CH212892A - Verfahren zur Gewinnung von Natrium auf elektrolytischem Wege. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Gewinnung von Natrium auf     elektrolytischem    Wege.    Die Erfindung bezieht sich auf die elek  trolytische Gewinnung von metallischem Na  trium in einem mehrstufigen, mit zwei Zellen  arbeitenden Verfahren.  



  Es sind     bereits        Zweizellenverfahren    be  kannt, bei welchen in einer Zelle aus einer  ein     Alkalisalz    enthaltenden Schmelze Alkali  metall an einer flüssigen Metallkathode, z. B.  aus Blei, abgeschieden wird und die so er  haltene     Blei-Alkalilegierung    in einer andern  Zelle in einer eine     Alkaliverbindung,    wie Na  triumhydrogyd,     enthaltenden    Schmelze als  Anode verwendet wird, wobei das darin ent  haltene     Alkalimetall    an der Kathode zur Ab  scheidung gelangt.

   Diese Verfahren haben       verschiedene    Nachteile, zum Beispiel den, dass  zu ihrer Durchführung     verhältnismässig    hohe       Temperaturen,    z. B.<B>350'</B> C und mehr, benö  tigt werden, wodurch zum Beispiel die Ver  wendung von Quecksilber als Elektroden  material infolge seines verhältnismässig  hohen Dampfdruckes ausgeschlossen ist. Wei  terhin sind die Verfahren mit erheblichen  Energieverlusten infolge starker Wärmeab-         strahlung    verbunden und ist die Lebensdauer  der Zellen     eine    verhältnismässig kurze.  



  Gegenstand der vorliegenden     Erfindung     ist nun ein Verfahren zur Gewinnung von  Natrium auf     elektrolytischem    Wege, welches  dadurch gekennzeichnet ist, dass     in        einer    Zelle  durch Elektrolyse einer     wässrigen,    eine Na  triumverbindung enthaltenden Lösung mit  Hilfe einer flüssigen Metallkathode     eine    flüs  sige     Natriumlegierung    hergestellt und diese  alsdann als Anode in eine mit einem zur Er  zeugung von Natrium geeigneten schmelz  flüssigen Elektrolyten beschickte andere  Zelle eingeführt wird, wobei an der Kathode  dieser zweiten Zelle reines Natrium erhalten  wird.  



  Hierbei wird vorteilhaft als flüssige Me  tallkathode Quecksilber verwendet, dieses  durch Elektrolyse einer     wässrigen    Lösung  einer     Natriumverbindung    mit Natrium be  laden und dem erhaltenen     Natriumamalgam     alsdann durch     Hindurchführen    als Anode  durch den schmelzflüssigen Elektrolyten wie  der Natrium entzogen.           bie    bei der     wässrigeri    Elektrolyse gebil  dete flüssige     Natriumlegierung    wird vorteil  haft in einer dünnen auf der Oberfläche eine       metallischen    Trägers haftenden Schicht als  Anode durch den schmelzflüssigen Elektro  lyten geführt.  



  In     Ausübiuig    der Erfindung wird mit  Vorteil derart verfahren, dass man zunächst  in einer mit einer     wässrigen    Lösung einer       Natriumverbindung,    z. B. Chlornatrium, be  schickten Zelle an einer mit einer     dünnen     Oberflächenschicht aus einer     Nat.riumlegie-          rung    bedeckten Kathode, die abwechselnd mit:

    einer zum Beispiel am Boden der Zelle be  findlichen Menge der flüssigen Legierung  und mit dem     wässrigen    Elektrolyten in Be  rührung gebracht     bezw.    im     Kreislauf    nach  einander durch die Legierung und den Elek  trolyten hindurchgeführt. wird, das Natrium  abscheidet, wobei sich gleichzeitig der Gehalt.

    des am Boden der Zelle befindlichen Metall  sumpfes an Natrium entsprechend anreichert  und dass man die angereicherte Legierung  laufend in eine andere, den schmelzflüssigen  Elektrolyten enthaltende Zelle     überführt,    die  mit einer ebensolchen     Elektrodenanordnung     versehen ist und in der aus der ständig mit  dem Sumpf der     Natriumlegierung    in     Verbin-          dung    stehenden     und    durch den schmelzflüs  sigen Elektrolyten     hindurchbewegten    dün  nen, als Anode geschalteten Oberflächen  schicht das Natrium herausgelöst und au die  Kathode übergeführt wird,

   woselbst es in  üblicher     Weise    gesammelt und aus der Zelle  entfernt wird. Die flüssige     Natriumlegie-          rung    wird, wie bereits oben erwähnt, vorteil  haft auf einer bewegten     Metalloberfläche    zur  Anwendung gebracht.  



  Die in der     wässrigen    Zelle mit Natrium  angereicherte flüssige Legierung wird vor  teilhaft in einen im Unterteil der Schmelz  flusszelle unterhalb des schmelzflüssigen  Elektrolyten befindlichen Sumpf     übergeführt.     Als Anode kann dabei eine um eine horizon  tal gelagerte Achse umlaufende Metall  scheibe, z. B. aus     Eisen    oder Stahl, verwen  det werden, die derart angeordnet ist, dass  sie mit ihrem untern Teil in den von der         fliissigen    Legierung ausgefüllten Sumpf     ein-          taucht        und    mit. ihrem obern Teil in den       schmelzflüssigen    Elektrolyten hineinragt.

    Beim Umlauf der Metallscheibe bedeckt sich       diese        beim    Durchgang durch den Sumpf mit  einer dünnen Schicht der     Natriuinlegierung;     beim     Durchgan-    durch den schmelzflüssigen  Elektrolyten wird Natrium unter der     Ein-          wirkung    des elektrischen Stromes abgegeben  und zur Kathode geführt. Das in dem  schmelzflüssigen Elektrolyten abgegebene       Natrium    wird beim     Dnrcligang    durch den  Sumpf immer wieder erneuert.  



  Das flüssige Metall, z. B.     Quecksilber,          bezw.    die     flüssige        Natriunilegierung.    z. B.       Natriumanialgam,    wird     zweekmässig    im  Kreislauf durch die     i@-ässrige    Zelle und die  mit     dein    schmelzflüssigen Elektrolyten be  schickte Zelle:     geführt.    Die flüssige Legie  rung, z. B.     Natriuniamalgam,    wird     in    der  den     \viissrigen    Elektrolyten enthaltenden  Zelle     zweckmässig    in     Bewegung    gehalten.  



  Der Gehalt der     flüssigen        Natriumlegie-          rung,    z. B.     Natriuniainalgam,    an Natrium       kann    beim Austritt der     Legierung    aus der       wässrigen    Zelle     innerhalb    beträchtlicher Gren  zen     schwanken.    Als gut geeignet hat sich  ein Gehalt v an     etwa    0.1 bis     0,?        Gew.    % Na  trium     erwiesen.     



  Die     Vberführung    der in der     wässrigen     Zelle mit     Natrium        an-ereicherten    Legierung  in die     Sehinelzflusszelle        riiil    die     Rückführung     der in der letzteren Zelle an     Natrium    ver  armten     Legierung        in    die     ivässrige    Zelle im  Kreislauf erfolgt mit besonderem Vorteil       mater        Wärmeaustausch.    In gewissen Fällen  empfiehlt sich in Verbindung mit einem       Wärmeaustauscher    noch die Anwendung  einer 

  zusätzlichen     Kühlvorrichtung    für die       2n=\        dein        Mrärmea,usl=auscher    austretende flüs  sige     Natriumlegierung    vor dessen Einfüh  rung in die     wässrige    Zelle.  



