DE1583906C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstel lung von Chrompulver - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur inustriellen Herstellung von Chrompulver durch die inwirkung von Magnesiumdampf auf Chromoxydulver sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfahrene.

Es ist bereits ein Herstellungsverfahren für Chromulver vorgeschlagen worden, bei welchem ein hromoxydpulver der Einwirkung von Magnesium ι Dampfform unterworfen wird. Bei diesem Verfah- ;n wird aus feinem Chromoxydpulver — manchial auch Chromgrün genannt — ein Chrompulver Dn großer Reinheit und eines vorher nicht erreicharen Grades von Feinheit erhalten.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Erweiteung des bekannten Herstellungsverfahrens zum 'wecke einer industriellen Anwendbarkeit zum Ziel esetzt. Das bedeutet, daß die Erfindung die Behanding so großer Mengen von Chromoxyd in einem inzigen Arbeitsgang gestattet, daß dadurch ein Geiehungspreis des Chrompulvers erzielt wird, welcher ahlreiche und erweiterte Anwendungsmöglichkeiten ir das gewonnene Chrompulver erschließt.

Es ist im Einzelnen Zweck der Erfindung, ein Verahren vorzuschlagen und eine Vorrichtung zu schaf- -■n, mittels deren in einem Arbeitsgang Chrompulver ι Mengen von mehreren 10 Kilogramm — oder ogar mehr — ungeachtet des stark exothermen haraktcrs der Reaktion hergestellt werden können.

Weiterhin ist es ein Ziel der Erfindung, mittels des orgeschlagenen Verfahrens und der konzipierten /orrichtung eine einwandfreie Kontrolle einer exoliermen Reaktion sicherzustellen, ohne dabei die )auer der Reaktion in übermäßiger Weise zu vera'ngern.

Insbesondere soll mit der Erfindung ein Verfahren owie eine Vorrichtung geschaffen werden, mit weihen ein Chrompulver zu einem konkurrenzfähigen jestehungspreis und mit einer gegenüber derjenigen les gewöhnlichen industriellen Pulvers höheren Feinieit gewonnen wird.

Bei dem neuen Verfahren wird das Magnesium in einer am einfachsten erreichbaren Gestalt, nämlich Ii Barren, verwendet; und es ist vorgesehen, das zu lehandelnde Pulver in den selben Rezipienten einusetzen wie die Barren, so daß die Verwirklichung les Verfahrens besonders einfach ist.

Die Erfindung erstreckt sich auf Maßnahmen, ,velche es erlauben, einem Durchgehen der Reaktion .virksam Einhalt zu gebieten. Die Gefahr des Durchgehens besteht wegen des exothermen Charakters der •Reaktion. Es sind auch Maßnahmen zur Begrenzung ler Temperatur vorgesehen, welche verhindern, daß iich die Verdampfung des Magnesiums nicht über Jas notwendige Maß hinaus beschleunigt.

Die Aufgabe der industriellen Herstellung von Chrornpulver durch die Einwirkung von Magnesium-Jampf auf Chromoxydpulver wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Gesamtmenge des umzusetzenden Chromoxydpulvers in Reaktionsmengen von 1 bis 10 Kilogramm Gewicht aufgeteilt wird, und daß der Magnesiumdampf aus Barren von metallischem Magnesium, welche in den einzelnen Reaktionsmengen eingebettet sind, durch Erhitzen erzeugt wird. Hierbei wird die Gesamtmenge unter gegenseitiger thermischer Isolation der einzelnen keaktionsmeng'en in ein und demselben Behandlungsraum und in einem einzigen Arbeitsgang behandelt. Demgemäß wird jede einzelne Reaktionsmenge unter optimale Reaktionsbedingungen gesetzt. Dabei ist keine der Reaktionsmengen dem Einfluß der durch die anderen, gleichzeitig in Reaktion befindlichen Reaktionsmengen frei werdenden Hitze übermäßig ausgesetzt. Gemäß der Erfindung wird also die Abwicklung der zur Erlangung von Chrompulver führenden Erscheinung durch Aufteilung der zu behandelnden Gesamtmasse in einzelne Portionen beeinflußt.

ίο Die Erfindung erlaubt es, gleichzeitig aus der in einem Arbeitsgang behandelten Gesamtmenge und den dadurch auf wirtschaftlichem Gebiet resultierenden Vorteilen, wie auch aus der Befolgung der strengen, auf jede Reaktionsmenge ausübbaren Kontrolle Nutzen zu ziehen. Diese Kontrolle bewirkt, daß sich die Reaktion unter optimalen Bedingungen mit einer — wie sich zeigt — vollständigen oder beinahe vollständigen Umwandlung von Chromoxyd in Chrom unter außergewöhnlich feinem Kornaufbau abwickelt.

Die Erfindung gestattet im Einzelnen trotz der großen behandelten Gesamtmenge die Bildung von

- Konglomeraten verschiedener Zusammensetzung zu vermeiden, die von einer übermäßigen Erhöhung der Temperatur herrühren könnten und die sonst unvermeidlich immer dann auftreten, wenn Chromoxyd von nennenswerter Menge mittels Magnesiumdampf thermisch behandelt wird.

Die Erfindung gibt die Möglichkeit, Magnesium in seiner Eigenschaft als Reduktionsmittel von Oxyden wie Cr₂O₃ industriell einzusetzen, deren Entstehungswärme weniger groß ist als diejenige solcher Oxyde, welche — um das reduzierte Metall in Gestalt von sehr feinem Pulver zu erhalten — gewöhnlich mittels Magnesium reduziert werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Gesamtmenge des zu behandelnden Chromoxydes in aufeinandergestapelte Schmelztiegel oder Schmelzhafen verteilt; und zur thermischen Isolation zwischen benachbarten Schmelztiegeln sind Isoliermittel vor-, gesehen.

Um diese thermische Isolation zu gewährleisten, ist zwischen den in zwei benachbarten Schmelztiegeln befindlichen Reaktionsmengen als thermische Schranke eine isolierende Schicht vorgesehen. Diese Schicht besteht gemäß dem Vorschlag der Erfindung aus verteilter Magnesia oder einer Tonerde in Gestalt eines Pulvers oder eines genügend porösen Preßlings.

Charakteristisch für die Erfindung ist auch die Anwendung von Graphit zur Herstellung der übereinanderzusetzenden Schmelztiegel, welche ungeachtet der mechanischen Beanspruchungen und der thermischen Einflüsse ihre Gestalt beibehalten, damit sie in Form einer Säule zur Behandlung von beträchtlichen Gesamtmengen angeordnet werden können.

Mit der Erfindung wird auch eine Ausführungsform vorgeschlagen, bei welcher die Schmelztiegel aus Graphit in mehreren Säulen angeordnet sind. Die Wärmeleitfähigkeit des. Graphits gewährleistet eine gute Verteilung des Wärmeflusses innerhalb der Reaktionsmengen, der von einem oder mehreren, auf einem Umkreis angeordneten elektrischen Widerständen herrührt.

Es ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, die einzelnen Reaktionsmengen in Schalen aus Eisen oder normalem Flußstahl unterzubringen, da diese gegen die Korrosion durch das Magnesium widerstandsfähig sind. Dabei ist jede dieser Schalen in einen Schmelztiegel aus Graphit eingesetzt.

In allen Fällen befindet sich die Gesamtheit der Schmelztiegel unter einer inerten Atmosphäre, z. B. aus Argon. Hierbei ist die Abdichtung durch eine gekühlte Verbindung gewährleistet, die in weiter Entfernung von den zu behandelnden Schmelztiegeln angeordnet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind. in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, in einem Vertikalschnitt, schematisch dargestellt,

F i g. 2 einen Schmelztiegel gemäß der Erfindung, in einem Vertikalschnitt, in schematischer Darstel- · lung,

F i g. 3 eine andere Ausführungsform eines Schmelztiegels, ebenfalls in einem schematisch dargestellten Vertikalschnitt,

F i g. 4 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in einem Horizontalschnitt, schematisch.

