DE2039387A1 - Melt electrolysis process and device for carrying out the process - Google Patents
Melt electrolysis process and device for carrying out the processInfo
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- DE2039387A1 DE2039387A1 DE19702039387 DE2039387A DE2039387A1 DE 2039387 A1 DE2039387 A1 DE 2039387A1 DE 19702039387 DE19702039387 DE 19702039387 DE 2039387 A DE2039387 A DE 2039387A DE 2039387 A1 DE2039387 A1 DE 2039387A1
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- C25C7/025—Electrodes; Connections thereof used in cells for the electrolysis of melts
Description
DR. MÖLLER-BORS · DR. MANITZ · DR. DEUFELDR. MÖLLER-BORS DR. MANITZ DR. DEUFEL
DIPL-ING. FINSTERWALD ■ DIPL.-ING. GRÄMKOW DIPL-ING. FINSTERWALD ■ DIPL.-ING. GRÄMKOW
β MÖNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 1β MÖNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 1
TELEFON 225110TELEPHONE 225110
7. Aüfi. 1971 D/Ha/hn - N IO3I7. Aüfi. 1971 D / Ha / hn - N IO3I
NATIONAL RESEARCH DEVELOBIEMiE CORPORATION London, S.W.I, EnglandNATIONAL RESEARCH DEVELOBIEMiE CORPORATION London, S.W.I, England
Schmelzelektrolyseverfahren und Vorrichtung zur DurchführungMelt electrolysis process and device for implementation
des Verfahrens.of the procedure.
Priorität: Großbritannien vom 8O Aug. 1969 (Nr0 39 856/69)Priority: Great Britain from 8 O Aug. 1969 (Nr 0 39 856/69)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren aur Elektrolyse von geschmolzenen Elektrolyten und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens β ä The invention relates to a method for the electrolysis of molten electrolytes and a device for carrying out the method β ä
Bei der Elektrolyse geschmolzener Salze und anderer Elektrolyte werden im allgemeinen feste oder flüssige Leiter als Elektroden verwendet. Während der Elektrolyse sind diese Leiter harten Bedingungen ausgesetzt und die bisher verwendeten Elektrodenmaterialien hatten den Nachteil, daß sie entweder den in der Schmelze herrschenden erosiven Bedingungen nicht standhielten oder chemisch mit der Schmelze oder einem Elektrolyseprodukt reagierten.In the electrolysis of molten salts and other electrolytes are generally called solid or liquid conductors Electrodes used. During the electrolysis, these conductors are exposed to harsh conditions and the electrode materials used hitherto had the disadvantage that they either The erosive conditions prevailing in the melt were not withstood or chemically interacted with the melt or an electrolysis product reacted.
Es wurde nun gefunden, daß dieser Nachteil dadurch beseitigtIt has now been found that this obviates this disadvantage
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werden kann, daß man in elektrolytischen Verfahren gasförmige Plasmen als Elektroden verwendetecan be that you used gaseous plasmas as electrodes in electrolytic processes
Gegenstand der Erfindung ist ein Schmelzelektrolyseverfahren,, bei dem zur Leitung eines elektrolysierenden Stromes in oder aus der Schmelze heraus ein Gasplasma verwendet wird, Unter einem Gasplasma versteht man einen elektrisch leitenden Gasstrom, der bei der erfindungsgemäflen Verwendung als Elektrode im allgemeinen in einer säulenförmigen, dimensionsstabilen Form gehalten wird und im Gegensatz zu dem üblichen elektrischen Lichtbogen in der Richtung gut kontrolliert werden kann.The invention relates to a melt electrolysis process, in which to conduct an electrolyzing current in or a gas plasma is used from the melt, sub A gas plasma is understood to be an electrically conductive gas flow which, when used as an electrode according to the invention is generally kept in a columnar, dimensionally stable form and in contrast to the usual electrical Arc can be controlled well in the direction.
