AT137656B - Verfahren zur Herstellung von Eisen durch Schmelzflußelektrolyse. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von Eisen durch   Sehmelzflusselektrolyse.   
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 der Reaktion notwendige Temperatur von 300  C sinkt. Bei Gewinnung von Eisenchlorid im schmelzflüssigen Zustand kann diese Erscheinung nicht eintreten, die Reaktion verläuft daher ohne Unterbrechungen. 



   Besonders günstig wird die Ausnutzung des flüssigen Zustandes dadurch, dass man zur Durchführung des anschliessenden Eisengewinnungsverfahrens dem Eisenchlorid keine weitere Wärmemenge zuzuführen braucht und auch keine Wärmeverluste in Kauf zu nehmen hat, wie es bei den bisher vorgeschlagene Verfahren mit mehrfach wechselnden Reaktionsgefässen und infolge Ausströmenlassens, Wasserstoffzumischens, Absitzenlassens und Wasserlösens geschieht. Vielmehr ist es durchaus möglich, das bei der Chloridbildung sich bildende und von der Gangart abtropfende flüssige Eisenchlorid, nachdem es sich am Boden gesammelt hat, unmittelbar bei derselben Temperatur und demselben Druck und sogar im gleichen Gefäss der   Schmelzflusselektrolyse   zu unterwerfen.

   Dabei wird das zur Gewinnung des Chlorids benötigte Chlor wieder frei und kann unmittelbar wieder der Chlorierung zugeführt werden. Es behält den zur Chlorierung notwendigen Wärmeinhalt und ist in diesem Entstehungszustand besonders rein und reaktionsfähig. 



     Nur bei derChloridgewinnung   wird das Gas durch die aus den Oxyden frei werdenden Gase, Sauerstoff oder Kohlensäure, verunreinigt, so dass   allmählich   der dem Gleichgewicht in der obigen Reaktion entsprechend Sauerstoffdruck erreicht und die Reaktion zum Stillstand kommen würde. Zur Aufrechterhaltung der Reaktion ist es nun aber nicht notwendig, vollkommen frisches Chlorgas dauernd zuzuführen. Dieses wird vielmehr, nachdem es einmal in genügender Menge im Reaktionsraum vorhanden ist, durch die Elektrolyse in besonders reiner und.   reaktionsfähiger   Form geliefert.

   Es ist nur notwendig, aus dem Gasraum kontinuierlich gewisse Mengen des teilweise verunreinigten Gases abzuziehen und durch Kompression und fraktionierte Dilatation nach bekannten Verfahren den Sauerstoff von dem Chlor zu trennen, das dann an Stelle des abgezogenen Gases der Reaktion grundsätzlich ohne Stoffverlust wieder zugeführt wird. Als wertvolles Nebenprodukt entfällt dabei Sauerstoff. 



   Bei dieser Anordnung ergibt sich die Möglichkeit, den Druck im Reaktionsraum durch die entwickelt Chlormenge, d. h. durch die Geschwindigkeit der Elektrolyse, zu regeln. So entfällt die Notwendigkeit, dauernd einen grossen   Chlorvorrat   und einen Chlorkompressor in Tätigkeit zu halten. Auch die zur Aufrechterhaltung der Reaktionstemperatur notwendige Wärme lässt sieh bei guter Wärmeisolation durch die bei dem exothermen Vorgang der Chlorierung von Oxyden frei werdende chemische Wärme und daneben durch die Joulesche Wärme des Stroms im Elektrolyten, d. h. durch Regelung der Spannung, bestreiten. 



   Als besonders   zweckmässig   hat es sich erwiesen, bei der Elektrolyse das Erz unmittelbar als Anode zu verwenden. Es hat sich gezeigt, dass sich hiedurch die Gewinnung des   Eisenchlorids   wesentlich beschleunigen lässt. Das bei der Elektrolyse entwickelte reine Chlor kommt auf diese Weise in statu   nascendi   und ohne Verunreinigung durch die in der Gasatmosphäre sich anreichernden Reaktionsprodukte Sauerstoff oder Kohlensäure zur Einwirkung auf das Erz. Der Gasraum kann wesentlich kleiner gehalten werden, da das Erz nicht mehr mit gasförmigem Chlor reagiert. Dementsprechend wird das Verhältnis von flüssigem zu gasförmigem Eisenchlorid günstiger, und der bei der Reinigung des Gases von Sauerstoff usw. unvermeidliche Verlust an Eisenchlorid wird geringer. 



   Zur Erhöhung der Leitfähigkeit des Erzes kann dieses nach weitgehender Zerkleinerung und gegebenenfalls Aufbereitung mit Graphit gemischt und zu Elektroden gepresst werden. Diese Kohlenbeimischung hat den weiteren Vorteil, dass die Reaktion zwischen Erz und Chlor noch weiter beschleunigt wird. 



   Diese Ausführungsform des Verfahrens ist an Hand einer Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. 



  Die Figuren veranschaulichen schematisch das Elektrolyseverfahren. Die Erzanoden   11,   und Kathoden g aus Kohle sind in Form konzentrischer Kreise angeordnet, die nur durch eine in das flüssige   Eisenehlorid   tauchende Scheidewand d getrennt sind, so dass sich eine günstige Stromausnutzung ergibt. Nach Verbrauch der Anoden oder genügender elektrolytischer Eisenabscheidung an den Kathoden können diese einzeln ohne Unterbrechung der Elektrolyse durch die übrigen Elektroden vermittels   Druckschleusen f   und m ausgewechselt werden, die über den Elektroden angeordnet sind. 



   Das vorgeschlagene Verfahren der Elektrolyse von schmelzflüssigem Eisenchlorid hat vor den bisherigen   ähnlichen   Verfahren noch den weiteren Vorteil, dass das gewonnene Eisen nicht die Form von Schwammeisen hat, also nicht so leicht oxydierbar oder pyrophor ist wie das bei Reduktion mittels Wasserstoff gewonnene Eisen. Es enthält auch keinen Wasserstoff wie das bei der Elektrolyse von wässerigen Lösungen gewonnene sogenannte Elektrolyteisen. Es ist also nicht spröde, sondern unmittelbar walzbar usw. sowie unmittelbar für Zwecke verwendbar, bei denen es auf besondere Reinheit, Weichheit und die Abwesenheit von Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff neben Phosphor und Schwefel ankommt. 



   Ein Verlust von Chlor beim Einbringen des zu chlorierenden Gutes in den unter Druck stehenden Reaktionsraum und beim Ausbringen der von Eisen befreiten Gangart durch die Druckschleusen, damit auch die durch das giftige Chlorgas bedingte Belästigung der Umgebung, lässt sich vermeiden durch Einbringen von gebranntem Kalk in die Druckschleusen, welcher das Chlor begierig aufnimmt und in den 
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Unter Umständen kann es auch zweckmässig sein, dass gemäss der Erfindung durch Regelung von Druck und Temperatur in den durch das   Zustandsschaubild   des Einstoffsystems festgelegten Grenzen im schmelzflüssigen Zustand gewonnene Eisenchlorid auf anderm Wege als durch Elektrolyse auf metallisches Eisen weiter zu verarbeiten,

   nämlich durch andere an sich bekannte und für die Gewinnung von Eisen aus Eisenchlorid bereits vorgeschlagene Verfahren, z. B. auf dem Wege der Reduktion durch
Wasserstoff. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Eisen durch   Schmelzflusselektrolyse,   dadurch gekennzeichnet, dass schmelzflüssiges Ferrichlorid unter solchen   Druck- und Temperaturverhältnissen   der Elektrolyse unterworfen wird, dass der flüssige Zustand des Ferrichlorids während der Elektrolyse dauernd aufrecht- erhalten bleibt.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eisenhaltige Rohstoffe bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur unmittelbar in flüssiges Ferriehlorid übergeführt werden und dieses elektrolysiert wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überführung der eisenhaltigen Rohstoffe in schmelzflüssiges Ferriehlorid und die Schmelzflusselektrolyse selbst unter den gleichen Druck- und Temperaturverhältnissen und vorzugsweise in ein und demselben Gefäss durchgeführt werden.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohstoffe nach Zer- kleinerung und gegebenenfalls Aufbereitung mit Kohle gemischt und in die Form von Elektroden gepresst werden.

   5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Druck und Temperatur zum Teil durch Stromstärke und-spannung der Elektrolyse und damit die Geschwindigkeit der Chlor- entwicklung und die Joulesche Wärme geregelt werden.

   6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Chlorverluste bei dem Einbringen der eisenhaltigen Stoffe und dem Ausbringen der von Eisen befreiten Gangart durch Zugabe von gebranntem Kalk in die Druckschleusen vermieden werden.

   7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das gewonnene Eisen durch eine unmittelbar anschliessende geringe Kaltwalzung vollständig verdichtet, von Chlor befreit und unmittelbar verwendbar gemacht wird. EMI3.1