Die Vorrichtung besteht — vgl. F i g. 1 — aus einem Ofen 10, welcher emporgehoben und abgesenkt werden kann. Der Ofen weist eine Wand 11 aus feuerfestem Material auf, an deren inneren Oberfläche ein Vorteilhaft in Abschnitte aufgeteilter elekfrischer Heizwiderstand 12 angeordnet ist. Die Stromversorgung jedes einzelnen Abschnittes kann in unabhängiger Weise mit Hilfe von Regeleinrichtungen C geregelt werden. In seiner in F i g. 1 dargestellten, abgesenkten Stellung ruht der Ofen auf einer Sohle 13, wodurch ein Zylinderraum 14 begrenzt wird. Ein Behandlungsraum 15 wird von einer im allgemeinen zylindrisch ausgebildeten, aus einer feuerfesten Legierung bestehenden Glocke 16 gebildet. Zur Abdichtung befindet sich am unteren Rand der Glocke eine Dichtung 17 aus Gummi oder einem ähnlichen Material, welche in bekannter Weise durch einen Wasserumlauf gekühlt ist.

Im Innern def Glocke sind Schmelztiegel oder Einsatzkasten Ie₁, 18₂, 18₃ ... — insgesamt beispielsweise zehn — aufeinandergestapelt. Hierbei ruht der Schmelztiegel 18„ mit seinem Boden 19 auf dem oberen Rand 20 des Schmelztiegels 18,, usw. Der untere Schmelztiegel 18, steht auf einem Sockel 21 im Abstand von der Sohle und der Dichtung 17. Jeder Schmelztiegel besteht aus Graphit und enthält in seinem Innern eine Schale 22 aus Eisen oder normalem Flußstahl.

Zwischen je zwei benachbarten Schmelztiegeln ist eine Wärmeisolation vorgesehen. Zu diesem Zweck ist bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 zwischen dem Boden 19 jedes Schmelztiegels — ausgenommen der unterste. Schmelztiegel 18, — und dem Boden 23 der in dem betreffenden Schmelztiegel befindlichen Schale 22 ein Wärmeisolationsmaterial eingesetzt. Letzteres kann aus einer Schicht 24 Magnesia oder, reiner Tonerde in Pulverform bestehen. Statt dessen kann auch eine Scheibe aus einem zusammengesinterten, gegen Dämpfe von Magnesium genügend unempfindlichen Material — wie Magnesia oder reiner Tonerde — Anwendung finden, wobei die Porosität der Scheibe ausreichend sein muß, um eine gute Wärmeisolation zu gewährleisten. Es kann auch eine Scheibe aus porösem Kohlenstoff verwendet werden.

In jeder Schale 22 ist ein Magnesiumbarren 25 eingesetzt, welcher vollständig in das zu verarbeitende Chromoxydpulver 26 eingebettet ist. Verwendung findet ein handelsübliches Chromoxydpulver, dessen Feinheit entsprechend der Feinheit des herzustellenden Chrompulvers ausgewählt ist. In jedem Schmelztiegel sind etwa zwischen 1 und 10 Kilogramm Chromoxydpulver enthalten und die Menge des Magnesiums ist entsprechend der Quantität des Chromoxydpulvers gewählt.

Im Sockel des Ofens ist eine Bohrung 27 angebracht, welche zur Einleitung des die Schutzatmosphäre im inneren Teil des Ofens bildenden Argons dient.

Die Regelung der Stromversorgung jedes Abschnittes des Heizwiderstandes 12 geschieht mittels eines Thermostaten. Dieser spricht auf die Temperatur derjenigen Reaktionsmasse an, welche in dem Schmelztiegel (oder in denjenigen Schmelztiegeln) untergebracht ist, der dem betreffenden Abschnitt des Heizwiderstandes gegenüberliegt, so daß diese Reaktionsmasse vorwiegend durch jenen Abschnitt beheizt wird. Unter diesen Voraussetzungen ist die Einhaltung eines im Voraus bestimmten Gesetzes der — beispielsweise treppenförmigen — Veränderung derjenigen Temperatur als Funktion der Zeit für die verschiedenen Schmelztiegel möglich, an welche sich die gewünschte Abwicklung der Reaktion anschließt und die bei ungefähr 800° C beginnt.