Das Gasplasma kann in der Elektrolyse entweder als Kathode oder als Anode zusammen mit einer zweiten Elektrode mit einem üblichen Aufbau verwendet werden. Ea können aber auch zwei Plasmaelektroden gemeinsam verwendet werden, wobei eine als Anode und die zweite als Kathode wirkte Bei Verwendung eines mit Argon oder anderen inerten Gasen hergestellten Gasplasmas tritt das Problem des Angriffs des Elektrodenmaterials durch die Schmelze oder ein Elektrolyseprodukt nicht aufo Gewünschtenfalls kann jedoch ein reaktionsfähigeres Gas zur Herstellung des Plasmas verwendet werden % beispielsweise Kohlenmonoxyd, Wasserstoff oder Ammoniak,und man kann dieses mit einem Elektrolyseprodukt in situ reagieren lassen unter Bildung wertvoller Verbindungeno Es können auch reaktionsfähige Substanzen (Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe) in die Zelle eingeführt werden» so daß sie mit einem oder mehreren der Elektrolyseprodukte reagieren«The gas plasma can be used in electrolysis either as a cathode or as an anode together with a second electrode with a conventional structure. Ea can also two plasma electrodes are used in common, one as anode and the second as cathode had When using a gas plasma produced with argon or other inert gases, the problem occurs of the attack of the electrode material through the melt or an electrolytic product on o If desired, however, a more reactive gas can be used to produce the plasma % for example carbon monoxide, hydrogen or ammonia, and this can be allowed to react with an electrolysis product in situ to form valuable compounds o Reactive substances (gases, liquids or solids) can also be introduced into the cell "So that they react with one or more of the electrolysis products"
Wenn beispielsweise an einer Plasmaelektrode ein Metall freigesetzt wird, kann es in einigen Fällen bevorzugt sein, das Metall indirekt durch Umsetzung des Metalles mit einem reaktionsfähigen Gas unter Bildung einer flüchtigen Verbindung oder eines Dampfes zu gewinnnenoFor example, if a metal is released from a plasma electrode is, it may be preferred in some cases, the metal indirectly by reacting the metal with a reactive Gas can be recovered with the formation of a volatile compound or a vapor
Das elektrolytische Verfahren der Erfindung kann nicht nur für den speziellen Zweck der Synthese von elektrolytisehen Pro-The electrolytic process of the invention can not only be used for the specific purpose of synthesizing electrolytic products
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dukten, sondern auch zur Entfernung weniger erwünschter Bestandteile der Schmelze zur Anreicherung des Restes verwendet wordene Wenn für die Zwecke der vorliegenden Erfindung Gasplasmen mit einer hohen Enthalpie verwendet werden, können diese anfangs als bequeme Wärmequellen zum Schmelzen des Elektrolyten verwendet werden. In einigen Fällen ist es jedoch erwünscht, eine zusätzliche Wärmequelle zu verwenden, um das anfängliche Schmelzen des Elektrolyten zu erzielen und um möglicherweise die durch das Plasma und das Elektrolyseverfahren gelieferte Wärme zu.ergänzen« Solche zusätzlichen Wärmequellen können beispielsweise die Form von Plasmabrennern (plasma torches) oder von Widerstands- oder Induktionsheizvorrichtungen habenc but also to remove less desirable components If, for the purposes of the present invention, gas plasmas with a high enthalpy are used, the melt can be used to enrich the remainder these initially as convenient sources of heat to melt the electrolyte be used. However, in some cases it is desirable to use an additional heat source to prevent the to achieve initial melting of the electrolyte and around possibly the heat supplied by the plasma and the electrolysis process to supplement «Such additional heat sources may for example take the form of plasma torches or resistance or induction heating devices c
