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Verfahren zur Reinigung metallischer oder carbidischer Schmelzen und zur Gewinnung flüchtiger Fluorverbindungen
Seit langem verwendet man Fluoride als Flussmittel. Später wurde erkannt, dass ein Zusatz von Fluss- spat bei derKalkstickstofferzeugung derCyanamidbildung förderlich ist. Neuerdings verwendet man Fluss- spat auch bei der Herstellung von Calciumcarbid, um die Carbidbildung zu begünstigen.
Bei vorliegender Erfindung handelt es sich um die Entfernung unerwünschter Bestandteile aus metalli- schen oder carbidischen Schmelzen, insbesondere um die Herabsetzung ihres Gehaltes an z. B. Kohlen- stoff, Silizium, Phosphor, Schwefel, Arsen usw. und gleichzeitig um die Gewinnung flüchtiger Fluorver- bindungen.
Derartige Schmelzen können insbesondere Rohmetalle oder rohe Legierungen, wie sie z. B. durch Reduktionsprozesse oder durch aluminothermische, silicoalumino- oder silicoca1ciothermische Prozesse erhalten wurden, oder es können Schmelzen sein, die man aus Schrott oder Gemischen erhalten hat. Das neue Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung hochwertiger Eisenlegierungen, vorzugsweise Ferrolegierungen, wie z. B. Ferro-Chrom affiné oder'Ferro-Chrom suraffine.
Das neue Verfahren beruht auf der grossen Reaktionsfähigkeit von Fluoriden mit bestimmten metallischen und nichtmetallischen Stoffen in der Wärme.
Es wurde gefunden, dass sich beim Zusammenbringen unreiner metallischer oder carbidischer Schmelzen mit calcinierten, zweckmässig über die Calcinierungstemperatur hinaus erhitzten oder schmelzflüs- sigen Fluoriden, wie Flussspat oder Aluminiumfluorid, oder mit Mischungen derartiger Fluoride, flüchtig werdende Fluorverbindungen und gegebenenfalls eine in der Hitze flüssige, von der Metallschmelze getrennt bleibende Schlackenschicht bildet.
Der basische Bestandteil und der Säurebestandteil erzielen hiebei hinsichtlich der Herausnahme von unerwünschten Bestandteilen aus der flüssigen Schmelze eine Doppelwirkung, einerseits durch Verflüchtigung, anderseits durch Verschlackung. Bei der Reinigung von carbidischen Schmelzen ist es nicht unbedingt notwendig, eine Doppelwirkung zu erzielen, weil sich beispielsweise bei der Gewinnung von Fluorverbindungen und Calciumcarbid keine Schlacke abtrennen kann.
Erfindungsgemäss werden die Schmelzen mit calcinierten Erdalkalimetallfluoriden oder Aluminiumfluorid bzw. Gemischen davon in der Weise umgesetzt, dass man sie in die gegebenenfalls vorerhitzte oder geschmolzene Fluoridmasse einfliessen lässt, die sich bildenden flüchtigen Fluorverbindungen absaugt und gegebenenfalls zu andem Fluorverbindungen aufarbeitet und eine sich etwa bildende, obenauf schwimmende Schlacke von der metallischen Schmelze abtrennt.
Die aus den Verunreinigungen der Schmelzen gebildeten flüchtigen Fluorverbindungen sind ihrer Natur nach noch nicht völlig erkannt. Es sind unter anderem zum Teil organische Verbindungen, zu einem andern Teil Siliziumverbindungen. Sie sind gegen Metalle und keramische Baustoffe nicht reaktionsfähig, insbesondere dann nicht, wenn man dafür sorgt, dass sie nicht mit Wasser oder Wasserdampf in Berührung kommen. Ihre Stabilität kann, wenn die Abgase in die Atmosphäre geleitet werden, durch Einblasen von Staub, z. B. feinstverteiltem Calciumoxyd oder Ton, in die flüchtigen Fluorverbindungen wesentlich erhöht werden. Durch Einwirkung der Luftfeuchtigkeit in der Atmosphäre wird etwa sich bildender HF sogleich in die unschädliche Form des CaF2 übergeführt.
