CH196642A - Verfahren zur Herstellung von Metallkarbiden. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von     Metallkarbiden.       Bei der bekannten Herstellung von  Metallkarbiden aus Metalloxyden und Koh  lenstoff im     Wechselstromofen,    insbesondere  bei der Herstellung von     Calciumkarbid,    ist  bis jetzt noch nicht erreicht worden, den  technischen Prozess fast quantitativ verlaufen  zu lassen. Man gibt sich im allgemeinen heute  noch mit einem etwa 80prozentigen Karbid       zufrieden.    Da der über<B>80%</B> bleibende Rest  zum allergrössten Teil aus Metalloxyd besteht.  so liegt auf der Hand, dass die     Karbidbildung     nicht bis zum Ende verlaufen ist, und dass  ein solcher Zustand wesentliche Verluste an  Rohmaterialien und Energien bedingt.

   Die  Ursache, warum im     Karbidofen    vorzugsweise  nur ein     niedriglitriges    Karbid entstanden ist,  ist in folgendem zu suchen:  Wenn man     C@a@lciumkarbid        herstellt,    so  geschieht es derart,     dass    Kalk und Koks in       einem    zur Darstellung von reinem Karbid       stöchiometrisch    richtigen Mischungsverhält  nis in einem elektrischen Lichtbogen- oder    Widerstandsofen niedergeschmolzen werden.

    Es ist ohne weiteres einzusehen, dass für eine  völlige Umsetzung zwischen Kalk und     Koks     es am richtigsten wäre, wenn der Kohlenstoff  mit dem Kalk in allen Phasen des Prozesses  so reagieren     könnte,    dass eine restlose Um  wandlung der Ausgangsmaterialien in Kar  bid erfolgt.  



       Wenn    nun das Ausgangsmaterial im  Ofen eine Temperatur von ungefähr 2200' C  angenommen hat, so beginnt der Kalk zu er  weichen und sich mit dem Kohlenstoff unter       Kohlenoxydentwicklung    umzusetzen. Je mehr  Karbid sich bildet und um :so     höherprozentig     das     Schmelzprodukt    an     Karbid        wird,    um so  mehr senkt sich sein     Schmelzpunkt,    um so  dünnflüssiger wird auch das     Karbidbildungs-          gemisch,    bis es bei etwa<B>1650'</B> C den     tiefsten     Schmelzpunkt erreicht hat.

   Der Vorgang, dass  der     Schmelzunkt    sich nun,     wie    oben beschrie  ben, immer weiter     erniedrigt,    bedingt, dass  das     Karbidbildungsgemisch    immer dünnflüs-           siger    wird.     und        rlass    es :ich in     dicsein    Zu  stand von dein     Koksanteil    trennt und     zur     Ofensohle abfliesst.

   Es tritt also auf     diese     Weise eine Entmischung der     ,hasse    ein,  welche den weiteren     Ablauf    der     Karbidbil-          dung    in     ungünstigem    Sinne     beeinflusst,    da  der Kohlenstoff an     Kalk    verarmt, der Kalk  sich aber auf der Ofensohle anreichert.

   Wer  den nun durch die Elektroden grössere     Men-          gen    Energie in den Ofen gebracht. so kann  die     Karbidbildung    nur unter grossen Ver  lusten geschehen, da es der Kohle an     Kauz     und dem     niedrigprozentigen        Karbidgemisch     auf der Sohle des     Karbidofens    an     Kohle     fehlt, und so durch     Überhitzung    auch das  bereits gebildete Karbid teilweise wieder zer  setzt wird.  



  Es wurde nun gefunden, dass     inan    diese       reaktionsstörenden    Verhältnisse dadurch än  dern kann, wenn man bei der bekannten     LTrn-          setzung    von Metalloxyden mit Kohlenstoff  im W     echselstromofen    besondere     Massnahmen     anwendet.

   Die Erfindung ist dadurch ge  kennzeichnet, dass man die     Karbidbildung     in einem Arbeitsgang. aber in zwei Reak  tionsphasen verlaufen lässt, wobei das in der  ersten Phase entstehende     flüssige        Gemisch     von     Metalloxyd    und Metallkarbid in der  zweiten Phase mit einem     Kohlenstoffüüer-          schuss    behandelt wird.

   Man gelangt so     zii     einem 85- bis 95prozentigen     Karbid.    Diese  Arbeitsweise kann     ziveckniässig    so vorgenom  men  -erden, dass man die Schmelze in einem  Ofen, der zwei verschiedene, voneinander  räumlich und vorteilhaft auch im Niveau ge  trennte Schmelzherde enthält. vor sich gellen  lässt und die     Karbidinasse        nvingt,    beide  Herde nacheinander zu durchlaufen.     Man     kann dies dadurch erreichen,     da13    man den  Ofen durch eine Trennmauer, die gekühlt  werden kann, in zwei Abteilungen unterteilt.  welche jede einen Schmelzherd besitzt.  



  Eine Ausführungsform eines solchen  Ofens geht aus der beigefügten schemati  schen Zeichnung hervor.     Fig.    1 ist ein Längs  schnitt,     Fig.    ? ein     Querschnitt    in der Linie  <B>A- A</B> von     Fig.    1,     Fig.    3 ein     Längsschnitt    in  der Linie     B-B    von     Fig.    1.

