DE898685C - Verfahren zur Herstellung von Zirkon durch Schmelzflusselektrolyse - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Zirkon- durch Schmelzflußelektrolyse Bekanntlich kann man durch Schmelzflußelektrolyse Zirkon gewinnen. Gegenüber den üblichen Reduktionsverfahren hat dieseDarstellungsmethode den Vorteil, daß man ein sehr feines Zirkonpulver von einheitlicher Korngröße erhält, wie @es besonders als. Gettermaterial für Elektronenröhren gebraucht wird. Außerdem weist das so gewonnene Zirkonpulver bei genügend reinen Ausgangsmatarihlien einen sehr hohenReinhaitsgrad auf. DerAnwendung dieser elektrolytischen Methode standen bisher besonders Materialschwierigkeiten entgegen, vor allem fehlte es, an korrosionsfestem Kathoden und Tiegelmateriial. Zur elektrolytiischen Darstellung von pulverförmigem Zirkon geht man im; bekannter Weise von einer Mischung von Alkali- oder Erdalkalihalogeniden und einem Halogenid des Zirkons aus. Die zur elektrolybischen Abschendung erfo@rderliehen Stromdichten liegen verhältnismäßig -hoch und die Ausbeuten sdnd dementsprechend schlecht. Das Studium der sich hierbei abspielenden Prozesse hat ergeben, daß bei! den bisher bekannten Verfahren nicht Zirkon als Erstprodukt auftritt; sondern daß sich zunächst das Alkali- oder Erdalkalimetall elektrolytisch abs,cheid'et. Die schlechten Ausbeuten sind darauf zurückzuführen, daß ein Teil des abgeschiedenen Alkalir b#zw. Erdalkali@metalls mit dem Luftsauerstoff reagiert und so verbraucht wird. Ein weiterer Teil des(Alkali- oder Erdalkalimetalls geht durch Umsetzung mit dem siiich im Schmelzbad lösenden elementaren Halogen verloren. Die eigentliche Reduktion des Alkaliz.irkonfluorilds, erfolgt erst sekundär durch das abgeschiedene bzw. in Abscheidung begriffene Alkali- oder Erdalkalimetall. Nach Messungen beträgt die maximale Stromausbeute, bezogen auf die hindurchgegangene Strommenge, für Zirkon 2o biss 25 %..
• Zur Vermeidung dieser Nachteile wird bei Verfahren zur Herstellung von Zirkon durch Schmelzflußelektrolyse aus: einem Zirkonhalogenid mit Hilfe von Alkali- oder Erdalkalihalogeniden erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Ziirkon bei der Zersetzungsspannung des, Zirkonsalzes oder einer bis zu 2o'/& höheren Badspannung unter Verwendung eines Diaphragmas, beispielsweise eines feinporigen Tondiaphragmais, zwischen Kathode und Anode primär abzuscheiden. Die Anode besteht dabei: aus-Elektrodenkohle, die Kathode ausi Nickel, Mo-lybdän oder Wolfram. Zur Erhöhung der Ausbeutle ist die Kathode halbkreisförmig ausgestaltet und mit einer Grundplatte versehen, da so ein Abbröckeln des einmal abgeschiedenen Zirkons weitestgehend vermieden wird.
• Das neue Verfahren wird beispielsweise folgendermaßen durchgeführt: Ein Mol Kaliumzirkonfluoriid wird mit q. Molen Kali:umchlorid in einem Tiegel aus hochwertigem keramischem Material geschmolzen. Bei ungefähr 65o° C iist das Bad schmelzflüssig. Man elektrolysiert nun beispielawei;se müt einer Kathode aus Nickelblech und einer Anode aus Elektrodenkohle unter Abschließung des Anodenraumesi durch ein geeignet angebrachtes. feinporiges Tondiaphragma. Während der gesamten Elektrolyse wird eine Stromdichte von o,zo bis o,i5 A/cm2 Kathodenoberfläche bei einer Spannung von. 1,3 bis 1,6 V eingehalten. Bei Verwendung einer Kathode aus Molybdän oder Wolfram sind die entsprechenden Werte: o,i2 bis o,16 A/crn2 und 1,4 biisi 1,75 V. Die Elektrolyse wird so lange fortgesetzt, bis sich eine dicke Schicht metallischen Zirkonpulvers an der Kathode abgeschieden: hat. Von besonderer Bedeutung ist eine passend gewählte Kathodenform. Am besten. hat sich ein. halbkreisförmig gebogenes. Blech bewährt, dem eine Grundplatte aus. dem gleichen Material angeschweißt ist. Die Kathode bist so dimensioniert, daß sie zur Vermeidung unnötiger Korrosion gänzlich in die Schmelze eintaucht. Bedeckt das an der Kathode abgeschiedene Zirkonpulver die Grundplatte völlig, so wird die Kathode entfernt und durch eine andere ersetzt. Der Gehalt des Schmelzbades wird durch laufende Zugaben an Kaliumzirkonfluorid auf ungiefähr dem gleichen Mischungsverhältnis gehalten.. Die Aufarbeitung des abgeschiedenen Metalls geschieht durch sorgfältiges Waschen; mit Wasser, der erst nach völliger Entfernung sämtlicher Fluor-Ionen. eine Behandlung mit Salzsäure folgt.
• Bei dem neuen: Verfahren. werden durch die, Verwendung eines Diaphragmasi weitere Reaktionen durch das an der Anode entstehende Halogen ausgeschaltet. Durch die niedrige Stromdichte und der hierdurch gewährleisteten gleichmäßigen Abscheidun;g erhält man ein sehr feines Zirkonpulver einheitlicher Korngröße. Da die Alkali und ErdaIkalimetallabscheidung unterbunden ist, ist eine höhere Betriebseicherheit als bei den bisher bekannten Verfahren gegeben; denn ein Abbrennen desi freien Metalls und die damita verbundenen Temperatursteigerungen können nicht mehr auftreten. Weiterhin verhindert die verhältnismäßig niedrige Badtemperatur eine erhebliche Lösung des. abgeschiedenen Zirkons in kolloidaler Form im, der Schmelze. Schließlich wird durch die gleichmäßige Temperaturhaltung die unvermeidliche Korrosion des Kathodenmaterials auf eih Minimum beschränkt. Auch auf die bei höherer Temperatur erhebliche Flüchtigkeit der Halogenide braucht? bei der angegebenen Temperatur keine Rücksicht genommen zu werden. Bei dem neuen Verfahren ist die Stromausbeute in bezug auf dass Zirkon besonders hoch, sie beträgt mindestens 50% des theoretisch möglichen Wertes.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Znrkon durch Schmelzflußelektralyse aus; einem Zirkonhalogeni,d mit Hilfe von. Alkali- oder Erdalkalihalogeniden, dadurch gekennzeichnete, daß beispielsweise aus einem Gemisch von, Kaliumchlorid und Kaliumzirkonfluord bei der Zersetzungsspannung des Zirkonsalzes oder einer biss, zu 2o% höheren Badspannung unter Verwendung eines Diaphragmas, beispielsweise eines feinporigen Tondiaphragmas., zwischen Kathode und Anode das Zirkon primär abgeschieden wird. z. Verfahren zur Herstellung von Zirkon nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Anode Elektrodenkohle und als Kathode Nickel, Molybdän oder Wolfram verwandt wird. 3. Verfahren zur Herstellung von Zirkan nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode halbkreisförmig ausgestaltet und mit einer Grundplatte versehen ist.