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Soll bei bekannten Verfahren zur Gewinnung von schwierig schmelzbaren
Metallen, wie Zirkonium, Beryllium, Titan, Magnesium und anderen Luft- und feuchtigkeitsempfindlichen
Stoffen, eine vollständige Abdichtung oder vorübergehendes Sperren von Verbindungen
eines Aufarbeitungsraumes, beispielsweise eines Zersetzungs- oder Füllraumes, mit
anderen Räumen, auch mit dem Raum der gewöhnlichen Atmosphäre, bei erhöhten Temperaturen
bewirkt werden, so war es zum Erzielen eines völlig dichten Abschlusses bisher notwendig,
entweder flüssige Metalle, wie Quecksilber oder Blei, bei nur mäßigen Druckdifferenzen
oder aber viel Raum beanspruchende barometrische oder noch größere Sperrhöhen (vertikale
Sperrwege) zwischen den zu trennenden Räumen anzuwenden, da die üblichen festen
Dichtungsmittel, wie Dichtungsringe, Gummidichtungen, bei späterer Temperaturbeanspruchung
versagen oder aber, weil die zu sperrenden Hohlquerschnitte zu groß sind und weil
ein mehrmals erforderliches öffnen und Schließen von Verbindungswegen, insbesondere
auch bei deren Verschmutzung durch Stoffe, welche einer Apparatur zu- oder daraus
abgeführt werden sollen oder in derselben durch chemische oder physikalische Reaktionen
entstehen, mittels Dichtungsmittel, wie Gummi, oder mittels Ventilen, welche aus
festem Metall bestehen, bei Temperaturen von mehreren hundert Grad und mehr oft
nicht mehr möglich ist. Dies war bisher insbesondere dann schwer möglich, wenn in
Räumen, welche einen stark unterschiedlichen Gasdruck aufweisen, beispielsweise
zwischen Atmosphärendruck- und Hochvakuumräumen, oder zwischen Hochdruckräumen und
Atmosphärendruck ein absolut gasdichtes Schließen bzw. sicheres öffnen der Verbindungen
bewirkt werden sollte, so daß im Verschlußzustand kein, auch kein geringfügiger
Zutritt von Gasen des einen Raums in den andern stattfinden durfte.
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Man hat für Laboratoriumsarbeiten kleineren Ausmaßes bekanntlich Ventile
benutzt, bei denen auf Quecksilber schwimmende formgeschliffene Glaskörper durch
natürlichen Auftrieb oder starken Quecksilberdruck in den entsprechenden gläsernen
Gegenschliff gedrückt wurden. Abgesehen von der beschränkten Größe des dabei im
öffnungszustand freizugebenden Querschnitts und ihre Empfindlichkeit, sind diese
Ventile mit dem Nachteil behaftet, daß das als Dichtung zwischen den trockenen Glasdichtflächen
fungierende flüssige Quecksilber häufig allmählich durchsickerte und auf jeden Fall
dem abzudichtenden Raum der Dampfdruck des als Dichtmittel dienenden flüssigen Metalls
(Hg) erteilt wurde, was häufig sehr unerwünscht ist. Auch tritt bei häufigem Gebrauch
eine Abnutzung der Schliffe und damit ein Undichtwerden auf.
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Es ist weiter bekannt, in sogenannten Hochtemperaturabstichöfen ein
Abfließen und Austreten von geschmolzenen Metallen, Schlacken, Salzschmelzen und
anderen Flüssigkeiten dadurch zu verhindern bzw. zu bewirken, daß das zwischen,
in der Regel mehr oder weniger porösem und nicht wirklich gasdichtem und nicht hochvakuumdichten
Mauerwerk befindliche Abstichloch (Verbindungsweg mit der Atmosphäre) entweder mittels
eines Stopfens, beispielsweise aus bildsamem Ton, oder mittels Abkühlen unter Erstarren
der aus dem Abstichloch fließenden Schmelzen, wobei sich die Schmelze des Ofeninneren
über dem festen Stopfen staute, oder durch beide Maßnahmen zusammen abgeschlossen
wurde bzw. daß zwecks öffnen der feste Stopfen wieder entfernt oder aufgeschmolzen
wurde. Diese Verschlüsse waren grob dicht gegenüber feuerflüssigen Stoffen, wenngleich
auch hier nicht selten Unregelmäßigkeiten, wie Undichtwerden und Auslaufen im unerwünschten
Augenblick, oder schwieriges Freimachen des Auslaufes im Augenblick des Abstiches
in Kauf genommen werden mußten. Diese Verschlüsse wurden in der Technik für das
Abdichten gegen flüssige Schmelzen im Innern der Ofen angewandt, in denen kein bedeutend
höherer Gasdruck als außen (im Falle der durch vorliegende Erfindung lösbaren Aufgaben
kann es sich um beispielsweise 10mal höhere Drücke und mehr handeln) und insbesondere
kein Hochvakuum aufrechtzuerhalten war und eine gewisse Gasundichtigkeit und ein
gewisser Gasaustausch in Kauf genommen wurde. Wollte man einen unter wesentlichem
Gasdruck stehenden Ofen abdichten, so wurden bereits bei einigermaßen wesentlichen
Differenzdrücken von beispielsweise 1 atü bisher in der Regel bekanntlich solche
Ofen und Abstichöffnungen trotz des Abstichpfropfens gesondert mit einer druckdichten
Verschließeinrichtung, getrennt vor der Abstichöffnung, außerhalb derselben versehen.
