DE174476C

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Publication number: DE174476C
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Description

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Bei Anwendung des bekannten Reduktionsverfahrens mittels Kohle zur Gewinnung von Elementen, wie Silicium, Aluminium, und zur Darstellung von Siliciden bereitet der Umstand, daß diese Elemente schon bei der Reduktionstemperatur sich, wenn auch nur in geringem Maße, verflüchtigen und schon bei einer die Reduktionstemperatur nur wenig übersteigenden Temperatur einer rapidenWhen using the known reduction process using coal for the production of Elements such as silicon, aluminum, and for the preparation of silicides, the fact that that these elements evaporate even at the reduction temperature, even if only to a small extent, and already at a temperature which only slightly exceeds the reduction temperature a rapid

ίο Verflüchtigung unterliegen, große Schwierigkeiten, da die flüchtig gewordenen Elemente sich mit freiem Kohlenstoff zu Karbiden verbinden. Das den Gegenstand der Erfindung bildende verbesserte Verfahren ermöglicht durch gleichzeitige Einhaltung mehrerer Bedingungen bei dem an sich grundsätzlich bekannten JR.eduktionsprozeß, eine Erhitzung der Reaktionsmassen bis zur Verflüchtigungstemperatur des zu gewinnenden Elementes zu vermeiden. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Reaktionsmassen, z. B. Kieselsäure und Kohle, in einem elektrischen Ofen mit Widerstandserhitzung parallel zu einer vertikal angeordneten Zone hoher und gleichmäßiger Temperatur von großer Vertikalausdehnung geführt werden, so daß das geschmolzene Element aus der Reduktionszone sofort frei zu den unterhalb dieser Zone angeordneten Ausflußöffnungen abfließen kann, ohne sich der Zone hoher Temperatur zu nähern.ίο subject to volatility, great difficulty, because the volatile elements combine with free carbon to form carbides. That is the subject of the invention Formative improved procedures made possible by simultaneous compliance with several Conditions in the fundamentally known JR reduction process, a heating of the reaction masses up to the volatilization temperature of the element to be recovered to avoid. The essence of the invention is that the reaction masses, for. B. Silica and charcoal, in an electric furnace with resistance heating in parallel a vertically arranged zone of high and uniform temperature of great vertical extent be guided so that the molten element from the reduction zone immediately free to those below this zone arranged outflow openings can flow without affecting the high temperature zone to approach.

Es muß hervorgehoben werden, daß bereits vorgeschlagen wurde, Erze im elektrischen Ofen zu reduzieren. Das bekannte Cowlessche Verfahren zur Reduktion von Erzen durch Erhitzung mittels elektrischen Lichtbogens (vergl. Borchers, Elektrometalllurgie 1896, S. 125), bei welchem das zu reduzierende Material die Zone des Lichtbogens passiert, ist jedoch offenbar von dem vorliegenden Verfahren in allen wesentlichen Punkten verschieden und für Elemente, welche zur Karbidbildung neigen und nahezu bei derselben Temperatur reduziert und verflüchtigt werden, gänzlich unbrauchbar. Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich nämlich um eine möglichst starke Konzentration der Wärme und eine plötzliche Reduktion, während eine möglichst gleichmäßige und langsam fortschreitende Reduktion eines der Hauptkennzeichen des vorliegenden Verfahrens bildet. Durch diese langsame Reduktion wird es möglich, daß die reduzierten Teilchen sich zu größeren Klümpchen vereinigen können, welche an sich schon der Verflüchtigung weniger ausgesetzt sind und durch die poröse, sie umgebende Masse sofort abfließen können, ohne einer Überhitzung zu unterliegen.It must be emphasized that it has already been proposed to use ores in the electric Oven reduce. The well-known Cowless process for the reduction of ores by heating by means of an electric arc (see Borchers, Elektrometalllurgie 1896, p. 125), in which the material to be reduced is the zone of the arc happened, however, evidently from the present proceedings in all essentials Points different and for elements that tend to form carbide and almost at reduced and volatilized at the same temperature, completely unusable. at This known method is namely about the highest possible concentration of warmth and a sudden reduction, while a reduction that is as steady as possible and progressing slowly the main characteristic of the present proceedings. Through this slow reduction it becomes possible for the reduced particles to combine into larger clumps which in themselves are less exposed to volatilization and immediately due to the porous mass that surrounds them can flow off without being subject to overheating.

In beiliegender Zeichnung zeigen Fig. 1, 2 und 3, 4 zwei Ausführungsformen eines zur Durchführung des verbesserten Verfahrens geeigneten Ofens.In the accompanying drawings, FIGS. 1, 2 and 3, 4 show two embodiments of one for Implementation of the improved method suitable furnace.