Auch wenn die Gase aufgefangen werden und aus ihnen Fluorcalcium zurückgewonnen werden soll, ist das Einblasen von z. B. feinverteil-
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temCalciumoxyd zur Stabilisierung und zur Umsetzung beim Einleiten in Wasser oder Kalktrübe von Vor- teil. In beiden Fällen sind Korrosionswirkungen praktisch aufgehoben.
Es wurde gefunden, dass man bei dem Umsatz von flüssigen Schmelzen mit Fluoriden am zweck- mässigsten so vorgeht, dass man die flüssige Schmelze mit solcher Geschwindigkeit auf die im Umset- zungsgefäss bereits vorhandene Fluoridmasse fliessen lässt und/oder bei solchen Temperaturen arbeitet, dass die Umsetzung praktisch schon mit der Beendigung des Einlaufenlassens beendet ist. Das schliesst nicht aus, falls es zweckmässig-ist, den Strom wieder einzuschalten und die Charge nachzuerhitzen.
Calciumfluorid-schmilzt bei 1403 C, sein Gehalt an Fluor beträgt etwa 48%. Aluminiumfluorid hat einen Schmelzpunkt von nur 1040 C, sein Fluorgehalt beträgt etwa 70so. Man kann für das neue Verfah- ren beide Fluoride mischen und erreicht hiedurch in bezug auf das Calciumfluorid nicht nur eine Schmelz- punktherabsetzung, sondern auch eine Erhöhung des Fluorgehaltes.
Die Umsetzung wird wesentlich beschleunigt, wenn man die metallische Schmelze nicht mit einem auf kleiner Fläche wirkenden Strahl, sondern breitflächig einfliessen lässt, z. B. auf einer Breite von 75 cm, so dass der Spiegel der Fluoridmasse vom flüssigen Metall in dieser Breite erfasst wird, und wenn man durch Drehen des Umsetzungsgefässes noch die Einflussstelle dauernd wechselt.
Mit besonderem Vorteil bedient man sich zur Durchführung des neuen Verfahrens eines Lichtbogen- ofens als Umsetzungsgefäss. Er hat zweckmässig drei im Dreieck angeordnete Elektroden und im Deckel einen nach oben verschiebbaren Gasabzug. Der Deckel lässt sich mit einer mechanischen Hubvorrichtung anheben. Die Ofenwanne ist um die Vertikalachse mit verschiedener Drehgeschwindigkeit drehbar. Der
Ofen ist nach der Vorderseite in Richtung zum Abstich in der Weise kippbar, dass sich die Ausflussge- schwindigkeit der Schmelze regulieren lässt und dass der Ofen mit Sicherheit bis auf den Grund entleert werden kann.
Da der Deckel bei der Umsetzung angehoben sein muss, wird zur Abdeckung des freien Raumes zwischen der Oberkante des Ofengefässes und der Unterkante des Deckels am Deckel eine Blech- umrandung angebracht, die nach der Vorderseite so weit offen ist, dass das Einfüllorgan bis etwa zur Ofen- mitte eingeführt werden kann. Die Umrandung ist gegenüber der Aussenwand der Ofenwanne im Durch- messer etwas weiter gehalten, damit die Ofenwanne sich um die Vertikalachse drehen kann, ohne die Umrandung zu streifen. Die Umrandung umfasst die Ofenwanne noch etwa zu 20 cm. Da der Abstich der flüssigen Schmelze mit etwa nachfliessender Schlacke unmittelbar nach Beendigung des Eingiessens er- folgt, dient die vordere Öffnung in der Umrandung nach Herausziehen des Einfüllorgans als Abzug der beim Abstich entstehenden Abgase, die abgesaugt werden.
Während der Umsetzung werden die gebildeten Gase vorzugsweise abgesaugt und/oder dabei indifferente Spülgas verwendet.
Lässt man flüssiges, abgestochenes Carbid, z. B. Calciumcarbid, beispielsweise in calcinierter Flussspat einlaufen, so ist es hiebei nicht in jedem Fall erforderlich, den Flussspat zu erhitzen oder zu schmelzen. Unter Umständen genügt schon die noch vorhandene Wärme im Reaktionsgefäss vom vorhergegangenen Prozess. Bemisst man den Flussspatanteil gering, so kann das Carbid nach der Gewinnung der flüchtigen Fluorverbindungen noch als solches Verwendung finden. Das Carbid ist in diesem Fall besonders leicht flüssig.