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Auch flüssig eingefüllte und alsdann in den zu schließenden Verbindungswegen,
beispielsweise in eisernen Rohrleitungen, erstarren gelassene Metalle, wie Blei
oder andere bei erhöhten Temperaturen beständige Stoffe, führen nicht zu völlig
gasdichten, insbesondere nicht hochvakuumdichten, häufig betätigbaren Verschlüssen
bzw. Ventilen. Die Unmöglichkeit, solche auch bei hohen Temperaturen völlig gasdichte
Verschließmöglichkeiten zu schaffen, hat beispielsweise bei der technischen Herstellung
schwierig schmelzbarer Metalle zu erheblich umständlich und unerwünscht vielstufigen
Prozessen geführt. Beispielsweise stellt man bekanntlich Zirkonium oder Titan her,
indem man in einem mittels einem Bad aus flüssigem Blei (Podszus-Tasse) gegen die
Atmosphäre gedichteten Raum unter Inertgas gasförmiges reduzierbares Metallhalogenid
mit Magnesium umsetzt bei hohen Temperaturen des ganzen Umsetzungsapparates, hierauf
bis zum Erstarren des gebildeten Magnesiumchlorids und noch weiter abkühlen läßt,
alsdann den das Reaktionsgut enthaltenden Tiegel unter Vorsichtsmaßnahmen (Ausschluß
von Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungen) dem Reaktionsbehälter entnimmt, den
Tiegel in einen anderen Behälter bringt, der darauf eingerichtet ist, bei mäßiger
Temperatur seiner Dichtungen und Verschlüsse hochvakuumdicht zu sein und evakuiert
zu werden, und nunmehr die Abtrennung des gebildeten Magnesiumchlorids vom reduzierten
Metall im Hochvakuum unter erneutem Aufheizen auf hohe Temperaturen vornimmt, worauf
man schließlich abkühlen läßt und die getrennten Enderzeugnisse Metall und Salz
entnehmen kann. Hierauf hat dann wieder eine gründliche Reinigung der Gefäße und
eine Entfernung aller Wasser oder Sauerstoff enthaltenden Stoffe zu erfolgen. Mit
ähnlichen und anderen Umständlichkeiten behaftete Verfahren sind für die Gewinnung
zahlreicher anderer Luft- und feuchtigkeitsempfindlicher Stoffe, wie Hf, Be, Ti,
Si, Subverbindungen u. a. im Gebrauch.
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Gemäß dem Verfahren vorliegender Erfindung
können
die beschriebenen und andere Nachteile und Umständlichkeiten dieser und zahlreicher
anderer bekannter Verfahren in verhältnismäßig einfacher, technisch leicht durchführbarer
Weise vermieden werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung erlaubt beispielsweise
die oben als Beispiel angeführte Gewinnung schwierig schmelzbarer Metalle dahingehend
zu vervollkommnen und überraschend zu vereinfachen, daß solche Prozesse in einer
Verfahrensstufe von der Reduktion (welche auch auf physikalischem Weg, wie Elektrolyse,
thermische Dissoziation, bewirkt werden kann) der gasförmigen Verbindung des schwierig
schmelzbaren Metalls an bis zum fertigen, von den andern im Verfahren anwesenden
Stoffen isolierten reinen schwierig schmelzbaren Metall, gewünschtenfalls bis zu
dessen Legierung durchgeführt werden können. Dies ist nicht der einzige Vorteil
des Verfahrens der Erfindung. Außer oder an Stelle des genannten Vorteils ergibt
das Verfahren der Erfindung in anderen Anwendungsfällen weitere Vorteile.
