Verfahren zuin Entfernen von Allcalimetallen aus ihren Amalgamen, sowie Apparat zur Ausübung des Verfahrens. Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver fahren zum Entfernen von Alkalimetaälen aus ihren Amalgamen, sowie einen Apparat zur Ausübung .des Verfahrens.
Das Verfahren. gemäss ,der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Amalgam als Anode in einer el.!ektrolvtischen Zelle be nützt wird, in welcher der Elektrolyt ein, mit Bezug lauf die Alkalimetalle und auf - das flüssige Lösungsmittel inertes, in einem bei den Bedingungen der Arbeit inerten, flü-,si- gen Lösungsmittel, gelöstes Salz ist, dass eine Kathode gebraucht wird, welche im wesent lichen unver;
irndert bleibt, und d.ass die Eleh- trolyse bei einer Temperatur unter<B>100'</B> C vorgenommen wird. Vorzugsweise benutzt man Temperaturen von -30 C bis -E-30 C, welche Temperaturen also weit unter jenen liegen, welche bei der Benutzung von ge schmolzenen Salzen erhalten werden können. Als inertes Lösungsmittel wird zum Beispiel flüssiges, wasserfreies Ammoniak oder flüs siges Methylamin bevorzugt.
Der Elektrolyt kann irgend ein Al.ka-Ii- metallsalz, z. B. Natriumsalz sein, welches in .dem Lösungsmittel löslich und inert gegen über dem Alkalimetall, z, B. Natrium, ist, z. B. Alkalicyanid, wie Natriumeyanid.
Werden Lösungsmittel benutzt., in wel chen Alkalim.etalle im wesentlichen unlöslich sind, so können alie Metalle in dieser Weise in fester Form direkt von ihrem Amalgam getrennt werclen. Jedoch können auch Lö sungen in flüssigen Lösungsmitteln konti nuierlich erzeugt und .abgezogen werden, um daraus die Metalle durch Verdampfen zu er halten. Das ganze Isolationsverfahren der 112eta.lle kann kontinuierlich gestaltet werden.
Die Untersuchungen führten zu der Schlussfolgerung, dass Lösungen von Alkali metallsalzen in flüssigem, wasserfreien Am moniak in drei Gruppen eingeteilt werden können: 1. Diejenige, in welcher das korrespon dieren de Metall sieh auflöst; die Lösung kann aus zwei Phasen bestehen oder nicht; 2. Diejenige, in welcher das Metall un löslich ist, oder nur in äusserst geringem Masse, und mit welcher es gleichzeitig in :der Form einer Lösung des Metalles in Am- moniak frei oder beinahe frei von Salzen existiert; 3.
Diejenige, in welcher das Metall im wesentlichen unlöslich ist und mit welcher es in fester Form existiert.
Wenn ein genügend lösbares Natriumsa.lz zum Beispiel in steigenden Quantitäten einer Lösung von Natrium und Ammoniak zuge führt wird, kann ein Punkt erreicht werden, bei welchem die Lösung sich in zwei ausge sprochene Schichten trennt, von welchen die untere aus einer Lösung .des Natriumsalzes in Ammoniak besteht, und in welcher Spu ren von freiem Natrium enthalten sind und die obere im wesentlichen die ganze Menge Natrium in Ammoniak gelöst und praktisch frei von Salz enthält.
Weitere ,Steigerungen der Konzentration des Salzes steigern die Konzentration der Natriumlösung im C@rleich- gewicht mit ihm, bis der .Sättigungspunkt erreicht ist. Über diesen Punkt hinaus schei det festes Natrium aus.
Lösungen, welche zu der ersten Gruppe ;#ehören (diejenigen, in welchen das, Metall mehr oder weniger sich löst) haben wenig @ZTeid bei der Herstellung von Metallen nach dem Verfahren gemäss Erfindung,. weil das Metall, welches an -der Kathode gebil,rlet wird,
sich mehr oder weniger in dem Elek trolyt löst- und aus ihm durch das Quecksil ber der Anocle wieder absorbiert wird. Ausser dem kann etwelches Metall], welches rlies'er #,lisorlition entgeht, nur aus der Zelle gleich zeitig mit dem aufgelösten Salz, von welchem es getrennt werden muss, entfernt werden,
was eine sehr unerwünschte Komplikation (les Verfahrens bedeutet. Je mehr .die Lii- sungen sich der Grenzlinie, welche sie von der zweiten Gruppe trennen, nähern, um so weniger fallen diese Nachteile ins Ctewieht. Wenn verdünnte Lösungen benutzt werden, wird vorzugsweise ein Diaphragma. benutzt, um den Kontakt zwischen gelöstem Natrium und dem Quecksilber zu verhindern.
