DE344427C - Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Zersetzung von wasserfreiem Magnesiumchlorid zu Magnesium und Chlor - Google Patents

Description

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein

Verfahren zur elektrolytischen Zersetzung von wasserfreiem Magnesiumchlorid zu Magnesium und Chlor, ohne Zusatz irgendwelcher Art zum elektrolysierten Magnesiumchlorid.

Bekanntlich gelang es "bisher nicht, Magnesium elektrolytisch aus Magnesiumchlorid allein praktisch darzustellen und die allgemeine Praxis bestand darin, in der elektrolytischen Zelle ein Magnesium-Kalium-Doppelsalz, wie z. B. Karnallit zu verwenden, zu welchem oft Kalziumfluorid zugesetzt wurde; hierbei dienten die fremden Salze als Flußmittel. Es ist ferner (infolge der Anwendung solcher Flußsalze) allgemein Gebrauch, in den bestehenden Verfahren die Zelle periodisch zu demontieren und das Magnesium dadurch zu sammeln, daß ihm gestattet wird, sich im Elektrolyten abzusetzen, nachher der erstarrte Elektrolyt zerbrochen,

ao das Magnesium davon getrennt und durch Wiederversehmelzen gereinigt wird.

Solche Operationen sind äußerst kostspielig und umständlich und die Gegenwart eines andern Metallsalzes im Elektrolyt verursacht überdies, gemäß den bekannten Gesetzen der Massenreaktion und der elektrolytischen Dissoziation unvermeidlich, den Niederschlag yon Unreinigkeiten im Magnesium, während Ünreinigkeiten ebenso unvermeidlich durch das öftere Demontieren der Zelle mitgesammelt werden.

Es wurde auch vorgeschlagen, solche zusammengesetzte Elektrolyte zu verwenden und hierbei das Metall von einem elektropositiveren Metall aufnehmen zu lassen und es nachträglich aus demselben durch eine sekundäre Elektrolyse zu gewinnen, wobei als elektropositivere Metalle zu diesem Zwecke Kupfer, Aluminium und Zinn vorgeschlagen wurden. Erfinder hat durch Vei suche festgesetzt, daß durch keine dieser Arbeitsweisen reines Metall erzeugt werden kann.

Erfinder hat nun gefunden, daß es gelingt, reines Magnesiummetall durch Elektrolyse mittels des Zweizellenverfahrens zu erhalten, wenn in der primären Zelle eine Bleimagnesiumlegierung von vorzugsweise 5 bis 10 Prozent Magnesiumgehalt als Kathode und dieselbe Legierung in der sekundären Zelle als Anode benutzt wird und die Elektrolyte sowohl in der primären als in der sekundären Zelle ausschließlich aus wasserfreiem Magnesiumchlorid gebildet sind.

Zur Ausführung dieses Verfahrens wird vorzugsweise eine. zweizeilige Elektrolysiervorrichtung verwendet, bei welcher vom Deckel der sekundären Zelle herabhängende Kathoden aus Eisen oder Stahl, die als Stangen in den Elektrolyten hineintauchen und auf denen sich das

ΊΚΓ

Magnesium niederschlägt, um auf dem genannten Elektrolyt zu schwimmen, serienweise an gesondert wegnehmbaren Zusatzdeckeln befestigt sind, die in Öffnungen des in den elekirischen Stromkreis durch die Zellen hindurch eingeschalteten Hauptdeckel eingesetzt sind und wovon jeder durch einen biegsamen Leiter mit dem Hauptdeckel verbunden ist, so daß irgendwelcher Zusatzdeckel mit der von ihm ίο getragenen Serie Kathoden weggenommen und wieder aufgesetzt werden kann, um von Zeit zu Zeit behufs Herausnahme von Magneisum Zutritt zur Zelle zu erhalten ohne den Hauptdeckel entfernen zu müssen und ohne den elektrischen Strom zu unterbrechen bzw. die Wirkung des Prozesses an den Kathoden der übrigen Zusatzdeckel in irgendwelcher Weise zu stören.

Im nachstehenden sei die Erfindung unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnung näher erläutert.