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Mit der vorliegenden Erfindung können die genannten Metallgewinnungsverfahren
vorteilhaft auch halb- oder vollkontinuierlich betrieben werden. Beispielsweise
ist es mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung leichter als bisher möglich,
alle oder einen Teil der Eingangs- oder Endstoffe chargenweise einer Gewinnungsanlage
zuzuführen oder dieser zu entnehmen, beispielsweise durch Ein-bzw. Ausschleusen,
indem die beim Verfahren gemäß Erfindung anzuwendenden Verschließmaßnahmen vorteilhafterweise
auch im Falle der Verschmutzung durch irgendwelche Reaktionsteilnehmer, z. B. durch
kondensierte Dämpfe oder niedergeschlagene Metalle, ihre Wirksamkeit nicht verlieren
und auch die Entnahme von Endstoffen erlauben, ohne daß Luft in die Aufarbeitungsräume,
welche vorteilhafterweise dabei auf hoher Temperatur verbleiben können, eindringt.
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Gegenstand einer früheren Patentschrift ist ein Verfahren zum völlig
gasdichten Abschließen von Räumen oder Leitungen, welche unter Hochvakuum bzw. unter
wesentlich verschiedenen Gasdrücken stehen, durch ein zwischen die Räume oder Leitungen
einfuhrbares flüssiges Metall, bei welchem Verfahren das dichtende Metall zum Erstarren
gebracht und in unmittelbarer Berührung mit dem erstarrten Metall so lange schmelzflüssig
gehalten wird, wie der völlig gasdichte Abschluß aufrechterhalten werden soll.
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Vorliegende Erfindung betrifft eine allgemeinere Fortbildung sowie
speziellere Formen des Verfahrens jener früheren Patentschrift, welche sich unter
Anwenden von nicht nur metallischen, sondern auch nichtmetallischen flüssigen, jedoch
gefrierbaren Dichtmitteln als von allgemeiner Bedeutung, insbesondere zur Durchführung
von bekannten und neuen Verfahren zur Gewinnung von luft- und feuchtigkeitsempfindlichen
schwierig schmelzbaren Metallen, Elementen, Legierungen sowie von Subverbindungen
und anderen Luft- und feuchtigkeitsempfindlichen Stoffen bzw. von Verfahren zur
Aufarbeitung solcher Stoffe und von Eingangsstoffen, als anwendbar und förderlich
gezeigt hat.
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Eine Ausführungsart des Verfahrens vorliegender Erfindung zum Abdichten
von Räumen oder Leitungen besteht darin, daß man ein flüssiges Mittel, beispielsweise
ein geschmolzenes Metall, in unmittelbarer Berührung mit einem darunter befindlichen
flüssig gewesenen, alsdann erstarrten Mittel hält, wobei die Schmelztemperatur (Erstarrungstemperatur)
des flüssigen Mittels höher ist als diejenige Temperatur, welche das erstarrte Mittel
(bzw. erstarrte Metall) während der Verschließwirkung aufweist. An Stelle des »Übereinander«
von Flüssig-Dichtmittel und Fest-Dichtmittel kann man jedoch erfindungsgemäß das
flüssige Mittel neben dem erstarrten Mittel mit letzterem in Berührung halten, z.
B. innerhalb einer waagerechten Rohrstrecke, zweiseitig vom erstarrten Mittel begrenzt,
etwa in der Mitte eine kleine Menge des besagten Dichtmittels flüssig halten.
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Erfindungsgemäß wird ein Dichtmittel zwischen mindestens auf einem
Teil der Länge der Sperrstrecke (Sperrlänge) ganz unporöse oder gasdichte, beispielsweise
metallische Wände, also beispielsweise in eine Rohrstrecke oder andere Hohlräume,
eingeführt und mindestens teilweise zum Erstarren gebracht, so daß in jedem Fall
ein flüssiges Mittel (z. B. Metall) so lange in Berührung mit erstarrtem Mittel
(bzw. Metall) gehalten wird, wie die Räume dicht gegeneinander abgesperrt sein sollen.
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Es können dank der Anwendung des Abdichtungsverfahrens nach der Erfindung
in einem oder mehreren der abzusperrenden Räume vorteilhaft beispielsweise einer
oder mehrere der folgenden Vorgänge bei eingangs erwähnten bekannten oder neuen
Verfahren der Herstellung Luft- und feuchtigkeitsempfindlicher Stoffe durchgeführt
werden: Zersetzen einer Verbindung, weitere Aufarbeitung eines bei der Zersetzung
gebildeten Erzeugnisses, Bewegung der nach einer Zersetzung vorliegenden Stoffe,
Reinigung oder Bewegung der dem Gewinnungsverfahren zuzuführenden oder zu entnehmenden
Stoffe beliebigen Aggregatzustands, Reinigung oder Bewegung von zur Ausübung eines
Gewinnungsverfahrens zweckmäßigen Apparateteilen oder Hilfsmitteln, wie Neutralsalzen,
oder Werkzeugen, wie Preßstempel od. dgl. und andere der Gewinnung dienenden Vorgänge,
oder es kann durch die beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen des Absperrens
und Abdichtens beispielsweise folgendes bewirkt werden: Gasdichtes Durchführen von
Strom, Kühl- oder Heizmitteln, Gasen, von Messungen dienenden Leitungen durch Apparatewände.