Man kann aber auch mit einem hohen Anteil an Flussspat arbeiten und hiebei den Kohlenstoffgehalt so bemessen, dass einmal mit solchem Kohlenstoffzusatz gearbeitet wird, der für das Carbid und das Fluorid ausreicht, und das andere Mal derart, dass das Carbid ganz oder teilweise um den Kohlenstoffanteil gemagert wird, der für die Bildung des Kohlenstoff-Fluorides erforderlich ist. Hiebei kann das an Kohlenstoff gemagerte Carbid einem Carbidbildungsprozess wieder zugeführt werden.
Das neue Verfahren ist zur Reinigung metallischer und carbidischer Schmelzen sehr wirksam und bietet gegenüber den bisherigen Raffinationsverfahren ganz wesentliche technische Vorteile. Bei dem neuen Verfahren benötigt man keine grösseren Gasmengen, entsprechend erhält man nur geringe Abgasmengen, ohne dass dabei grosse Metallmengen mit abgeblasen und verbrannt werden. Die Abgase können leicht abgesaugt, aufgefangen, zu wertvollen Produkten verarbeitet oder mit ihrer Hilfe die für das Verfahren benötigten Fluoride regeneriert werden.
Auch die Regenerierung der für das neue Verfahren benötigten Fluoride bietet dem Fachmann keine Schwierigkeiten. Erfindungsgemäss hat sich ein Verfahren bewährt, bei dem man die Abgase in eine wässerige Aufschlämmung von Ton einleitet. Es bildet sich dann Aluminiumfluorid, welches in Lösung geht und aus der Lösung leicht gewonnen werden kann.
An mehreren Beispielen soll nachfolgend die Wirkungsweise der Umsetzung mit Fluoriden näher demonstriert werden.
Beispiel 1 : Umsatz von 1000 kgRaffinations-Ferrochrom, erzeugt auf silicothermischem Wege, mit 60 kg flüssigem CaF.
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<tb>
<tb> Einsatz-Ferrochrom <SEP> flüssig. <SEP> Nach <SEP> der <SEP> Umsetzung <SEP> erhaltenes <SEP> Produkt,
<tb> 1000 <SEP> kg <SEP> mit <SEP> Kranhängewaage <SEP> abgemessen <SEP> fest <SEP> 962 <SEP> kg
<tb> Analyse <SEP> : <SEP> Analyse <SEP> :
<SEP>
<tb> Cr <SEP> 72,3 <SEP> % <SEP> 723,00 <SEP> kg <SEP> Cr <SEP> 73, <SEP> 91 <SEP> % <SEP> 711, <SEP> 05 <SEP> kg
<tb> Fe <SEP> 25,7 <SEP> % <SEP> 257, <SEP> 00 <SEP> kg <SEP> Fe <SEP> 26,04 <SEP> % <SEP> 250,50 <SEP> kg
<tb> Si <SEP> 1,2 <SEP> % <SEP> 12,00 <SEP> kg <SEP> Si <SEP> 0,03 <SEP> % <SEP> 0,289 <SEP> kg
<tb> C <SEP> 0,7 <SEP> % <SEP> 7,00 <SEP> kg <SEP> C <SEP> 0,015 <SEP> % <SEP> 0,144 <SEP> kg
<tb> P <SEP> 0, <SEP> 05% <SEP> 0, <SEP> 50kg <SEP> P <SEP> 0, <SEP> 001% <SEP> 0, <SEP> 010 <SEP> kg <SEP>
<tb> S <SEP> 0, <SEP> 04% <SEP> 0, <SEP> 40 <SEP> kg <SEP> S <SEP> Sp. <SEP> - <SEP> kg <SEP>
<tb> 99, <SEP> 99% <SEP> 999, <SEP> 90kg <SEP> 99, <SEP> 996% <SEP> 961, <SEP> 993kg <SEP>
<tb>
Aufgefangene Schlacke : 66,5 kg mit 15,'51o Cr203.
