DE153619C - Verfahren zur elektrolytshen darstellung van vanadin und dessen legierungen - Google Patents

Description

PATENTAMT.

- JVl 153619 -KLASSE 40 c.

GUSTAVE GIN in PARIS.

Das Verfahren beruht auf dem großen elektrischen Leitvermögen des Vanadintrioxyds und der Leichtigkeit, mit der man das Vanadintrifluorid erhält, wenn man auf das Trioxyd in Gegenwart von Kohlenstoff Fluor einwirken läßt.

Um darzulegen, wie man sich diese charakteristischen Eigenschaften zunutze machen kann, nehme man beispielsweise an, man ίο elektrolysiere in geschmolzenem Calciumfluorid gelöstes Eisenfluorid unter Benutzung einer Anode, die aus einem innigen Gemenge von Vanadintrioxyd und Kohlenstoff besteht, und einer Kathode, die durch ein metallisches 'Eisenbad gebildet wird.

Bei Zersetzung des. Eisenfluorides durch den elektrischen Strom greift das an der Anode frei werdende Fluor das Vanadintrioxyd an, das seinen Sauerstoff an den Kohlenstoff abgibt, und es bildet sich Vanadin- - fluorid nach folgenden Formeln:

Fe₂ F₆ = 2 Fe

6 F,

_{2 6}
6 F+ F₂O₃ + 3 C = 2 FF₃ + 3 CO.

Das gebildete Vanadinfluorid löst sich in Calciumfluorid und wird ebenfalls bei der Elektrolyse zersetzt. Die Formel lautet dann:

2 VF₃ = 2 F + 6 F.

Das frei gewordene Vanadin verbindet sich mit dem die Kathode bildenden metallischen Eisen, und das an der Anode frei werdende Fluor bildet eine weitere Menge Vanadinfluorid, das gleichfalls elektrolysiert wird, so daß also das erwähnte Eisenfluorid nur zur Einleitung der Zersetzung dient.

Zur Durchführung des Verfahrens dienen einige Maßnahmen, welche an sich zwar bekannt sind, deren vorliegende Kombination indessen, wie die Erläuterung des Verfahrens zeigt, einen wesentlichen Fortschritt erzielen läßt. So ist z. B. die Verwendung von Anoden, welche aus einem Gemenge von Kohle und dem zu reduzierenden Oxyd hergestellt werden, an sich bereits bekannt und beispielsweise zur Herstellung von Aluminium vorgeschlagen worden. Ebenso hat man schon in.geschmolzenem Fluorcalcium gelöste Oxyde des Eisens und Mangans als Elektrolyt benutzt. Schließlich ist es auch nicht neu, bei der Herstellung von Legierungen ein schmelzflüssiges Metall als Kathode anzuwenden.

Nach Vorausschickung der Grundgedanken der Erfindung soll nunmehr der Vorgang, wie er sich in der Praxis vollzieht, erläutert werden.

Das in bekannter Weise durch Glühen von Vanadinsäure in Gegenwart von Kohlenstoff gebildete Vanadintrioxyd wird mit fein zerteilter Kohle, z. B. Retortenkohle, vermischt. Hierauf setzt man eine genügende Menge heißen Teers hinzu und erhält durch Kneten und Mischen in einem von außen beheizten Behälter eine homogene plastische Masse.

Diese Masse wird in einer Mahlvorrichtung mit Hilfe schwerer stählerner Mahlscheiben zerdrückt, alsdann gestampft und schließlich

mittels einer Strangpresse zu prismatischen oder zylindrischen, hohlen oder vollen Stäben geformt, die unter Luftabschluß bei hoher Hitze geglüht werden.

Die fertigen Stäbe bewahrt man bis zum Zeitpunkte ihres Verbrauchs vor Luft, und Feuchtigkeit geschützt auf.

Man kann die Elektroden auch durch unmittelbare Pressung von Vanadinsäure, die

ίο bei hoher, Temperatur in Gegenwart von Kohle zu Vanadinoxyd reduziert wird, herstellen. Da aber der Sauerstoff und Kohlenstoff zufolge Anwendung höherer Oxydationsstufen ausgeschieden \vird, so erhält man ein poröses, weniger dichtes Endprodukt, dessen elektrischer Leitungswiderstand viel größer ist.

Die Ofenanode besteht aus einem Bündel

der in der beschriebenen Weise hergestellten Stäbe. Als negativer Pol dient ein Stahlblock.

Die äußerst hohe Schmelztemperatur des Vanadins und seiner hochprozentigen Legierungen erfordert nun die Beobachtung gewisser Maßregeln. So muß für Legierungen mit einem Vanadingehalt von mehr als 25 Prozent der Kathodenquerschnitt bedeutend kleiner sein als die aktive Anodenoberfläche. Die günstigste Stromdichte zur Erhaltung eines hinreichend flüssigen Bades und Erzielung eines guten Endergebnisses beträgt pro Quadratzentimeter für die Anode 2 Amp. ' und 6 Amp. für die Kathode.

Die Spannung schwankt zwischen 10 . und 15 Volt.

Wie bereits eingangs erwähnt wurde, dient das in das schmelzflüssige Fluorcalciumbad bei Beginn des Verfahrens eingeführte Eisenfluorid nur zur Einleitung der Elektrolyse des Vanadins. Man ist indessen genötigt, da eine gewisse Menge Fluor dadurch verloren geht, daß es mit dem in der Anode enthaltenen überschüssigen Kohlenstoff gasförmigen Fluorkohlenstoff bildet, diesen Verlust wieder'auszugleichen, indem man von Zeit zu Zeit in das Bad kleine Mengen Eisenfluorid einbringt.

„ Das zur Aufnahme des Vanadins dienende Eisen wird im metallischen Zustande, in kleinen Mengen auf einmal und nach jedem Abstich von Vanadineisen eingeführt. Bringt man kein Eisen in das Bad, so erhält man nahezu reines Vanadin, dessen Abstich äußerst schwierig ist, so daß man es in festem Zustande aus dem Ofen entfernen muß.

Es soll zum Schluß noch darauf verwiesen werden, daß das vorliegende Verfahren unter ähnlichen Bedingungen auch zur Herstellung von Legierungen des Vanadins mit anderen Metallen, wie Kupfer, Aluminium, Mangan usw., durchgeführt werden kann. Man hat dann das kathodische Eisenbad nur durch ein Bad jenes Metalles zu ersetzen, das mit dem Vanadium legiert werden soll. Demgemäß tritt dann auch bei der Einleitung der Zersetzung an Stelle des oben genannten Fluoreisens das Fluorid des zu legierenden Metalles.

Claims (2)

1. Patent-An Spruch ε:

   ι. Verfahren zur elektrolytischen Darstellung von Vanadin und dessen Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß in Gegenwart von geschmolzenem Fluorcalcium aus einem innigen Gemisch von Vanadinoxyd und Kohle bestehende Anoden zur Anwendung kommen, wobei zwecks Einleitung und Fortgang der Elektrolyse in das Fluorcalciumbad zeitweilig kleine Mengen eines leicht zersetzbaren Metallfluorides eingeführt werden.
2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das zuzusetzende Metallfluorid eine Fluorverbindung desjenigen Metalles gewählt wird, welches mit dem Vanadin legiert werden soll.