DE1115468B

DE1115468B - Device for the production of titanium by fused-salt electrolysis

Info

Publication number: DE1115468B
Application number: DEN16594A
Authority: DE
Inventors: Earl Wilson Andrews
Original assignee: New Jersey Zinc Co
Current assignee: New Jersey Zinc Co
Priority date: 1958-04-21
Filing date: 1959-04-20
Publication date: 1961-10-19

Description

Vorrichtung zur HersteRung von Titan durch Schmelzflußelektrolyse Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung von Titan durch Schmelzflußelektrolyse in einem Bad, das ein Alkalihalogenid und/oder ein Erdalkalihalogenid enthält.Device for the production of titanium by molten electrolysis The invention relates to an apparatus for carrying out a method of manufacture of titanium by fused salt electrolysis in a bath containing an alkali halide and / or contains an alkaline earth halide.

Nach der USA.-Patentschrift 2 848 397 wird zur Herstellung von Titan durch Schmelzflußelektrolyse die Zelle so betrieben, daß die Abscheidung des Titans auf der Kathodenfläche erfolgt, die der Anode abgewandt ist. Hierzu wird (1) das titanhaltige Ausgangsgut, Titantetrachlorid, demjenigen Badteil zugeführt, der an diese abgewandte Kathodenfläche angrenzt, (2) zwischen diesem Badteil und dem zwischen Anode und Kathode liegenden Badteil ein Durchlaß vorgesehen, der ein direktes Kommunizieren beider ergibt, aber so klein ist, daß eine Diffusion von Titanionen aus dem an die abgewandte Kathodenfläche angrenzenden Badteil in den zwischen der Anode und der dieser zugewandten Kathodenfläche liegenden Badteil gehemmt wird, und (3) eine genügende Zellenspannung aufrechterhalten, um den zwischen der Anode und der dieser zugewandten Kathodenfläche liegenden Badteil so an Titanionen erschöpft zu halten, daß man zwischen Anode und Kathode eine Polarisationsspannung im Bereich von etwa 2,6 bis 3,4 V erhält. Für diese Arbeitsweise ist kennzeichnend, daß die Zelle metallisches Titan bei hoher Stromausbeute liefert, ohne daß zwischen der Anode und der Kathode irgendeine Trennwand, wie ein Diaphragma, vorgesehen ist.After USA. Patent 2,848,397, the cell is operated for the production of titanium by igneous that the deposition of the titanium is effected on the cathode surface, which faces away from the anode. For this purpose (1) the titanium-containing starting material, titanium tetrachloride, is fed to that part of the bath which is adjacent to the cathode surface facing away from it, (2) a passage is provided between this part of the bath and the part of the bath between the anode and the cathode, which allows the two to communicate directly, but is so small is that a diffusion of titanium ions from the bath part adjoining the opposite cathode surface into the bath part lying between the anode and the cathode surface facing it is inhibited, and (3) a sufficient cell voltage is maintained to prevent the bath portion lying between the anode and the cathode surface facing it To keep the bath part so exhausted of titanium ions that a polarization voltage in the range of about 2.6 to 3.4 V is obtained between anode and cathode. It is characteristic of this mode of operation that the cell supplies metallic titanium with a high current yield without any partition, such as a diaphragm, being provided between the anode and the cathode.

