DE1533463C - Elektrolysezelle zur Herstellung von Titan - Google Patents

Description

Es wurde gefunden, daß die Gleichmäßigkeit und die Stärke des' elektrischen Stromes, der zwischen den einzelnen Elementen der Elektrolytzelle fließt, in starkem Maße für den Kristalltyp und die Kristallgröße und die Struktur des gebildeten Titannieder-Schlags verantwortlich sind. Ferner wurde gefunden, daß eine gute Steuerung der Stromdichten erforderlich ist, wenn ein bestimmter Typ der Kristallstruktur erzielt werden soll, und daß die Ströme von und zu der Anode und der Kathode möglichst gleichmäßig über die Elektrodenoberflächen verteilt sein müssen. Es ist eine Elektrolysezelle der eingangs genannten Bauart bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 112 304), bei der eine gleichmäßige Verteilung des elektrischen Stromes nicht erzielt wird, da die Anöden als Platten ausgebildet und lediglich an zwerSeiten der Kathode angeordnet sind, wobei sie sich von oben nach unten erstrecken. Ferner bildet die Beschickungsleitung gleichzeitig die Zuleitung zum Kathodenkorb und ist deshalb ebenfalls elektrisch negativ, was sich in einer verminderten Qualität des Titans bemerkbar macht, das sich zwängläufig auf der Beschickungleitung niederschlägt. Ferner weist die bekannte Elektrolysezelle einen verhältnsimäßig großen Durchmesser auf, da sowohl die Kathode als auch die Anoden hängend angeordnet sind und ihre Befestigungen in der Fläche des Deckels der Elektrolysezelle Platz finden müssen. Ferner, ist die mit der bekannten Elektrolysezelle erzielte Ausbeute nach Qualität und Quantität verhältnismäßig gering. "

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Titantetrachlorid-Beschickungsleitung elektrisch neutral und gegenüber dem Kathodenkorb durch, eine Keramikmuffe isoliert ist, daß mehrere langgestreckte Käthodenstäbe an der Decke des kastenförmigen Kathodenkorbes symmetrisch in gleichem Abstand von den Seitenwänden des Kathodenkorbes und von der Titantetrachlorid-Beschickungsleitung aufgehängt sind und daß mehrere langgestreckte Anodenstäbe durch den Zellenboden nach oben in den Schmelzelektrolyten außerhalb des Kathodenkorbes und im Abstand von diesem und den Seitenwänden der Zelle eintauchen. . . ,

• Dadurch, daß die. Beschickungsleitung elektrisch isoliert ist, wird verhindert, daß auf ihr Titan gerin-. ger Qualität abgeschieden wird. Ferner werden 50 bis.70% des Titans auf den erfindungsgemäßen Kathodenstäben abgelagert, was zu einer entsprechenden Senkung der Abscheidung auf den perforierten Seitenwänden des kastenförmigen Kathodenkorbes sowie zur Aufrechterhaltung der richtigen Metallporosität über den gesamten \ Titanchlorid-Be- , schickungszyklus führt. Schließlich erlaubt die An- -· Ordnung der Anodenstäbe im Zellenboden ein widerstandsverminderndes näheres Zusammenrücken j sämtlicher Elektroden und außerdem ausgeglichenere Stromverhältnisse, denn der Spannungsabfall erfolgt in den Anoden von unten nach oben und in den Kathoden von ^: oben nach unten. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßigere Verteilung des Stromflusses zwisehen Artoden und Kathoden bzw. den Elektroden, und dies wiederum trägt zur Abscheidung von Titankristallen mit der gewünschten Größe und Ausbildung bei. Es ergibt sich somit eine kompaktere Elektrqlysezelle^: mit quantitäts-und qualitätsmäßig besserer Ausbeute. ..■·.-·.

