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Österreichische PATENTSCHRIFT Ni. 15753. JAMES DEWAR IN CAMBRIDGE (ENGLAND).
Verfahren zur Herstellung von Nickelcarbonyl.
In der deutschen Patentschrift Nr. 57320 ist ein Verfahren zur Gewinnung von Nickel aus seinen Erzen beschrieben, bei welchem das Erz zunächst zur Überführung in das Oxydul geröstet, dann dieses Oxydul durch die Einwirkung reduzierender Gase reduziert und das hiebei erhaltene Metall mit Kohlenoxyd oder einem Gemenge desselben mit indifferenten Gasen behandelt wird, wobei eine gasförmige Verbindung, d ; e mit einem Überschuss von Kohlenoxyd vermischt ist, entsteht, die in der erwähnten Patentschrift a) s Nickellkohlenoxyd bezeichnet wird, nunmehr aber allgemein als Nickelcarbony) bekannt ist.
Diese Substanz kann als Flüssigkeit abgeschieden werden ; sie verdampft beim Erhitzen unter Zersetzung, wobei Kohlenoxyd frei wird und reines Nickel als zusammenhängendes Metall sich niederschlägt. Die Dämpfe des Nickelcarbonyls sind unter gewöhnlichem Drucke sehr unbeständig, sie zerfallen leicht schon bei geringer Erhöhung der Temperatur unter Explosion in ihre Bestandteile, weshalb die Herstellung dieser Nickelcarbonyldämpfc bisher nur bei einer verhältnismässig niedrigen Temperatur, wie etwa 50"C. geschah.
Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Entdeckung, dass die genannte Verbindung unter einem beträchtlichen Drucke on etwa 2 bis 100 Atmosphären, sowohl als Dampf, als auch als Flüssigkeit weit beständiger ist und dass infolgedessen bei deren Herstellung höhere Temperaturen angewendet werden können, wodurch das Herstellungsverfahren bedeutend beschleunigt wird und die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Vorrichtungen vereinfacht werden.
Die Ausführung des Verfahrens geschieht in der folgenden Weise : Das durch Reduktion des Oxyds erhaltene Nickel ; rd in einem starken Gefässe der Einwirkung von Kohlenoxyd unterworfen, das auf 2 bis 100 Atmosphären je nach der Temperatur komprimiert ist, und der Inhait des Gefässes auf 50-250 C. gebracht. Hiebei verbindet sich das Nickel schnell mit dem Kohlenoxyd unter Bildung von Nickelcarbonyldämpfen.
Diese Dämpfe werden, wenn sie mit dem Überschuss an Kohlenoxyd, in welchem sie, so lange sie noch unter Druck sind, verteilt sind, Röhren bei höherer Temperatur passieren, dissociiert, wobei sich metallisches Nickel niederschlägt, während die frei gewordenen und verdünnendon Kohlenoxydgase wieder aufgefangen und zur Behandlung neu@@ Mengen schwammigen Nickels verwendet werden können. Wenn die Dämpfe zusammen mit dem Überschuss an Kohtenoxyd, in delll sie, so lange der Druck anhält, verteilt sind, durch einen gekühlten Kondensator geschickt werden, scheidet sich das Nickelcarbonyl als Flüssigkeit ab,
die zur Gewinnung von metallischem Nickel auf die in der obgenannten Patentschrift erwähnte Art und Weise oder für andere Zwecke dienen kann, während das noch unter Druck stehende Kohlenoxydgas zurückgeführt worden kann, um neue Mengen schwammigen Nickels damit zu behandeln.
In der beiliegenden Zeichnung ist schematisch eine Vorrichtung zur Gewinnung von Nickelcarbonyl nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Mit Hilfe eines Kompressors wird Wassergas oder irgend ein anderes geeignetes Wasserstoff enthaltendes Gas unter geeignetem Drucke in den Hoden einer Retorte C, die in einem Ofen C ruht, eingelassen.