Die nach dieser USA.-Patentschrift verwendete Salzschmelze enthält eines oder mehrere Alkali- oder Erdalkalihalogenide im Gemisch mit ionisierbaren Titanverbindungen; das Titantetrachlorid wird in die oberhalb der Salzschmelze befindliche Atmosphäre oder direkt in den Badteil eingeführt, der an die abgewandte Kathodenfläche angrenzt. Das Titantetrachlorid ist für alle praktischen Zwecke in der Salzschmelze unlöslich, während die niedrigeren Chloride des Titans, nämlich das Di- und Trichlorid, in der Salzschmelze gut löslich sind. Darüber hinaus reagiert Titantetrachlorid mit Titandichlorid unter Bildung von Titantrichlorid; infolgedessen reagiert das Titantetrachlorid, das dem Bad oder der über diesem befindlichen Atmosphäre zugeführt wird, mit dem im Bad anwesenden Titandichlorid und tritt auf diese Weise in Form von Titantrichlorid in das Bad ein bzw. löst sich in diesem. Durch die Elektrolyse des Bades wird das Titantrichlorid zu dem Dichlorid und ein Teil des Dichlorides zu metallischem Titan reduziert, das sich auf der Zellenkathode abscheidet. Ein Teil des auf diese Weise gebildeten Dichlorides reagiert mit weiterem Titantetrachlorid unter Bildung von zusätzlichem Titantrichlorid und ersetzt den Titangehalt des Bades, der durch Abscheidung an der Kathode verlorengeht. An der Zellenanode wird während der Elektrolyse Chlorgas entwickelt, und man muß Mittel zur Sammlung und Entfernung dieses Gases aus der Elektrolysezelle vorsehen. Die Zelle wird dementsprechend vorteilhaft mit einer Chlorhaube versehen, welche die Anode an die Oberfläche der Salzschmelze angrenzend in an sich bekannter Weise wirksam umgibt.The molten salt used according to this USA patent specification contains one or more alkali or alkaline earth metal halides mixed with ionizable ones Titanium compounds; the titanium tetrachloride is in the above the molten salt Atmosphere or introduced directly into the bath part, which is on the cathode surface facing away adjoins. The titanium tetrachloride is in the molten salt for all practical purposes insoluble, while the lower chlorides of titanium, namely the dichloride and trichloride, are readily soluble in the molten salt. In addition, titanium tetrachloride reacts with titanium dichloride to form titanium trichloride; as a result, that reacts Titanium tetrachloride fed to the bath or the atmosphere above it with the titanium dichloride present in the bathroom and takes shape in this way of titanium trichloride enters the bath or dissolves in it. By electrolysis In the bath, the titanium trichloride becomes the dichloride and part of the dichloride reduced to metallic titanium, which is deposited on the cell cathode. A Part of the dichloride formed in this way reacts with further titanium tetrachloride with the formation of additional titanium trichloride and replaces the titanium content of the bath, which is lost through deposition on the cathode. At the cell anode is during electrolysis evolves chlorine gas, and one must have means of collection and removal provide this gas from the electrolytic cell. The cell becomes advantageous accordingly provided with a chlorine hood which attaches the anode to the surface of the molten salt effectively surrounds adjacent in a manner known per se.