Der kastenförmige Kathodenkorb kann quadratisch ausgebildet sein, wodurch ein gleichmäßiger Abstand zwischen seinen perforierten Seitenwänden erzielt wird; durch eine symmetrische Anordnung der Kathodenstäbe in dem Kathodenkorb werden in gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnete Oberflächen für die Abscheidung des metallischen Titans geschaffen. Die von kreisrunden Kathodenstäben gebildete Oberfläche liefert Flächen mit gleichmäßig eingestellter Stromdichte für die Abscheidung von Titankristallen der bevorzugten Art; kreisrunde Querschnitte werden bevorzugt, da die gekrümmten Oberflächen der runden Kathodenstäbe eine gleichmäßige Stromverteilung auf diesen Oberflächen ergeben und zum Ausschluß von Effekten führen, die hohe Stromkonzentrationen an Kanten und Ecken verursachen, wie sie beispielsweise bei der Verwendung von Blechen oder Platten auftreten. Eine Mehrzahl von Anodenstäben kann bezüglich der Seitenwände des kastenförmigen Kathodenkorbs, gegenüber welchen sie angeordnet sind, und bezüglich der darin befindlichen Kathodenstäbe symmetrisch angeordnet sein. Anodenstäbe mit gekrümmtem Querschnitt sind ebenfalls zweckmäßig, da ihre gekrümmten Oberflächen gleichfalls einen gleichmäßigen Strom auf sämtlichen Oberflächen unter Ausschluß von Spitzeneffekten ergeben. . . Die Erfindung ist im folgenden an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Mitte einer Elektrolysezelle nach der Erfindung,

Fig.2 einen horizontalen Schnitt längs der Linie 2-2inFig. 1,

F i g. 3 einen horizontalen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1, ..''■·....:

Fig.4 eine perspektivische Ansicht des kastenförmigen Kathodenkorbs nach Fi g.. 1 bis 3,

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht des in F i g. 4 dargestellten Kathodenkorbs, der zur Entfernung des abgeschiedenen Titans geöffnet ist,

F i g. 6 einen der F i g. 3 entsprechenden horizontalen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform.mit einer anderen Anordnung der Kathodenstäbe,
' F i g. 7 einen vergrößerten Horizontalschnitt durch die Beschickungsleitung für das Titantetrachlorid, aus dem die Auslässe nahe dem unteren Ende derselben zu ersehen sind. ...>·■·■ . ... ■

Wie in Fig. 1.dargestellt, umfaßt die Elektrolysezelle ein Gehäuse 10, dessen Seitenwände 12.und Boden 14 vorzugsweise aus feuerfesten Steinen aufgebaut sind und wenigstens in den innersten Schichten aus gegenüber den korrodierenden Wirkungen des geschmolzenen Halogenidelektrolyten 16 widerstandsfähigem . Material bestehen. Das Gehäuse 10 weist oben einen Deckrand 18 auf, durch;welchen eine Chlorablaßleitung 20 hindurchgeht. Innen am Deckrand 18, der eine öffnung frei läßt, befindet sich ein Kanal 22, der zum Abdichten ein flüssiges . Metall 24 enthält, das aus einer Blei- oder Zinnlegierung mit einem niedrigen Schmelzpunkt bestehen kann. Eine Kathodendeckplatte 26 ist. an. ihrer Außenkante mit einem nach unten gerichteten Flansch 28 versehen, der in den Kanal 22 paßt und damit eine Verbindung bildet, die durch das flüssige Metall 24 verschlossen wird. An der Unterseite der Kathodendeckplatte 26 sind Tragstäbe 30 befestigt, deren untere Enden mit der Decke 32 des kastenförmigen Kathodenkorbes 34 fest verbunden sind und diesen dadurch im Gehäuse 10 halten. Aus F i g. 2 ist

zu ersehen, daß der Kathodenkorb 34 quadratisch ist. Die Seitenwände 36 des Kathodenkorbs 34 sind durchgehend perforiert, während sein Boden 38 und seine Decke 32 nicht perforiert sind.