Zur Umsetzung diente ein offenes Abstichgefäss mit einem inneren Durchmesser von 1,20 m. Es war auf einer kleinen Drehscheibe vom Feldbahngleis montiert und wurde von Hand gedreht. Das flüssige Metall wurde über eine auf 70 cm verbreiterte Einlaufschnauze eingegossen. Das Einlaufen dauerte 3,5 min.
Unmittelbar nach der Beendigung des Einlaufens wurde das Umsetzungsgefäss vom Kran angehoben, mittels seitlichem Bodenabstich das Metall in Kokillen vergossen ; die zuletzt fliessende Schlacke wurde getrennt aufgefangen.
Beispiel 2 : Umsatz von 1000 kg Ferrochrom "Carburé" flüssig abgestochen aus dem "CarburE"Ofen unter Verzicht auf silicothermische Reaktion mit 220 kg calciniertem flüssigem Flussspat (Flotationsspat).
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<tb>
<tb>
Einsatzchrom <SEP> "Carburé" <SEP> flUssig, <SEP> Nach <SEP> der <SEP> Umsetzung <SEP> erhaltenes <SEP> Produkt,
<tb> 1000 <SEP> kg <SEP> mit <SEP> Kranhängewaage <SEP> abgemessen <SEP> fest <SEP> 880 <SEP> kg
<tb> Analyse <SEP> : <SEP> Analyse <SEP> : <SEP>
<tb> Cr <SEP> 66, <SEP> 90 <SEP> % <SEP> 669, <SEP> 00 <SEP> kg <SEP> Cr <SEP> 74, <SEP> 14 <SEP> % <SEP> 652, <SEP> 42 <SEP> kg
<tb> Fe <SEP> 24, <SEP> 38 <SEP> % <SEP> 243, <SEP> 80kg <SEP> Fe <SEP> 25,79 <SEP> "/0 <SEP> 227, <SEP> 00 <SEP> kg
<tb> Si <SEP> 3,46 <SEP> % <SEP> 34,60 <SEP> kg <SEP> Si <SEP> 0,018 <SEP> % <SEP> 0,158 <SEP> kg
<tb> C <SEP> 5, <SEP> 20% <SEP> 52, <SEP> 00kg <SEP> C <SEP> 0, <SEP> 024% <SEP> 0, <SEP> 211kg <SEP>
<tb> P <SEP> 0,033 <SEP> % <SEP> 0,33 <SEP> kg <SEP> P <SEP> 0,003 <SEP> % <SEP> 0,026 <SEP> kg
<tb> S <SEP> 0, <SEP> 027% <SEP> 0, <SEP> 27kg <SEP> S <SEP> 0, <SEP> 001% <SEP> 0,
<SEP> 009 <SEP> kg <SEP>
<tb> 100, <SEP> 000 <SEP> % <SEP> 1000,00 <SEP> kg <SEP> 99,976 <SEP> % <SEP> 879,824 <SEP> kg
<tb>
Aufgefangene Schlacke : 195 kg mit 10,16%Cr03.
Diese carbidische Schlacke kann ohne weiteres dem "Carburé"-Ofen wieder zugeführt werden.
Der Umsatz wurde in einem provisorisch abgedeckten Drehstrom-Ofen offener Bauart durchgeführt, der nicht drehbar, aber kippbar war. Die frei schwebenden Elektroden hingen innerhalb der Haube. Die Abgase gingen über in einen gewöhnlichen Abzugsschacht, in den Kalkstaub eingeblasen wurde, in das Freie. Dieses Ergebnis beweist, dass es möglich ist, in Abkehrung vom klassischen Dreistufenprozess und
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B.führt wird, und dann diese flüssige Reduktionsschmelze mittels Fluorid umgesetzt wird. Das bedeutet, dass der Stromverbrauch dieses Zweistufenprozesses von zirka 9500 bis 10 500 kWh auf etwa 50-60% heruntergedrückt wird.
Beispiel 3 : Behandlung einer flüssigen Nickel-Kupferschmelze mit zwar erhitztem, aber noch
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Ofengrösse : 750 KV A
Zwei Reaktions- und Waschtürme
Operationszeit vom Beginn des Eingiessens der Schmelze bis zum Ende des Vergiessens in die Kokillen : 13 min.
