DE1176376B

DE1176376B - Verfahren zur schmelzelektrolytischen Herstellung von kalium- und natriumhaltigen Blei-Legierungen

Info

Publication number: DE1176376B
Application number: DES81240A
Authority: DE
Inventors: Leon Jollivet
Original assignee: Societe Miniere et Metallurgique de Penarroya
Current assignee: Societe Miniere et Metallurgique de Penarroya
Priority date: 1961-09-22
Filing date: 1962-09-01
Publication date: 1964-08-20
Also published as: GB975768A; FR1311228A

Description

Verfahren zur schmelzelektrolytischen Herstellung von kalium- und natriumhaltigen Blei-Legierungen Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Blei-Kalium-Legierungen, die außerdem gewisse Natriummengen enthalten, die auf einen sehr niedrigen Wert gebracht werden können. Legierungen dieser Art finden in der Industrie verschiedene Anwendungen. Insbesondere können sie zur Raffination von wismuthaltigem Blei nach dem Verfahren gemäß der französischen Patentschrift 827 512 verwendet werden.
Es ist seit langem bekannt, daß durch Elektrolyse von geschmolzenem Natriumhydroxyd mit einer Kathode aus geschmolzenem Blei und einer Eisenanode ohne Schwierigkeit Blei-Natrium-Legierungen erhalten werden. Versucht man jedoch, das gleiche Verfahren unter Verwendung von Kaliumhydroxyd an Stelle von Natriumhydroxyd durchzuführen, erhält man nur sehr geringe Kaliummengen, die mit Blei legiert sind, und die Apparatur wird sehr schnell durch die korrodierende Wirkung des Kaliumhydroxyds zerstört. Insbesondere ist es unmöglich, eine Anode herzustellen, die dieser korrodierenden Wirkung widersteht, gleichgültig, welcher Werkstoff zu diesem Zweck verwendet wird.
In der österreichischen Patentschrift 139 594 ist die Herstellung von Blei-Alkali- oder Erdalkali-Metall-Legierungen für Sammlerplatten beschrieben. Nach diesem Verfahren kann man auch Blei-Natrium-Legierungen herstellen.
In der französischen Patentschrift 827 512 ist ein Verfahren zum Entwismuten von Blei beschrieben. Bei einem solchen Verfahren können die erfindungsgemäß hergestellten Produkte als Ausgangsstoffe verwendet werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur schmelzelektrolytischen Herstellung von Blei-Legierungen, die Kalium und Natrium enthalten und durch Elektrolyse einer Schmelze aus Natrium- oder Kaliumhydroxyd oder Kaliumcarbonat in einer Elektrolysezelle mit einer Kathode aus geschmolzenem Blei und einer Anode aus Metallen, wie Eisen, erhalten werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Elektrolyt eine geschmolzene Mischung aus Kaliumhydroxyd und Natriumhydroxyd mit einem Gehalt von wenigstens 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 30 bis 50 Gewichtsprozent, Natriumhydroxyd verwendet wird.
Gemische dieser Art sind chemisch weniger aktiv als Kaliumhydroxyd allein. Außerdem sind sie leichter schmelzbar als Kaliumhydroxyd, so daß es möglich ist, die Temperatur, bei der die Elektrolyse stattfinden muß, um etwa 50° C zu senken. Diese Temperatur wird vorzugsweise unmittelbar oberhalb des Schmelzpunktes des behandelten Gemisches gehalten. Aus diesen beiden Gründen ist die Korrosion der Apparaturen wesentlich geringer, und es ist möglich, eine Eisenanode zu verwenden, so daß eine großtechnische Durchführung des Verfahrens unter annehmbaren Bedingungen möglich ist.
Die Ausbeute der Elektrolyse erreicht 70 bis 900Jo und ist damit durchaus zufriedenstellend. Als Produkt wird eine Blei-Kalium-Natrium-Legierung erhalten.