In fester Verbindung mit der Unterseite der Decke 32 und dadurch in dem Kathodenkorb 34 aufgehängt, sind senkrecht angeordnete, langgestreckte Kathodenstäbe 40 ■ mit kreisrundem Querschnitt vorgesehen. Die Kathodenstäbe 40 bestehen ebenso wie die Seitenwände 36, die Decke 32 und der Boden 38 des Kathodenkorbs 34, die Tragstäbe 30, die Kathodendeckplatte 26 und der Deckrand 18 aus elektrisch leitfähigem Material, z. B. Stahl. Die Kathodenstäbe 40 weisen zweckmäßig in ihrem unteren kreisrunden Teil 42 einen geringeren Durchmesser auf, da damit eine gleichmäßigere Stromverteilung über ihre gesamte Länge erzielt wird. Der Teil 42 weist vorzugsweise einen Durchmesser auf, der etwa der Hälfte des Durchmessers des übrigen Teils des Kathodenstabs 40 entspricht und macht weniger als ein Drittel der Gesamtlänge des Kathodenstabs 40 aus. Die Teile 42 sind vorzugsweise abgerundet, wie dargestellt, und die Schultern am oberen Ende der Teile . 42 sind gleichfalls abgerundet, um scharfe Ecken zuvermeiden und einen gleichmäßigen Stromfluß zu fördern. Die vorzugsweise aus Graphit bestehende Titantetrachlorid-Beschickungsleitung 46 ist durch die Kathodendeckplatte 26 gehalten und bei ihrem Durchgang durch diese Platte durch eine Keramikmuffe 44 isoliert. Sie reicht zentral in den Kathodenkorb 34 hinein und ist an ihrem Durchgang durch die Decke 32 desselben durch eine weitere Keramikmuffe 48 isoliert. Nahe dem unteren Ende der Titantetrachlorid-Beschickungsleitung 46, die sich fast bis zum Boden 38 des Kathodenkorbs 34 erstreckt, sind tangentiale Auslässe 50 angeordnet, die in F i g. 7 im einzelnen dargestellt sind.

Durch den Boden 14 des Gehäuses 10 erstrecken sich Anodenstäbe 52 von unten nach oben in das Innere desselben, so daß sie in den Elektrolyten 16 eintauchen. Sie bestehen zweckmäßig aus Graphit und weisen einen kreisrunden Querschnitt auf.

Die Fig. 3 zeigt eine symmetrische Anordnung der Kathoden- und Anodenstäbe 40 bzw. 52 und des Kathodenkorbes 34 der Zelle. Die vier. Kathodenstäbc 40 sind symmetrisch um den Mittelpunkt der durch die Seitenwände 36 des Kathodenkorbs 34 begrenzten Fläche in gleichem Abstand von der zentralen Titantetrachlorid-Beschickungsleitung 46 und in gleichen Abständen voneinander angeordnet.· Es ist ferner zu ersehen, daß mehrere Anodenstäbe 52 (in der dargestellten Ausführungsform sind es vier) in einzelnen Reihen und in Flucht angeordnet sind. Jede Reihe ist gegenüber einer Seitenwand 36 des Kathodenkorbs 34 und in gleichmäßigen Abständen von denselben angeordnet. < "

Die Fig. 4 und 5 zeigen Einzelheiten der Konstruktion des kastenförmigen Kathodenkorbs 34. Wie aus Fig:4 ersichtlich, sind die perforierten Seitenwände 36 mit der Decke 32 fest verbunden, z. B. verschweißt und werden entlang ihrer senkrechten Kanten durch Drahtknoten 54 zusammengehalten. Der Boden 38 ist mit den waagerechten Unterkanten der Scitenwände 36 gleichfalls durch Drahtknoten 54 verbunden. Am Ende eines Produktionszyklus und nach dem Herausnehmen des Kathodenkorbs 34 aus (k'tir Behälter 10 und dem Abkühlen werden die Drahtknotcn 54 gelöst, wodurch sich auch der Boden 38 löst, und die Seitenwände 36 werden, wie in Fig. 5 gezeigt, nach außen und nach oben gebogen. Auf diese Weise liegt das Innere des Kathodenkastens 34 frei, und die an den Kathodenstäben 40 niedergeschlagenen Titankristalle 62 können ohne Schwierigkeiten entnommen werden. : · _; :

Die unteren Enden der Anodenstäbe 52 sind

außerhalb des Gehäuses 10 mit einem gemeinsamen Leiter 56 verbunden, an den, wie bei 58 angedeutet,

ίο der positive Pol einer Gleichstromquelle (nicht dargestellt) schließbar ist. Der negative Pol dieser Stromquelle kann durch die Klemme 60 mit dem Deckrand 18 verbunden sein, über den die Stromverbindung zur Kathodendeckplatte 26 zu den Tragstäben 30 und zur Decke 32 des kastenförmigen Kathodenkorbs erfolgt, die ihrerseits mit den Seitenwänden 36 und den Kathodenstäben 40 verbunden ist.

