DE1022806B

DE1022806B - Verfahren zur Herstellung von Silizium erhoehter Reinheit oder dessen Legierungen mit Schwermetallen

Info

Publication number: DE1022806B
Application number: DEW14350A
Authority: DE
Inventors: Dr Eduard Enk; Dr Gustav Miltschitsky
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1954-07-05
Filing date: 1954-07-05
Publication date: 1958-01-16

Description

Verfahren zur Herstellung von Silizium erhöhter Reinheit oder dessen Legierungen mit Schwermetallen Da## Siliziuni und seine Legierungen haben in der Technik eine ausgedehnte und vielseitigeVerwendung gefunden. So wird eine große Menge Silizium, init Eisen le-iert, als 45-, 75- oder 90%iges Ferrosilizium (Fesi) zur Desoxydation in der Eisen- und Stahliiidustrie verwendet sowie als Legierungseleinent, z. B. um Gußlegierungen eine besondere Härte oder Widerbtandsfähfigkeit gegen Säuren zu verleihen. uni die Streckgrenze bei Federstählen zu erhöhen, uni Tran.,forrnatorenbleche mit geringen Wattverlusten herzuhtellen und für andere Zwecke. Das hierfür benötigte FeSi wird auf elektrothermischem. Wege au, 0 uarz und Reduktionskohle. meist Koks, sowie so viel Eisen hergestellt. als es der gewünschte Gehalt in der Legierung verlangt. Unterbleibt der Zusatz an Eisen, dann erhält man bei der elektrotherrnischen lZeduktion von Ouarz mit Kohle ein sogenannte> keinsilizium mit 96 bis 9811/9 Si. das ebe#nfals in der Stahlindustrie verwendet wird. Außerdem dienen diese hochprozentigen Sorten auch als Legierungskomponente in der Metallurgie der Leicht- und Buntinetalle.
Alle auf elektrotherinischein #Vege erzeugten Siliziumsorten enthalten neben Sauerstoff und Stickstoff. die aus dem geschmolzenen Siliziuni durch Zugabe von Magriesium entfernt werden können, auch inehr oder weniger viel Kalzium und Aluminium, je nach dem Reinheitsgrad des verwendeten Quarzes und der l#eduktionskohle. So erwünscht ein bestimmterGehalt ,in Aluminium für verschiedene Zwecke sein kaim und dann durch die Verwendung entsprechender Rohstoffe auch erreicht wird, so unerwünscht ist er in anderen Fällen. Dient z. B. (-las FeSi -als Desoxydationsmittel in der Stahlindustrie und kann bei der Desoxydation -ins metallur-ischen Gründen nicht sehr heiß Cy arbeib ge tet werden, dann trennt sich wohl noch das aus dein Silizium entstehende Sio, dadurch, daß es in flüs."iger Form aus dein Stalill;ad aufsteigt und sich oben dagegen als Schlacke abscheidet, das gebildete Al.,03 ei-starrt infolge seines viel höheren Scl;rnelzpunkte,., vorzeitig und bleibt so im Stahl zurück. Es führt damit zu oxydischen Einschlüssen, die die Otialität beeinträchtigen oder den Gußblock vollkommen wertlos machen. Aus diesem Grunde verlangt die Stahlindustrie für verschiedene Zwecke FeSi mit niedrigein Aluminiumgehalt. Dies läßt sich zwar durch entsprechende Auswahl der Rohstoffe erreichen, aber oft nur unter Aufwendung erheblicher Kosten. So muß der verwendete Ouarz von anhaftenden Verunreinigungen, wieLehm, sorgfältiggetrennt, alsogebrochen, ",esiebt und gewaschen werden, was natür lich init Verlusten verbunden ist, und es muß ein aluminiumarnies Reduktionsmittel, also besonders ascheariner Koks. Torfkoks oder Holzkohle, verwendet werden, da,-, wesentlich teurer ist als gebräuchlicher Koks.
Auch für andere Zwecke, z. B. zur Herstellung siliziumorganischer Verbindungen, wird Silizium mit niedrigem Gehalt an Elementen der II. und III. Gruppe des Periodischen Svstems mit Vorteil verwendet, besonders in Form seiner Kupferlegierungen.