Die Lösungen der zweiten Gruppe (die- jenige Gruppe, aus welcher Alkalimeta.lle beinahe vollctän.dig in Form einer Lösung in Ammoniak ausscheidet) sind sehr geeignete
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Elektrolyte <SEP> für <SEP> die <SEP> Zwecke <SEP> dieser <SEP> Erfindung.
<tb> Die <SEP> metallischen <SEP> Lösungen <SEP> treiben <SEP> auf <SEP> der
<tb> Oberfläche <SEP> der <SEP> Salzlösungen <SEP> und <SEP> werden <SEP> da durch <SEP> wirkungsvoll <SEP> Ausser <SEP> Kontakt <SEP> mit <SEP> dem
<tb> Amalgam <SEP> der <SEP> Anode <SEP> gehalten. <SEP> Da.
<SEP> sie <SEP> flüs sig <SEP> sind, <SEP> können <SEP> sie <SEP> leicht <SEP> .aus <SEP> der <SEP> elekt.ro lytisehen <SEP> Zelle <SEP> abgezapft <SEP> werden, <SEP> und <SEP> das
<tb> Metall <SEP> wird <SEP> bequem <SEP> in <SEP> reinem <SEP> Zustande
<tb> durch <SEP> Verdampfen; <SEP> des <SEP> Ammoniaks <SEP> gewon nen.
<tb>
Die <SEP> Konzentrationsreihe. <SEP> bei <SEP> welcliei zwei <SEP> flüssig( <SEP> Pli;i>en <SEP> -;-bildet <SEP> werden, <SEP> Hängt
<tb> von <SEP> der <SEP> Teinperat <SEP> ir <SEP> ab. <SEP> und <SEP> w(,il <SEP> die <SEP> schwa @hen <SEP> Lösungen <SEP> stark <SEP> gefärbt <SEP> sind, <SEP> muss <SEP> die
<tb> An- <SEP> oder <SEP> Abwesenheit <SEP> der <SEP> Homogenität <SEP> Ja durch <SEP> lieobachl:
et <SEP> erden, <SEP> dass <SEP> Proben <SEP> analy siert <SEP> werden, <SEP> welche <SEP> sowohl <SEP> in <SEP> der <SEP> Nähe <SEP> des
<tb> Bodens, <SEP> a15 <SEP> auch <SEP> nb(#n <SEP> von <SEP> der <SEP> Flüssigkeit
<tb> genom-inerl <SEP> werden. <SEP> Bei <SEP> ungefähr <SEP> <B>-26' <SEP> C</B>,
<tb> wenn <SEP> zum <SEP> @fispi(I <SEP> \IIt-riuincyanid <SEP> gebraucht
<tb> wird, <SEP> liegen <SEP> dic# <SEP> CTrenzen. <SEP> bei <SEP> welchen <SEP> zwei
<tb> flüssige <SEP> Pli@is(@ii <SEP> gebilrlet <SEP> -erden, <SEP> ungaf:ilir
<tb> ztviseh <SEP> en <SEP> :;
<SEP> mu1 <SEP> -1 <SEP> -1 <SEP> :<B>o</B> <SEP> Natriunleyalürl, <SEP> das
<tb> <B>heisst <SEP> 41 <SEP> T(-il(' <SEP> N%itrrnn11".Ganrrl <SEP> a111 <SEP> 100 <SEP> Teile</B>
<tb> der <SEP> Lösung. <SEP> Bei, <SEP> der <SEP> Herstellung <SEP> von <SEP> Na trium <SEP> durch <SEP> Elektro.l@se <SEP> dieser <SEP> Lii.ungen
<tb> unter <SEP> Verwendung <SEP> einer <SEP> Na:triirrir-Anialgain Anod(# <SEP> werden <SEP> die <SEP> br-sten <SEP> sse.srIltat(# <SEP> zwiselie(I
<tb> 28 <SEP> un(1 <SEP> 41 <SEP> "@( <SEP> Natriumcvanicl <SEP> erbalten. <SEP> UIi1#.,r
<tb> 1.7 <SEP> % <SEP> ist- <SEP> (@\ <SEP> wesentlivh, <SEP> ein <SEP> Diapliragina. <SEP> zri
<tb> benutzen, <SEP> IIII<B>)</B> <SEP> rleII <SEP> 1 ntaht <SEP> zwisi#ben. <SEP> gelüae@m
<tb> Natrium <SEP> und <SEP> .lmalgarn <SEP> züi <SEP> verhindern. <SEP> Da
<tb> erhalteru# <SEP> N.Itrium <SEP> (-rith:
ili. <SEP> (,'ewiihnlicli <SEP> ein
<tb> wenig <SEP> Cvani(l, <SEP> lu-,oiirlens <SEP> a-(#r@ri <SEP> die <SEP> C'janirl konzeIltI''alloIl <SEP> Iileill'1S;' <SEP> lt
<tb> 1Tbe1' <SEP> -l <SEP> <B>l</B> <SEP> '@@@ <SEP> liiiilll('Il <SEP> @('l1WiIIllülllgell <SEP> ünl
<tb> @mmonia.li;@@rha.Jt: <SEP> d;IS <SEP> Aucheiden <SEP> von
<tb> festem <SEP> Na.trinrll <SEP> @-(rursachen.