Das oben beschriebene Verfahren wird unter bestimmten Bedingungen durchgeführt, welche die Abscheidung im wesentlichen des gesamten Titans auf der anodenfernen Kathodenfläche (d. h. der der Anode abgewandten Kathodenfläche) sicherstellen. Hierzu ist wichtig, daß der Badteil, der sich zwischen Anode und Kathode befindet, im wesentlichen von Titanionen freigehalten wird und dadurch in ihm im wesentlichen kein Titan zur elektrolytischen Abscheidung auf der anodennahen Kathodenfläche (d. h. der der Anode zugewandten Kathodenfläche) zur Verfügung steht. Darüber hinaus muß man, um den Badteil zwischen Anode und Kathode im wesentlichen titanionenfrei zu halten, die Verbindung zwischen diesem Badteil und den an die abgewandte Kathodenfläche angrenzenden Badteil so beschränken, daß eine Diffusion von Titanionen aus dem letztgenannten in den erstgenannten Badteil gehemmt wird (vgl. USA.-Patentschrift 2 848 397). Dementsprechend wird die Kathode, mit welcher die Salzschmelze in die beiden Teile unterteilt wird, zum größten Teil aus einem flächigen-Mateiial-aufgebaut,-das gegen die Salzschmelze undurchlässig ist, aber. ferner mit kleinen öffnungen oder durchlässigen Teilen versehen, die eine begrenzteVerbindungzwischen den beiden Badteilen erlauben. -- - Der zwischen Anode und-Kathode befindliche Badteil wird zwar während des größten Teiles der Elektrolyse im wesentlichen - titanionenfrei gehalten, aber es hat sich in der ' Praxis als unmöglich erwiesen, die Abscheidung einer kleinen Menge metallischen Titans auf der anodennahen Kathodenfläche zu verhindern. Dies gilt besonders im Anfangsstadium der Elektrolyse, wenn der Badteil zwischen Anode und Kathode elektrolytisch an jeglichen, ursprünglich in ihm anwesenden Titanionen erschöpft wird. Darüber hinaus tritt trotz der anfänglichen Freiheit der Salzschmelze von Titanionen infolge eines unbekannten Mechanismus an der Grenzfläche der Kathode, des im wesentlichen titanfreien Bades und der titantetrachloridhaltigen Atmosphäre eine Titanabscheidung auf. Die tatsächlich auf der anodennahen Kathodenfläche abgeschiedene Titanmenge würde gewöhnlich für eine erfolgreiche Durchführung des Verfahrens nach der USA.-Patentschrift 2 848 397 unwesentlich sein. Es hat sich jedoch gezeigt, daß nach dem einmal erfolgten Einsetzen einer Abscheidung von metallischem Titan auf der anodennahen Kathodenfläche auf der Höhe des Salzbadspiegels oder angrenzend an diesen die Abscheidung sehr rasch so anwächst, daß sich innerhalb kurzer Zeit die Titanabscheidung über die Elektrolytoberfläche erstreckt und einen elektrischen Kontakt mit der Zellenanode oder dem der Anode zugeordneten Chlorhaube herstellt. Infolge dieser überbrückung zwischen der anödennahen Kathodenfläche und der Chlorhaube oder Zellenanode durch die Titanabscheidung muß die Elektrolyse vorzeitig unterbrochen werden.The process described above is carried out under certain conditions which ensure the deposition of substantially all of the titanium on the cathode surface remote from the anode (i.e. the cathode surface remote from the anode). To this end, it is important that the bath part, which is located between anode and cathode, is kept essentially free of titanium ions and, as a result, essentially no titanium is available in it for electrolytic deposition on the cathode surface near the anode (i.e. the cathode surface facing the anode) stands. In addition, in order to keep the bath part between anode and cathode essentially free of titanium ions, the connection between this bath part and the bath part adjoining the opposite cathode surface must be restricted in such a way that diffusion of titanium ions from the latter into the first-mentioned bath part is inhibited (cf. U.S. Patent 2,848,397). Accordingly, the cathode, with which the molten salt is divided into the two parts, is for the most part made of a flat material, which is impermeable to the molten salt, but. also provided with small openings or permeable parts that allow a limited connection between the two bath parts. - - The Badteil located between anode and cathode is, although during the greater part of the electrolytic substantially - held titanium ions free, but it has proved to be impossible in the 'practice, the deposition of a small amount of metallic titanium on the anode near the cathode surface to prevent . This is particularly true in the initial stage of electrolysis, when the bath part between anode and cathode is electrolytically depleted of any titanium ions originally present in it. In addition, despite the initial freedom of the molten salt from titanium ions, titanium deposition occurs due to an unknown mechanism at the interface of the cathode, the essentially titanium-free bath and the atmosphere containing titanium tetrachloride. Actually deposited on the anode-cathode surface near Titan amount would usually be insignificant for the successful implementation of the process of USA. Patent 2,848,397. However, it has been shown that once a deposit of metallic titanium has started on the cathode surface close to the anode at the level of the salt bath level or adjacent to it, the deposit grows very rapidly so that the titanium deposit extends over the electrolyte surface within a short time makes electrical contact with the cell anode or the chlorine hood assigned to the anode. As a result of this bridging between the cathode surface near the anode and the chlorine hood or cell anode through the titanium deposition, the electrolysis must be interrupted prematurely.

Bei Untersuchungen der Ursache dieses raschen Anwachsens einer unerwünschten Titanabscheidung an der anodennahen Kathodenfläche und an dem Spiegel des Salzschmelzbades angrenzend hat sich gezeigt, daß nach einmal erfolgter Abscheidung von Titan an diesem Punkt auf der Kathode in der Zellenatmosphäre befliidliches Titantetrachlorid mit der metallischen Titanabscheidung unter Bildung von Titandichlorid reagiert, das seinerseits sofort mit weiterem Titantetrachlorid unter Bildung von Titantrichlorid reagiert. Das auf diese Weise gebildete Di-und Trichlorid löst sich an die anodennahe Kathodenfläche und an den Spiegel der Salzschmelze angrenzend in dem Bad. Unter der Wirkung des zwischen Anode und Kathode fließenden Elektrolysierstromes nimmt die unerwünschte Abscheidung von metallischem Titan auf der anodennahen Kathodenoberfläche an die Oberfläche der Salzschmelze angrenzend rasch zu. Es hat sich weiter gezeigt, daß die unerwünschte Ansammlung von metallischem Titan beseitigt werden kann, indem man die Zellenatmosphäre oberhalb des Badteiles, der sich zwischen Anode und Kathode befindet, von Titantetrachlorid freihält, so daß selbst bei einer möglichen Abscheidun- einer unbedeutenden Menge metallischen Titans auf der anodennahen Kathodenfläche kein Titantetrachlorid zur Umsetzung mit diesem metallischen Titan und den Eintritt in diesen Badteil in Form von Titandichlorid zur Verfügung steht. Es wurde weiter gefunden, daß die Zellenatmosphäre oberhalb des vorstehenden Badteiles titantetrachloridfrei'gehalten -werden kann, indem man mittels des nichtperforigrten Kathodenteiles die Zellenatmosphäre in zwei Teile trennt, deren einer Tetrachloriddämpfe enthält, deren anderer dagegen nicht.When investigating the cause of this rapid growth of an undesirable Titanium deposition on the cathode surface near the anode and on the mirror of the molten salt bath adjoining it has been shown that once titanium has been deposited At this point on the cathode in the cell atmosphere there is volatile titanium tetrachloride reacts with the metallic titanium deposit to form titanium dichloride, this in turn immediately with further titanium tetrachloride with the formation of titanium trichloride reacted. The dichloride and trichloride formed in this way dissolves near the anode Cathode surface and adjacent to the mirror of the molten salt in the bath. Under the effect of the electrolyzing current flowing between the anode and cathode decreases the undesired deposition of metallic titanium on the cathode surface near the anode rapidly adjoining the surface of the molten salt. It has also been shown that the undesirable accumulation of metallic titanium can be eliminated by the cell atmosphere above the bath part, which is between the anode and cathode is located, keeps it free of titanium tetrachloride, so that even in the event of a an insignificant amount of metallic titanium on the cathode surface near the anode no titanium tetrachloride to react with this metallic titanium and the entry is available in this bath part in the form of titanium dichloride. It got on found that the cell atmosphere above the above bath part kept free of titanium tetrachloride -can be made by the cell atmosphere by means of the non-perforated cathode part separates into two parts, one containing tetrachloride vapors and the other against it not.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung von Titan durch Schmelzflußelektrolyse in einem Bad, das ein Alkalihalogenid und/oder ein Erdalkalihalogenid enthält und durch eine perforierte zylindrische Kathode unterteilt ist, wobei die Anode in dem von der Kathode umgebenen Badteil angeordnet ist und Titantetrachlorid in den außerhalb der Kathode liegenden Badteil zugeführt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle durch eine sich vom Salzbadspiegel bis zur Zellenabdeckung erstreckende zylindrische nichtperforierte Kathodenseitenwand in zwei die Zellenatmosphäre enthaltende Zellenteile innerhalb und außerhalb der Kathode getrennt ist. Vorzugsweise ist innerhalb des die Anode enthaltenden ersten Zellenteiles ein die Anode umgebender, in das Bad eintauchender glockenförmiger Teil vorgesehen, welcher einen von dem ersten Zellenteil getrennten Zellenteil bildet. Der die Anode umgebende glockenförmige Teil besteht vorzugsweise aus Siliciumdioxyd.The invention relates to a device for carrying out a method for the production of titanium by molten electrolysis in a bath containing an alkali halide and / or an alkaline earth metal halide and through a perforated cylindrical Cathode is divided, the anode in the bath part surrounded by the cathode is arranged and titanium tetrachloride in the bath part lying outside the cathode is fed. The device according to the invention is characterized in that the cell through one extending from the salt bath level to the cell cover cylindrical non-perforated cathode sidewall in two containing the cell atmosphere Cell parts inside and outside the cathode is separated. Preferably is within of the first cell part containing the anode, a cell part surrounding the anode, into which Bath immersing bell-shaped part provided, which one of the first Cell part forms separate cell part. The bell-shaped one surrounding the anode Part preferably consists of silicon dioxide.

Der innerhalb der Kathodenseitenwand befindliche Zellenteil kann einen Einlaß und einen Auslaß für die Zuführung und Abführung eines Spülgases aufweisen. Schließlich kann auch der die Anode umgebende Zellenteil mit einem Auslaß zur Ableitung von Halogengas in Verbindung stehen.The cell part located inside the cathode side wall can have an inlet and an outlet for the supply and discharge of a purge gas. Finally , the cell part surrounding the anode can also be connected to an outlet for discharging halogen gas.