Eine der wertvollsten Quellen für das erforderliche Gasplasma ist der Gleichstromplasmabrenner, in dem ein eingeschnürter elektrischer Bogen zwischen einer axialen Elektrode, der Plasmabrennerkathode.und einer ringförmigen Elektrode % der Plasmabrenneranode, gehalten wird. Das durch diesen Bogen strömende Gas tritt in Form eines Strahles aus teilweise ionisiertem Plasma aus. Dieser Strahl ist normalerweise turbulent und bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit. Für die vorliegenden Zwecke ist es jedoch am zweckmäßigsten, einen Plasmastrahl der sogenannten "Laminar-Form" zu verwenden* Die Bedingungen können leicht so einreguliert werden, daß ein Plasmastrahl entsteht, der viel langer als der übliche Plasmastrahl ist, weniger Gas verbraucht, eine niedrigere | Geschwindigkeit und eine höhere Temperatur aufweist und desh.alb viel lei.tfähiger ist als der gebräuchlichere turbulente Plasmastrahlr Darüber hinaus entstehen weniger Schwierigkeiten durch Verspritzen der flüssigen Schmelze. Eine alternative Plasmaquelle ist die strömungsgekühlte Elektrode, die nun im Handel erhältlich ist.One of the most valuable sources of the required gas plasma is the direct current plasma torch, in which a constricted electrical arc is held between an axial electrode, the plasma torch cathode. And an annular electrode % of the plasma torch anode. The gas flowing through this arc emerges in the form of a beam of partially ionized plasma. This jet is usually turbulent and moves at high speed. For the present purposes, however, it is most expedient to use a plasma jet of the so-called "laminar form" * The conditions can easily be regulated so that a plasma jet is produced that is much longer than the usual plasma jet, consumes less gas, a lower one | It has speed and a higher temperature and is therefore much more efficient than the more common turbulent plasma jet. In addition, there are fewer difficulties due to the splashing of the liquid melt. An alternative source of plasma is the flow-cooled electrode, which is now commercially available.
Die vorliegende Erfindung ist auf die Elektrolyse jedes beliebigen Elektrolyten anwendbar, der schmelzbar ist oder durch Mischen mit anderen Substanzen leichter schmelzbar gemachtThe present invention is applicable to any electrolysis Electrolyte applicable, which is fusible or made more easily fusible by mixing with other substances
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werden kanru Nötigenfalls können die Metalloxyde, -hydroxyde, -halogenide und andere Verbindungen nach dem Vermischen mitIf necessary, the metal oxides, hydroxides, -halides and other compounds after mixing with
schmelzpunkterniedrigenden Substanzen, wie ζ ο B„ in eutektischen Mischungen, elektrolyeiert werden. Die dabei erhaltenen Elektrolyseprodukte sind entweder Metalle oder Nichtmetalle oder beides.Substances that lower the melting point, such as ζ ο B „in eutectic mixtures, are electrolyzed. The electrolysis products obtained are either metals or Non-metals or both.
Geeignete Metalle können sowohl aus Erzen als auch aus Schlacken gewonnen werden-. Einige Schlacken enthalten bis zu 20 % nochschmelzende Metalle, zo Bn Niob und Tantal, und diese können mit besonderem Vorteil nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnen werdens da in diesen Fällen die üblichen Elektro- W lyseverfahren im allgemeinen nicht zufriedenstellend sind wegen der erforderlichen hohen Schmelztemperaturen und der als Folge davon auftretenden schnellen Erosion der bekannten Elektrodenmaterialien, Metalle, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren extrahiert werden können, sind z„ H„: die Metalle der Gruppen VA und VIA de3 Periodischen Systems der Elemente, insbesondere Niob und (Tantal, Titan, Zirkonium> Kupfer, die Platinmetalle, Zinn und solche Metalle,, für die bisher schon elektrolytisehe Gewinnungsverfahren angewendet werden, wie zo B0 Aluminium, die Alkali- und Erdalkalimetalle-, z„ B0 Magnesium.Suitable metals can be obtained from ores as well as from slag. Some slags containing up to 20% more refractory metals, such o B n niobium and tantalum, and that s can be obtained particularly advantageously by the inventive process since in these cases the usual electrical W analysis method are generally not satisfactorily high due to the necessary Melting temperatures and the resulting rapid erosion of the known electrode materials, metals that can be extracted by the method according to the invention, include: the metals of groups VA and VIA of the Periodic Table of the Elements, in particular niobium and (tantalum, titanium , zirconium> copper, platinum metals, tin and such metals ,, be applied to the already elektrolytisehe recovery processes, such o B 0 aluminum, the alkali and Erdalkalimetalle-, for "B 0 mg.
