CH264363A - Process for the electrolytic production of magnesium and chlorine and installation for the implementation of this process. - Google Patents

Process for the electrolytic production of magnesium and chlorine and installation for the implementation of this process.

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CH264363A
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magnesium
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electrolyte
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The Consolidated Minin Limited
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Consolidated Mining And Smelti
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/04Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of magnesium

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Description

  

  Procédé de production électrolytique du magnésium et du chlore et installation  pour la mise en     #uvre    de ce procédé.    La présente invention se rapporte<B>à</B> l'élec  trolyse de bains fondus contenant du chlorure  de magnésium et plus denses que le magné  sium, en vue de produire du magnésium<B>à</B>  l'état de métal et du chlore, ainsi qu'à une  installation pour effectuer cette électrolyse.  



  Le magnésium et le chlore sont, comme il  est bien connu, libérés par l'électrolyse des  électrolytes fondus contenant du chlorure de  magnésium. Jusqu'alors, on a considéré comme  essentiel d'effectuer une rapide séparation du  chlore libéré et du magnésium, dans la zone  même<B>de</B> l'électrolyse, afin d'éviter que ces  éléments n'entrent de nouveau en combinai  son. Cette recombinaison abaisse d'autant le  rendement de l'électrolyse et doit, de ce fait,  être réduite<B>à</B> un minimum.

   En général, on  effectue la séparation du chlore libéré et du  magnésium en interposant un écran ou une  cloison réfractaire entre la cathode et l'anode,  dans la cuve,<B>à</B> la partie supérieure de la ré  gion où a lieu l'électrolyse, pour retenir le  magnésium libéré<B>à</B> la cathode, d'un côté, et  permettre au chlore de s'échapper de l'autre  côté, entre l'écran et l'anode sur laquelle le  chlore est libéré. Les     euves    qui sont établies  selon ce principe présentent     un    certain nom  bre d'inconvénients, mais, antérieurement<B>à</B> la  présente invention, aucun autre procédé pour  obtenir, de manière satisfaisante, la récupé  ration du magnésium et du chlore libéré par  électrolyse n'a été réalisé.

      La nature du problème peut être démon  trée en examinant sommairement certaines des  difficultés qui apparaissent dans la     construe-          tion    et dans le fonctionnement<B>de</B> ce type  général de cuve. L'interposition d'un écran  entre l'anode et la cathode augmente nécessai  rement la distance entre ces dernières et aug  mente, par conséquent, la     tensiôn    du courant  requis pour l'opération et la consommation  d'énergie électrique par kilogramme de métal  produit.

   Cet accroissement de la distance  entre les électrodes augmente aussi les dimen  sions clé la cuve, par unité de capacité, ce qui,  non seulement augmente le prix de la cons  truction de la cuve, mais donne     lie-Lu   <B>à</B>     ime     perte d'énergie par augmentation des pertes  de chaleur dues<B>à</B> une     ci-ive    plus grande. Le  matériau réfractaire utilisé pour la cons  titution de l'écran doit résister<B>à</B> l'action  du bain de chlorure et du chlore chaud  libéré et il doit conserver ses proprié  tés mécaniques et électriques malgré l'ex  position<B>à</B> ces agents.

   Lorsque cet écran  est suspendu, comme c'est le cas dans la cons  truction usuelle, -une très grande résistance  <B>à</B> la traction et aux chocs et une extrême résis  tance<B>à</B> l'érosion sont exigées du matériau  réfractaire.    En outre, puisque l'écran s'étend en     par-          tic    entre la cathode et l'anode, l'électrolyse  tend<B>à</B> se manifester<B>à</B> travers le     matériatu         réfractaire, ce qui a pour effet de l'attaquer  rapidement par imprégnation avec le métal.  



  De même, dans la mesure où le matériau  réfractaire est ainsi rendu conducteur, le ma  gnésium a tendance<B>à</B> être libéré entre l'écran  et l'anode, ce qui est en contradiction avec  la fonction qu'on attend de l'écran.  



  Le problème qui se pose ainsi<B>à</B> propos des  matériaux réfractaires est un: des plus sérieux  rencontrés dans la construction des cuves<B>à</B>  électrolyse.  



  Contrairement au point de vue générale  ment accepté, il a été constaté que la prompte  séparation du magnésium libéré et du chlore  dans la zone d'électrolyse- n'est pas nécessaire.  Le chlore et le métal libérés peuvent être  maintenus sous forme d'un mélange composite,  dispersés séparément dans l'électrolyse fondu,  pendant un temps suffisant pour permettre  leur extraction, de la région d'électrolyse,  sous forme d'un tel mélange et en vue de leur  séparation et récupération subséquentes, sans       quIls    se soient     recombinés    en quantité appré  ciable.

   L'électrolyte fondu, considéré comme  phase externe entourant les particules ou glo  bules liquides dispersées de magnésium et les  particules gazeuses de chlore, semble consti  tuer un isolement chimique suffisant, aussi  longtemps que l'état de dispersion de ces<B>élé-</B>  ments, notamment de chlore, est maintenu,  pour empêcher la recombinaison.  



