CH335202A - Verfahren zur Darstellung von reinem, metallischem Titan durch Schmelzflusselektrolyse - Google Patents

Description

  Verfahren zur Darstellung von reinem,     metallischem    Titan durch     Schmelzflusselektrolyse       Es ist bekannt, dass reines, metallisches  Titan durch     Schmelzflusselektrolyse    aus be  stimmten Bädern gewonnen werden' kann, die  zur Hauptsache aus Halogeniden der Alkalien  und Erdalkalien     bestehen.    An der Kathode  erhält     man    reines,     metallisches    Titan, wäh  rend als     Nebenprodukt    an der Anode zur  Hauptsache     gasförmiges    Halogen anfällt.

   Es  ist weiter bekannt, dass (las an der Anode  anfallende gasförmige Halogen, das während  der     Elektrolyse    von der Anode weg durch die  Schmelze aufsteigt, bei Berührung mit. dem       Kathodenprodukt    zu     erheblichem        Ausbeute-          verhist    führt. Man hat daher versucht, den       Kathoden-    und Anodenraum durch feinporige       Diaphragmen    vollständig voneinander abzu  schliessen.

   Das Arbeiten im     Sehmelzfhiss    bei  hoher Temperatur     finit    solchen     Diaphragmen     ist aber äusserst heikel     und    bereitet besonders  für die     teehniselie        Ausführung    grosse     Sehwie-          rigkeiten.     



  Es     wurde    nun gefunden, (lass man bei der       1)ai-stc,llung    von reinem,     metallischere    Titan       d@.irch        Schmelzflusselektrolyse    aus Bädern, die       zinn    grösseren Teil aus Halogeniden der<B>Al-</B>  kali- und     rrdalkalinietalle    und zum kleineren  Teil     atts        1-lalogenverbindungen        des    Titans be  stehen, zu hohen Ausbeuten.

   an     metallischem     Titan     gelangt,    wenn man anstelle von     für    die       Produkte    der     Elektrolyse        durchlässigen        Dia-          phraginen,    d. h. solchen. mit kleinen,     evtl.          l;

  a@illaren        Durchlässen,        cine   <B>All-</B> (fiese Pro-         dukte    undurchlässige bzw. nahezu undurch  lässige Trennwand verwendet, wobei die Wand       den    Anoden- vom Kathodenraum nur teil  weise abtrennt, so dass die Schmelze des  Anodenraumes mit der des Kathodenraumes  z. B. durch eine kleinere     öffn.ung    oder einen  Spalt direkt in     Verbindung        steht.    Dadurch  wird vermieden, dass das Anodenprodukt, ins  besondere gasförmiges     Halogenid,    in den Ka  thodenraum gelangen kann.  



  Die vorliegende Erfindung betrifft ein  Verfahren zur Darstellung von reinem,     metal-          lischem        Titan        von        z.        B.        99,5        %        und        mehr     durch     Schmelzflusselektrolyse    aus Bädern, die  zum grösseren Teil aus Halogeniden der  Alkali- und     Erdalkalimetalle    und zum kleine  ren Teil aus Halogenverbindungen des     Titans     bestehen, das dadurch     gekennzeichnet    ist, dass  man eine elektrolytische Zelle verwendet,  deren.

   Anoden- vom Kathodenraum durch eine  für die Produkte der Elektrolyse undurch  lässige oder nahezu undurchlässige Trenn  -wand aus vom     Sehmelzfluss    unangreifbarem  Material teilweise abgetrennt ist.  



  Die Verbindung zwischen Kathoden-     und     Anodenraum. kann man     z.13.    dadurch her  stellen,     da.ss    die Trennwand in den     Zellraum     bis nahe an den     Zeilenboden,    z. B. 0,5-1 ein,  reicht, und     seitlich    den Kathodenraum. voll  ständig     voni        Anodenraum    abschliesst. Die  Elektroden müssen dabei einen grösseren Ab  stand vom Zellenboden     aufweisen    als die Zell-      wand, z.

   B.     l,5-2,5        ein.        i1Tan    kann aber die  Zellwand auch bis auf den Zellenboden führen  und am untern Ende der Wand kleinere Lö  cher anbringen. Die Trennwand muss für die  Produkte der Elektrolyse     undurehlässig    bzw.  nahezu undurchlässig sein, d. h. aus poren  freien bzw. aus sehr feinporigen     Materialien     bestehen, die von der Schmelze nicht angegrif  fen werden, z. B. aus glasartigen     keramisehen     Materialien, wie Quarz oder Porzellan.  



  Das Verfahren nach der vorliegenden Er  findung ist, nachstehend an Hand der beilie  genden systematischen Zeichnung, die eine       Ausführungsform    einer zur Ausübung. des  Verfahrens geeigneten     Vorriehtung        da.i',stellt,     näher erläutert.  



       Fig.l    zeigt einen Grundriss.       Fig.    2 zeigt einen Querschnitt,       Fig.    3 zeigt einen Längsschnitt..  