Die Nichtmetalle, z: B, Wasserstoff, können ebenfalls aus ge- * eigneten Schmelzen gewonnen werden.The non-metals, for B, hydrogen, can be obtained also from profit * suitable melting.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.The invention is described below with reference to Figures 1 to 3 of the accompanying drawings explained in more detail.
Die Pig* 1 erläutert das Grundprinzip und zeigt einen einfachen elektrischen Stromkreis.The Pig * 1 explains the basic principle and shows a simple one electrical circuit.
Die Figuren 2 und 3 stellen Elektrolysezellen dar, die Plasmaelektroden enthalten.Figures 2 and 3 show electrolytic cells, the plasma electrodes contain.
In der Figo "1 der beiliegenden Zeichnung wird ein Gleichstrom-Plasmabrenner verwendet, der aus einer Brennerkathode Λ undIn Figo "1 of the accompanying drawings, a direct current plasma torch is used, which consists of a burner cathode Λ and
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einer Brenneranode ? besteht t Das Gasplasma 3 befindet sich zwischen der Brennerkathode T und der Brennemnode 2 und trifft auf die Oberfläche des Elektrolyten 4 auf. Bas Plasma stellt eine Elektrode dar, in diesem Falle die Kathode, die andere Elektrode, z. B-. der (nicht gezeigte) Elektrolytbehälter, ist bei 5 mit einer Gleichstromquelle 6 verbunden. Die Brenneranode 2 steht ebenfalls durch einen Schalter 7 mit der Gleichstromquelle 6 in Verbindung.a burner anode ? exists t The gas plasma 3 is located between the burner cathode T and the burner node 2 and strikes the surface of the electrolyte 4. The plasma represents one electrode, in this case the cathode, the other electrode, e.g. B-. the electrolyte container (not shown) is connected to a direct current source 6 at 5. The burner anode 2 is also connected to the direct current source 6 through a switch 7.
Durch Herstellung der geeigneten Verbindungen wird der Plasmastrahl zuerst in der nicht übertragenen Pore (non-transferred mode) verwendet, um den Elektrolyten bis EU seinen Schmalzen zu erhitzen und er leitet den St ro». Die Verbindungen werden dann, wie gezeigt, so angeordnet, daß das Plasma λ gegenüber der Schmelze negativ geladen ist. Die Brenneranode wird dann unter Spa gesetzt oder zwischen der Brennerkathode 1 und der Brenneranode 2 wird gewünschtanfalle ein kleiner Tührungslichtbogen aufrechterhalten. Der Brenner arbeitet gewöhnlich mit dem übertragenen Lichtbogen allein erfolgreich. Auf diese Weise werden von der Brennerkathod· 1 Elektronen emittiert und sie gelangen durch das Plasma 3 auf die Lichtbogenwurzel auf der Oberfläche des Elektrolyten 4. Hier treten sie in den Elektrolyten 4 ein und neutralisieren die Kationen wie in einer üblichen Slektrolyeto In dieser Bogenwurzel werden auf diese Weise metalle aus metallischen Verbindungen freigeeetzt und wenn die Temperatur der Schmelze oberhalb des Siedepunktes des metalles liegt, destilliert das Metall ab. Dieses Verfahren ist besonders geeignet für die f flüchtigeren Metalle, die auf anderen Wegen schwierig su isolieren sind, s. B. Magnesium und Beryllium.By making the appropriate connections, the plasma jet is first used in the non-transferred pore (non-transferred mode) in order to heat the electrolyte until it reaches its limit and it conducts the strobing. The connections are then arranged, as shown, in such a way that the plasma λ is negatively charged with respect to the melt. The torch anode is then placed under spa or, if desired, a small contact arc is maintained between the torch cathode 1 and the torch anode 2. The torch usually operates successfully on the transferred arc alone. In this way electrons are emitted from the torch cathode and they pass through the plasma 3 to the arc root on the surface of the electrolyte 4. Here they enter the electrolyte 4 and neutralize the cations as in a usual slektrolyeto in this arc root In this way, metals are released from metallic compounds and when the temperature of the melt is above the boiling point of the metal, the metal distills off. This method is particularly suitable for the more volatile metals which are difficult to isolate in other ways, e.g. magnesium and beryllium.
