DE527411C - Tiegel aus leitendem Material, vorzugsweise Graphit, zur Verwendung als Badbehaelter und als Anode bei Schmelzflusselektrolysen - Google Patents

Description

Bei Schmelzflußelektrolysen verwendet man häufig den aus Graphit, Kohle oder einem anderen leitenden Material bestehenden Tiegel zugleich als Anode. Durch den meist kreisförmigen Querschnitt des Tiegels und seine Höhe ist dann die Anodenoberfläche bestimmt. In vielen Fällen, insbesondere bei der Herstellung von Beryllium durch Elektrolyse einer feuerflüssigen Schmelze aus einem Gemisch von Erdalkali- und Berylliumfluoriden, muß man nun eine verhältnismäßig hohe Temperatur von etwa 1300 bis 1400⁰C anwenden, so daß bei Anwendung der üblichen Tiegelmaterialien eine verhältnismäßig sehr hohe Strombelastung für die Flächeneinheit der Tiegeloberfläche stattfindet und damit der Tiegel schnell zerstört wird.

Es liegt nun nahe, in solchen und ähnlichen Fällen die Oberfläche der Anode entweder

ao dadurch zu vergrößern, daß man den Querschnitt des Tiegels vergrößert oder zusätzliche Anoden in den Tiegel hineinhängt. Im ersteren Falle würde man indessen einen verhältnismäßig großen Elektrodenabstand und damit eine Verringerung der Ausbeute erhalten. Außerdem tritt hierbei, wie Versuche zeigten, leicht ein Spritzen der Schmelze ein infolge der durch die Wärme hervorgerufenen starken Bewegung der Schmelze. Beim Hineinhängen von zusätzlichen Anoden in den Schmelzbehälter tritt leicht eine von diesen herrührende unangenehme Randwirkung ein und außerdem eine Zerstörung des Teiles dieser zusätzlichen Anoden, der sich oberhalb des Niveaus der Schmelze befindet. Außerdem würde bei der häufig notwendigen starken Vergrößerung der Anodenoberfläche auch eine große Anzahl von Einzelanoden erforderlich sein und dadurch eine Beengung des Schmelzraumes eintreten.

Gemäß der Erfindung wird unter Vermeidung der angegebenen Nachteile eine beliebig große Vergrößerung der Anodenfläche dadurch erreicht, daß der Tiegel selbst mit hauptsächlich in radialer Richtung verlaufenden, am besten schmalen Wandaussparungen versehen ist. Die Wandaussparungen endigen zweckmäßig etwas oberhalb des Tiegelbodens, so daß sie mit diesem in Verbindung bleiben. Außerdem empfiehlt es sich, diese radialen Wandaussparungen untereinander zu verbinden, am besten durch quer angeordnete

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Hellmut Fischer in Berlin-Siemensstadt.

Wandaussparungen von etwa gleicher Tiefe. Durch die Maßnahme erreicht man, daß die Anodenoberfläche beliebig vergrößert werden kann, dadurch, daß-man die Zahl dieser Aussparungen entsprechend groß wählt. Es hat sich gezeigt, daß der Abbrand des Tiegels trotz dieser Aussparungen nicht wesentlich erhöht wird. Man kann die Lebensdauer des neuen Tiegels noch dadurch sehr erheb-

• o lieh vergrößern, daß man auch die oberen Enden der zwischen den Aussparungen liegenden Wandteile untereinander und mit dem Außenteil des Tiegels in leitende Verbindung bringt, vorzugsweise durch eine mit Luft oder

'5 Flüssigkeit ständig gekühlte hohle Abdeckplatte aus Metall.

Dieser neue Tiegel hat nichts Gemeinsames mit einer bekannten Elektrolysierzelle, bei der die Kathoden und Anoden auf einen sehr

ao kleinen Abstand einander gegenübergestellt werden und zur Vergrößerung der Oberfläche mit ineinander passenden Vertiefungen und Höckern versehen sind. Die Hocker haben dabei die Form eines Pyramidenstumpfes.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß der Raum für den Elektrolyten sehr gering ist und man infolgedessen sehr häufig während des Betriebes den Elektrolyten wechseln muß. Infolge der vielen Kanten, die die Elektroden gemäß der älteren Einrichtung besitzen, zeigt sich auch ein sehr schneller Abbrand der Elektroden, so daß dieselben häufig erneuert werden müssen.

Im Gegensatz zu dieser älteren Anordnung wird der durch den neuen Tiegel erzielte Fortschritt dadurch erreicht, daß die Tiegelwand selbst mit schmalen in radialer Richtung verlaufenden Kanälen versehen wird, so daß sich also nur solche Elektrodenteile auf geringem Abstand gegenüberstehen, die an demselben Potential liegen.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Tiegels dargestellt. Abb. 1 zeigt eine Ansicht von oben und Abb. 2 einen Schnitt längs der Linie A-B der Abb. 1.

In dem z. B. aus Graphit bestehenden Tiegel«, der mit dem positiven Pol der Stromquelle verbunden ist, sind in radialer Richtung verlaufende schmale Wandaussparungenö und quer zu diesen verlaufende Wandaussparungen c vorgesehen, die sich beide nahezu bis zum Boden des Tiegels erstrekken (vgl. Abb. 2). Die Kanten der stehenbleibenden Wandungsteile des Tiegels werden am besten abgerundet, wie dies auf der Zeichnung angedeutet ist. In dem verbleibenden eigentlichen Schmelzraum wird die Kathode d eingebracht, die beispielsweise aus einem; hohlen Metallkörper bestehen kann und mit So Luft oder Flüssigkeit gekühlt wird. Dear ■Eintritt des Kühlmittels ist bei e und sein j Austritt bei / angedeutet. Der Schmelzraum ! kann entweder die Form eines Zylinders haben, und er kann auch die aus Abb. 2 ersichtliche Ausbildung erhalten. Bei dieser ist der Querschnitt des unteren Teiles des Tiegels vergrößert, so daß eine entsprechend größere Menge von Schmelzfluß elektrolyse eingebracht werden kann als bei der zylindrischen Ausbildung. Es empfiehlt sich, die oberen freien Enden der durch die Aussparungen b und c getrennten Wandungsteile des Tiegels untereinander und mit dem Außenteil des Tiegels durch eine Metallplatte g zu verbinden, die oben auf sie aufgelegt wird. Diese Platte g, die z. B. aus Eisen bestehen kann, ist zweckmäßig hohl ausgebildet und wird durch ein bei h eintretendes und bei / austretendes Kühlmittel gekühlt. Es hat sich gezeigt, daß durch Anwendung dieser Metallplatte g die Lebensdauer des neuen Tiegels um ein Mehrfaches erhöht wird.

Als Kühlmittel für die Kathode e und auch für die Platte g* kann man beispielsweise strömendes Wasser verwenden. Wenn man z. B. ³/;t 1 eines Gemisches von Erdalkali- und Berylliumfluorverbindungen in einen Tiegel normaler Ausführung, also ohne die oben beschriebenen Aussparungen, einbringt, so muß man zwecks Erzielung der für die Berylliumabscheidung notwendigen Temperatur bei der Schmelzflußelektrolyse z. B. mit 70 Amp. und 70 Volt arbeiten. Nach Anbringung der Aussparungen nach der Zeichnung gelang es, mit dem gleichen Tiegel und der gleichen Schmelze die gleiche Temperatur mit 50 Volt und etwa 220 Amp. zu erzielen, so daß also bei einer Verminderung der Spannung um etwa 33 o/_o eine Steigerung der Stromstärke um über 300 o/_o ohne unzulässig hohe Beanspruchung des Tiegels möglich ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Tiegel aus leitendem Material, vorzugsweise Graphit, zur Verwendung als Badbehälter und als Anode bei Schmelzflußelektrolysen, dadurch gekennzeichnet, daß er mit hauptsächlich in radialer Richtung verlaufenden Wandaussparungen versehen ist.

2. Tiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandaussparungen etwas oberhalb des Tiegelbodens endigen.

3. Tiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Wandaussparungen untereinander verbunden sind.

4. Tiegel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwi-

sehen den radialen Wandaussparungen sich in ihrer Tiefe ebenfalls bis nahe zum Tiegelboden erstrecken.

5. Tiegel nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Aussparungen begrenzten, stehengebliebenen Wandungsteile unter sich und mit dem Außenteil des Tiegels oben durch eine zweckmäßig gekühlte Metallplatte verbunden sind.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen