PL15003B1 - Sposób elektrolitycznego otrzymywania wapniowców oraz metali alkalicznych. - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy otrzymywania wap¬ niowców, wzglednie metali alkalicznych albo ich mieszanin, zapomoca elektrolizy odpowiednich haloidków przy pomocy ka¬ tod z plynnego stopu, a zwlaszcza katod o- lowianych.Znane sposoby otrzymywania, zwla¬ szcza stopów olowiu z wapniowcami, wy¬ kazuja te wade, ze pominawszy inne niedo¬ godnosci, wymagaja nadzwyczaj duzego zuzycia pradu.Dokladne badania wykazaly, ze niedo¬ godnosci te i wady mozna usunac w naj- rozmaitsizy sposób, Przy elektrolitycznej obróbce stopio¬ nego materjalu wyjsciowego, np. chlorków wapniowców, w kapieli olowiowej uwol¬ nione metale tworza ze stopionym olowiem stopy, które pokrywaja powierzchnie ka¬ pieli olowianej i zaklócaja dalszy prze¬ bieg elektrolizy, skutkiem tego, ze wydzie¬ lony w dalszym ciagu wapniowiec wznosi sie do góry poprzez stopiony chlorek wap- niowca i spala sie. Aby usunac te niedo¬ godnosc proponowano zarówno stopiony olów, jak i stopiona sól, wprawiac w osob¬ ne 'krazenie w aparacie w taki sposób, ze¬ by oba (stopione materjaly przeplywaly cienkiemi warstwami pod elektroda.Obecnie wykryto, ze wydzielaniu sie^'szkodliwych Warsftw jposrednich na po- ,;¦;wierzchni stopionej Jptody mozna zapo- 1 *bile, re|ilijAo^)dfwAviednio jej tempera¬ ture, a mianowicie, prowadzac elektrolize w temperaturach, w których tworzace sie stopy, wzglednie zwiazki stale, pozostaja równiez stopione. Przy przeróbce chlorku wapniowego wzglednie mieszanin, zawie¬ rajacych ten zwiazek jako glówny sklad¬ nik, okazalo sie naogól koniecznem utrzy¬ mywanie temperatury kapieli powyzej 630°, a najlepiej powyzej 650°, np. mie¬ dzy 650° a 700°C.Przy przeróbce mieszaniny, np, chlor¬ ku wapniowego i sodowego lub- potasowe¬ go, nad stopiona katoda olowiana spo¬ strzezono, ze w miare przebiegu elektro¬ lizy nastepuje tworzenie sie Pb^Ca o tem¬ peraturze topienia okolo 630°C. Poniewaz zwiazek ten, zarówno w stanie stopionym, jak i stalym, bezposrednio sie oddziela, wiec przy pracy ponizej 650° istnieje nie- bezpieczenstwio zakrzepniecia powierzchni katody olowianej na twarda skorupe tak, iz wydzielajacy isie wapn nie móglby juz byc pochlaniany przez olów, lecz unosil¬ by sie na powierzchnie i tam spalalby sie albo tez reagowal z weglem, tworzac we¬ glik wapnia. Wydajnosc pradu opada przy- tem, a skutkiem zanieczyszczenia wystepu¬ je zjawisko anodowe (Anodeneffekt). Nie¬ dogodnosci tych zgodnie z wynalazkiem mozna uniknac utrzymujac stopiona katode w odpowiedniej temperaturze.Dalej okazalo sie korzystnem prowa¬ dzenie procesu, dobrze mieszajac stopiona katode, aby (przeszkodzic szkodliwemu wy¬ dzielaniu sie, -np. wytapianiu sie cieklego PbgCa, Mieszanie to okazalo sie korzyst¬ nem nawet przy pracy w dostatecznie wy¬ sokiej temperaturze, np. powyzej 650°C.Mieszanie stopionego olowiu uskutecznia sie w sposób zwlaszcza korzystny zapo- moca mieszadel, poruszajacych sie zgóry nadól. Mieszadlo moze stanowic, np., po¬ dziurawiony krazek, poruszany zgóry na¬ dól w stopionej katodzie. Ten iSposób mie¬ szania daje te korzysc, ze powierzchnia cieklej katody olowianej pozostaje stale gladka, natomiast przy uzyciu innych spo¬ sobów mieszania moga wystepowac zjawi¬ ska szkodliwe, np.