Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 6. 11 februari 1950 - Framställningen av alkalimetaller, av Gotthard Björling
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
11 februari 1050
109
Process År [-Utgångsmaterial-] {+Utgångs- material+} Anod Katod [-Elektrolyt-] {+Elektro- lyt+} Temperatur °C [-Strömutbyte-] {+Ström- utbyte+} % Spänning v Energiförbrukning kWh/kg Na likström totalt [-Förbrukning-] {+Förbruk- ning+} av koksalt kg/kg Na
Castner 1890 NaOH Nickel Järn NaOH 330 40 5 15 21
Downs 1924 NaCl Grafit Järn NaCl 590 78 6 9 14 2,83
I. G. CaCl2
Farben 1939 NaCl Grafit Bly NaCl 750 85 4,5 8 17 2,80
KC1
Gerst- Na- Amal- Järn NaOH 230 80 1,7 2,5 10 3,092
hofen 1942 amalgam gam NaBr
NaJ
1 Teoretiskt 2,55 kg. 2 Större delen av överskottet över det teoretiska bildar alkali, som användes i processen.
skulle även kunna absorberas i vatten för direkt
framställning av kaustik soda16.
Den första industriella framställningen av
na-rium avsåg framställning av aluminium enligt
S:te Clair Devilles metod. Så snart emellertid
elström blev lättare tillgänglig för industrin, fann
man det mera effektivt att framställa
alkalimetallerna på denna väg, och år 1890 fick
Castner i USA patent på en metod att framställa
natrium genom elektrolys av en hydroxidsmälta*.
Denna metod var den förhärskande i nära tre
decennier men torde kanske nu knappast komma
till användning. Orsaken till att man använde
hydroxiden var, att denna var lättsmält och att
såväl elektrolyten som elektrolysprodukterna
var ur korrosionssynpunkt tämligen lätta att
hantera. Temperaturintervallet för reaktionens
genomförande är emellertid ganska litet, då
smältan stelnar vid 318°C och den bildade
metallen löser sig vid 345° C så snabbt i smältan,
att strömutbytet blir praktiskt taget noll. Man
arbetar vid ca 330°C. Vid anoden frigöres vatten,
som löser sig i smältan och reagerar med en del
av den utfällda metallen, så att strömutbytet
aldrig kan gå över 50 %
2 NaOH + 2 e- = 2 Na + 1/2 02 + H20
HsO + Na = NaOH + 1/2 H2
NaOH + 2 e- = Na + 1/2 02 = 1/2 H2
I praktiken har man fått något under 50 %
strömutbyte och, då cellspänningen håller sig
mellan 4,5 och 5 V, en energiförbrukning av
14,5—15 kWh per kg Na, räknat med NaOH
som råvara. Hydratet drar emellertid 3,33
kWh/kg vid framställning ur NaCl, varför totalt
förbrukas 1,8 X 3,33 + 15 = 21 kWh/kg Na.
Utom denna höga förbrukning av elenergi
kommer värmeförbrukning för indunstning av den
vid kloralkalielektrolysen erhållna natronluten
(jfr tabell 2).
Cellen består av ett utvändigt upphettat gjut-
* Det kan vara av intresse att anteckna, att Castners metod i en
av V Thrane utarbetad modifikation tillämpades vid Fosfatbolagets
tillverkning av natrium i Porjus åren närmast efter förra
världskriget, varvid ca 600 t framställdes ; sedan dess har natrium inte
industriellt framställts i Sverige.
järnskärl, i vilket katoden av järn sticker in
underifrån. Genomföringsstället är kylt och tätas
därigenom av stelnad elektrolyt. För att inte
utfällt natrium skall sprida sig i elektrolyten och
komma i kontakt med anoden, är katoden
omgiven av en trådnätcylinder, som håller
tillsammans metallen. Denna stiger jämte frigjord
vätgas upp i ett rör, som är stjälpt över katoden
och försett med lock. Här går vätgasen bort och
natriummetallen kan tid efter annan ösas upp
med hjälp av en hålslev, som lämnar kvar
smältan men tar med sig metallen på grund av
dennas höga ytspänning. Anoden av nickel sitter
koncentriskt runt om katoden och syrgasen går
upp utanför röret, där metallen samlas.
Det hade emellertid inte saknats försök att
framställa Na direkt ur koksalt, där man
dessutom skulle kunna få klorgas som en värdefull
biprodukt. Om det förelåg svårigheter att göra
en cell för hydroxid, så är de för klorid
mångdubbelt värre. Saltet smälter ju först vid 810°C
och metallen löser sig så lätt i detta, att man inte
får ut någonting. Dessutom är metallen ganska
flyktig vid denna temperatur. Den angriper
många eldfasta material och varm klorgas är
mycket svår att täta mot. Man måste alltså
framför allt ordna så att man kan köra vid lägre
temperatur. År 1924 fick Downs patent på en
metod17, som åtminstone i USA helt trängt
undan Castners. Downs hade i stället för rent
koksalt en blandning av kalciumklorid och koksalt.
Dessa salter bildar ett eutektikum vid 505°C och
man arbetar vid ca 600° C. Här ställer sig
omständigheterna betydligt gynnsammare.
Cellen, vars konstruktion i huvuddrag framgår
av fig. 1 i det utförande den har fått vid en tysk
anläggning, har utförts i storleken upp till
24 000 A men har projekterats för 32 000 A17.
Den består av en cylindrisk plåtmantel med
1 630 mm diameter och 2 015 mm höjd. Manteln
är inmurad med 100 mm tegelfoder och
utvändigt försedd med isolation av mineralull, som
lätt kan partiellt avlägsnas för inställning av
temperaturen. Cellen sitter nedsänkt i golvet och
sticker en knapp meter upp ur detta. Anoden
består av ett antal grafitprismor, som hålles till—
Tabell 2. Industriella elektrolytiska metoder att framställa natrium
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
