CH181454A - Verfahren zur Gewinnung von Leichtmetallen durch Elektrolyse schmelzflüssiger Metallsalze. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Gewinnung von Leichtmetallen durch Elektrolyse       schmelzflüssiger        Netallsalze.       Das Hauptpatent hat ein Verfahren und  eine Vorrichtung zur Gewinnung von Leicht  metallen durch Elektrolyse schmelzflüssiger  Metallsalze     unterAnwendung    eines Gemisches  von mindestens zwei verschiedenen Salzen  in einer Zelle, bei welcher eine zentral an  geordnete Elektrode von der zweiten Elek  trode ringförmig umgeben und zwischen den  Elektroden ein ringförmiges     Diaphragma    an  geordnet ist und bei der oberhalb der Elek  troden in die Schmelze eintauchende     Sammel-          hauben    vorgesehen sind, zum Gegenstand,

    bei welchem man für einen solchen Ersatz  des sieh in dem     Elektrolysierraum    verbrau  chenden Elektrolyten Sorge trägt, dass störende  Änderungen in der Zusammensetzung des  Elektrolyten innerhalb der     Elektrolysierzone     vermieden werden. Gemäss einem     Unteran-          spruch    des Hauptpatentes kann dies dadurch  erzielt werden, dass sich der Elektrolyt in  folge künstlich erzeugter Zirkulation durch  die     Elektrolysierzone    bewegt.

      Die vorliegende Erfindung beruht nun auf  der Erkenntnis, dass man auf die Erzeugung  einer solchen künstlichen Zirkulation     bezw.     auf die     Anbringung    zusätzlicher Einrichtun  gen zur Erzeugung beschleunigten Umlaufes  verzichten kann, wenn man den Elektrolyten  dem     Elektrolysierraum    in verschiedenen  Höhenlagen zuführt, vorzugsweise derart, dass  man den schmelzflüssigen Elektrolyten durch  eine Mehrzahl von in die     Elektrodenkammer     führenden Öffnungen einströmen lässt.  



  Es hat sich nämlich gezeigt, dass in einer  Zelle, deren     Elektrodenkammer    in verschie  denen Höhenlagen von frischem Elektrolyt  gespeist wird, die Zusammensetzung des  Elektrolyten in den verschiedenen Höhen  schichten der     Elektrodenkammer    weitgehend  konstant erhalten werden kann, in welchem  Falle besondere Massnahmen zur künstlichen  Zirkulation des Elektrolyten in Fortfall kom  men können.  



  Die Erfindung sei anhand beiliegender      Zeichnung beispielsweise     erläutert,    deren       Fig.    1 einen Längsschnitt durch eine beson  dere Zelle mit zentraler Anordnung der einen  Elektrode veranschaulicht, welche von der  andern Elektrode ringförmig umgeben wird,  während     Fig.    2 die äussere (ringförmige)  Elektrode in perspektivischer     Darstellung     erkennen lässt.  



  Wie nach dem Hauptpatent, besteht die  Zelle aus einem zylindrischen Stahlmantel 1,  der ein Futter aus Schamottesteinen besitzt.  Eine zentral angeordnete, zylindrische     Gra-          phitanode    2 ist durch den Boden der Zellen  wand eingeführt. Die Kathode 3 besteht aus  einem Stahlzylinder, welcher mit zwei ein  ander gegenüberliegenden Armen 4, die aus  der     Zellwandung    hinausragen und als Ver  bindungsstellen dienen, ausgerüstet ist. Ein  durchlöchertes     Stahldiaphragma    6 ist unge  fähr in der Mitte des ringförmigen Raumes  zwischen Anode 2 und Kathode 3 eingehängt.

    Der     Ringraum    7 dient zur Sammlung des  von der Kaihode 3 aufsteigenden schmelz  flüssigen     Metalles    und zur Aufhängung des       Di.Rphragmas    6. Das im Ringraum 7 gesam  melte Metall wird durch     Ableitungsrobr    8  abgeführt, der Dom 9 dient als     Sammelraum     für die gasförmigen Anodenprodukte.  



  Die Kathode 3 ist mit einer grösseren  Anzahl von     Durchbrechungen    5 versehen,  die zweckmässig gleichmässig über die Na  thodenfläche verteilt sind. Die     Durchbrechun-          gen    5 sind insbesondere bei Verwendung  von dickeren     Kathoden    zweckmässig so aus  gebildet, dass sie eine Steigung nach oben  gegen den     Elektrolysierraum    hin zeigen, ob  wohl dies nicht unbedingt erforderlich ist.  Bei der dargestellten Ausführungsform bil  det die Steigung etwa einen Winkel von 45  .  



       Fig.    2 zeigt, wie bereits erwähnt, eine  perspektivische Darstellung einer derart aus  gebildeten Kathode.  



