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Verfahren zur Entfernung von Sauerstoff aus Metallen, insbesondere aus Kupfer.
Bei den üblichen technischen Metallschmelzverfahren ist es nicht zu vermeiden, dass die erschmolzenen Metalle eine gewisse Menge Sauerstoff aufnehmen und festhalten. Dieser Sauerstoffgehalt wirkt für verschiedene Anwendungszwecke schädlich, da er die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Metalls ungünstig beeinflusst, wie z. B. die Korrosion bei Eisen, die Leitfähigkeit bei Kupfer, die Bearbeitbarkeit bei fast allen Metallen. Mit steigenden Ansprüchen an die Eigenschaften der Baustoffe sind in der letzten Zeit naturgemäss auch die Anforderungen an die Reinheit der Metalle gewachsen, und der Hüttenmann ist gezwungen, dem Rechnung zu tragen.
Im allgemeinen wirkt man einem Sauerstoffgehalt im Metall damit entgegen, dass man Desoxydationsmittel beim Schmelzen oder beim Giessen zuschlägt. Als solche kommen die verschiedensten sauerstoffbindenden Stoffe, wie Silizium, Mangan, Titan, Vanadin, Aluminium, Magnesium, Kalzium und Phosphor, in Betracht bzw. diese Stoffe enthaltende Legierungen. Bei Metallen, die nicht zu
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Kalziumkarbid) zur Desoxydation verwenden, so z. B. bei Kupfer.
Erfindungsgegenstand ist die Desoxydation von solchen Metallen mit Kohlenstoff.
Man arbeitet beim Kupfer von alters her so, dass man das geschmolzene Kupfer vor dem Vergiessen mit Kohlenstoff, meist in Form von Holzkohle überschichtet und rührt. Diese Arbeitsweise führt nur bis zu einem gewissen Grad zur Entfernung des Sauerstoffs, da die Reaktionsmöglichkeit zwischen dem im flüssigen Kupfer gelösten Kupferoxydul und dem auf der Schmelze schwimmenden Kohlenstoff unzureichend ist und auch durch bestes Rühren nicht vollkommen wird.
Dieses Verfahren zur Desoxydation von Kupfer wurde in neuerer Zeit verschiedentlich vervollkommnet. Insbesondere wurden bessere Erfolge zu erreichen versucht, indem man das flüssige Kupfer durch eine lose Schicht von Kohle hindurchzwingt, s. z. B. die amerikanische Patentschrift Nr. 1037538.
Dabei erfordert der grosse Unterschied der spezifischen Gewichte von Kohle und Metall verschiedene Konstruktionen und besondere Massnahmen. Ausserdem führt diese Arbeitsweise häufig zu Störungen, die den Erfolg des Verfahrens wesentlich beeinträchtigen und auch die Kosten erhöhen.
Es wurde auch vorgeschlagen, die Wirksamkeit eines Kohlefilters durch Vergrösserung der Oberfläche zu steigern (deutsche Patentschrift Nr. 282894), indem man die Filtermasse aus Mischungen von Kohle mit indifferenten Stoffen, wie Kalk, Magnesit, Feldspat, herstellt. Man verwendet hiezu die einzelnen Stoffe in gemahlenem Zustande und bringt sie gegebenenfalls noch durch Pressen in körnige Form. Die Beimischung der genannten Stoffe zur Kohle ändert aber das spezifische Gewicht der Filtermasse auch nicht wesentlich, so dass auch hier die für Reinkohlefilter geschilderten Schwierigkeiten nicht vermieden werden. Ein weiterer Nachteil solcher, Fremdstoffe enthaltender Filtermassen ist der, dass sie eine'Verunreinigung des geschmolzenen Metalls bewirken können.
Es wurde nun gefunden, dass man die volle Desoxydationswirkung von Kohle auf Kupfer, aber auch auf Nickel, Kobalt, Zinn, Blei usw. am besten dann erreicht, wenn man die Metalle durch eine Kohlestampfmasse von gewisser Porosität hindurchfiltert.
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Kornmischung in Verbindung mit Teer. Am besten eignet sich als Kohlemasse Petrolkoks, der fast keine Aschenbestandteile enthält und deshalb keine Verunreinigung des Kupfers durch andere Elemente befürchten lässt.
Erfindungsgemäss geht man so vor, dass man das Kupfer bzw. das zu desoxydierende Metall in Kohletiegeln schmilzt, deren Boden aus solcher poröser Kohlestampfmasse hergestellt ist. Wenn
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der Boden durch die Verwendung mit der Zeit unwirksam wird, d. h. die Poren zu weit werden. so stösst man ihn heraus und stampft ihn neu. Wenn man eine Reihe von nebeneinander verwendeten
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Das Heizen des Tiegels bzw. das Schmelzen des Metalls erfolgt am besten durch Hochfrequenz, es kann aber auf jede beliebige andere Art, z. B. durch den Lichtbogen oder durch eine Gasfeuerung geschehen.
Man erreicht mit 36 eu einer Kohlesehicht aus 80 Teilen Petrolkoks von etwa 2 bis 8 mm Korngrösse und 10 Teilen Petrolkoksmehl von 2500 Maschen, mit etwa 12% Teer, heiss gemischt, gestampft und bei heller Rotglut gebrannt, eine Desoxydation von 0'03% auf 0'003% Sauerstoff im Kupfer.
Das gleiche lässt sich auch mit Kobalt, Nickel, Blei, Zinn, Antimon, Wismut usw. erreichen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
L Verfahren zur Entfernung von Sauerstoff aus Metallen, insbesondere aus Kupfer, durch eine an sich bekannte Behandlung des geschmolzenen Metalls mit Kohlenstoff, dadurch gekennzeichnet, dass man das geschmolzene Metall durch eine genügende dicke Schicht einer porösen Kohlestampfmasse hindurchfiltert.