  Mais, quelle que soit l'explication qui con  vient, le lait qu'une recombinaison apprécia  ble n'apparaît pas pendant un certain temps  dans ces mélanges composites de chlore et de  magnésium libres dans l'électrolyse fondu, est  le seul important. Dans ces mélanges compo  sites, la dispersion, en ce     qui    concerne le  chlore, est usuellement très uniforme et intime,  mais, comme on l'expliquera, la dispersion, en  ce qui concerne le magnésium, peut être tout  <B>à</B> fait irrégulière et la grosseur des particules  ou globules peut varier largement. On a tiré  parti de la constatation susmentionnée dans le  procédé et l'installation selon la présente in  vention pour remédier aux inconvénients des  procédés et installations antérieurement uti  lisés.

   Ledit procédé, pour l'exécution duquel    on utilise une cuve sans écran réfractaire  entre les électrodes, est caractérisé en ce qu'on  fait s'écouler l'électrolyte, dans la zone     délec-          trolyse,   <B>à</B> une -vitesse suffisante pour entraî  ner sensiblement tout le magnésium et le  chlore de la région d'électrolyse sous la forme  d'un mélange composite au sein de l'électro  lyte fondu, et en ce qu'on sépare d'abord le  chlore, puis le magnésium de ce mélange, en  dehors de la région d'électrolyse.  



  L'installation pour la mise en     #uvre    du  procédé selon l'invention comporte une cuve  d'électrolyse dépourvue d'écran réfractaire  entre les électrodes, cette cuve comportant un  canal sensiblement vertical, où s'effectue l'élec  trolyse, compris entre des surfaces anodique et  cathodique, une chambre de collecte du chlore  superposée<B>à</B> ce canal, lequel communique par  son extrémité supérieure seulement avec cette  chambre, un puits de collecte du métal dis  posé latéralement par rapport audit canal et  <B>à</B> ladite chambre, un     pas-,age    étant ménagé  dans la paroi de la chambre de collecte du  chlore pour assurer une communication entre  cette chambre et le puits de collecte du métal,

    passage dont le bord inférieur de la partie  débouchant dans ladite chambre est situé     au-          dessous    du niveau normal de l'électrolyte  dans celle-ci, et un conduit faisant communi  quer la partie inférieure du puits de collecte  du métal avec la partie inférieure du canal  où s'effectue l'électrolyse.  



  Dans le cours d'une opération réalisée  dans cette installation, le magnésium et le  chlore sont extraits de la zone d'électrolyse  sous forme d'un mélange composite dans  l'électrolyte fondu et ces corps sont sé  parés clé cette dispersion, en dehors de la zone  d'électrolyse. La circulation de l'électrolyte  fondu,<B>à</B> partir du conduit d'électrolyse suc  cessivement<B>à</B> travers la chambre de collecte  ou de rassemblement du chlore, la chambre  de collecte ou de rassemblement du magné  sium et, en retour,<B>à</B> travers le conduit d'élec  trolyse, est entretenue par la poussée du gaz  constitué par le chlore libéré<B>à</B> l'anode,<B>à</B> cette  poussée venant s'ajouter l'effet de thermo  siphon qui résulte du dégagement (le chaleur      dans la zone d'électrolyse.

   Aucune séparation  du magnésium libéré et de chlore n'a lieu dans  la zone d'électrolyse et, par conséquent, aucun  écran ou paroi réfractaire n'est nécessaire  entre l'anode et la cathode.  



  L'électrolyte fondu s'élève<B>à</B> travers l'ou  verture dans l'espace libre ménagé autour de  l'anode,<B>à</B> partir du conduit d'électrolyse jus  que dans la chambre de collecte ou de rassem  blement du chlore, il s'étale sur le fond de  cette dernière et, du fait de     cet    étalement et  de la réduction de vitesse qui en résulte, le  niveau du liquide étant alors maintenu pra  tiquement constant dans la chambre de col  lecte ou de rassemblement du chlore, le chlore  gazeux se sépare de l'électrolyte.

   L'évacua  tion du magnésium libéré du conduit d'élec  trolyse peut être très régulière, mais, dans  certains cas, apparemment avec des électro  lytes de grande pureté, le magnésium libéré  tend<B>à</B> mouiller la cathode et<B>à</B> s'y     aceumu-          ler    en masses qui sont     entrailnées    par la cir  culation d'électrolyte, sous forme de globules  plus ou moins gros,<B>à</B> des intervalles plus ou  moins réguliers.  



  Une forme d'exécution de l'installation  selon l'invention et son fonctionnement sont  maintenant décrits en référence au dessin  annexé, dans lequel:  La     fig.   <B>1</B> est une vue en élévation, avec  coupe, de l'installation.  