In F i g. 6 ist eine andere Anordnung der Kathodenstäbe 40 dargestellt, sie zeigt aber ansonsten eine Ansicht, die derjenigen nach Fig.3 entspricht. Die' Kathodenstäbe 40 sind symmetrisch und in gleichmäßigen Abständen voneinander wie dort angeordnet; bei dieser Ausführungsform befindet sich aber jeder Kathodenstab jeweils gegenüber der Mitte einer der Seitenwände 36 und nicht nahe den Ecken, die durch die "Verbindungen der Seitenwände 36 gebildet werden, wie dies in F i g. 3 veranschaulicht wurde. .

Die Strommenge, die zu den Elementen des ka-. stenförmigen Kathodenkorbes fließt, hängt in großem Umfang von der Querschnittsfläche desselben ab. Die gesamte waagerechte Querschnittsfläche der Seitenwände 36 des Kathoderikorbs steht zu der ge-

■ samten Querschnittsfläche der Kathodenstäbe 40 in solchem Verhältnis, daß die jeweils gewünschte Stromverteilung erfolgt. Diese Querschnittsflächen sollen nahe der Verbindung dieser Elemente mit der Decke 32 des Kathodenkorbs ermittelt werden. Es erweist sich als vorteilhaft, für größeren Stromfluß zu

^: den Kathodenstäben 40 als zu den Seitenwänden 36 zu sorgen, und es wurde gefunden, daß eine Verteilung von 55 bis 70 % auf die Kathodenstäbe 40 und des Restes auf die Kastenwände 36- besonders wirkungsvoll ist. . ',-■·... ';.-■■·.

'. - . Zur Inbetriebnahme der elektrolytischen Zelle gemaß der Erfindung wird, eine geeignete Menge an geschmolzenem Halögenid-Elektrolyt 16 in das Gehäuse 10 eingebracht. Der Elektrolyt kann Natriumchlorid oder ein eutektisches Gemisch aus Natrium- und Kaliumchlorid oder anderen Alkalichloriden sein. Das Innere des Gehäuses 10 ist nach Abheben der Kathodendeckplatte 26, zugänglich, wobei der daran aufgehängte Kathodenkorb 34 durch die _"von dem Deckrand 18 gebildete Öffnung herausgenommen wird. Nach Einbringen einer ausreichenden Menge des geschmolzenen Elektrolyten 16 in das Gehäuse K) wird der Kathodenkorb 34 wieder in die Zelle eingesetzt und der Flansch 28 desselben wird in den Kanal 22 mit geschmolzenem Metall eingetaucht, wodurch die Zellen oben verschlossen und die Atmosphäre der Umgebung ausgeschlossen wirrf. Durch ,die Klemme 60 wird der Deckrand 18 (und damit die Kathodenanordnung) und durch den Anschluß 58 werden die Anodenstäbe mit einer Gleichstromquelle verbunden. Die Titantetrachlorid-Beschickungslcitung 46 wird an ihrem äußeren Ende mit einem Von atsbehällcr für Titantetrachlorid verbunden, das vorzugsweise im Dampfform eingeführt wird.