Ein Verfahren zur Herstellung von Titan sowie hierzu geeignete Salzbadschmelzen sind in der deutschen Auslegeschrift 1096 617 beschrieben. Die Elektroden der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sollen aus einem Werkstoff aufgebaut sein, welcher keine Fremdstoffe in die Salzschmelze einführt. Man soll dementsprechend mit einer nichtmetallischen Anode, wie Graphit- oder Kohlenstoffanode, arbeiten. In der Praxis hat sich Graphit als geeignet erwiesen. Kathoden aus Nickel, vorzugsweise korrosionsbeständige Legierungen auf Nickelbasis, sind brauchbar. Die Kathode weist mindestens einen undurchlässigen und mindesten einen durchlässigen Teil auf, die zusammen dazu dienen, die Salzbadschmelze im wesentlichen in zwei Teile zu trennen und die Diffusion von Titanionen an einem der Badteile zum anderen zu hemmen. Es hat sich gezeigt, daß die genannten Kathodenwerkstoffe bei der überwiegenden Zellentemperatur keinerlei bedeutende Verunreinigungen der Salzschmelze oder des abgeschiedenen Titans ergeben.A process for producing titanium and salt bath melts suitable for this purpose are described in German Auslegeschrift 1096 617 . The electrodes of the device for carrying out the method should be constructed from a material which does not introduce any foreign substances into the molten salt. Accordingly, one should work with a non-metallic anode, such as graphite or carbon anode. In practice, graphite has proven to be suitable. Nickel cathodes, preferably corrosion resistant nickel based alloys, are useful. The cathode has at least one impermeable and at least one permeable part which together serve to separate the salt bath melt essentially into two parts and to inhibit the diffusion of titanium ions at one of the bath parts to the other. It has been shown that the above-mentioned cathode materials do not result in any significant contamination of the molten salt or the deposited titanium at the predominant cell temperature.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Elektrolysezelle gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht teilweise im Schnitt.In the following the invention is based on the drawing of an exemplary embodiment explained in more detail. The drawing shows an electrolytic cell according to the invention in a side view partially in section.

Die Elektrolysezelle 1 ist mit einem gasdichten Deckel 2 versehen, durch welchen ein Einlaßrohr 3 zur Einführung von Titantetrachloriddampf in die Zelle und ein Auslaßrohr 4 zum Abziehen von Gas von der Zellenatmosphäre hindurchgeführt ist. Die Zelle 1 enthält die Salzschmelze 5, in welche die zylindrische Kathode 6 zum Teil eintaucht. Die Kathode ist am unteren Ende mittels eines undurchlässigen Bodens 7 verschlossen und am oberen Ende mit dem Zellendeckel 2 verbunden. Sie kann auf beliebige Weise an dem Deckel 2 befestigt oder festgelegt werden, z. B. durch Verschraubung oder Verschweißung oder, wie in der Zeichnung gezeigt, über einen Flansch 8 am oberen Kathodenrand, der auf dem Deckel 2 aufliegt. Die zylindrische Kathodenseitenwand 9 wird vorteilhaft von einem undurchlässigen flächenhaften Material gebildet, das, in Ab- ständen über seine gesamte Fläche verteilt, große Öffnungen 10 aufweist und an dem innen eine Auskleidung aus einem sieb- oder netzartigen Material 11 befestigt ist. Der Kathodenaufbau trennt auf diese Weise das Bad 5 in einen inneren Teil A und einen Hauptteil B. Weiter erstreckt sich gemäß der Erfindung die nichtperforierte Kathodenseitenwand 9 nach oben zum Deckel 2 der Elektrolysezelle, so daß die Zelle 1 in zwei die Zellenatmosphäre enthaltende Zellenteile C und D innerhalb und außerhalb der Kathode getrennt ist, wobei sich Teil C über dem inneren Teil A des Bades und Teil D sich über dem Hauptteil B des Bades befindet. Der undurchlässige Boden und die Kathodenseitenwand sind aus einem Blech aus einer korrosionsbeständigen Legierung auf Nickelbasis gefertigt. Der durchlässige Netz- oder Siebteil 11 der Kathode wird zweckmäßig von einem Drahtsieb aus der gleichen korrosionsbeständigen Nickellegierung vorteilhaft mit einer Maschengröße von 5,5 Maschen je Zentimeter in der einen und 47,2 Maschen je Zentimeter in der anderen Richtung gebildet. Zum Aufbau einer wirksamen Kathode können auch andere Drahtsiebe mit derart großer Maschenweite, wie 3 Maschen je Zentimeter, bis zu einer derartigen Feinheit, wie kalandertem Filtertuch, verwendet werden. Der Kathodenaufbau ist über geeignete Mittel an eine Stromquelle angeschlossen.The electrolytic cell 1 is provided with a gas-tight cover 2 through which an inlet pipe 3 for introducing titanium tetrachloride vapor into the cell and an outlet pipe 4 for drawing off gas from the cell atmosphere are passed. The cell 1 contains the molten salt 5, into which the cylindrical cathode 6 is partially immersed. The cathode is closed at the lower end by means of an impermeable base 7 and connected to the cell cover 2 at the upper end. It can be attached or fixed in any way to the cover 2, e.g. B. by screwing or welding or, as shown in the drawing, via a flange 8 on the upper edge of the cathode, which rests on the cover 2. The cylindrical cathode side wall 9 is advantageously formed of an impermeable sheet-like material which, in intervals, over its entire area is divided, has large openings 10 and on the inside a liner is fixed from a screen or mesh-like material. 11 The cathode structure separates the bath 5 in this way into an inner part A and a main part B. Furthermore, according to the invention, the non-perforated cathode side wall 9 extends upwards to the cover 2 of the electrolytic cell, so that the cell 1 is divided into two cell parts C and containing the cell atmosphere D is separated inside and outside the cathode, with part C above the inner part A of the bath and part D above the main part B of the bath. The impermeable bottom and the cathode side wall are made from sheet metal made from a corrosion-resistant nickel-based alloy. The permeable mesh or screen part 11 of the cathode is expediently formed by a wire screen made of the same corrosion-resistant nickel alloy, advantageously with a mesh size of 5.5 meshes per centimeter in one direction and 47.2 meshes per centimeter in the other direction. To build up an effective cathode, other wire screens with a mesh size as large as 3 meshes per centimeter, up to such a fineness as a calendered filter cloth, can also be used. The cathode assembly is connected to a power source by suitable means.