Es wurde ein einfaches Verfahren gefunden, welches auch ohne Auswahl der Rohstoffe und deren eiltsprechende Vorbereitung die Herstellung von Silizium erhöhter Reinheit oder dessen Legierungen mit Schwermetallen ermöglicht. Es besteht im wesentlichen darin, daß das schmelzflüssige Silizium oder dessen Legierungen mit Schwerinetallen mit Macsliesiunioxvd oder Magnesiumsilikat in Berührung gebracht und die Verunreinigungen mit der Schlacke entfernt werden. Im einfachsten Ausführungsfalle setzt man den üblichen Ausgangsmischungen für die Herstellung von Silizium durch elektrothermische Reduktion Magnesiumoxyd oder Magnesiumsilikat Z, zu, ferner gegebenenfalls erwünschte Legierungsinetalle, so daß das Aluminium als Magnesium-Aluminium-Silikat gebunden wird. Beim Abstich wird I dieses dann neben Silizium als Schlacke abgezogen. Diese Schlacke behindert auch die Reduktion des (r - Über-"leichzeiti " entstehenden Kalziumsilikats.
raschenderweise werden nämlich selbst bei der hohen Temperatur des elektrischen Ofens Magnesium-Altiminium-Silikate nicht reduziert, wohl aber Altiininiumsilikate und Kalzium-Aluminiuin-Silikate. Das Verfahren läßt sich auch unmittelbar anwenden für schmelzflüssiges Siliziurn oder dessen Legierungen, die nach irgendeinem Prozeß hergestellt wurden. Man reduziert im elektrothermischen Ofen Quarz, der aus 98% SiO2, 0,511/o Fe20,3, 1,211/o AI,0" und 0,3 % Ca 0, Ti 0. und Alkalien besteht, mit einem Gemisch von Koks und Holzkohle. Es wird ein Metall mit 97,411/o Silizium, 0,71/o Fe, 1,3111o Al, 0,50/0 Ca und geringen Mengen Titan und Kohlenstoff erhalten. Erfolgt die Reduktion in Gegenwart von Eisen oder einem anderen Metall, dann erhält man die entsprechende Siliziumlegierung. Beispiel 2 Setzt man obiger Mischung Mg0, und zwar in einer Menge von etwa 31/o, auf den verwendeten Quarz berechnet, zu, dann erhält man eine Legierung mit 99,6,1/o Si, 0,8% Fe, 0,2"/o Al, 0,3% Ca und geringen Mengen Titan und Kohlenstoff. Beispiel 3 Man behandelt flüssiges Silizium, bestehend au", 95,7 % si, 1,8 1/o Fe, 1,411/o Al und 1,0"/o Ca, mit einer Schmelze von Magnesiumsilikat, die auf 1 Mol Malanesium etwa 1,2 Mol SiO, enthält. Es sinkt dann der Aluminiumgehalt unterhalb 0, 1 %, der an Kalzium unterhalb 0,05%. Ebenso fällt bei Legierungen des Siliziums mit Schwermetallen, z. B. Eisen oder Kupfer, der Aluminium- und Kalziumgehalt bei der Behandlung mit einer Schmelze von Magnesiumsilikat unterhalb 0,1% Aluminium bzw. unterhalb 0,05"/o Kalzium. Beispiel 4 Reduziert man im elektrischen Ofen Quarz mit Koks in Gegenwart von etwa 12"/o Eisenspänen, bezogen auf das Gewicht des Quarzes, dann erhält man ein etwa 751/oiges FeSi mit etwa 111/o Aluminium und 0,4% Kalzium. Erfolgt die Reduktion in Gegenwart von MaPiesiumoxyd, dann sinkt der Aluminiumgehalt unterhalb 0,21/o und der an Kalzium unterhalb 0,3%. Beispiel 5 Erfolgt die Reduktion des Quarzes in Gegenwart von etwa 5% Kupfer, bezogen auf das Gewicht des Quarzes, dann entsteht ein Kupfersilicid mit 1,01/o Kupfer, 1,2 bis 1.31/o Aluminium und etwa 0,51/o Kalzium. Wird auch hier, gemäß Beispie12, Magnesiumoxyd zugesetzt, dann enthält die Kupferlegierung weniger als 0,211/o Aluminium und unter 0,301o Kalzium.

Claims

PATENTANSPRüCHE- 1. Verfahren zur Herstellung von Silizium erböhter Reinheit oder dessen Legierungen mit Schwermetallen, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Silizium oder dessen Legierungen mit Magnesiunioxyd oder Magnesiumsilikat iii Berührung - bracht und die #l7 ,e erunreinigungen mit der Schlacke entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekeniizeichnet, daß Magnesiumoxyd oder Magnesitunsilikat, vornehmlich Magnesiunioxyd, den Ausgangsstoffen zur Herstellung der Schmelze durcli elektrothermische Reduktion von Duarz, gegebenenfalls unter Zugabe von erwünschten Legierungsmetallen, 7ugesetzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 445029.