DE1209757B - Process for the production of metals, in particular titanium, aluminum and magnesium, by fused-salt electrolysis - Google Patents

Process for the production of metals, in particular titanium, aluminum and magnesium, by fused-salt electrolysis

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DE1209757B
DE1209757B DEE23824A DEE0023824A DE1209757B DE 1209757 B DE1209757 B DE 1209757B DE E23824 A DEE23824 A DE E23824A DE E0023824 A DEE0023824 A DE E0023824A DE 1209757 B DE1209757 B DE 1209757B
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Description

Verfahren zur Herstellung von Metallen, insbesondere von Titan, Aluminium und Magnesium, durch Schmelzflußelektrolyse Zusatz zum Patent: 1194 590 Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Metallen durch Schmelzflußelektrolyse, das sich besonders zur Herstellung von Titan, Aluminium und Magnesium eignet.A process for producing metals, in particular titanium, aluminum and magnesium, by igneous addition to the patent: 1194590 The present invention relates to a method for the production of metals by fusion electrolysis which is particularly suitable for the production of titanium, aluminum and magnesium .

Die bekannten Schmelzflußelektrolyseverfahren haben, soweit sie technisch anwendbar sind, neben speziellen, für die einzelnen Verfahren charakteristischen Mängeln den gemeinsamen Nachteil, daß zu ihrer Durchführung relativ hohe Arbeitstemperaturen erforderlich sind. Dementsprechend ist auch der auf die Heizung der Elektrolysezellen entfallende Anteil der insgesamt zugeführten elektrischen Leistung und damit also der mit diesen Verfahren verbundene Leistungsverlust relativ hoch. Zudem bedingen natürlich die hohen Arbeitstemperaturen einen wesentlich höheren technischen Aufwand für die Einrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren, als er bei niederen Temperaturen notwendig wäre.The known fused flux electrolysis processes have, as far as they are technical are applicable, in addition to special ones that are characteristic of the individual processes Defects have the common disadvantage that relatively high working temperatures are used to carry them out required are. The heating of the electrolysis cells is also correspondingly omitted proportion of the total electrical power supplied and thus the loss of performance associated with these methods is relatively high. In addition, condition of course, the high working temperatures require a significantly higher technical effort for the facilities to carry out these procedures when he was at lower temperatures would be necessary.

Es ist daher bereits mehrfach versucht worden, die Arbeitstemperaturen der gebräuchlichen Schmelzflußelektrolyseverfahren zu senken oder gleichwertige Verfahren zu finden, die bei geringen Arbeitstemperaturen betrieben werden können.Attempts have therefore already been made several times to reduce the working temperatures lower than the usual fused-salt electrolysis process or equivalent To find processes that can be operated at low working temperatures.

So ist beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium bekanntgeworden, das sich von dem gebräuchlichen Aluminiumgewinnungsverfahren, also der normalen Al.02-Kryolith-Elektrolyse, mit Arbeitstemperaturen von 906 bis 950'C dadurch unterscheidet, daß der Elektrolyt mit einem inerten Verdünnungsmittel, das nur den Schmelzpunkt des Elektrolyten herabsetzt, verdünnt ist.For example, a process for the production of aluminum has become known which differs from the conventional aluminum production process, i.e. the normal Al.02 cryolite electrolysis, with working temperatures of 906 to 950 ° C in that the electrolyte is mixed with an inert diluent, which is only lowers the melting point of the electrolyte, is diluted.

Mit diesem bekannten Verfahren läßt sich bei der Aluminiumelektrolyse ohne größere Schwierigkeiten eine Verringerung der Arbeitstemperatur von 100 bis 200'C erzielen, weitergehende Temperaturerniedrigungen sind jedoch mit zusätzlichem technischem Aufwand verbunden, der einen großen Teil des mit der Temperaturerniedrigung erzielten Vorteils wieder zunichte macht. So muß beispielsweise bei einer Erniedrigung der Arbeitstemperatur auf 400 bis 500' C entweder ein sehr teures Verdfinnungsmittel wie Lithium-Kalium-Chlorid verwendet werden, oder das Verfahren muß unter Überdruck durchgeführt werden. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist die durch die Verdünnung bedingte Verringerung der Stromausbeute. Arbeitstemperaturen unter 400oC lassen sich mit dem bekannten Verfahren nicht erzielen.With this known method, a reduction in the working temperature of 100 to 200 ° C. in aluminum electrolysis can be achieved without major difficulties, but further temperature reductions are associated with additional technical effort, which destroys a large part of the advantage achieved with the temperature reduction. For example, when the working temperature is lowered to 400 to 500 ° C., either a very expensive thinning agent such as lithium-potassium chloride must be used, or the process must be carried out under excess pressure. Another disadvantage of this known method is the reduction in the current yield caused by the dilution. Working temperatures below 400oC cannot be achieved with the known method.

Zum Stand der Technik ist noch zu erwähnen, daß das an der Kathode abgeschiedene Metall bei den gebräuchlichen Schmelzflußelektrolyseverfahren entweder ausschließlich aus dem Elektrolyten oder aber, vor allem bei Raffinationsverfahren, ausschließlich aus der Anode stammt. Im ersteren Fall besteht die Anode in der Regel aus unangreifbarem Material, meist Kohle oder Graphit, wie beispielsweise bei den klassischen Schmelzflußelektrolyseverfahren zur Herstellung von Aluminium, Magnesium, Natrium, Kalium und Beryllium. Die Gruppe der Verfahren, bei denen das an der Kathode abgeschiedene Metall ausschließlich aus der Anode stammt, umfaßt hauptsächlich Raffinationsverfahren. So ist beispielsweise ein Raffinationsprozeß zur Herstellung von reinem Titan bekanntgeworden, bei dem eine Titananode in einer Natriumchloridschmelze unter Einwirkung dampfförmigen Titantetrachlorids zersetzt wird. Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Darstellung von reinem Aluminium wird eine Aluminiumanode in einem aus Aluminiumchlorid und Natriumchlorid bestehenden Elektrolyten raffiniert. Bei diesen Verfahren handelt es sich aber um reine Raffinationsprozesse, bei denen im Gegensatz zu vorlie-endem Verfahren kein Metall aus Metallverbindungen gewonnen wird. In neuerer Zeit sind ferner zu der letztgenannten Gruppe noch verschiedene Titanherstellungsverfahren hinzugekommen, bei denen aus den Titanverbindungen TiN oder TiC bestehende Anoden elektrolytisch zersetzt werden. Bei diesen Verfahren liefert aber die Schmelze kein Titan, und außerdem sind hierbei in der Re-el hohe Arbeitstemperaturen erf orderlich.Regarding the state of the art, it should also be mentioned that this occurs at the cathode deposited metal in the customary fused flux electrolysis process either exclusively from the electrolyte or, especially in refining processes, comes exclusively from the anode. In the former case, the anode usually exists made of unassailable material, usually carbon or graphite, such as the classic melt flow electrolysis process for the production of aluminum, magnesium, Sodium, potassium and beryllium. The group of procedures in which this occurs at the cathode metal deposited exclusively from the anode comprises mainly refining processes. For example, a refining process for the production of pure titanium has become known, in which a titanium anode in a sodium chloride melt under the action of vapor Titanium tetrachloride is decomposed. In another known method of representation of pure aluminum becomes an aluminum anode in one made of aluminum chloride and Sodium chloride refined existing electrolytes. In these proceedings However, it is a matter of pure refining processes, in which, in contrast to the present one Process no metal is obtained from metal compounds. In more recent times are further to the latter group still has various titanium production processes were added, in which anodes consisting of the titanium compounds TiN or TiC are electrolytically decomposed. In this process, however, the melt does not provide any Titanium, and in addition, high working temperatures are generally required here.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung war, ein Schmelzflußelektrolyseverfahren zu finden, bei dem nur relativ geringe Arbeitstemperaturen und entsprechend geringere elektrische Verlustleistungen erforderlich sind und das zudem allgemein und nicht nur auf die Herstellung eines bestimmten im Metalls anwendbar ist.The object underlying the invention The task was to find a Schmelzflußelektrolyseverfahren, wherein only relatively low operating temperatures and correspondingly lower electrical power dissipation are needed and also in general and not only to the production of a particular metal in is applicable.