   In das äussere         11lauer@s-erk    1 des Ofens sind     zwei        Schmelz-          herde        '?        und    3     eingebaut.    die durch die       Sehwelle    4 getrennt sind. die     Küblvorricb-          tungen,    z. B. Rohre 5 für Kühlflüssigkeiten  enthalten kann.     Zwechniässig    liegt     das    Niveau  des     Sebmelzherdes    3 tiefer als das des Herdes  2.

   Am Schmelzherd 3 ist die     Abstichöffniing     6     angebracht.    Bei einem     Drei-Pliasenofen    sind  zwei Elektroden 7 und 8     über    dein Schmelz  herd ?. die dritte Elektrode     '.)    über dein  Schmelzherd 3 angebracht. _Die Stellung der  Elektroden ist in     Fig.    2 angedeutet. Über     dei-          Scbwelle    4 ist zwischen den Elektroden 7  und 8 einerseits und der Elektrode 9 ander  seits eine Trennwand     10,    die gleichfalls  Kühlrohre enthalten kann. angebracht.

   Diese  Wand dient dazu, die vorzeitige     Vermischung     der über den beiden     Schmelzherden    zuge  brachten Reaktionsgemische zu verhindern.  Die Schwelle 4 und die Trennwand 111 kön  nen so ausgebildet werden, wie (lies     sebe-          matisch    aus     Fig.    3 hervorgeht, in der     cin-          fachheitsha.lber    die Kühlrohre weggelassen  wurden. Hier gehen Schwelle und     Kühlwand     ineinander über, so dass die Verbindung zwi  schen den Herden 2 und 3 lediglich durch die       Offnung    Il gebildet wird.  



  In den Schmelzherd 2 bringt man nun so  viel Kalk und Kohle ein,     da.ss    aus dem  Schmelzherd 3 durch die am untern Teil der  Trennmauer angebrachte     C)ffnung    11 ein  etwa     6(1-    bis 711prozentiges Karbid zum  Schmelzherd 3 abläuft. Der Schmelzherd 3  wird aber     iin    Gegensatz zu Schmelzherd       finit    einem     (Lberschuss    an Kohlenstoff be  schickt.

   Das etwa     6(1-    bis     70prozentige    Kar  bid, welches aus dem Schmelzherd     \?    abläuft,       läuft    nun in den Herd 3, wo es infolge Ver  schiebung des Gleichgewichtes nach der     Koh-          lenstoffseite    so hoch     karburiert    werden kann.  dass es sich in ein ca. 85- bis     95prozentiges     Karbid verwandelt. Zweckmässig führt man  den Ofen so, dass     ini    ersten Herd das     eutek-          tische    Gemisch von     Calciumkarbid    und Cal  ciurnoxyd entsteht.

   Dies Gemisch enthält  etwa<B>70%</B> Karbid und<B>30%</B>     Calciumoxyd.     Man gibt     zii    diesem Zweck über dem ersten  Herd ein Gemisch von etwa<B>100</B> Gewichts-      teilen     Calciumoxvd    und etwa 45 bis 52 Ge  wichtsteilen Kohle zu, berechnet auf reine       11Iaterialien.    Das     Eutektikum    fliesst dann, wie  oben angegeben, in den zweiten Herd, wo  zum mindesten noch soviel Kohlenstoff zu  gegeben wird, dass die im     Eutektikum    enthal  tenen<B>30%</B>     Calciumoxyd    in Karbid umge  wandelt werden. Zweckmässig     gibt    man, um  Verluste auszugleichen, noch mehr Kohlen  stoff zu.

   Die Mengen an Kohle für den zwei  ten Herd betragen je 100 Gewichtsteile reines,  auf den ersten Herd gegebenes     Calciumoxyd     etwa 16 bis     33    Gewichtsteile. Treten beson  dere Verluste an Kohle durch     Luftabbrand     oder andere Oxydationsvorgänge, z. B. durch.  Eisenoxyd und     dergl.    ein, so muss noch mehr  Kohle zugefügt werden. Enthält der Kalk  Eisenoxyd und eventuell auch Silicium  dioxyd, so erreicht man mit dem beschrie  benen Ofen in dem zweiten Herd eine klare  Trennung des Eisens und     Ferrosiliciums    von  dem Karbid. Beide Bestandteile sondern sich  im zweiten Herd als getrennte Schichten ab,  und zwar das Karbid oben.

   Man kann daher  für Eisen und     Ferrosilicium    ein gesondertes       Abstichloch    12 an der Sohle des zweiten  Herdes anbringen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Metall karbiden aus Metalloxyden und Kohlenstoff im Wechselstromofen, dadurch gekennzeich net, dass man die Karbidbildung in einem Arbeitsgang, aber in zwei Reaktionsphasen verlaufen lässt, wobei das in der ersten Phase entstehende flüssige Gemisch von 2letalloxyd und Metallkarbid in der zweiten Phase mit einem Kohlenstoffüberschuss behandelt wird. UNTERANSPRüCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in einem Dreiphasenwechselstromofen durch geführt wird. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man die Karbidbil- dang innerhalb eines Ofens in zwei verschiedenen, voneinander getrennten Schmelzherden verlaufen lässt, welche die Karbidmasse nacheinander durchläuft, derart, dass im ersten Schmelzherd ein 60- bis 70prozentiges Karbid, im zweiten un ter Zugabe eines Überschusses an Kohlen stoff ein 85- bis 95prozentiges Karbid ge bildet wird.