Wenn die elektrischen Vorseichen umgekehrt werden, dann wird, wie in der Hg, 1 dargestellt, eine Flasmaelektrode als Anode für die Elektrolyse verwendet. Wiederum kann der Elektrolyt am Anfang unter Verwendung des Brenners in der nicht-übertragenen Vorm geschmolzen werden. Die Verbindungen werden dann so angeordnet, daß das Plasma gegenüber der Schmelze positivIf the electrical presets are reversed, then, as shown in Fig. 1, a plasma electrode is used as the anode used for electrolysis. Again, the electrolyte can initially be melted using the torch in the non-transferred premix. The connections are then arranged so that the plasma is positive with respect to the melt
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wirdo I'ie Hrenneranode kann wiederum an die elektrische Spannung angeschlossen werden und der Brenner kann mit dem übertragenen Lichtbogen allein betrieben werden, oder es kann ein kleiner Führungabogen innerhalb des Brenners aufrechterhalten werden. Die Anionen des Elektrolyten wandern zu der Bogeuwurzel und setzen dort Elektronen und Atome der nichtmetallischen Komponente der Schmölze frei ο Unter geeigneten Bedingungen vereinigen sich diese Atome unter Bildung einee Gases oder eines Dampfes, der aus der Zelle abdestilliert Die Elektronen werden dann an der Oberfläche der Schmelze an der Bogenwurzel emittiert und wandern durch das Plasma zu dee Brenner. Sie schließen dann den Stromkreis durch die Spannungsquelle und die zweite Elektrode.willo I'ie the anode can turn to the electrical Voltage can be connected and the torch can be operated with the transferred arc alone, or it can maintain a small lead arch inside the burner will. The anions of the electrolyte migrate to the Bogeu root and put electrons and atoms of non-metallic there Component of the melts free ο Under suitable conditions these atoms combine to form one Gas or vapor that distills off from the cell The electrons are then attached to the surface of the melt the arch root is emitted and migrate through the plasma to it dee burner. You then complete the circuit through that Voltage source and the second electrode.