Während der ersten Stufe eines Produktionszyklus wird das Titantetrachlorid mit geringer Geschwindigkeit in die Beschickungsleitung 46 eingeführt, und" durch die Zelle wird ein solcher Strom geleitet, daß die Stromdichte zwischen etwa 19,8 und 33,0 A/dm² Kathodenkorbwandflache beträgt. Die Titantetrachlorid-Beschickungsgeschwindigkeit wird so . eingestellt, daß ein Verhältnis von 1 Mol Titantetrachlorid zu 10 bis 20 Faraday vorliegt. Diese Belriebsperiode bei einem niedrigen Verhältnis von Titantetrachlorid zur Strommenge führt zur Abscheidung von feinen Titankristallen auf den Innenflächen der Seitenwände 36 des Kathodenkorbs; diese Kristalle wachsen zusammen und bilden dadurch eine mehr oder weniger feste schwammartige, aber poröse Schicht, die die Perforationen in den Seitenwänden 36 überbrückt und bedeckt. Sobald dies erfolgt ist, wird die Titantetrachlorid-Zuführungsgeschwindigkeit erhöht, bis das Verhältnis von Titantetr.achlorid zu Strom etwa 1 Mol Titantetrachlorid zu 4,5 bis 6,5 Faraday beträgt. Unter diesen Bedingungen wird in dem Elektrolyten innerhalb des Kathodenkorbs 34 Titandichlorid gebildet und in bestimmter Konzentration aufrechterhalten, und das metallische Titan wird in der Hauptsache auf den Kathodenstäben 40 in der gewünschten Form von Kristallen abgeschieden, die zu ineinandergreifenden Verzweigungen und Büscheln gewachsen sind. Sobald die Elektrolyse bis zu einem Punkt fortgeschritten ist, wo der Verbrauch an Titantetrachlorid langsamer wird und das Innere des Kathodenkorbs 34 praktisch vollständig mit dem ge-, bildeten metallischen Titan ausgefüllt ist, wird die Titantetrachlorid-Zufuhr abgestellt; die Stromzufuhr wird noch eine kurze Zeit aufrechterhalten, um lösliches Titan von dem Elektrolyten zu befreien.

Dann wird die Kathodenanordnung aus der Zelle herausgenommen,. indem man die Kathodendeckplatte 26 mit dem daran befestigten Kathodenkorb 34 aus der Zelle heraushebt und den Kathodenkorb 34 samt Inhalt, vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre, abkühlen läßt.

Nach dem Abkühlen werden der Boden 38 des Kathodenkorbs 34 gelöst und die Seitenwände 36, wie in Fig.5 dargestellt, aufgebogen. Die Titankristalle 62 werden von den Kathodenstäben 40 und aus dem Inneren des Kathodenkorbs 34 entfernt und sodann mit einer verdünnten Säure behandelt, um anhaftende Halogenide aus dem Elektrolyten abzuwaschen, und getrocknet. '

Das gesamte aus dem Kathodenkorb 34 gewonnene Produkt besteht zu mindestens 50 % und in den meisten Fällen zu 80 °/o oder mehr aus der oben beschriebenen günstigsten Kristallstruktur. Die durchschnittliche Reinheit ist ausgezeichnet, was sich aus einer Brinellhärte von 120 oder darunter ergibt. Hierin eingeschlossen ist selbstverständlich die Schwammschicht, die auf den Seitenwänden 36 des Kathodenkorbs 34 abgeschieden wurde und von geringerer Reinheit und größerer Härte ist als das, auf

ίο den Kathodenstäben 40 abgeschiedene und davon ausgehend gewachsene Material. Es hat sich gezeigt, daß einzelne Kristalle der auf den Kathodenstäben abgeschiedenen Art aus Reinst-Titan bestanden und eine Duktilität von nur 80 Brinell hatten. Ferner wurden die Verdichtungseigenschaften der in dem Kathodenkorb 34 erzeugten Titankristalle geprüft, wobei gefunden wurde, daß sie sich leicht zu kompakten Körpern verpressen lassen, die sich für Elektroden eignen; diese kompakten Körper hatten eine beträchtlich höhere Festigkeit als diejenigen, die nach dem gleichen Preßverfahren aus schwammarti-

