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Darstellung von Magnesium durch Schmelzelektrolyse

Für die Darstellung von Magnesium nach dem elektrolytischen Verfahren werden die carbonathaltigen Rohstoffe zunächst gebrannt, wobei aus Magnesit, MgCO3, direkt Magnesiumoxid, MgO, entsteht. Das beim Brennen von Dolomit, MgCO3 · CaCO3, noch entstehende Calciumoxid, CaO, wird durch wässrige Magnesiumchloridlösung (aus Endlaugen der Carnallitaufbereitung oder Meerwasser) in Calciumchlorid überführt, das gebildete Magnesiumhydroxid, Mg(OH)2, nach dem Abfiltrieren zum Oxid entwässert:

MgO+ CaO+ MgCl2+ 2H2O CaCl2+ 2Mg(OH)2 Mg(OH)2 MgO+ H2O

Das für die Schmelzelektrolyse benötigte wasserfreie Magnesiumchlorid wird schließlich durch reduzierende Chlorierung des Magnesiumoxids, MgO, mit Koks und Chlor erhalten:

MgO+ C+ Cl2 MgCl2+ CO

Das erforderliche Chlor entsteht als Nebenprodukt der Schmelzelektrolyse, die in einer Downs-Zelle abläuft.

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Abb.1
Schmelzelektrolyse von Magnesiumchlorid in einer Downs-Zelle

Die Elektrolyse erfolgt unter Schutzgas, als Anodenmaterial dient Graphit, die Kathode besteht aus Eisen. Die Zersetzungsspannung beträgt 5-7 V. Das flüssige Magnesium (Schmelzpunkt: 649 °C) steigt an die Oberfläche und kann abgeschöpft werden. Der Reinheitsgrad beträgt 99,8 %. Auch eingedampfte Mutterlaugen der Carnallitaufbereitung, größtenteils aus MgCl2 bestehend, werden als Schmelzelektrolyt für die Magnesiumgewinnung herangezogen.