In der Retorte befindet sich Nickeloxyd, das bei einer Temperatur von ungefähr 3000 ('. gehalten wird. Der Wasserstoff des Wassergases oder des anderen eingelassenen Gases reduziert das Nickeloxyd, während die gebildeten Wasserdämpfe und der Überschuss des angewendeten Gases am oberen Ende der Retorte durch ein in der Zeichnung nicht dar-
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ein und mit den Nickelcarbonyldämpfen durch das Rohr D aus und durch das Régulier- vontil 1 in den Kanal J, der das Gas weiter in die Staubkammer K führt. Von hier tritt es in den Kühler L, strömt durch eine in Wasser getauchte Spirale in den Kondensator M, der auf irgend eine geeignete Art gekühlt werden kann.
Das kondensierte Nickelcarbonyl fliesst alsdann in die Vorlage N, aus der es durch einen Hahn M abgezogen werden kann. Der Überschuss an Kohlenoxyd geht durch das Rohr 0 weiter zu der Zirkulationspumpe P, die es in den Kanal H führt, von welchem es wiederum wie bei der ersten Operation zirkuliert. Da das Kohlenoxyd sich mit dem Nickel verbindet und der Druck hiebei niedriger wird, so wird durch den Kompressor F eine neue Menge Kohlenoxydgas eingeführt. Die Zirkulation des Kohlenoxyds wird so lange aufrecht erhalten, als noch Nickelcarbonyl erzeugt wird.
Ist dies nicht mehr der Fall, so werden die Einlass-und Auslassventile I, S und T an der Retorte geschlossen und das in der Retorte befindliche Gas durch den Kompressor F ausgepumpt, worauf die Retorte nach Entfernung des Deckels gesäubert und für eine zweite Operation neu beschickt wird. Die drei in der Zeichnung dargestellten Retorten sind für fortlaufendes Arbeiten eingerichtet. Während das Nickeloxyd in der ersten Retorte reduziert wird, findet in der zweiten Retorte die Bildung des Nickelcarbonyl statt und wird die dritte Retorte neu beschickt. Die Retorten werden durch Gas erhitzt, dessen Zufuhr durch mit Zeigern versehene Hähne reguliert wird. Auf der ganzen Umlaufsstrecke werden Regulierventil verteilt, um die verschiedeuuü Operationen kontrollieren zu können.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel ist zur Erläuterung die Vergasungstemperatur des Nickels zu 100 () C. und der Druck von 15 Atmosphären als vollauf hinreichend angenommen worden. Hieraus folgert jedoch keineswegs, dass dies die einzig richtige Temperatur oder den einzig vorteilhaften Druck darstellt. So hat sich bei 1800 C. ein Druck von 80 Atmosphären als günstig herausgestellt. Es ist klar, dass, anstatt das Nickelcarbonyl zu kondensieren, auch das das Carbonyl enthaltende Gas in eine Kammer geleitet werden kann, die auf eine genügend hohe Temperatur erhitzt worden ist, um das Nickelcarbonyl zur Gewinnung des metallischen Nickels zu zersetzen. Die hiezu notwendige Temperatur hängt davon ab, ob der Druck des Gases aufrocht erhalten oder fallen gelassen wird.
Ferner muss darauf hingewiesen werden, dass, wie bei allen umkehrbaren chemischen Reaktionen, auch hier der zur Ausführung des Verfahrens geeignete Druck und die Temperatur notwendigerweise von dem gehalt des angewendeten Gases an Kohlenoxyd ab- hängig sind. Daher ist es unmöglich, den zur Erlangung der besten Resultate in der Praxis notwendigen Druck und die Temperatur in allgemeinen Ausdrücken in gegenseitige Beziehung zu bringen. Es ist deshalb bei obigem Beispiele nur die beste Art der Herstellung für ein an Kohlenoxyd verhältnissmässig reiches Gas, das beispielsweise über 900/o CO enthält, beschrieben worden.
Bei einem ärmeren Gase muss der Druck ent- sprechend vergrössert werden, damit der niedrigere Teildruck des Kohlenoxyds in der Mischung ausgeglichen wird, d. h. allgemein gesagt, muss der Druck umgekehrt proportional dem Teildruck des Kohlenoxydes sein, so dass, wenn dieser Teildruck auf die Hälfte sinkt, der Druck des Gases, mit dem gearbeitet wird, verdoppelt werden muss.
Es ist klar, dass, wenn eine Mischung von CO mit einem anderen Gase zur Ver- wendung kommt, dieses andere Gas ein solches sein muss, das auf das Reaktionsmaterial oder das Reaktionsprodukt keine Wirkung ausübt.