Infolge des durch die Beziehung Na -I- KOH E K -h NaOH dargestellten Gleichgewichts ist das Gewichtsverhältnis von Kalium zu Natrium im Blei konstant und im wesentlichen das Dreifache des Gewichtsverhältnisses von Kaliumhydroxyd zu Natriumhydroxyd im elektrolysierten Gemisch. Elektrolysiert man also beispielsweise ein aus 60% KOH und 40%, NaOH bestehendes Gemisch, so erhält man im Blei mehr Kalium als Natrium. Da das Vorhandensein dieser verhältnismäßig geringen Natriummenge keinen Nachteil darstellt, kann die Legierung unmittelbar verwendet werden.
Wird eine Senkung des Natriumgehalts der erhaltenen Legierung gewünscht, so setzt man sie im geschmolzenen Zustand mit Kaliumhydroxyd in reiner Form oder in Mischung mit Natriumhydroxyd um, wobei der Natriumhydroxydgehalt dieses Gemisches niedriger ist als der des als Elektrolyt verwendeten Augangsgemisches.
Wie im ersteren Fall ist es möglich, einen Teil des Kaliumhydroxyds durch Kaliumcarbonat oder -chlorid zu ersetzen. Dieser Teil übersteigt vorzugsweise nicht 10 Gewichtsprozent des Gemisches der Hydroxyde, das mit der durch Elektrolyse erhaltenen Mischung umgesetzt wird. Beispiel In eine Elektrolysezelle, die aus einem zylindrischen Behälter aus geschweißtem Blech mit einer waagerechten Querschnittsfiäche von 40 dm2 bestand und mit einer Heizvorrichtung versehen war, wurden 100 kg geschmolzenes Blei als Kathode eingefüllt. Die Anode bestand aus einem runden perforierten Stahlblech einer Oberfläche von 30 dm2, das in geeigneter Weise über dem geschmolzenen Blei aufgehängt war.
Als Elektrolyt diente ein Gemisch von 46 kg KOH und 24 kg NaOH, die vorher durch Erhitzen auf 550° C dehydratisiert worden waren. In die Apparatur wurde 8 Stunden ein Strom von 1000 A geleitet, während die Temperatur bei etwa 400° C gehalten wurde. Die Klemmenspannung schwankte zwischen 3 und 3,5 V.
Nach Entfernung des oben schwimmenden Gemisches von restlichem KOH und NaOH wurden etwa 103 kg einer Bleilegierung enthalten, die 2,8% Kalium und 0,5'% Natrium enthielt. Eine solche Legierung läßt sich unmittelbar für die Entfernung von Wismut aus Blei nach dem Verfahren gemäß der französischen Patentschrift 827 512 verwenden.
Zur Senkung des Natriumgehalts dieser Legierung schmilzt man diese in einem mit Propellerrührer versehenen Schmelzkessel mit 20 kg KOH, das vorher durch Erhitzen auf 550° C getrocknet wurde, und rührt das Gemisch 20 Minuten, wobei die Temperatur bei 420° C gehalten wird.
Nach dieser Behandlung enthielt die Bleilegierung 3,3°/o Kalium und nur 0,1% Natrium.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur schmelzelektrolytischen Herstellung von Blei-Legierungen, die Kalium und Natrium enthalten und durch Elektrolyse einer Schmelze aus Natrium- oder Kaliumhydroxyd oder Kaliumcarbonat in einer Elektrolysezelle mit einer Kathode aus geschmolzenem Blei und einer Anode aus Metallen, wie Eisen, erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt eine geschmolzene Mischung aus Kaliumhydroxyd und Natriumhydroxyd mit einem Gehalt von wenigstens 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 30 bis 50 Gewichtsprozent, Natriumhydroxyd verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Legierung an Natrium dadurch gesenkt wird, daß die Blei-Kalium-Natrium-Legierung in geschmolzenem Zustand mit Kaliumhydoxyd allein oder einer Mischung von Kaliumhydroxyd oder Natriumhydroxyd, deren Natriumhydroxydgehalt niedriger ist als der des als Elektrolyt verwendeten Ausgangsgemisches, behandelt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der als Elektrolyt verwendeten Hydroxydmischung und gegebenenfalls in der zur Weiterbehandlung verwendeten Hydroxydmischung ein Teil des Kaliumhydroxyds, vorzugsweise nicht mehr als 10 Gewichtsprozent der Gesamt-Flektrolytmischung bzw. der gesamten Behandlungsmischung, durch Kaliumcarbonat oder Kaliumchlorid ersetzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 139 594.