DE1567771C - Process for the production of pure aluminum nitride - Google Patents
Process for the production of pure aluminum nitrideInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gekennzeichnet, daß man das Ausgangsmaterial mitThe invention relates to a method for production characterized in that the starting material with
von reinem Aluminiumnitrid aus tonerdehaltigen Kohle und Schwefel im Stickstoffstrom bei einerof pure aluminum nitride from coal containing alumina and sulfur in a nitrogen stream at a
Ausgangsmaterialien. Temperatur umsetzt, die allmählich von einer Aus-Raw materials. Temperature, which gradually changes from an
Es wurde bereits ein Verfahren zur Herstellung gangstemperatur von 275 bis 100O0C auf eine End-There has already been a process for producing transition temperature from 275 to 100O 0 C to a final
von reinem Aluminiumnitrid aus tonerde- und kiesel- 5 temperatur von 1600 bis 175O0C ansteigt, wobei dieof pure aluminum nitride from alumina and kiesel- 5 temperature of 1600 to 175O 0 C increases, with the
säurehaltigen Rohstoffen beschrieben, wobei die Roh- zugesetzte Menge Kohle das 1- bis l,6fache, ins-acidic raw materials, whereby the raw amount of coal added is 1 to 1.6 times, in particular
stoffe mit Kohle im Stickstoffstrom auf höchstens besondere das 1,2- bis l,5fache der theoretisch erfor-substances with coal in a nitrogen stream to a maximum of 1.2 to 1.5 times the theoretically required
18000C erhitzt werden. Dabei soll ein Nitrid erhalten derlichen Menge. beträgt, die zur Umwandlung der1800 0 C are heated. A nitride should receive such an amount. amounts to converting the
werden, das bis zu 34 °/0 Stickstoff enthält, was einem im Ausgangsmaterial enthaltenen Aluminium-, Eisen-,are, containing up to 34 ° / 0 nitrogen, which an aluminum contained in the starting material, iron,
Reinheitsgrad von 99,5 °/0 entspricht. Das reine Nitrid io Silicium- und Titanoxyde zu Aluminiumnitrid, Eisen,Corresponds to a degree of purity of 99.5 ° / 0. The pure nitride io silicon and titanium oxides to aluminum nitride, iron,
wird vorzugsweise anschließend mit Wasser behan- Silicium und Titan gemäß den folgenden Umsetzungs-is then preferably treated with water silicon and titanium according to the following implementation
delt, um reine Tonerde und Ammoniak zu erzeugen. gleichungen benötigt wird:
Dies ist das Hauptziel des beschriebenen Verfahrens.
Wenn das Mineral Eisen enthält, bleibt dieses alsdelt to produce pure clay and ammonia. equations is needed:
This is the main objective of the method described.
If the mineral contains iron, it remains as
metallische Beimengung in dem reinen Nitrid erhal- 15
ten, und kann z.B. durch Einwirkung von Chlor
entfernt werden, ohne daß das Nitrid angegriffenmetallic admixture in the pure nitride is obtained
th, and can, for example, by the action of chlorine
can be removed without attacking the nitride
wird (USA.-Patentschrift 1 016 526). und wobei die Schwefelmenge mindestens gleich der(U.S. Patent 1,016,526). and wherein the amount of sulfur is at least equal to
Dieser Stand'der Technik entspricht aber nicht der _ Menge ist, die der Umwandlung des Siliciumdioxyds
Realität. Selbst wenn vorausgesetzt wird, daß das 20 zu Siliciummonosulfid entspricht und höchstens das
Aluminiummineral als einzige Beimengung Kiesel- l,6fache der Menge beträgt, die zur Umwandlung
säure enthält, trifft es nicht zu, daß mit Hilfe dieses des Siliciumdioxyds, Eisenoxyds und Titanoxyds in
Verfahrens der Hauptanteil der in dem Mineral ent- die entsprechenden höheren Sulfide erforderlich ist,
haltenen Kieselsäure entfernt werden kann, und noch worauf man das erhaltene Produkt mit Chlorgas