In bestimmten Fällen kann es erwünscht sein, die Brenneranode 2 unter eine elektrische Vorspannung zu bringen^ wenn das Plasma entweder als Kathode oder als Anode für die Elektrolyse verwendet wird, um zu vermeiden, daß ein doppelter Lichtbogen gebildet werden kann^ d, h, zwischen dem Elektrolyten und der Brenneranode und der Brenneranode und der Brennerkathode oder umgekehrt« Die Bildung einer Lichtbogenwurzel auf der Seite der Brenneranode 2 kann unter bestimmten Umständen zn einer Erosion dieses Teils führeno Durch Aufrechterhaltuns einer geeigneten Vorspannung an der Anode 2 kann jedoch die Bildung eines doppelten Lichtbogens vermieden werden·'In certain cases it may be desirable to place the torch anode 2 under an electrical bias when the plasma is used either as a cathode or as an anode for electrolysis, in order to avoid that a double arc can be formed, ie between the electrolyte and the torch anode and the torch anode and the burner cathode, or vice versa, "the formation of an arc root on the side of the burner anode 2 may under certain circumstances zn an erosion of this part lead o By Aufrechterhaltuns an appropriate bias voltage to the anode 2 may, however, the formation of a double Arcing can be avoided '
In der Figo 2 der beiliegenden Zeichnung ist eine Zelle erläutert, die aus einem Schmelztiegel 8 aus einem Nichtmetall oder Metall, der einen geschmolzenen Elektrolyten 9 enthält, besteht und an der Innenseite mit einer isolierenden Schicht aus einem festen Elektrolyten 10 beschichtet ist mit Ausnahme der Basis, an der ein direkter Kontakt zwischen dem Tiegel 8 und der Basiselektrode 11 besteht. Der Deckel des Schmelztiegels ist mit einem Gasauslaß 12 versehen und er trägt einen Plasmabrenner 13« Aus dem Plasmabrenner 13, der mit einer Gleichstromquelle 15 verbunden ist, tritt eine Gasplamaelektrode ausο Eine solche Zelle kann beispielsweise zur ExtraktionIn Figo 2 of the accompanying drawing, a cell is explained, from a crucible 8 made of a non-metal or metal containing a molten electrolyte 9, consists and is coated on the inside with an insulating layer of a solid electrolyte 10 with the exception the base at which there is direct contact between the crucible 8 and the base electrode 11. The lid of the crucible is provided with a gas outlet 12 and it carries a plasma torch 13 "from the plasma torch 13, which is equipped with a Direct current source 15 is connected, a gas plasma electrode occurs ausο Such a cell can, for example, be used for extraction
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von Wolfram aus Scheelit (CaWO^) verwendet werden, einem System, in dem die Verwendung einer Plasmaanode besonders vorteilhaft ist, da andere Anoden angegriffen werden, was zur Verunreinigung der Schmelze führto Scheelite tungsten (CaWO ^) can be used, a system in which the use of a plasma anode is particularly advantageous, since other anodes are attacked, which leads to contamination of the melt, etc.
Die erläuterte Zelle kann auch zur elektrolytisches Gewinnung von Tantal und Niob aus geschmolzenen Schlacken, die diese Metalle enthalten,und zur Reinigung von Bauxit und Ilmenit durch elektrolytische Entfernung von Eisen unter Verwendung einer geschmolzenen Eisenkathode als Ersatz für die Basiselektrode und zur Gewinnung von Magnesium unter Verwendung einer Plasmakathode und einer geschmolzenen Eisenkathode verwendet '.verdon.The cell described can also be used for electrolytic production of tantalum and niobium from molten slags containing these Contains metals, and for cleaning bauxite and ilmenite by using electrolytic removal of iron a molten iron cathode as a substitute for the base electrode and for the recovery of magnesium using a plasma cathode and a molten iron cathode '.verdon.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläuterte ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.The invention is illustrated in more detail by the following examples but without being limited to it.