Erfindungsgemäß wird das bei einem Verfahren zur Herstellung von Metallen, insbesondere von Titan, Aluminium und Magnesium, durch Schmelzflußelektrolyse in einem Elektrolyten, der Alkalihalogenid und Halogenid des zu gewinnenden Metalls enthält, wobei dem Elektrolyten in anteilig geringen Mengen ein oder mehrere Zusatzstoffe zugesetzt werden, in Weiterbildung des Patentes 1194 590 dadurch erreicht, daß ein Zusatzstoff verwendet wird, der aus Metall, Halogen und einem oder mehreren Nichtmetallen, vorzugsweise Wasserstoff und Stickstoff, besteht, daß eine mindestens teilweise aus dem zu gewinnenden Metall bestehende Anode verwendet und daß bei wesentlich unter dem Schmelzpunkt des zu gewinnenden Metalls liegenden Badtemperaturen gearbeitet wird.According to the invention, in a process for the production of metals, in particular titanium, aluminum and magnesium, by fusible electrolysis in an electrolyte containing alkali halide and halide of the metal to be extracted, one or more additives being added to the electrolyte in proportionally small amounts, in A further development of the patent 1 194 590 is achieved in that an additive is used which consists of metal, halogen and one or more non-metals, preferably hydrogen and nitrogen, that an anode consisting at least partially of the metal to be extracted is used and that at substantially below the bath temperatures lying around the melting point of the metal to be extracted are used.

Es ist vorteilhaft, die Elektrolyse unter Schutzgas durchzufühlen.It is advantageous to carry out the electrolysis under protective gas.

Vorzugsweise wird ferner dem Elektrolyten bei Verarmung an Halogenid des abzuscheidenden Metalls dieses, z. B. Titantetrafluorid, Aluminiumtrichlorid oder Magnesiumehlorid, während der Elektrolyse kontinuierlich oder periodisch zugesetzt. Dabei sollte der Gehalt des Elektrolyten an Halogenid des zu gewinnenden Metalls vorzugsweise auf 50 Gewichtsprozent gehalten werden.Preferably, the electrolyte is also depleted in halide of the metal to be deposited this, for. B. titanium tetrafluoride, aluminum trichloride or magnesium chloride, added continuously or periodically during the electrolysis. The halide content of the metal to be extracted in the electrolyte should preferably be kept at 50 percent by weight.

Zur Herstellung vön Titan nach vorliegendem Verfahren wird vorzugsweise ein Elektrolyt aus Natriumfluorid und Titantetrafluorid vorzugsweise im Molverhältnis 1 : 1 und eine Anode aus Titan oder einer Titanlegierung verwendet und bei Temperaturen des Elektrolyten unter 1000'C, vorzugsweise unter 750'C, gearbeitet.To produce titanium according to the present process, an electrolyte made of sodium fluoride and titanium tetrafluoride, preferably in a molar ratio of 1: 1, and an anode made of titanium or a titanium alloy are used and the temperature of the electrolyte is below 1000 ° C, preferably below 750 ° C.

Zur Herstellung von Aluminium nach dem vorliegenden Verfahren wird vorzugsweise ein Elektrolyt aus Natriumchlorid und Aluminiumtrichlorid vorzugsweise im Molverhältnis 1: 1 und eine Anode aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung verwendet und bei Temperaturen des Elektrolyten unter 250'C ,gearbeitet.To produce aluminum according to the present process, an electrolyte made of sodium chloride and aluminum trichloride, preferably in a molar ratio of 1: 1, and an anode made of aluminum or an aluminum alloy are used and the temperature of the electrolyte is below 250.degree .

Zur Herstellung von Magnesium nach vorliegendem Verfahren wird vorzugsweise ein Elektrolyt aus Kaliumchlorid und Magnesiumchlorid vorzugsweise im Molverhältnis 1: 1 und einer Anode aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung verwendet und bei Temperaturen des Elektrolyten unter 600'C gearbeitet.To produce magnesium according to the present process, an electrolyte made of potassium chloride and magnesium chloride, preferably in a molar ratio of 1: 1, and an anode made of magnesium or a magnesium alloy are used and the temperature of the electrolyte is below 600.degree .

Zur Herstellung von feinem, nichtpyrophorem Pulver des zu gewinnenden Metalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise bei kathodischen Stromdichten unter 0,1 A/cm2 gearbeitet.In order to produce fine, non-pyrophoric powder of the metal to be extracted with the method according to the invention, cathodic current densities below 0.1 A / cm 2 are preferably used.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde ein Weg gefunden, um elektrolytisch bisher nicht zersetzbare Metallhalogenide elektrolytisch zersetzbar zu machen. Damit wurde die Elektrolyse niedrigschmelzender Elektrolyte ermöglicht. Der grundlegende Gedanke dabei war, stabile elektrolytisch nicht zersetzbare Metallhalogenide unmittelbar in dem Elektrolysebad in zwar stabile, aber elektrolytisch zersetzbare Verbindungen mit einem niedrigeren Halogengehalt zu überführen und sie unmittelbar nach der Überführung elektrolytisch zu zersetzen. Man mußte also durch geeignete Maßnahmen eine Zwischenreaktion auslösen, durch die diese Überführung bewirkt wurde.With the method according to the invention, a way was found to electrolytically to make previously non-decomposable metal halides electrolytically decomposable. In order to the electrolysis of low-melting electrolytes was made possible. The basic one The idea was to create stable, electrolytically non-decomposable metal halides immediately in the electrolysis bath into compounds that are stable but electrolytically decomposable with a lower halogen content and transfer them immediately after the transfer to decompose electrolytically. An intermediate reaction had to be carried out by means of suitable measures trigger that caused this transfer.