weniger, daß auf diese Weise ein reines Produkt mit 25 bei einer Temperatur von 200 bis 6500C, insbesoneinem
Gehalt von 99,5 °/0 Aluminiumnitrid erhalten dere von 450 bis 55O°C behandelt und den Restwerden
kann. Die gebräuchlichen Tonerdemineralien, kohlenstoff mit einem sauerstoffhaltigen Gas bei
wie z. B. die Bauxite, enthalten praktisch aber immer einer Temperatur von 600 bis 8000C selektiv oxydiert,
neben der Kieselsäure auch eisenhaltige Bei men- Der an Eisen und an Titan gebundene Sauerstoff
gungen in manchmal beträchtlicher Menge und 30 entweicht dabei als Schwefeldioxyd. "
außerdem Titanoxyd. Das nach dem bekannten Als aluminiumhaltiges Ausgangsmaterial kann ein
Verfahren erzeugte Nitrid enthält daher, wie nach- Aluminiummineral, z. B. Bauxit, gewählt werden. Es
geprüft wurde, die Gesamtmenge des Titans und kann jedoch von Vorteil sein, das Mineral, je nach
einen wesentlichen Anteil des Eisens und des Siliciums, seinem Gehalt an Eisenoxyd, teilweise oder volldie
im Ausgangsmaterial vorhanden waren. Es muß 35 ständig ia an sich bekannter Weise einer Vorredukauch
darauf hingewiesen werden, daß eine erhöhte tion, ζ. B. mit Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxyd oder
Ausbeute bei der Umwandlung des im Ausgangs- Kohle zu unterwerfen. Auf diese Weise wird ein
material vorhandenen Aluminiumoxyds zu Alu- Zwischenprodukt erzeugt, das als Ausgangsmaterial
miniumnitrid nur in Gegenwart eines Überschusses für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet weran
Kohle erzielt werden kann, die sich ebenfalls im 4° den kann.This state of the art, however, does not correspond to the amount which the conversion of silicon dioxide is a reality. Even if it is assumed that this corresponds to 20 to silicon monosulphide and that the aluminum mineral as the only admixture is at most 1.6 times the amount that contains acid for conversion, it is not true that silicon dioxide, iron oxide and titanium oxide are used in the process the main part of the silicic acid contained in the mineral corresponding to the corresponding higher sulfides is required, and still after which the product obtained can be removed with less chlorine gas, so that in this way a pure product with 25 at a temperature of 200 to 650 ° C. , in particular an aluminum nitride content of 99.5 ° / 0, which can be treated from 450 to 550 ° C and the rest can be. The common alumina minerals, carbon with an oxygen-containing gas at such. B. the bauxites, but practically always contain a temperature of 600 to 800 0 C selectively oxidized, in addition to the silicic acid also iron-containing The oxygen bound to iron and titanium conditions in sometimes considerable amounts and escapes as sulfur dioxide. "
also titanium oxide. The nitride produced according to the known as aluminum-containing starting material can therefore contain, such as after-aluminum mineral, e.g. B. bauxite, can be chosen. It has been examined the total amount of titanium and may, however, be advantageous to the mineral, depending on a substantial proportion of iron and silicon, its content of iron oxide, partially or fully which were present in the starting material. It must always be pointed out to a pre-reducation, in a manner known per se, that an increased tion, ζ. B. with hydrogen, carbon monoxide or yield in the conversion of the starting coal. In this way, an existing aluminum oxide is produced to form aluminum intermediate product, which can only be used as a starting material for the process according to the invention in the presence of an excess of minium nitride, which can also be obtained in 4 ° den.
