelte Magnesiummetall, voneinander quantitativ zu trennen. Diese Schwierigkeit der Durchführung einer quantitativen Trennung der Elektrolysenprodukte zeigt sich in verstärktem Masse, wenn, wie z.
B. in einem ausgemauerten Behälter, der elektrolysierende Strom gleichzeitig die Beheizung des Bades übernehmen soll, weil hiebei infolge der erhöhten Belastung des Bades auch relativ grössere Chlormenge entwickelt werden und aufzufangen sind.
Es liegt nahe, die Trennung mit Hilfe eines stromdurchlässigen, durchgehenden Diaphragmas durchzuführen. Es hat sieh aber gezeigt, dass der strukturelle Zusammenhang aller Diaphragmen, aus welchen Stoffen sie auch immer hergestellt sein mögen, in kurzer Zeit durch die starke tberhitzung infolge des erhöhten Widerstandes derart gelockert wird, dass eine praktische Verwendung solcher Diaphragmen ausgeschlossen ist. Auch wird z. B. eine Trennwand, die nur aus einem Drahtnetze besteht, wie sie in der NaCl-Elektrolyse verwendet wird. in kurzer Zeit zerstört.
Ein anderer Weg zur Trennung der Elektrolysenprodukte besteht darin, dass zwischen den Elektroden unter Verzicht auf die Stromdurchlässigkeit eine massive Trennwand aus nichtleitendem Material angebracht wird, die mindestens ebenso tief wie die Elektroden in den Elektrolyten eintaucht.
Auch auf diese Weise gelingt es, die Produkte der Elektrolyse vollständig voneinander zu trennen ; dabei ergibt sich jedoch eine hohe Badspannung und insbesondere auch ein starkes Spannungsgefälle zwischen beiden Seiten der Trennwand, da die Stromlinien gezwungen werden, ihren Weg um die untere Kante der Trennwand herum zu nehmen. Nun besitzen aber alle Materialien, die für eine derartige isolierende Trennwand in Frage kommen, wie z. B. feuerfeste keramische Stoffe, eine gewisse Porosität und saugen sieh infolgedessen mit dem Elektrolyten voll. Es tritt daher auch hier noch ein beträchtlicher Anteil des Stromes durch die Trennwand hindurch und führt alsbald ihre Zerstörung herbei. Am gefährdetsten ist diejenige Stelle der Trennwand, an der diese aus der Schmelze herausragt.
Hier lagert sich im Kathodenraum das abgeschiedene, kathodisch polarisierte Magnesium ab und liegt unmittelbar an der Trennwand an. Dort ist also die Kathode durch das abgeschiedene Magnesium der Trennwand, und damit auch der Anode, sehr stark genähert. Infolgedessen fliesst ein beträchtlicher Anteil des Stromes dort hindurch, so dass diese Stelle der Trennwand besonders stark erwärmt wird, wobei das abgeschiedene Magnesium die kieselsauren Bestandteile der Trennwand unter Reduktion angreift.
Es wurde nun gefunden, dass diese Zerstörung massiver Trennwände geringer wird, wenn man beide Elektroden über die Trennwand hinaus in den Elektrolyten eintauchen lässt. Es ist weiterhin gefunden worden, dass man diese Zerstörung fast gänzlich beseitigen kann, wenn man beide Elektroden, die sich beide flächenförmig annähernd über den ganzen Querschnitt des Bades erstrecken, bis nahe an den Boden des Bades, u. zw. so weit über die Trennwand hinaus in den Elektrolyten eintauchen lässt, dass der Abstand der Trennwand vom Boden ein Vielfaches des Abstandes der Elektroden vom Boden des Bades beträgt.
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Alsdann wird nämlich der Widerstand des in den Poren der Trennwand befindlichen Elektrolyten ein so vielfach grösserer als der des darunter befindlichen freien Elektrolyten, dass der Anteil des durch die Trennwand unter dem Einfluss des jetzt viel geringeren Spannungsgefälles fliessenden Stromes so niedrig ist, dass eine Zerstörung durch thermische oder durch elektrolytische Einwirkung nicht mehr eintritt.