  La     fig.    2 est une vue en plan, avec coupe,  suivant la ligne 2-2 de la     fig.   <B><I>1.</I></B>  



  La     fig.   <B>3</B> est une coupe horizontale suivant  la ligne<B>3-3</B> de la     fig.   <B>1.</B>  



  La     fig.    4 est une coupe horizontale suivant  la ligne 4-4 de la     fig.   <B>1.</B>  



  L'installation représentée est constituée  par une cuve qui comporte une chambre  d'électrolyse<B>7,</B> une chambre<B>8</B> de rassemble  ment du chlore et une chambre<B>9</B> de rassem  blement du magnésium. La partie inférieure  de la chambre<B>9</B> communique avec la partie  inférieure de la chambre d'électrolyse par le  i passage<B>10.</B> Les chambres<B>7</B> et<B>9</B> sont avanta  geusement construites de plaques d'acier,  comme représenté. La chambre<B>8</B> de rassemble  ment du chlore, revêtue d'un matériau réfrac-    taire, est superposé,<B>à</B> la chambre d'électro  lyse dont elle est séparée par une plaque  d'acier<B>1.1,</B> un écran annulaire<B>15</B> et le revête  ment réfractaire formant le fond de la cham  bre de rassemblement du chlore.

   L'anode 12,  qui peut être constituée par une tige usuelle  de graphite, s'étend<B>à</B> travers la chambre de  rassemblement du chlore, et une ouverture<B>18</B>  dans le fond de la chambre<B>8,</B> et pénètre dans  la chambre d'électrolyse<B>7.</B>  



  La surface cathodique comprend la sur  face interne des parois de métal de la chambre  d'électrolyse indiquées en<B>13</B> et 1.4 et la sur  face interne de l'écran annulaire<B>15.</B> La sur  face de l'ouverture<B>18</B> est restreinte comparée  <B>à</B> la surface horizontale de la chambre     d'élee-          trolvse    telle qu'elle est délimitée par la sur  face cathodique. On accélère ainsi l'écoulement  de l'électrolyte fondu,<B>à</B> travers cette     ouver-          turc,    vers<B>1</B> a chambre de rassemblement du  chlore et on assure le maintien de la disper  sion du magnésium et du chlore dans le mé  lange composite formé dans la chambre d'élec  trolyse.

   La paroi réfractaire qui forme le fond  de la chambre<B>8</B> de rassemblement du chlore,  n'est pas suspendue, mais soutenue par sa face  inférieure sur la plaque<B>11</B> et l'écran annu  laire<B>15,</B> avantageusement en acier et soudés  aux parois de la chambre d'électrolyse. Les     pa-          ros    réfractaires recouvrent le bord interne de  l'écran<B>15</B> qui, comme représenté, ne s'étend  que d'une distance limitée vers l'anode. pour  éviter une action cathodique excessivement  intense<B>à</B> son bord interne.

   Le chlore séparé  dans la chambre<B>8</B> est recueilli<B>à</B> travers la  conduite<B>16.</B> L'ouverture<B>17</B> dans la paroi de  la chambre de rassemblement du chlore cons  titue un conduit ou canal qui relie la partie  inférieure de ladite chambre<B>à</B> la chambre de  rassemblement du magnésium. Ce conduit  aboutit dans la chambre de rassemblement du  chlore au-dessous du niveau     quy    atteint nor  malement l'électrolyte, de sorte qu'il agit  comme conduit d'évacuation pour le liquide  tout en formant, du fait qu'il est noyé, un  joint hydraulique étanche au gaz. L'ouverture  pratiquée dans le fond supérieur de la cham  bre<B>8</B> pour<B>y</B> faire passer l'anode 12 est     scelléE         par une garniture d'argile 24 ou autre com  posé approprié.  



  En fonctionnement, la cuve est chargée  d'électrolyte fondu<B>à</B> un niveau qui noie l'ou  verture<B>17</B> et le courant est établi entre  l'anode et la cathode pour libérer le chlore et  le magnésium dans la chambre d'électrolyse  <B>7.</B> La circulation de l'électrolyte est     entrete-          il-Lie    comme décrit précédemment, l'électrolyte  <U>qui</U> provient de la chambre d'électrolyse et  qui contient le chlore et le magnésium libérés  sous forme     d-uin    mélange composite, s'élevant  <B>à</B> travers     Pouverture,   <B>18</B> autour de l'anode  dans la chambre de rassemblement du chlore.

    Du chlorure de magnésium anhydre est intro  duit dans la chambre<B>9</B> lorsqu'il en est besoin  pour maintenir<B>le</B> niveau de l'électrolyte.  Lorsque ce dernier atteint     l'ouvert-Lire   <B>18,</B> il  s'étale     radialement    sur le fond de la chambre  <B>8</B> et le chlore gazeux se sépare de l'électrolyte,  dans cette chambre, comme<B>déjà</B> décrit.