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Vorzugsweise werden als erfindungsgemäß anzuwendende Abdichtungsmittel
Metalle benutzt, doch ist manchmal die Anwendung eines nichtmetallischen Mittels,
wie Kohlenstoffverbindungen enthaltenden Mitteln, zweckmäßig, wenn beispielsweise
mit der Abdichtung eine Isolierwirkung verbunden werden soll, wie beim Einbau von
Elektroden, Stromdurchführungen und anderen in zur Durchführung des Verfahrens der
Erfindung dienende Apparaturen und dem dabei erfindungsgemäß anzuwendenden Abdichten
solcher Durchführungsstellen gegenüber der gewöhnlichen Atmosphäre.
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Vorzugsweise wird ein mit dem erstarrten Mittel während der Abdichtwirkung
in unmittelbarer Berührung zu haltendes flüssiges Mittel (bzw. Metall) benutzt,
dessen Schmelztemperatur niedriger als 1100° C, jedoch höher ist als diejenige Temperatur,
welche das erstarrte Mittel (bzw. Metall) während der Verschließwirkung aufweist.
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Auch wenn die Sperrmedien (flüssig bzw. fest) bei gewöhnlicher Temperatur
ihre Schließwirkung ausüben
bzw. einen Verbindungsweg wieder freigeben,
letzteres z: B. durch Aufschmelzen auch des im Schließzustand erstarrt gewesenen
Schließmittels bzw. Metalls, und gegebenenfalls durch an sich bekanntes Abführen
des Sperrmediums in flüssiger Form aus einem Verbindungsweg, kann das erfindungsgemäße
Verfahren vorteilhaft angewandt werden.
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Auch kann erfindungsgemäß ein flüssiges Mittel bzw. Metall oder eine
Legierung angewandt werden, dessen .bzw. deren Schmelzpunkt unterhalb Zimmertemperatur
liegt, z. B. Quecksilber, und das anzuwendende erstarrte Mittel durch an sich bekannte
Kühlmittel, wie Tiefkühlung, zum Erstarren gebracht wird.
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Es versteht sich, daß je nach der Art der unter Anwenden vorliegender
Erfindung in den jeweils durchzuführenden Gewinnungsverfahren herzustellenden Stoffe
bzw. der bekanntermaßen dafür anzuwendenden Eingangsstoffe und sonstigen Gewinnungsmaßnahmen
im Einzelfall der Fachmann ein jeweils geeignetes flüssiges bzw. festes Sperrmedium,
unter anderem nach Gesichtspunkten einer möglichst geringen Korrosion, wählen wird.
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Auch Luft- oder feuchtigkeitsempfindliche Gase, beispielsweise HJ,
HBr, gasförmiges ZrC14, HfBr4 und zahlreiche andere, können mit Hilfe der erfindungsgemäß
anzuwendenden Maßnahmen nach im übrigen an sich für ihre Gewinnung bekannten Prinzipien
und Regeln vorteilhaft gewonnen werden.
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Es ist keineswegs unbedingt erforderlich, daß bei der Anwendung des
Verfahrens vorliegender Erfindung für das Gewinnen von luft- und feuchtigkeitsempfindlichen
Stoffen die in das Gewinnungsverfahren einzusetzenden Eingangsstoffe das oder eines
der Elemente der zu gewinnenden Stoffe als Halogenid oder als chemische, von der
zu gewinnenden Endsubstanz verschiedene Verbindung enthalten, es können vielmehr
erfindungsgemäß Stoffe oder Stoffgemische,. welche die zu gewinnende Luft- und feuchtigkeitsempfindliche
Substanz bereits unmittelbar, jedoch in einer verunreinigten oder verdünnten oder
sonstwie noch nicht endgültigen Form enthalten, eingesetzt und unter Anwendung der
Verschließmaßnahmen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit an sich bekannten
Aufarbeitungsprinzipien, wie Trenn- und Reinigungsprinzipien, vorteilhaft aufgearbeitet
werden.
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Soll in Ausübung des Verfahrens vorliegender Erfindung ein unter erheblichem
Unterdruck oder Hochvakuum stehender Raum gegenüber der gewöhnlichen äußeren Atmosphäre
abgedichtet werden, so kann sich das während des Verschließstadiums flüssig und
mit erstarrtem festem Metall in unmittelbarer Berührung zu haltende Metall auf der
äußeren Seite des Verbindungsweges zwischen dem abzudichtenden Raum und in Berührung
mit der gewöhnlichen Atmosphäre oder mit einem Schutzgas befinden.
