DE574434C - Elektrolytische Zelle zur Herstellung von Magnesium - Google Patents
Elektrolytische Zelle zur Herstellung von MagnesiumInfo
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- DE574434C DE574434C DEI36972D DEI0036972D DE574434C DE 574434 C DE574434 C DE 574434C DE I36972 D DEI36972 D DE I36972D DE I0036972 D DEI0036972 D DE I0036972D DE 574434 C DE574434 C DE 574434C
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/04—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of magnesium
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Description
Bei der elektrolytischen Herstellung von Magnesium aus Chlormagnesium oder "aus
chlormagnesiumhaltigen Schmelzen kann man entweder einen Elektrolyten verwenden, der
spezifisch leichter oder spezifisch schwerer als das kathodisch abgeschiedene Magnesiummetall
ist. Die letztere Arbeitsweise hat den Vorzug, daß das an der Oberfläche des Elektrolyten
sich ansammelnde Magnesiummetall
to von Verunreinigungen völlig frei ist. Bei diesem Verfahren ergibt sich jedoch die Schwierigkeit,
die beiden Produkte, nämlich das anodisch entwickelte Chlor und das kathodisch entwickelte Magnesiummetall, voneinander
quantitativ zu trennen. Diese Schwierigkeit der Durchführung einer quantitativen Trennung
der Elektrolysenprodukte' zeigt sich in verstärktem Maße, wenn, wie z. B. in einem
ausgemauerten Behälter, der elektrolysierende Strom gleichzeitig die Beheizung des Bades
übernehmen soll, weil hierbei infolge der erhöhten Belastung des Bades auch relativ größere
Chlormengen entwickelt werden und aufzufangen sind.
Es liegt nahe, die Trennung mit Hilfe eines stromdurchlässigen, durchgehenden Diaphragmas
durchzuführen. Es hat sich aber gezeigt, daß der strukturelle Zusammenhang aller Diaphragmen,
aus welchen Stoffen sie auch itnmer hergestellt sein mögen, in kurzer Zeit
durch die starke Überhitzung infolge des erhöhten Widerstandes derart gelockert wird,
daß eine praktische Verwendung solcher Diaphragmen ausgeschlossen ist. Auch wird z. B.
eine Trennwand, die nur aus einem Drahtnetz besteht, wie sie in der NaCl-Elektrotyse verwendet
wird, in kurzer Zeit zerstört.
Ein anderer Weg zur Trennung der Elektrolysenprodukte besteht darin, daß zwischen
den Elektroden unter Verzicht auf die Stromdurchlässigkeit eine massive Trennwand aus
nicht leitendem Material angebracht wird, die mindestens ebenso tief wie die Elektroden in
den Elektrolyten eintaucht. Auch auf diese Weise gelingt es, die Produkte der Elektrolyse
vollständig voneinander zu trennen; dabei ergibt sich jedoch eine hohe Badspannung
und irisbesondere auch ein starkes Spannungsgefälle" zwischen beiden Seiten der Trennwand,
da die Stromlinien gezwungen werden, ihren Weg um die untere Kante der Trennwand
herum zu nehmen. Nun besitzen aber alle Materialien, die für eine derartige isolierende
Trennwand in Frage kommen, wie z. B. feuerfeste keramische Stoffe, eine gewisse Porosität und saugen sich infolgedessen mit
dem Elektrolyten voll. Es tritt daher auch hier ein beträchtlicher Anteil des Stromes
durch die Trennwand hindurch und führt alsbald ihre Zerstörung herbei. Am gefährdetsten
ist diejenige Stelle der Trennwand, an der diese aus der Schmelze herausragt. Hier
lagert sich im Kathodenraum das abgeschiedene kathodisch polarisierte Magnesium ab
und liegt unmittelbar an der Trennwand an,_ Dort ist also die Kathode durch das abge-
schiedene Magnesium der Trennwand und damit auch der Anode sehr stark genähert.
Infolgedessen fließt ein beträchtlicher Anteil des Stromes dort hindurch, so daß diese Stelle
der Trennwand besonders stark erwärmt wird, wobei das abgeschiedene Magnesium in
heftiger Weise die kieselsauren Bestandteile der Trennwand unter Reduktion angreift.