Um eine solche Zwischenreaktion auszulösen, mußte also ein geeigneter Reaktionspartner und erforderlichenfalls ein die Zwischenreaktion anstoßender Katalysator gefunden werden. Als solcher Reaktionsparther schien das zu gewinnende Metall besonders geeignet zu sein, weil es einerseits die vorhandenen Halogenide des zu gewinnenden Metalls zu elektrolytisch zersetzbaren Zwischenprodukten reduziert und andererseits selbst bei dieser Reaktion ein Zwischenprodukt liefert, aus dem das zu gewinnende Metall durch elektrolytische Zersetzung wiedergewonnen wird. Um dem Elektrolyten diesen Reaktionspartner ständig in der für seine Aktivität notwendigen reinen Form zuzuführen, wurde gemäß vorliegender Erfindung eine Anode aus dem zu gewinnenden Metall verwendet, da bei der Elektrolyse ständig Metall aus der Anode in Lösung geht und somit ein stetiger Nachschub der benötigten Reaktionspartner gewährleistet ist.In order to trigger such an intermediate reaction, a suitable one had to be found Reaction partner and, if necessary, a catalyst initiating the intermediate reaction being found. As such a reactant, the metal to be recovered appeared special to be suitable because, on the one hand, it contains the existing halides of the to be recovered Metal reduced to electrolytically decomposable intermediate products and on the other hand even in this reaction provides an intermediate product from which the product to be obtained Metal is recovered by electrolytic decomposition. To the electrolyte this reaction partner constantly in the pure form necessary for its activity feed, according to the present invention, an anode from the to be obtained Metal used because metal from the anode is constantly in solution during electrolysis and thus ensures a constant supply of the required reaction partners is.

Nun findet diese Reduktion des in dem Elektrolyten enthaltenen Metallhalogenids durch das in Lösung gegangene Metall in den meisten Fällen jedoch nicht selbsttätig statt, sondern zum Anstoß dieser Reaktion bzw. zur Erzielung einer möglichst vollständigen Reaktion des in Lösung gegangenen Metalls mit dem Metallhalogenid bedarf es eines besonderen Katalysators.This reduction of the metal halide contained in the electrolyte now takes place in most cases, however, not automatically due to the metal that has dissolved instead of, but rather to initiate this reaction or to achieve as complete a reaction as possible Reaction of the dissolved metal with the metal halide requires one special catalyst.

Nur bei der Schmelzflußelektrolyse von Metallhalogenid mit naturgemäß niedrigem Halogengehalt, beispielsweise Magnesiumchlorid (MgCI,), ist ein solcher Katalysator nicht unbedingt erforderlich. Der Katalysator bringt auch in diesen Fällen insbesondere hinsichtlich der Stromausbeute und der Arbeitstemperatur gewisse Vorteile, aber die Reaktion läuft auch ohne einen solchen Katalysator zufriedenstellend ab, wie sich aus den nachstehend angeführten Beispielen ergibt.Only with the fused-salt electrolysis of metal halide naturally low halogen content, e.g. magnesium chloride (MgCl,) is one such Catalyst not absolutely necessary. The catalyst brings in this too Cases, in particular with regard to the current efficiency and the working temperature, certain Advantages, but the reaction proceeds satisfactorily even without such a catalyst as can be seen from the examples given below.

Bei der Zersetzung von Aluminiumchlorid, das einen höheren Halogengehalt aufweist, liegen dagegen die Ergebnisse der Schmelzflußelektrolyse ohne Katalysator im Vergleich zu denen mit Katalysator schon wesentlich ungünstiger, und bei Titan, das einen noch höheren Halogengehalt hat, ist ohne Katalysator überhaupt kein positives Ergebnis zu erzielen, wie sich ebenfalls aus den angeführten Beispielen von Aluminium- und Titanelektrolysen ergibt.In the decomposition of aluminum chloride, which has a higher halogen content has, on the other hand, the results of the melt flow electrolysis are without a catalyst in comparison to those with a catalytic converter, and with titanium, which has an even higher halogen content is not at all positive without a catalyst To achieve a result, as can also be seen from the examples of aluminum and titanium electrolysis results.

Es wurde gefunden, daß sich als Katalysatoren für diesen Zweck auf Metallbasis, vorzugsweise auf der Basis des zu gewinnenden Metalls aufgebaute Stoffe eignen, bei denen Metall mit Halogen und einem oder mehreren anderen Nichtmetallen, vorzugsweise Wasserstoff und Stickstoff, verbunden ist. Besonders gut eignen sich Stoffe, die aus einer Ammoniakanlagerungsverbindun- an ein Halogenid des zu gewinnenden Metalls durch allmähliches Aufheizen bis zu Temperaturen oberhalb von 650'C in sauerstofffreier Schutzgasatmosphäre, vorzugsweise im Ammoniakgasstrom, hergestellt werden. Bei diesem Herstellungsverfahren wird durch das Aufheizen bzw. Glühen Ammoniumhalogenid aus der Anlagerungsverbindung absublimiert, wobei das Glühen gegebenenfalls unter Aufrechterhaltung der nach dem Aufheizen erreichten Endtemperatur so lange fortgeführt wird, bis kein Ammoniumhalogenid mehr absublimiert. Die Aufheizun- wird dabei so allmählich vorgenommen, daß nur Ammoniumhaloaenid absublimiert, nicht aber der herztistellende Stoff mitgerissen wird, und zwar innerhalb von einer bis mehreren Stunden. Auch die Strömungsgeschwindigkeit des Schutzgasstromes wird niedrig genug gehalten, daß der behandelte Stoff nicht mitgerissen wird. Als Ausgangsstoffe werden Anlagerungsverbindungen mit einer möglichst geringen Zahl von vorzugsweise an das Chlorid des entsprechenden Metalls angelagerten Ammoniakmolekülen verwendet. Diese Zahl hat jedoch auf das aus dem Herstellungsverfahren hervorgehende Produkt, also den Katalysator, keinen Einfluß, lediglich das Herstellungsverfahren wird bei einer höheren Zahl etwas aufwendiger, da mehr Ammoniumhalogenid absublimiert werden muß.It has been found that suitable catalysts for this purpose are those based on metal, preferably on the basis of the metal to be extracted, in which metal is combined with halogen and one or more other non-metals, preferably hydrogen and nitrogen. Substances which are produced from an ammonia storage compound to a halide of the metal to be extracted by gradual heating to temperatures above 650 ° C. in an oxygen-free protective gas atmosphere, preferably in an ammonia gas stream, are particularly suitable. In this manufacturing process, ammonium halide is sublimated from the addition compound by heating or annealing, the annealing being continued, if necessary, while maintaining the final temperature reached after heating, until no more ammonium halide sublimates. The heating is carried out so gradually that only ammonium halide is sublimated, but not the heart-producing substance, and that within one to several hours. The flow rate of the protective gas flow is also kept low enough that the treated substance is not entrained. Addition compounds with the lowest possible number of ammonia molecules, preferably attached to the chloride of the corresponding metal, are used as starting materials. However, this number has no influence on the product resulting from the manufacturing process, that is to say the catalyst, only the manufacturing process becomes somewhat more complex with a higher number, since more ammonium halide has to be sublimed off.