Nitrid wiederfindet und somit die Erzielung eines Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dieFinds nitride and thus the achievement of an if in the method according to the invention
sehr hohen Reinheitsgrades verhindert. Außerdem . Ausgangsstoffe mit weniger als der oben angegebenenvery high degree of purity prevented. Besides that . Starting materials with less than those specified above
ermöglicht die Behandlung mit Chlor nur eine teil- Mindestmenge Kohle umgesetzt werden, wird keinethe treatment with chlorine only allows a partial minimum amount of coal to be converted, no
weise Entfernung der Beimengungen. ,: , vollständige Nitridierung erzielt, und: der Schmelz-wise removal of admixtures. ,:, complete nitriding achieved, and: the melting
Hicraus folgt, daß das mit Hilfe des bekannten 45 punkt des Einsatzgutes wird verringert.
Verfahrens hergestellte Aluminiumnitrid für be- Bei der Berechnung der zur Durchführung des
stimmte industrielle Anwendungen nicht rein genug neuen Verfahrens erforderlichen Mindestmenge an
ist, insbesondere nicht für die Erzeugung von Alu- Kohle kann als Kohle und als Äquivalent der Kohle
minium durch thermische Zersetzung des Nitrids, da ein Teil der Gesamtmenge Schwefel berechnet werden,
diese Anwendung ein Nitrid von sehr hohem Rein- 5° die zur Reduktion der Eisenoxyde und Titanoxyde
heitsgrad erfordert. zum Metall erforderlich ist, wobei der in diesen
, Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren ermög- Oxyden gebundene Sauerstoff als SO2 entfernt wird,
licht das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung Es muß aber betont werden, daß bei dieser Berechvon
Aluminiumnitrid aus Beimengungen enthaltenden nung weder die Kohle für die Reduktion der Kiesel-Tonerdemineralien
die Erzeugung eines sehr reinen 55 säure noch selbstverständlich für die Nitridierung
Aluminiumnitrids, das praktisch von der Gesamt- der Tonerde durch Schwefel ersetzt werden kann,
menge an Eisen, Silicium und Titan befreit ist, die Wenn eine geringere Schwefelmenge eingesetzt
. im Ausgangsmaterial enthalten waren. Das erfin- wird, als sie für das erfindungsgemäße Verfahren
duiigsgemäße Verfahren verbindet diese sehr weit- angegeben wurde, werden die metallischen Beimengehende
Reinigung mit einer sehr hohen Ausbeute 6° gungen unvollständig entfernt.Hicraus follows that this is reduced with the help of the known 45 point of the input material.
Process produced aluminum nitride for the calculation of the minimum amount of new process required to carry out certain industrial applications is not pure enough, in particular not for the production of aluminum. since part of the total amount of sulfur is calculated, this application requires a nitride of very high purity 5 ° which is required to reduce the iron oxides and titanium oxides. to the metal is required, whereby the oxygen bound in these oxides, in contrast to the known process , is removed as SO 2 , light the process according to the invention for production Coal for the reduction of the silica-alumina minerals the production of a very pure 55 acid still natural for the nitriding aluminum nitride, which can be replaced practically from the total amount of the alumina by sulfur, the amount of iron, silicon and titanium is freed, if a smaller amount Amount of sulfur used. were included in the source material. That is, when it combines these very broad processes for the process according to the invention, the purification of metallic trash is incompletely removed with a very high yield.
bei der Umwandlung der im Ausgangsmaterial ent- Vorzugsweise überschreitet die Schwefelmenge nichtin the conversion of the amounts contained in the starting material. Preferably the amount of sulfur does not exceed
haltenen Tonerde zu Aluminiumnitrid. die Menge, die der Umwandlung von Silicium, Eisenhold alumina to aluminum nitride. the amount that the conversion of silicon to iron
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur und Titan zu den entsprechenden Monosulfiden entHerstellung von reinem Aluminiumnitrid durch Bc- spricht. Die Schwefelmenge wird gering genug gehandein eines aluminiumoxydhaltigen Ausgangs- 65 wählt, damit keinerlei Bildung von Aluminiumsulfid materials, das Kieselsäure, Eisenoxyd und Titanoxyd auftritt.The invention therefore relates to a process for producing and producing titanium from the corresponding monosulphides of pure aluminum nitride by Bc- speaks. The amount of sulfur is kept small enough an aluminum oxide-containing output 65 is selected so that no aluminum sulfide is formed materials containing silica, iron oxide and titanium oxide.