Es wurde nun gefunden, daß diese Zerstörung massiver Trennwände geringer wird,
wenn man beide Elektroden über die Trennwand hinaus in den Elektrolyten eintauchen
läßt. Es ist weiterhin gefunden worden, daß man diese Zerstörung fast gänzlich beseitigen
kann, wenn man beide Elektroden in solchen Ausmaßen, daß sie fast den ganzen Querschnitt
des Bades einnehmen, bis nahe an den Boden des Bades, und zwar so weit über die Trennwand
hinaus in den Elektrolyten eintauchen läßt, daß der Abstand der Trennwand vom Boden
ein Vielfaches des Abstandes der Elektroden vom Boden des Bades beträgt. Alsdann wird
nämlich der Widerstand des in den Poren der Trennwand befindlichen Elektrolyten ein so
vielfach größerer als der des darunter befindlichen freien Elektrolyten, daß der Anteil des
durch die Trennwand unter dem Einfluß des jetzt viel geringeren Spannungsgefälles
fließenden Stromes so niedrig ist, daß eine Zerstörung durch, thermische oder durch
elektrolytische Einwirkung nicht mehr eintritt.
Dabei hat sich überraschenderweise gezeigt,
daß der Auftrieb des an der Anode entbundenen Chlors in dem spezifisch viel schwereren
Elektrolyten so groß ist, daß das Chlor fast senkrecht an der Anode hochsteigt.
Der Abstand der Trennwand von der Anode muß zwecks restloser Erfassung des Chlors
4.0 hierbei um so größer gewählt werden, je tiefer
die Anode in das Bad eintaucht. Bei Verwendung eines geschmolzenen, wasserfreien und
insbesondere auch kohle- und kieselsäurefreien Chlormagnesiums zur Speisung des Elektrolyten
ist das Streufeld der aufsteigenden Blasen so gering, daß der Abstand nur einen geringen
Bruchteil der Eintauchtiefe der Elektroden zu betragen braucht.
Da auch das Magnesium trotz des geringen
gegen das des Elektrolyten im Bade senkrecht zur Oberfläche steigt, ist es möglich, auch die
Kathode sehr nahe an die Trennwand heranzuführen oder sogar unter dieser anzuordnen,
wenn dem aufsteigenden Magnesium durch entsprechende Abschrägung der Trennwand eine gewisse Führung nach dem Kathodenraum
zu gegeben wird. Andererseits braucht die Trennwand selbst nur so tief in den Elektrolyten
einzutauchen, daß ein sicherer Gasabschluß des Anodenraumes erfolgt.
Durch die Anordnung gemäß Erfindung wird die Zerstörung der Trennwand praktisch
völlig vermieden, gleichzeitig aber auch eine wesentlich niedrigere Spannung des Bades erreicht,
die die Belastung mit höherer Stromstärke und dadurch eine bessere Ausnutzung der Badeinheit ermöglicht.
In den schematisch gehaltenen Zeichnungen ist eine Badkonstruktion gemäß Erfindung
beispielsweise dargestellt, wobei Abb. 1 einen Vertikalschnitt und Abb. 2 einen Grundriß
der Vorrichtung wiedergibt. Der eiserne Behälter a, der mit einer Ausmauerung b versehen
ist, umschließt den Raum c von rechteckigem Querschnitt für die Aufnahme des
Elektrolyten. Ein Deckel d, der beiderseits auf dem Trogrand aufliegt, ist an seinen
äußeren Längsseiten mit den beiden in der Trogwand geführten und weit vom Boden abstehenden,
unten geraden oder abgeschrägten Trennwänden e versehen. Die Kathoden f
sind dicht an der Trennwand oder unterhalb der Trennwand angeordnet. Durch den Deckel
ist die Anode g gasdicht hindurchgeführt. In dem hierdurch gebildeten Anodenraum wird
das aufsteigende Chlor gesammelt und durch das Gasableitungsrohr // seiner Weiterverwendung
zugeführt.
Abb. 3 gibt ein Beispiel für den Aufbau go einer größeren Ofeneinheit durch Aneinanderreihung
einer größeren Anzahl der oben beschriebenen einfachen Badelemente.
Die durch die Anordnung gemäß Erfindung erreichte quantitative Trennung der Elektrolysenprodukte
läßt eine Metallausbeute von 90 °/0 und darüber bei niedrigem
Verbrauch erreichen und gleichzeitig ein Chlorgas von 97 bis 98 °/0 gewinnen. Die erzielte
Haltbarkeit einfacher massiver Trenn- 100, wände gestattet, wirtschaftliche Ofeneinheiten tfj
in großtechnischem Maßstabe ohne mecha- >'·
nisch oder thermisch gefährdete komplizierte Hilfsmittel zu bauen.