Da die Zersetzungsspannung der aus den stabilen elektrolytisch nicht zersetzbaren Metallhalogeniden durch Verringerung des Halogengehaltes gebildeten instabilen Verbindungen sehr gering ist, ergibt sich als weiterer wesentlicher Vorteil des erfindun-s-emäßen Verfahrens, daß die Betriebsspannung durchschnittlich bei nur etwa 1 V und damit weit unter den normalerweise notwendigen Elektrolysespannungen liegt.Since the decomposition voltage of the unstable compounds formed from the stable electrolytically non-decomposable metal halides by reducing the halogen content is very low, a further essential advantage of the inventive method is that the operating voltage is on average only about 1 V and thus far below the normally necessary electrolysis voltages.

In welchem Gewichtsverhältnis das durch Zersetzung der Schmelze erhaltene Metall zu dem von der Anode in Lösung gegangenen Metall steht, ist im folgenden an zwei Beispielen gezeigt.In what weight ratio that obtained by decomposition of the melt Metal to the metal that has gone into solution from the anode is as follows shown in two examples.

Zum Beispiel bei Aluminium wurden an der Kathode 12,35 g Al abgeschieden, wovon 4,5 o, aus der Anode und 7,85 g aus der Schmelze stammten. Das Verhältnis des aus der Schmelze stammenden Aluminiums zu dem von der Anode stammenden Aluminium ist also in erster Näherung 2: 1. Dieses Verhältnis läßt sich zwanglos dadurch erklären, daß ein aus der Anode in Lösung gegangenes Aluminiumatorn entsprechend der Reaktions-leichun-C Al + 2 A1C13 --> 3 AICI, jeweils 2 Aluminiumchloridmolek-üle reduziert und dadurch 3 Moleküle eines labilen Aluminiumdichlorides gebildet werden, die sich elektrolytisch leicht zersetzen lassen, so daß die aus dieser Zersetzung hervorgehenden 3 Al-Atome dann auf der Kathode niedergeschlagen werden. Das sich aus dieser Reaktionsgleichung ergebende Verhältnis ist etwa das gleiche, wie es sich aus dem Versuch ergibt, nämlich 1 Atom aus der Anode (-- 4,5 g), 2 Atome aus der Schmelze (A 7,85 g), zusammen 3 Atome an der Kathode (A 12,35 g). Daß der Versuch nicht völlig mit der Reaktionsgleichung übereinstimmt, dürfte daran liegen, daß keine vollständige Reaktion aller aus der Anode herausgelösten Atome mit den Chloridmolekülen in der Schmelze erzielt wird, sondern nur eine annähernd vollständige Reaktion, und das auch nur bei Anwesenheit des Katalysators, während bei Fehlen des Katalysators, wie aus dem Beispiel einer Aluminiumelektrolyse ohne Katalysator ersichtlich, nur ein geringer Prozentsatz der aus der Anode herausgelösten Atome eine solche Reduktion von Chloridmolekülen der Schmelze bewirkt.For example, in the case of aluminum, 12.35 g of Al were deposited on the cathode, of which 4.5 o came from the anode and 7.85 g from the melt. The ratio of the derived from the molten aluminum to the originating from the anode is aluminum that is, in a first approximation 2: 1. This ratio can be casually explained by the fact that a derived from the anode in the solution Aluminiumatorn according to the reaction leichun-C Al + 2 A1C13 -> 3 AICI, each 2 aluminum chloride molecules reduced and thereby 3 molecules of an unstable aluminum dichloride are formed, which can be easily decomposed electrolytically, so that the 3 Al atoms resulting from this decomposition are then deposited on the cathode. The ratio resulting from this reaction equation is roughly the same as that obtained from the experiment, namely 1 atom from the anode (- 4.5 g), 2 atoms from the melt (A 7.85 g), together 3 Atoms on the cathode (A 12.35 g). The fact that the experiment does not completely agree with the reaction equation is probably due to the fact that no complete reaction of all the atoms released from the anode with the chloride molecules in the melt is achieved, but only an approximately complete reaction, and only if the catalyst is present during in the absence of a catalyst, as can be seen from the example of aluminum electrolysis without a catalyst, only a small percentage of the atoms released from the anode causes such a reduction of chloride molecules in the melt.

Bei Titan ergeben sich ähnliche Verhältnisse. Hier wurden an der Kathode 0,82 g Ti abgeschieden, von denen 0,48 g ausderAnodeund0,34 -aus der Schmelze Z, stammten. Das Verhältnis des aus der Schmelze stammenden Titans zu dem von der Anode stammenden Titan war also näherun-sweise 1: 1. Das entspricht C einer Reaktionsgleichung Ti + TiC14 -> 2 TiCi.The situation is similar for titanium. Here, 0.82 g of Ti were deposited on the cathode, of which 0.48 g came from the anode and 0.34 g came from the melt Z. Was the ratio of the derived from the melt to the titanium derived from the anode-titanium so näherun sweise 1: 1. This corresponds to a C reaction equation Ti + TiC14 -> 2 TiCl.

also 1 Atom aus der Anode (- 0,48 g), 1 Atom aus der Schmelze (Ah- 0,34 g), zusammen 2 Atome an der Kathode (A 0,82 g), die durch die elektrolytische Zersetzung des TiC1, entstehen. Auch hier zeigt sich wieder die nicht genaue Übereinstimmung der Versuche mit der Reaktionsgleichung, und zwar zuungunsten der zersetzten Schmelze, die auf eine nicht vollständige Reaktion der aus der Anode gelösten Titanatome mit Chloridmolekülen der Schmelze schließen läßt.So 1 atom from the anode (- 0.48 g), 1 atom from the melt (Ah- 0.34 g), together 2 atoms at the cathode (A 0.82 g), which are caused by the electrolytic decomposition of the TiC1, develop. Here, too, the inaccurate agreement of the experiments with the reaction equation is shown, to the disadvantage of the decomposed melt, which suggests an incomplete reaction of the titanium atoms released from the anode with the chloride molecules of the melt.