  In. der     Elektrolysezelle    Z befindet sich eine       zum    grösseren Teil aus Alkali- und     Erdalkali-          Halogeniden    und zum kleineren Teil aus     Ha-          logenv        erbindungen    des Titans bestehende  Schmelze     S.    Die Zelle wird durch eine Trenn  wand     R    in zwei voneinander teilweise ge  trennte Räume, den Kathoden- und den An  odenraum, eingeteilt. Die Anode A, z.

   B. aus  Kohle, hat einen gewissen Abstand vom     Zel.-          l        enboden.    Die Trennwand     R    reicht nahe an  den Zellenboden und schliesst den Kathoden  raum seitlich     vollständig    vom Anodenraum ab.  Im untern Teil ist aber der Anodenraum durch  die     Schipelze    mit dem Kathodenraum verbun  den. Das an der Anode  < 1 entwickelte Pro  dukt., zum grössten Teil aus gasförmigen Ha  logenen bestehend, perlt durch die Schmelze S  in die Höhe und wird in     Gasableitrohren    C  separat nach aussen geführt, wobei die Trenn  wand     R    verhindert, dass irgendwelches An  odenprodukt in den Kathodenraum gelangen  kann.

   Das reine, metallische Titan wird an  der Kathode     K    abgeschieden, die z. B. aus  Kupfer besteht. Der     Gasraum    über der Ka  thode wird     vorteilhafterweise    durch ein in  bezug auf Titan     inertes    Gas gebildet, das bei  dein     Einführungsrohr        E    in den Kathoden  raum gelangt und ihn wieder bei F v     erlässt.     Die ganze     Elektrolysezelle    kann von aussen    auf die     erforder'liebe        Arbeitstemperatur    ge  heizt werden.  



  In einer praktisch bewährten     Ausführung     nach der prinzipiellen     Form    gemäss der Zeich  nung wurden bei länger laufenden Versuchen  zum Beispiel folgende Resultate erhalten:         Beispiele     1.

   Eine     Schmelze    von     Lithiumchlorid    und       Kaliiimehlorid,    die bei     etwa    400  C schmilzt,  wurde     finit        Titantetraehlorid        g-esätti-t        und    mit  einer     kathodischen        St.romdielite        von.    8 Amp./       dm         bei        einer     von<B>13,

  7</B> Volt  zwischen     Kupferkathoden    und     Chraphitanoden     bei     450         C        elektrolvsiert.    Der Abstand der  Anoden vom. Zellenboden     betrug        1.,5        ein,    der       der    Trennwand<B>0,

  5</B>     ein.        Ohne    die Trennwand  erhielt man Titan mit einer Ausbeute von       unter        10%        der        Theorie.        Mit        der        Trennwand          wurde        reines,        metallisches        Titan        mit        92%        der     theoretischen Ausbeute erhalten.  



  2. Eine Schmelze von     Lithiumehlorid    und       Kaliunicblorid    mit Zusätzen von unter 10       Molprozent    an     Magnesiumchlorid    wurde bei       450     C mit     Tita.ntetraehlorid        gesättigt    und       finit    einer     kathodisehen        Stromdichte    von  30     Anip./dm2    bei einer Zellenspannung     von     4,

  1 Volt zwischen     Kupferkathodemrund    Kohle  anoden     elektrolysiert.    Die Abstände     Anode-          Zellenboden        Lind        Trennwand-Zellenboden     waren die gleichen wie in Beispiel     1..    Ohne  Trennwand erhielt man Titan mit einer     Aus-          beute        von        unter        10%        der        Theorie.        Mit        der          Trennwand    wurde reines,

   metallisches Titan       mit        90%        Stromausbeute        erhalten.  

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRÜCHE</B> I. Verfahren zur Darstellung von reinem, metallischem Titan durch Sehmelzfl usselektro- lyse aus Bädern, die zum grösseren Teil aus Iialogeniclen der Alkali- und lrdalkalimetaile find. zum kleineren Teil aus Halogenverbin dungen des Titans bestehen, dadurch gekenn- zeiehnet, dass man eine elektrolytiselie Zelle verwendet,

   deren Anoden- vomn Kathodenraum durch eine für die Produkte der Elektrolyse undurehlässige oder nahezu undurehlässige Tre nnwarld aus @-orrr Selrinelzfluss unangreif- barem Material teilweise abgetrennt ist.

   Il. hlekt.rolytische Zelle zur Durehführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, da- (lurch @,,ekennzeiehnet, dass sie eine für die Produkte der Elektrolyse undurchlässige Trennwand enthält, die nahe an den Zellen boden reicht und den Kathodenraum seitlich vollständig vom Anodenraum abschliesst, wo- 'oei die Elektroden, die in die Elektrolyträume eindringen, einen grösseren Abstand vom Zel lenboden aufweisen als die Trennwand.