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Verfahren zur Reduktion flüchtiger Halogenide und Gewinnung schwierig
schmelzbarer Metalle und deren Legierungen Es ist bekannt, Metallhalogenide mit
einem Reduktionsmittel, gegebenenfalls in Gegenwart eines Metalls, mit dem das zu
reduzierende Metall legiert werden soll, zur Umsetzung zu bringen. Bei der Verwendung
flüchtiger Halogenide hochschmelzender, schwierig schmelzbarer Metalle, beispielsweise
Berylliumchlorid oder Zirkoniumchlorid, als zu reduzierende Ausgangsstoffe wird
beispielsweise nach bekanntem Verfahren ein Gemisch von Berylliumchlorid bzw. ein
anderes flüchtiges Metallhalogenid, Magnesiumpulver und Kupferspänen in einen Behälter
aus Kupfer gefüllt und der letztere samt Inhalt durch Einsetzen in einen heißen
Tiegel zu einer schmelzflüssigen Berylliumlegierung bei gleichzeitiger Bildung einer
Magnesiumchloridschmelze umgesetzt. Bei diesem Verfahren wird eine Verflüchtigung
der Halogenidverbindung und eine Verunreinigung des als Zwischenerzeugnis gebildeten
Berylliums bzw. reduzierten Metalls, beispielsweise durch Carbidbildung beim Arbeiten
in Graphittiegeln infolge Berührung mit der Tiegelwandung oder durch Oxydbildung
bei Lufteinwirkung weitgehend vermieden. Das Verfahren setzt die gesonderte Herstellung
von zerkleinertem Reduktionsmittel, beispielsweise von Magnesiumpulver, und die
Anfertigung von Metallbehältern voraus. Meist ist es auch nicht mit Erfolg zu verwenden,
wenn es sich um die Herstellung von Legierungen mit einem höheren Schmelzpunkt handelt,
die als Grundmetall ein verhältnismäßig niedrigschmelzendes Metall, beispiels-.
weise Aluminium, enthalten, da der bei diesem Verfahren zu verwendende metallische
Behälter bei so tiefen Temperaturen schmilzt, daß eine unerwünschte Reaktion des
durch Reduktion gebildeten Metalls -beispielsweise von Beryllium aus Berylliumchlorid
-mit der Tiegelwandung bei höherer Temperatur nicht mehr verhindert werden kann.
Auch eine Verdampfung von Berylliumchlorid ist unter diesen Bedingungen oft nicht
restlos zu verhindern. Es ist bekannt, daß diese Reaktionen nach mehreren Verfahren
mit oder ohne Anwendung von Inertgas bzw. Luftabschluß auch zur Herstellung unlegierter
schwierig schmelzbarer Metalle, wie Beryllium, Zirkonium u. a., benutzt werden können.
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Es ist weiterhin bekanntgeworden, in einem geschlossenen Ofen oberhalb
des Schmelzpunktes des Berylliums unter völligem Ausschluß der Luft Berylliumchloriddampf
durch wiederholte Zugabe von Natrium, das alsbald verdampft, zu reduzieren und das
reduzierte, geschmolzene, einen Sumpf bildende Beryllium mit gleichzeitig zugesetztem
Kupfer zu legieren. Dieses Verfahren stellt insbesondere wegen des hierbei in jedem
Fall notwendigen völligen Luftabschlusses, weiterhin wegen Verwendung des bei der
im Ofen auftretenden Temperatur verdampfenden Natriums und wegen der Möglichkeit
der Umsetzung des im Sumpf vorliegenden geschmolzenen Berylliums mit der Tiegelwandung
sehr hohe, schwer erfüllbare Anforderungen an den Reduktionsschmelzofen und ist
deshalb schwierig in technischem Maßstab durchzuführen. Wandte man zur Reduktion
von Halogeniden hochschmelzender, schwierig schmelzbarer Metalle nach bekannten
Vorschlägen Erdalkalimetall an. so war außerdem, beispielsweise unter anderem bei
geringem Unterschied der spezifischen Gewichte der Bestandteile des Reduktionserzeugnisses,
das Abtrennen des reduzierten Metalls bzw. der das reduzierte Metall enthaltenden
Legierungen von dem bei der Reduktion entstandenen Metallhalogenid oderkund von
überschüssigem Reduktionsmetall und von oxydischen Verunreinigungen, _ beispielsweise
der Ausgangsstoffe, bisher nicht befriedigend gelungen, oder es gelang nur unter
Inkaufnahme nachteiliger besonderer Maßnahmen und Aufwendungen (wie z. B. Zugabe
von Fluoriden bei der Reduktion von Chloriden oder Anwenden überschüssigen reduzierbaren
Metallftuorids bei der Reduktion von Fluoriden), wenn das reduzierte Metall mit
dem Reduktionsarbeitsgang bei verhältnismäßig hohen Arbeitstemperaturen geschmolzen
wurde. Besonders schwierig hat sich bisher die technische Reduktion flüchtiger,
bei gewöhnlicher Temperatur in festem Zustand befindlichen Halogenide hochschmelzender
Metalle erwiesen.
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Bei einigen vorgeschlagenen, unterhalb des Schmelzpunktes der zu erzeugenden
Metalle arbeitenden Reduktionsverfahren hat es sich. auch als nachteilig erwiesen,
daß
es nicht ohne weiteres möglich ist, aus den bei der Reduktion erhaltenen Reaktionsprodukten
das gebildete Halogenid des reduzierenden Metalls und andere unerwünschte Beimengungen
ohne Schädigung der zu gewinnenden Metalle und ohne Störungen abzutrennen oder überhaupt
reine metallische Endprodukte zu erhalten.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Reduktion flüchtiger,
bei gewöhnlicher Temperatur in festem Zustand befindlicher Halogenide - schwierig
schmelzbarer, hochschmelzender Metalle, das die Herstellung von Legierungen und
Metallen, wie insbesondere auch diejenige von Legierungen eines hochschmelzenden,
aus einer flüchtigen Halogenidverbindung zu gewinnenden Metalls, mit einem niedrigschmelzenden
Grundmetall, mit nahezu theoretischen Ausbeuten an eingebrachtem, an das Halogen
gebundenem Metall ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung werden verdampfte reduzierbare flüchtige Halogenide
schwierig schmelzbarer, hochschmelzender Metalle, welche sich, wie Berylliumchlorid
oder Zirkoniumchlorid, bei gewöhnlicher Temperatur in festem Zustand befinden, mittels
schmelzflüssiger metallischer Reduktionsmittel reduziert, wobei die verdampften
Halogenide mit schmelzflüssigem Magnesium bzw. mit schmelzflüssigen Magnesiumlegierungen
in beliebiger Art der Zusammenführung der Reaktionsteilnehmer umgesetzt und das
erhaltene, im wesentlichen aus Magnesiumchlorid und aus zu Feststoff reduziertem
Metall bzw. aus einer Legierung des reduzierten Metalls bestehende Reduktionserzeugnis
nach an sich bekannten Methoden zu Legierungen oder reinen Metallen aufgearbeitet
wird, ohne daß das reduzierte Metall, bzw. das in einer Legierung in ungeschmolzenem
Zustand bei der Reduktion angefallene reduzierte schwierig schmelzbare, hochschmelzende
Metall vor der Aufarbeitung geschmolzen wird zu kompaktem Regulus.
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Eine weitere Ausführung des Verfahrens zur Reduktion flüchtiger, bei
gewöhnlicher Temperatur in festem Zustand befindlicher Halogenide hochschmelzender
schwierig schmelzbarer Metalle, welches die Gewinnung der besagten Metalle mit nahezu
theoretischenAu.sbeuten an eingebrachtem, an das,Halogen gebundenem Metall ermöglicht,
besteht erfindungsgemäß darin, daß die verdampften Halogenide mit schmelzflüssigen
Erdalkalimetallegierungen, einschließlich solcher des Magnesiums, oder mit Magnesium
allein reduziert werden, die geschmolzene Legierung des reduzierten Metalls unterhalb
des Schmelzpunktes des reinen, schwierig schmelzbaren Metalls hergestellt, die Legierung
und die Salzschmelze in Schichten getrennt und gewünschtenfalls die gebildete Legierung
des reduzierten Metalls nach bekannten Trennverfahren dann aufgearbeitet wird.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung hat gegenüber den bekannten Verfahren
unter anderen Vorteilen Vorzüge der Einfachheit, da der völlige Ausschluß von Luft
häufig nicht erforderlich ist und die Herstellung von Legierungen beispielsweise
in üblichen, aus Graphit bestehenden Gießereitiegeln bei leicht beherrschbaren Temperaturen
ohne zusätzliche Anordnung eines das Reduktionsgemisch umhüllenden Behälters erfolgen
kann. Das Verfahren gemäß der Erfindung hat gegenüber anderen bekannten Verfahren
weiter den Vorzug, daß ungewünschte Beimengungen, beispielsweise der Ausgangsstoffe
und das gebildete Halogenid des reduzierenden Metalls ohne Schädigung der zu gewinnenden
Metalle und in jedem Fall ohne Schwierigkeit abgetrennt und reine Endprodukte, Legierungen,
gegebenenfalls reines unlegiertes Metall erhalten werden können.
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Beim Verfahren gemäß der Erfindung kann die Überführung des zu reduzierenden
Metallhalogenids in den Dampfzustand entweder in demselben Gefäß, in dem auch die
Reduktion bzw. die Legierungsbildung durchgeführt wird, oder in einem davon getrennt
angeordneten Verdampfungsgefäß erfolgen.
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Durch die Maßnahme, das Metallhalogenid, beispielsweise Berylliumhalogenid,
in gasförmigem Zustand im Innern einer schmelzflüssigen, das Reduktionsmetall enthaltenden
Legierung mit letzterer umzusetzen, können außerdem folgende Vorteile erzielt werden:
1. Die Umsetzungsgeschwindigkeit der Einsatzstoffe kann durch Einstellen der Verdampfungsgeschwindigkeit
bzw. Zuströmungsgeschwindigkeit des Metallhalogeniddampfes zu der das Reduktionsmetall
enthaltenden Legierung beliebig geregelt werden.
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2. Das aus dem Halogenid reduzierte Metall, beispielsweise Beryllium,
trifft im Zustand des Entstehens auf reichliche Mengen hocherhitzten flüssigen Metalls,
das nach Umsetzung des Erdalkahmetalls mit dem Halogenid als Rückstand verblieben
ist, und geht mit diesem sofort eine Legierung ein.
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Dies hat zur Folge, daß 1. das Entweichen von nichtumgesetztem Metallhalogeniddampf
und dadurch bedingte Metallverluste sowie lästige Quahnbildung in der Umgebung des
Ofens vermieden werden, 2. eine vollständige Legierungsbildung eintritt und 3. das
Verfahren in gewöhnlicher Atmosphäre in üblichen, beispielsweise aus Graphit bestehenden
Gießereitiegeln durchgeführt werden kann.
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Bei dieser Form der Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es wesentlich,
daß der Metallhalogeniddampf mit dem Inneren der das Reduktionsmetall enthaltenden
geschmolzenen Legierung in Berührung und damit zur Umsetzung gebracht wird. Vorzugsweise
bringt man das dampfförmige Metallhalogenid erst einige Zentimeter unter der Oberfläche
der geschmolzenen Legierung mit dieser in Berührung. Wenn man in der angegebenen
Weise verfährt, verläuft die Umsetzung auch größerer Mengen dampfförmigen Metallhalogenids
mit der eingesetzten, aus Reduktionsmetall und Grundmetall (für die herzustellende
Legierung) bestehenden Legierung rasch und sicher.
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Außer nahezu theoretischen Ausbeuten an mit dem als Halogenid eingebrachten
Metall weist das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Vorteile auf: Es genügt
beispielsweise die Anwendung eines lose bedeckten Tiegels. Es kann bei technisch
leicht beherrschbaren Temperaturen gearbeitet werden. Die gesonderte und die Selbstentzündung
fördernde Herstellung von zerkleinertem Reduktionsmittel, beispielsweise von Magnesiumpulver,
ist nicht notwendig. Es können statt dessen beispielsweise magnesiumhaltige Legierungsabfälle
verwendet werden.
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Das Einbringen von Salzschmelzezusätzen in das Reduktionsgefäß, was
auch die Gefahr zusätzlicher Verunreinigung in sich schließt, ist beim Verfahren
gemäß Erfindung meist nicht erforderlich oder kann
auf wesentlich
kleinere Mengen (z. B. auf Anwenden einer dünnnen, das geschmolzene Reduktionsmetall
eben bedeckenden Decke) beschränkt werden, als bei mehreren bisher bekannten Verfahren.
Das Verfahren gemäß der Erfindung bringt gegenüber den bekannten Verfahren insofern
einen technischen Fortschritt, als es alle diejenigen Vorteile in sich vereinigt,
die im einzelnen bei den bekannten Verfahren eintreten.
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Das Verfahren gemäß Erfindung eignet sich insbesondere z. B. auch
für die Herstellung von Beryllium-Aluminium-Legierungen durch Reduktion von dampfförmigem
Berylliumchlorid mit Hilfe einer geschmolzenen Magnesium-Aluminium-Legierung.
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Es ist jedoch in keiner Weise auf diese Ausführungsformen beschränkt,
sondern vielmehr allgemeinerer Anwendung fähig.
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So lassen sich nach dem Verfahren gemäß Erfindung vorteilhaft beispielsweise
Legierungen der scwierig schmelzbaren Metalle der IV. bis VIII. Gruppe des Periodischen
Systems der Elemente, beispielsweise des Zirkoniums, mit einem anderen Grundmetall,
wie Aluminium, Zink, Kupfer und Magnesium oder reines schwierig schmelzbares Metall
erhalten, wenn man von deren flüchtigen, bei gewöhnlicher Temperatur in festem Zustand
befindlichen Halogeniden, beispielsweise von Zirkoniumchlorid, als Einsatzmaterial
ausgeht. Soll eine Legierung des aus dem Halogenid erhaltenen Metalls mit Magnesium
hergestellt werden und dabei gleichzeitig das Magnesium als Reduktionsmittel dienen,
so wird das Magnesium in solchem tlberschuß über die für die Reduktion des Halogenids
benötigte Menge angewendet, wie für die herzustellende Legierung notwendig ist.
Wendet man so z. B. für die erfindungsgemäße Reduktion gasförmigen Metallhalogenids,
wie Zirkoniumchlorids, in an sich bekannter Weise großen Magnesiumüberschuß an,
so erhält man außer Magnesiumchlorid eine magnesiumreiche Legierung, wendet man
in an sich bekannter Weise einen geringen Magnesiumüberschuß an, so kann man außer
Magnesiumehlorid eine magnesiumarme Legierung, also ein nur wenig Magnesium enthaltendes
schwierig schmelzbares Metall erhalten und aufarbeiten. Das Verfahren gemäß Erfindung
kann auch für die Herstellung von reinem Beryllium Anwendung finden. Man kann z.
B. auf dem vorstehend beschriebenen Wege eine berylliumreiche Beryllium-Aluminium-Legierung
erschmelzen und aus dem nach dem Erstarren der Legierung vorliegenden Gemisch von
Beryllium- und Aluminiumkristallen das Beryllium nach bekannten Trennverfahren,
wie Behandeln mit Natronlauge, gewinnen, in deren Verlauf das Beryllium nicht, wohl
aber das Aluminium aufgelöst wird.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens mit dem Ziele der Herstellung von unlegiertem Metall, wie Beryllium,
kann auch statt einer Legierung des Reduktionsmetalls das letztere allein im Einsatzgut
zur Anwendung kommen.
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Die flüchtige Metallverbindung, beispielsweise Berylliumchlorid, wird
dann lediglich mit dem aus Magnesium bestehenden Reduktionsmetall umgesetzt.
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Nach an sich bekannten Abtrennverfahren, beispielsweise durch Auslaugen
des gebildeten Magnesiumchlorids mit Hilfe von Ammoniumchlorid-Lösung, erhält man
beispielsweise kristallines Beryllium, welches man anschließend in bekannter Weise
zu regulinischem Beryllium umschmelzen kann; man braucht bei dieser Verfahrensdurchführung
nicht notwendigerweise stets unter völligem Abschluß der Luft zu arbeiten.
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Besonders vorteilhaft erweist sich das Verfahren gemäß Erfindung auch
nach einer weiteren Ausgestaltung, wenn man eine Beryllium-Aluminium-Legierung dadurch
erzeugt, daß man das bei der an sich bekannten Chlorierung von Berylliumerz, beispielsweise
Beryll, erhältliche Gemisch von Chloriden zur Umsetzung bringt. Das bei der Chlorierung
des Gemisches anfallende Berylliumchlorid enthält als Beimengung meist Aluminiumchlorid
und wenig Eisenchlorid, während das gleichfalls entstehende Siliciumtetrachlorid
sich während der Chlorierung unschwer vermöge seines wesentlich niedrigeren Siedepunktes
(57° C) aus dem Chloridgemisch entfernen läßt. Das Chloridgemisch liefert, wie gefunden
wurde, als Rohstoff, im Verfahren gemäß der Erfindung eingesetzt, eine Beryllium-Aluminium-Legierung,
in die auch das im Chloridgemisch vorhandene Aluminium eintritt, da mit dem Berylliumchlorid
auch das Aluminiumchlorid reduziert wird. Gegebenenfalls kann unter diesen Umständen
auf den Einsatz von beilegiertem Aluminium überhaupt verzichtet werden, wenn das
einzusetzende Berylliumerz genügende Mengen von Aluminium enthält. Man kommt unter
diesen Umständen zu einem sicheren einfachen Verfahren, das in nur zwei Stufen von
Beryllerz zur Beryllium-Aluminium-Legierung der gewünschten Zusammensetzung führt.
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Auch durch Halogenierung anderer Erze, welche Verbindungen schwierig
schmelzbarer, hochschmelzender Metalle enthalten, gewonnene flüchtige, bei gewöhnlicher
Temperatur in festem Zustand befindliche Halogenide bzw. Halogenidgemische können
nach dem Verfahren der Erfindung reduziert und aufgearbeitet werden. Ausführungsbeispiel
1 Auf den Boden eines Graphittiegels werden 1,5 kg Berylliumchlorid mit einem Gehalt
von 10 % Be gegeben. Auf das Berylliumchlorid wird eine siebartig durchlochte Platte
aus Graphit gelegt. Man setzt den Tiegel in der Weise in einen auf etwa 1100° C
erhitzten Ofen ein, daß sich der untere, das Berylliumchlorid enthaltende Teil des
Tiegels zunächst außerhalb des Heizbereichs des Ofens befindet, also nicht oder
nur unwesentlich erwärmt wird. Wenn die Wände des oberen Teils des im Heizbereich
des Ofens befindlichen Tiegels, in dem sich kein Berylliumchlorid befindet, eine
Temperatur von etwa 750° C angenommen haben (rotglühend geworden sind), werden 4
kg einer auf etwa 1000° C erhitzten Magnesium-Aluminium-Legierung mit 15 % Magnesium
auf die im Tiegel über dem Berylliumchlorid befindliche Siebplatte gegossen. Gleichzeitig
wird der Graphittiegel so weit versetzt, daß auch ein Teil des unteren, das Berylliumchlorid
enthaltenden Tiegelteils nunmehr in den Heizbereich des Ofens gelangt und dadurch
erhitzt wird. Unterstützt durch den Wärmeinhalt der zugegebenen, das Reduktionsmittel
enthaltenden, schmelzflüssigen Legierung setzt alsbald eine rasche Verdampfung des
Berylliumchlorids ein, und das gebildete gasförmige Berylliumchlorid tritt durch
die Öffnung der Siebplatte zur Magnesium-Aluminium-Schmelze und reagiert mit dieser
augenblicklich unter Bildung der gewünschten Beryllium-Aluminium-Legierung. Vor
dem Abschluß der Berylliumchloridverdampfung wird der Tiegel vollständig in den
Heizbereich
des Ofens gerückt und die Siebplatte allmählich auf
den Boden des Tiegels gesenkt. Die Temperatur der im Tiegel nunmehr vorliegenden
Schmelze wird gegen Ende des Verfahrensganges auf eine Temperatur von etwa 1_000°
C gebracht. Die Schmelze wird während einiger Minuten umgerührt und dann abgegossen.
