Verfahren und Apparat zur Herstellung einer Legierung aus Blei mit den Erdalkali- metallen Calcium, Strontium und Baryum. Legierungen aus Blei und den Metallen der alkalischen Erden sind bisher in der Art hergestellt worden, dass man die auf elektro lytischem Wege gewonnenen Metallo der alkalischen Erden in geschmolzenes, mässig überhitztes Blei in einzelnen Stücken einge taucht hat und so lange unter dem Spiegel des Bleies untergetaucht zurückhielt, bis die Legierung sich in einer kräftigen exothermen Reaktion, die meistens mit explosionsartigen Schall- und Lichteffekten verbunden war, gebildet hatte.
Der Versuch, durch Elektrolyse der über einem Bleibade im Schmelzfluss gehaltenen Chloride der Erdalkalimetalle diese dem Blei bade zuzuführen, führt zu dem nicht ohne weiteres vorauszusehenden Ergebnis, dass nur die eine alleroberste, dünne Schicht des ge schmolzenen Bleies sich mit den genannten Metallen sättigt, und dass dann die aus den Chloriden durch die Wirkung des elektri schen Stromes fernerhin ausgeschiedenen Me talle sich in einzelnen Tropfen vom Bleibade loslösen, durch die Chloriddecke hindurch nach oben steigen und in der naturgemäss oberhalb der Salzdecke vorhandenen Chlor atmosphäre mit lebhafter Lichterscheinung und unter Geräusch verbrennen. Auch ein einfaches mechanisches Umrühren des Blei- Bades führt nicht zu befriedigenden Ergeb nissen.
Ein guter Dauerbetrieb wird dagegen mit einem Verfahren und Apparat erreicht, wie sie nachstehend beschrieben sind. Die Zeichnung nach Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt einer beispielsweisen Ausführungsform des Apparates; Fig. 2 ist ein Grundriss derselben.
In einem gusseisernen Kessel A befindet sich ein zweiter Kessel B, der als Elektro- lysierraum dient. In ihm taucht die Elek trode C in das Salzbad D ein, während die Masse des flüssigen Bleies den mit Schraffur von rechts oben nach links unten gekenn zeichneten Teil E beider Kessel ausfüllt. Das Salzbad D überdeckt in beiden Kesseln das Blei in mässig dicker Schicht. Der Elektro- lysierkessel B ist mit einer horizontalen Tischplatte G versehen, die nur um ein ge ringes Mass unterhalb des Bleiniveaus liegt und den Zweck hat, das strömende Blei gleichmässig unter der Fläche der Elektrode herzuleiten.
Der Kessel B ist an seinem un tern Ende mit Öffnungen H versehen, die dem Blei einen bequemen Übertritt aus dem Kessel B nach dem Aussenkessel A gestatten und ist nach oben hin mit einem Isolierring J aus Schamotte versehen, von welchem die Chlorabzugshaube K getragen wird.
In den Kessel A taucht ein Schnecken gehäuse L ein, in welchem sich, auf der Welle M sitzend, die Schnecke N dreht. Das Gehäuse L ist unten offen und besitzt zwei seitliche rinnenartige Angüsse 0 (Fig. 2), die zu zwei Öffnungen P im Kessel B führen. Der Kessel B besitzt ferner noch eine Öff nung Q oberhalb des Bleiniveaus.
Der Betrieb gestaltet sich nun folgender massen. Durch die Wirkung der Schnecke N wird das geschmolzene Blei im Gehäuse L in Richtung des Pfeils um einige Zentimeter gehoben, strömt dann durch die Rinnen 0 mit mässigem Gefälle zu den Öffnungen P und tritt durch diese in das Innere des Kes sels B ein, wo es in dünner Schicht unter der Elektrode über den Tisch G fliesst, um dann durch die Öffnungen H wieder in den Kessel A zu gelangen und auf diese Weise einen Kreislauf innerhalb beider Kessel zu durch eilen.
Durch das Strömen des Bleies in den offenen Rinnen 0 wird ein Teil der Salz decke des Bleibades mit fortgerissen und tritt ebenfalls durch die Öffnungen P unter die Anode C. Die nicht zerlegten Anteile der Salze gewinnen durch Öffnung Q wieder den Weg in den Aussenkessel A, so dass auch die Salzdecke innerhalb des Systems einen Kreis lauf vollbringt.
Durch die Wirkung des elektrischen Stro mes wird im Innern des Kessels B die Salz decke zerlegt und das Metall in das Bleibad übergeführt, während das Chlor durch die Haube K zu weiterer Verwendung abgeleitet wird.
Der Kessel A ist ummauert und wird durch eine Feuerung geheizt, während die Wirkung des elektrischen Stromes und die exotherme Reaktion, die bei der Verbindung der Erdalkalimetalle mit dem Blei eintritt, den Innenraum des Kessels B hoch genug erwärmen, um einen guten Dauerbetrieb zu ermöglichen. Der elektrische Strom wird einerseits der Anode C, anderseits dem Kes sel B zugeführt. Die Übergangswiderstände sind bei der vorliegenden Anordnung so ge ring, dass eine Elektrolyse mit relativ hoher Stromdichte an den Elektroden sich bereits bei einer Spannung von 8 bis 10 Volt durch führen lässt.
Wenn die gewünschte Konzentration der Metalle im Bleibade erreicht ist, werden ge ringe Mengen der Legierung durch Auskel len oder Abzapfen dem Kessel A entnommen und durch flüssiges Blei wieder ersetzt. Die Salzdecke wird ebenfalls in flüssiger Form dem Kessel A von Zeit zu Zeit zugeführt. Etwaige Fremdbestandteile der Salze schei den sich vom Aussenkessel A ab, da dessen Temperatur eine niedrigere ist als die des Innenraumes im Kessel B. Da der Prozess ein durchaus kontinuierlicher ist, gelingt es leicht, durch geeignete Wahl des Mischungs verhältnisses zwischen den Chloriden der Erdalkalimetalle den gewollten Gehalt an jedem der genannten Metalle im Blei zu er reichen.