Der Anodenaufbau weist einen glockenförmigen Teil 12 aus Siliciumdioxyd auf, der sich nach unten in das Innere des Kathodenaufbaus erstreckt und deren untere Teile in das Bad 5 eintauchen. Der glockenförmige Teil 12 ist an einer Basis 13 aus Graphit befestigt, die ihrerseits mit Öffnungen 14 und einem herabhängenden Anodenteil 15 versehen ist. Der glockenförinige Teil 12 und die Anodenbasis 13 bilden zusammen in der Zellenatmosphäre unmittelbar oberhalb des herabhängenden, einen Teil der Anodenbasis darstellenden Anodenteiles 15 einen Zellenteil E. Das an dem Anodenteil 15 entwickelte Chlorgas steigt im Bad nach oben und tritt in den Raum E ein, aus dem es durch die öffnungen 14 und das Chlorableitungsrohr 16 abgezogen wird. Der über dem Anoden-Kathoden-Aufbau liegende Zellendeckel 17 ist ferner mit einem Gaseinlaß 18 und einem Gasauslaß 19 für Argon versehen, mit dem Chlor aus dem Teil C der Zellenatmosphäre ausgespült wird.The anode assembly has a bell-shaped portion 12 made of silicon dioxide which extends downward into the interior of the cathode assembly and the lower parts of which are immersed in the bath 5. The bell-shaped part 12 is attached to a base 13 made of graphite, which in turn is provided with openings 14 and a depending anode part 15 . The glockenförinige part 12 and the anode base 13 together in the cell atmosphere directly above the hanging, a part of the anode base constituting the anode part 15, a cell portion E. The chlorine gas developed at the anode part 15 rises in the bath upwardly and enters the space E from from which it is drawn off through the openings 14 and the chlorine discharge pipe 16 . The cell cover 17 lying above the anode-cathode structure is also provided with a gas inlet 18 and a gas outlet 19 for argon, with which chlorine is flushed out of part C of the cell atmosphere.

