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Verfahren zur Herstellung von Blei und Alkalimetall enthaltenden Legierungen
Die Herstellung von Blei-Alkalimetall-Legierungen erfolgte bisher allgemein durch
Zusammenschmelzen dieser Metalle. Die Durchführung dieses Verfahrens bietet indessen
Schwierigkeiten und erfordert vor allem die gesonderte Herstellung des Alkalimetalls.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Blei-Alkalini.etall-Legierungen durch
Elektrolyse geschmolzener Alkalimetallhalogenidemit :einer geschmolzenen Bleikathode
herzustellen. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß die Durchführung der Elektrolyse
sehr hohe Teniperatureü, bei Verarbeitung von NatriLUmchlorid z. B. solche von mehr
als 8oo°, erfordert Lund die erfolgreiche, Durchführung eine äußerst genaue Einhaltung
der Arbeitsbedingungen zur Voraussetzung hat.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung von Blei- und Alkalimetallenthaltenden
Legierungen- dadurch, daß man eine wäßrige Lösung einer Alkaliverbindung, z. B.
Natriimichlorid, bei vorteilhaft 4.o bis 8o° betragenden Temperaturen unter Verwendung
einer Bleiam,algamkathode bzw. einer ,aus einer Lösung von Blei in Quecksilber bestehenden
Kathode elektrolysiert und aus dem erhaltenen Blei, Alkalimetall. Quecksilber enthaltenden
Erzeugnis Quecksilber entfernt.
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Die Entfernung des Quecksilbers kann nach üblichen Methoden, z. B.
durch Abdestillieren, erfolgen. Man kann das Quecksilber vollständig oder praktisch
vollständig entfernen oder auch einen gewissen Teil des Quecksilbers in der Blei-Alkali-Legierung
belassen.
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Die Gewinnung der Blei-Alkalimetall-Legierung kann mit Vorteil derart
erfolgen, daß man das durch Elektrolyse erhaltene gemischte Amalgam einer Abkühlung
unterwirft. Wie gefunden wurde, kann man z. B. durch Abkühlen des gemischten Amalgams
auf eine Temperatur, welche genügend weit unter der Bildungstemperatur des Amalgams
bei der
Elektrolyse liegt, eine homogene Blei-Alkaliinetall-Legierung
in fester Form zur Abscbeidung ])ringen, welche von dem festen Anteil durch übliche
Methoden, z. D. durch Filtrieren oder Abpressen, leicht getrennt werden kann. Das
auf diese Weise erhaltene feste Erzeugnis enthält je nach der Durchführung es Verfahrens
noch gewisse Mengen von Quecksilber. Derartige Erzeugnisse können für Anwendungszwecke,
hei denen das Vorhandensein von Quecksilber nicht störend ist, wie z. B. für die
Durchführung gewisser chemischer Unisetzungen, z. B. für die Durchführung von Reduktionen,
verwendet werden. Zwecks vollständiger oder weitgehender Entfernung des Quecksilbers
aus den abgeschiedenen Legierungen kann. man sich üblicher Methoden, z. B. des A.hdestillierens,
bedienen.
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Aus dem nach Abtrennung der nusgeschicdenen festen Legierung verbleibenden
flüssigen Anteil kann man den darin noch vorhandenen Rest der Blei-Alkaliinet,a'1-I-egiertnig
durch Entfernen des Quecksilbers, z. l). durch Verdampfen, gewinnen. Mit Vorteil
wird aber derart verfahren, daß man deii flüssigen, noch Alkalimetall und B'.ei
enthaltenden Teil des Amalgams, gegebenenfalls nach Zufügung von frischem Blei,
erneut als Kathode verwendet.
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Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Legierungen des Magnesiums
mit anderen Metallen auf feuerflüssigem Wege bekannt, bei welchem die mit dem :Magnesium
zu legierenden Metalle die Kathode bilden. Bei vorliegender Erfindung handelt es
sich um die Herstellung von Blei Alkalimetall-Legierungen durch Elektrolyse einer
wäßrigen Lösung von Alkaliverbindungen unter Verwendung einer Bleiamalgamkathode
und Abtrennung der gebildeten Blei-Alkalimetall-Legierung von dem Quecksilber.