als Beimengungen enthält, mit Kohle in einem Stick- Der Schwefel kann in gebundener und/oder incontains as admixtures, with coal in a stick- The sulfur can be bound in and / or in
stoffstrom bei hohen Temperaturen und ist dadurch freier Form zugesetzt werden. Insbesondere könnenmaterial flow at high temperatures and is therefore added in free form. In particular, can
j schwefelhaltige Kokse verwendet werden und somit erhaltene Produkt mit Chlorgas bei einer Temperaturj sulfur-containing cokes are used and thus obtained product with chlorine gas at a temperature
j Vorteil gezogen werden aus dem durch die Kohle von 200 bis 6500C, vorzugsweise von 450 bis 55O9Cj advantage can be drawn from the coal by 200-650 0 C, preferably from 450 to 55O 9 C
gelieferten Schwefel. behandelt. .'"' ■ 'supplied sulfur. treated. . '"' ■ '
ι Wenn die Gesamtmenge an Schwefel in Form von Das Chlor kann mit einem inerten Gas, z. B; mitι If the total amount of sulfur in the form of The chlorine can with an inert gas, z. B; With
J schwefelhaltigem Koks eingesetzt wird, beträgt die 5 Stickstoff in einem Verhältnis von 5 bis 15 VoluminaJ sulfur-containing coke is used, the 5 nitrogen in a ratio of 5 to 15 volumes
weiter oben angegebene Ausgangstemperatur für die auf 1 Volumen Chlor verdünnt werden, wodurchAbove stated starting temperature for which to be diluted to 1 volume of chlorine, whereby
Umsetzung mindestens.1000° C. ~ die Selektivität der Chlorierung der BeimengungenImplementation at least 1000 ° C. ~ the selectivity of the chlorination of the admixtures
Der Schwefel kann dem Gemisch von Mineral erhöht werden kann.The sulfur can be increased to the mixture of mineral.
und Kohle gleich zu Beginn und/oder nachdem eine Bei der Chlorierungstemperatur unter 2000C wer- oder mehrere der oben angegebenen carbothermischen io den die metallischen Beimengungen nicht in züfrieden-Reaktionen I bis IV bereits eingesetzt haben, züge- stellender Weise entfernt. Bei einer Temperatur obersetzt werden. Er kann in festem Zustand und/oder halb 6500C ist die Wirkung nicht mehr selektiv, dampfförmig zugesetzt werden. und es treten Aluminiumverluste auf. - .·:·■ ·■··.. Dem tonerdehaltigen Material kann auch Eisen in Die Chlorbehandlung wird im allgemeinen so lange elementarer oder gebundener Form z. B. als Oxyd 15 fortgesetzt, bis die Entfernung der Beimengungen oder als Sulfid zugesetzt werden, um die Entfernung praktisch aufhört zuzunehmen. Die Zeitdauer hängt der Beimengungen wie Silicium und Titan und ihrer von der Qualität des eingesetzten Ausgangsmaterials sauerstoffhaltigen Verbindungen zu begünstigen. ab. ,and coal at the beginning and / or after a chlorination When less than 200 0 C advertising or more of the carbothermic io above the metallic admixtures have not been used in züfrieden reactions I to IV, züge- sites of ways away. Can be translated at one temperature. It can be added in the solid state and / or halfway through 650 ° C. if the effect is no longer selective, in vapor form. and there is a loss of aluminum. -. ·: · ■ · ■ ·· .. The alumina-containing material can also contain iron. B. continued as oxide 15 until the removal of the admixtures or as sulfide are added to the removal practically ceases to increase. The length of time depends on the admixtures such as silicon and titanium and their preference for oxygen-containing compounds on the quality of the starting material used. away. ,
Die festen Ausgangsstoffe werden innig mitein- Es wurde festgestellt, daß durch die erfindungsander vermischt und als Schüttgut oder in agglome-*20 gemäße carbothermische Behandlung in GegenwartThe solid starting materials are intimately mitein- It has been found that mixed by the invention and as bulk material or in agglomeration * 20 proper carbothermal treatment in the presence