Das Titantetrachlorid wird, zweckmäßig im Gemisch mit einem inerten Triligergas, wie Argon, durch die Einlaßleitung 3 in den unteren Teil des Badhauptteiles B eingeführt. Das auf diese Weise eingeführte Titantetrachlorid reagiert mit den niedrigerwertigen Titanionen, die sich in dem Hauptteil B der Salzschmelze befinden, und tritt dadurch in diesen Badteil in Form von Titantrichlorid ein. Jegliches, nicht auf diese Weise von der Salzschmelze aufgenommene Titantetrachlorid und gegebenenfalls das inerte Trägergas steigen im Bad nach oben und treten in den äußeren Teil D der Zellenatmosphäre ein, aus welchem dieses überschüssige Titantetrachlorid und Trägergas durch das Auslaßrohr 4 abgezogen werden. Im Ergebnis enthält der äußere Teil D der Zellenatmosphäre Titantetrachlorid in gasförmiger Form. Durch die nichtperforierte Kathodenseitenwand 9, die sich von der Oberfläche der Salzschmelze 5 zum Deckel 2 der Zelle erstreckt, kann kein Titantetrachlorid aus dem Teil D der Zellenatmosphäre in den Teil C der Zellenatmosphäre eintreten, der sich über dem inneren Teil A der Salzschmelze befmdet. Infolgedessen steht in der Zellenatmosphäre, die über dem an die anodennahe Kathodenfläche angrenzenden Teil A des Bades lieg' kein Titantetrachlorid zur Verfügung, um mit der Salzschmelze oder mit einer beginnenden, an den Badspiegel angrenzenden Abscheidung von Titan auf der anodennahen Kathodenfläche zu reagieren. Im Ergebnis bleibt der zwischen Anode und Kathode liegende innere Teil A des Bades an den Badspiegel angrenzend ün wesentlichen titanionenfrei, und die unerwünschte Ansammlung einer metallischen Titanabscheidung an dieser Stelle der zugewandten Kathodenoberfläche ist vermieden.The titanium tetrachloride is introduced into the lower part of the bath main part B through the inlet line 3 , suitably in a mixture with an inert triliger gas such as argon. The titanium tetrachloride introduced in this way reacts with the lower-valued titanium ions which are located in the main part B of the molten salt, and thereby enters this bath part in the form of titanium trichloride. Any titanium tetrachloride not absorbed in this way by the molten salt and possibly the inert carrier gas rise up in the bath and enter the outer part D of the cell atmosphere, from which this excess titanium tetrachloride and carrier gas are drawn off through the outlet pipe 4. As a result, the outer part D of the cell atmosphere contains titanium tetrachloride in a gaseous form. Through the non-perforated cathode side wall 9, which extends from the surface of the molten salt 5 to the cover 2 of the cell, no titanium tetrachloride can enter from the part D of the cell atmosphere into the part C of the cell atmosphere, which is located above the inner part A of the molten salt. As a result, there is no titanium tetrachloride available in the cell atmosphere above the part A of the bath adjacent to the cathode surface near the anode to react with the molten salt or with an incipient deposition of titanium on the cathode surface near the anode, adjacent to the bath level. As a result, the inner part A of the bath located between the anode and the cathode, adjoining the bath level, remains essentially free of titanium ions, and the undesired accumulation of a metallic titanium deposit at this point on the facing cathode surface is avoided.

Die Erfindung liefert somit einen wichtigen Beitrag zur besseren Herstellung von Titan durch Schmelzflußelektrolyse.The invention thus makes an important contribution to better production of titanium by fused salt electrolysis.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for carrying out a process for the production of titanium by fused-salt electrolysis in a bath which contains an alkali halide and / or an alkaline earth halide and is divided by a perforated cylindrical cathode, the anode being arranged in the bath part surrounded by the cathode and Titanium tetrachloride is fed into the bath part lying outside the cathode, characterized in that the cell (1) is divided into two cell parts (C, D) containing the cell atmosphere through a cylindrical, non -perforated cathode side wall (9) extending from the salt bath level to the cell cover (17). is separated inside and outside the cathode.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that within the cell part (C) containing the anode , a bell-shaped part (12) surrounding the anode (15) and immersed in the bath is provided, which separates one from the cell part (C) Cell part (E) forms. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the cell part (C ) located within the cathode side wall (9) has an inlet (18) and an outlet (19) for the supply and discharge of a flushing gas. 4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the cell part (E) surrounding the anode is in communication with an outlet (16) for discharging halogen gas. 5. The device according spoke 2, characterized in that the bell-shaped part (12) surrounding the anode consists of silicon dioxide.