DE2145504B2 - Verfahren zur Gewinnung von sei tenen Erdmetallen aus ihren Oxyden durch Elektrolyse einer Salzschmelze, und elektroiytische Zelle zur Durch fuhrung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von seltenen Erdmetallen aus ihren Oxyden durch Elektrolyse einer Salzschmelze, der die Oxyde in dem Maße der Metallabscheidung zugeführt werden, unter Verwendung einer Kathode aus einem geschmolzenen Metall, mit dem die zu gewinnenden seltenen Erdmetalle bei der elektrolytischen Abscheidung eine Legierung eingehen sowie auf eine elektrolytische Zelle zur Durchführung dieses Verfahrens.

Nach »Ullmann Encyklopädie der technischen Chemie«, 3. Auflage, 1955, 6. Band, Seite 530, ist es bekannt, seltene Erdmetalle durch Elektrolyse aus deren Ionen enthaltenen Schmelzsalzbädern zu gewinnen, wobei eine Schmelzmetallkathode (Zink, Cadmium) verwendet wird, welche mit den zu gewinnenden Metallen zu einer Legierung verschmilzt. Dabei sind die zu gewinnenden Metalle die Legierung eines ersten und zweiten Metalls, wobei das Schmelzsalzbad in jedem Falle Ionen des ersten Metalles enthält und das zweite Metall einen niedrigeren Schmelzpunkt als das erste Metall besitzt.

Die deutsche Auslegeschrift 1 533 466 zeig, bereits die Verwendung von Kathoden aus Molybdän oder Wolfram bei der Elektrolyse geschmolzener Salze.

Die USA.-Patentschrift 3 524 800 befaßt sich mit einem Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von seltenen Erdmetallen, nämlich Samarium und Yttrium, bei dem ein Schmelzbad, welches Ionen der zu gewinnenden Metalle enthält, einer Elektrolyse unterworfen wird.

Eine ähnliche Methode zeigt auch die USA.-Patentschrift 1905 866.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Methode bzw. eine zur Durchführung derselben geeignete und bestimmte elektrolytische Zelle aufzuzeigen, bei welchen Verluste beim Erstarren und Wiederschmelzen der Salzschmelze vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kathodenmetall ein niedrigeres spezifisches Gewicht aufweist, als die Salzschmelze und sich innerhalb eines in die Salzschmelze eintauchenden Schutzrohres aus einem elektrisch nicht leitenden feuerfesten Material befindet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird als Kathodenmetall Magnesium verwendet.

Die Erfindung bezieht sich auf die Anwendung des Verfahrens auf die elektrolytische Gewinnung von Yttrium.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der elektrolyt'schen Zelle zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Zelle einen Behälter, ein in diesem Behälter gegenüber der in der Zelle verwendeten Salzschmelze inertes Futter und zumindest eine Anode besitzt, weiche gegenüber der Salzschmelze inert und so angeordnet ist, daß sie in die Salzschmelze innerhalb des Futters eintaucht und Verbindungen vorgesehen sind, welche ein geschmolzenes Metall als Kathode aufrechterhalten, ist ein Schutzrohr, das gegenüber der Salzschmelze und dem geschmolzenen Metall inert ist und das geschmolzene Metall in der Nähe der Anoden einschließt, vorgesehen, wobei das Schutzrohr vorzugsweise in senkrechter Richtung verstellbar ist und aus Bornitrid besteht.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung werden Verluste beim Erstarren und Wiederschmelzen der Salzschmelze vermieden, wie dies bei einem diskontinuierlichen Verfahren der Fall ist. Auch wird die Gefahr beseitigt, daß die Salzschmelze beim Entfernen der erstarrten Kathode in irgendeiner Weise gestört oder zerstört wird.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung noch etwas auführlicher erläutert. In dieser zeigen in rein schematischer Weise

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine elektrolytische Zelle bzw. durch ein elektrolytisches Element gemäß der Erfindung,

Fig 2 ein Schaubild, welches die theoretische Dichte einer Yttrium-Magnesium-Legierung in Abhängigkeit von dem Yttriumgehalt in Prozenten der Legierung zeigt.