Dabei wird die in der Fig 2 dargestellte Zelle mit einem Wolframstab als Basiskathode verwendet. Es wird ein Laminarplasma von Argon (Eingangsleistung 4- kW, 1 Liter Gas unter Standardbedingungen (S.T.P„).pro Minute) verwendet um zuerst eine äquimolare Mischung von Calciuraoxyd und Wolframtrioxyd in dem Schmelztiegel zu schmelzen, der in diesem Falle aus Aluminiumoxyd besteht, unter Bildung eines Elektrolyten* der f reinem geschmolzenem Scheelit entspricht. Dann wird, wie in Figo 2 dargestellt, eine Spannung angelegt- so daß das Plasma die Anode und das Wolfram die elektrolytische Kathode darstellte Der Elektrolysestrom beträgt etwa 15 Ampere bei einer Spannung von 80 bis 100 Volt» Während des Betriebs wird an der Kathode Wolframmetall abgelagert und an der Anodenlichtbogenwurzel wird Sauerstoffgas freigesetzt. Der Sauerstoff kann gewüneehtenfalls von dem Argon abgetrennt werden und letzteres kann wieder verwendet werden» Hach 30-minütigem Betrieb wird der Zellenstrom abgeschaltet und man läßt die Vorrichtung abkühlenr Beim Aufbrechen der festen Masse ist das elektrolysierte Wolf-109808/1517 The cell shown in FIG. 2 is used with a tungsten rod as the base cathode. A laminar plasma of argon (input power 4 kW, 1 liter of gas under standard conditions (STP "). Per minute) is used to first melt an equimolar mixture of calcium oxide and tungsten trioxide in the crucible, which in this case consists of aluminum oxide Formation of an electrolyte * which corresponds to pure molten scheelite. Then, as shown in Fig. 2, a voltage is applied so that the plasma is the anode and the tungsten is the electrolytic cathode. The electrolysis current is about 15 amperes at a voltage of 80 to 100 volts. During operation, tungsten metal is deposited on the cathode and oxygen gas is released at the anode arc root. The oxygen can gewüneehtenfalls are separated from the argon and the latter can be used "Hach 30 minutes of operation again, the cell current is shut off and allowed to cool, the apparatus r in breaking up the solid mass is electrolyzed Wolf 109808/1517
ram in Porn von kleinen glänzenden Kristallbewüchsen zu sehen, die aus der Oberfläche der Kathode hervorragen,to see ram in porn of tiny shiny crystal growths, protruding from the surface of the cathode,
Die in Figo 2 dargeetellte Zelle wird mit einer geschmolzenen Eisenanodet welche die Basiselektrode 11 ersetzt, und einer Plasmakathode verwendet, wobei der Elektrolyt Magnesiumchlorid ist. Nach dem Schmelzen in einem Argonplasma (4 kW Eingangsleistung» 1 Liter Gas bei Standardbedingungen pro Minute) werden die elektrischen Verbindungen so angeordnets daß das Plasma gegenüber der Schmalze kathodisch ist» Der elektrolytische Strom beträgt etwa 15 Ampere bei einer Spannung von Voltο An der Lichtbcgenwurzel wird Maenesium freigesetzt und destilliert mit etwae Magnesiumchlorid aus der Zelle und es wird in Form eines grauen pyrophoren Pulvers in einer waeserrgekühlten Sammelvorrichtung, die an dem Auslaß 12 angeordnet ist, gesammelt. Die Abtrennung von destilliertem Chlorid kann durch geeignete fraktionierte Kondensation erzielt werden«The dargeetellte in Figo 2 cell with a molten iron anode t which the base electrode 11 is replaced, and uses a plasma cathode, wherein the electrolyte is magnesium chloride. After melting in an argon plasma (4 kW input power "1 liters of gas at standard conditions per minute), the electrical connections are arranged s that the plasma relative to the lards is cathodic" The electrolytic current is about 15 amperes at a voltage of Voltο is at the Lichtbcgenwurzel Maenesium is released and distilled from the cell with some magnesium chloride and it is collected in the form of a gray pyrophoric powder in a water-cooled collection device located at outlet 12. The separation of distilled chloride can be achieved by suitable fractional condensation «
Ein wassergekühlter Schmelztiegel 16 vom Scull-Typ wird an der inneren Oberfläche mit einer isolierenden Schicht aus festem Magnesiumchlorid 17 beschichtet, der ein Bad aus geschmolzenem Magnesiumchlorid enthält» Der Schmelztiegel 16 ist in zwei Abteilungen 19 und 20 unterteilt, die mit den Gasauslässen 21 bzw. 22 verbunden sind. Eine Trennwand 23 ist auf einem Schmelztiegeldeckel 24 angebracht) der auch die Plasmabrenner 25 und 26 enthält und letztere gegenüber dem Schmelztiegel isoliert« Sine Gaaplasmakathode und eine Gasplaeaaanode 27 und 28 treten aus den Plasmabrennern 25 bzw. 26 aus, die mit einer Gleichstromquelle 29 in Verbindung stehen.A Scull-type water cooled crucible 16 is turned on the inner surface with an insulating layer solid magnesium chloride 17 coated, which is a bath of molten Magnesium chloride contains »The crucible 16 is divided into two compartments 19 and 20, which are connected to the Gas outlets 21 and 22 are connected. A partition 23 is attached to a crucible lid 24) which also contains plasma torches 25 and 26 and isolates the latter from the crucible Gas plate anodes 27 and 28 emerge from the plasma torches 25 and 26, which are connected to a direct current source 29.
