DE688309C - Zelle fuer die Erzeugung von Metallen durch Schmelzflusselektrolyse - Google Patents

Description

• Zelle für die Erzeugung von Metallen durch Schmelzflußelektrolyse Die Erzeugung von Metallen durch Schmelzflußelektrolyse erfolgt vorzugsweise in durch den Zersetzungsstrom selbst beheizten Zellen, in denen sich das flüssige Metall je nach dem Verhältnis seines spezifischen Gewichtes zu dem des Elektrolyten entweder an der Oberfläche des Bades oder am Boden desselben abscheidet. Für die Abscheidung an der Oberfläche des Bades werden im allgemeinen in den Elektrolyten von oben her senkrecht eintauchende Kathoden gewählt, während man bei der Abscheidung des Metalls am Boden des Bades meist diesen letzteren als im wesentlichen also horizontal liegende Kathode ausbildet. Der letzteren Arbeitsweise wird vielfach bei Metallen mit niedrigem spezifischem Gewicht (Alkalimetalle, Magnesium und Erdalkalimetalle) der Vorzug gegeben, weil der über dem abgeschiedenen Metall befindliche Elektrolyt das leicht oxydierbare Metall vor der Einwirkung der Atmosphäre schützt; ein entsprechendes Verhältnis der spezifischen Gewichte wird in solchen Fällen gegebenenfalls durch indifferente Zusätze zum Elektrolyten erreicht, die dessen spezifisches Gewicht verringern. .
• Bei der Abscheidung des Metalls am Boden des Bades nähert sich jedoch die wirksame Kathodenfläche, die durch das Metall selbst gebildet wird, allmählich der Anode an, da einerseits der Metallspiegel ständig steigt, während die Dicke der Elektrolytschicht abnimmt; dies kann unter Umständen bei nicht rechtzeitigem Abziehen des Metalls aus der Zelle und Ergänzung des Elektrolyten sogar zu Kurzschluß zwischen wirksamer Kathodenfläche und Anode führen. Ein Nachstellen der Anoden zwecks Einhaltung gleichbleibender Abstände ist im Betriebe häufig schwierig durchzuführen und würde insbesondere bei der Elektrolyse von Metallhalogeniden, bei denen Glas anodisch entwickelte Halogen abgefangen werden muß, auch in vorrichtungstechnischer Hinsicht nicht einfach zu bewerkstelligen sein. In jedem Falle haftet aber der bisherigen Arbeitsweise der Nachteil an, daß die Badspannung sich im Verlaufe der Elektrolyse ändert.
• Die Erfindung betrifft eine Zelle für die Erzeugung von Metallen durch Schmelzflußelektrolyse mit Abscheidung des Metalls am Boden der Zelle, bei der diese Nachteile vermieden werden.
• In der Zeichnung (Abb. i) ist eine Zelle gemäß Erfindung in schematischer Weise im Schnitt wiedergegeben. Die Abb. 2 bis 4 zeigen im Detail verschiedene Ausführungsformenfür die Anordnung der Elektroden.
• i ist die aus feuerfestem, gegenüber dem Elektrolyten und dem Metall beständigem Stein gemauerte Wanne, die gegebenenfalls durch einen Deckel 2 oben abgeschlossen ist, durch den die gasförmigen Anodenprodukte (beispielsweise Chlor) aufgefangen und in bekannter Weise abgesaugt werden können (bei 3). Der Boden der Wanne ist mit einer Kohleschicht 4 ausgesetzt, welch letzterer vermittels der Stromzuführung 5 Spannung zugeführt wird. 6 sind oberhalb der Kohlesahicht angeordnete Balken aus Kohle oder einem als Kathode sich eignenden Metall, die zweck-, mäßig auf die erstere nur lose aufgesetzt sind. 7 sind Kohleanoden bekannter Art, die in bekannter Weise vermittels der Stromzuführungen 8 an die Gegenspannung angeschlossen sind. 9 ist der Elektrolyt.
• Nach Füllung der Wanne mit dem Elektrolyten findet der Stromübergang bevorzugt unmittelbar zwischen der Kohleschicht 4. und den Kohleanoden 7 statt, da die leitende Verbindung zwischen den Balken 6 und der Kohleschicht noch lose ist. Die Badspannung ist also verhältnismäßig hoch, so daß eine raschere Erwärmung des Elektrolyten erfolgt. Sowie sich aber an den Balken 6 Metall abscheidet, stellt dieses einen guten Kontakt zwischen den Anodenbalken und der Kohleschicht 4 her, so daß nunmehr der Stromübergang ausschließlich zwischen den oberen Begrenzungsflächen der Balken 6 und der Anode 7 erfolgt. Das abgeschiedene Metall läuft an den Balken 6 herab und sammelt sich oberhalb der Kohleschicht io an. Gleichzeitig sinkt auch die Badspannung auf den dem geringen Abstand zwischen Balken 6 und Anode 7 entsprechenden niedrigeren Wert und bleibt von da ab unverändert.
• Das Metall kann in größeren Zeitabständen ohne Unterbrechung des Betriebes und ohne Veränderung der Badspannung durch das Stichloch i i abgezogen werden.
• Zwecks Erleichterung des Herabfließens des abgeschiedenen Metalls an den Kathodenbalken werden die wirksamen Elektrodenflächen zweckmäßig gemäß Abb. 2 derart ausgebildet, daß sie schräg, aber paarweise zueinander parallel verlaufen. Gemäß Abb.3 kann der Sammelraum für das abgeschiedene Metall durch keilförmige Ausbildung der Kathodenbalken, die sich über die ganze Breite des Bades erstrecken und von der Wandung der Wanne gehalten sind, vergrößert werden. Bei der Ausführungsform nach Abb.4, bei der die Zwischenräume zwischen Anoden- und Kathodenflächen im Zickzack verlaufen, wird eine strömende Bewegung des Elektrolyten begünstigt, so daß einer örtlichen Verarmung des letzteren entgegengewirkt wird.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zelle für die Erzeugung von Metallen durch Schmelzflußelektrolyse unter Abscheidung des Metalls an dem als Kathode ausgebildeten Boden der Zelle, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Kathodenfläche durch die oberen Begrenzungsflächen von auf dem leitenden Boden (4) der Zelle ruhenden Kathodenelementen (6) gebildet wird, in deren Zwischenräumen sich das abgeschiedene Metall sammelt.
2. 2. Zelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Begrenzungsflächen der Kathodenelemente abgeschrägt sind und daß die untere Begrenzungsfläche der Anoden diesen abgeschrägten Flächen parallel verläuft.