riertem Zustand eingesetzt. von Schwefel die eisenhaltigen, titanhaltigen undused. of sulfur the ferrous, titanium-containing and
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des kieselsäurehaltigen Beimengungen leichter von ChlorAccording to a preferred embodiment of the silica-containing admixtures more easily of chlorine
erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Stickstoff- angegriffen werden, d. h., daß sie durch das ChlorProcess according to the invention, the nitrogen will be attacked, d. that is, they are due to the chlorine
strom so reguliert, daß das Gasgemisch, das die schneller, vollständiger und/oder bei niedrigerer Tem-current regulated so that the gas mixture, which the faster, more complete and / or at lower temperature
Reaktionszone verläßt, eine Stickstoffmenge enthält, 25 peratur entfernt werden können als ohne voran-Leaves the reaction zone, contains an amount of nitrogen, 2 5 temperature can be removed than without prior
die mindestens gleich ist der Menge, die dem thermo- gehende Schwefelbehandlung. Diese gesteigerte Emp-which is at least equal to the amount that the thermal sulfur treatment. This increased reception
dynamischen Gleichgewicht der Nitridbildung der findlichkeit gegenüber Chlor auf Grund der carbo-dynamic equilibrium of nitride formation sensitivity to chlorine due to the carbon
im Bauxit enthaltenen Tonerde entspricht (Umset- thermischen Behandlung in Anwesenheit von SchwefelThe alumina contained in the bauxite corresponds to (thermal treatment in the presence of sulfur
zung I). stellt eines der Ziele der Erfindung dar.tongue I). represents one of the objects of the invention.
Für das thermodynamische Gleichgewicht der 3° Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sintert Nitridbildung im Temperaturbereich von 1600 bis das Einsatzgut bei der Nitridbildung nicht, die Gas-17500C, wie oben angegeben, enthält die Gasphase durchlässigkeit bleibt ausgezeichnet, wodurch eine im Gleichgewichtszustand bei jeder Temperatur eine besonders starke Einwirkung sowohl der nitridiebestimmte Zusammensetzung. Das bei dem erfin- renden Gase als auch der chlorierenden Gase ermögdungsgemäßen Verfahren in Betracht zu ziehende 35 licht wird. : thermodynamische Gleichgewicht wird vorzugsweise Die im Verlaufe der Chlorierung auftretenden durch die Zahlenwerte definiert, die sich aus den Aluminiumverluste liegen im allgemeinen unter 1% Versuchsbestimmungen des Erfinders ergeben. Da- und können sogar ganz vernachlässigt werden, nach beträgt der Gehalt an Kohlenstoffmonoxyd in Das nach der Nitridbildung und der darauffoldem binären Gemisch von Kohlenstoffmonoxyd und *° genden Chlorierung erhaltene Produkt enthält im Stickstoff, das die Reaktionszone verläßt, etwa allgemeinen 2 bis 12°/0 Kohlenstoff. Dieser Rück-10 Volumprozent bei 15000C, 30 Volumprozent bei stand an Kohlenstoff stammt aus dem vor der Nitrid-16000C, 60 Volumprozent bei 17000C und 85 Volum- bildung zugesetzten Überschuß an Kohle. Erfindungsprozent bei 18000C. gemäß wird dieser Restkohlenstoff, ohne daß das Der Gehalt an Kohlenstoffmonoxyd in dem Gas- 45 Nitrid angegriffen wird, durch eine an sich bekannte, gemisch, das die Zone der Nitridbildung verläßt, selektive Oxydation entfernt, indem das erhaltene kann auf beliebig bekannte Art und Weise gemessen Produkt in einem sauerstoffhaltigen Gasstrom, auf werden, z. B. durch Adsorption in einer ammoniaka- 600 bis 8000C erhitzt wird. Die Chlorierung wird lischen Kupferchloridlösung oder mit Hilfe eines vor der selektiven Oxydierung des Kohlenstoffes vor-Analysators auf Grund. der Abschwächung einer 50 genommen, da