Fest steht jedenfalls, daß es mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens gelingt, bei verhältnismäßig niedrigen Arbeitstemperaturen und relativ geringem Aufwand an elektrischer Leistung pro Gewichtseinheit des gewonnenen Metalls eine vollständige Abscheidung des Metalls an der Kathode zu erzielen.In any case, it is certain that it will be done with the help of the present proceedings succeeds at relatively low working temperatures and relatively low Expenditure of electrical power per unit weight of the recovered metal to achieve complete deposition of the metal on the cathode.

Im allgemeinen sitzt das gewonnene Metall dabei in Form von Blättchen an der Kathode fest. Da die Schmelze sehr dünnflüssig ist, tropft sie beim Herausnehmen der Kathode zum großen Teil ab. Der Rest kann durch Waschen mit Alkohol oder alkoholischer Salpetersäure entfernt werden, wobei in dichten Blättern an der Kathode hängendes Metall erhalten wird.In general, the metal obtained is in the form of flakes stuck to the cathode. Since the melt is very thin, it drips when it is removed the cathode for the most part. The rest can be done by washing with alcohol or alcoholic Nitric acid can be removed, leaving dense leaves hanging from the cathode Metal is obtained.

Zur Erzielun- dieser vollständi-en Abscheidun- des zu gewinnenden Metalls an der Kathode ist jedoch zu beachten, daß der Metallhalogenidgehalt des Elektrolyten nicht wesentlich unter ein Molverhältnis 1: 1 zu dem Gehalt des Elektrolyten an Allcalihalogenid absinken darf. Da man im all-emeinen von einem Molverhältnis von etwa 1: 1 ausgeht, muß also zur Vermeidung einer Abscheidung des zu gewinnenden Metalls in feiner Verteilung innerhalb der Schmelze dafür Sorge getragen werden, daß der Schmelze während der Elektrolyse entsprechend der zersetzten Menge des Metallhalogenids entweder kontinuierlich oder periodisch weiteres Metallhaloggenid zuggeführt wird, so daß eine unzulässige Verarmung der Schmelze an dem Metallhalogenid vermieden wird. Da mit der Verarmung des Elektrolyten eine Erhöhung der Spannung an der Elektrolysezelle verbunden ist, läßt sich der Zeitpunkt der periodischen Zugaben von Metallhalogenid einfach dadurch festlegen, daß diese Zugaben jeweils bei Überschreiten einer bestimmten prozentualen Spannungserhöhung von beispielsweise 100/, erfolgen. Nach der Zugabe sinkt die Spannung dann wieder auf den ursprünglichen Wert ab. Vorzugsweise wird bei diesen Zugaben jeweils auch eine entsprechende Menge des Katalysators zugesetzt.In order to achieve this complete deposition of the metal to be recovered on the cathode, however, it should be noted that the metal halide content of the electrolyte must not drop significantly below a molar ratio of 1: 1 to the alkali metal halide content of the electrolyte. Since one generally assumes a molar ratio of about 1: 1 , care must be taken to avoid a deposition of the metal to be extracted in fine distribution within the melt that the melt during the electrolysis either corresponds to the decomposed amount of the metal halide continuously or periodically further metal halide is fed in, so that an inadmissible depletion of the melt in the metal halide is avoided. Since the depletion of the electrolyte is associated with an increase in the voltage at the electrolytic cell, the point in time of the periodic additions of metal halide can be determined simply by making these additions when a certain percentage increase in voltage of, for example, 100 / is exceeded. After the addition, the voltage drops back to the original value. A corresponding amount of the catalyst is preferably also added in each case with these additions.

Auf diese Weise ist es möglich, eine Schmelzflußelektrolyse nach dem vorliegenden Verfahren über eine beliebig lange Zeit kontinuierlich fortzusetzen und lediglich je nach dem Verbrauch an Metallhalogenid in periodischen Abständen frisches Metallhalogenid und gegebenenfalls auch neuen Katalysator zuzuführen. In -rößeren Zeitabständen muß allerdings die Kathode ausgewechselt werden, wenn die auf der Kathode abgeschiedene Metallschicht bereits so dick geworden ist, daß dadurch die Elektrolyse :maßgeblich gestört werden kann.In this way it is possible to continue a fused-salt electrolysis according to the present process continuously for any length of time and only to add fresh metal halide and possibly also new catalyst at periodic intervals depending on the consumption of metal halide. However, the cathode must be replaced at longer intervals if the metal layer deposited on the cathode has already become so thick that the electrolysis can be significantly disturbed.

Ferner empfiehlt es sich, die Elektrolyse unter Schutzgas (z. B. Stickstoff, Argon oder Helium) durchzuführen. Die metallischen Anoden werden dann wesentlich weniger angegriffen, weil unter Schutzgas Chlor an der Anode entweicht, während sich beim Arbeiten unter Luft infolge der Luftfeuchtigkeit aus dem entweichenden Chlor Salzsäure in größeren Mengen bildet, das metallische Anoden bekanntlich stark angreift. Beim Arbeiten unter Schutzgas kann das an der Anode entweichende Chlor in Chlorierungstürme, in denen Metailchlorid hergestellt wird, geleitet werden und trägt dadurch zur Verringerung des Chlorverbrauches bei.It is also advisable to carry out the electrolysis under protective gas (e.g. nitrogen, Argon or helium). The metallic anodes are then essential less attacked because chlorine escapes at the anode under protective gas while when working in air due to the humidity from the escaping Chlorine forms hydrochloric acid in large quantities, which is known to be strong in metallic anodes attacks. When working under protective gas, the chlorine escaping at the anode can into chlorination towers, in which metal chloride is produced, and thereby contributes to the reduction of the chlorine consumption.

Wie bereits erwähnt, scheidet sich das gewonnene Metall in Form von Blättchen bzw. bei geringen Stromdichten unter 0,1 A/cm2 in Form -von Pulver an der Kathode ab. Dieses Pulver bzw. die Blättchen können nach Beendigung der Elektrolyse verhältnismäßig leicht von der Kathode abgestreift werden. Das so gewonnene Pulver kann einerseits leicht zu kompaktem Metall zusammengeschmolzen werden, es kann aber auch unmittelbar als Metallpulver verwertet werden.As already mentioned, the recovered metal is deposited in the form of flakes or, in the case of low current densities below 0.1 A / cm2, in the form of powder on the cathode. This powder or the flakes can be stripped off the cathode relatively easily after the end of the electrolysis. The powder obtained in this way can on the one hand easily be melted together to form compact metal, but it can also be used directly as metal powder.