Der calcinierte Flussspat wurde in den noch warmen Ofen eingesetzt. Auf eine Erhitzung bis zur flüssigen Schmelze wurde verzichtet. Beim Einfüllen der Metallschmelze wurde der Flussspat flüssig.
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Eingesetzte Rohmetallmenge : 1000 kg Flüssiggewicht Analyse (Ufo) :
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<tb>
<tb> Ni <SEP> Cu <SEP> Si <SEP> C <SEP> Mn <SEP> Fe <SEP> Sb <SEP> As <SEP> P <SEP> S
<tb> 64, <SEP> 10 <SEP> 25, <SEP> 12 <SEP> 3, <SEP> 07 <SEP> 2, <SEP> 17 <SEP> 0, <SEP> 84 <SEP> 1, <SEP> 52 <SEP> 0, <SEP> 59 <SEP> 0, <SEP> 44 <SEP> 0, <SEP> 17 <SEP> 0, <SEP> 97 <SEP>
<tb>
Ausgebrachte raffinierte Metallmenge : Blockgewicht 878 kg.
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Begleitstoffe.
Eingesetzte Menge an Flussspat : 410 kg.
Calcinierter Flotationsspat: 98% CaF2, 2% CaCO3.
Gewogene Schlackenmenge in Blöcke gegossen : Blockgewicht 309 kg.
Analyse der Schlacke :
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<tb>
<tb> Ni <SEP> Cu <SEP> Si <SEP> C <SEP> Mn <SEP> Fe <SEP> Sb <SEP> As <SEP> p <SEP> S <SEP> CaO
<tb> 3,42 <SEP> 1,69 <SEP> 1,72 <SEP> 2,93 <SEP> 1,19 <SEP> 2,3 <SEP> 0,23 <SEP> 0,11 <SEP> 0,42 <SEP> 2,31 <SEP> 75,5
<tb>
Gasbehandlung :
Reaktionsturm I : Umlauf einer wässerigen Aufschlämmung von 600 kg calciniertem Ton mit
40% Al 0..
Reaktionsturm II : Umlauf einer wässerigen Aufschlämmung von 100 kg Kalkstaub von 7000 1.
AusTurmIwurde einewässerigeLösung von AlF3 abfiltriert und eingedampft, 5000 1 mit 186, 22 kg F (37, 2 g/l) und 109, 78 kg Al (21, 95 g/l) ; daraus wurden erhalten : 270,00 kg AlF3 (98% AlF3).
Aus Turm II wurden Abfiltriert und getrocknet : 85 kg Kalk mit 3% F.
Metallbilanz :
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<tb>
<tb> Nickel <SEP> Kupfer <SEP> Nickelkupfer
<tb> Einsatz <SEP> : <SEP> 641, <SEP> 00 <SEP> kg <SEP> 251, <SEP> 2 <SEP> kg <SEP> 892,2 <SEP> kg
<tb> Ausbringen <SEP> : <SEP> 630, <SEP> 00 <SEP> kg <SEP> 245,4 <SEP> kg <SEP> 876, <SEP> 0 <SEP> kg
<tb> Ausbringen <SEP> in <SEP> %: <SEP> 98,28% <SEP> 97,7 <SEP> % <SEP> 98,18 <SEP> %
<tb>
EMI4.5
<tb>
<tb> Fluorbilanz <SEP> : <SEP>
<tb> Einsatz <SEP> : <SEP> 410,00 <SEP> kg <SEP> Spat <SEP> 98% <SEP> = <SEP> 401,80 <SEP> kg <SEP> Spat <SEP> mit <SEP> 48% <SEP> F <SEP> = <SEP> 192, <SEP> 86 <SEP> kg <SEP> F
<tb> Ausbringen <SEP> :
<SEP> 270,00 <SEP> kg <SEP> AlF3 <SEP> 98% <SEP> = <SEP> 264,60 <SEP> kg <SEP> AlF3 <SEP> mit <SEP> 67,68% <SEP> F <SEP> = <SEP> 179,56 <SEP> kg <SEP> F
<tb> in <SEP> 85 <SEP> kg <SEP> Kalk <SEP> aus <SEP> Turn <SEP> II <SEP> 3% <SEP> F <SEP> = <SEP> 2,55 <SEP> kg <SEP> F
<tb> Ausbringen <SEP> in <SEP> Ufo <SEP> : <SEP> im <SEP> Alzo
<tb>
Beispiel 4 : Fluorthermische Behandlung einer Roheisenschmelze mit flüssigem Flu@spat (CaF2) Ofengrösse : 750 KVA
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<tb>
<tb> Drei <SEP> Reaktions-und <SEP> Waschtürme <SEP>
<tb> Behandlungszeit <SEP> vom <SEP> Eingiessen <SEP> bis <SEP> zum <SEP> Abstich <SEP> : <SEP> 15 <SEP> min
<tb> Schmelzdauer <SEP> für <SEP> den <SEP> Spat <SEP> : <SEP> 20 <SEP> min
<tb> Eingesetzte <SEP> Roheisenmenge <SEP> : <SEP> 1000 <SEP> kg.