   Le  niveau dans la chambre<B>9</B>     de'rassemblement     du magnésium étant plus bas que celui dans  la chambre<B>8</B> de rassemblement du chlore, du  <B>f</B> ait de la circulation de l'électrolyte, celui-ci  ,et le magnésium qu'il contient sont rapide  ment évacués de la chambre<B>de</B> rassemblement  du chlore dans la chambre de rassemblement       du    magnésium, a travers le canal<B>17.</B>  



  <B>A.</B> cet endroit, la vitesse de circulation de  l'électrolyte est réduite et le     magilésiuin    se  séparant sous forme de magnésium fondu flot  tant, est recueilli en couche relativement  épaisse<B>à</B> la partie supérieure de la chambre  de rassemblement de magnésium. L'électrolyte  fondu retourne ensuite<B>à</B> la chambre d'électro  lyse par le passage<B>10.</B>  



  On décrira maintenant un exemple     d'exé-          eution    du procédé<B>à</B> l'aide d'une cuve telle  que représentée<B>à</B> la     fig.   <B>1.</B>  



  Cette cuve a été chargée de<B>90 kg</B> d'une  masse     fond-Lie    de chlorure formée d'environ  <B>60 %</B> de     MgCl.,   <B>39 %</B> de     NaCI    et<B>1 %</B> de     CaCI..     Le courant a été établi entre l'anode et la  cathode<B>à</B> un potentiel de<B>6 à</B> 14 volts selon  les températures<B>à</B> maintenir dans<B>le,</B> bain de  fusion, ces     températares    étant comprises  entre<B>M</B> et<B>- 780</B> degrés     C    environ.

   On    a estimé que la vitesse d'écoulement de  la dispersion s'élevant<B>à</B> travers l'ou  verture au-dessus de la chambre     d'61ec-          trolyse,    était de l'ordre de<B>30</B> centimètres ou  plus par seconde. Un supplément de chlorure  <B>de</B> magnésium anhydre a été introduit dans la  chambre de rassemblement du magnésium en  quantité voulue pour maintenir le niveau de  l'électrolyte. On a ainsi recueilli du magné  sium<B>à</B> l'état de métal<B>à</B> des débits dépassant  <B>225 à 300</B> grammes par heure, avec des rende  ments électriques dépassant<B>70 à 80 %.</B>  



  Dans la clive représentée, les parois réfrac  taires     qui    forment le fond de la chambre de  rassemblement du chlore et sont en contact avec  l'électrolyte fondu, sont soutenues par leur face  inférieure; on     rédiiit    ainsi sensiblement la  fatigue mécanique imposée<B>à</B> ces parois et de  ce fait, on n'a<B>à</B> se préoccuper, dans la cons  truction de la cuve, que des formes des parois  réfractaires. Dans la cuve représentée, on n'a  pas prévu de garniture réfractaire dans la  zone d'électrolyse, entre l'anode et la surface  cathodique. On évite ainsi l'attaque par  l'électrolyte des parois réfractaires.  



  Les bains fondus utilisés peuvent, contenir  des chlorures autres que le chlorure de m &        gnésium    et d'autres sels que les chlorures. Les  diverses additions effectuées pour déterminer  certaines des propriétés du bain fondu, telles  que la densité, la viscosité et le point de fu  sion, peuvent être effectuées selon la pratique  habituelle.  



  Dans la cuve représentée, il n'est prévu       qu'l,ule    seule anode. L'invention peut cepen  dant être réalisée tout aussi bien<B>à</B> l'aide de  cuves comportant des anodes multiples, soit  dans une même chambre d'électrolyse, soit  dans des chambres d'électrolyse distinctes.  



  L'extraction, de la chambre d'électrolyse,  du magnésium libéré et du chlore sous la  forme d'un mélange composite au sein de  l'électrolyte permet de réaliser un certain  nombre d'avantages importants. Il est possi  ble, notamment, de simplifier la construction  et le fonctionnement des clives électrolytiques  et d'utiliser, pour obtenir une production don  née, des cuves plus petites     qu'antérie-arement.         On réalise aussi des économies sur le prix de  la construction des cuves et sur celui des  barres omnibus qui amènent le courant  d'électrolyse aux cuves et qui peuvent alors  être moins importantes. Avec de petites cuves,  pour une capacité de production donnée, on  réduit les pertes de chaleur et, par suite, la  consommation d'énergie.

   En outre, la possibi  lité de réduire la distance entre l'anode et les  surfaces cathodiques permet de réduire le vol  tage requis pour l'électrolyse, par suite de la  diminution de résistance de l'électrolyte     fondui     entre les électrodes, ce qui donne lieu<B>à</B> d'im  portantes économies de courant. La     cireula-          tion    rapide de l'électrolyte dans la cuve favo  rise l'entretien     d#une    température uniforme  dans toute la cuve et rend le fonctionnement  régulier. Le magnésium libéré peut être re  cueilli en couche relativement épaisse, ce qui  favorise sa récupération<B>à</B> l'état de grande  pureté.