Die elektrolytische Zelle oder das elektrolytische Element 10 besitzt einen Außenbehälter 12 aus Stahl mit einem Stahldeckel 14 halbkalottenförmiger oder anderer Gestalt. Der Behälter 12 kann von einer Wärmeisolierung umgeben sein und besitzt eine Auskleidung 16 aus Graphit zur Aufnahme eines geschmolzenen Salzbades. Die in der Mitte liegende Öffnung 18 des Deckels 14 besitzt einen halsförmigen Ansatz 19 mit einer Packung 22 aus Asbestschnüren, ir. welcher eine Manschette 20 oder ein Rohr aus Stahl verschiebbar gelagert ist. Die Packung 22 schafft eine gasdichte Verbindung zwischen dem Ansatz 19 und

der Manschette 20, welch letztere von einem Seil 24 u. dgl. gehalten wird, das über die Rollen 26, 28 geführt wird. Diese Rollen 26, 28 werden von Trägern 30 bzw. 32 getragen. Das Seil 24 ist durch einen Kurbel- und Schaltklinkenantrieb 33 hindurchgefuhrt.

Die Manschette 20 besitzt einen innenliegenden, ringförmigen Flansch 36 an ihrem unteren Ende, der eine am Ende offene Manschette 38 aus Bornitrid aufnimmt, und zwar mit Hilfe eines angeformten ringförmigen Außenflansches 40. Die Manschette 38 schließt das geschmolzene Metall in der Nähe von Anoden der Zelle ein. Zwischen den Flanschen 36, 40 liegt eine isolierende Dichtung 37, wobei diese Flansche 36, 40 mit Hilfe von nichi-leiienden Verbindungsmiiteln miteinander verbunden werden können. Die Manschette 20 ist am oberen Ende mit einem Deckel 39 verschlossen, welcher mit Hilfe von Schraubenbolzen 41 angeschraubt ist. Alternativ kann die Manschette am oberen Ende auch offen sein. Wenn die Manschette - wie dargestellt - geschlossen ist, kann eine Öffnung mit einem entfernbaren Verschluß 42 vorgesehen werden mit dem Zweck, die Möglichkeit zur überwachung und Entfernung der Legierung von der Manschette 38 zu schaffen. Zum Austragen der Legierung kann in dem Rohr oder in der Manschette 20 ein Entnahmerohr 44 dichtend gelagert sein. Als Stoff kann eine Asbestschnurpackung 46 vorgesehen werden. Mit der Bezugsziffer 48 ist eine Füllvorrichtung herkömmlicher Konstruktion bezeichne, welche einen Trichter 50 besitzt, der an der Stelle 52 in dem Deckel 14 durch entsprechende Schraubgewinde dichtend gelagert ist.

Ein vorzugsweise aus Molybdän hergestelltes, elektrisch leitendes Glied 54 wird in der Manschette 20 mittels einer isolierenden Leitung 56 gehaltert.

im Betrieb wird die Zelle bzw. das Element mit einem geschmolzenen Salzbad 60 beschickt, wobei die Manschette 38 Magnesium oder ein anderes gc
schmolzenes Metall 62 enthält. Das Glied 54 steht mit der negativen Anschlußklemme einer Gleichstromquelle 61 in Verbindung und der untenliegende Endteil des Gliedes 54 erstreckt sich in das Metall 62 hinein, jedoch keineswegs in das Bad 60. Auf diese Weise dient das geschmolzene Metall 62 als Kathode. In dem Deckel 14 sind mit Hilfe von Asbestschnüren 68 bzw. 70 uraphitanoden 64 und 66 dichtend gelageri Die Packungen 68, 70 isolieren elektrisch die Anoden 64, 66 von dem Deckel 14. Die Anoden 64, 66 sind mit der positiven Anschlußklemme der Gleichstromquelle 61 verbunden. Die unteren Enden der Anoden liegen in unmittelbarer Nähe dts Metalles 62.

