DE110548C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Apparat zur Herstellung von Metalllegirungen aus einem Schwermetall und einem Leichtmetall (nämlich einem Alkali- bezw. Erdalkali-Metall).

Die bisher üblichen Verfahren zur Herstellung solcher MetalUegirungen aus einem Schwermetall und einem Alkali- bezw. Erdalkali-Metall bestehen im Wesentlichen darin, dafs die das betreffende Leichtmetall enthaltende Verbindung auf das die Kathode bildende Schwermetall geschüttet, hier durch den elektrischen Strom zersetzt wird und das frei gewordene Leichtmetall sich mit dem Kathodenmetall zu der Legirung vereinigt. Diese Verfahren leiden an dem Uebelstande, dafs die in dem ununterbrochenen Arbeitsgange entstehenden Legirungen die gleichartige Beschaffenheit und Homogenität nicht aufweisen, welche für viele .Zwecke nicht nur erwünscht, sondern auch unbedingt erforderlich sind.

Diese Uebelstande zu beseitigen, indem es ermöglicht wird, eine Legirung von gewünschtem Alkali- bezw. Leichtmetallgehalt zu erzeugen, ist der Zweck vorliegender Erfindung.

Dieser Zweck soll dadurch erreicht werden, dafs bei der Vorüberführung des als Kathode dienenden"' geschmolzenen Schwermetalles an den Anoden dieses Schwermetall derart geführt wird, dafs die auf der horizontalen Oberfläche infolge der elektrolytischen Wirkung gebildete Legirung sofort nach ihrer Entstehung weg- und in einen mit dem Elektrolysirungsraum communicirenden Raum geführt wird, wo das alkalireichere Metall sich über dem schwereren, alkaliärmeren Metall infolge des verschiedenen spec. Gewichtes überschichten wird, derart, dafs dieses schwerere Metall in den communicirenden Schwermetallraum des Zersetzungsbehälters zurückwirken kann , um alsdann wieder an die wirksame Oberfläche der Kathode geführt werden zu können. Sorgt man nun dafür, dafs in dem Elektrolysirungsraum die geschmolzene Schicht des zu zersetzenden Leichtmetallsalzes und die darunter befindliche Schicht des geschmolzenen Schwermetalls durch entsprechende Zuführung beider Materialien möglichst gleich hoch bleiben, und dafs in dem mit dem Zersetzungsraum communicirenden Schichtungsraum an entsprechender Höhe ein Ueberlauf angeordnet wird, so erreicht man, dafs auch in dem Schichtungsraum in dieser Höhe des Ueberlaufs sich eine Legirung von annähernd gleichem spec. Gewicht, also auch gleichem Leichtmetallgehalt befinden und hier abfliefsen wird, weil der Flüssigkeitsdruck in diesem Schichtungsraum dem, wie soeben erläutert, in dem Zersetzungsraum zweckmäfsig gleichmäfsig gehaltenen Flüssigkeitsdruck entsprechen mufs.

Die Ausführung dieses Verfahrens mit einem für dasselbe geeigneten Apparat mag an der Hand der Zeichnung näher erläutert werden, auf welcher ein ganz besonders eingerichteter Apparat (nämlich bei dieser Einrichtung mit centralem Sammel- bezw. Schichtungsraum) durch Fig. 1 im senkrechten Schnitt, durch Fig. 2 im Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1

und Fig. 3 und 4 in einigen Einzelheiten desselben veranschaulicht ist.

Der Herd K aus Gufseisen trägt in passender Weise die gufseiserne Pfanne L und eine cylindrische Kammer G aus Schmiedeisen. Auf dem Rande des Herdes ist das Magnesiafutter J angeordnet, und die Kammer G wird von einem Magnesiacylinder H umgeben.

Ein Deckel / ruht auf dem Magnesiacylinder und auf dem Magnesiafutter. Er ist mit Oeffnungen R bezw. V für die Anoden bezw. für die Beschickung des Salzes versehen; der Salzbehälter ist von Seitenwänden W umschlossen. In der Mitte des Herdes ist durch die Herdplatte ein Rohr O hindurchgeführt, welches aufwärts bis über die beabsichtigte Oberfläche der in die Kammer einzuführenden Legirung reicht. Dieses Rohr ist von einer Glocke umgeben, die an ihrem unteren Theil Flügel M trägt, welche dazu bestimmt sind, die in diesem unteren Raum des Zersetzungsbehälters befindliche flüssige Masse, welche hier im Wesentlichen aus Schwermetall besteht, aus diesem Schwermetallraum des Zersetzungsbehälters nach auswärts und von der Achse weg zu treiben. Diese Flügelglocke ist auf der Welle N starr befestigt, welche in einem unter dem Ofen befindlichen Lager sich bewegt, und führt durch eine genügend grofse Oeffnung L¹ in der Pfanne L, derart, dafs von oben herabsinkendes Metall durch Pfanne L hindurch ungehindert in den darunter befindlichen Schwermetallraum des Zersetzungsbehälters . gelangen kann, in dem sich die Flügel M bewegen.

Zur Einführung des Schwermetall, zum Fortleiten und Aufsammeln der Producte u. s. w. sind, wie später beschrieben werden soll, geeignete Röhrchen angeordnet; das Ganze ist in geeigneter Weise von Mauerwerk oder einem anderen, Hitze isolirenden Material umgeben. Bei Inbetriebsetzen des Ofens wird das geschmolzene Metall (z. B. Blei) einlaufen gelassen, um die Kammer G nach unten abzuschliefsen und die Pfanne L zu bedecken. Die Anoden sind vorher eingesetzt worden und eine zweckmäfsig in das geschmolzene Metall herabgelassen, so dafs der volle Strom durch diese eine Anode und durch das Blei nach der Aufsenseite des Ofens mit Hülfe einer geeigneten Verbindung gelangen kann. Trockenes Salz, beispielsweise Chlornatrium, wird schnell oben auf das Blei und rings um die Anoden eingegeben. Die den gesammten Strom zuführende Anode wird dann langsam etwas über das Blei gehoben, um einen Lichtbogen zu bilden, das umgebende Salz schmilzt schnell und leitet alsdann den Strom; die Schmelze erreicht bald die Anoden auf jeder Seite, bis die gesammte Charge flüssig ist; der Ofen entwickelt schnell seine Wirksamkeit mit der vollen vorhandenen Stromstärke; das Salz wird im Strom zersetzt; Chlor wird an den Anoden frei und durch Leitung U nach seiner Verwerthungsstelle geführt; das Leichtmetall (Natrium) wird an der Kathodenoberfläche ausgeschieden, wo es mit dem Kathodenmetall sich legirt. Wird nun die Flügelglocke in Drehung versetzt, so treibt dieselbe mit schwacher Kraft das Kathodenmetall aus dem Schwermetallraum, d. h. unteren Raum des Zersetzungsbehälters seitlich aufwärts und dadurch die an .der Oberfläche befindliche Legirung seitwärts nach innen zu aus dem Bereich der Anode, und zwar über den Rand der Pfanne L hinfort, so dafs immer neue Mengen Kathodenmetall in den Bereich der Anode gelangen und die an der Oberfläche sich bildende Legirung ununterbrochen abwärts zwischen die Pfanne und in die Sammelkammer G gedrängt wird, wo der leichtere Theil an die Oberfläche steigt und der schwerere in den mit dem Sammelraum communicirenden Schwermetallraum herabsinkt; letzterer steigt alsdann wieder unter der Wirkung der Flügel unter der Pfanne empor, wo er die eben beschriebene Wirkung wieder aufnimmt, als Kathode wirkt, sich mit ausscheidendem Natrium legirt und durch nachtretendes Schwermetall wieder bei Seite geschoben wird und in die Sammelkammer gelangt. Die Flügel werden schnell genug bewegt, um eine bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit der in Berührung mit dem Elektrolyten befindlichen Legirung nach der und in die Kammer hervorzurufen. Die so erzeugte Bewegung der an der Oberfläche befindlichen Legirung bewirkt eine beständige Entfernung des an Leichtmetall reichsten Theiles derselben von dem geschmolzenen Salz. Salz wird in regelmäfsigen Zwischenräumen zugeführt, bis die gewünschte Höhe desselben erreicht ist, und dann auch derart, dafs das zersetzte ersetzt wird. Die Legirung, welche gehaltreicher, leichter und voluminöser wird, steigt in der Sammelkammer zu einer Höhe an, welche abhängig ist von der Höhe des aufsen befindlichen Salzes und von dem Verhältnifs des spec. Gewichtes der Legirung und derjenigen des Salzes plus der Stärke der Schwermetallschicht gerechnet von der Kathodenoberfläche bis zum Unterrand der Kammer G. Ein Ueberlaufrohr. welches in der Kammer bis zu einem gewünschten Punkt in die Höhe reicht oder welches von aufsen bis zu diesem Punkt geführt wird, kann zur Entfernung der Legirung benutzt werden. Die Legirung wird nur nahezu beständig von ungefähr gleichmäfsigem Gehalt abfliefsen, sobald geeignete Mengen von Blei und Salz häufig und in regelmäfsigen Zwischenräumen eingegeben werden. Das Blei wird in kleinen Mengen entweder in geschmolzenem Zustande oder in Stücken von gleichem Gewicht in bestimmten Zwischenräumen in das