Dabei hat sich überraschenderweise gezeigt, dass der Auftrieb des an der Anode entbundenen Chlors in dem spezifisch viel schwereren Elektrolyten so gross ist, dass das Chlor fast senkrecht an der Anode hochsteigt.
Der Abstand der Trennwand von der Anode muss zwecks restloser Erfassung des Chlors hiebei nm so grösser gewählt werden, je tiefer die Anode in das Bad eintaucht. Durch die Verwendung eines ge- schmolzenen, wasserfreien und insbesondere auch kohle- und kielselsäurefreien Chlormagnesiums zur Speisung des Elektrolyten kann man erreichen, dass das Streufeld der aufsteigenden Chlorblasen so gering wird, dass der Abstand nur einen geringen Bruchteil der Eintauchtiefe der Elektroden zu betragen braucht.
Da auch das Magnesium trotz des geringen Unterschiedes seines spezifischen Gewichtes gegen das
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gegeben wird. Anderseits braucht ; die Trennwand selbst nur so tief in den Elektrolyten einzutauchen. dass ein sicherer Gasabsehluss des Anodenraumes erfolgt.
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vermieden, gleichzeitig aber auch eine wesentlich niedrigere Spannung des Bades erreicht, die die Belastung mit höherer Stromstärke und dadurch eine bessere Ausnutzung der Badeinheit ermöglicht.
In den schematisch gehaltenen Zeichnungen ist eine Badkonstruktion gemäss Erfindung beispiels- weise dargestellt, wobei Fig. l einen Vertikalsehnitt und Fig. 2 einen Grundriss der Vorriehtuns : wieder-
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eckigem Querschnitt für die Aufnahme des Elektrolyten. Ein Deekel d. der beiderseits auf dem Tro, ra aufliegt, ist an seinen äusseren Längsseiten mit den beiden in der Trogwa, nd geführten und weit vom Boden abstehenden, unten geraden oder abgeschrägten Trennwänden e versehen. Die Kathoden l'sind dieht an der Trennwand oder unterhalb der Trennwand angeordnet. Durch den Deckel ist die Anode dicht hindurchgeführt.
In dem hiedurch gebildeten Anodenraum wird das aufsteigende Chlor gesammelt und durch das Gasableitungsrohr h seiner Weiterverwendung zugeführt.
Fig. 3 gibt ein Beispiel für den Aufbau einer grösseren Ofeneinheit durch Aneinanderreihung einer grösseren Anzahl der oben beschriebenen einfachen Badelemente.
Die durch die Anordnung gemäss Erfindung erreichte quantitative Trennung der Elektrolysenprodukte lässt eine Metallausbeute von 90% und darüber bei niedrigem kw/h-Verbrauch erreichen und gleichzeitig ein Chlorgas von 97-98% gewinnen. Die erzielte Haltbarkeit einfacher, massiver Trenn- wände gestattet wirtschaftliche Ofeneinheiten in grosstechnischem Massstabe ohne mechanisch oder thermisch gefährdete, komplizierte Hilfsmittel zu bauen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Herstellung von Magnesium durch Elektrolyse von Chlormagnesium in einem schmelzflüssigen Elektrolyten, der spezifisch schwerer ist als Magnesium, wobei die Elektrolyse in einem Bad durchgeführt wird, in dem zwischen Anode und Kathode eine in den Elektrolyten von oben eintauchende Trennwand aus nichtleitendem Material vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die von oben eingeführten Elektroden, die sich beide flächenförmig annähernd über den ganzen Querschnitt des Bades erstrecken, bis nahe an den nichfleitenden Boden des Bades eintauchen und der Abstand der Unterkante der Trennwand vom Boden des Bades mehr als das Doppelte des Abstandes der Elektroden vom Boden beträgt.