Denn Metallpulver finden heute in weitem Umfang Verwendung als Rohmaterialien, insbesondere für die Herstellung von Sintermetallen, aber auch für Metallpasten und Metallbronzen, wie sie für Metallglanzfarben verwendet werden.Because metal powders are widely used today as raw materials, especially for the production of sintered metals, but also for metal pastes and metal bronzes used for metallic luster paints.

Metallpulver werden im allgemeinen durch Zerteilen kompakter Metalle hergestellt. Das Zerteilen kompakter Metalle in Form von Barren, Blöcken, Blechen usw. bis zur Pulverfeinheit bringt eine große Erhöhung der Oberfläche mit sich, wobei gleichzeitig die in der groben Form vorliegenden Kristalle verletzt werden. Vor allem diese Verletzung ist Ursache für die leichte Oxydierbarkeit des Pulvers, wodurch oft Explosionen und Brände großen Umfanges hervorgerufen werden. Bei den Schwermetallen wie Kupfer, Eisen, Nickel usw. ist die Brandgefahr nicht so groß. Kupferpulver wird fast immer durch galvanisches Abscheiden, Eisen- und Nickelpulver werden durch Zersetzen ihrer Carbonylverbindungen hergestellt. Bei diesen Verfahren entstehen die Pulver bereits in feiner Verteilung, so daß eine Verletzung der Kristalle nur in wenigen Fällen zu befürchten ist.Metal powders are generally made by dividing compact metals manufactured. The cutting of compact metals in the form of bars, blocks, sheets etc. up to the powder fineness results in a large increase in the surface area, at the same time the crystals present in the coarse form are damaged. Above all, this injury is the cause of the powder's easy oxidizability, which often causes large-scale explosions and fires. Both Heavy metals such as copper, iron, nickel, etc., the risk of fire is not so great. Copper powder is almost always made by electrodeposition, iron and nickel powder are made by decomposing their carbonyl compounds. In these procedures the powders are created in a fine distribution, so that the crystals are damaged is only to be feared in a few cases.

Anders liegt der Fall bei den Leichtmetallen, insbesondere bei Aluminium und Magnesium. Es ist eine besondere Erschwerung für die Gewinnung von Pulvern aus diesen Metallen, daß gerade Aluminium, das die höchste Oxydationsenthalpie besitzt, nur aus primär geschmolzenem Metall, das, in den festen Zustand übergeführt, in großen Stücken (Blöcken, Barren, Blechen) vorliegt, hergestellt werden kann. Bei der Pulverherstellung aus Aluminiummetall ist daher stets mit Verletzungen der Kristallkanten zu rechnen, weshalb trotz Verwendung von Schutzgas, z. B. Wasserstoff, immer mit unerwarteten Bränden und Explosionen gerechnet werden muß. Es genügt schon das Zurückbleiben von Sauerstoffresten in der Apparatur, -um Explosionen und Brände hervorzurufen, und gerade die Wasserstoffatmosphäre kann dabei zu Knallgasbildung führen und Explosionen beschleunigen. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei Magnesium.The case is different with light metals, especially aluminum and magnesium. It is a particular complication for the extraction of powders from these metals that aluminum, which has the highest enthalpy of oxidation, only from primarily molten metal, which, when converted into the solid state, is converted into large pieces (blocks, bars, sheets) can be produced. at The production of powder from aluminum metal is therefore always accompanied by damage to the crystal edges to be expected, which is why despite the use of protective gas, z. B. hydrogen, always with unexpected fires and explosions must be expected. Just staying behind is enough of oxygen residues in the equipment to cause explosions and fires, And the hydrogen atmosphere in particular can lead to the formation of oxyhydrogen and explosions accelerate. The situation is similar with magnesium.

Bei dem vorliegenden Verfahren dagegen scheidet sich das Metall bei Stromdichten von etwa 0,1 bis 0,5 A/cm2 von selbst in Form feiner Blätter auf der Kathode ab. Geht man mit der Stromdichte noch herunter, so wird die Abscheidung zunehmend feiner und bleibt doch fest auf der Kathode haften. Bei 0,01 A/cm2 erhält man z. B. bei der Aluminiumelektrolyse ganz feine, festhaftende, schwärzliche Niederschläge, die sich jedoch bei Behandeln mit Alkohol kolloid zu einer schwarzen Flüssigkeit lösen, aus der sie sich durch Blaubandfilter abfiltrieren lassen. Man erhält so eine schwarze, einheitlich feinpulvrige Masse, die makroskopisch wie Kohlepulver aussieht. Unter dem Mikroskop zeigt sie metallischen Glanz. Die Analyse ergab einen Aluminiumgehalt von 90 bis 950/0. Interessant ist die Tatsache, daß dieses kolloidfeine Aluminiumpulver nicht pyrophor ist. Selbst auf Filtrierpapier läßt es sich unbegrenzte Zeit ohne Selbstentzündung aufbewahren.In the present method, on the other hand, at current densities of about 0.1 to 0.5 A / cm2, the metal deposits itself in the form of fine sheets on the cathode. If you go down with the current density, the deposit becomes increasingly finer and yet remains firmly attached to the cathode. At 0.01 A / cm2 one obtains e.g. B. in aluminum electrolysis very fine, firmly adhering, blackish precipitates, which, however, dissolve colloidly when treated with alcohol to form a black liquid, from which they can be filtered off through blue band filters. A black, uniformly finely powdered mass is obtained, which macroscopically looks like coal powder. Under the microscope it shows a metallic sheen. The analysis showed an aluminum content of 90 to 950/0. It is interesting to note that this colloidal aluminum powder is not pyrophoric. It can even be stored on filter paper for an unlimited period of time without spontaneous combustion.

Das vorliegende Verfahren eignet sich daher vorzüglich zur Herstellung solcher Metallpulver. Je nach der gewünschten Feinheit des Pulvers arbeitet man dabei mit einer entsprechend niedrigen Stromdichte. Beispiele Im folgenden sind noch einige Beispiele von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Schmelzflußelektrolysen näher beschrieben.The present process is therefore eminently suitable for production such metal powder. You work according to the desired fineness of the powder with a correspondingly low current density. Examples The following are a few more examples of melt flow electrolysis carried out according to the method according to the invention described in more detail.