Abb. ι ist ein Längsschnitt, Abb. 2 eine Draufsicht und Abb. 3 ein Querschnitt der Einrichtung mit primärer und sekundärer Zelle aus • Gußstahl, die durch ihre Zellenkörper in elektrischer Verbindung stehen, wie bei χ ersichtlich ist. Die beiden Zellen können, von den Deckeln und den Elektroden abgesehen, in bezug auf Gestaltung und Bau identisch sein. Jede derselben besitzt einen Hauptkörper 1 bzw. 2, der beim Boden durch Öffnungen 4 und 5 miteinander gegenüberstehenden Töpfen 6 und 7 kommuniziert, wovon der eine Topf zum Einbringen der Magnesiumbleilegierung und der andere zum Herausnehmen der Legierung dient. Vor der Öffnung zwischen der eigentlichen Zelle und dem Topf 7 befindet sich das Wehr 8, das sich quer von einer Seite der Zelle zur anderen erstreckt und gleichhoch ist als die Höhe, auf welcher die Legierung vorhanden sein soll, während die Wandlungen der eigentlichen Zelle viel höher sind, um das geschmolzene Elektrolyt aufnehmen zu können und um einen Raum zu schaffen für das Chlorgas und für die Lagerung der Anode 9 in der primären Zelle und der Kathode 10 in der sekundären Zelle an in geeigneter Weise isolierten Deckeln 11 und 12, die die bezüglichen Zellen abschließen. Der Teil der eigentlichen Zellen 1 und 2, der sich über dem Nievau des Oberteils des Wehres 8 befindet, sowie die untere Seite der Deckel ist mit Ton 13 oder mit anderem feuerfestem Schutzmaterial ausgefüttert. Die Zellen sind paarweise nebeneinander angeordnet, und zwar in solcher Lage zueinander, daß die aus der primären Zelle 1 entnommene Legierung bequem in die sekundäre Zelle 2 befördert werden kann und umgekehrt. Die primäre Zelle 1 ist mit Anoden 9 ausgerüstet, vorzugsweise aus Graphit, wobei die Bleimagnesiumlegierung die Zellenkathode darstellt, während die sekundäre Zelle 2 Kathoden 10 aus Eisen oder Stahl aufweist und hierbei die Bleimagnesiumlegierung die Zellenanode bildet. Bei dieser Doppelzellenanordnung durchfließt der elektrische Strom die beiden Zellen in Hintereinander-Schaltung, indem die Anoden 9 der ersten Zelle 1 den positiven Pol und die Eisen- bzw. Stahlkathoden 10 in der sekundären Zelle den negativen Pol darstellen, während die geschmolzene Legierung eine sekundäre bzw. intermediäre Elektrode darstellt. Irgendwelche Anzahl solcher .Zellenpaare kann, wenn gewünscht, hintereinandergeschaltet werden.

Die Anoden 9 werden vorzugsweise in Öffnungen des Deckels 11 der primären Zelle 1 montiert und darin verkittet, während die elektrische Verbindung derselben mit dem an den Stromkreis gelegten Deckel durch eine Anzahl Leiter 14 gesichert ist, die einerends in Vertiefungen des Deckels eingesetzt und anderends in Vertiefungen der Anoden 9 hineinragen, wobei diese sämtlichen Vertiefungen-mit geschmolzenem Blei ausgegossen sind.

Es ist vorzuziehen, die Kathoden 10 serienweise von mehreren zusätzlichen Deckeln 15 tragen zu lassen, die in Öffnungen des im elektrischen Stromlcreis eingeschalteten Hauptdeckels 12 eingesetzt sind, wobei jeder dieser Zusatzdeckel 15 mittels eines biegsamen Leiters 16 mit dem Hauptdeckel 12 verbunden ist, so daß irgendwelcher Zusatzdeckel mit der von ihm getragenen Serie Kathoden 10 augenblicklich mittels eines Handgriffes 17 weggenommen und wieder eingesetzt werden kann, ohne die übrigen Teile der Einrichtung zu nachteilig zu stören.

