DE175885C

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Publication number: DE175885C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Herstellung von Metallen nach dem bekannten aluminothermischen Prozeß (dem

' sogen. Goldschmidt-Prozeß), wie er beispielsweise in den Patenten 96317, 97585 und 112586' beschrieben bezw. zur Erwärmung von anderen Gegenständen verwendet ist, wird schon seit etwa 5 Jahren in größtem Maßstabe ausgeführt, und metallisch reines Chrom, metallisch reines Mangan usw. wird in der Stahlindustrie mehr und mehr verlangt, nachdem die Vorzüge der Verwendung des kohlefreien Metalles erkannt und ausprobiert sind. .

Mit der steigenden Verwendung hat sich auch das Bedürfnis herausgestellt, die bisher in den bekannten Verfahren erreichte Ausbeute zu steigern, um durch Vergrößerung der Ausbeute den Preis weiter herabsetzen zu können.

Nach den bisher bekannten Verfahren, bei welchen man stets die niedrigste Oxydationsstufe der betreffenden Metallsauerstoffverbindungen wählte, um auf diese Weise an Aluminium zu sparen, war die Ausbeute keine hohe; verwendete man dagegen höhere Oxydationsstufen des Metalles, so war der Verlauf der Reaktion ein zu stürmischer, so daß entweder das Verfahren gefahrvoll war oder die Ausbeute durch teilweises Herausschleudern der Masse noch mehr verringert wurde.

In dieser Beziehung war das erste Verfahren dem zweiten immer noch vorzuziehen, denn es lieferte bessere Erfolge, aber es zeigte sich bei ihm der Ubelstand, daß die Reaktion zu' langsam verlief, daß infolgedessen große Wärmeverluste stattfanden, und daß ein Einschließen einzelner Metallteile in die schnell erstarrende Schlacke vor ihrem Niedersinken nach dem Regulus eintrat.

Der wesentlich neue Zweck und die neue Erkenntnis des nachfolgend beschriebenen Verfahrens besteht nun darin, daß man die Reaktionsgeschwindigkeit vermehrt und dadurch vorzeitige Abkühlung verhindert sowie gute, nahezu berechnete Ausbeute (90 Prozent und darüber) erhält.

Das Verfahren ist folgendes:

Man mischt der für die ruhige Durchführung der Reaktion geeigneten niedrigen Oxydationsstufe des Metalles eine höhere Oxydationsstufe desselben Metalles oder eines gegebenenfalls in die Legierung aufzunehmenden anderen Metalles hinzu und erreicht beim Vermischen dieses Oxydgemenges mit fein verteiltem Aluminium, wobei also die Mischung in jedem kleinsten Gemischteilchen aus drei Bestandteilen, nämlich Aluminium niedriger Oxydationsstufe und höherer Oxydationsstufe besteht, nach der Entzündung einen ruhigen und schnellen Verlauf der Reaktion und eine hochprozentige Ausbeute. Es findet gewisser-

maßen in der Mischung durch die Vereinigung des Aluminiums mit der niedrigen Oxydationsstufe eine fortwährende Beruhigung der Reaktion und durch die in geringem Prozentsatz beigefügte Mischung des Aluminiums mit der höheren Metalloxydationsstufe eine neu belebte lebhafte Übertragung und Fortleitung der Reaktion auf die anderen Teilchen der Mischung statt. Es ist gewissermaßen der bisher nur zur Einleitung verwendete Belebungsvorgang jetzt auf die ganze Mischung übertragen.

Verwendet man also, wie bisher, die niedrige Oxydationsstufe, z. B. beim Chromoxyd das Cr₂O₃, bei Manganoxyd das MnO, so erhält man für die Technik nicht genügende Ausbeute. Die höchste Ausbeute nach dem altbekannten Verfahren wird etwa 50 bis 60 Prozent sein; nach dem neuen Verfahren aber kann die Ausbeute auf über 90 Prozent gesteigert werden.

Zu erwähnen ist, daß diese Erfahrung sich auf ganz bestimmte Metalle beschränkt, nämlich auf Chrom und Mangan, während z. B.

Eisen schon an und für sich mit der niedrigsten Oxydationsstufe eine gute Ausbeute ergibt. Schon in dieser eigentümlichen Ausnahmestellung der beiden Metalle zeigt sich die Besonderheit des vorliegenden Durchmischungsverfahrens.

Das eigentümlichste Merkmal bei dieser Mischung von sauerstoffarmen Metalloxyden mit sauerstoffreichen Metalloxyden ist außerdem, daß schon ein sehr geringer Zusatz der höheren Oxydationstufe genügt', um in der vorerwähnten Weise als Stimulus für die schnellverlaufende Reaktion, für die Bildung einer gutflüssigen Schlacke zu dienen. Es genügt z. B. beim Chrom ein Zusatz von ι Prozent Chromsäure zum Chromoxyd; dies ist sehr vorteilhaft für die Reaktion, weil dadurch wieder keine zu hohe Inanspruchnahme von Aluminium stattfindet, welche das Verfahren wieder verteuern würde.

Auch bei Mangan genügen geringe Zusätze, wenn diese auch dort etwas höher gehalten werden können.

Das Verfahren soll für Chrom und Mangan besonders beschrieben werden:

100 kg reinem Chromoxyd mischt man mögliehst innig 3 bis 4 kg Chromsäure bei (die unterste Grenze liegt etwa bei 1 kg) und mischt dieser Mischung weiter 34 bis 35 kg Aluminium in feinster Zerteilung bei. In dieser Mischung bilden die überall verteilten Chromsäureteilchen gewissermaßen die Fortleitungsmasse für die Reaktion, das Agens, durch welches die Einleitung der Reaktion auf alle Teile baldigst übertragen- wird. Natürlich kann man, und man wird es in der Großchemie vorziehen, dem Chromoxyd durch vorbereitende Behandlung, z. B. Glühen von Chromoxyd mit einem Alkali oder Erdalkali, die nötige Zumischung von Chromsäure geben, da man ja auf diese Weise die denkbar feinste Verteilung der Chromsäure in Chromoxyd erreicht. Es bildet sich dann das entsprechende chromsaure Salz in genügendem Maße."

Bei Mangan ist das Vorgehen ähnlich, nur daß man als Zusatz die höheren Oxydationsstufen Mn O₂ bezw. Mn₂ O₁ wählen wird oder deren Salze.

Natürlich kann man an Stelle der Metalle auch wieder Legierungen herstellen, und kann sogar, da die Reaktion gut fortschreitet, metallische Körper zusetzen, die dann als Legierung aufgenommen werden, wobei man naturgemäß diese zugesetzten Metalle, ebenso wie gegebenenfalls die Mischung, vorwärmen wird. Man kann auch Reste von Chrom und Mangan, welche aus früheren Verfahren herrühren, auf diese Weise in den Gesamtregulus überführen.

Claims

Pa tent-Anspruch:

Verfahren zur Vergrößerung der Ausbeute sowie zur Beschleunigung und Belebung der Reaktion bei der aluminogenetischen Darstellung von kohlenstofffreiem Chrom oder Mangan, dadurch gekennzeichnet, daß der in bekannter Weise als Hauptmasse verwendeten niederen Oxydationsstufe des Chroms oder Mangans . ' ein geringer Teil einer höheren Oxydationsstufe dieser Metalle (auch in Form ihrer Salze) oder anderer Metalle zugemischt wird.