<tb>
Roheisenanalyse <SEP> : <SEP>
<tb>
EMI4.7
<tb>
<tb> Fe <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> C <SEP> P <SEP> S
<tb> % <SEP> 94, <SEP> 35 <SEP> 0, <SEP> 23 <SEP> 1, <SEP> 12 <SEP> 4, <SEP> 12 <SEP> 0, <SEP> 030 <SEP> 0, <SEP> 019 <SEP>
<tb>
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<tb>
<tb> Eingesetzte <SEP> Menge <SEP> Flssspat: <SEP> 524 <SEP> kg.
<tb>
Analyse <SEP> des <SEP> calcinterten <SEP> Flussspats: <SEP> CaF2 <SEP> CaCO3 <SEP> (F <SEP> in <SEP> CaF2)
<tb> % <SEP> 95,40 <SEP> 2 <SEP> 48,00
<tb>
Ausgebrachte Menge des raffinierten Eisens (Blockgewicht) : 905 kg.
Analyse des raffinierten Eisens :
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<tb>
<tb> Fe <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> C <SEP> p <SEP> S
<tb> go <SEP> 99, <SEP> 96 <SEP> 0, <SEP> 0175 <SEP> 0, <SEP> 0020 <SEP> 0, <SEP> 0153 <SEP> 0, <SEP> 0013 <SEP> 0, <SEP> 0009 <SEP>
<tb>
Schlackenmenge : Nachlauf aus dem Raffinations-Ofen nach dem Eisenabstich in Blöcke gegossen :
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<tb>
<tb> Gewicht <SEP> der <SEP> Schlackenblöcke <SEP> : <SEP> 370 <SEP> kg
<tb>
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Analyse der Schlacke :
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<tb>
<tb> Fe <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> C <SEP> P <SEP> S
<tb> 0/0 <SEP> 4, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 183 <SEP> 0, <SEP> 231 <SEP> 3, <SEP> 224 <SEP> 0, <SEP> 040 <SEP> 0, <SEP> 031 <SEP>
<tb>
Gasbehandlung :
Reaktionsturm I : wässerige Aufschlämmung von 7000 1 mit 100 kg aufgeschlämmter Holzkohle staubförmig und mit 40 kg aufgeschlämmtem Elektrographit Reaktionsturm II : desgleichen mit 80 kg aufgeschlämmter Holzkohle staubig und mit 20 kg auf- geschlämmtem Elektrographit Waschturm III : wässerige Aufschlämmung von 5000 1 mit 80 kg aufgeschlämmten
Kalkstaub (CaO).
Die Lösungen von Turm I und II wurden vereinigt, filtriert und ausgewaschen.
