Przedmiotem wynalazku niniejszego jest sposób zuzytkowywania metali, znaj¬ dujacych sie w mieszaninach materialów, zawierajacych metale lekkie, np. sód lub inne metale potasowcowe, zwlaszcza zas w takich mieszaninach, które powstaja przy procesie otrzymywania metali lekkich za pomoca elektrolizy stopionych soli i mie¬ szanin soli podczas filtrowania surowego metalu, wydzielonego na katodzie, w celu usuniecia z niego zanieczyszczen.Metal, wydzielony na katodzie przy e- lektrolizie topnej mieszanin soli, jest za¬ nieczyszczony nie tylko czastkami elektro¬ litu oraz skladnikami tlenowymi, lecz w przypadku uzycia jako elektrolitu miesza¬ nin jednej lub kilku soli danego metalu lekkiego, w polaczeniu z jedna lub kilko¬ ma solami innego lub innych metali, metal, wydzielony na katodzie, zawiera jeszcze pewna ilosc obcych metali. Sód np. otrzy¬ mywany przez elektrolize topna mieszani¬ ny chlorku sodu; i! chlorku wapnia! dodawa¬ nego w zwykly sposób w celu obnizenia temperatury topienia kapieli, jest zawsze zanieczyszczony) pewna; iloscia waipnia, wy¬ dzielonego na katodzie jednoczesnie z so¬ dem i rozpuszczonego w nim. Jednoczesne wydzielanie sie na katodzie obcegq lub ob¬ cych metali, np. wapnia, z soli metali, do¬ dawanych do elektrolitu, nie tylko powodu¬ je zanieczyszczenie otrzymywanego metalulekkiego, ihp* stolu, lecz rfifwtóez jest i tym niedogodne, ze powoduje zmniejszenie sie ^ypdpowied^iej mierzi ilosci soli obcego in^du ^,oj^fc$th n^gtiili, zawartych w e- tektrolicie. Aby utrzymac w kapieli stala zawartosc jednej lub kilku soli obcych me¬ tali, niezbedna do osiagniecia zadanej tem¬ peratury topienia kapieli, nalezy ten uby¬ tek od1 czasu do czasu uzupelniac dodat¬ kiem swiezej soli, np. chlorku wapnia w przypadku elektrolizy chlorku sodu. Ponie¬ waz jednak^ sól te nalezy wprowadzic do stopionego elektrolitu w mozliwie bezwod¬ nym stanie, wiec trzeba ja przed tym, np. przy dodawaniu chlorku Wapnia, odwod¬ nic* W\cekt usraiieda wymien&nych zanie- czty$zdz€nl zwlaszcza obcego metalu, który przechodzi z metalu surowego, otrzymywa¬ nego elektrolitycznie, metal obcy, po usu¬ nieciu goi z wanny i po ochlodzeniu do tem¬ peratury, w której nastepuje wydzielenie pobranego1 lub pobranych obcych metali fil¬ truje sie. Tak nj. z sodu, wydzielonego w zwykly sposób elektrolitycznie ze stopionej mieszaniny chlorku sodu i chlorku wapnia i zanieczyszczonego w temperaturze elek¬ trolizy rozpuszczonym w nim wapniem, mozna prawie calkowicie usunac pobrany wapn przez ochlodzenie do temperatury niewiele wyzszej od temperatury topienia sodu, potniewaz w tej temperaturze wapn rozpuszcza sie w sodzie bardzo nieznacz* nie. Przy filtrowaniu surowego sodki, ochlon dzonego dk takiej temperatury, otrzymuje sie pólstala pozostalosc filtracyjna, zawie¬ rajaca np. 65 — 72% metalicznego Na, 18 — 27% metalicznego Ca, 2 — 10% CaO lub Na20 albo tez CaO i ATa20 oraz do o- kolo 3% soli elektrolitowej. Zawartosc skladników tlenowych zalezy przy tym od ilosci tlenu, znajdujacego sie pierwotnie w elektrolicie, oraz od mniej} lub bardziej sta¬ rannego traktowania surowego metalu pod¬ czas usuwania go z komórki i podczas pro¬ cesu filtrowania, Otrzymywane pozostalosci filtracyjne stanowily dotychczas nadzwyczaj niepoza¬ dany produkt uboczny, zwlaszcza wobec ich duzej higroskopijnosci i duzej latwosci utleniania sie, zwiazanej z niebezpieczen¬ stwem samozapalania sie, oraz wobec nie¬ mozliwosci wydzielenia zawartych w nich metali, Wedlug wynalazku metal, zawarty w takiich pozostalosciach filtracyjnych i po- dobnych mieszaninach materialów, zawie¬ rajacych metal lekki1, mozna zuzytkowac, najkorzystniej w stanie znacznego rozdrob¬ nienia, w ten sposób, ze mieszaniny te wprowadza sie do stopionego elektrolitu w wannie elektrolitycznej, sluzacej do otrzy¬ mywania lekkiego metalu, zawartego w po¬ zostalosci1 filtracyjnej.Zawarty przy tym w pozostalosciach fil¬ tracyjnych obcy metal, jak np. wapn w przypadku elektrolizy mieszaniny chlorku sodu i chlorku wapnia, reaguje z sola lek¬ kiego metalu, zawarta w stopie soli, tworzac równowazna ilosc lekkiego metalu, np. we¬ dlug równania: Ca + 2 NaCl = 2 Na + CaCl2; w ten sposób zuzytkowuje sie obcy metal, zawarty w pozostalosci' filtracyjnej, w ce¬ lu otrzymania zadanego metalu bez dodat¬ kowego zuzycia pradu, przy czym tworzy sie z powrotem niezbedna w elektrolicie sól obcegoi metalu, podtzas gdy zawarte w pozostalosci filtracyjnej resztki soli i zwiaz¬ ki tlenowe rozpuszczaja sie w stopie soli i w ten) sposób moga byc równiez zuzytko¬ wane ponownie.W celu wyjasnienia wynalazku ponizej opisano przebieg,sposobu wedlug wynalaz¬ ku w zastosowaniu do otrzymywania meta¬ licznego sodu w wannie elektrolitycznej wedlug patenttt amerykanskiego nr 1 501 756, przedstawiiónej dla przykladu nfc rysunku i zjnanej w technice pod nazwa wanny Downsa. Wanna elektrolityczna, przedstawiona na rysunku, jest utworzona — 2 —z zelaznego plaszcza i, wylozonego cegla¬ mi 2; przez srodek dna plaszcza 1 wpro¬ wadzona jest do wanny grafitowa lub we¬ glowa anoda 3. Anode 3 otacza pierscie¬ niowa stalowa katoda 4, doi której prad do¬ plywa przez przewody 12 doprowadzajace prad i przeprowadzone przez sciany wan¬ ny. Bezposrednio nad ta katoda znajduje sie komora zbiorcza do metalu, wydziela¬ nego na katodzie; komora zbiorcza 5 posia¬ da! ksztalt pierscieniowej rynny, skierowa¬ nej otworem w dól, przy czym na wewnetrz¬ nej krawedzi tej rynny zawieszona jest cy¬ lindryczna dziurkowana przegroda 13, o- taczajaca pierscieniowo anode 3 i umiesz¬ czona pomiedzy anoda 3 i katoda 4. Nad a- noda znajduje sie helm zbiorczy 9, w któ¬ rym zbiera sie wydzielany na anodzie gaz, np. chlor; helm 9 jest zaopatrzony w rure 10, przez która usuwa sie gaz; w postaci wykonania, przedstawionej na rysunku, helm jest przymocowany do górnej czesci komory zbiorczej 5.Cecha znamienna tej wanny elektroli¬ tycznej jest równiez, jak to widac na ry¬ sunku, górna jej czesc, która stanowi ko¬ more topna do stapiania soli wzglednie mieszaniny soli, poddawanych elektrolizie, przy czym jest ona wykonana w ten spo^ sób, ze stopiona sól nie stykajac sie z ano¬ dowymi i katodowymi produktami elektro¬ lizy jest doprowadzana do strefy elektro¬ lizy, znajdujacej sie ponizej komory top- nej, przy czym elektrolize nalezy prowa¬ dzic tak, aby proces stapiania zakonczyl sie, zanim sól dostanie sie w strefe miedzy anoda i katoda. W przedstawionej na ry¬ sunku postaci wykonania komora topna jest ograniczona od wewnatrz sciana osa¬ dzonego posrodku zbiorczego helmu 9 do produktów anodowych, np. wydzielonego na anodzie chloru. Od dolu komora ta jest oddzielona sciana komory zbiorczej 5 do produktów katodowych, odpowiednio gle¬ boko zanurzonej swa powierzchnia w sto¬ pie, a od zewnatrz, — sciana 1 wanny.Cyfra 6 oznaczono rure, która wchodzi do górnej czesci komory zbiorczej 5 i wy¬ chodzi z boku wanny, np, ponad stopem soli, nastepnie prowadzi do zbiornika 7, za¬ opatrzonego w zawór 8. W innym miej¬ scu, najkorzystniej po przeciwleglej stronie komory zbiorczej 5, umieszczona jest rura pionowa 11, która swym wygietym dolnym koncem prowadzi, np. jak przedstawiono na rysunku, do dolnego otworu komory zbiorczej 5, przy czym u góry jest zaopa¬ trzona np. w lej do napelniania.Jezeli w wannie opisanego rodzaju pod¬ daje sie elektrolizie np. stopiona miesza¬ nine chlorku sodu i chlorku wapnia, wów¬ czas metal, wydzielony na katodzie i zbie¬ rajacy sie w zbiorczej komorze 5, dzieki unoszeniu sie poprzez elektrolit wznosi sie przez rure 6 ku górze i przechodzi w ten sposób do zbiornika 7, znajdujacego sie na zewnatrz wanny. Surowy metal, zawiera¬ jacy oprócz sodu pewna ilosc wapnia, roz¬ puszczonego w temperaturze elektrolizy, oraz skladniki stopu soli i! zanieczyszczenia tlenowe, ochladza sie po usunieciu go ze zbiornika 7 do temperatury, np, niecol wyz¬ szej od punktu topienia soli, po czym fil¬ truje, przy czym jako przesacz otrzymuje sie, praktycznie biorac, czysty sód, a jako pozostalosc filtracyjna — wydzielony wapn oraz resztki sodu i sole oraz tlenowe zwiazki wymienionych metali.Te pozostalosc filtracyjna wprowadza sie wedlug wynalazku do wanny elektroli¬ tycznej, a mianowicie najkorzystniej do przestrzeni katodowej, np. przez rure //, przedstawiona na rysunku. Pozostalosc wprowadza sie do wanny badz w stanfe pólstalym, w jakim sie ja otrzymuje jprzy filtrowaniu, badz tez po uprzednim ochlo¬ dzeniu, np, w postaci stalych kawalków o odpowiedniej wielkosci. Pozostalosc moz¬ na wprowadzac w dowolnych miejscach wanny wzglednie elektrolitu i w odpo¬ wiedni dowolny sposób, najkorzystniej jednak w takim miejscu, aby metal, z któ- — 3 —tego wydzielono juz pozostalosci filtracyj¬ ne zgodnie z przebiegiem reakcji wedlug powyzej wskazanego równania, dostawal sie bezposrednio do komory zbiorczej, w której zbiera sie metal, wydzielany na ka¬ todzie wanny, przedstawionej dla przy¬ kladu na rysunku, a wiec do komory zbiorczej 5. Pozostalosc filtracyjna mozna równiez wprowadzac w jakimkolwiek in¬ nym odpowiednim miejscu wanny elektro¬ litycznej, przy czym urzadzenie moze byc zaopatrzone w oddzielna komore zbiorcza do metalu, wydzielanego z pozostalosci fil¬ tracyjnej, wprowadzanej do stopu soli. W innej postaci wykonania wynalazku pozo¬ stalosc filtracyjna wprowadza sie do lek¬ kiego metalu, zebranego w komorze zbior¬ czej, np. w komorze zbiorczej 5 wanny przedstawionej na rysunku, i to np. w najwyzszym punkcie tej komory zbiorczej.W tymi przypadku przy zmieszaniu ze sto¬ pionym metalem, znajdujacym sie w komo¬ rze zbiorczej, nastepuje podzial wprowa¬ dzonej pozostalosci filtracyjnej na sklad¬ niki solne i tlenowe, które nastepnie opa¬ daja w elektrolicie, oraz na skladniki me¬ taliczne, rozpuszczajace sie w metalu, znajdujacym sie juz w komorze zbiorczej, przy czym metal ten wzbogaca sie w metal obcy, np. wapn, znajdujacy sie obok zada¬ nego lekkiego metalu, az do chwili nasyce¬ nia sie nim, po czym przy dalszym dopro¬ wadzaniu obcego metalu metal ten wydzie¬ la sie z metalu, znajdujacego sie w komo¬ rze zbiorczej, i reaguje wedlug przytoczo¬ nego powyzej równania z sola lekkiego me¬ talu elektrolitu wydzielajac równowazna ilosc lekkiego metalu.Skladniki tlenowe, które sie dostaja do stopu soli z pozostalosci filtracyjnej, roz¬ dzielaja sie w kapieli i, ewentualnie pod dzialaniem chloru uchodzacego z anody, ulegaja przemianie na odpowiednie chlor¬ ki.Jezeli wedlug wynalazku stosuje sie kilka wanien do prowadzenia procesu, wówczas pozostalosci filtracyjne z po¬ szczególnych wanien mozna badz przerabiac w tych samych wannach, badz tez pozosta¬ losci filtracyjne ze wszystkich wanien moz¬ na wprowadzac tylko do jednej z nich, a gdy wskutek tego zawartosc chlorku wap¬ nia lub innej soli obcego metalu w tej wannie bedzie zbyt wielka, wówczas czesc tego stopu soli wprowadza sie do innych wanien w celu uzupelnienia zawartych w nich ilosci chlorku wapnia, a pobrana ilosc soli z tej wanny zastepujei sie w niej chlor¬ kiem sodu lub inna sola lekkiego metalu lub tez mieszanina soli, która ma byc pod¬ dana elektrolizie.We wszystkich przypadkach obcy me¬ tal, np. wapn, usuniety poczatkowo z wan¬ ny wraz z otrzymywanym lekkim metalem, jest nastepnie ponownie doprowadzony do wanny w postaci jego soli, niezbednej do elektrolizy, tak iz nalezy uzupelnic tylko niewielkie straty soli obcego metalu, po¬ wstajace wskutek innych przyczyn lub spo¬ wodowane niewielka zawartoscia resztek obcego metalu w poddawanym filtrowaniu metalu lekkim.Wynalazek mozna stosowac nie tylko do otrzymywania sodu za pomoca wanny Downsa, uwidocznionej na rysunku tylko dla przykladu, lecz równiez do otrzymy¬ wania dowolnych innych metali lekkich za pomoca wanien elektrolitycznych o dowol¬ nej budowie. Zamiast jednego tylko obcego metalu, który przechodzi do surowego me¬ talu lekkiego, mozna równiez przy jedno¬ czesnym zastosowaniu soli kilku obcych metali w stopionym elektrolicie usuwac calkowicie, czesciowo lub stopniowo kilka obcych metali z oddzielonego surowego metalu lekkiego w opisany sposób przez filtrowanie i ponownie wprowadzac je do, wanny w postaci pozostalosci filtracyj¬ nych.Niezaleznie od tego, ze wynalazek u- mozliwia zuzytkowywanie w sposób naj¬ prostszy i najtanszy calej ilosci metali, za- — 4wartych w pozostalosciach filtracyjnych lub innej mieszaninie materialów zawierajacej metale przy elektrolitycznym otrzymywa¬ niu danego lekkiego metalu, i ze przy tym obcy metal, który przeszedl do pozosta¬ losci filtracyjnej, mozna zuzytkowac do otrzymywania równowaznej ilosci lekkiego metalu zaoszczedzajac odpowiednia ilosc pradu, sposób pracy wedlug wynalazku zaoszczedza znaczne ilosci, soli obcych me¬ tali, które w dotychczasowym sposobie pracy trzeba bylo stale doprowadzac do wanny elektrolitycznej w stanie odwodnio¬ nym w celu zastapienia obcego metalu, u- sunietego z wanny wraz z surowym meta¬ lem lekkim. PL