Beispiel 1 In einer von außen auf 190 bis 200'C erhitzten Zelle (Porzellantiegel) wurden 100 eines unter Schutzgas hergestellten, der Zusammensetzung NaC1 - AIC13 entsprechenden Gemisches verarbeitet. Die Elektrolysenapparatur wurde unter Schutzgas (Helium) gehalten. Das Gemisch schmolz bei 150 bis 160'C. Als die Temperatur 190'C erreicht hatte, wurden die Aluminiumelektroden in die Schmelze heruntergelassen und die Stromdichte auf 0,1 A/cm2 eingestellt. Die Spannung betrug zunächst 1,38 V, ging aber bald auf 0,9 V herunter. An der Anode entwickelte sich Chlor, das mit dem Schutzgas zusammen austrat. Nach 7 Stunden wurden die Elektroden herausgenommen. Die Kathode war mit einem dicht anliegenden Niederschlag bedeckt, der nach Herauslösen der Schmelze mit Alkohol 2,31 g Aluminium ergab. Die Anode wurde durch Waschen mit Wasser von der anhängenden Schmelze befreit. Sie hatte 1,81 g an Gewicht verloren. 0,50 g des an der Kathode abgeschiedenen Aluminiums stammte also aus der Zersetzung der Schmelze.Example 1 In a cell (porcelain crucible) heated from the outside to 190 to 200 ° C. , 100 % of a mixture produced under protective gas and corresponding to the composition NaC1-AIC13 were processed. The electrolysis apparatus was kept under protective gas (helium). The mixture melted at 150 to 160 ° C. When the temperature had reached 190 ° C. , the aluminum electrodes were lowered into the melt and the current density was adjusted to 0.1 A / cm2. The voltage was initially 1.38 V, but soon went down to 0.9V. Chlorine developed at the anode, which escaped together with the protective gas. After 7 hours the electrodes were taken out. The cathode was covered with a tightly fitting precipitate which, after dissolving out the melt with alcohol, gave 2.31 g of aluminum. The attached melt was removed from the anode by washing with water. She had lost 1.81 g in weight. 0.50 g of the aluminum deposited on the cathode thus came from the decomposition of the melt.

Beispiel 2 In der gleichen Zelle wurden 100 g NaC1 - AICI, mit 2 g eines bei 800'C geglühten Anlagerungsproduktes von NH, an A1C13bei 190 bis 200'C unter Schutzgas elektrolysiert. Es trat ziemlich schnell eine starke Chlorentwicklung auf. Die Stromdichte wurde wieder auf 0,1 A/cm2 eingeregelt, wobei sich eine Spannung von 1,2 V einstellte, die bald auf 0,8 V absank. Nach 3 Stunden begann die Spannung zu steigen und erreichte nach 5 Stunden 1,18 V. Nunmehr wurde A1C13 mit 3 des erwähnten Anlagerungsproduktes zugegeben, worauf die Spannung auf 0,7 V absank. Sobald die Spannung wieder auf über 1,0 V angestiegen war, wurde erneut AICI, mit Zusatz zugegeben. Die Kathode bedeckte sich schnell mit einem festhaftenden Metallniederschlag und wurde von Zeit zu Zeit durch eine neue ersetzt. Die Anode blieb die ganze Zeit in der Schmelze und wurde nicht ausgewechselt. Nach insgesamt 20 Stunden hatte die Anode 4,50 g verloren, an den verschiedenen Kathoden hatten sich insgesamt 12,35 g Aluminium abgeschieden. 7,85 g wurden also durch Zersetzung der Schmelze, d. h. durch Zersetzung des entsprechend dem Verbrauch periodisch zugesetzten A1C13, erhalten. Beispiel 3 In einer von außen erhitzten Zelle (Porzellantiegel) wurden 100 g KCI - MgCl, erhitzt. Das Doppelsalz schmolz bei 520'C. Als die Temperatur 540'C errelcht hatte, wurden die Magnesiumelektroden in die Schmelze heruntergelassen. Die Stromdichte wurde auf 0,2 A/CM2 eingestellt, die Spannung stellte sich dabei auf 0,9 V ein. Die Elektrolyse wurde unter Schutzgas durchgeführt, so daß das entwickelte Chlor mit dem Schutzgas austrat. Nach 115 Minuten wurden die Elektroden herausgenommen. Die Kathode war mit einem dicht anliegenden Niederschlag bedeckt, der 0,846 g wog und sich als reines metallisches Magnesium erwies. Die Anode hatte in der gleichen Zeit 0,154 g abgenommen. 0,692 g (d. h. 81,8 0/,) des an der Kathode abgeschiedenen Magnesiums stammten also aus der Zersetzung der Schmelze. Beispiel 4 In gleicher Weise wurden 100 g Carnallit, denen 1 g eines bei 700'C geglühten Anlagerungsproduktes von NH" an MgCl, zugesetzt war, bei 505'C 155 Minuten lang elektrolysiert. An der Kathode hatten sich 1,289 g Magnesium abgeschieden, die Anode hatte 0,202 g abgenommen. 1,087 g (d. h. 84,3 0/0) des an der Kathode abgeschiedenen Magnesiums stammten also aus der Zersetzung der Schmelze.Example 2 In the same cell, 100 g of NaC1 - AlCI, with 2 g of an adduct of NH annealed at 800 ° C., were electrolyzed on A1C13 at 190 to 200 ° C. under protective gas. Vigorous evolution of chlorine occurred fairly quickly. The current density was regulated again to 0.1 A / cm2, a voltage of 1.2 V being established, which soon fell to 0.8 V. After 3 hours the voltage began to rise and reached 1.18 V after 5 hours. Now A1C13 with 3 of the adducts mentioned was added, whereupon the voltage dropped to 0.7 V. As soon as the voltage had risen to above 1.0 V again, AICI, with additive, was added again. The cathode quickly became covered with an adherent metal deposit and was replaced with a new one from time to time. The anode remained in the melt all the time and was not replaced. After a total of 20 hours, the anode had lost 4.50 g , and a total of 12.35 g of aluminum had deposited on the various cathodes. 7.85 g were therefore by decomposition of the melt, i.e. H. by decomposing the A1C13 periodically added according to consumption. Example 3 In an externally heated cell (porcelain crucible) 100 g of KCl - MgCl were heated. The double salt melted at 520'C. When the temperature had reached 540 ° C, the magnesium electrodes were lowered into the melt. The current density was set to 0.2 A / CM2, while the voltage was set to 0.9 V. The electrolysis was carried out under protective gas, so that the chlorine developed escaped with the protective gas. After 115 minutes the electrodes were removed. The cathode was covered with a tightly fitting precipitate which weighed 0.846 g and was found to be pure metallic magnesium. The anode had lost 0.154 g in the same time. Thus 0.692 g (i.e. 81.8 %) of the magnesium deposited on the cathode came from the decomposition of the melt. EXAMPLE 4 In the same way, 100 g of carnallite, to which 1 g of an adduct of NH 3 and MgCl, annealed at 700 ° C., had been added, were electrolyzed at 505 ° C. for 155 minutes. 1.289 g of magnesium had deposited on the cathode, the anode had decreased 0.202 g. 1.087 g (d. e. 84.3 0/0) so the deposited at the cathode, the magnesium derived from the decomposition of the melt.