ja das Eisen, Silicium und Titan Infrarotstrahlung. am Ende der Nitridbildung in reduzierter Form Wenn ein hoher Gehalt an Aluminiumnitrid vorliegen und vom Chlor angegriffen werden können, erwünscht ist, kann die Nitridbildung fortgesetzt bei der selektiven Oxydation jedoch wieder oxydiert werden, bis der Restgehalt an Tonerde auf weniger und dann vom Chlor viel weniger bzw. gar nicht als 2%, sogar auf weniger als 0,5 °/0 gesunken ist. 55 angegriffen werden. :For the thermodynamic equilibrium of 3 ° According to the method according to the invention, nitride formation sinters in the temperature range from 1600 to the feedstock in the nitride formation does not, the gas-1750 0 C, as stated above, the gas phase permeability remains excellent, whereby a state of equilibrium at any temperature a particularly strong influence of both the nitride-determined composition. The process to be taken into account in the case of the inventive gases as well as the chlorinating gases is evident. : thermodynamic equilibrium is preferred The occurring in the course of the chlorination defined by the numerical values which result from the aluminum losses are generally below 1% experimental determinations of the inventor. DA and can even be entirely neglected, according to the content of carbon monoxide is in the product obtained after the nitriding, and the darauffoldem binary mixture of carbon monoxide and * ° constricting chlorination product contains nitrogen which leaves the reaction zone, as generally 2 to 12 ° / 0 carbon. This back-10 percent by volume at 1500 0 C, 30 per cent by volume stand in of carbon comes from the front of the nitride-1600 0 C, 60 per cent by volume at 1700 0 C and 85 Volum- education added excess of carbon. According to the invention, this residual carbon is removed by a mixture known per se at 1800 ° C., without the carbon monoxide content in the nitride being attacked, which leaves the nitride formation zone measured in any known manner product in an oxygen-containing gas stream, to be, z. B. is heated by adsorption in an ammonia 600 to 800 0 C. The chlorination is based on a solution of copper chloride or with the aid of a pre-analyzer prior to the selective oxidation of the carbon. the attenuation of a 50 taken, since yes the iron, silicon and titanium infrared radiation. At the end of the nitride formation in reduced form If a high content of aluminum nitride is present and can be attacked by the chlorine, is desired, the nitride formation can be continued with the selective oxidation but re-oxidized until the residual alumina content is less and then the chlorine is much less or not than 2%, even less than 0.5 / decreased ° 0th 55 are attacked. :
Die Nitridbildung kann diskontinuierlich oder Der Reinheitsgrad des erfindungsgemäß hergestellkontinuierlich vorgenommen werden. Es kann im ten Aluminiumnitrids kann schwanken, je nach dem Festbett, in der Wirbelschicht, im Trommelofen usw. Gehalt an Begleitstoffen des Ausgangsmaterials und gearbeitet werden. nach den mehr oder weniger energischen Umsetzungs-Wenri die Behandlung bei einer Endtemperatur 6° bedingungen bei der Nitridbildung und anschlieunter 1600°C vorgenommen wird, ist die Nitrid- ßenden Chlorierung.The nitride formation can be discontinuous or continuously be made. It can vary in the aluminum nitride, depending on the fixed bed, in the fluidized bed, in the drum furnace, etc. Content of accompanying substances in the starting material and to be worked. according to the more or less energetic implementation Wenri the treatment at a final temperature of 6 ° conditions during the nitride formation and afterwards 1600 ° C is carried out, the nitride ßende chlorination.
bildung unvollständig oder sehr langsam. Wenn die Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird aus Endtemperatur 175O°C überschreitet, verklebt das den industriell gebräuchlichen Bauxitsorten Alu-Einsatzgut und ist nicht mehr genügend porös, und miniumnitrid mit einem Reinheitsgrad von mines ist praktisch unmöglich, die Nitridbildung zu 65 destens 98 bis zu 99,5e/„ erzeugt. Die Ergänzung Ende zu führen. bis 100 °/0 besteht im wesentlichen aus Tonerde.education incomplete or very slow. If the final temperature in the process according to the invention exceeds 175O ° C, the industrially used types of bauxite stuck together aluminum feed and is no longer sufficiently porous, and minium nitride with a degree of purity of mines is practically impossible, nitride formation to 65 at least 98 to 99 , 5 e / "generated. Lead the supplement end. to 100 ° / 0 consists essentially of alumina.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Die in der folgenden Tabelle wiedergegebenenAccording to the method according to the invention, the is shown in the following table
das bei der Nitridbildung in Anwesenheit von Schwefel Versuche 1 bis 4 erläutern die vorteilhaften Ergeb-that in the case of nitride formation in the presence of sulfur, experiments 1 to 4 explain the advantageous results
nisse des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Versuche 1 und 2 sind Vergleichsversuche. Die Versuche 3 und 4 wurden nach der Erfindung geführt. Versuch4 entspricht der bevorzugten Ausführungsform. .Die Versuche wurden alle mit ein und demselben Anteil 5 Bauxit aus dem Vorkommen Weipa/Australien durchgeführt, aber Versuche, die mit relativ reinen Bauxiten aus Holländisch-Guayana und mit eisenhaltigen Bauxiten aus Brignoles/Frankreich durchgeführt wurden, ^bestätigen die allgemeine Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der aus Weipa stammende verwendete Bauxit weist nach dem Brennen bei 8000C folgende durchschnittliche Zusammensetzung auf: ;nisse of the method according to the invention. Experiments 1 and 2 are comparative experiments. Experiments 3 and 4 were carried out according to the invention. Experiment 4 is the preferred embodiment. The tests were all carried out with the same proportion of bauxite from the Weipa deposit in Australia, but tests carried out with relatively pure bauxites from Dutch Guiana and with iron-containing bauxites from Brignoles / France confirm the general applicability of the invention Procedure. The bauxite used, originating from Weipa, has the following average composition after firing at 800 ° C.:;
Al . V...............: 40,86 GewichtsprozentAl. V ...............: 40.86 percent by weight
Fe .....; ...V...;..:. 6,84 GewichtsprozentFe .....; ... V ...; ..:. 6.84 weight percent
Si . ;'v.......:........ 2,21 GewichtsprozentSi. ; 'v .......: ........ 2.21 percent by weight
Ti .............. 2,02 GewichtsprozentTi .............. 2.02 percent by weight
—Die Versuchet und 4-unterscheiden sich von den Versuchen 1 und 3 durch eine nach der Nitridbildung Zusätzlich vorgenommene Chlorbehandlung.—The Tried and 4-differ from the Experiments 1 and 3 by an additional chlorine treatment carried out after the nitride formation.
In den nicht nach der Erfindung geführten Verbuchen
1 und 2 wurde ein feinvermahlenes und darauf agglomeriertes Gemisch von 100 kg Bauxit und 45 kg
schwefelfreiem Koks 6 Stunden auf 17000C erhitzt. Die Umsetzung wurde in einem vertikalen Graphitofen
mit einem inneren Durchmesser von 25 cm in einem Stickstoffstrom (160 l/Min.) vorgenommen.
. In den Versuchen 3 und 4 wurde zur Nitridbildung ein feinvermahlenes und darauf agglomeriertes Gemisch'
von 50 kg Koks mit einem Schwefelgehalt von 7 Gewichtsprozent und.100kg Bauxit eingesetzt.
Im übrigen waren die Bedingungen hinsichtlich Temperatur, Zeitdauer, Vorrichtung und Stickstoffeinspeisung
identisch mit den Bedingungen der Versuche 1 und 2. .In the non-guide according to the invention posting 1 and 2, a finely ground and agglomerated thereon mixture of 100 kg bauxite, and 45 kg sulfur-free coke was heated for 6 hours at 1700 0 C. The reaction was carried out in a vertical graphite furnace with an inner diameter of 25 cm in a stream of nitrogen (160 l / min.).