Eine Programmeinrichtung steuert in bekannter Weise die Stromversorgung der verschiedenen Abschnitte des Heizwiderstandes in Abhängigkeit von der durch die Thermostaten gewährleisteten Regelung.

Während der Dauer der Beheizung behalten die Schmelztiegel aus Graphit infolge ihrer hohen Temperaturbeständigkeit ihre Form ohne sich zu verändern bei, so daß sie zu einer beträchtlichen Anzahl von Behandlungsvorgängen verwendet werden können.

Wird Chromoxydpulver mit einer Korngröße unterhalb eines- Mikron verwendet, so erhält man Chrompulver mit Körnern eines mittleren Durchmessers, nämlich der Größe des Bruchteiles eines Mikron bis zu mehreren Mikron.

In der Ausführungsform nach F i g. 2 befindet sich die Reaktionsmasse in einer aus Eisen oder normalem Flußstahl bestehenden Schale 40, deren Boden 41 — beispielsweise kugelförmig — gekrümmt ist. Die Schale ruht hier auf einer Schicht 24 eines pulverförmigen, feuerfesten Materials, die in einen Schmelztiegel 18 eingebracht ist.

In einer anderen Ausführungsform (vgl. F i g. 3) ruht die Schale 22 mit ihrem merklich ebenen Boden auf einer aus gesinterter Magnesia bestehenden Platte 42. Schale und Platte befinden sich in einem Graphittiegel 44, welcher an seinem Boden eine weite, kreisförmige öffnung 45 aufweist. Die Platte liegt auf einer inneren Randleiste 43 des Graphittiegels auf.

In einer Abwandlung der erfindungsgemäßen Vorrichtung stehen die Schmelztiegel oder Schmelzhafen Seite an Seite, wobei sie wiederum thermisch voneinander getrennt sind. In diesem Falle geschieht die Beheizung vorteilhaft entweder durch das Gewölbe des Ofens oder durch dessen Sohle oder zweckmäßig durch Gewölbe und Sohle zugleich.

Die F i g. 4 bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, welche vier Säulen von Schmelztiegeln 31, bis 3I₁ enthält. Jede dieser vier Säulen entspricht der unter Bezugnahme auf die F i g. 1 bereits beschriebenen. Im Zentrum dieser Vorrichtung ist ein Ständer 32 vorgesehen, welcher regelmäßig verteilt angeordnete Anfangsstücke vonTrennwänden—deren

Grundriß die Gestalt eines Kreuzes mit innen gekrümmten Schenkeln zeigt — aufweist. Der Ständer und dessen Trennwände bestehen aus einem oder mehreren Materialien, welche eine gute Wärmeisolation aufweisen, so daß die einzelnen Säulen der Schmelztiegel auf diese Weise wärmemäßig voneinander getrennt sind.

Die Erfindung sieht vor, mittels Magnesiumdampf ein Chromoxydpulver zu behandeln, dessen einzelne Körner weiter voneinander entfernt sind als diejenigen eines gewöhnlichen Chromoxydpulvers. Durch die Verwendung eines solchen Chromoxydpulvers wird die Wirkung des Magnesiumdampfes begünstigt, und es wird eine gleichmäßige Einwirkung erzielt.

Zur. Herstellung eines derartigen, lockeren, Luft enthaltenden Chromoxydpulvers wird gewöhnliches Chromoxydpulver einer Behandlung in einem mit einem Maschensieb ausgestatteten Turbinenmahlwerk unterworfen. Durch diese Feinzerkleinerung wird die Dichte auf 20 bis 3O°/o vermindert. Die dabei erhaltene Emulsion von Chromoxydpulver in Luft besitzt eine ausreichende Beständigkeit; und sie kann innerhalb eines Zeitraumes von mehreren Stunden ab ihrer Herstellung verwendet werden.

