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Zelle für die Schmelzflusselektrolyse
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zelle für die Schmelzflusselektrolyse.
Bei der elektrolytischen Gewinnung bestimmter insbesondere hochschmelzender Metalle durch
Schmelzflusselektrolyse, muss man verhindern, dass das abgeschiedene Metall beim Austragen aus der
Zelle mit der Atmosphäre in Berührung kommt, da diese Metalle bei höheren Temperaturen begierig Gase aus der Atmosphäre, so insbesondere Sauerstoff aufnehmen. Anderseits ist das Abtrennen der abgeschiede- nen Metalls vom Kathodenkörper umso einfacher, je höher die Temperatur, welche vorteilhafterweise oberhalb der Schmelztemperatur der dem abgeschiedenen Metall noch anhaftenden Schmelzreste gehalten wird, ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zelle für die Schmelzflusselektrolyse mit einer Vorrichtung zum Austragen des abgeschiedenen Metalls, bestehend aus einer Hebevorrichtung für die Kathode, aus einer ausserhalb des Schmelzflusses befindlichen Abstreifvorrichtung für das auf der Kathode abgeschiedene Metall und aus einem unter Kathode und Abstreifvorrichtung schiebbaren Auffanggefäss für das abgestreifte Metall, wobei sich Abstreifvorrichtung und Auffanggefäss innerhalb eines mit Schutzgas gefüllren Behälters befinden, und ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei auswechselbare Kathoden vorhanden sind, wobei die Kathodenführung durch zwei schwenkbar angeordnete Kathodenschleusen gebildet ist, welche das Auswechseln der jeweils nicht in Betrieb befindlichen Kathode gestatten.
Erfindungsgemäss sind mindestens zwei schwenkbar angeordnete Kathodenschleusen vorgesehen, welche das Auswechseln der jeweils nicht in Betrieb befindlichen Kathode gestatten.
Die vorliegende Erfindung soll an Hand des Ausführungsbeispiels der Zeichnung näher erläutert werden, die den Aufbau einer solchen Zelle schematisch im Schnitt zeigt.
Die eigentliche Zelle wird gebildet durch die topfförmige Anode 10, welche beispielsweise aus Graphit besteht. Die Anode befindet sich innerhalb eines gleichzeitig als Wärmeisolierung ausgebildeten Gehäuses 12, welches auf seiner Innenseite eine zur Erwärmung der Schmelze dienende elektrische Heizwicklung 14 trägt. Zentral in der Zelle angeordnet befindet sich eine stabförmige Kathode 16, die im allgemeinen aus einem inerten Material, wie z. B. Nickel und Graphit besteht. Zwischen Anode 10 und Kathode 16 ist darstellungsgemäss ein zylindrisches Diaphragma 18 angeordnet, welches die bei der Verwendung von Halogenidschmelzen entstehenden Anodenprodukte, beispielsweise das sich an der Anode abscheidende Chlor, von dem abgeschiedenen Metall fernzuhalten hat.
Das obere Ende 20 der Kathode, welches gleichzeitig zur Stromzuführung dient, ist stabförmig ausgebildet und wird gemäss der Erfindung in einer Stopfbüchse 25 geführt. Die Kathodenschleuse 22 ist als Kühlvorrichtung für die herausgezogene Kathode ausgebildet, indem darstellungsgemäss die doppelte Wandung 23 von einem Kühlmittel durchflossen wird Das Ende 20 der Kathode ist über eine vorteilhafterweise lösbare Kupplung 24 mit einer Hebevorrichtung 26 verbunden. Die Hebevorrichtung ist darstellungsgemäss als hydraulischer Zylinder ausgebildet, der zur Raumersparnis abgebrochen gezeichnet ist. Der Zylinder ist durch einen Träger 27 mit der Zelle verbunden. Selbstverständlich kann statt einer hydraulischen Hebevorrichtung auch eine andere, beispielsweise mechanische Vorrichtung, wie z. B. Spindel oder Zahnstange Verwendung finden.
Weiterhin ist für die Kathode eine ausserhalb des Schmelzflusses befindliche Abstreifvorrichtung vorgesehen, welche durch die zylindrische Kante 28 gebildet wird.
Unterhalb der Abstreifvorrichtung befindet sich ein Auffangbehälter 30. Dieser ist mittels des Hebel-
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getriebes 34 darstellungsgemäss zur Seite verschiebbar, so dass er bei Hochziehen der Kathode unter die- selbe geschoben werden kann.
Die gesamte Anordnung ist dabei so ausgebildet, dass zumindest Kathode, Abstreifvorrichtung und
Auffangbehälter sich innerhalb eines mit Schutzgas gefüllten Schutzbehälters 32 befinden, in welchem ein Überdruck aufrechterhalten wird, um das Eindringen der Luft zu vermeiden.
Darstellungsgemäss ist über der eigentlichen Zelle eine, beispielsweise aus Graphit bestehende, Klap- pe 64 vorgesehen, welche den Kathodenraum gegen das Schutzgehäuse hin abschliesst.
Die Anordnung arbeitet wie folgt. Ist auf der Kathode 16, die sich in der dargestellten Stellung befin- det, genügend Metall 36 abgeschieden, so wird durch Betätigen der Hubvorrichtung 26 die Kathode aus dem Bad heraus in die Kathodenschleuse 22 gezogen. Dabei tritt die Abstreifkante 28 in Funktion, so dass beim Vorbeiziehen der Kathode an dieser Kante das abgeschiedene Metall 36 in den inzwischen unter die
Abstreifkante geschobenen Auffangbehälter 30 gelangt.
Vorteilhafterweise kann dabei der Antrieb des Hebelgetriebes 34 mit der Betätigung der Hubvorrich- tung 26 gekuppelt sein, so dass der Auffangbehälter 30 beim Herausziehen der Kathode selbsttätig unter die
Abstreifvorrichtung geschoben wird.
Das Schutzgehäuse 32 ist darstellungsgemäss durch eine Kühlschlange 38 von aussen gekühlt. Nach dem Abstreifen des Materials wird der Auffangbehälter in die Ausgangsstellung zurückgebracht, die gereinigt Kathode wird wieder in die Schmelze eingefahren und die Ausscheidung kann fortgesetzt werden. Das abgestreifte Material verbleibt so lang im Behälter, bis es sich auf eine Temperatur abgekühlt hat, bei welcher es ohne Gefahr der Gasaufnahme der Atmosphäre ausgesetzt werden darf. Ist diese Temperatur erreicht, so wird der Behälter 30 durch eine um ein Scharnier 40 schwenkbare Klappe 42 entleert.
Erfindungsgemäss werden zwei Kathodenschleusen 22 und 52 verwendet, welche schwenkbar so angeordnet sind, dass jeweils eine Schleuse in der Achsrichtung der Kathode über der Zelle liegt. Zu diesem Zweck sind beide Schleusen 22 und 52 auf einer um die Achse 54 schwenkbaren Grundplatte 56 montiert.
Diese ist mittels eines Wellenrohres 58 beweglich, aber gasdicht mit dem festen Teil des Schutzgehäuses 32 verbunden. Beide Schleusen 22 und 52 besitzen an ihrem oberen Ende eine Stopfbüchse 25 bzw. 55, wel- che die obere Verlängerung 20 der Kathode zentrisch führtsowie den Schutzgasraum dicht abschliesst. Die Verwendung zweier Kathodenschleusen gestattet es, die jeweils nicht in Betrieb befindliche Kathode auszuwechseln, während gerade die andere Kathode, in Betrieb ist. Zu diesem Zweck ist zwischen Hebevorrichtung 26 und Kathodenende 20 die lösbare Kupplung 24 vorgesehen. Da die Kathodenschleusen als Kühlvorrichtung für die ausgehobene Kathode ausgebildet sind, kann die gerade nicht in Betrieb befindliche Kathode nach einer kurzen Kühlzeit ausgewechselt werden.
Man kann so bei Verwendung von zwei schwenkbaren Kathodenschleusen abwechselnd zwei Kathoden gebrauchen. Dieses Verfahren ist sehr vor- teilhaft bei Elektrolysesystemen, bei welchen die Schmelze eine Korrosion der Kathode verursacht, so dass es erforderlich ist, nach jeder Charge die Kathode herauszunehmen und zu reinigen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zelle für die Schmelzflusselektrolyse mit einer Vorrichtung zum Austragen des abgeschiedenen Metalls, bestehend aus einer Hebevorrichtung (26) für die Kathode (16, 20), aus einer ausserhalb des Schmelzflusses befindlichen Abstreifvorrichtung (28) für das auf der Kathode abgeschiedene Metall und aus einem unter Kathode und Abstreifvorrichtung schiebbaren Auffanggefäss (30) für das abgestreifte Metall, wobei sich Abstreifvorrichtung und Auffanggefäss innerhalb eines mit Schutzgas gefüllten Behälters (32) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass zwei auswechselbare Kathoden (16, 20) vorhanden sind, wobei die Kathodenführung durch zwei schwenkbar angeordnete Kathodenschleusen (22,52) gebildet ist, welche das Auswechseln der jeweils nicht in Betrieb befindlichen Kathode gestatten.