Rohr S eingeführt, welches dem Ofeninnern hinreichend nahe angeordnet ist, damit sein Inhalt geschmolzen wird. Die Beschickung tritt so von unten in den Schwermetallraum des Zersetzüngsbehälters oder Ofens ein, das Oxyd und der Bleischaum bleibt in dem Beschickungsrohr zurück. Zweiweghahn T stellt je¹ nach Bedarf die Verbindung zwischen dem Ofen und dem Beschickungsrohr S oder dem Auslauf her, welcher für die Entleerung des gesammten Ofens dient.

Das Salz wird auf dem Ofen aufgehäuft und umgiebt die Anoden in einer starken Schicht, so dafs dadurch sämmtliche Zwischenräume bei den Anoden abgedichtet werden; die Hitze des Ofens wird auf solche Weise ebenfalls zurückgehalten und die sonst verloren gegangene Wärme wird dadurch nutzbar gemacht, dafs sie das Salz trocknet, ehe es in den Ofen gelangt. Diese Ausnutzung stellt einen wesentlichen Vortheil dar, da auch gleichzeitig Packungs- und Dichtungsmaterial gespart wird.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Legirungen aus Schwermetall und Alkali- bezw. Alkalierdmetall durch Vorüberführung des als Kathode dienenden Schwermetalles an der Anode, dadurch gegekennzeichnet, dafs die Legirung sofort nach ihrer Bildung von der Erzeugungsstelle in einen Sammelraum geführt wird, welcher mit dem Schwermetallraum des Zersetzungsbehälters communicirt, derart, dafs der Legirung Gelegenheit gegeben wird, sich nach Mafsgabe des spec. Gewichtes, also Leichtmetallgehaltes, in dem Sammelraum zu schichten, wobei die leichtmetallreichste specifisch leichteste Legirung in dem Flüssigkeitsdruck des Zersetzungsraumes entsprechender Höhe abgeführt werden kann, während die specifisch schwerste Legirung in den Schwermetallraum des Zersetzungsbehälters zurücksinkt, um von Neuem an der Anode vorbeigeführt zu werden, wobei die leichtmetallreichste specifisch leichteste Legirung in dem Flüssigkeitsdruck desZersetzungsraumes entsprechender Höhe des Sammelraumes abgeführt werden kann.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, dafs der Sammelraum für die Legirung concentrisch zu der im Kreise angeordneten Anode liegt und mit dem Schwermetallraum des Zersetzungsbehälters nahe der Achse eines Centrifugalmotors communicirt, welcher das Schwermetall in continuirlichem Strom an der Anode vorüberführt und in den Sammelraum treibt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.