Vor dem Erstarren des schmelzflüssigen Gemisches tritt eine vollständige Scheidung
in Magnesiumchloridschmelze und Beryllium-Aluminium-Legierung infolge der stark
verschieden spezifischen Gewichte der beiden Bestandteile ein. Es werden 3,487 kg
Beryllium-Aluminium-Legierung mit einem Gehalt von 4,13 0/0 Be erhalten, 96 % des
mit dem Chlorid eingesetzten Berylliums sind in die Legierung eingetreten. Ausführungsbeispiel
2 In einem lose bedeckten Graphittiegel werden 7,45 kg einer Magnesium-Aluminium-Legierung
mit 12% Magnesium eingeschmolzen und mit einer Calciumchloridschutzschmelze bedeckt.
Das Gemisch wird auf eine Temperatur von etwa 900° C erhitzt. In einem getrennt
angeordneten eisernen Verdampfungsgefäß werden 2,5 kg Berylliumchlorid mit einem
Gehalt von 10,94 % Be durch Erhitzen auf etwa 700° C verdampft. Der Berylliumchloriddampf
wird durch ein Rohr in die Magnesium-Aluminium-Schmelze unterhalb von dessen Oberfläche
eingeleitet.
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Es tritt alsbald eine lebhafte Umsetzung ein, wobei eine praktisch
vollständige Umsetzung des Berylliumchlorids stattfindet, so daß keinerlei Belästigung
und kein Verlust durch Freiwerden von Berylliumchlorid auftreten. Nach Beendigung
der Verdampfung des Berylliumchlorids im Verdampfungsgefäß rührt man den Inhalt
des Tiegels mehrere Minuten lang kräftig um und trägt dafür Sorge, daß die Temperatur
bis zum Vergießen der Legierung allmählich auf etwa 1100° C ansteigt. In dem abgegossenen
Gemisch befinden sich 6,90 kg einer Beryllium-Aluminium-Legierung mit 3,75 % Be,
die sich in Form eines Regulus von der überstehenden Chloridschmelze vor dem Erstarren
trennt. Die Ausbeute beträgt 94,6 % des in Form von Berylliumchlorid eingesetzten
Berylliums.
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Es war bekannt, durch Reduktion des bei gewöhnlicher Temperatur flüssigen
Titantetrachlorids mittels geschmolzenen Magnesiums oder Calciums Titan herzustellen;
daraus war nicht ohne weiteres vorauszusehen, daß das erfindungsgemäß für technische
Herstellungszwecke anzuwendende beschriebene Verfahren der Reduktion von verdampften
flüchtigen bei gewöhnlicher Temperatur in festem Zustand befindlichen Halogeniden
hochschmelzender Metalle, wie Berylliumchlorid, Zirkoniumchlorid, mittels schmelzflüssigen
Magnesiums oder Magnesiumlegierungen bzw. mit schmelzflüssigen Erdalkalimetallegierungen,
einschließlich solcher des Magnesiums oder mit Magnesium allein, Erfolg haben und
einen wesentlichen technischen Fortschritt bringen würde, indem es das hochschmelzende
Metall in nichtverunreinigter Form enthaltende Umsetzungsprodukte und nach bekannten
Trennverfahren, wie z. B. durch Auslaugen der gebildeten Magnesiumchloridschmelze
(deutsche Patentschriften 659154, 680 723 und 704 933), Abfließenlassen, Absieben,
Abpressen gebildeter Halogenidsalzschmelze (deutsche Patentschriften 705 645 und
704 933) und Vakuumabdestillieren des entstandenen Magnesiumchlorids und begleitenden
Magnesiummetalls vom reduzierten Metall (französische Patentschrift 847 196),
Abtrennen
des Magnesiumchlorids durch dessen Abfließenlassen, Absieben, Auslaugen und/oder
Vakuumabdestillieren (s. oben) und weiteres Reinigen des reduzierten Metalls nach
bekannten Trennverfahren, z. B. durch Überführen des Metalls in Metalltetrajodid
und dessen thermische Zersetzung zu Metall nach v a n A r k e 1 (I. H. d e B o e
r und I. D. F a s t, Z. anorg. Chemie, 153 [1926], S.1/8, 6 und 148 [19251,
S. 345 bis 350; v a n A r k e 1, »Reine Metalle«, Berlin, 1939, S.193), Schichtentrennung
bzw. durch mechanisches Teilen der erstarrten, aus zwei Bestandteilen (auf Grund
verschiedener spezifischer Gewichte sich abgesetzt habendes bzw. abgesondertes feinteiliges,
urgeschmolzenes schwierig schmelzbares Metall einerseits und praktisch metallfreie
Halogenidsalzschmelze andererseits) bestehenden Reduktionsschmelze (USA.-Patentschrift
2 235 508), Auslaugen eines gegebenenfalls begleitenden Legierungsmetalls mit wäßrigen
oder nichtwäßrigen Mitteln (z. B. deutsche Patentschrift 680 723), AbdestilIieren
gegebenenfalls begleitender anderer Legierungsmetalle, wie Zink (deutsche Patentschrift
675 526), Legierungen der hochschmelzenden Metalle und reine hochschmelzende Metalle
in einfacherer und sicherer Arbeitsweise mit fast theoretischen Ausbeuten in großtechnischem
Maßstab herzustellen aus flüchtigen, bei gewöhnlicher Temperatur in festem Zustand
befindlichen Halogeniden erlaubt, wogegen bei den bisher bekannten technischen Verfahren
teils komplizierte empfindliche Apparaturen, teils ein hoher Verschleiß an Ofen-
und Tiegelwerkstoffen, teils die Unmöglichkeit einer einwandfreien Abtrennung von
gebildetem Erdalkalichlorid und eine nachteilige Verunreinigung der herzustellenden
Erzeugnisse mit Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff u. a. in Kauf genommen werden
mußte, oder die Umsetzung und Darstellung konnten früher nur in kleinem Maßstab
für wissenschaftliche Zwecke mit dem Ergebnis, daß sie nicht zu reinen metallischen
Endprodukten führte, ausgeführt werden.
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Bei den erheblich verschiedenen physikalischen und chemischen Eigenschaften
der flüchtigen, bei gewöhnlicher Temperatur flüssigen Halogenide, wie Titantetrachlorid,
gegenüber den bei gewöhnlicher Temperatur festen Halogeniden schwierig schmelzbarer
Metalle, können die technischen Reduktionen der beiden Typen flüchtiger Halogenide
nicht ohne weiteres miteinander verglichen werden. Die Reduktion verdampfter, bei
gewöhnlicher Temperatur in festem Zustand befindlichen Halogenide, wie Berylliumchlorid
und Zirkoniumchlorid, mit Magnesium und dessen Legierungen erschien wegen deren
höheren Bildungswärmen und Stabilität dieser Festhalogenide gegenüber der geringeren
Bildungswärme und Stabilität des flüssigen Titantetrachlorids eher weniger leicht
vollständig und in technischem Maßstab durchführbar als diejenige des Titantetrachlorids.
Tatsächlich gelingt es, die Reduktion gemäß der Erfindung mit nahezu theoretischer
Ausbeute durchzuführen, gleichgültig, ob es sich um die Herstellung von Legierungen
oder deren
Metalle handelt. Auch sind beispielsweise Zirkonium,
Hafnium, deren Legierungen und Halogenverbindungenhinsichtlich derEinwirkung andererStoffe
bzw. hinsichtlich der Aufnahme von Verunreinigungen bekanntlich empfindlicher und
schwieriger zu handhaben als Titan; ebenso war im Hinblick auf die besonders große
Empfindlichkeit des Berylliums und seine im Vergleich zu Titan wesentlich größere
Affinität zu anderen Elementen, wie Sauerstoff, bei der thermischen Gewinnung von
Beryllium und seinen Legierungen mit wesentlich mehr Schwierigkeiten zu rechnen
als bei der von Titan.
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Davon abgesehen war man in Fachkreisen bisher der Meinung, daß eine
Vergasung von Titanchlorid vor dessen Reduktion keine Vorteile biete.
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Daß im Gegensatz dazu das Verfahren gemäß Erfindung sich als ein allgemein
anwendbares und sicher mit fast theoretischen Ausbeuten arbeitendes großtechnisch
ausübbares Reduktionsverfahren erweist und so eine lange Zeit bestehendes und vielbearbeitetes
Problem auf dem Gebiet der Herstellung der genannten hochschmelzenden Metalle und
Legierungen zu lösen vermochte, ist überraschend.