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Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung von :Metallegierungen
bekannt, welches darin besteht, daß verschiedene :Metalle, z. B. Nickel und Elektrolyteisen,
mit Quecksilber elektrolytisch vereinigt werden und das Quecksilber, z. B. im Vakuum,
abgedampft wird, wobei ein Rückstand aus einer fein verteilten Eisen-Nickel-Legierung
verbleibt, die, falls die Legierung in zusammenhängender Form Verwendung finden
soll, umgeschmolzen werden muß. Demgegenüber wird erfindungsgemäß beim Entfernen
des Quecksilbers eine homogene Blei :@lkalimetall-Legierung in festem Zustand erhalten.
Es wird also sowohl das Alkalimetall als auch das Blei bei Entfernung des Quecksilbers
gleichzeitig aus der Lösung ausgeschieden, was nicht. vorauszusehen war.
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In Ausübung der Erfindung kann man z. B. derart verfahren, daß man
eine wäßrige Lös stin - eines Alkalimetallsalzes, vorteilhaft z. B.
eines Alkalihalogenids oder Carbonats, wie Natriunicblorid oder Natriumcarbonat,
mit einer flüssigen, Blei in gelöster Form enthaltenden Quecksill--erkathode elehtrolysiert.
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Die Konzentration des Elektrolxten kann liiurhei innerhalb weiter
Grenzen, bis zum Sättigungszustand, schwanken. Dcr Gehalt des :%ma.lgams an Blei
kann ebenfalls, z. B. je nach der Elektrolysentemperatur und dem gewünschten Gehalt
des Enderzeugnisses an 1-llei, ein verschiedener sein und z. B. von. cineni Bruchteil
eines Prozents bis zti etwa 1 5 0 o, zweckmäßig nicht unter 3 f!'o, betragen.
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Vorteilhaft hält man bei der Elektrolyse die Temperatur des Elektrolyten
und der Kathode im i3creich von etwa .1o bis 8o" C bei einem solchen Gehalt der
Kathode an Blei, daP, diese damit bei der Arbeitstemperatur praktisch gesättigt
ist. Es empfiehlt sich, das als Kathode verwendete Amalgam während der Elektrolvse
durch die elektrolytische Zelle umlaufen zu lassen, wobei die Menge des in das Amalgam
aufgenommenen Alkalimetalls von der Umlaufgeschwindigkeit, ebenso wie von der angewendeten
Stromdichte, abhängig ist.
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Nach dein Austritt aus der Zelle kann aus dem erhaltenen Amalgam durch
Kühlung, z. B. auf io bis 5o- C, unterbalb der Elektrolysentemperatur eine B'.ei-Alhalinietall-Legierung
ausgefällt werden. Diese von der Hauptmenge des flüssigen Anteils getrennte feste
Legierung wird zweckmäßig durch Abpressen z. B. in einer hydraulischen Presse möglichst
weitgehend von den Pesten des flüssigen Amalgams befreit. Auf diese Weise kann man
eine hauptsächlich aus' Blei und Alkalimetall bestehende Legierung erhalten, .die
nur nocheine geringe :Menge von Quecksilber enthält, die durch Erhitzen, z. B. auf
,loo bis 6oo° C oder i mehr, durch Verdampfen entfernt werden kann.
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Der Grad der zur Ausfällung einer solchen festen Legierung erforderlichen
Kühlung ist abhängig von der Konzentration des Bleies und Alkalimetalls in dem bei
der Elektrolyse i gewonnenen Amalgam. So wird man z. B. ein praktisch an Blei und
Natrium gesättigtes, bei einer Elektrolysentemperatur von etwa 6o- C erhaltenes
Amalgam zur Ausscheidung einer befriedigenden Menge einer Blei- i Natrium-Legierung
z«-eckmäßig von etwa 6o-, C bis auf Raumtemperatur, d. h. etwa 2o bis 30, C, abkühlen.
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Statt in der beschriebenen Weise aus dem bei der Elektrolyse gewonnenen
gemischten Amalgam zunächst einen Teil des Bleies und Natriums durch Abkühlen zu
entfernen, kann man das Amalgam zunächst auch durch Erhitzen von einem Teil des
darin vorhandenen Quecksilbers befreien und aus dem Rückstand dann erst durch Abkühlung
eine Blei-Alkalim@etall-Legierung zur Abscheidung bringen,
wobei
man die so ausgeschiedene und z. B. durch Filtration und/oder Abpressen von dem
flüssig verbliebenen Anteil befreite Legierung durch Erhitzen von den darin noch
verbliebenen Spuren von Quecksilber befreien kann.