   La cuve conforme<B>à</B> l'invention est,  en outre, tout<B>à</B> fait propre<B>à</B> la production  et<B>à</B> la récupération (le chlore<B>à</B> haute concen  tration.



  Process for the electrolytic production of magnesium and chlorine and installation for the implementation of this process. The present invention relates to <B> to </B> the electrolysis of molten baths containing magnesium chloride and more dense than magnesium, in order to produce magnesium <B> in </B> the state of metal and chlorine, as well as to an installation for carrying out this electrolysis.



  Magnesium and chlorine are, as it is well known, released by electrolysis of molten electrolytes containing magnesium chloride. Until then, it was considered essential to carry out a rapid separation of the released chlorine and the magnesium, in the same zone <B> of </B> the electrolysis, in order to prevent these elements from entering again. combined his. This recombination correspondingly lowers the yield of the electrolysis and must, therefore, be reduced to a minimum.

   In general, the separation of the chlorine released and the magnesium is carried out by interposing a screen or a refractory partition between the cathode and the anode, in the tank, <B> at </B> the upper part of the region where a electrolysis, to retain the magnesium released <B> at </B> the cathode, on one side, and allow the chlorine to escape on the other side, between the screen and the anode on which chlorine is released. The programs which are established according to this principle have a certain number of drawbacks, but, prior to the present invention, no other method for obtaining, in a satisfactory manner, the recovery of magnesium and chlorine. released by electrolysis was not achieved.

      The nature of the problem can be demonstrated by briefly examining some of the difficulties which appear in the construction and operation of this general type of vessel. The interposition of a screen between the anode and the cathode necessarily increases the distance between the latter and consequently increases the tension of the current required for the operation and the consumption of electrical energy per kilogram of metal produced. .

   This increase in the distance between the electrodes also increases the dimensions of the vessel, per unit of capacity, which not only increases the cost of constructing the vessel, but also gives Li-Lu <B> to </ B > ime loss of energy by increased heat loss due to <B> </B> greater ci-ive. The refractory material used for the construction of the screen must resist <B> to </B> the action of the chloride bath and the hot chlorine released and it must retain its mechanical and electrical properties despite the exposure < B> to </B> these agents.

   When this screen is suspended, as is the case in the usual construction, - a very high resistance <B> to </B> traction and shocks and an extreme resistance <B> to </B> l erosion is required of the refractory material. Furthermore, since the screen extends partly between the cathode and the anode, the electrolysis tends to <B> to </B> manifest itself <B> through </B> through the refractory material, this which has the effect of attacking it rapidly by impregnation with the metal.



  Likewise, insofar as the refractory material is thus made conductive, the magnesium tends <B> to </B> to be released between the screen and the anode, which is in contradiction with the function that is being performed. waits for the screen.



  The problem which thus arises <B> with </B> in connection with refractory materials is one of the most serious encountered in the construction of <B> </B> electrolysis tanks.



  Contrary to the generally accepted view, it has been found that the prompt separation of the liberated magnesium and the chlorine in the electrolysis zone is not necessary. The liberated chlorine and metal can be maintained as a composite mixture, dispersed separately in the molten electrolysis, for a time sufficient to allow their extraction, from the electrolysis region, as such a mixture and in view of their subsequent separation and recovery, without them having recombined in appreciable quantity.

   The molten electrolyte, considered as the external phase surrounding the dispersed liquid particles or globules of magnesium and the gaseous particles of chlorine, appears to constitute sufficient chemical isolation, as long as the state of dispersion of these <B> elements. / B> ments, especially chlorine, is maintained to prevent recombination.



  But, whatever explanation may be, the milk which appreciable recombination does not appear for some time in these composite mixtures of chlorine and magnesium free in molten electrolysis is the only important one. In these composite mixtures, the dispersion, with respect to chlorine, is usually very uniform and intimate, but, as will be explained, the dispersion, with respect to magnesium, can be anything <B> to </ B> is irregular and the size of the particles or globules can vary widely. The aforementioned observation has been taken advantage of in the method and the installation according to the present invention to remedy the drawbacks of the previously used methods and installations.

   Said process, for the execution of which a tank is used without a refractory screen between the electrodes, is characterized in that the electrolyte is made to flow, in the electrolysis zone, <B> at </B> a -speed sufficient to entrain substantially all of the magnesium and chlorine from the electrolysis region as a composite mixture within the molten electrolyte, and in that the chlorine is separated first, then the magnesium of this mixture, outside the electrolysis region.



  The installation for implementing the method according to the invention comprises an electrolysis cell without a refractory screen between the electrodes, this cell comprising a substantially vertical channel, where the electrolysis takes place, between anode and cathode surfaces, a chlorine collection chamber superimposed <B> on </B> this channel, which communicates by its upper end only with this chamber, a metal collection well arranged laterally with respect to said channel and <B > to </B> said chamber, a passage being formed in the wall of the chlorine collection chamber to ensure communication between this chamber and the metal collection well,

    passage in which the lower edge of the part opening into said chamber is situated below the normal level of the electrolyte therein, and a conduit communicating the lower part of the metal collection well with the lower part of the channel where electrolysis takes place.



  In the course of an operation carried out in this installation, the magnesium and the chlorine are extracted from the electrolysis zone in the form of a composite mixture in the molten electrolyte and these bodies are separated by this dispersion, apart from the electrolysis zone. The circulation of the molten electrolyte, <B> to </B> from the electrolysis conduit successively <B> to </B> through the collecting or collecting chamber of the chlorine, the collecting or collecting chamber magnesium and, in return, <B> to </B> through the electrolysis conduit, is maintained by the thrust of the gas constituted by the chlorine released <B> at </B> the anode, <B > to </B> this thrust in addition to the thermosiphon effect which results from the release (the heat in the electrolysis zone.

   No separation of the liberated magnesium and chlorine takes place in the electrolysis zone and therefore no refractory screen or wall is necessary between the anode and the cathode.



  The molten electrolyte rises <B> through </B> through the opening in the free space around the anode, <B> from </B> from the electrolysis line to the chamber for collecting or collecting chlorine, it spreads over the bottom of the latter and, due to this spreading and the resulting reduction in speed, the level of the liquid then being kept practically constant in the chamber When the chlorine is collected or combined, the chlorine gas separates from the electrolyte.

   The evacuation of the released magnesium from the electrolysis line can be very regular, but in some cases, apparently with high purity electrolytes, the released magnesium tends to <B> </B> wet the cathode and < B> to </B> accumulate therein in masses which are dragged along by the circulation of electrolyte, in the form of more or less large globules, <B> at </B> more or less regular intervals.



  An embodiment of the installation according to the invention and its operation are now described with reference to the appended drawing, in which: FIG. <B> 1 </B> is an elevational view, with section, of the installation.



  Fig. 2 is a plan view, in section, taken along line 2-2 of FIG. <B><I>1.</I> </B>



  Fig. <B> 3 </B> is a horizontal section along the line <B> 3-3 </B> of fig. <B> 1. </B>



  Fig. 4 is a horizontal section taken along line 4-4 of FIG. <B> 1. </B>



  The installation shown is constituted by a tank which comprises an electrolysis chamber <B> 7, </B> a chamber <B> 8 </B> for collecting chlorine and a chamber <B> 9 </ B > the collection of magnesium. The lower part of the chamber <B> 9 </B> communicates with the lower part of the electrolysis chamber through the i passage <B> 10. </B> The chambers <B> 7 </B> and < B> 9 </B> are advantageously constructed of steel plates, as shown. The chamber <B> 8 </B> for collecting chlorine, coated with a refractory material, is superimposed <B> on </B> the electrolysis chamber from which it is separated by a plate of 'steel <B> 1.1, </B> an annular screen <B> 15 </B> and the refractory lining forming the bottom of the chlorine collecting chamber.

   The anode 12, which may consist of a customary graphite rod, extends <B> through </B> through the chlorine collecting chamber, and an opening <B> 18 </B> in the bottom of the chamber <B> 8, </B> and enters the electrolysis chamber <B> 7. </B>



  The cathode surface comprises the internal surface of the metal walls of the electrolysis chamber indicated in <B> 13 </B> and 1.4 and the internal surface of the annular screen <B> 15. </B> The on face of the opening <B> 18 </B> is restricted compared to <B> to </B> the horizontal surface of the electroless chamber as delimited by the cathode surface. The flow of the molten electrolyte is thus accelerated, <B> at </B> through this opening, towards <B> 1 </B> a chlorine collecting chamber and it is ensured that the dispersion is maintained. magnesium and chlorine in the composite mixture formed in the electrolysis chamber.

   The refractory wall which forms the bottom of the <B> 8 </B> collecting chamber for chlorine, is not suspended, but supported by its underside on the plate <B> 11 </B> and the screen annu lar <B> 15, </B> advantageously made of steel and welded to the walls of the electrolysis chamber. The refractory walls cover the inner edge of the screen <B> 15 </B> which, as shown, extends only a limited distance towards the anode. to avoid excessively intense cathodic action <B> at </B> its inner edge.

   The chlorine separated in chamber <B> 8 </B> is collected <B> at </B> through the pipe <B> 16. </B> The opening <B> 17 </B> in the wall of the chlorine collecting chamber constitutes a conduit or channel which connects the lower part of said chamber <B> to </B> the magnesium collecting chamber. This conduit terminates in the chlorine collecting chamber below the level which normally reaches the electrolyte therein, so that it acts as a discharge conduit for the liquid while forming, by being flooded, a gas-tight hydraulic seal. The opening made in the upper bottom of chamber <B> 8 </B> for <B> y </B> to pass the anode 12 is sealed by a clay lining 24 or other suitable compound.



  In operation, the cell is charged with molten electrolyte <B> to </B> a level which floods the opening <B> 17 </B> and current is established between the anode and the cathode to release the chlorine and magnesium in the electrolysis chamber <B> 7. </B> The circulation of the electrolyte is maintained as described previously, the electrolyte <U> which </U> comes from the chamber electrolysis and which contains the chlorine and magnesium released as a composite mixture, rising <B> at </B> through the opening, <B> 18 </B> around the anode in the chamber collecting chlorine.

    Anhydrous magnesium chloride is introduced into chamber <B> 9 </B> when needed to maintain <B> the </B> level of the electrolyte. When the latter reaches the open-Read <B> 18, </B> it spreads out radially on the bottom of the chamber <B> 8 </B> and the gaseous chlorine separates from the electrolyte, in this room, as <B> already </B> described.

   Since the level in the magnesium collection chamber <B> 9 </B> is lower than that in the chlorine collection chamber <B> 8 </B>, the <B> f </B> has the circulation of the electrolyte, this one, and the magnesium which it contains is quickly evacuated from the chamber <B> of </B> collecting the chlorine in the collecting chamber of the magnesium, through the channel <B > 17. </B>



  <B> A. </B> this place the speed of circulation of the electrolyte is reduced and the magnesium separating in the form of molten magnesium flows so much, is collected in a relatively thick layer <B> at </B> the upper part of the magnesium collecting chamber. The molten electrolyte then returns <B> to </B> the electrolysis chamber through passage <B> 10. </B>



  We will now describe an example of execution of the process <B> with </B> using a tank as shown <B> to </B> in FIG. <B> 1. </B>



  This vat was charged with <B> 90 kg </B> of a melt-Lie mass of chloride formed from approximately <B> 60% </B> MgCl., <B> 39% </B> of NaCI and <B> 1% </B> of CaCI .. The current was established between the anode and the cathode <B> at </B> a potential of <B> 6 to </B> 14 volts according to the temperatures <B> to </B> maintain in <B> the, </B> melting bath, these temperatures being between <B> M </B> and <B> - 780 </B> degrees C approximately.

   The flow velocity of the dispersion rising <B> through </B> through the opening above the electrolysis chamber was estimated to be on the order of <B> 30 </B> centimeters or more per second. Additional <B> </B> anhydrous magnesium chloride was introduced into the magnesium collection chamber in an amount desired to maintain the electrolyte level. Magnesium <B> in </B> metal state <B> at </B> flow rates in excess of <B> 225 to 300 </B> grams per hour were thus collected, with electrical yields exceeding <B> 70 to 80%. </B>



  In the cleavage shown, the refractory walls which form the bottom of the chlorine collecting chamber and are in contact with the molten electrolyte, are supported by their lower face; the mechanical fatigue imposed <B> on </B> these walls is thus appreciably reduced and therefore, we only have to be concerned, in the construction of the vessel, with the shapes of the refractory walls. In the tank shown, no refractory lining is provided in the electrolysis zone, between the anode and the cathode surface. This prevents attack by the electrolyte of the refractory walls.



  The molten baths used may contain chlorides other than mesium chloride and other salts than chlorides. The various additions made to determine some of the properties of the molten bath, such as density, viscosity and melting point, can be made according to usual practice.



  In the tank shown, only l, ule one anode is provided. The invention can however be carried out just as easily <B> with </B> the aid of cells comprising multiple anodes, either in the same electrolysis chamber or in separate electrolysis chambers.



  The extraction, from the electrolysis chamber, of the released magnesium and of the chlorine in the form of a composite mixture within the electrolyte, allows a number of important advantages to be achieved. It is possible, in particular, to simplify the construction and operation of the electrolytic cleavages and to use, in order to obtain a given production, smaller tanks than previously. Savings are also made on the cost of the construction of the cells and on that of the bus bars which bring the electrolysis current to the cells and which can then be less. With small tanks, for a given production capacity, heat loss is reduced and, consequently, energy consumption.

   In addition, the possibility of reducing the distance between the anode and the cathode surfaces makes it possible to reduce the vol tage required for electrolysis, owing to the decrease in resistance of the molten electrolyte between the electrodes, which gives rise to <B> to </B> significant current savings. The rapid circulation of the electrolyte in the tank helps maintain a uniform temperature throughout the tank and keeps operation smooth. The released magnesium can be collected in a relatively thick layer, which promotes its recovery <B> at </B> a state of high purity.

   The tank conforming <B> to </B> the invention is, moreover, everything <B> to </B> specific <B> to </B> production and <B> to </B> recovery (high concentration <B> </B> chlorine.