. gern Material hergestellt worden waren, wie es nach dem sogenannten Kroll-Verfahren erhalten wird.
Die Anordnung der Anodenstäbe, wie sie oben beschrieben und veranschaulicht wurde, nämlich vom Boden der Zelle nach oben in den Elektrolyten gerichtet, ist ein überraschenderweise vorteilhaftes Mittel zur Erzielung eines gleichmäßigen Stroms. Der Kathodenaufbau wird von.der Decke der Zelle gehalten, wobei seine Stromverbindung über die Deckplatte und die nach unten gerichteten Haltestäbe zur Decke des Kathodenkorbes erfolgt. Infolge des Widerstands der -perforierten Wände des Kathodenkorbes und der innen angeordneten Kathodenstäbe erfolgt somit ein Spannungsabfall von der Decke zum Boden der Kathodenstruktur. Dieser Spannungsgradient würde an sich einen stärkeren Stromfluß zwischen einem Anodenstab und der Decke des Kathodenkorbes begünstigen. Wenn jedoch die Anodenstäbe gemäß der Erfindung angeordnet sind und vom Boden nach oben in die Zelle hineinragen und an ihren unteren Enden mit der Stromquelle verbunden sind, erfolgt der Spannungsabfall über ihre Länge, ausgehend von ihren unteren Enden in Richtung auf ihre oberen Enden. Der Spannungsabfall irr der Kathode von oben nach unten wird daher durch den Spannungsabfall in den Anodenstäben von unten - nach oben kompensiert, woraus sich eine gleichmäßigere Verteilung des Stroms zwischen den Anodenstäben und der Kathode in vertikaler Richtung ergibt..

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 622/9

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrolysezelle zur Herstellung von Titan durch Schmelzflußelektrolyse eines in einem Bad aus einer Halogenidsalzschmelze befindlichen Titanchlorids, die einen gegen die Atmosphäre abschließbaren Behälter für das Schmelzbad, einen geschlossenen Kathodenkorb mit perforierten Seitenwänden, nichtperforierter Decke und nichtperforiertem Boden,. Anoden, eine Titantetrachlorid-Beschickungsleitung, die nahe dem Boden des Kathodenkorbes endet und an ihrem unteren Ende einen Auslaß hat sowie Einrichtungen zum Ablassen von Chlor aus dem Behälter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Titantetrachlorid-Beschickungsleitung (46) elektrisch neutral und gegenüber dem Kathodenkorb (34) durch eine Keramikmuffe (48) isoliert ist, daß mehrere langgestreckte Kathodenstäbe (40) an der Decke (32) des kastenförmigen Kathodenkorbes (34) symmetrisch in gleichem Abstand von den Seitenwänden (36) des Kathodenkorbes (34) und von der Titantetrachlorid-Beschickungsleitung (46) aufgehängt sind und daß mehrere langgestreckte Anodenstäbe (52) durch den Zellenboden (14) nach oben in den Schmelzelektrolyten (16) außerhalb des Kathodenkorbes (34) und im Abstand von diesem und den Seitenwänden (12) der Zelle eintauchen.

2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Kathodenstäbe (40) vorgesehen und so angeordnet sind, daß jeder der Kathodenstäbe sich gegenüber der Mitte einer Seitenwand (36) des kastenförmigen Kathodenkorbes (34) befindet.

3. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Kathodenstäbe (40) vorgesehen und so angeordnet sind, daß sich jeder der Kathodenstäbe gegenüber einer Ecke des kastenförmigen Kathodenkorbes (34) befindet.

4. Elektrolysezelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstäbe (40) und die Anodenstäbe (52) kreisrunde Querschnitte aufweisen.

5. Elektrolysezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kathodenstab (40) einen Teil (42) mit vermindertem Durchmesser aufweist, der sich von dem unteren Ende bis zu weniger als einem Drittel seiner Gesamtlänge erstreckt.

6. Elektrolysezelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (42) einen Durchmesser aufweist, der etwa der Hälfte des Durchmessers des übrigen Teils des Kathodenstabes (40) entspricht.

7. Elektrolysezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenkorb (34) eine feste Verbindung zwischen seinen Seitenwänden (36) und seiner Decke (32), aber lösbare Verbindungen zwischen den senkrechten Seitenwandkanten und zwischen seinem Boden (38) und den unteren Kanten seiner Seitenwände aufweist, so daß zur Gewinnung der auf den Kathodenstäben (40) in dem Kathodenkorb abgeschiedenen Titankristalle der Boden von den Seitenwänden und die Seitenwände von- ,65 einander gelöst und nach außen und oben aufgebogen werden können.

Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle zur Herstellung von Titan durch Schmelzflußelektrolyse eines in einem Bad aus einer Halogenidsalzschmelze befindlichen Titanchlorids, die einen gegen die Atmosphäre abschließbaren Behälter für das Schmelzbad, einen geschlossenen Kathodenkorb mit perforierten Seitenwänden, nichtperforierter Decke und nichtperforiertem Boden, Anoden, eine Titantetrachlorid-Beschickungsleitung, die nahe dem Boden des Kathodenkorbes endet 'und an ihrem unteren Ende einen Auslaß hat sowie Einrichtungen zum Ablassen von Chlor aus dem Behälter aufweist.

Bei der elektrolytischen Erzeugung von metallischem Titan treten Schwierigkeiten auf, die auf die Bildung des Metalls in Form von Kristallen von nachteiliger Form und Größe zurückzuführen sind. Für eine glatte und wirtschaftliche Erzeugung von Titan durch Elektrolyse einer Salzschmelze ist es offenbar nötig, daß die gebildeten Einzelkristalle fest und verhältnismäßig gleichmäßig in Größe und Form sind und durch Anlagerung aneinander zu einer Dendritstruktur mit ineinandergreifenden Verzweigungen und Büscheln gewachsen sind. Wenn das Titanprodukt praktisch vollständig oder mindestens zum größten Teil aus solchen Kristallstrukturen besteht, dann wird die erforderliche Reinheit des gebildeten Titans erreicht, und das Produkt ist· dann für die weitere Verarbeitung, z. B. die Abtrennung von Elektrolytsalzen und das Verpressen zu Elektroden zum Umschmelzen hervorragend geeignet.

Feine Pulver bildende Kristalle von Titan sind unerwünscht, weil dabei das Verhältnis von Oberfläche zu Gewicht sehr hoch ist und sie deshalb bei der Weiterverarbeitung, gleichgültig welcher Art, außerordentlich oxydationsempfindlich sind. Die Oberflächenoxydation kann zu einem erhöhten Sauerstoffgehalt des Metalls führen, der es spröde und unbrauchbar macht. Im Fall außerordentlich geringer Teilchengrößen kann sogar eine praktisch vollständige Oxydation der gesamten Kristalle erfolgen: Sehr feine Nadeln, d.h. Nadeln mit sehr geringem Durchmesser werden gleichfalls als ungeeignet angesehen, da auch ihre Oberfläche außerordentlich groß ist und damit zu nachteiligen Oxydationen führt. Solche feinen Nadeln oder feinen Kristalle können zu_;festen Schwammstrukturen mit sehr fei-, nen Poren zusammenwachsen, aus denen sich die Elektrolytsalze nicht oder nur unter größten Schwierigkeiten vollständig entfernen lassen. Bis zu einer großen Kristallgröße gezüchtete Einzelkristalle, die feste große Massen bilden, sind.im allgemeinen rein und haben eine geringere relative Oberfläche, doch zeigen sie beim Verdichten oder. Verpressen nur ge-. ringe Kohäsion, weshalb sie sich zum Verpressen zu kompakten Körpern nicht eignen, die als selbstverzehrende Elektroden zum Umschmelzen verwendet werden sollen. Es ist daher äußerst erwünscht, daß ' elektrolytisch erzeugtes Titan in Form von festen Kristallen, die, wie beschrieben, unter Ausbildung einer Dendritstruktur verwachsen sind, erhalten wird. Solche Kristalle sind nicht so fein, daß sie leicht oxydiert werden. Elektrolytsalze lassen sich von den Kristallaggregaten leicht abtrennen, beispielsweise durch Auswaschen, und die verknüpfenden Verzweigungen und Büschel der Dendriten führen dazu, daß beim Verpressen zu kompakten Körpern eine durch starke Kohäsionskräfte zusammengehaltene Struktur gebildet wird.