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Ebenso kann, wie bereits erwähnt, vorteilhaft auch beispielsweise
eine kleine Menge Metalls sich an anderer Stelle, beispielsweise etwa in der Mitte
des mit erstarrtem, festem Metall erfüllten Verbindungswegteils zwischen den gegeneinander
abzusperrenden Räumen, also z. B. zweiseitig vom erstarrten Metall begrenzt, flüssig
gehalten werden. Die zu sperrenden Verbindungswege können eine beliebige Lage, beispielsweise
waagerecht, senkrecht oder sonstwie einnehmen, trotzdem arbeitet das erfindungsgemäß
anzuwendende Gewinnungsverfahren zuverlässig, indem es durch keinerlei Luftberührung
geschädigte Endstoffe ohne Störungen der Herstellungsvorgänge zu gewinnen erlaubt.
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Ohne damit die vielseitige Anwendungsmöglichkeit und zahlreichen erheblichen
Modifikationsmöglichkeiten des Verfahrens der vorliegenden Erfindung irgendwie einzuschränken,
wird folgendes Beispiel, aus dem eine der Durchführungsformen und Vorteile des Verfahrens
gemäß Erfindung ersichtlich sind, gegeben und an Hand der ebenfalls nur beispielsweise
gegebenen F i g. 1 und 2 beschrieben.
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In einem Aufarbeitungsbehälter (Retorte) 1 aus hochtemperaturbeständigem
Metall befindet sich ein Zersetzungsgefäß 2, bestehend aus Metall, z. B. Titan,
in dem ein bei Durchführung des Verfahrens. teilnehmender Stoff 3, beispielsweise
reinstes geschmolzenes Magnesium, eingebracht worden ist. Die Atmosphäre in der
Retorte besteht in der Hauptsache aus Edelgas. Ein Deckel 4 des Behälters
1 ist in an sich bekannter Weise mit flüssigem Metall (Blei) der äußeren
Tasse 5 am oberen Ende der Retorte gegenüber der äußeren Atmosphäre gedichtet. Aus
dem oberhalb der Retorte befindlichen Behälter 6 (im Beispielsfall der F i g. 1
ein beheizter Verdampfer) strömt gasförmiges reduzierbares Metallhalogenid, wie
ZrC14, HfCl4, BeBr2, durch das oberhalb der Kondensationstemperatur gehaltene Dampfleitrohr
7 dem Behälter 1 zu. Dies Dampfleitrohr ist samt der mit dem Dampfleitrohr verbundenen
Gegentasse 13 mittels der mit flüssigem Blei gefüllten inneren Tasse 8 gasdicht
mit Deckel 4 verbunden.
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Die Tasse 8 ist vorteilhaft so dimensioniert, daß das untere
Ende 9 des Dampfleitrohres mehr oder weniger tief auch während des Betriebs in den
Behälter eingesenkt, d. h. auf beliebige Höhe eingestellt werden kann. Nach wunschgemäß
durchgeführter, an sich bekannter Zersetzung, beispielsweise, wenn das eingeleitete
Metallhalogenid zum Metall oder zum Subhalogenid zersetzt worden ist, wird durch
die Leitung 10 bzw. 11 eine ausreichende Inertgasmenge geblasen, um
eventuell noch vorhandene Reste an zugeführtem, aber nicht zersetztem MetallhaIogenid
aus Behälter 1 und Zersetzungsgefäß 2 zu entfernen.
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Man kann nun gewünschtenfalls Behälter 1 so weit abkühlen, daß im
Tiegel befindliches gebildetes Halogenid des reduzierenden Metalls, wie MgC12, gegebenenfalls
auch überschüssiges reduzierendes Metall, erstarrt. Der Behälter 6 samt Dampfleitrohr
7 und der mit dem Dampfleitrohr verbundenen Tasse 13 wird bei geschmolzenem Blei
in der inneren Tasse 8 nach oben weggezogen, ein lebhafter Inertgasstrom fließt
in diesem Zeitpunkt durch die lichte COffnung ab, welche Tasse 8 in diesem Zeitpunkt
bildet. Nun wird Hochvakuumleitung 12 mit Tasse 14 (beide in F i g. 2 gezeichnet)
an Stelle von Dampfleitrohr 7 eingeführt. Man läßt das dichtende Metall in den Tassen
5 und 8 erstarren und schwenkt bei zu haltendem einigem Inertgasüberdruck im Behälter
1 letzteren um 180°, so daß die Vakuumleitung nun nach unten führt (F i g. 2). Man
verbindet Hochvakuumleitung 12 mit der Hochvakuumpumpe, zunächst ohne zu evakuieren.