Bei der Bauart nach Fig. 1 und 2, welche als die zweckmäßigere angesehen wird, hat der aus feuerfestem Material hergestellteIn the type of Fig. 1 and 2, which is considered to be more appropriate, the one made of refractory material has

Ofen 2 kreisförmigen Querschnitt und ist in seinem Boden 3 mit öffnungen 4 versehen, durch welche das reduzierte und geschmolzene Metall in Sammelräume 6 durchfallen kann, welche in einer Untermauerung 5 ausgebildet sind. Die Widerstandssäule 9 ist aus Kohlenstäben aufgebaut, die abwechseld in zwei zueinander senkrechten Richtungen gelegt sind, so daß freie Räume zwischen den Stäben verbleiben. Die Stromzu- bezw. -ableitung erfolgt durch Kohlenleiter 7, 7 bezw. 8, 8 von großem Querschnitt, welche somit keinen Teil der Zone hoher Temperatur bilden. Die Beschickung, z. B. Kieselsäure und Kohle in fein zerteiltem Zustande und möglichst genau miteinander vermengt, wird vorzugsweise von oben eingeführt und überdeckt den oberen Leiter 8, 8. Zweckmäßige Abmessungen des Ofens sind beispielsweise folgende: Höhe der .Widerstandssäule etwa 1850 mm; ausstrahlende Fläche etwa 220 qdcm, Energieverbrauch 200 bis 250 Kilowatt; Dicke, Breite und Länge der Kohlenstäbchen der Widerstandssäule = 13, J·] und 307 mm. Bei diesen Abmessungen beginnt die Reduktion etwa 4 bis 5 Stunden nach Anlassen des Ofens und findet innerhalb einer Entfernung von etwa 150 mm von der Widerstandssäule ,statt. Außerhalb dieser Reduktionszone findet keine Reduktion statt und die Masse verbleibt fm Ruhezustand.Furnace 2 has a circular cross-section and is provided in its bottom 3 with openings 4 through which the reduced and molten metal can fall into collecting spaces 6 which are formed in a brickwork 5. The resistance column 9 is made up of carbon rods which are placed alternately in two mutually perpendicular directions, so that free spaces remain between the rods. The Stromzu- respectively. -Duction takes place through carbon conductors 7, 7 respectively. 8, 8 of large cross-section, which thus do not form part of the high temperature zone. The feed, e.g. B. silica and coal in finely divided state and mixed with one another as precisely as possible, is preferably introduced from above and covers the upper conductor 8, 8. Useful dimensions of the furnace are, for example, the following: height of the .Widerstandssäule about 1850 mm; radiating area about 220 square meters, energy consumption 200 to 250 kilowatts; Thickness, width and length of the carbon rods of the resistance column = 13, J ·] and 307 mm. With these dimensions, the reduction begins about 4 to 5 hours after the furnace has been started and takes place within a distance of about 150 mm from the resistance column. Outside this reduction zone, no reduction takes place and the mass remains in its resting state.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 hat der Ofen einen länglichen, rechteckigen Querschnitt und ist mit vier hintereinander geschalteten, in entsprechenden Abständen voneinander angeordneten Widerstandssäulen 9¹ versehen, die durch Leiter 10 und 11 verbunden bezw. an die Anschlußleiter 7 und 8 gelegt sind.In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, the furnace has an elongated, rectangular cross-section and is provided with four series-connected, spaced apart resistance columns 9 ¹ , which are connected by conductors 10 and 11 respectively. are placed on the connecting conductors 7 and 8.

Es ist hervorzuheben, daß weder die vertikale Anordnung des Glühkörpers bei elektrischen Glühofen im allgemeinen, noch die Anordnung von öffnungen in dem Boden eines elektrischen Ofens, noch die Anordnung eines Sammelraumes unterhalb der Zone hoher Temperatur eines elektrischen Ofens an sich_ beansprucht wird. Es ist auch bekannt, das reduzierte Metall nach der Reduktion kontinuierlich abfließen zu lassen, so wurde z. B. bei dem von Moissan vorgeschlagenen Verfahren zur Gewinnung von Chrom aus Chromoxyden, das in einem elektrischen Ofen mit Rückstrahlung (Flammenbogenofen) zu erhitzende, die Reduktionsmasse aufnehmende Kohlenrohr geneigt an- geordnet, damit das reduzierte Metall abfließen könne, doch dient diese Einrichtung dort einem ganz anderen Zwecke und unterscheidet sich auch hinsichtlich der angeordneten Mittel wesentlich von dem Gegenstand der Erfindung.It should be emphasized that neither the vertical arrangement of the incandescent body in electrical Annealing furnace in general, nor the arrangement of openings in the bottom an electric furnace, nor the arrangement of a collecting space below the zone high temperature of an electric furnace per se_ is claimed. It is also known to let the reduced metal flow off continuously after the reduction, so was z. B. the proposed by Moissan Process for the extraction of chromium from chromium oxides in an electrical Furnace with reflection (flame arc furnace) to be heated, the reduction mass receiving carbon tube inclined. arranged so that the reduced metal can flow off, but this facility serves there a completely different purpose and also differs with regard to the arranged Means substantially different from the subject matter of the invention.

Claims

Patent claim:

Process for the production of elements such as silicon, aluminum, their Reduction temperature is close to the evaporation temperature, characterized in that that the reaction masses in an electric furnace with resistance heating parallel to a vertically arranged Zone of high and uniform temperature of relatively large vertical extent are guided so that the molten element from the reduction zone is immediately released to those below this zone arranged outflow openings can flow.

For this purpose ι sheet of drawings.