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.