DE214963C

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Publication number: DE214963C
Application number: DENDAT214963D
Authority: DE
Priority date: 1906-04-24
Also published as: FR376889A

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung solcher Metalle und Metallegierungen, von denen Calcium und seine Legierungen typische Repräsentanten sind, die ein leichteres Gewicht als ihre geschmolzenen Elektrolyte besitzen, und deren Schmelzpunkte entweder höher oder nicht viel tiefer liegen als /die Schmelzpunkte ihrer Elektrolyte. Eine Schwierigkeit bei der Herstellung solcher Metalle bestand bisher darin, daß manche von ihnen das Bestreben haben, zu verbrennen, wenn sie bei der Temperatur, bei welcher die Elektrolyse ausgeführt wird, mit Luft in Berührung kommen. ■

■15 Dies tritt insbesondere dann leicht ein, wenn man zur Abscheidung hohe Kathodenstromdichte anwendet und die Temperatur und das spezifische Gewicht des Bades so regelt, daß das

, an der untergetauchten Kathode erzeugte Metall in geschmolzenem Zustand nach oben steigt.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, auch unter diesen Umständen die genannten

'■_:. Metalle ohne Verlust zu gewinnen und aufzusammeln; das Verfahren laßt sich in jedem ge- j wünschten Maßstabe bequem und ohne große Aufmerksamkeit bezüglich der Einzelheiten der Ausführung anwenden.

Gemäß der Erfindung werden-die Metallteilchen, welche sich in geschmolzenem Zustand an der Kathode abscheiden und durch das Bad : hochsteigen, an dessen Oberfläche abgekühlt, so daß sie erstarren. Die infolge der hohen Kathodenströmdichte erzeugte hohe Temperatur besteht nämlich hauptsächlich in der Nähe der Kathode, so daß die nach oben ansteigenden Metallteilchen schnell in einen kühleren Teil des Bades gelangen und fest werden, sobald sie die Oberfläche des Bades erreichen. Auf diese' Weise werden die ausgeschiedenen Metall teil- ' chen einesteils gehindert, sich bei ihrem Ansteigen im Elektrolyten wieder aufzulösen und andernteils ein Verbrennen derselben an der Oberfläche des Bades verhütet, was eintreten, würde, wenn die Temperatur auch an der Oberfläche des Bades so hoch gehalten würde, daß das ausgeschiedene Metall schmelzflüssig bleibt. Das ausgeschiedene Metall ist von einem Sammelring begrenzt, welcher verhindert, daß es durch die an der Anode sich entwickelnden Gase angegriffen wird. Gleichzeitig dient der Ring zur Kühlung des Metalls, indem er hohl ausgebildet ist und in demselben eine Kühlflüssigkeit zirkuliert. Beim Sammeln des im Bade aufsteigenden Metalls wird ein gewisser Grad der Kühlung innegehalten bzw. nicht überschritten. Hiermit wird bezweckt, eine gewisse AVeichheit der Metallteilchen aufrecht zu erhalten, damit diese im oberen Teil des Bades besser zusammenhaften und auf der Oberfläche sich zu einer Schützdecke vereinigen, die oben eine feste xind unten eine halbflüssige^eder plastische Masse bildet, an welch letzterer die aufsteigenden Metallteilchen leicht haften können. Die ausgeschieden'en Metallteilchen sammeln sich also unter einer Schutzdecke, die durch eine gekühlte Masse des leichten Metalls selbst gebildet ist; diese wird ."nach Maßgabe ihrer Bildung nach und nach aus dem Elektrolyten heraus-

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gi hoben, so -daß man eine erhebliche Menge des gewünschten Metall? in der Form eines Blockes oder einer Stange erhält. :."■■■ : . ν

Eine Einrichtung zur Ausführung '.des "V₁ er-'.] fahrens ist auf der^erchn.ung dargestellt.. ^:Fig. r'; - zeigt die Einjpdiiung kurze Zeit nacli Beginn des Verfahrens, Fig. 2 nach Ansammhing einer ■ ei lieblichen Menge fies Metalls. '■'-.:

Die elektroiytisclie Zelle wird durch einen

ίο Behälter Λ gebildet, der aus Gußeisen bestehen kann, und zweckmäßig "..runde Form besitzt. Eine Kathode Ii ragt in der Mitte durch den Boden des Gefäßes.4 empor· und eine Anode C aus Kohle oder Graphit ist ringförmig an den Seiten-

wänden, und zwar zweckmäßig konzentrisch zur Kathode, angeordnet. Die Kathode und .' die Anode sind von dem eisernen Gefäß durch Schichten ct. α aus Isoliermaterial getrennt. Das Gefäß ist derart angeordnet, daß, wenn es bis zu einer gewissen Höhe mit dem Salz oder den Salzen, die den Elektrolyten bilden, angefüllt ist und eine genügende Stromzufuhr erhalt, um den Elektrolyten in geschmolzenem Zustand zu erhalten, der Boden des Gefäßesjjureli eirie^ge-

^J5 kü 1 iltc_Sc.hic 1 iiL-dr;s ^irfetcol^as^j^sE^tzt^lst.

HL>ies wird zweckmäßig dadurch erreicht, daß man das Gefäß mit einem Mantel D versieht, durch

. welchen kaltes Wasser fließt. Die Kathode, die aus Eisen oder Stahl bestehen kann und zweckmäßig kegelförmig ausläuft, endigt in einer gewissen Entfernung von der Oberfläche des Elektrolyten. Über der Kathode und am besten konzentrisch zu' ihr ist ein Sammelring oder eine Scheidewand E. vorgesehen, die mit einer Einrichtung für Wasserkühlung ausgestattet ist, so daß sie an ihrer Oberfläche eine genügende Schicht, des Elektrolyten abkühlt und ihn da-. durch schützt. Das Wasser wird dem ringförmigen Rohr Ii durch Rohre b,b zugeführt.

Die Wirkung des Ringes E besteht darin, daß er das ausgeschiedene Metall, Reiches Vor! der Kathode aufsteigt, umgrenzt und es von den Gasen ■ scheidet, die von der Anöde aufsteigen. Es: ist ferner eine Hebevorrichtung F yorge-

sehen, die gemäß der Zeichnung au« eirieV Zange mit Schenkeln c; c besteht, die bei i gelenkig verbunden sind und durch Schäkel β mit einem Aufhängeseil oder Kette f ^verbunden sind. Das Hebeorgari /. ist über Rollen geführt und trägt an seinem anderen Ende ein Gegengewicht χ. Die Hebevöf ichtühg könnte auch in * irgendeiner anderen Weise ausgeführt sein. Bei der praktischen '"Ausführung des Verfahrens wird das elektrolytische Gefäß'nut einem geeigneten Elektrolyten angefüllt· gehalten, welcher in geschmolzenem Zustand gehalten -iiiul durch den von der Anode zu der untergetauchten Kathode übergehenden '".elektrischen Strom gelöst wird. - '.'■■■ Λ

-Das Metall wird an der Kathode in -geschmolzenem.'Zustand entwickelt, löst sich voii ihr'^h kleinen Teilchen Ids und 'steigt nach der Oberfläche des Elektrolyten auf, wo es sich anhäuft, bis der Sammolring durch eine Schicht des Metalls angefüllt ist, dessen Oberfläche zu .einem festen Körper durch die kühlende Wirkung der Luft gekühlt ist, und dessen untere Fläche genügend weich oder geschmolzen ist, ■um mit den beständig von der Kathode ansteigenden Metallteilen sich zu verbinden. Die 70' Temperatur des Elektrolyten wird· genügend niedrig gehalten,.'um diese Abkühlung der V. oberen Fläche des Metalls zu ermöglichen, so daß das letztere eine Platte oder eine Decke über dein Elektrolyten im Sammelring bildet.

Wenn sich auf der Oberfläche des Elektrolyten eine Metallschicht von genügender Dicke gebildet hat, wird diese entweder fortgenommen oder allmählich gemäß der Zunahme ihrer Tiefe angehoben, so daß eine Stange oder ein Block von jeder beliebigen'-Länge gebildet werden kann. Zum Zwecke dieses Anhebens braucht ■ man nur mit der gebildeten Platte die Zange der Hebevorrichtung F in Eingriff zu bringen _; und die Zange auf irgendeine Weise zu heben, z. B. durch Hinzufügen von Gewichten zu dem Gegengewicht /;,· wodurch nicht nur die Zange selbst, sondern auch das Gewicht der erzeugten Metallmasse h ausgeglichen wird, so daß die letztere teilweise, aber nicht vollständig aus dem Elektrolyten herausgehoben wird. Da das neu gebildete Metall sich am unteren Ende ansetzt, so kann man die Metällmasse allmählich anheben, indem man fortwährend das Gewicht des Gegengewichts vergrößert. Bei Fig. 2 hat der Metallblock h bereits eine erhebliche Ausdehnung in der Höhenrichtung, und sein oberer Teil ist um ein entsprechendes Stück angehoben. ■ -.-■ ·.... ·. -.-■ '..■; · ..':■ -.' ' _; ■ ■'.'.:" . '_,:, .,

Auf Wunsch kann bei Beginn des Verfahrens eine Decke aus einem .anderen als dem zu ^-gewinnenden Metall verwendet werden, an dem das erzeugte Metall anhaftet, so daß bald der wirksarne Teil der Decke, der mit dem Elektro- (X lyten in Berührung ist, aus dem zu gewinnenden 1 ζ^ Metall besteht. Aber bei einiger Sorgfalt ist es fr* möglich, nur das zu erzeugende Metall als Decke -^ zu verwenden. Hierbei wird folgendermaßen ζ^ verfahren: Die aufsteigenden'; Metallteilchen werden sorgfältig überwacht und am Verbrennen durch wiederholtes Eintauchen in den Elektrolyten verhindert, bis sich eine genügende Menge zu einer Decke angehäuft hat, deren obere Flache so weit gekühlt ist, daß sie an der Luft '. nicht mehr brennt. Diese Decke bildet sich rasch infolge der Kohäsion der von der Kathode aufsteigenden Metallteilchen. :

Die Decke oder die Masse des erzeugten Metalls hat nichts'mit den elektrischen Vorgängen zu tun und ist völlig von der Kathode getrennt, die .notwendigerweise'^v untergetaucht sein muß und eine verhältnismäßig kleine Ausdehnung

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;. besitzt, damit die Stromdichte an ihrer Oberfläche groß genug ist, um -eine solche Hitze zu entwickeln, daß das ausgeschiedene Metall in geschmolzenem Zustand gehalten wird und

5 sich zu Kügelchen vereinigt.

'■'■' ' Man kann auch den Sammelring fortlassen, indem man bei Beginn des Verfahrens eine

. ,Deckplatte verwendet, welche die aufsteigenden Metallteilchen zurückhält Und daran hindert,

ίο nach der. Anode hin zu schwimmen: Die Verwendung^: eines Sammelringes ist jedoch yorzu-

'...:.. ziehen, um die Isolierung und Ansammlung der an der Anode sich entwickelnden Gase zu erleichtern, falls dies erwünscht ist.

Claims

¹⁵ Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung der schwerer schmelzenden Leichtmetalle (Erdalkalimetalle), wie Calcium, Ma-20 gnesium oder deren Legierungen, unter Anwendung eines spezifisch schwereren Elektrolyten und einer untergetauchten Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Bades so kühl gehalten wird, daß die durch das Bad in geschmolzenem Zustand ..hochsteigenden Metallteilcheii an der Oberfläche erstarren. ' ' .- . ·

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet.daß das durch den Elektrolyten aulsteigende Metall innerhalb eines von einem hohlen Sammelring, in welchem · .eine Kühlflüssigkeit zirkuliert, umschlossenen Raumes aufgenommen wird. ; /

^: 3.^; Verfahren nach Anspruch 1, dadurch .gekennzeichnet, daß die Kühlung des oberen ■ Teiles des Bades nur so weit getrieben wird, daß die aufsteigenden Metallteilchen fest werden, aber in genügend heißem Zustand bleiben; um ein Zusammenhaften derselben zu ermöglichen, so daß das gewonnene Metall sich vereinigt und in einer geschlossenen. Masse an der Oberfläche des Bades fest wird.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltene, weder in den Stromkreis eingeschaltete noch eine Elektrode bildende Metallmasse nach Maßgabe ihrer Zunahme allmählich angehoben wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.

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