 

Claims (1)

REVENDICATION<B>1:</B> Procédé de production du magnésium et du chlore par l'électrolyse de bains fondus contenant du chlorure de magnésium et plus denses que le magnésium, dans des cuves sans écran réfractaire entre les électrodes, carac térisé en ce qu'on fait s'écouler l'électrolyte, dans la zone d'électrolyse,<B>à</B> une vitesse suf fisante pour entraîner sensiblement tout le magnésium et le chlore de la région d'élec trolyse sous la forme dun mélange composite au sein de l'électrolyte fondu, et en ce qu'on sépare d'abord le ehlore, puis le magnésium de ce mélange, en dehors de la région d'élec trolyse. CLAIM <B> 1: </B> Process for the production of magnesium and chlorine by electrolysis of molten baths containing magnesium chloride and denser than magnesium, in tanks without a refractory screen between the electrodes, characterized as that the electrolyte is caused to flow into the electrolysis zone <B> at </B> a rate sufficient to entrain substantially all of the magnesium and chlorine from the electrolysis region in the form of a composite mixture within the molten electrolyte, and in that first separating the chlorine, then the magnesium from this mixture, outside the elec trolysis region. SOUS-REVENDICATIONS: <B>1.</B> Procédé selon la, revendication I, carac térisé en ce que, après séparation du chlore et du magnésium, l'électrolyte fondu est renvoyé dans la région d'électrolyse. 2. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'on opère dans des condi tions telles que l'électrolyte fondu s'élève<B>de</B> la région d'électrolyse dans une chambre de collecte du chlore, puis se dirige latéralement vers une chambre de collecte du magnésium et, enfin revienne<B>à</B> la région d'électrolyse, que le niveau de, l'électrolyte se maintienne sensiblement constant dans la chambre de col lecte du chlore, où le chlore<B>à</B> l'état gazeux se sépare de lélectrolyte,, SUB-CLAIMS: <B> 1. </B> A method according to claim I, characterized in that after separation of chlorine and magnesium, the molten electrolyte is returned to the electrolysis region. 2. Method according to claim I, characterized in that it is carried out under conditions such that the molten electrolyte rises <B> from </B> the electrolysis region in a chlorine collection chamber. , then goes sideways to a magnesium collection chamber and, finally returns <B> to </B> the electrolysis region, that the level of, the electrolyte is kept substantially constant in the chlorine collection chamber , where the chlorine <B> in </B> gaseous state separates from the electrolyte, que le niveau de FélectrolYte soit, dans la ehambre de collecte du magnésium, inférieur<B>à</B> ce qu'il est dans la chambre de collecte du chlore, de facon que l'électrolyte et le magnésium quIl contient soient déchargés rapidement et continnelle- ment tic cette dernière chambre dans la cham bre de collecte du magnésium, et que la vi tesse d'écoulement de l'électrolyte soit réduite dans la chambre de collecte du magnésium, pour favoriser la séparation du magnésium fondu sous forme d'une couche flottant<B>à</B> la surface de l'électrolyte fondu. that the level of the electrolyte is, in the magnesium collection chamber, <B> less than </B> what it is in the chlorine collection chamber, so that the electrolyte and the magnesium it contains are discharged quickly and continuously tick the latter chamber in the magnesium collection chamber, and that the flow rate of the electrolyte is reduced in the magnesium collection chamber, to promote the separation of the molten magnesium in the form of 'a floating layer <B> to </B> the surface of the molten electrolyte. REVENDICATION II: Installation pour la mise en #uvre du pro <B>cédé</B> suivant la revendication I, caractérisée par une cuve d'électrolyse dépourvue d'écran réfractaire entre les électrodes, cette cuve comportant un canal sensiblement vertical, où s'effectue l'électrolyse, compris entre des sur faces anodique et cathodique, une chambre de collecte du chlore superposée<B>à</B> ce canal, lequel communique par son extrémité supérieure seu lement avec cette chambre, un puis de collecte du métal disposé latéralement par rapport au dit canal et<B>à</B> ladite chambre, un passage étant ménagé dans la paroi de la chambre de col lecte du chlore pour assurer une coiiunLiiiica- tion entre cette chambre et le puits de collecte du métal, CLAIM II: Installation for the implementation of the <B> assigned </B> process according to Claim I, characterized by an electrolysis cell devoid of a refractory screen between the electrodes, this cell comprising a substantially vertical channel, where electrolysis is carried out, between the anodic and cathodic surfaces, a chlorine collection chamber superimposed <B> on </B> this channel, which communicates through its upper end only with this chamber, a collection then metal disposed laterally with respect to said channel and <B> to </B> said chamber, a passage being formed in the wall of the chlorine collection chamber to ensure coiiunLiiiication between this chamber and the collection well metal, passage dont le bord inférieur de la partie débouchant dans ladite chambre est situé au-dessous du niveau normal de l'élec- trolYte dans celle-ei, et un conduit faisant, communiquer la partie inïérieure du puits (le collecte du métal avec la partie inférieure du canal où s'effectue l'électrolyse. passage of which the lower edge of the part opening into said chamber is situated below the normal level of the electrolyte therein, and a conduit making, communicate the inner part of the well (the collection of metal with the part bottom of the channel where electrolysis takes place.
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