Man schmilzt das dichtende Metall in den Tassen 5 und 8 mittels der Heizelemente
26 und 21 auf und sorgt nunmehr durch Kühlen mittels der Kühlelemente
20 und 23
für den erstarrten Zustand eines Teiles
des dichtenden Metalls im nun untersten Teil der Tassen 14 und 15. Ein Teil des
Dichtmetalls entfließt beim Aufschmelzen aus Raumecken der Tasse 5 und wird, soweit
erforderlich, durch Nachbringen von flüssigem Dichtmetall durch Leitung 16 in die
nunmehr (in der geschwenkten Stellung) wirksamen Dichtungsrinnen der Tasse 15 ersetzt.
Nachdem man sich vergewissert hat, daß in den Dichtungstassen 14 und 15 sich im
untersten Teil festes Dichtmetall und in unmittelbarem Kontakt damit flüssiges Dichtmetall
befindet, kann nunmehr Behälter 1 weitererhitzt und gebildetes Halogenid des reduzierenden
Metalls vom zu gewinnenden reduzierten Stoff in an sich bekannter Weise, im Beispielsfalle
durch Ablaufenlassen der MgChSchmelze durch ein Lochblech und Vakuumdestillation,
abgetrennt werden, ohne daß es erforderlich ist, das Zersetzungsgut zwischenzeitlich
unter Gefahr der Verunreinigung und Wärmeverluste aus Behälter 1 zu entfernen und
in ein anderes Gefäß zu verbringen. Im Beispielsfall der Anordnung der F i g. 2
fließt die ablaufende Salzschmelze (MgC12) durch den Siebtrichter 17 aus perforiertem
Blech in Aufnahmebehälter 18, der Rest kondensiert nach Verdampfen ebendort und
in den gekühlten Teilen der Apparatur. Die Gase werden durch Öffnungen 19 der Hochvakuumleitung
12 abgezogen. Flüssig-Festmetall-Dichtungen in Tassen 14
und 15 verhindern
mit Sicherheit jeden Luftzutritt und erlauben trotz ihrer unempfindlichen rohen
Eigenart ein hohes Vakuum aufrechtzuerhalten und vielmaligen Gebrauch der Apparatur
ohne Störungen. Weitere Einzelteile, deren Wirkungsweise aus ihrer Bezeichnung hervorgeht,
sind: Temperaturmeßstellen 22, Kühlelement 23 der Behältertasse, Ofen
24 mit Heizelementen, Wärmeisolierung und 25 Heizelemente und Kühlelemente
nebeneinander, alternativ nacheinander benutzbar, Vakuumanschluß 27 für Druckentlastung
des Behälters 1, Stromdurchführung 28, Kühlung 29.
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Naturgemäß ist die in F i g. 1 und 2 lediglich zum besseren Verständnis
des allgemeinen Erfindungsgedankens ausdrücklicher beschriebene Durchführungsform
der vorliegenden Erfindung in sich modifizierbar. So kann man im oben angeführten
Beispielsfalle auch mit einer das zu reduzierende Metallhalogenid enthaltenden Salzschmelze
arbeiten, zu welcher längere Zeit kontinuierliche oder unterbrechend- von oben kommender
Metallhalogeniddampf zugeleitet wird und an Stelle eines reinen reduzierenden Metalls
können reduzierende Legierungen angewandt werden.
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Mittels einer im Zustand des Flüssigseins der Dichtungsmetalle in
ausreichender Länge in sich verschiebbaren und ausreichend langen Dichtungstasse,
wie im Falle der obenerwähnten Tassen 8 und 13, kann man beispielsweise während
des Betriebs je nach Zweckmäßigkeit und Wunsch Dampfleitrohre bzw. Zuführungsorgane
für andere, auch flüssige oder feste Stoffe, in eine metallische oder in eine Salzschmelze
oder in ein leeres Gefäß beliebig und veränderlich tief einführen.
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Mit Hilfe der gemäß vorliegender Erfindung während des Gewinnungsprozesses
anzuwendenden Verschlußmaßnahmen kann man nützliche, z. B. auf die angeführte Weise
verschiebbare und beweglich gemachte oder unbewegliche Apparatebestandteile, zweckmäßige
Organe, z. B. Elektroden, Stromdurchführungen, Kühl- und Heizmitteldurchführungen,
auch soweit solche beträchtliche Querschnitte für ihre Durchführung durch irgendwelche
Wände erfordern, betätigen bzw. anmontieren, abmontieren, ohne beispielsweise im
Falle des Ansetzens eines Hochvakuums oder eines hohen Differenzdruckes einer unvermeidlichen
Undichtigkeit zu unterliegen. Beispielsweise unter Anwenden von Anordnungen, welche
den Tassen 5 und 15 oder 8 und 13 der lediglich als Beispiel gegebenen F i g. 1
und 2 ähnlich sind, oder von anderen der jeweiligen Verfahrensmodifikation angepaßten
Anordnungen, welche die Maßnahmen der vorliegenden Erfindung anzuwenden erlauben,
lassen sich Elektrodendurchführungen (z. B. zwecks erfindungsgemäßer Aufarbeitung
durch elektrolytisches Zersetzen der erfindungsgemäß in das Verfahren einzusetzenden
Stoffe, wie von Verbindungen von schwierig schmelzbaren Metallen und Elementen,
beispielsweise durch Zersetzen von schmelzflüssigen Salzen in einer für die Erfordernisse
einer Elektrolyse in an sich bekannter Weise fachmännisch auszubildenden Apparatur
unter Abscheiden von Luft- und feuchtigkeitsempfindlichen Stoffen zwecks deren gemäß
vorliegender Erfindung zu betreibender Gewinnung) vorteilhaft realisieren, ohne
daß Undichtigkeit, z. B. im Falle des Ansetzens eines Hochvakuums oder beträchtlichen
Differenzgasdrucks, zu befürchten sind. Auch ist es beispielsweise bei einer mittels
an sich bekannter Elektrolysezersetzung arbeitenden Durchführungsform des Verfahrens
vorliegender Erfindung vorteilhafterweise nicht unbedingt notwendig, ein bei einer
Elektrolyse gebildetes Gut aus dem Elektrolysierraum vor seiner Reinigung oder Abtrennungsbehandlung
zu entfernen, indem beispielsweise Elektroden mittels der erfindungsgemäß anzuwendenden
Maßnahmen völlig dicht durch irgendwelche Apparatewände durchgeführt werden und
in diesem Fall der Auf arbeitungsraum, d. h. der auch als Abtrennungsraum dienende
Zersetzungsraum hochvakuumdicht gegenüber der gewöhnlichen Atmosphäre oder gegenüber
anderen Räumen der für das Gewinnungsverfahren angewandten Apparatur abgesperrt
werden kann. Weiter können beispielsweise mittels der erfindungsgemäß anzuwendenden
Maßnahme beispielsweise in irgendeinem Stadium des nach irgendeinem bekannten Aufarbeitungsprinzip
und erfindungsgemäß damit zu verbindenden Maßnahmen arbeitenden Verfahren der vorliegenden
Erfindung irgendwelche Elektroden bzw. erfindungsgemäß zu verarbeitendes Gut leicht
vom Aufarbeitungsraum entfernt, z. B. daraus herausgehoben und auch jeweils wieder
völlig dicht mittels der erfindungsgemäß anzuwendenden Maßnahmen in einer Aufarbeitungsapparatur,
z. B. Elektrolyseapparatur oder in einer thermisch dissoziierend arbeitenden Apparatur
bzw. in einer nach unten bekannten Aufarbeitungsprinzipien arbeitenden Apparatur
einmontiert bzw. eingebracht werden und dort das erfindungsgemäße Gewinnungsverfahren
durchgeführt bzw. weitergeführt werden.
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Auch steht, beispielsweise im Falle der oben (lediglich beispielhaft)
beschriebenen Anwendungsart der vorliegenden Erfindung, nichts im Wege, eine Hochvakuumleitung
über eine erfindungsgemäß anzuwendende gesonderte Flüssig-Fest-Dichtung schon während
eines Zersetzungsvorganges mit einem Zersetzungsraum zu verbinden und zunächst die
Verbindung mittels des Stadiums der Schließstellung des erfindungsgemäß anzuwendenden
Verschlußverfahrens
zu sperren und vom Augenblick des -Hachvakuumbedarfs
und dann freizugeben; so daß es auch eines nur kurzzeitigen öffnens. des Reaktionsraumes
nach dem Zersetzungsvorgang vor der weiteren Aufarbeitung des Gutes überhaupt nicht
mehr bedarf.
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Ebenso kann erfindungsgemäß in anderen Anordnungen Umschleusen von
Zersetzungserzeugnissen, Eingangsstoffen, Endstoffen; Hilfsstoffen oder apparativen
Hilfsorganen oder Gefäßen von einem Behälter in einen anderen mit Hilfe der erfindungsgemäß
während eines Gewinnungsprozesses anzuwendenden Dicht- und Verschließmaßnahmen erfolgen.
Schließlich ist halbkontinuierliches oder kontinuierliches Arbeiten mit heißbleibenden
Apparaten unter Ein- und Austragen von Eingangs- und Endstoffen mit Hilfe des Abschließverfahrens
vorliegender Erfindung erheblich leichter möglich, - als dies bisher bei den bekannten
Verfahren der Fall war.