Das Molybdängücd 54 dient als Kathode für die gesamte Zelle bzw. das Element. Die Zelle bzw. das Element enthält vier Anoden, welche um 90° gegeneinander versetzt angeordnet sind, wobei das Glied 54 das geschmolzene Magnesium 62 kathodisch macht. Die Anzahl der verwendeten Anoden hängt von der Stromstärke ebenso wie von dem Durchmesser einer jeden Anode ab. Es ist erwünscht, eine so niedrige wie nur irgend mögliche Stromdichte zu erhalten.

Die Zusammensetzung des Bades 60 ist die folgende:

33 bis 66 Gewichtsprozente Fluoride von seltenen Erden, 10 bis 35 Gewichtsprozente Alkalimetallfluoride und 10 bis 33 Gewichtsprozente Alkalimetallfluoride alkalischer Erden. Die Zusammensetzung des Bades kann innerhalb der vorgenannten Grenzen schwanken; vorzugsweise enthält aber die Zusammensetzung einen größeren Anteil von Fluoriden seltener Erden. Die Fluoride der alkalischen Erdmetalle können auch fortgelassen und durch Alkalimetallfluoride ersetzt werden. Ein Zweck dieser Fluoride liegt darin, die Betriebstemperatur des Bades 60 zu überwachen und zu kontrollieren. Es können auch Lithium-, Natrium- oder Kaliumfluoride als Alkalimetallfluoride verwendet werden; Barium-, Kalzium- und Strontiumfluoride können als Fluoride alkalischer Erden verwendet werden. Bei dem zu geführte η Material handelt es sich vorzugsweise um das Oxyd des zu gewinnenden seltenen Erdmetaües; dementspre-

t5 chend wird das Fluorid dieses Metalles vorzugsweise in dem Bad 60 verwendet. Es können aber auch andere Materialien verwendet werden, z. B. Karbonate und Fluoride, so daß ein Kation des seltenen Erdmetaiies in dem Bad 60 erzeugt wird. Aus Kostenersparnisgründen zieht man Oxyde vor. Es können Mischlegierungen durch Verwendung von Mischungen von Oxyden seltener Erdmetalle als zugeführtes Material hergestellt werden. Mischungen von Fluoriden seltener Erdmetalle können in dem Bad 60 verwendet werden, und die in dem Bad verwendeten Fluoride ■ brauchen kein Kation entsprechend demjenigen des verwendeten Oxydes zu haben.

Das Bad 60 dient als Lösungsmittel für die Oxyde der seltenen Erdmetalle, und es reagiert chemisch nicht mit den Oxyden des seltenen ErdmetalleVoder der an der Kathode gebildeten seltenen Erdmetalllegierung. Die seltenen Erdmetalle Haben ähnliche chemische Eigenschaften und deren Oxyde können durch elektrolvtische Einwirkung in dem Bad 60 erfolgreich reduziert werden.

Das Material der Manschette 38 oder Muffe ist gegenüber dem Betrieb kiitisch und muß einen hohen Temperati widerstandswert besitzen und darüber hinaus einen Schmelzpunkt aufweisen, welcher oberhalb desjenigen des Schmelzsalzbades 60 liegt; es muß darüber hinaus elektrisch nicht leitend und gegenüber dem geschmolzenen, einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisenden Metall und den geschmolzenen Fluoridsal/en des Bades chemisch trage sein.

Da sehr hohe hitzebesiändige Materialien Oxyde von Zirkonium, Aluminium, Magnesium oder Kalzium sind, können sie nicht als Werkstoffe für die Manschette 38 benutzt werden, da die sehr reaktiven Fluoride sie schnell auflösen würden.

Bornitrid ist das am besten geeignete Material der getesteten Werkstoffe, es besitzt ein spezifisches Gewicht "on 2,25, einen Schmelzpunkt, der oberhalb von 2730° C." liegt, ist elektrisch nicht leitend und gegenüber den Fluoridsalzen und den meisten geschmolzenen Metallen träge.

Das Glied 54 muß aus Metall bestehen, welches den Temperaturen de; Elektrolyse standhält, elektrisch leitend ist und von dem geschmolzenen Metall 62 bzw. der Metallschmelze nicht angegriffen wird.

bo Geeignete Mittel für diesen Zweck sind Molybdän und Wolfram, welche bekanntlich hohe Schmelzpunkte (2620⁰C und darüber) besitzen. Wolfram, Tantal, Kolumbium und Platin können ebenfalls verwendet werden. Molybdän besitzt einen niedrigen elektrisehen Widerstand, so daß es sich im wesentlichen nicht mit der elektrischen Belastung, der es ausgesetzt ist, erwärmt. Die Anoden 64, 66 bestehen aus Graphit oder einem anderen Kohlenstoff, da diese Stoffe ge-

genüber dem Bad 60 träge sind, wobei durch chemische Reaktion für die entstehenden Kohlenoxyde Kohlenstoff gebildet wird.

Die Zelle wird zur Gewinnung von seltenen Erdmetallegierungen mit Metallen niedrigen Schmelzpunktes, z. B. Magnesium, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 700° C und 900° C betrieben. Eine in diesem Bereich liegende Temperatur ist für die Verwendung einer hinreichenden Spannung angemessen, so daß die erforderliche Stromdichte für den Betrieb der Zelle an den Anoden erreicht wird. Die durch den Strom erzeugte Hitze hält das Schmelzsalzbad auf der gewünschten Temperatur. Erforderlichenfalls halten äußere Wärmequellen und Heizmittel das Bad auf einer bestimmten Minimaltemperatur. Durch Erhitzung des Bades 60 auf die gewünschte Schmelztemperatur vor Beginn der Elektrolyse können verschiedene Mittel verwendet werden; so kann beispielsweise ein Strom hoher Stromstärke an Kohlenstangen angelegt werden, welche mit dem Bad und/oder anderen direkten Heizmitteln in Berührung stehen. Das in die Manschette 38 in Form von Blöcken oder Brammen eingeführte Metall 62 wird von dem Bad 60 geschmolzen. Während des Betriebes wird an die Kathode ein kathodischer Schutz in Form von Gleichstrom angemessener Spannung angelegt, so daß zwischen Magnesium und dem Bad 60 ein Minimum an chemischer Reaktion entsteht. Während des kontinuierlichen Betriebes wird das Oxyd des seltenen Erdmetalles durch den Trichter 50 in etwa dem gleichen Verhältnis eingeführt wie der elektrolytische Zerfall fortschreitet. Da die Löslichkeit eines jeden beliebigen seltenen Erdmetalloxydes in dem Fluoridbad gering ist, ist es leicht, die Löslichkeit zu »überfüttern« und damit zu überschreiten, so daß ein minimaler Bereich der Oxydzufuhr verwendet wird.

Die geschmolzene Legierung, welche an der Schmelzkathode in der Manschette 38 gesammelt wird, kann durch Ausschöpfen durch die Öffnung 42 hindurch entfernt werden. Alternativ kann sie über das Entnahmerohr 44 durch Vakuum entfernt werden, und zwar nach Maßgabe der Grenzen dieses Vakuums.

Wenn die Metallegierung des geschmolzenen seltenen Erdmetalles in der Manschette 38 bezüglich des seltenen Erdmetalles hinreichend genug angereichert ist, so besitzt sie ein höheres spezifisches Gewicht als das Bad 60 und kann durch Anzapfen am Boden des Bades entfernt werden. Die Manschette 38 wird während des Absinkens der geschmolzenen Metallegierung in das Bad abgesenkt. Es ist möglich, die Legie rung aus der Manschette 38 über einen unter Druck stehenden Hahn u. dgl. in ein geschlossenes Gefäß abzuziehen. Die Legierungen der seltenen Erdmetalle sind gegenüber dem Bad 60 im wesentlichen chemisch träge.