  Beim Arbeiten mit durchbrochenen Ka  thoden findet ständig ein gleichmässiges Ein  strömen von frischen Elektrolyten durch die  Öffnungen 5 in alle Teile der     Elektrolysier-          zone    statt, wodurch, wie gefunden wurde,  unerwünschte Veränderungen der Zusammen-    Setzung des Elektrolyten in der     Elektroly-          sierzone    verhindert werden können.

   Die Zahl  und Grösse der Öffnungen in der Kathode  hängen ab von den Arbeitsbedingungen     und     der Apparatur, zum Beispiel von der Zusam  mensetzung des Elektrolyten, dem Abstand  der Elektroden, der wirksamen Oberfläche  der Kathode, der Strömungsgeschwindigkeit  des Elektrolyten und dergleichen. Überraschen  derweise hat sich herausgestellt, dass trotz Ver  kleinerung der Kathodenoberfläche durch \die  Öffnungen eine Verminderung der Wirksam  keit der Zelle nicht stattfindet. Das Arbeiten  mit durchbrochenen Kathoden bietet noch  den besonderen Vorteil, dass die Einrichtung  im Betrieb einer besonderen Wartung nicht  bedarf, sondern selbsttätig arbeitet.  



  An Stelle einer mit     Durchbrechungen     versehenen Kathode kann man auch eine  durchbrochene Anode zur Zufuhr von frischem  Elektrolyt in die     Elektrolysierzone    verwenden.  Ebenso kann man auch beide Elektroden mit       Durchbrechungen    versehen.  



  An Stelle gelochter Elektroden kann man  auch solche verwenden, welche aus einer  Mehrzahl     übereinanderliegender    und unter  sich Zwischenräume lassender Ringe bestehen.  Auch können die Elektroden schraubenförmig  mit der Massgabe ausgebildet sein, dass zwi  schen den einzelnen Schraubengängen Ab  stände vorhanden sind.  



  Schliesslich können auch noch aus Draht  geflechten bestehende oder aus Gittern oder  dergleichen gebildete Elektroden verwendet  werden. Das Einströmen des Elektrolyten  in die     Elektrolysierzone    durch     Durchbrechun-          gen    oder sonstige Öffnungen in den Elek  troden     bezw.    die Zirkulation des Elektrolyten  kann auch durch die im Hauptpatent erwähn  ten besonderen Hilfsmassnahmen, wie Pum  pen oder dergleichen, unterstützt werden.  Es hat sich aber herausgestellt, dass bei  passender Ausbildung der Elektroden auf  derartige Hilfsmittel verzichtet werden kann.  



  Auch bei dieser Ausbildung der Zelle  haben sich die im Hauptpatent erwähnten  Vorteile gezeigt. Insbesondere kann auch  hier der     Elektrodenabstand    mit dem Ergeb-           nis    wesentlich verringert werden, dass die  zum Betrieb der Zelle erforderliche elektri  sche Leistung bei gleicher Ausbeute wesent  lich verringert werden kann.     Vergleichende     Versuche haben gezeigt, dass beispielsweise  die Ausbeute an Natrium bei Anwendung  einer     durchbrochenen    Kathode bis zu 25  /o  und mehr erhöht wurde.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Gewinnung von Leicht- inetallen durch Elektrolyse schmelzflüssiger Metallsalze nach dem Patentanspruch I des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt dem Elektrolysierraum in ver schiedenen Höhenlagen zugeführt wird. UNTERANSPRüCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man den schmelz flüssigen Elektrolyten durch eine Mehrzahl von in die Elektrodenkammer führenden Öffnungen einströmen lässt. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt durch eine Mehrzahl von in der äusseren, ringförmigen Elek trode vorgesehenen Öffnungen in den Elek- trolysierraum eingeführt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt durch eine Mehrzahl von in beiden Elektroden vorgesehenen Öffnungen in den Elektrolysierraum ein geführt wird.

   PATENTANSPRUCH II: Vorrichtung nach Patentanspruch II des Hauptpatentes zur Ausführung des Verfah rens gemäss Patentanspruch I, gekennzeich net durch in verschiedenen Höhenlagen lie gende Öffnungen der Elektrodenkammer, wel che das Zuströmen des Elektrolyten in den Elektroly sierraum gestatten. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die Öffnungen gegen den Elektrolysierraum hin ansteigen. 5.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere ringförmige Elektrode mit Durchbrechungen versehen ist, welche das Zuströmen des Elektrolyten in den Elek- trolysierraum in verschiedenen Höhenlagen gestatten. 6. Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, da durch gekennzeichnet, dass die Öffnungen über die von den Elektroden gebildeten Wandungen der Elektrodenkammer gleich mässig verteilt sind. 7.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 4 und 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die äussere ringförmige Elek trode als Kathode wirkt.