*dzialanie sily odsrod¬ kowej powoduje tworzenie sie lejkowatej powierzchni, co moze zaklócic elektrolize, powodujac np. krótkie spiecia.Dalej stwierdzono, ze przy prowadze¬ niu elektrolizy, wystepuje czesto tak zwa¬ ne „zjawisko anodowe" (Anodeneffekt), t. j. tworzenie sie cienkich warstw nie- przewodzacych przerywanych przez prad elektryczny, przyczem tworza sie male luki swietlne. Wykryto obecnie, ze wyste¬ powaniu zjawiska anodowego sprzyja sto¬ sowanie duzego napiecia, natomiast sto¬ sujac stosunkowo mniejisze gestosci pradu, mozna zjawisku temu przeciwdzialac. Na¬ ogól okazalo sie korzystnem stosowanie gestosci pradu, nieprzekraczajacych znacz¬ nie 4 amp/cm2, a nawet niedosiegajacych tej wartosci. Dalej stwierdzono, ze bar¬ dzo waznym warunkiem jest stosowanie zupelnie albo praktycznie zupelnie od¬ wodnionych elektrolitów. Zawartosc wo¬ dy, wprowadzona z elektrolitem dziala szkoidilftwie w dwóch kierfuinikach, z jednej strpny wydajnosc pradb dhnliza sie skut¬ kiem rozpoczynajacej siie elektrolizy wod¬ nej, z idrfUjg|i;ej zas — metali lekki reaguje z wioda, tworzac produkty reakcji, sprzy¬ jajace wystepowaniu zjawiska anodowe¬ go.Calkowite od-wodmienie surowców, jak chlfoffiku wapnia, który ja nawet zatrzymu¬ je po istopieniu, okazalo sie bardzo uciazli¬ we. Stwierdzono jednak, ze odwadnianie moizina iznaiczriie tulatwlic, poddajac odwad¬ nianiu prodtukty mieszane, pp. mieszaniny truidho isiie odwadniajacych materjalów wyjiscaowiych z innemi lialoidkami metali alkalicznych lulb wapniowców. Mieszaminy chlorku wapinioweigo i sodowego albo po- tasioweigo, zawierajace przeszlo 15% chlor- — 2ku sodowego, (cap. 20 do 40% ailbo okolo 60%—80% chlorku potasowego) np. uda¬ je sie odwodnic zapomoca krótkotrwalego ogrzewania w ciagu % godziny do 800°C, Przy wykonywaniu (niniejszego sposobu w praktyce okazalo sie korzystneim laczne stosowainie kilku uprzednio wymienionych zabiegów. Korzystnie jest wiec prowadzic proces* utrizymiujac temperature kapieli w granicach niepozwaliajajcych (na wydziela¬ nie isie szkodliwych wansitw posrednich, a wiec od 650° 'dlo 700°C i doprowadlzac elek¬ trolit w stlamiie mozliwie odwodnionym.Dobrze jest przytem stosowac mala ge¬ stosc pradu.Stosowainie wysokiej temperatury ka¬ tody, a tern isamem i wysokich (temperatur stopionego miaterjaliu* znajdujacego sie po¬ nad katoda, diaije ^gojdmie z wynalazkiem jeszcze idalisiza korzysc, polegajaca na tern, ze do nastepnych ladunków mozna ewen¬ tualnie stosowac zwykly, zawierajacy o- kolo 7—10% wodly chllorek wapnia bez o- bawy wlprowiaidzenia przytem szkodliwych