DE460803C

DE460803C - Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von leichten Metallen, wie Magnesium und Calcium

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Publication number: DE460803C
Application number: DEJ28635D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-07-27
Filing date: 1926-07-27
Publication date: 1928-06-11

Description

Bei den bis jetzt bekannten elektrolytischen Verfahren zur Herstellung von Magnesium und ähnlichem waren die Elektrolyte aus geschmolzenen Salzen hergestellt, die schwerer sind als das abgeschiedene geschmolzene, die Kathode oder einen Teil der Kathode bildende Metall. Das Magnesium kam somit im Maße seiner Bildung auf die Oberfläche in Form von geschmolzenen, leicht oxydierbaren Teilchen herauf und verbrannte teilweise. Die vorliegende Erfindung gestattet, die Oxydation zu vermeiden. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß auf der schwimmenden kathodischen Metallschicht zwischen den diese einschließenden Wänden als Schutzdecke die Schicht eines Salzes unterhalten wird, das leichter als das abgeschiedene flüssige Metall ist. Um das Sammeln des abgeschiedenen Metalls zu erleichtern, können

ao die Wände, zwischen denen das abgeschiedene Metall und die schützende Salzdecke liegt, aus einem solchen leitenden Stoff bestehen oder mit einem solchen leitenden Stoff überzogen sein, der in bezug auf das abgeschiedene Metall benetzbar ist.

Die zur Ausführung des Verfahrens dienenden Vorrichtungen sind in drei Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt. Für die Herstellung von Magnesium besteht der Elektrolyt vorzugsweise aus Chlormagnesium allein oder im Gemisch mit Alkalichloriden und Erdalkalichloriden und evtL auch mit Fluoriden, so daß das geschmolzene Bad eine bestimmte größere Dichte als das flüssige Magnesium bei der Arbeitstemperatür besitzt. Man kann z. B. folgende Zusammensetzung verwenden:

MgCl₂ 75"7_Of

BaCl₂ 20%,

CaF₂ 5%.

Die Anode kann durch die Wandungen der Elektrolytkufe gebildet sein oder einen Ring aus Graphit oder amorpher Kohle aufweisen. Die Sohle besteht aus widerstandsfähigem Stoff. Die Kathode wird auf die Oberfläche des Bades aufgesetzt und kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein, während der aktive Teil der Kathode immer durch die Schicht des flüssigen Magnesiums gebildet wird. Die Kathodeneinrichtung nach Abb. 1 besitzt einen Ring aus leitendem Stoff, wie Metall, oder einen Ring aus Eisenblech, welcher innen mit einem leitenden Stoff überzogen ist; der leitende Stoff soll in bezug auf das abgeschiedene Metall benetzbar sein. Die Außenfläche der Kathode besteht, sei es aus

einem inerten Stoff c, sei es aus einer durch Kühlschlange festgemachten Chloridschicht, welche als Stütze für eine ununterbrochene Schicht e von flüssigem Magnesium dient, das auf der Oberfläche des Bades g- schwimmt. Diese Metallschicht ist erfindungsgemäß an der oberen Fläche vor jeder Berührung mit Luft durch eine Schicht^ eines Salzes, das leichter als das abgeschiedene flüssige ίο Metall ist, z. B. des der geschmolzenen Chloride, geschützt. Das Gemisch wird in solchem Verhältnis zusammengesetzt, daß es spezifisch leichter als das flüssige Magnesium ist, und besteht z. B. aus 5 KCl und MgCl₂. Das Magnesiummetall sammelt sich unterhalb der früher hinzugefügten Magnesiumschicht, während das Gleichgewicht der Dichte derart ist, daß das Metall nicht aus dem als Kathodenstütze dienenden Ring entweichen kann. Das Magnesium wird durch die obere Schicht f der geschmolzenen Chloride hindurch aufgeschöpft.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel besteht aus einem kleinen Kasten aus Eisenblech, welcher die Gestalt einer umgekehrten Pfanne besitzt von großem Durchmesser und geringer Höhe und deren Öffnung nach abwärts gerichtet ist und gerade die Oberfläche des Bades berührt. Dieser Blechkasten wird vorher mit' flüssigem Magnesium gefüllt, und während der Elektrolyse übersteigt das sich auf der flüssigen Magnesiumschicht e absetzende Magnesium den unteren Rand der Pfanne und sammelt sich in dem ringförmigen Raum Λ, der zwischen der Pfanne und dem Außenzylinder c vorgesehen ist. Der - Außenzylinder besteht entweder aus widerstandsfähigem Stoff allein oder aus einem solchen überdeckt innen mit Blech, sei es aus einem Blech, welches mit durch Kühlschlange "verfestigtem Chlorid überlagert ist, sei es einfach aus festem Chlorid.

Das sich in dem ringförmigen Raum sammelnde Magnesium kann im Maße seiner BiI-dung ausgeschöpft werden oder zu einer einzigen Schicht angesammelt und mit einem leichten Gemisch "von geschmolzenen Chloriden zur Verhinderung der Oxydation überzogen werden.

Die Vorrichtung kann ferner einen widerstandsfähigen Ring enthalten, welcher mit einem Metall auf seiner Innenfläche überzogen ist oder nicht. Ferner kann ein Blechring benutzt werden, der durch mit Kühlschlange verfestigtes Chlorid eingeschlossen ist. Schließlich kann ein Ring aus festem Chlorid vorgesehen sein, in dessen Innern -: - sich der leitende Teil der Kathode befindet. Die ursprüngliche Kathode kann aus einem Gitter'oder einer gelochten, wagerecht liegenden Metallplatte bestehen und die Form einer umgekehrten Pfanne besitzen. Die Pfanne ist aus, einem nicht schmelzbaren Metall hergestellt, welches sich mit dem abgeschiedenen Metall ein wenig legiert, wie z. B. Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Vanadium, Titan, Silicium und ihren Legierungen. Die Pfanne kann aus einem gar nicht legierbaren Metall bestehen, welches aber mit einem der genannten Metalle oder mit einem schmelzbaren Metall von geringer Legierbarkeit überzogen ist, wie z. B. Antimon, Wismut, Zinn, oder auch mit" einer dünnen Schicht eines leicht legierbaren Metalls, wie Kupfer, Zink und Aluminium.

Die Anwendung der genannten Metalle gestattet, an ihrer Oberfläche eine mit Magnesium gesättigte Legierungsschicht oder eine anhaftende Magnesiumschicht zu bilden, auf welcher sich das flüssige Magnesium ablagert, welches dann als aktive Kathode wirkt. In gewissen Fällen kann man die vorherige Hinzufügung einer flüssigen Magnesiumschicht in Fortfall bringen. In diesem Falle wird die schützende Schicht der leichten Chloride erst nach der Bildung einer flüssigen Magnesiumschicht hinzugefügt, die die ganze Fläche überlagert und so das Vermischen der leichten Chloride mit dem Elektrolyten verhindert.

Man könnte bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Blechpfanne durch eine Pfanne aus dem bei der dritten Ausführungs form genannten Metall ersetzen. Wenn dieses Metall oder Legierung bei der Betriebstemperatur unschmelzbar ist, so kann die Pfanne aus einem dieser Metalle hergestellt sein. Ist dagegen das Metall bei der Betriebstemperatur schmelzbar, so besteht die Pfanne aus mit dem einen der Metalle überzogenen Eisenblech. . 10a

Die Kathode könnte auch durch beliebige Kombination der Ausführungsformen gebildet sein, wie z. B. aus kombinierten Ringen, ; Pfannen, Platten, Gittern. Die Vorrichtung und das Verfahren sind auch für sogenannte sekundäre Elektrolyse anwendbar, d. h. Elektrolyse in zwei Arbeitsstufen, bei welcher in einer ersten Kufe die Legierung des betref- : fenden Metalls hergestellt wird, aus welcher dann in der zweiten Kufe das reine Metall dargestellt wird. Die Zwischenlegierung kann dann die aus Graphit oder amorphe Kohle bestehenden Anoden ersetzen. Die Dichte des Bades ist dann eine zwischenliegende zwischen derjenigen der am Boden des Bades geschmolzenen Legierung und derjenigen des reinen Metalls.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

X. Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von leichteren Metallen, wie Magnesium und Calcium, aus einem ge-

schmolzenen Elektrolyten, der schwerer ist als das abgeschiedene geschmolzene, die Kathode bildende Metall, dadurch gekennzeichnet, daß auf der schwimmenden kathodischen Metallschicht zwischen den diese einschließenden Wänden als Schutzdecke die Schicht eines Salzes unterhalten wird, das leichter als das abgeschiedene flüssige Metall ist.
2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände, zwischen denen das abgeschiedene Metall und die schützende Salzdecke liegt, aus einem solchen leitenden Stoff bestehen oder mit einem solchen leitenden Stoff überzogen sind, der in bezug auf das abgeschiedene Metall benetzbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Bekleidungsstoff für die Einschließungswände aus Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Vanadium, Titan, Silicium oder aus Legierungen dieser Metalle besteht, sofern diese Metalle oder Legierungen mit dem abgeschiedenen Metall ein wenig legierbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ursprüngliche Kathode, an welcher sich zuerst das darzustellende Metall abscheidet, eine gelochte, wagerecht liegende Metallplatte ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.