An Produkten ausgebracht : Kohlenstoff-Fluor-Verbindungen 398 kg, trocken
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<tb>
<tb> Analyse <SEP> : <SEP> 581o <SEP> F, <SEP> 421o <SEP> C
<tb>
Der Niederschlag von Turm III wurde abfiltriert und getrocknet ;
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<tb>
<tb> erhalten <SEP> wurden <SEP> : <SEP> 72 <SEP> kg <SEP> CaO <SEP> mit <SEP> 3% <SEP> F, <SEP> 1, <SEP> 51oC, <SEP> 0,014 <SEP> P, <SEP> 0,020 <SEP> S
<tb> Eisenbilanz <SEP> : <SEP> in <SEP> 1000 <SEP> kg <SEP> Roheisen <SEP> = <SEP> Fe <SEP> 943, <SEP> 50 <SEP> kg
<tb> im <SEP> Raffinat <SEP> = <SEP> Fe <SEP> 905,00 <SEP> kg
<tb> Ausbringen <SEP> in <SEP> % <SEP> = <SEP> Fe <SEP> 95, <SEP> 92 <SEP>
<tb> Fluorbilanz <SEP> :
<SEP> In <SEP> 524 <SEP> kg <SEP> Flussspat <SEP> (95, <SEP> 40 <SEP> CaF) <SEP> sind <SEP> enthalten <SEP> 48 <SEP> % <SEP> F
<tb> (239, <SEP> 95) <SEP> 239, <SEP> 95 <SEP> kg <SEP> F
<tb> 230,84 <SEP> kg <SEP> F <SEP> in <SEP> 398 <SEP> kg <SEP> Fluorkohlenstoff <SEP> mit <SEP> 58% <SEP> F <SEP>
<tb> 2, <SEP> 16 <SEP> kg <SEP> F <SEP> im <SEP> Kalkniederschlag
<tb> 230, <SEP> 84. <SEP> 100 <SEP> = <SEP> 96, <SEP> 2So <SEP> Fluorausbringen.
<tb>
239,95
<tb>
Abgasproben der Verfahren der Beispiele 1, 2 und 3 ergaben bei der qualitativen Analyse Gehalte an
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CF.DieZeichnungen zeigen bevorzugte Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt im Schnitt einen Dreiphasenofen, den Fig. la in Aufsicht darstellt. Die Fig. 2 zeigt im Schnitt den Ofen der Fig. 1 (ohne Kippwerk und mit gehobenem Deckel). Die Fig. 3 zeigt den Ofen in Kippstellung vor dem Öffnen des Abstichloches. Fig. 4 zeigt im Schnitt das Auffanggefäss. Fig. 5 zeigt im Schnitt und teilweise in Seitenansicht die Pfanne, während Fig. 6 die Pfanne im Schnitt bzw. in teilweiser Seitenansicht mit der Abgasanlage darstellt.
Der gedeckte Dreiphasenofen (Fig. 1 und la) ist in Richtung Abstichöffnung kippbar ; sein Deckel ist mit einem Heb- und Senkwerk versehen. Die Ofenwanne ist für sich um ihre Vertikalachse drehbar ; die Elektroden sind einstellbar.
Der Ofen ist mit einem Gasabzug versehen, der in jeder Lage des Ofens das Abziehen der Ofenabgase unter Vermeidung des Eintrittes von Falschluft in die Abzugsvorrichtung gewährleistet.
Auf der Wiege 1 ist der Ofen, samt Heb- und Senkwerk für den Deckel und für die Elektroden gelagert, ebenso das dazugehörige Traggerüst 29.
Über der Wiege 1 ist die Ofenwanne 7 über dem Drehkranz 8 so gelagert, dass sich die Ofenwanne 7 ohne den Deckel 9 um die Vertikalachse drehen kann.
Über der Ofenwanne 7 liegt der Deckel 9, der von einem Mantel 10 umgeben ist und bei gehobenem Deckel als Gasfang dient. In diesem Mantel ist eine Öffnung 10a vorgesehen für die Einführung der metallischen Schmelze. In der Mitte des Deckels ist der Gasabzug 11 vorgesehen, der in Teleskopform angeordnet ist und aus dem unteren Rohr 12 und dem oberen Rohr 13 besteht.