Das reine seltene Erdmetall kann aus der gesammelten Legierung durch Destillation des Metalles mit niedrigem Schmelzpunkt durch eine selektive Lösung oder aber durch eine selektive chemische Behandlung gewonnen werden.

Bei Versuchen, wo als seltene Erdmetalle Yttrium verwendet wurde, zeigten Proben von Legierungen an, daß der Yttriumgehalt der Legierung mit fortschreitender Elektrolyse zunimmt. Die Dichte der Legierungüberschreitet die Dichte des Magnesiums, und ■ zwar mit zunehmendem Yttriumgehalt, da die Dichte von Yttrium 4,47 beträgt, während die Dichte von Magnesium 1,74 entspricht. Die Fig. 2 zeigt den Verlauf der theoretischen Dichte einer aus Yttrium und Magnesium bestehenden Legierung.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren satz- oder schichtenweise angewandt, so wird das Metall niedrigen Schmelzpunktes in die Kathodeneiinrichtung eingeführt, während das zugeführte Oxydmaterial in das Bad 60 eingebracht wird, so daß die Elektrolyse vollzogen werden kann. In die Manschette wird dann eine

ίο bestimmte Menge von Magnesium eingeführt, wobei nun die Elektrolyse einsetzt, welche so lange andauert, bis die gewünschte Anzahl von Amperestunden erreicht ist. Dann wird die Legierung angezapft und abgeführt.

is ' Es werden einige Arbeitsvorgänge vorgenommen, während welcher Yttrium mit Magnesium zu einer Legierung geformt werden, wobei Magnesium als Kathodenmalerial verwendet wird. Das zugeführte Material ist Yttriumoxyd und das Fluorid des seltenen

ao Erdmetalles in dem Bad ist Yttriumfluorid. Als andere Fluoride werden Barium- und Lithiumfluorid verwendet. Eine Analyse der Legierungsproben, welche unter Verwendung des vorgenannten Materials während der Elektrolyse den Zellen entnommen werden, zeigt einen Yttriumgehalt von 20 % nach Ablauf einer Stunde, 28 %nach Ablauf zweier Stunden und 38,5 % nach Ablauf von vier Stunden des Betriebes.

Während des Betriebes werden das Barium- und Lithiumfluorid sowie die Fluoride der seltenen Erdmetalle des Bades zuerst durch Widerstandserhitzung geschmolzen, wobei anschließend daran die Manschette 38 in das Bad 60 abgesenkt wird. Dann wird Magnesium in Form von Brammen u. dgl. in die Manschette 38 eingeführt und geschmolzen, und zwar unter dem Einfluß der Hitze des Salzbades der Umgebung. Dann wird eine Gleichstromquelle eingeschaltet, und die Elektrolyse beginnt an der Grenzschicht zwischen dem kathodisch geschmolzenen Metal! und dem elektrolytischen Bad.

♦0 Die Zelle besitzt Graphitanoden, geschmolzenes Magnesiummetall als Kathode 62 und eine Molybdänstange oder ein anderes Glied 54 als Verbindungsglied zwischen dem Magnesium 62 und der negativen Anschlußklemme der Stromquelle 61. Als zugeführtes

