136475. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fémek előállítására
Megjelent 1955. évi április hó 15-én. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 136.475. SZÁM. 40 a 18-51. OSZTÁLY. — K-16341 ALAPSZÁM. Eljárás és berendezés fémek előállítására Klein Elemér geológus, igazgató, és dr. Steiner Rudolf vegyészmérnök, mindketten Budapesten A bejelentés napja: 1943. február 13. A találmány eljárás és berendezés fémek, különösen magnézium előállítására. Ismeretes, hogy a magnézium ipari előállítása számos nehézségbe ütközik. így például a magnézium termikus előállításánál, amelynél a magnéziumoxid redukálásra valamely igen erős redukálóanyagot, például alumíniumot, szilíciumot, ferrosziliciumot használnak, igen magas hőmérsékleten dolgozunk, míg a szokásos elektrolizises eljárásnál a magnéziumklorid szükséges vízmentes állapotban való előállítása okoz nehézséget. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy magnézium vegyületeket, különösen például MgÖ-t vagy MgCOs-at, magnéziumoxikloridot stb. más vegyületek, különösen alkáli- vagy földalkálivegyületek, illetve ilyenek keverékének ömlesztékében elektrolizálunk. Ilyen alkáli-^ és alkáliföldfém vegyületekként a találmány szerint különösen klolidokat alkalmazunk, például nátriumkloridot, vagy ennek egyéb sókkal, különösen kloridokkal, például kalciumkloriddal, káliumkloriddal, litiumkloridisdal, báriumkloriddal alkotott keverékeit alkalmazzuk. Alkalmazhatók azonban természetesen e kloridok egyéb keverékei is. A találmány értelmében célszerűen lehetőleg oly keverékeket alkalmazunk, amelyek olvadáspontja aránylag alacsony, • azaz a magnézium olvadáspontjánál alacsonyabb, vagy annál nem sokkal magasabb, tehát például. 450—700 C°, előnyösen 450—650 C° közötti, illetve .olyan sókeverékeket, amelyek a beadagolt magnéziumvegyülettel ilyen alacsony olvadáspontú elegyeket alkotnak. Ilyén keverékeket a találmány szerint különösen alkálikloridök és/vagy alkálíföldfémkloridok, például nátriumklorid, kálciumklorid felhasználásával kaphatunk. Az alkáli-, illetve alkálifÖÍdfémfluoridók elegyében való elektrolízisnek ugyanis, amellyel az irodalom szerint már kísérleteztek, az volt a hátránya, hogy a fentieknél magasabb, például 800—900, vagy 1000 G°-os hőmér-1 sékletek alkalmazása vált szükségessé és a magnéziumöxidnak a flúoridömledékben való oldhatósága sem volt kedvező. E hátrányokat a találmány szerinti eljárással tehát kiküszöbölhetjük, minthogy a találmány szerint alkalmazandó keverékek alacsonyabb hőmérsékletek alkalmazását teszik lehetővé és a magnéziumoxidot és az egyéb tekintetbejövő vegyületeket kedvező mértékben oldani képesek. A találmány szerint alkalmazandó keverékek fluoridokat is, például csekély mennyiségű ammóniumfluoridot tartalmazhatnak. • így például 450 és 650 C° között elektrolizálhatunk oly keverékeket, amelyek 30—70% nátriumkloridot és 70—30% kalciumkloridot tartalmaznak, továbbá a keverék kb. 2—10%-át tevő ammóniumfluoridot tartalmaznak és amelyekbe 1—12% magnéziumoxidot adagolunk. Alkalmazhatunk például oly keveréket, amely nátriumkloridot és kalciumkloridot kb. egyenlő arányban és, amellett 3% ammóniumfluoridot tartalmaz és amelyhez kb. 10%nyi magnéziumoxidot adagolunk. Számos esetben ammóniumklorid adagolása is előnyösnek mutatkozott. További ömlesztékek példái: 1. Egy mol NaCl és két mol CaCl,, elegyében kb. 5—15<y0 MgCOs; olvadáspont kb. 420—500 C° között. 2. NaCl és BaCl2 molekuláris elegyében kb. 5—10% MgCO.,; olvadáspont kb. 620 és 700 C° között. 3. NaCl és CaCl, molekuláris elegyében kb. 2—20% MgO; olvadáspont kb. 425 és 550 C° között. 4. NaCl és BaCL molekuláris elegyében kb. 2.4—7.2% MgO; olvadáspont kb., 600 és 740 C° között. Ezek az ömlesztékek még NH4 F-et és/vagy NH4 Cl-t, MgCl 2 -t vagy egyéb adalékokat is tartalmazhatnak. , Alantiakban néhány találmány szerinti, magnézium előállítására irányuló elektrolízis részletesebb példáját a következő táblázat kapcsán ismertetjük. Omleszték összetétele: I. II. III. NaCl% 45 55 23 CaCl2 % 45 36 56 MgO% (Ill.-nál MgCO,) 7 5 17 MgCl2 % 2 2 2 — NH4 F% l _ 2 3 'NH4 C1% — . 2 1 -Árams. anód A/cm2 ; 1,25 0,48 0,37 j-is^ Ärams. katód A/cm 2 0,4 0,16 0,12 f|2|. Arams. Feszülts. (V) 7 5 3. ~s^ Aramkihasználás % 70,5 80 85 <Jlf IV. 43,5 43,5 10