Das obere Rohr 13 ist mit einem drehbaren Verschluss 14 der Gashaube fest derart verbunden, dass bei der Kippbewegung des Ofens die untere Seite der Gashaube bis auf den Querschnitt von Rohr 13 geschlossen ist. Die teleskopförmige Ausbildung des Gasabzuges ist bedingt durch den Hub des Deckels. Im Ofenraum ist die Schmelze 16 (CaF2) angedeutet. Die regelbaren Elektroden 17,18 und 19 werden von ihren Tragarmen 20,21 und 22 mittels Fassungen 23,24 und 25 gehalten und bewegt. 26,27 und 28 sind die Anschlüsse für die flexiblen, stromzufilhrenden Kupferbänder und 29 das angedeutete Gerüst für die Hubwerke.
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Mittels einet breitflächigen Giessrinne 2 (Fig. 2) wird die zu behandelnde Schmelze 3 durch die seit- liche Öffnung 10a des Ofenmantels 10, der mit dem gehobenen Deckel 9 verbunden ist, in die CaF2-
Schmelze eingeführt, wobei sich die Ofenwanne 7 um ihre Vertikalachse mittels des Drehkranzes 8 dreht.
Die behandelte metallische Schmelze sammelt sich am Boden des Ofens im Bereiche der Ofenwanne 7 und darauf schwimmt die gebildete Schlacke 4. Das untere Gasabzugsrohr hat sich entsprechend dem Hub des Deckels in das obere Gasabzugsrohr hineingeschoben.
Der Abstichschnauze 5 (Fig. 3) ist eine Verlängerung 6 vorgesetzt, unterhalb der ein Auffanggefäss (Fig. 4) vorgesehen ist.
In die vorgewärmte Pfanne 30 (Fig. 5) mit einer eingefüllten flüssigen CaF-Schmelze 16, wird die zu behandelnde flüssige Metallschmelze 3 eingegossen. Die Abgase 31 werden von einer Abzugshaube 32 aufgefangen und mittels Rohrleitung 33 einer z. B. Gaswäsche zugeführt.
Die Pfanne 30 kann fahrbar ausgebildet und auf either Drehscheibe 34 (Fig. 6) gelagert sein, welche mittelsseilscheibe 35 von einem Seilzug um die Vertikalachse gedreht wird. In der vorgewärmten Pfanne befindet sich eine bereits behandelte Schmelze, auf der die bei der Behandlung gebildete Schlacke 4 schwimmt. Die bei dieser Behandlung aufsteigenden Abgase 31 werden von der Abzugshaube 32 aufge- fangen und mittels Rohrleitung 36 in diesem Falle in einen Waschturm 37 gesaugt, dort mit wässeriger
Kalkaufschlämmung 38 berieselt und besprüht, die mittels der Pumpe 39 umgepumpt wird. In dem unteren
Teil des Waschturmes 37 setzt sich ein ausgefallener Schlamm 40 ab, der nach Erfordernis mittels Ab- sperrorgan 41 beliebig abgelassen wird ; ebenso kann die Lösung abgelassen werden, sobald eine höhere
Dichte erreicht wird.
Die frische Aufschlämmung wird nach Bedarf mittels der Speiseleitung 42 zugeführt.
Zur Entfeuchtung und Feinstschlammabscheidung aus dem resultierenden Abgas, werden die oben den
Waschturm 37 durch die Leitung 43 verlassenden Abgase einem Prallplattenscheider 14 zugeführt, aus dessen Spitzkästen 45 die Niederschläge mittels Ablassorganen 46 entfernt werden. Die den Prallplatten- scheider verlassenden Abgase 47 werden von dem Ventilator 48 angesaugt und weiter gefördert. Der
Prallplattenscheider 44 ist an seinem Oberteil mit Spillorganen 49 ausgerüstet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Reinigung metallischer oder carbidischer Schmelzen durch Zusammenbringen der Schmelzen mit Fluoriden und zur Gewinnung flüchtiger Fluorverbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzen mit calcinierten Erdalkalimetallfluoriden oder Aluminiumfluorid bzw. Gemischen davon in der Weise umgesetzt werden, dass man sie in die gegebenenfalls vorerhitzte oder geschmolzene Fluoridmasse einfliessen lässt, die sich bildenden flüchtigen Fluorverbindungen absaugt und gegebenenfalls zu andern Fluorverbindungen aufarbeitet und eine sich etwa bildende obenauf schwimmende Schlacke von der metallischen Schmelze abtrennt.