Diese Möglichkeit, die Elektrolyse der Salze und die Legierung derselben mit Blei in einem einzigen Apparat gleichzeitig durch zuführen, ist wesentlich für die Durchführ barkeit des ganzen Verfahrens, da lediglich durch die Mischung der verschiedenen Salze die Schmelztemperatur der Chloride der Erd- alkalimetalle so weit herabgedrückt wird, dass der Prozess bei Temperaturen durchführ bar erscheint, deren Einwirkung die eisernen Kessel mit einer befriedigenden Haltbarkeit zu widerstehen vermögen.
Das Prinzip der Apparatur würde nicht geändert werden, wenn man an Stelle der hier in Anwendung gebrachten einen Schnecke N, die sowohl die Zirkulation des Bleies, als auch diejenige der Salzdecke be wirkt, zwei, getrennte Antriebsapparate so- wohl für die Bewegung des Bleies, als auch für diejenige der Salzdecke verwenden würde.
Die Bewegung von Bleibädern und Salz schmelzen in Vorrichtungen, die zur Darstel lung von Bleilegierungen dienen, ist bekannt.
Process and apparatus for producing an alloy from lead with the alkaline earth metals calcium, strontium and barium. Alloys of lead and the metals of the alkaline earths have so far been produced in such a way that the metallo from the alkaline earths obtained by electrolysis has been dipped in individual pieces in molten, moderately overheated lead and so long submerged under the level of the lead held back until the alloy had formed in a powerful exothermic reaction, which was mostly associated with explosive sound and light effects.
The attempt, by electrolysis of the chlorides of the alkaline earth metals held in the melt flow above a lead bath, to supply them to the lead bath leads to the result, which cannot be easily foreseen, that only the very top, thin layer of the molten lead becomes saturated with the metals mentioned, and that then the metals that are further separated from the chlorides by the effect of the electric current are detached from the lead bath in individual drops, rise through the chloride ceiling and burn in the chlorine atmosphere naturally present above the salt ceiling with vivid light and noise. Even simple mechanical stirring of the lead bath does not lead to satisfactory results.
On the other hand, good continuous operation is achieved with a method and apparatus as described below. The drawing of Fig. 1 is a vertical section of an exemplary embodiment of the apparatus; Fig. 2 is a plan view of the same.
In a cast iron boiler A there is a second boiler B, which serves as an electrolysis room. In it, the electrode C is immersed in the salt bath D, while the mass of the liquid lead fills the part E of both boilers marked with hatching from top right to bottom left. The salt bath D covers the lead in both kettles in a moderately thick layer. The electrolysis vessel B is provided with a horizontal table top G which is only a small amount below the lead level and has the purpose of diverting the flowing lead evenly under the surface of the electrode.
The boiler B is provided at its lower end with openings H, which allow the lead to easily pass from the boiler B to the outer boiler A and is provided at the top with an insulating ring J made of fireclay, from which the chlorine extractor hood K is supported.
A worm housing L is immersed in the boiler A, in which, sitting on the shaft M, the worm N rotates. The housing L is open at the bottom and has two lateral channel-like sprues 0 (Fig. 2), which lead to two openings P in the boiler B. The boiler B also has an opening Q above the lead level.
Operation is now as follows. By the action of the screw N, the molten lead in the housing L is lifted by a few centimeters in the direction of the arrow, then flows through the channels 0 with a moderate gradient to the openings P and through these enters the interior of the boiler B, where it enters flows in a thin layer under the electrode over the table G, to then get back through the openings H into the boiler A and in this way to rush through a cycle within both boilers.
By the flow of lead in the open channels 0, part of the salt cover of the lead bath is carried away and also passes through the openings P under the anode C. The non-decomposed portions of the salts gain their way back into the outer tank A through opening Q, so that the salt cover also completes a cycle within the system.
Due to the effect of the electrical current, the salt cover is broken down inside the boiler B and the metal is transferred to the lead bath, while the chlorine is diverted through the hood K for further use.
Boiler A is walled in and is heated by a furnace, while the effect of the electric current and the exothermic reaction that occurs when the alkaline earth metals combine with the lead heat the interior of boiler B high enough to enable good continuous operation. The electric current is fed to the anode C on the one hand and to the boiler B on the other. The contact resistances in the present arrangement are so low that electrolysis with a relatively high current density at the electrodes can be carried out at a voltage of 8 to 10 volts.
When the desired concentration of the metals in the lead bath has been reached, small amounts of the alloy are removed from tank A by dismantling or tapping and replaced with liquid lead. The salt cover is also fed into boiler A from time to time in liquid form. Any foreign constituents of the salts are separated from the outer boiler A, as its temperature is lower than that of the interior in boiler B. Since the process is quite continuous, it is easy to select the appropriate mixing ratio between the chlorides of the alkaline earth metals desired content of each of the metals mentioned in the lead to reach him.
This possibility of electrolysing the salts and alloying them with lead in a single apparatus at the same time is essential for the feasibility of the whole process, since the melting temperature of the chlorides of the alkaline earth metals is only lowered by the mixture of the various salts It becomes clear that the process appears feasible at temperatures which the iron kettles can withstand with a satisfactory durability.
The principle of the apparatus would not be changed if, instead of the one used here, a screw N, which effects the circulation of the lead as well as that of the salt cover, two separate drive mechanisms for the movement of the lead, as well as for those of the salt cover.
The movement of lead baths and salt melt in devices used to represent lead alloys is known.