Unter den zahlreichen für die elektrolytische Darstellung von Magnesium vorgeschlagenen
Vorrichtungen befinden sich manche, die bezüglich des einen oder anderen Merkmals der vorliegenden Erfindung
nahekommen. Alle diese Vorschläge gestatten no
Joch nicht, die '.'^-.,.luui vorteilhaften
Wirkungen der vorliegenden Erfindung zu erzielen, da ihnen die Bedeutung des Verhältnisses
der gegenseitigen Abstände und Eintauchtiefen im Zusammenhang mit der übrigen Anordnung für den Wirkungsgrad des
Verfahrens unbekannt war und es unter diesen Umständen daher auch nicht nahelag, sie
zur Erzielung eines Optimums desselben in planmäßiger Weise aufeinander abzustimmen.
Unter anderem wurde vorgeschlagen, die Kathode wesentlich tiefer als die Trennwand
Claims (3)
- bis nahe an den Boden des Badgefäßes eintauchen zu lassen, aber dabei .das letztere selbst, einschließlich seines Bodens, als Anode zu verwenden. Dadurch wird aber die Wi rkung der Trennwand für die Trennung des Chlors von dem abgeschiedenen Metall fast völlig gegenstandslos.Eine weitere bekannte Anordnung sieht eine in ihrer Höhenlage verstellbare glockenförmige Trennwand mit in ihrer Mitte angeordneter, ebenfalls nach oben und unten verschiebbarer Kathode vor, während die Anode in die Seitenwand des Bades eingelassen ist. Aus der Tatsache aber, daß dort ausdrücklich angegeben ist, man könne die Kathode in der bekannten Weise auch am Boden des Gefäßes anordnen, ergibt sich, daß diesem Vorschlag d^e Erkenntnis von dem Einfluß der Anordnung der einzelnen Badelemente auf den Wirkungsgrad des Verfahrens fernlag.Endlich zeigen zahlreiche Vorschläge zwar von oben in das Bad eintauchende Elektroden und eine zwischen ihnen angeordnete Trennwand ; aber das Verhältnis der Eintauchtiefen bewegt sich dort nicht in den. für die vorliegende Erfindung ~ kennzeichnenden Grenzen, deren besondere- vorteilhafte Wirkung daher mit diesen bekannten Anordnungen auch nicht erreicht werden kann.• Patentansprüche:ι. Elektrolytische Zelle zur Herstellung von Magnesium durch Elektrolyse von Chlormagnesium in einem schmelzflüssigen Elektrolyten, der spezifisch schwerer ist als Magnesium, und wobei die Elektrolyse in einem Bad durchgeführt wird, in dem zwischen Anode und Kathode eine in den Elektrolyten von oben eintauchende Trennwand aus nicht leitendem Material vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Anode und Kathode nahezu den ganzen Querschnitt des Bades einnehmen, von oben her bis nahe an den nicht leitenden Boden des Bades eintauchen und der Abstand der Unterkante der Trennwand vom Boden des Bades mehr als das Doppelte des Abstandes der Elektroden vom Boden beträgt.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,- daß der Abstand g0 der Trennwand von der Anode weniger als die Hälfte der Eintauchtiefe der Elektroden beträgt.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode näher als die Anode an der Trennwand, zweckmäßigerweise unterhalb der abgeschrägten Trennwand, angeordnet ist.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEI36972D DE574434C (de) | 1929-02-07 | 1929-02-07 | Elektrolytische Zelle zur Herstellung von Magnesium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEI36972D DE574434C (de) | 1929-02-07 | 1929-02-07 | Elektrolytische Zelle zur Herstellung von Magnesium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE574434C true DE574434C (de) | 1933-04-28 |
Family
ID=7189395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEI36972D Expired DE574434C (de) | 1929-02-07 | 1929-02-07 | Elektrolytische Zelle zur Herstellung von Magnesium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE574434C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE908184C (de) * | 1939-05-01 | 1954-04-01 | Vetreria Italiana Balzretti Mo | Elektrischer Schmelzofen mit Elektrodenheizung, insbesondere zur Erzeugung von Glaswolle |
-
1929
- 1929-02-07 DE DEI36972D patent/DE574434C/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE908184C (de) * | 1939-05-01 | 1954-04-01 | Vetreria Italiana Balzretti Mo | Elektrischer Schmelzofen mit Elektrodenheizung, insbesondere zur Erzeugung von Glaswolle |
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