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Das Verschließverfahren vorliegender Erfindung ermöglicht darüber
hinaus, wie durch obiges Ausführungsbeispiel explizite, nicht darauf beschränkend,
belegt ist, die Durchführung von Prinzipien eigenartiger chemischer Verfahren, die
gegenüber bisherigen Arbeitsweisen entweder neu sind oder die zwar schon angestrebt,
jedoch infolge ungelöster Abdichtungs-; Stoffzu-, Stoffabführungsprobleme sowie
Umschleusprobleme, Werkstoffschwierigkeiten -in die Praxis keinen Eingang fanden
oder aus denselben Gründen bisher von vornherein aussichtslos erschienen. Der Bereich
der vom Fachmann mit Hilfe vorliegender Erfindung praktisch durchführbaren Verfahrensmodifikationen
bei der Verarbeitung Luft- und feuchtigkeitsempfindlicher Stoffe wird - wie oben
glaubhaft gemacht -ist - erweitert und die Technik dadurch auch zu in anderen Hinsichten
neuen Verfahrenswegen. angeregt.
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Das Verfahren vorliegender Erfindung kann außer zur Gewinnung von
Metallen im Rahmen fachmännisch anpassenden Arbeitens- zur Gewinnung anderer luftempfindlicher
Stoffe und auf die Gewinnung derselben aus Oxyden oder anderen halogenidischen oder
nichthalogenidischen Stoffen vorteilhaft angewandt werden, und ebenso kann es für
physikalische Aufarbeitungsmethoden, wie der Elektrolyse, thermischen Dissoziation
und energieintensiver Umsetzungen, wie mittels Hochspannungsentladungen, Hochfrequenz-und
Induktionsbehandlungen oder Lichtbogenschmelzvorgänge angewandt werden.
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Im Gegensatz zu den eingangs erwähnten bekannten, an Hochtemperaturöfen
befindlichen Abstichverschlüssen, welche eine große Masse eines den Raum neben dem
Abstichverschluß erfüllenden und im wesentlichen aus Flüssigkeiten bestehenden Sumpfes
auszulaufen verhinderten und welche einen völlig gasdichten Abschluß eine Aufarbeitungsraumes
bei erheblichen Druckunterschieden, geschweige denn einen häufig- betätigbaren hochvakuumdichten
Verschluß, gegenüber der Atmosphäre nicht herbeiführten, genügen beim Verfahren
vorliegender Erfindung bereits geringe und kleinste Mengen flüssigen Metalls, um
insbesondere auch mit Gas von sehr erheblich verschiedenem Druck erfüllte oder unter
erheblichem Vakuum stehende Räume, Ofenteile, Verbindungswege verhältnismäßig großer
Querschnitte völlig gasdicht in häufig wiederholbarer Weise sicher gegeneinander
oder- gegen die gewöhnliche Atmosphäre absperren. Dies war bekannten Beschreibungen
jener Abstichverschlüsse nicht zu entnehmen. Insbesondere können die Verfahren der
Erfindung angewandt werden auf die Durchführung von Herstellungs- oder Aufarbeitungsverfahren,
bei denen man Metallhalogenide gasförmig oder schmelzflüssig oder metallothermisch
oder elektrolytisch oder thermisch dissoziierend zersetzt und/oder entstandenes
Zersetzungsgut trennend oder reinigend weiter aufarbeitet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Verfahren vorliegender Erfindung ist
die anzuwendende Menge des mit dem erstarrten Mittel während der Verschließwirkung
in unmittelbarer Berührung zu haltenden flüssigen Mittels gegenüber dem Volumen
des Verbindungswegs zwischen den gegeneinander abzusperrenden Räumen nicht verhältnismäßig
viel größer, z. B. nicht mehr als höchstens das 20fache, vorzugsweise höchstens
das Doppelte- des Verbindungswegs oder wesentlich weniger als das Volumen des Verbindungswegs.
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Unter Benutzen der Verfahrensmaßnahmen und Lehren vorliegender Erfindung
können insbesondere bekannte und neue Verfahren und Kombinationen von Verfahren
zur Herstellung schwierig schmelzbarer Metalle und Elemente, wie Zr, HI, Ti, Be,
B, Ta, Mo, Nb, Ga, Si, Erdalkalimetalle, wie Ca, Mg und deren Legierungen,. -Suboxyde,
wie SiO und einige Carbide, wie Mg-carbid und andere Luft- und feuchtigkeitsempfindliche
- Stoffe, einschließlich der Aufarbeitung von Zwischenprodukten durchgeführt werden.
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