Die Plasmabrenner 25 und 26s die mit einem inerten Gas, z. B.The plasma torches 25 and 26 s with an inert gas, for. B.
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Argon, betrieben werden, werden zuerst dazu verwendet, zwei nicht-übertragene Plasmastrahlen in der Laminarform mit hoher Enthalpie zum Schmelzen des Elektrolyten zu liefern. Wenn das Chlorid ausreichend geschmolzen ist, werden die beiden Halbzellen 19 und 20 durch eine Schicht des geschmolzenen Elektrolyten 18 miteinander in Verbindung gebracht und in dieser Stufe werden die elektrischen Verbindungen, wie in Fig„ 3 gezeigt, so angeordnet, daß eine Elektrolyse erfolgto Gewünschtenfalls kann ein Teil der Energie noch in jedem der Plasmabrenner verteilt sein, durch einen geeigneten Aufbau kann diese jedoch auf Ifull verringert werden, so daß die beiden Brenner nur in der übertragenen Form\ wie in der Figo dargestellt, betrieben werden« IArgon, are first used to deliver two non-transmitted plasma jets in the laminar form with high enthalpy to melt the electrolyte. When the chloride is sufficiently melted, the two half-cells are placed 19 and 20 communicate with each other through a layer of molten electrolyte 18, and in this stage, the electrical connections as shown in Figure "3, arranged so that an electrolysis is performed o If desired, may be distributed even in each of the plasma torch a part of the energy, however, by a suitable design, this may be reduced to Ifull so that the two burners shown only in the transmitted form \ as in the Figo, are operated "I
Die aus der Kathode des Brenners 25 in der Halbzelle 19 emittierten Elektronen wandern nach unten durch das Plasma · in die Lichtbogenwurzel auf der Oberfläche der Schmelze» Hier neutralisieren sie die Mg -Ionen und bilden metallisches Magnesium*, Bei der Temperatur der Schmelze destilliert das Magnesium ab und wird in dem Argonstrom durch den Auslaß 21 getragen, wo es durch eine geeignete Vorrichtung zu einer Flüssigkeit oder zu einem Feststoff kondensiert werden kann»The from the cathode of the burner 25 in the half-cell 19 emitted electrons migrate down through the plasma · into the arc root on the surface of the melt »here neutralize the Mg ions and form metallic magnesium *, At the temperature of the melt, the magnesium distills off and is carried in the argon stream through outlet 21, where it can be condensed into a liquid or solid by a suitable device »
Der elektrische Strom wird durch die Schmelze nach dem üblichen lonentransportverfahren getragen und in der Halbzelle 20 wird der Elektrolyt kathodisch gegenüber dem Plasmastrahl„ Die Chloridionen setzen an der Lichtbogenwurzel Elektronen . " frei und bilden Chlorgas, das durch den Gasauslaß 22 aus der JZelle entweicht. Die an der Lichtbogenwurzel emittierten Elektronen wandern dann nach oben zu dem Plasmabrenner und schließen den Stromkreis durch die EnergiequelleοThe electric current is carried through the melt according to the usual ion transport method and in the half-cell 20 the electrolyte is cathodic to the plasma jet " The chloride ions deposit electrons at the arc root. " free and form chlorine gas, which through the gas outlet 22 from the J cell escapes. Those emitted at the arc root Electrons then move up to the plasma torch and close the circuit through the energy source
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