. In experiments 3 and 4, a finely ground and agglomerated mixture of 50 kg of coke with a sulfur content of 7 percent by weight and 100 kg of bauxite was used to form nitride. Otherwise, the conditions with regard to temperature, duration, device and nitrogen feed were identical to the conditions of experiments 1 and 2..
In den Versuchen 2 und 4 wurde zusätzlich chloriert, indem die gemäß Versuch 1 und 3 erhaltenen Zwischenprodukte 6 Stunden bei 500° C in einem horizontalen Muffelofen aus Quarz der Einwirkung eines Gemisches aus 10 Volumteilen Stickstoff und 1 Volumteil Chlor unterworfen wurden.In experiments 2 and 4, chlorination was also carried out, using the results obtained in experiments 1 and 3 Intermediate products 6 hours at 500 ° C in a horizontal quartz muffle furnace of action a mixture of 10 parts by volume of nitrogen and 1 part by volume of chlorine were subjected.
4545
5050
5555
45,33 :4.58
45.33:
22
33
Rest,:°/0 ...
...entfernt,.°/0 Fe.,. '. '·';
Remainder,: ° / 0 ...
... removed,. ° / 0
19,82.12
19.8
85,71.23
85.7
77,61.77
77.6
99,30.055
99.3
Rest, °/0 ...
entfernt, °/0 Si · ..: ■■ ■ - ■■.
Remainder, ° / 0 ...
removed, ° / 0
02.40
0
50,91.42
50.9
98,70.034
98.7
99,60.010
99.6
" Rest,% ...
entfernt, 7oTi
"Rest,% ...
away, 7o
50,01.26
50.0
02.40
0
99,60.010
99.6
Die Ergänzung bis .100 °/0 unter Berücksichtigung eines Kohlenstoffgehaltes von 0,05 bis 0,2% ist der Aluminiumnitridgehalt der Produkte.The complement to .100 ° / 0 in consideration of a carbon content of 0.05 to 0.2%, the aluminum nitride content of the products.
Ein Vergleich der Versuche 2 und 4 mit zusätzlicher Chlorbehandlung mit den entsprechenden Versuchen 1 und 3 ohne Chlorbehandlung ergibt einerseits, daß selbst bei der Nitridbildung in Abwesenheit von Schwefel nach bekannten Verfahren (Versuch 1 und 2) die zusätzliche Chlorbehandlung die Entfernung eines gewissen Anteils der eisenhaltigen und titanhaltigen Beimengungen ermöglicht, aber nicht "die Entfernung des Siliciums verbessert. Andererseits ergibt sich, daß bei der Nitridbildung in Gegenwart von Schwefel gemäß Versuch 3 und 4 durch die zusätzliche Chlorbehandlung die Entfernung ; aller Beimengungen, Eisen, Titan und Silicium erheblich verbessert wird. .■ ■.. .A comparison of experiments 2 and 4 with additional chlorine treatment with the corresponding experiments 1 and 3 without chlorine treatment shows, on the one hand, that even in the absence of nitride formation of sulfur according to known methods (experiments 1 and 2) the additional chlorine treatment the removal of a certain proportion of the ferrous and titanium-containing admixtures enables, but not "improves the removal of silicon. On the other hand it turns out that in the nitride formation in the presence of sulfur according to experiments 3 and 4 by the additional chlorine treatment removal; all admixtures, iron, titanium and silicon considerably is improved. . ■ ■ ...
Ein Vergleich von Versuch 1 mit Versuch 3 verdeutlicht die außerordentlich verbesserte Entfernung •des Siliciums nach einer einzigen Behandlung, zur Nitridbildung.A comparison of experiment 1 with experiment 3 illustrates this the greatly improved removal • of silicon after a single treatment, for Nitride formation.
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