  Es ist zweckmässig, in der     Schmelzfluss-          zelle    ein Gemisch von     Natriumhy        droxy    d mit       Natriumhalogeniclen    zu verwenden, dessen       Schmelzpunkt    bei     etwa   <B>300'</B> C bis herunter  zu etwa     \;00      C liegt.

   So kann man zum  Beispiel hei der kombinierten     Anwendung         der oben beschriebenen     Zellen        hei        Verweü-          dung    von     Quecksilber    als Austauschmetall  mit besonderem Vorteil ein Gemisch von Na  triumhydrogyd mit     Natriumjodid    verwenden,  dessen Schmelzpunkt nicht über<B>300'</B> C  liegt. Mit besonderem Vorteil verwendet man       eutektische    Gemische der Komponenten, z. B.

    ein solches etwa 55     Gew.    %     Natriumhydrogyd     und 45     Gew.    %     Natriumjodid,    dessen  Schmelzpunkt bei 225   C oder wenig darüber  liegt. Mit einem solchen     eutektischen    Ge  misch kann man die Elektrolyse schon zum  Beispiel bei Temperaturen von 240 bis  <B>250'</B> C durchführen, wobei der Dampfdruck  des Quecksilbers nur etwa     1/,o    Atmosphäre  beträgt. Der Schmelzpunkt eines     eutektischen     Gemisches von     Natriumhydrogyd    mit Na  triumbromid beträgt etwa 260   C.  



  An Stelle von Quecksilber können als  Legierungsmetall für Natrium auch andere  Metalle der verschiedensten Art, wie z. B.  Blei und Bleilegierungen, sowie     Legierungen     des     Wismuths,    Zinns, Bleis und Cadmiums,  - wie z. B.     Woodsmetall    und dergleichen, in  flüssiger Form     Verwendung        finden.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Gewinnung von Natrium auf elektrolytischem Wege, dadurch gekenn zeichnet, dass in einer Zelle durch Elektro lyse einer wässrigen, eine Natriumverbindung enthaltenden Lösung mit Hilfe einer flüs sigen Metallkathode eine flüssige Natrium legierung hergestellt und diese alsdann als Anode in eine mit einem zur Erzeugung von Natrium geeigneten schmelzflüssigen Elek trolyten beschickte andere Zelle eingeführt wird, wobei an der Kathode dieser zweiten Zelle reines Natrium erhalten wird.

   UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Quecksilber kathode durch Elektrolyse einer wässrigen Lösung einer Natriumverbindung mit Na trium beladen wird und dem erhaltenen Natriumamalgam alsdann durch Hin durchführen als Anode durch den schmelzflüssigen Elektrolyten Natrium entzogen wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Elektrolyse einer eine Natriumverbindung enthalten den wässrigen Lösung erhaltene Natrium legierung in einer dünnen, auf der Ober fläche eines Metallträgers haftenden Schicht als Anode durch den schmelz flüssigen Elektrolyten der zweiten Zelle geführt wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die in der ersten Zelle erzeugte Natriumlegierung in den Unter teil der zweiten Zelle übergeführt wird, in der ein mit der Natriumlegierung be ladener, als Anode geschalteter Träger durch abwechselndes Führen durch den Metallsumpf und den schmelzflüssigen Elektrolyten beim Durchgang durch den Sumpf mit Natrium beladen wird und ihm beim Durchgang durch den Elektrolyten Natrium entzogen wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überführung der in der wässrigen Zelle mit Natrium angereicherten Legie rung in die schmelzflüssige Zelle und die -Überführung der in der letzteren Zelle an Natrium verarmten Legierung in die wässrige Zelle im Kreislauf erfolgt. 5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmelzflusselek- trolyt ein Gemisch von Natriumhydrogyd und Natriumhalogenid verwendet wird. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmelzflusselektrolyt ein Ge misch von Natriumhydrogyd und Na- triumjodid verwendet wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmelzflusselektrolyt ein Gemisch von Natriumhydrogyd und Natrium halogenid von annähernd eutektischer Zu sammensetzung verwendet wird.