ilosci iwody do elektrolitu. Przy diamej tem¬ peraturze kapieli, np. od 650 do 700°C, wpnowajdzome ii poczatkowo ma powierzchni plywajace kawalki chlorku wapnia lub inne zwykle sole tub niieszamlilny soli, za¬ wierajace wode, otaczaja sie podobnie, jak krojpelki Leidenfirosfa pewnego ro¬ dzaju blomka pary. A zatem po bardzo szylbkiem wyschnieciu nastepuje przejscie soli do roztworu, lecz dzieje sie to dopiero po calkowitem wyparowaniu zawartej w niej wodly. Unika sie przytem bardzo nie¬ przyjemnych wybuchów, towarzyszacych wprowadzaniu takich uwodnionych soli w nizszych temperaturach do sitopabnego e- lektrolffitu. Moznosc stosowania do nastep¬ nych ladiunków równiez handlowego uwod¬ nionego chlorku wapnia bez uprzedniego kosztownego specjalnego stapiania i od¬ wadniania, powodowana jest podwyzsze¬ niem temperatury kapieli, i daje znaczne potanienie procesu elektrolitycznego.W praktyce okazalo sie korzystnem o- grzewanae kapieli nietyiko pradem elek¬ trycznym, lecz takze i z zewnaltinz. Ponie¬ waz przy ogrzewaniu leliektryczmtem eiek- trolit dziala jako opór, imozna wiec latwo stopiona sól ogrzac powyzej 700° i wyzej.Okazalo sie jednak w praktyce, ze lezacy pod mim stopiony olów nie stanowi oporu dla pradu i skutkiem tego moze byc nawet o 200°C izimndejsizy, niz znajdujaca sie ponad nim fwanstwa stopionej soli Jed¬ nakze z wyzej wspomnianych wzgledów nalezy olów utrzymywac w wymienionych temperaturach- W tym celu stosuje sie naczynia elkktroiiltyczne, latwo dostepne od spodu itak, zeby zjnaijdujacy sie w nich olów dawal sie z latwoscia pgjrzewac, na¬ tomiast górna czesc naczynia jest izolowa¬ na^ np. zapomoca szamoty. Wazna jest rzecza, ze ta warstwa szamotowa dochodzi az do dolu, poprzez stopiona sól, do po¬ wierzchni olowiu^ aby zapewnic calkowita izolacje elektryczna miedzy anoda a ka¬ toda, to znaczy, ze wapn metaliczny moze sie wydzielac tylko do olowiu, a nie na czesciach zelaznych, wystajacych /bez izo¬ lacji ponad olofwiem.Na rysunku przedstawiono schematycz¬ nie dwie postaci urzadzenia ido wykonania sposobu /wedliug wynalazku.Fig. 1 wyobraza naczynie metalowe, którego dolina czesc b zawiera stopiony o- lów g, a górna czesc * zawiera elektrolit /.Górna czesc naczynia jest otoczona pier¬ scieniem szamotowym d tak, iz plaszcz szamotowy calkowicie izoluje elektrolit od najozynia eiliektrolitttycznego £ jest zanurzo¬ ny w olowiu. Przez e oznaczono elektrode, zanurzona w elektrolicie /.Fig. 2 odpowiada fig. 1 z tta róznica, ze w naczyniu metalbwem zanurzony jest pierscien izolacyjny d, czesciowo pogra¬ zony w kapieli olowianej. Pierscien ten w razie pptrzeby moze byc wykonany rów¬ niez w taki1 sposób, ze plywa on w kapieli, t j. unosi sie na olowiu. Zadany stopien — 3 -pograzenia w olowiu wynika sam przez sie, poniewaz materjal izolacyjny (szamota, porcelana i t. d.) jest gatunkowoi ciezszy od stopionej sollii.Spoisób wedlug wynalazku nadaje sie do przeróbki haloidków, wapniOwców i mettali alkalicznych, jak np. soli wapnia, magnezm, sod(u( lirtfu i podobnych metali, a zwlaszcza mieszanin róznych materjalów wyjsciowych. Obok chlomków mozna prze¬ rabiac równiez fluorki, a takze mieszaniny chlorków i fluorków, jjak np. fluorku wap¬ nia z chlorkiem sodu. Jako materjal kato¬ dowy mozna równiez stosowac inne meta¬ le, istniejace w stanie stopionym przy po¬ danych temperaturach, jak snp.. glin i t. d. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób otrzymywania wapniowiców oraz metali alkalicznych zapomoca elek¬ trolizy haloidków metali grupy ziem alka¬ licznych, ewentualnie stopów solili,, zawie¬ rajacych kilka takich haloidków, przy u- zyciu istopionych cieklych katod, np. z olo¬ wiu, znamienny teim, ze podczas elektroli¬ zy utrzymuje sie tak wysoka temperature stopionego metalu, iz zapobiega sie stalym polaczeniom (np. Pb^Ca) pomiedzy meta¬ lem katodowym i metalem grupy ziem al¬ kalicznych, wydzielonym przez; elektrolize na powierzchni stopionej cieklej katody. 2. spoisób wedlug zastrz, 1„ znamien¬ ny tern, ze istoisuije sile calkowicie, albo praktycznie calkowicie, odwodnione stopy soli, zawierajace obok haloidków metali ziejm alkalicznych, ,nie imniej niz 15% ha- loidku alkalji, np. obok chlorku wapnia — 20 do 40% chlorku sodowego albo 60 do 80% chlorku potasowego. 3. Sposób wedlug zastrz. 1—Z, zna¬ mienny tern, ze plynny metal katodowy zostaje podczas -elektrolizy poddany stale¬ mu mieszaniu, dla unikniecia odksztalca¬ nia poiwienzchni, korzystnie zapomoca po¬ ruszajacych sie w kierunku pionowym wstrzasów, np. przedziurawionych tarcz. 4. Sposób iweidlug zaistrz, 1—3, zna¬ mienny tern, ze stosowane sa male igestoi- sci pradu, które, np., przy elektrolizie mieszaniny CaCl2 z KCl, nie przekraczaja znacznie 4 Amp/om2 powierzchnil anodlo- wej. 5. Sposób wedlug zaistrz. 1—4, zna¬ mienny tern, ze trudno odwadniajace sie haloidki ziem alkalicznych, np. chlorek wapnia, zostaja odwodnione pirzez ogrza¬ nie w zmieszaniu z haloidkami alkalji, np. z okolo 20 do 40% chlorku sodowego albo z okolo 60 do 80% chlorku potasowego, a nastepnie poddane elektrolizie. 6. Sposób iwedliuig zastrz. 1—6, zna¬ mienny teimj, ize prace prowadizi sie w ka¬ pielach, których dolina Czesc daje sie o- grzewac od zewnatrz, zas w górnej czesci kapieli zastosowane sa srodki, isluzace do izolowania elektrycznego (stopionego mate- ,rjalu i naczynia elektrolitycznego, zapo¬ moca warstwy izolujacej albo tez zapo¬ moca narzadu izolujacego, np. w postaci pierscienia, umiesziczonego w kadzi alibo w górnej czesci] kapieli, który izoluje od na¬ czynia elektrolltycznegoi stopiony ciekly e- lektrolilt i igórna czesc stopionej cieklej ka¬ tody. M e t a 11 g e is e 11 s c h a f t Aktien ge sell scha f t. Zastepca: Inz, M. Brokman, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 15003. Hg.1 ^i ^//W/)] b — B.g.2 y 9 hllllll\vmTTTTl e /• a^za —6 —c — Q ~6 Druk L. Boguslawskiego i Skl, Warszdwa. PL