+5 Maierial wird Yttriumoxyd verwendet. Ferner wird eine Schmelzsalzmischung verwendet, welche 47 % Yttriumfluorid, 28 % Bariumfluorid und 25 % Lithiumfluorid besitzt. Die Mischung wurde zuerst durch Widerstandserhitzung geschmolzen, und die aus Bornitrid bestehende Manschette 38 wurde in diese Mischung abgesenkt. Dann wird Magnesium in Form von Brammen u. dgl. in die Manschette 38 eingeführt, welch ersteres unter der Hitzeeinwirkung schmilzt. Nachdem das Yttriumoxyd über den Trichter 50 zuge setzt wurde, wurde eine Gleichstromquelle in Betrieb gesetzt, so daß die Elektrolyse eingeleitet wurde. Das Yttriumoxyd wurde über einen Zeitraum von viei Stunden hinweg zugeführt, und zwar etwa im Verhältnis des verwendeten Verhältnisses. Dabei wurde das Bad 60 bei einer Temperatur zwischen 850 und 900° C aufrechterhalten. Dann wurde eine hinreichend große Spannung angelegt, so daß eine Stromdichte von etwa 32 Ampere pro cm² an den Anoder erreicht wurde. Der Manschette zu verschiedener Zeiten über eine Zeitspanne von vier Stunden hinwej verteilte, entnommene Probenanalysen ei gaben Me· tallgehalte, wie sie vorstehend angedeutet sind. Dam wurde die Legierung der Manschette 38 durch Aus

(ο

schöpfen entnommen. Salze oder andere Verunreinigungen als Folge der elektrolytischen Mischung, weicht· an der gewonnenen Legierung haften bleiben, können durch Waschen mit Wasser, durch Verwendung von Salpetersäure oder aber durch Verdampfung im Vakuum entfernt werden.

Um die Ausführbarkeit des Gewinnprozesses von Magnesium und Magnesium-Yttriumlegierungen zu bestimmen und festzustellen, wurde die Legierung zuerst analysiert. Dabei ergaben sich 38 % Yttrium und 59 % Magnesium. Dann wurde eine 4-Gramm-Probc einer Legierung in einem Molybdänschmelztiegel eingebracht und in einen Vakuum-Induktionsofen eingeführt. Nachdem das Vakuum 5 x 10~^A Torr erreicht hatte, wurde der Induktionsofen eingeschaltet, wobei die Probe langsam erhitzt wurde. Bei etwa K)Oi)" C wurde eine außerordentlich hohe Magnesiumdesiillation beobachtet, wobei einige Proben aus dem Schmelztiegel herausgeblasen wurden. Die Probe wurde dann während einer Zeitdauer von fünf Minu- ao ten auf einer Temperatur von 1550° C gehalten. Die gesainte Zeit für das Experiment betrug etwa eine Stunde. Der Yttrium-Rückstand wog 0,88 Gramm und die Analyse ergab 60 Millionstel Gewichtsteile Magnesium. »5

Es können aber auqh andere Metalle mit niedrigerem Schmelzpunkt an Stelle von Magnesium als Kathodenmaterial verwendet werden, und zwat zur Gewinnung von Legierungen der seltenen Erdmetalle. Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß das verwendete Metall einen Schmelzpunkt und ein spezifisches· Gewicht besitzt, welches kleiner ist als die entsprechenden Werte das Bades 60; überdies muß das verwendete Metall gegenüber dem Bad im wesentlichen träge sein. Es darf auch nicht das Verbindungsstück oder das andere Glied 54 angreifen. Schließlich muß das verwendete Metall eine Legierung eines seltenen Erdmetalles sein. Geeignet sind Lithium, Aluminium, Caesium und Rubidium u.dgl. Auch die Verwendung von Kalzium und Stront^:um mit Schmelzpunkten um 800° C ist möglich.

Ein jedes der seltenen Erdmetalle kann im Zusam · menhang mit einer Schmelz-Magnesiumkathode verwendet werden: es können aber auch andere geeignete Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet werden, welche entsprechende Legierungen eingehen. Alle der seltenen Erdmetalloxyde und -fluoride können verwendet und mit Magnesium und anderen geeigneten Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt legiert werden. 5»

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Bildung von Legierungen eines ersten Metalles verwendet ' werden, das in Form von Ionen in einem elektrolytisch geschmolzenen Salzbad enthalten ist und das imit einem zweiten Metall legiert wird, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt und ein kleineres spezifisches Gewicht besitzt als das elektrolytisch geschmolzene Bad. Das zweite Metall ist /vorzugsweise mehr elektropositiv als das erste Metall. Da der Schmelzpunkt des Bades durch entsprechende Einstellung des Inhaltes von Alkali und alkalischen Erdmetallfluoriden verändert werden kann, kann das Bad bei höherer Temperatur betrieben werden, so daß ein jedes geeignete zweite Metall als Kathode verwendet -werden kann, das einen Schmelzpunkt und ein spezifisches Gewicht besitzt, die unterhalb der entsprechenden Werte des Bades liegen. Das Oxyd des geeigneten ersten Metalles, welches mit dem zweiten Metall eine Legierung eingeht, kann als Zuführmateriai verwende! werden.

