AT211563B - Verfahren zur Gewinnung von Niobmetall auf elektrolytischem Wege - Google Patents
Verfahren zur Gewinnung von Niobmetall auf elektrolytischem WegeInfo
- Publication number
- AT211563B AT211563B AT648958A AT648958A AT211563B AT 211563 B AT211563 B AT 211563B AT 648958 A AT648958 A AT 648958A AT 648958 A AT648958 A AT 648958A AT 211563 B AT211563 B AT 211563B
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- melt
- trichloride
- niobium
- cathode
- electrolysis
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 14
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 11
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 title description 10
- 239000010955 niobium Substances 0.000 title description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 24
- VPDYSPXEGTXWEU-UHFFFAOYSA-K niobium(3+);trichloride Chemical compound Cl[Nb](Cl)Cl VPDYSPXEGTXWEU-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 15
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 13
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 6
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 3
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 5
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 5
- YHBDIEWMOMLKOO-UHFFFAOYSA-I pentachloroniobium Chemical compound Cl[Nb](Cl)(Cl)(Cl)Cl YHBDIEWMOMLKOO-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- OHZZTXYKLXZFSZ-UHFFFAOYSA-I manganese(3+) 5,10,15-tris(1-methylpyridin-1-ium-4-yl)-20-(1-methylpyridin-4-ylidene)porphyrin-22-ide pentachloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Mn+3].C1=CN(C)C=CC1=C1C(C=C2)=NC2=C(C=2C=C[N+](C)=CC=2)C([N-]2)=CC=C2C(C=2C=C[N+](C)=CC=2)=C(C=C2)N=C2C(C=2C=C[N+](C)=CC=2)=C2N=C1C=C2 OHZZTXYKLXZFSZ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Gewinnung von Niobmetall auf elektrolytischem Wege DievorliegendeElfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Niobmetall auf elektro- lytischem Wege.
Es ist bekannt, Niobmetall durch Elektrolyse einer Alkalihalogenidschmelze herzustellen, in welcher sich ein Oxyd des Niobs gelöst befindet. Dieses Verfahren hat aber bekanntlich den Nachteil, dass sich auch Teile des in der Schmelze enthaltenen Metalloxyds im Kathodenniederschlag festsetzen und dass die
Entfernung dieses im abgeschiedenen Metall festgehaltenen Oxyds sehr schwierig, wenn nicht gar un- möglich ist.
In der österr. Patentschrift Nr. 202368 wurde zur Abhilfe ein Verfahren zur Gewinnung des Metalls auf schmelzelektrolytischem Wege vorgeschlagen. bei welchem ein Doppelfluorid des Metalls in einer sauerstofffreienErdalkali- oder Alkalihalogenidschmelze elektrolysiert wird. Dabei kann gemäss der bel - gischen Patentschrift Nr. 570227 dieser Prozess so gestaltet werden, dass in die fluoridhaltige Schmelze das dampfförmige Pentachlorid des Metalls eingeleitet wird. Dieses Verfahren bietet aber gewisse Un- annehmlichkeiten dadurch, dass die fluoridhaltigen Schmelzen sehr korrosiv sind und dass zur Zeit keine für einen solchen Prozess geeignete beständige keramische Materialien zur Verfügung stehen.
Der aus diesem Grund erstrebenswerten Verwendung fluoridfreier reiner Chloridsysteme steht aber der Nachteil entgegen, dass zur störungsfreien Durchführung der Elektrolyse die Temperatur der Schmel- ze verhältnismässig hoch gehalten werden muss, so dass infolge des bei diesen Temperaturen hohen Dampfdrucks des Metallpentachlorids über der Schmelze mit ins Gewicht fallenden Verlusten durch Ausdampfen zu rechnen ist. Eine Verringerung der Temperatur der Schmelze ist nicht möglich, da sich sonst an der Kathode niedrigere Chloride bilden, welche bei diesen Temperaturen als Nichtleiter wirkend die Elektrolyse nach kurzer Zeit zum Stillstand bringen.
Die vorliegende Erfindung soll diesem Übelstand abhelfen. Sie betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Niobmetall auf elektrolytischem Wege und ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass man in eine sauerstoff- und fluoridfreie, aus (Erdalkali- und/oder) Alkalihalogeniden bestehende Schmelze ein weniger als vierwertige Niobchlorid einbringt und die Schmelze elektrolysiert.
Es wird also ein Niobchlorid der Schmelze zugefügt, in welchem das Niob eine Wertigkeit von weniger als 4 hat. Vorteilhafterweise wird das allgemein als Niobtrichlorid bezeichnete Chlorid verwendet. Wie bereits aus der Fachliteratur bekannt geworden ist, hat dies sog. Niobtrichlorid gemeinhin einen niedrigeren Chlorgehalt als einer genauen Dreiwertigkeit des Niobsentspräche. Es ist anzunehmen, dass dieses sich durch besondere Stabilität auszeichnende ChloridtatsächlichdieFormelNbCl hat. Der Einfachheit halber wird aber in der folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen dieses Chlorid weiterhin als"Niobtrichlorid"bezeichnet.
Das "Niobtrichlorid" wird der Schmelze in festem Zustand zugeführt, wobei gleichzeitig die gesamte Zelle vollkommen gegen die Atmosphäre abgeschlossen und vorteilhafterweise durch ein Schutzgas geschützt ist. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass die Schmelze auch während der Elektrolyse vollständig sauerstofffrei bleibt. Dadurch wird die Gefahr der Einlagerung von Oxyden oder Suboxyden in dem auf der Kathode abgeschiedenen Metall beseitigt, welche infolge der geringen oder gar nicht vorhandenen Löslichkeit dieser Oxyde in einer reinen Chloridschmelze besteht. Als besonders günstig hat sich die Verwendung eines eutektischen Gemisches von Natrium- und Kaliumchlorid als Schmelze erwiesen.
Der Vorteil der Verwendung von Niobtrichlorid liegt darin, dass dieses in einer fluoridfreien
<Desc/Clms Page number 2>
Schmelze im Gegensatz zu den höherwertigen Chloriden nur einen geringen Dampfdruck über der Schmelze aufweist, so dass Verluste durch Abdampfen des Metallchlorids praktisch nicht auftreten.
Um zu vermeiden, dass das bei der Elektrolyse entstehende Chlor mit dem im Elektrolyten enthaltenden Niobtrichlorid in Berührung kommt und dieses zum Niobpentachlorid aufchloriert, welches dann aus der Schmelze verdampfen würde, muss das Niobtrichlorid von diesem so weit als möglich getrennt gehalten werden. Vorteilhafterweise wird deshalb der Anodenraum vom Kathodenraum getrennt und das Niobtrichlorid so zugeführt, dass es in in Betracht kommenden Mengen ausschliesslich nur im Kathodenraum vorhanden ist. Vorteilhafterweise wird deshalb eine Elektrolysenzelle verwendet, bei welcher der Anodenraum vom Kathodenraum durch ein Diaphragma oder eine Scheidewand getrennt ist, und welche so ausgeführt ist, dass das bei der Elektrolyse an der Anode auftretende Chlor nicht an den Kathodenraum gelangen kann.
Als vorteilhaft hat sich deshalb eine Zelle erwiesen, welche aus einem als Anode dienenden und die Schmelze enthaltenden Graphittiegel besteht, in welchen in der Mitte die aus Nickel bestehende Kathode von oben hineinragt. Am Boden des Graphittiegels ist ein den gesamten Boden bedekkender flacher Tiegel aus Al2 Os eingesetzt, welcher verhindert, dass der Boden des Tiegels als Anode wirkt bzw. verhindert, dass am Boden des Tiegels entstehendes Chlor aufsteigend in den Kathodenraum
EMI2.1
tiegels befindet. Auf diese Weise wird die erforderliche Trennung von Kathodenraum und Anodenraum erreicht.
Diese sehr vorteilhafte Anordnung, welche eine völlige Trennung des zugeführten Niobtri- chlorids von dem bei der Elektrolyse entstehenden Chlor gestattet, ist nur möglich bei der Verwendung einer fluoridfreien Alkalischmelze, gegen welche das Material des Tiegels resistent ist. Dies ist bei einer fluoridhaltigen Schmelze nicht der Fall, so dass die vorliegende vorteilhafte Anordnung bei solchen fluoridhaltigen Schmelzen nicht verwendet werden kann.
Die Herstellung des der Schmelze zugeführten Niobtrichlorids kann in bekannter Weise erfolgen. So ist es beispielsweise möglich, Niobtrichlorid in der Weise herzustellen, dass man Wasserstoff bei etwa 180 - 1900 C mit Niobpentachloriddampf belädt und das Gas durch eine auf 4500 C erhitzte Rohrstrecke schickt, wobei sich in der heissen Zone Niobtrichlorid abscheidet (vgl. H. Schäfer, Z. für anorganische und allg. Chemie, Band 265 (1951), Seite 258 ff).
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung des im Vorstehenden kurz als"Niobtrichlorid"bezeichneten Chlorids beschränkt, sondern erfasst alle ähnlichen weniger als viewertigen Chloride des Niobs, welche in sauerstoff- und fluoridfreien Schmelzen löslich sind und gleichzeitig einen geringfügigen Dampfdruck aufweisen.
Beispiel : Die Zelle bestand aus einem Graphittiegel von 0, 11 Inhalt, der zugleich als Anode diente. Auf dem Boden des Graphittiegels stand ein Sinterkorund-Tiegel von 2 cm Randhöhe. Gleichzeitig tauchte von oben ein Rohr aus Sinterkorund in die Schmelze ein, so dass der untere Rand des Rohres sich in einer Entfernung von 1, 5 cm vom Boden des Tiegels befand. Innerhalb des Rohres war zentrisch von oben ein Nickelstab von 8 mm Durchmesser angeordnet. In diese Zelle wurde als Elektrolyt 150 g einer Mischung eingebracht, welche zu 90 Ufo aus einem äquimolaren Gemisch von NaCl.-KC1 und zu 10 Ufo aus NbCl bestand. Die Schmelze hatte eine Temperatur von 8500 C.
Die Stromstärke bei der Elektrolyse wurde auf 20 Amp gehalten, was einer kathodischen Stromdichte von 1, 3 Amp/dm2ent- spricht.
Nach Einschalten des Stroms stieg die Bad-Spannung innerhalb 5 Minuten von 6, 5 auf 6, 8 Volt. Sie verharrte auf diesem Wert während 27 Minuten. Darauf stieg sie innerhalb 1 Minute auf 7, 2 Volt, worauf die Elektrolyse abgebrochen wurde.
Nach dem Erkaltenlassen der Kathode in Argon wurden von der Kathode sowie aus dem Sinterkorundtiegel durch Auswaschen mit Wasser und anschliessender Behandlung mit Salpetersäure und Schwefelsäure 3, 6 g feinkristallines Niob-Pulver gewonnen.
Das Pulver erwies sich als sehr duktil und liess sich leicht zu für die Verdichtung geeigneten Formkörpern verpressen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung von Niobmetall auf elektrolytischem Wege, dadurch gekennzeichnet, dass man in eine sauerstoff- und fluoridfreie, aus (Erdalkali-und/oder) Alkalihalogeniden bestehende Schmelze ein weniger als vierwertiges Niobchlorid einbringt und die Schmelze elektrolysiert.
Claims (1)
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Niobtrichlorid in die Schmelze eingebracht wird. <Desc/Clms Page number 3>3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trichlorid des Metalls laufend während der Elektrolyse in fester Form der Schmelze zugeführt wird.4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachlieferung des festen Trichlorids in einer solchen Menge erfolgt, dass der Metallgehalt des Bades während der Elektrolyse konstant bleibt.5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trichlorid so zugeführt wird, dass es nicht mit dem bei der Elektrolyse entstehenden Chlor in Berührung kommt.6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anoden- und Kathodenraum der verwendeten Zelle voneinander getrennt sind, und dass das Niobtrichlorid in den Kathodenraum zugeführt wird.7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine eutektische Mischung aus Natriumchlorid und Kaliumchlorid als Schmelze verwendet wird.8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle aus einem als Anode dienenden und die Schmelze enthaltenden Graphittiegel und einer in diesen eintauchendenKathode besteht, wobei sich am Boden des Tiegels ein flacher Tiegel aus Aluminium-Oxyd und um die Kathode ein in den Elektrolyten eintauchendes Rohr aus dem gleichen Material befindet, wobei der untere Rand des Rohres tiefer liegt als der obere Rand des flachen Tiegels.9. Anordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine zur Abhaltung von Sauerstoff dienende Schutzumkleidung.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH211563X | 1957-09-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT211563B true AT211563B (de) | 1960-10-25 |
Family
ID=4447394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| AT648958A AT211563B (de) | 1957-09-17 | 1958-09-16 | Verfahren zur Gewinnung von Niobmetall auf elektrolytischem Wege |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT211563B (de) |
-
1958
- 1958-09-16 AT AT648958A patent/AT211563B/de active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AT211563B (de) | Verfahren zur Gewinnung von Niobmetall auf elektrolytischem Wege | |
| DE1022804B (de) | Titanreiches Rohmaterial fuer Elektrolysierzellen und Verfahren zur Herstellung desselben | |
| DE1092217B (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Niob durch Schmelzflusselektrolyse | |
| CH363157A (de) | Verfahren zur Gewinnung von Niobmetall auf elektrolytischem Wege | |
| AT282210B (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Aluminium und Aluminiumlegierungen | |
| AT213077B (de) | Verfahren zur Gewinnung von Niob- und Tantalmetall auf elektrolytischem Wege und Vorrichtung hiezu | |
| AT219291B (de) | Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung der Metalle Niob und Tantal | |
| CH493637A (de) | Verfahren zur Herstellung von Aluminium oder Aluminium-Legierungen | |
| AT203225B (de) | Halbkontinuierliches elektrolytisches Verfahren zur Herstellung von hochschmelzenden, reaktionsfähigen Metallen der IV., V. Gruppe des periodischen Systems | |
| CH261436A (de) | Verfahren zur Herstellung von Metallen. | |
| DE1956554A1 (de) | Elektrolytische Herstellung von Magnesium | |
| DE1139985B (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von reinem, duktilem Titan durch Schmelzflusselektrolyse | |
| DE488584C (de) | Verfahren zur elektrolytischen Raffinierung von Aluminiumlegierungen | |
| DE816902C (de) | Verfahren zur elektrolytischen Raffination von Aluminium | |
| DE589403C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Magnesium durch Schmelzflusselektrolyse von Magnesiumchlorid | |
| DE1139283B (de) | Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Tantal | |
| DE649128C (de) | Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Legierungen der Erdalkalimetalle mit Schwermetallen | |
| US3093554A (en) | Process for the electrolytic deposition of niobium or tantalum | |
| AT218261B (de) | Verfahren zur Herstellung von Natrium durch Elektrolyse geschmolzener Salzbäder | |
| DE1096043B (de) | Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von reinem, duktilem Niob oder Tantal | |
| AT213078B (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Reintantal | |
| DE746215C (de) | Metallelektrolyse-Verfahren | |
| AT117437B (de) | Verfahren und Kathode zur elektrolytischen Gewinnung von Magnesium und Erdalkalimetallen. | |
| DE2312297C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von elementarem Fluor | |
| DE1210571B (de) | Verfahren zur Herstellung von Aluminium, Magnesium oder Titan durch Schmelzflusselektrolyse |