Claims (19)

1. Patentansprüche:

   •1. -Verfahren zur industriellen Herstellung von Chrompulver durch die thermische Reaktion von Magnesiumdampf mit Chromoxydpulver, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge des umzusetzenden Chromoxydpulvers in voneinander thermisch isolierten Teilmassen von 1 bis etwa 10 kg unterteilt ist und daß in diesen Teilmasseh die zur Umsetzung erforderlichen Mengen von Magnesium in Barrenform eingebettet sind, welche zur Erzeugung des Magnesiumdampfes erhitzt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede einzelne Reaktionsmenge oder einige benachbarte Reaktionsmengen des Chromoxydpulvers eine Regelung der Temperatur vorgesehen ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Temperatur nach einem im voraus bestimmten Gesetz erfolgt und in aufeinanderfolgenden Stufen durchgeführt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Chromoxydpulver ein Luft enthaltendes, lockeres Chromoxydpulver verwendet wird.
5. 5. Vorrichtung zur industriellen Herstellung von Chrompulver durch die Einwirkung von Magnesiumdampf auf Chromoxydpulver, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Behandlungsraum (15), Schmelztiegel (18_P 18,, 18₃) zur Aufnahme der Reaktionsmengen und durch Isoliermittel zur thermischen Isolation zwischen den Schmelztiegeln.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliermittel zur thermischen Isolation aus einer zwischen die von zwei übereinander angeordneten Schmelztiegeln (Ie₁, 6g 18₂, 18₃) aufgenommenen Reaktionsmengen eingefügten Schicht (24) bestehen.
7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (24) aus einem zwischen dem Boden (19) eines Schmelztiegels (18j, 18,, 18₃) und einem die Reaktionsmenge enthältenden Gefäß (22) eingesetzten thermisch isolierenden Material besteht.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch isolierende Material ein feuerfester, pulverförmiger Stoff ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der feuerfeste, pulverförmige Stoff zusammengesintert ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der feuerfeste, pulverförmige Stoff einer Stoffgruppe angehört, . welche reine Tonerde, Magnesia und porösen Kohlenstoff enthält.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztiegel (18_P 18,, I83) aus Graphit bestehen.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden jedes Schmelztiegels (18) eine weite, zentrale öffnung (45) angebracht ist, über welcher eine Platte (42) aus Wärmeisolationsmaterial ruht.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsraum (15) mittels unabhängig voneinander regelbarer Heizeinrichtungen beheizt ist und jede Heizeinrichtung von der Temperatur einer oder mehrerer, den Heizeinrichtungen gegenüberliegenden Reaktionsmengen gesteuert ist.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen aus einem elektrischen Heizwiderstand (12) bestehen, welcher in vertikale Abschnitte geteilt ist.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsraum (15) zur Aufnahme mehrerer, unter Bildung von Säulen aufeinandergestapelter Schmelztiegel (18j, 18,, I83, 18) ausgebildet ist und die Isoliermittel zur thermischen Isolation zwischen den Säulen der Schmelztiegel angeordnet sind.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß. der Behandlungsraum (15) in seiner Mitte einen Ständer (32) enthält, um welchen die Säulen der Schmelztiegel (3I₁ bis 3I₄) angeordnet sind.
17. 17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (32) zur getrennten Auf nähme der Säulen der Schmelztiegel (3I₁ bis 3I₄) ausgebildet ist und zur thermischen Isolation der Säulen gegeneinander aus einem wärmeisolierenden Material besteht.
18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztiegel dicht nebeneinander stehen und daß eine Beheizung des Behandlungsraumes (15) durch dessen Sohle (13), durch das Gewölbe (16) des Behandlungsraumes oder gleichzeitig durch die Sohle (13) und durch das Gewölbe (16) erfolgt.
19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung des Behandlungsraums (15) Dichtungseinrichtungen (17) und daß zur Einführung einer Schutzatmosphäre in den Behandlungsraum Einleitvorrichtungen (27) vorgesehen sind.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen