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Verfahren zur Gewinnung von Metallen oder Legierungen durch Hitzebehandlung von feinverteilten
Metallverbindungen im elektrischen Lichtbogen.
Vorliegende Erfindung betrifft die Gewinnung von Metallen oder Legierungen aus metallhaltigen Verbindungen, wie z. B. Metalloxyden, Metallsalzen u. dgl., nach einem vorteilhafteren Verfahren, als die bisher üblichen.
Erfindungsgemäss werden bei der Gewinnung von Metallen oder Legierungen durch Hitzebehandlung von feinverteilten Metallverbindungen im elektrischen Lichtbogen die unzersetzt verdampfungsfähigen Metallverbindungen vorerst in Dampf-bzw. Nebelform überführt, ohne jedwede Reduktionsmittel in einer Hochhitzezone atomar aufgespalten und das abgespaltene Metall bzw. Metalle aus den Spaltprodukten an gekühlten Teilen des Reaktionsraumes abgeschieden.
Das Verfahren beruht im wesentlichen auf folgenden Vorgängen : Eine unzersetzt verdampfungfähige Metallverbindung, z. B. ein Metallchlorid, wird in feiner Verteilung, wie in Form ihres Dampfes, eines Flüssigkeitsnebels oder einer feinverteilten, etwa kolloidalen Suspension, durch einen oder mehrere Lichtbogen geführt oder geblasen. Die Elektroden der verwendeten Lichtbogen können aus Kohle, Kupfer, Nickel, Wolfram oder Legierungen oder Verbindungen, wie Tantalkarbid u. dgl., hergestellt sein.
Hiebei wird die Metallverbindung, je nach der aufgewendeten Energie oder Wärme, ganz oder teilweise aufgespalten, d. h. in ihre elementaren, womöglich atomaren Bestandteile ganz oder teilweise zerlegt, wobei zu gewärtigen ist, dass infolge Verwendung eines oder mehrerer Lichtbogen die resultierenden Teilchen eine mehr oder minder grosse elektrische Aufladung erfahren. Nachdem die Metallverbindung in ihre elementaren, eventuell atomaren Bestandteile zerlegt wurde, ist anzustreben, die Wiedervereinigung der Spaltprodukte zum Ausgangsprodukte zu verhindern, damit das frei vorliegende Metall von den übrigen Elementen getrennt und dem Gemisch als Metall entzogen werden kann.
Diese Trennung kann nach zwei verschiedenen Methoden erfolgen, die im selben Arbeitsgang auch gleichzeitig
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Nach der ersten Methode wird den Spaltprodukten zur Kühlung ein Gas zugeleitet, das zugleich die freien nichtmetallischen Spaltprodukte bindet, sich jedoch sowohl dem. Ausgangsstoff als auch dem freien Metall gegenüber unter den in der Abscheidungszone obwaltenden Bedingungen indifferent verhält.
Nach der zweiten Methode werden die Spaltprodukte durch ein elektrostatisches Feld geführt, worin das frei vorliegende Metall in der Richtung einer der Elektroden abgelenkt wird, wobei zu berück- sichtigen ist, dass Metalle infolge ihrer physikalischen Eigenschaften auf das statische Feld stärker und rascher reagieren dürften, als die übrigen Bestandteile der ursprünglichen Verbindung.
Die Kühlung kann durch Wahl der entsprechenden Weglänge oder durch zweckmässige physiklische Mittel oder eine Kombination beider Methoden erfolgen.
Wird statt einer Metallverbindung ein Gemisch von mehreren Metallverbindungen zum Ausgangsprodukte gewählt, so ist das Endprodukt eine Legierung oder feste Lösung.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In Fig. 1 und 2 sind schematisch zwei Vorrichtungen dargestellt, die zur Durchführung der Aufspaltung einer Metallverbindung, wie z. B. Aluminiumchlorid, angewendet werden können. Im Behälter 1 wird die Metallverbindung auf bekannte Weise verdampft oder verflüssigt und hierauf unter Druck, der sich von selbst durch thermische Expansion oder durch Übergang in einen andern Aggregatzustand ergeben kann, durch den Lichtbogen ; 2 und hierauf in einen stark gekühlten Raum J geführt, dessen Wandungen
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zweckmässig aus gutwärmeleitendem Material, wie z. B.
Kupfer, bestehen und der von einem Kühlmantel 4 oder einer andern beliebigen, "an sich bekannten Kühlvorrichtung umgeben ist.. wärmer aufnehmendes Medium kann jede beliebige Substanz in Frage kommen, wie z. B. Luft, Wasser, Ammoniak, schwefelige Säure, Kohlensäureschnee u. a. m. Wird der Gasstrom gemäss Fig. 2 so geleitet, dass er möglichst bald nach Austritt aus dem Lichtbogen Kontakt mit der gekühlten Fläche bekommt, so wird die Kühlung unmittelbarer und rascher wirken und eine bessere Ausbeute erzielt werden. Ein Teil des abgeschiedenen Metalles kondensiert nun an der gekühlten Fläche oder im gekühlten Raume, doch dürfte im allgemeinen die Verteilung so fein sein, dass ein erheblicher, vielleicht sogar der grösste Teil als Suspension im Gasstrom verbleibt.
Dieser Gasstrom soll deshalb, um störenden Nebenreaktionen auszuweichen,'mogliehst rasch-durch ein-elektrostatisches Feld geleitet werden, das in Fig. 1 und 2 zwischen den Elektroden 5 und 6 liegt, wodurch in an sich bekannter Weise das im Gasstrom befindliche Metall erfasst und an vorbestimmter Stelle gesammelt werden kann.
Zur Gewinnung von Aluminium wird Aluminiumchlorid verdampft und durch einen Lichtbogen geblasen, wo es atomar aufgespalten wird, um hierauf auf eine stark gekühlte Fläche aufzuprallen, wobei es gegebenenfalls gleichzeitig mit einem Kühlgas, z. B. Wasserstoff, gemischt wird, wodurch sich das
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l. Verfahren zur Gewinnung von Metallen oder Legierungen durch Hitzebehandlung von feinverteilten Metallverbindungen im elektrischen-Lichtbogen dadurch gekennzeichnet, dass die unzersetzt verdampfungsfähigen Metallverbindungen. vorerst in Dampf-bzw. Nebelform überführt, ohne jedwede Reduktionsmittel in einer Hoehhitzezone atomar aufgespalten und das abgespaltene Metall bzw. Metalle aus den Spaltprodukten an gekühlten Teilen des Reaktionsraumes abgeschieden werden.