<tb>
Lösilligen <SEP> (1-1,l <SEP> drittem <SEP> GIRilipe <SEP> sind <SEP> eben falls <SEP> geeignet, <SEP> ol-(#:elion <SEP> das <SEP> Ausfällen <SEP> van
<tb> festem <SEP> Metall, <SEP> mit <SEP> der <SEP> Tendenz, <SEP> rl@endriti5che
<tb> kristallini.,clie <SEP> Gebilde <SEP> 711 <SEP> formen. <SEP> und <SEP> clie
<tb> Entfei#nlin_,' <SEP> des <SEP> festen <SEP> Metalle: <SEP> aus <SEP> der <SEP> Zelle,
<tb> welche <SEP> mit- <SEP> Püclisi(#lit <SEP> auf <SEP> die <SEP> flüchtiOle. <SEP> Na tur <SEP> der <SEP> Lösini,- <SEP> notwendigerweise <SEP> gasrlicht
<tb> 2esch,lo en <SEP> ist. <SEP> @r#h -ierigheiten <SEP> bietet, <SEP> wel che <SEP> nicht <SEP> auftreten, <SEP> wenn <SEP> (bis <SEP> Metall <SEP> in <SEP> Form
<tb> einer <SEP> flüssigen <SEP> Lösun(,# <SEP> hergestellt <SEP> wird.
Die Anzahl Natrium- oder Alkalimetall- s:alze, welche geeignete elektrolytisehe Lö sungen geben, ist beschränkt. Die Mehrzahl ist entweder unlöslich oder so gering löslich in Ammoniak, dass nur Lösungen der ersten Gruppe erhalten werden,. Natriumiehlorid und Natriumbromid geben nur Lösungen der ersten Gruppe, um ein Beispiel zu geben.
Andere Salze, welche genügend löslich sind, können nicht verwendet werden, weil sie nicht inert sind, das heisst sie reagieren mit Natrium oder :einem andern Alkali metall, und :sind die Nitrate und die Thio- cyanate Beispiele hiervon.
Na,triumcyanid' und Natrium:jodid, sind genü gend löslich, um Lösungen der zweiten und .dritten Gruppe zu geben.
Sie reagieren nicht mit Natrium in Gegenwart von flüssi gem Ammoniak, und die Lösungen sind, gute Elektrizitätsleiter, ,jedoch wird .das Cyanid bevorzugt, weil die Gefahr besteht, cla,ss ex plosive Produkte in gewissen Fällen bei Ver- w:en.clung von Jodi.d entstehen.
Das Alkalimeta.llamalgam kann in irgend einem @ionzentrati.onsgrad verwendet werden, jedoch werrlcn die sehr verdünnten flüssigen Amalgame, die leicht erhtltlich sind, b:evor- zul;t:
. Bei Verwen,rliing solcher wird die St.i,orri,cl'ichl-tx a.ii der Anoede vorzugsweise dem Clelialt d:cs Amalgams in Alka.limetal:l ent- sprcchcnrl, un ebenfalls dem Bewegungs- gr1111de entsprechend proportioniert;
wenn die ;t:ro:mcli:cht-:c zu gross ist:, löst -sich sowohl (@.ueck@:ilber, als auch Alkalimetall, und, die Prcduhtion an Alkalimatadl wird' dadurch lierabigesetz.i. Insoweit Versuche mit Na- liium,am@a:lgaini zum Beispiel erwiesen, ist (hie A.nodenstroindichte von 3 bis:
4 Ampere per cm2 für jedes Prozent an Natrium in einem unbewegten Amalgam eine geeignete Dichte, jedoch können viel höhere Stromdich ten benutzt werden. wenn d:as: Amalgam ge rührt wird oder in eine dünne Schicht fliesst. Übersteigt man diese kritische Stromdichte, so löst sich Quecksilber, worauf dann die Produktion an Natrium zum Stillstand kom men kann.
Die Stromdichte an der Kathode kann verhältnismässig gering sein im Ver gleich mit der Dichte, die bei Verfahren be nutzt wird, bei welchen geschmolzene Salze elektrolysiert werden.
Die Kathode besteht zweckmässig aus Schmiedeisen oder weichem Stahl, jedoch sind auch andere Materialien brauchbar, wel che die Elektrizität leiten und nicht durch die in, der Zelle vorhandenen Stoffe angegi4f- fen werden, wie zum Beispiel "monel" Me tall.
Gusseisen, Platine und Quecksilber sind zum Beispiel ungeeignet und un,gewünseht aus verschiedenen -Gründen. Metalle, welche die normalerweise sehr langsam verlaufende Reaktion zwischen Alk:
alimatallen und Am moniak beschleunigen, um Amide zu formen, sollten vermieden werden. Metalle, wie zum Beispiel Blei, welche mit Alkalimetall Legie rungen formen, sollten vermieden werden, weil das Metall als solches oder nach Ver dampfung der Lösung isoliert werden m,uss. Die Kathode muss im wesentlichen unverän- dert bleiben.
Natrium selbst ist geeigüet, wenn das feste Metall gemacht werden soll.
Diejenigen Teile des Behälters, ivel.clie finit Alkahmetallösungen in Berührung kom men, sollten aus einem Material gemacht wer den, welches nicht katalytisch .clie Reaktion beeinflusst, derzufolge dies Metallamid gebil- det wird.
So würde, wenn eine Alkalimeta;l:l- lösung in Ammoniak in Gegenwart :einer Salzlösung mit, Stahl in Berührung kommt, die Reaktion, derzufolge Metallamid critsteht. derart katalytisch beschleunigt werden, dass fast ausschliesslich Amicl resultieren würde.
Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die nachfolgenden Beispiele beschrieben wer den, auf welche Beispiele die Erfindung nicht beschränkt ist. Die Zeichnungen zeigen schematisch geeignete Apparate. <I>Beispiel 1:</I> Kalium. Eine Lösung von Jodkalium in flüssigem wasserfreiem Ammoniak, welche weht weniger als 0,6 gr, vorzugsweise 0,? gor Kaliumjodid per ein' Lösung enthält, wird mit einer Kupferkathode und einer Kalium- Amalgam-Anode mit 0,05 % Gehalt elek-
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roly:
siert. <SEP> Die <SEP> Lösung <SEP> befindet <SEP> sich <SEP> auf
<tb> ihrer <SEP> Kochtemperatur <SEP> oder <SEP> nahe <SEP> darunter <SEP> bei
<tb> atmosphärischer <SEP> Spannung. <SEP> Kalium <SEP> wird
<tb> t-om <SEP> Amalgam <SEP> entfernt <SEP> und <SEP> bildet <SEP> an <SEP> der
<tb> Fiathode <SEP> eine <SEP> bronzefarbige <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> Ka lium <SEP> in <SEP> Ammoniak. <SEP> Diese <SEP> bronzefarbige <SEP> Lö ."ting <SEP> :
teigt <SEP> von <SEP> der <SEP> Kathode <SEP> zu <SEP> der <SEP> Ober fIiicIie <SEP> der <SEP> Jodidlösung, <SEP> wo <SEP> sie <SEP> sich <SEP> ansam melt <SEP> und <SEP> dann <SEP> nun <SEP> fortlaufend <SEP> bequem <SEP> ab werden <SEP> ohne <SEP> Beimischung <SEP> der <SEP> Jodid h@sun@, <SEP> und <SEP> zwar <SEP> durch <SEP> einen <SEP> geeigneten <SEP> Se parator, <SEP> welcher <SEP> auf <SEP> einer <SEP> Temperatur <SEP> gelial t-i, <SEP> wird, <SEP> die <SEP> unterhalb <SEP> der <SEP> Temperatur <SEP> liegt,
<tb> bei <SEP> welcher <SEP> die <SEP> Lösung <SEP> kocht.
<tb>
Der <SEP> verarbeitete <SEP> Amalgam <SEP> wird <SEP> aus <SEP> der
<tb> Z(Ile <SEP> entfernt <SEP> und <SEP> durch <SEP> frischen <SEP> Amalgam
<tb> ersetzt. <SEP> Wenn <SEP> der <SEP> entfernte <SEP> Amalgam <SEP> 0,01 <SEP> t
<tb> Kalium <SEP> enthält, <SEP> soll <SEP> die <SEP> Stromdichte <SEP> an <SEP> der
<tb> Anode <SEP> 0,()3 <SEP> Ampere <SEP> per <SEP> cm\ <SEP> betragen. <SEP> Die
<tb> 3aliumlösung <SEP> kann <SEP> bei <SEP> atmosphärischer
<tb> ,;.pannung <SEP> verdampft <SEP> werden, <SEP> wodurch <SEP> der
<tb> Verlust <SEP> infolge <SEP> Reaktion <SEP> von <SEP> Ammoniak <SEP> zur
<tb> Bildung <SEP> von <SEP> Kaliumamid <SEP> herabgesetzt <SEP> wird.
<tb> <B>Da-;
</B> <SEP> zurückbleibende <SEP> Metall <SEP> ist <SEP> etwa
<tb> @@liwammig. <SEP> Es <SEP> wird <SEP> bei <SEP> einer <SEP> niedrigst <SEP> mög li,hün <SEP> Temperatur <SEP> geschmolzen <SEP> und <SEP> in <SEP> For nif@n <SEP> in <SEP> reinem <SEP> Zustande <SEP> abgezapft.
<tb>
Der <SEP> Teil <SEP> der <SEP> elektrolytischen <SEP> Zelle, <SEP> in
<tb> ;ielchem <SEP> die <SEP> Kaliuinlösung <SEP> sich <SEP> ansammelt,
<tb> und <SEP> auch <SEP> der <SEP> Separator, <SEP> sollten <SEP> aus <SEP> einem
<tb> Material <SEP> hergestellt <SEP> sein <SEP> oder <SEP> niit <SEP> einem <SEP> ma terial <SEP> ausgcsclila@@en <SEP> sein, <SEP> @vclehes <SEP> die <SEP> Real lion <SEP> zwiscbf,ii <SEP> Kalium <SEP> und <SEP> :@nimoniah <SEP> nicht
<tb> l@eschleuni@rt. <SEP> AI. <SEP> Beispiele <SEP> solcher <SEP> geeigne ter <SEP> Materialien <SEP> sind <SEP> Ebonit, <SEP> Glas, <SEP> emaillier tes <SEP> Eisera <SEP> und <SEP> Kupfer <SEP> erwähnt.
<tb>
Wäre <SEP> eine <SEP> Jodidlösung <SEP> benutzt <SEP> worden,
<tb> @-.-elclte <SEP> wesentlich <SEP> verdünnter <SEP> ist <SEP> als <SEP> clie <SEP> vor (-i-wähnte, <SEP> so <SEP> würde <SEP> kein <SEP> Kalium <SEP> erhalten
<tb> werden, <SEP> sondern <SEP> nur <SEP> Kaliumamid.
<tb>
In <SEP> Fig. <SEP> 1 <SEP> der <SEP> Zeichnung <SEP> ist <SEP> der <SEP> Elektro h-t <SEP> in <SEP> einem <SEP> Busseisernen <SEP> Behälter <SEP> 1 <SEP> enthal tF-n, <SEP> dessen <SEP> oberer <SEP> Teil <SEP> durch <SEP> eine <SEP> Ausklei dung <SEP> aus <SEP> Ebonit <SEP> 2 <SEP> geschützt <SEP> ist. <SEP> Strom <SEP> wird
<tb> am <SEP> Boden <SEP> des <SEP> Behälters <SEP> 1 <SEP> zugeführt, <SEP> so <SEP> dass
<tb> das <SEP> Amalgam <SEP> die <SEP> Anode <SEP> bildet. <SEP> Eine <SEP> per forierte <SEP> Stahlplatte <SEP> 4 <SEP> dient <SEP> als <SEP> Kathode. <SEP> Die-
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selbe <SEP> ist <SEP> bei <SEP> 5 <SEP> isoliert. <SEP> Das <SEP> Amalgam <SEP> fliesst
<tb> bei <SEP> G <SEP> in <SEP> und <SEP> bei <SEP> 7 <SEP> aus <SEP> dem <SEP> Behälter <SEP> 1.
<SEP> Flüs siges <SEP> wasserfreies <SEP> Ammoniak <SEP> wird <SEP> durch
<tb> einen <SEP> Hahn <SEP> 9 <SEP> zu <SEP> einem <SEP> Behälter <SEP> 8 <SEP> geführt.
<tb> Ammoniakgas <SEP> strömt <SEP> durch <SEP> eine <SEP> Röhre <SEP> 10
<tb> und <SEP> kann <SEP> bei <SEP> 16 <SEP> abgezogen <SEP> werden. <SEP> Die
<tb> obere <SEP> Flüssigkeitsschicht <SEP> an <SEP> Kaliumlösung
<tb> sammelt <SEP> sich <SEP> in <SEP> einem <SEP> Behälter <SEP> 11, <SEP> aus <SEP> wel chem <SEP> sie <SEP> in <SEP> einen <SEP> Behälter <SEP> 12 <SEP> hinüberfliesst,
<tb> aus <SEP> welchem <SEP> sie <SEP> durch <SEP> eine <SEP> Röhre <SEP> 14 <SEP> in <SEP> einer.
<tb> Behälter <SEP> 1abgezogen <SEP> wird, <SEP> welcher <SEP> einen
<tb> Auslassliahn <SEP> <B>17</B> <SEP> besitzt. <SEP> Die <SEP> Jodidlösung.
<SEP> wel che <SEP> mit <SEP> der <SEP> Kaliumlösung <SEP> überfliesst, <SEP> wird
<tb> durch <SEP> eine <SEP> Leitun- <SEP> 1$ <SEP> in <SEP> den <SEP> Behälter <SEP> 1. <SEP> zu rückgeführt. <SEP> Die <SEP> Apparatur <SEP> kann, <SEP> wenn <SEP> ge wünscht, <SEP> unter <SEP> Druck <SEP> gehalten <SEP> werden. <SEP> Die
<tb> Kühlmäntel. <SEP> welche <SEP> besonders <SEP> für <SEP> den <SEP> Be hälter <SEP> 12 <SEP> zweckmiissil- <SEP> sind, <SEP> sind <SEP> nicht <SEP> dar gestellt.
<tb>
<I>Beispiel <SEP> 2:</I>
<tb> <I>Festes <SEP> Nah-inin.</I> <SEP> Eine <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> 90 <SEP> bis
<tb> 10() <SEP> -r <SEP> Natriumcvanid <SEP> iri <SEP> l()() <SEP> -r <SEP> flüssigem
<tb> .lmmoniah <SEP> wird <SEP> hei <SEP> atmosphärischem <SEP> Druck
<tb> und <SEP> bei <SEP> Temperaturen <SEP> zwischen <SEP> ihrem <SEP> Koch punkt <SEP> und <SEP> ihrem <SEP> Gefrierpunkt <SEP> (annähernd
<tb> zwischen <SEP> - <SEP> 20 <SEP> " <SEP> C <SEP> und <SEP> --34 <SEP> <SEP> C) <SEP> elektroly siert <SEP> mit <SEP> einer <SEP> Kathode <SEP> aus <SEP> weichem <SEP> Stahl
<tb> und <SEP> einer <SEP> Anode <SEP> aus <SEP> Natriumamalgam <SEP> mit.
<tb> einem <SEP> Gehalt:
<SEP> von <SEP> (1,05 <SEP> %ö. <SEP> Natrium <SEP> schlägt
<tb> in <SEP> der <SEP> Form <SEP> einer <SEP> Festen <SEP> kristallinischen
<tb> Schwammasse <SEP> nieder, <SEP> welche <SEP> innerhalb <SEP> d: <SEP> i Zelle <SEP> gesaininelt <SEP> wird <SEP> durch <SEP> irgf#nd <SEP> ein <SEP> ge ci0,netes <SEP> Nittcl, <SEP> zum <SEP> Beispiel <SEP> durch <SEP> ein <SEP> lT@-s scr <SEP> und <SEP> einen <SEP> <I>IZ</I>nllien, <SEP> und <SEP> ohiic <SEP> dal, <SEP> die
<tb> 141,.issc <SEP> < in <SEP> Dift <SEP> oder <SEP> Fetrcliti:,,heil <SEP> l@'f,i3 gestellt <SEP> wird, <SEP> um <SEP> dann <SEP> zusammengepre13t <SEP> ztr
<tb> werden;
<SEP> damit <SEP> der <SEP> Elektrolyt <SEP> abgelassen <SEP> wer den <SEP> kann <SEP> und <SEP> die <SEP> einzelnen <SEP> Kristalle <SEP> zu <SEP> einer
<tb> Homogenen <SEP> Metallmasse <SEP> verwaelten <SEP> können.
<tb> Dieses <SEP> Metall <SEP> wird <SEP> dann <SEP> durch <SEP> Druck <SEP> aus
<tb> einer <SEP> Öffnunn- <SEP> in <SEP> der <SEP> Zellwandung <SEP> ausgf@sto ssen, <SEP> welche <SEP> immer <SEP> durch <SEP> einen <SEP> Zapfen <SEP> aus
<tb> festem <SEP> Natrium <SEP> verschlossen <SEP> ist. <SEP> Die <SEP> Strom rIeute <SEP> ist <SEP> in <SEP> diesem <SEP> Falle <SEP> beinahe <SEP> theore <B>,</B> <SEP> au,
<tb> tisch.
<tb> Das <SEP> Verfahren <SEP> kann <SEP> in <SEP> einem <SEP> Apparat
<tb> ausgeübt <SEP> werden, <SEP> welcher <SEP> äusserst <SEP> scheina tiseh <SEP> in <SEP> Fig. <SEP> 2 <SEP> der <SEP> Zeichnung <SEP> dargestellt <SEP> ist.
In dieser Zeichnung ist ein Behälter 20 dargestellt, dessen Kühlmantel weggelassen worden ist. Die Kathode hat die Gestalt einer rotierenden Trommel 21, auf dem Bo den des Behälters befindet sich das Amalgam 22. 24 ist ein hin- und hergehender Kolheii oberhalb des untern Endes eines Abstreif- messers 25 und oberhalb des abgestreiften Natriums 26 oberhalb der Auslassöffnung 27.
Beispiel <I>3:</I> Eine Lösung von 50 '.feilen Natrium- cyänid in 100 Teilen flüssigem wasserfreiem Ammoniak wird bei atmosphärischer Span nung und bei Temperaturen, die zwischen dem Gefrier- und Kochpunkt der Lösung (- 31 C und - 28 C) liegen, elektroly- siert, wobei man eine Anode aus Natrium amalgam und eine Kathode aus einem Metall benutzt, welche im wesentlichen ohne kata lytische Wirkung auf die Reaktion zwischen Natrium und Ammoniak ist, und welches unter den obwaltenden Verhältnissen unver ändert bleibt,
zum Beispiel Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt. Die Strom dichte an der Anode beträgt 0,06 Ampere per cm\, und das ausgestossene Amalgam kann mit einem Minimumgehalt von 0,002 an Natrium weggeworfen werden, wenn das Amalgam mit einer Geschwindigkeit von 200 cm per Minute sich bewegt. Eine grössere Geschwindigkeit erlaubt eine höhere Strom dichte oder eine niedrigere Endkonzentration und umgekehrt. Die Stromausbeute ist im wesentlichen gleich der theoretischen. Das Natrium sammelt sich als eine bronzefarbige Lösung in Ammoniak, wesentlich frei von Cyanid, welches auf dem Elektrolyt schwimmt. Letzterer bleibt gewöhnlich farb los.
Die bronzefarbige Lösung wird abge zapft ohne Beimischung von Cyanidlösung. Hierzu wird ein geeigneter, gekühlter Se parator verwendet, wobei das entfernte Am moniak in der Zelle erset #t wird. Das Metall wird in reinem Zustand durch Verdampfung der bronzefarbigen Lösung bei atmosphäri scher Spannung bis zur gä.nzlielien Trock nung erhalten. Das entfernte Ammoniak wird nach bekannten Methoden wieder ge wonnen. Das verbleibende feste Natrium hat.
die Form eines dichten Schwammes, welcher leicht zur Oxydierung neigt; es wird deshalb bei möglichst niedriger Temperatur geschmol zen und während es noch der Ammoniak atmospliäre ausgesetzt ist, welche sich im Verdampfer befindet, wird das Metall in Formen gegossen.
Die Verdampfung kann auch unter Druck vor sich gehen.
Die Teile der elektrolytischen Zelle, wel che mit der Natriumlösung in Berührung kommen, werden aus Materialien hergestellt, welche keine katalytische Wirkung auf die Reaktion zwischen Natrium und Ammoniak ausüben.
<I>Beispiel</I> .4: Eine Lösung von 60 gr Natriumcyanid in 100 gr flüssigem wasserfreiem Ammoniak wird in einer Zelle elektrolysiert, deren Wände imstande sind, einen innern Druck auszuhalten, wobei die Elektrolyse bei einer Temperatur von 17 bis 30 C vor sich geht. In diesem Falle ist es von besonderer Wich tigkeit, dass die Teile des Apparates, welche mit Natriumlösungen in Berührung kommen, aus Materialien hergestellt sind, welche keine katalytische Wirkung auf die Reaktion zwi schen Natrium und Ammoniak ausüben, wo von die Reaktionsgeschwindigkeit bei dieser höheren Temperatur viel grösser ist..
Glas oder Emailglasur, Ebonit, Kupfer und Monel-Metall sind Beispiele solcher ge eigneter Materialien. Die Kathode besteht aus Kupfer oder aus Monel-Metall, die Anode aus Natrium-Amalgam, welches zweckmässi- gerweise in die Elektrolytzelle gepumpt wird oder durch Eigengewicht von einer geeigne ten Höhe aus in die Zelle hineinfliesst, wobei die verbrauchte Amalgammasse in ähnlicher Weise ausfliesst.
Das Natrium sammelt sich als eine bronzefarbene Lösung in Ammoniak, welche im wesentlichen frei von Cyanid ist, welche auf dem Elektrolyten schwimmt. Das Natrium hat eine gewisse sehr geringe Lös lichkeit in der Cyanidlösung, welche daher blau gefärbt wird. Die geringe Löslichkeit hat keinen weiteren materiellen Einfluss auf die Wirksamkeit des Prozesses.
Die Lösung des Natriums in .Ammoniak fliesst in dem Masse, dass sie entsteht, über in einen Separator und von diesem in einen Ver dampfer, in welchem das Ammoniak durch Hitze verdampft wird und unter seinem eigenen Druck durch einen wassergekühlten Kondensator wieder verdichtet wird, aus wel chem das Ammoniak in die Zelle zurück kehrt und den Verlust ersetzt, welcher durch die Entfernung der Natriumlösung entstand.
Wenn eine genügende Menge Natrium in dem Verdampfer sich angesammelt hat, wird keine Lösung mehr hineingeführt und das Metall bis zurr Schmelzen erhitzt, wonach das reine geschmolzene Metall in Formen gA- gossen wird.
\Feil an der Kathode Ammoniak aus der Cyanidlösung abstrahiert wird, steigt ihre Konzentration, und es werden deswegen vor teilhaft Mittel vorgesehen, die konzentrierte Lösung mit dem flüssigen, nach der Zelle zu rückkehrenden Ammoniak zu mischen. Dies geschieht in höchst einfacher Weise durch Einstellen des Druckes in der Zelle, derart, dass die Lösung gerade im Aufwallen gehalten wird. Ein Umlauf mittelst Thermosiplion kann ebenfalls leicht angebracht werden.
Eine andere Konzentration des Natrium- cyanids kann verwendet werden. 15 gr Na- triumcyanid in<B>100</B> Teilen flüssigem wasser freiem Ammoniak können mit einem Amal gam elektrolysiert werden, welches durch eine Rührvorrichtung in Bewegung gehalten wird, oder indem es gezwungen wird, in einer dünnen Schicht zu fliessen, und zwar in einer derartigen Dicke, dass das Natrium fast voll ständig während seines Durchganges entfernt wird.
Eine geeignete Temperatur bei nor- inalem atmosphärischem Druck ist -10 bis ---311,72 11 C.
Die Stromausbeute bei dieser Konzentra tion ist niedrig, kann aber durch Anwendunb eines Diaphra.gmas zwischen der Elektrode verbessert werden, welches Diaphragma den Kontakt zwischen dem gelösten Natrium und dem Amalgam verhindert.