Bei einem Gegenversuch mit Kohleanoden floß bei 801'C und 0,9 V Spannung nur ein Strom von 0,007 A (entsprechend einer Stromdichte von 0,0008 A/cm2). Eine Abscheidung von Magnesium konnte nicht festgestellt werden, hierzu hätte die Spannung wesentlich erhöht werden müssen. Beispiel 5 Kathode ..... Eisen Eisen Anode ...... Titan Titan Elektrolyt ... 50 g NaJiF, 50 g NaJiF, +0,5 ' g' eines bei 700 ' C geglühten Anlagerungs- produktes von NI-1, an TiC1, Temperatur 8000c 7200C Spannung ... 2,1 V 0,5 V Stromdichte . . 0,15 A/cm2 0,133 A/CM2 Versuchsdauer 60 Minuten 420 Minuten Verlust der Anode 0,27 g 0,48 g An der Katho- de abge- schiedenes Ti Og 0,82 a In a counter-test with carbon anodes, a current of only 0.007 A (corresponding to a current density of 0.0008 A / cm2) flowed at 801'C and 0.9 V voltage. A separation of magnesium could not be determined, for this the voltage would have had to be increased significantly. Example 5 Cathode ..... iron iron Anode ...... titanium titanium Electrolyte ... 50 g NaJiF, 50 g NaJiF, +0.5 'g' one at 700 'C annealed Attachment product of NI-1, on TiC1, Temperature 8000c 7200C Voltage ... 2.1V 0.5V Current density . . 0.15 A / cm2 0.133 A / CM2 Duration of experiment 60 minutes 420 minutes loss the anode 0.27 g 0.48 g At the catho- de departed separated Ti Og 0.82 a

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Metallen, insbesondere von Titan, Aluminium und Magnesium, durch Schmelzflußelektrolyse in einem Elektrolyten, der Alkalihalogenid und Halogenid des zu gewinnenden Metalls enthält, wobei dem Elektrolyten in anteilig geringen Mengen ein oder mehrere Zusatzstoffe zugesetzt werden, in Weiterbildung des Patentes 1194590, dadurch gekennzeichnet, daßeinZusatzstoffverwendetwird, der aus Metall, Halogen und einem oder mehreren Nichtmetallen, vorzugsweise Wasserstoff und Stickstoff, besteht, daß eine mindestens teilweise aus dem zu gewinnenden Metall bestehende Anode verwendet wird und daß bei wesentlich unter dem Schmelzpunkt des zu gewinnenden Metalls liegenden Badtemperaturen gearbeitet wird. Claims: 1. Process for the production of metals, in particular titanium, aluminum and magnesium, by fused-salt electrolysis in an electrolyte containing alkali halide and halide of the metal to be extracted, one or more additives being added to the electrolyte in proportionally small amounts, in further development of patent 1 194590, characterized in that an additive is used which consists of metal, halogen and one or more non-metals, preferably hydrogen and nitrogen, that an anode consisting at least partially of the metal to be extracted is used and that at substantially below the melting point of the to recovering metal lying bath temperatures is worked. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse unter Schutzgas durchgeführt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektrolyten bei Verarmung an Halogenid des abzuscheidenden Metalls dieses, z. B. Titantetrafluorid, Aluminiumtrichlorid oder Magnesiumchlorid, während der Elektrolyse kontinuierlich oder periodisch zugesetzt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des Elektrolyten an Halogenid des zu gewinnenden Metalls auf über 50 Gewichtsprozent gehalten wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von Titan, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrolyt aus Natriumfluorid und Titantetrafluorid, vorzugsweise im Molverhältnis 1: 1, und eine Anode aus Titan oder einer Titanlegierung verwendet wird und daß bei Temperaturen des Elektrolyten unter 1000'C, vorzugsweise unter 750'C, gearbeitet wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von Aluminium, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrolyt aus Natriumehlorid und Aluminiumtrichlorid, vorzugsweise im Molverhältnis 1: 1, und eine Anode aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung verwendet wird und daß bei Temperaturen des Elektrolyten unter 250'C gearbeitet wird. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von Magnesium, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrolyt aus Kaliumchlorid und Magnesiumchlorid, vorzugsweise im Molverhältnis 1: 1, und eine Anode aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung verwendet wird und daß bei Temperaturen des Elektrolyten unter 600'C gearbeitet wird. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung von feinem, nichtpyrophorem Pulver des zu gewinnenden Metalls, dadurch gekennzeichnet, daß bei kathodischen Stromdichten unter 0,1 A/cm2 gearbeitet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 270 893, französische Patentschriften Nr. 1138 544,1153 781. 2. The method according to claim 1, characterized in that the electrolysis is carried out under protective gas. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the electrolyte when depleted in halide of the metal to be deposited this, for. B. titanium tetrafluoride, aluminum trichloride or magnesium chloride, is added continuously or periodically during the electrolysis. 4. The method according to claim 3, characterized in that the content of the electrolyte of halide of the metal to be extracted is kept at over 50 percent by weight. 5. The method according to any one of claims 1 to 4 for the production of titanium, characterized in that an electrolyte made of sodium fluoride and titanium tetrafluoride, preferably in a molar ratio of 1: 1, and an anode made of titanium or a titanium alloy is used and that at temperatures of the electrolyte below 1000'C, preferably below 750'C, is worked. 6. The method according to any one of claims 1 to 4 for the production of aluminum, characterized in that an electrolyte made of sodium chloride and aluminum trichloride, preferably in a molar ratio of 1: 1, and an anode made of aluminum or an aluminum alloy is used and that at temperatures of the electrolyte below 250'C is worked. 7. The method according to any one of claims 1 to 4 for the production of magnesium, characterized in that an electrolyte of potassium chloride and magnesium chloride, preferably in a molar ratio of 1: 1, and an anode of magnesium or a magnesium alloy is used and that at temperatures of the electrolyte below 600'C is worked. 8. The method according to any one of claims 1 to 7 for the production of fine, non-pyrophoric powder of the metal to be extracted, characterized in that cathodic current densities below 0.1 A / cm2 are used. Publications considered: Swiss patent specification No. 270 893, French patent specification No. 1138 544.1 153 781.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CH270893A (en) * 1946-12-23 1950-09-30 Ardal Verk As Process for the production of aluminum.
FR1138544A (en) * 1955-12-12 1957-06-14 Soberti Electrolytic refining of titanium and zirconium
FR1153781A (en) * 1955-12-16 1958-03-21 Horizons Titanium Corp Process for the electrolytic preparation of titanium

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH270893A (en) * 1946-12-23 1950-09-30 Ardal Verk As Process for the production of aluminum.
FR1138544A (en) * 1955-12-12 1957-06-14 Soberti Electrolytic refining of titanium and zirconium
FR1153781A (en) * 1955-12-16 1958-03-21 Horizons Titanium Corp Process for the electrolytic preparation of titanium

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