Wo es durchführbar ist, kann eine Magnesiumlegierung mit sekundären Metallen oder anderen Metallen als seltenen Erdmetallen aus dem geschmolzenen Salzbad-Elektrolyten gewonnen werden, welcher das Oxyd des zweiten Metalls enthält. Es können aber auch andere Metalle mit hohem Schmelzpunkt als Magnesium als Kathodenmaterial verwendet werden, wenn sie niedrigere Schmelzpunkte und kleinere spezifische Gewichte besitzen als das Schmelzsalzbad. Bei der Verwendung von Metallen mit höherem Schmelz-; punkt als Magnesium als Kathodenmaterial kann die Elektrolyse bei höheren Temperaturen der Elektrolytmischung durchgeführt werden, wobei die Bedingungen für die Materialien des Verbindungsstückes 54 und der Muffe 38 auf einer relativen Basis die gleichen sind.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sie Mittel zur Gewinnung von Magnesiumlegierungen und Legierungen von seltenen Erden auf elektrischem Wege aufzeigt, und zwar unmittelbar durch Elektrolyse der Oxyde der seltenen Erdmetalle, wodurch die Schwierigkeitc vermieden wird, Magnesiumlegierungen mit Yttrium herzustellen, die auf andere Weise gewonnen werden. Ein weilerer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung liegt darin, daß eine sehr wirkungsvolle Methode zur Gewinnung von reinen seltenen Erdmet2!ien aufgezeigt wird, indem zuerst auf elektrischem Wege die Legierung gewonnen wird und anschließend daran das reine seltene Erdmetall aus dieser Legierung hergestellt wird. Ein weiterer Vorteil liegt im Aufzeigen einer Methode zur Kontrolle der prozentualen Zusammensetzung von Magnesiumlegierungen und seltenen Erdmetallegierungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von seltenen Erdmetallen aus ihren Oxyden durch Elektrolyse einer Salzschmelze, der die Oxyde in dem Maße der Metallabscheidung zugeführt werden, unter Verwendung einer Kathode aus einem geschmolzenen Metall, mit dem die zu gewinnenden seltenen Erdmetalle bei der elektrolytischen Abscheidung eine Legierung eingehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kathodenmetall ein niedrigeres spezifisches Gewicht aufweist, als die Salzschmelze und sich innerhalb eines in die Salzschmelze eintauchenden Schutzrohres aus einem elektrisch nicht leitenden feuerfesten Material befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als KathodenmetaJl Magnesium verwendet wird.

3. Anwendung des Verfahrens nach den An- ao spiikhen 1 und 2 auf die elektrolytisch-· Gewinnung von Yttrium.

4. Elektrolytische Zelle zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei Hie 7elle einen Behälter, ein in diesem Behälter gegenüber der in der Zelle verwendeten Salzschmelze inertes Futter und zumindest eine Anode besitzt, welche gegenüber der Salzschmelze inert und so angeordnet ist, daß sie in die Salzschmelze innerhalb des Futters eintaucht und Verbindungen vorgesehen sind, welche ein geschmolzenes Metall als Kathode aufrechterhalten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzrohr (38), das gegenüber der Salzschmelze (60) und dem geschmolzenen Metall (62) inert ist und d*s geschmolzene Metall (62) in der Nähe der Anoden (64, 66) einschließt, vorgesehen ist, und daß das Schutzrohr (38) vorzugsweise in senkrechter Richtung verstellbar ist und aus Bornitrid besteht.

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