Beim Betrieb der Zellen, tritt ein Teil der Legierung, die durch Aufnahme von Magnesium ihr Volumen vergrößert, über das ■ Wehr 8 und ergießt sich in den daneben befindlichen Topf, aus welchem sie entnommen und in die sekundäre Zelle 2 durch dessen entsprechenden Topf hindurch eingeführt wird. Die ganze Legierung wird periodisch von einer Zelle in die andere verbracht. Die elektrolytische Wirkung des Stromes in der sekundären Zelle sammelt an den Eisen- bzw. Stahlkathoden das Magnesium, das in geschmolzenem Zustande auf dem Elektrolyten schwimmt. Dieses metallische Magnesium, 'das in keiner Weise verunreinigt ist, verlangt kein Wiederschmelzen, sondern kann aus der Zelle geschöpft und z. B. direkt in Formen ;egossen werden. Es wurde gefunden, daß sich, kein Blei mit dem metallischen Magnesium niederschlägt, und daß, wie hiervor erwähnt, 1x5 der dargestellte reine bzw. praktisch reine Chloridelektrolyt eine lösende Wirkung weder auf das niedergeschlagene Magnesium, noch auf das Blei der Legierung hat, so daß eine vollkommene oder beinahe vollkommene Stromausnutzung erzielt wird. Das Leitungsvermögen ist auch äußerst gut.

Während des Betriebes der elektrischen Zellen soll die Legierung möglichst ruhig bleiben, während der Zeit des Stromdurchflussses, d. h. wahrend ungefähr 6 Stunden, vor jeder Metallentnahme aus der Einrichtung, und hierbei die Voltstärke an den Zellenklemmen' während dieser. Zeit konstant, bleiben, weil das leichte Schwinden der Legierung in der sekundären Zelle den Widerstand in demselben Maße erhöht,

ίο als· die Ansammlung von Magnesium um die Kathoden herum den Widerstand reduziert. Das Magnesiummetall schwimmt in. großen Massen in dem geschmolzenen Elektrolyt-Wenn eine hinlängliche Menge dieses Metalls in der sekundären Zelle sich angesammelt hat, so werden die kleinen Deckel und die Kathoden derselben sukzessiv abgehoben und das Magnesium kann dann bequem, vom Elektrolyt abgeschöpft werden, und der Deckel und die Elektroden können nachher wieder aufgesetzt werden, ohne daß der Durchfluß des elektrischen Stromes unterbrochen werden muß, da die ganze Operation nur einige Minuten beansprucht. Von Zeit zu Zeit (vorzugsweise unmittelbar nach dem Einsammehl bzw. Herausnehmen des Magnesiums wie oben erklärt) wird die Legierung rasch durch die Zellen, von einer in die andere bewegt, was z.B. dadurch hervorgebracht werden kann, daß man die Legierung aus dem Topf der primären Zelle schöpft und sie in den daneben befindlichen Topf der damit verbundenen sekundären Zelle gießt, oder es kann eine geeignete mechanische Vorrichtung oder die Anordnung von Verbindungskanälen vorgesehen sein, um diese Überführung der Legierung zu bewerkstelligen. Die Öffnungen 18 und 19 in den Deckeln der Zellen dienen zum Einbringen des Elektrolyts in die Zellen.

Claims (2)

Patent-Ansprache:

1. Verfahren zur elektrolytischen Zersetzung von wasserfreiem Magnesiumchlorid zu reinem metallischem Magnesium und Chlor, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrolysiervorrichtung mit primärer und mit sekundärer Zelle verwendet wird, in welcher eine Bleimagnesiumlegierung in der primären Zelle als Kathode und in der sekundären Zelle als Anode dient und die Elektrolyte sowohl in der primären als in der sekundären Zelle aus wasserfreiem Magnesiumchlorid allein gebildet sind.

2. Vorrichtung zur Ausführung des im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden der sekundären Zelle serienweise an Zusatz-

. deckein befestigt sind, die in Öffnungen des in den elektrischen Stromkreis durch die Zellen hindurch eingeschalteten Hauptdeckels eingesetzt sind, wobei jeder zusatzliehe Deckel durch einen biegsamen Leiter mit dem Hauptdeckel verbunden ist, so daß irgendwelcher Zusatzdeckel mit der von ihm getragenen Serie Kathoden weggenommen und wieder aufgesetzt werden kann, um von Zeit zu Zeit behufs Herausnehmens von Magnesium Zutritt zur Zelle zu erhalten, ohne den Hauptdeckel entfernen zu müssen und ohne den elektrischen Strom zu unterbrechen bzw. die Wirkung des Prozesses an den Kathoden der übrigen Zusatzdeckel in irgendwelcher Weise zu stören.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.