DE187457C

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Publication number: DE187457C
Application number: DENDAT187457D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 187457 KLASSE 40«. GRUPPE

in ESSEN, Ruhr.

des Aluminiumthermits.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Juli 1905 ab.

Man hat bereits versucht, hei dem bekannten Goldschmidtschen Thermitverfahren das Aluminium durch verschiedene andere Stoffe zu ersetzen und insbesondere Silicium angewendet, da Silicium ein sehr luftbeständiger Grundstoff ist und molekular noch mehr Sauerstoff binden kann als Aluminium, was für ein solches Reaktionsgemisch vorteilhaft ist. Die dahingehenden Versuche sind aber

ίο fehlgeschlagen (vergl. den Vortrag von Dr. Hans Goldschmidt, veröffentlicht in dem Bericht des 5. Internationalen Kongresses für angewandte Chemie zu Berlin 1903, Sektion ΠΙΑ, Bd. 2, S, i88).

Dieses überraschende negative Verhalten des Siliciums hat bei weiterer Untersuchung zu folgender Erfindung geführt:

Mischt man dem Silicium Calcium bei, wobei naturgemäß noch Zusätze anderer Metalle ohne weiteres zulässig sind, wenn dies auch die charakteristische Reaktion nicht irgendwie ändert, so findet eine glatte Reaktion statt, welche der Reaktion von Aluminium mit Metalloxyden ähnlich verläuft.

Während nämlich, wie in obenerwähntem Vortrage beschrieben, beispielsweise ein Gemisch von Nickeloxyd oder Eisenoxyd mit feinverteiltem Silicium überhaupt nicht zur Reaktion zu bringen ist, wird bei Gegenwart von Calcium durch dessen hohe Wärmewirkung und Reaktionsgeschwindigkeit das Silicium mit als Reduktionsstoff zur Reaktion gebracht.

Es ist zwar schon in der Patentschrift 159757 darauf hingewiesen worden, daß man Calciumthermite herstellen kann. Es ist auch darauf hingewiesen, daß man das Silicium bei Herstellung von Thermiten mit benutzen kann. Es· ist auch am Schlüsse dieser Patentschrift, Zeile 56 bis 60, erwähnt, daß man die Legierung der betreffenden Metalle für die dort erwähnten Zwecke der Gewinnung dichter Metallgüsse verwenden könne.
^: Demgegenüber wird darauf hingewiesen, daß zu damaliger Zeit diese Auseinandersetzung rein hypothetischer Natur war, daß sie nicht auf einer praktischen Durcharbeitung und Durchprobierung basierte, und daß sich auch bei der praktischen Durchprobierung herausgestellt hat, daß besonders bestimmte Verhältnisse zwischen Calcium und Silicium gute Wirkungen ergeben, auf die es bei vorliegender Erfindung ankommt, nämlich gute Metallausbeute, flüssige Schlacke.ijiund ohne äußere Erwärmung lebhafte und doch ruhig erfolgende Reaktion mit genügender Reaktionsgeschwindigkeit bei hoher Temperaturentwickelung; letztere muß noch über dem Schmelzpunkt des kohlefreien Chroms liegen, da ja auch dieses, wie weiter unten angegeben

wird, regulinisch abgeschieden wird. Dabei ist zu bemerken, daß die Angaben der Patentschrift 159757 sich naturgemäß nur auf das Verfahren der Herstellung dichter Metallgüsse, bei denen also von außen Wärme auf das Thermit einwirkt, beziehen, nicht aber auf eine Thermitmischung, welche ohne äußere Erwärmung gute Metallausbeute und leicht flüssige 'Schlacke ergibt.

Trotz der scheinbaren Ähnlichkeit ist demnach der Gegenstand der Erfindung durch Patent 159757 nicht vorweggenommen, da der Gegenstand der vorliegenden Erfindung nur für diejenigen thermischen Zwecke bestimmt ist, bei denen es auf gute Metallausbeute und leicht flüssige Schlacke ankommt, wie Metallherstellungs - und Schweißzwecke. Es sollen einige besondere Beispiele gegeben werden:

Nimmt man. eine Mischung von 20 Prozent Calcium, 10 Prozent Silicium und 70 Prozent Eisenoxyd oder Eisenoxyduloxyd, so erhält man eine glatte Abscheidung von schmiedbarem Eisen und eine dünnflüssige Schlacke, die im wesentlichen aus Calciumsilikat besteht. Es findet eine sehr ruhige Reaktion statt, ein guter Fluß der Masse, und die Ausbeute an Metall ist eine verhältnismäßig hohe. Infolgedessen ist diese Mischung sowohl zur Herstellung von Metallen verwendbar, da z. B. auch die Reaktion mit Chromoxyd in derselben Weise verläuft, wie auch als Schweißmittel, da viel Wärme frei wird.

Selbstverständlich lag es nun nahe, nachdem man die Eigenschaften des Calciums als Zumis.chung zum Silicium kennen gelernt hatte, auch das Verhalten von Calcium in Verbindung mit Metalloxyden allein zu untersuchen. Das. gab aber negative Erfolge, weil die Calciumschlacke zu strengflüssig war, woraus sich klar ergibt, daß das Verhalten der Calciumsiliciummischung gegebenenfalls in Verbindung mit anderen Metallen als etwas Eigenartiges zu betrachten ist.

Beispielweise reduziert das metallische Calcium wohl Chromoxyd, aber eine einheitliche Abscheidung von Chrom als Regulus findet hierbei nicht statt. Auch verläuft die Reaktion mit reinem Calcium zum Teil außerordentlich heftig, wie z. B. bei der Reduktion von Eisenoxyd mit Calcium, so daß dies technisch nicht zu verwerten ist.

Es ist noch zu erwähnen, daß die hinzugefügten Metalle entweder solche Metalle sein können, welche an der Reaktion teilnehmen, wie etwa Aluminium oder Magnesium, oder daß sie nur als einzuschmelzende Metalle zu betrachten sind, welche die Menge des gewonnenen Metalles oder die Beschaffenheit der Legierung ändern sollen. Ferner kann Calcium und Silicium nicht nur als Gemisch verwendet werden, sondern besonders auch als Legierung, welche den Vorteil hat, daß sie nicht so leicht oxydiert wie Calcium allein. In der Legierung kann gleichzeitig noch Aluminium oder Magnesium vorhanden sein.

Natürlich müssen die Metalle oder die Legierung möglichst gut granuliert und mit Metalloxyd gemischt werden, wie dies schon bei dem bekannten Aluminiumthermit vorgeschrieben ist.

Selbstverständlich kann man statt Sauerstoffverbindungen auch Metallschwefelverbindungen oder Metallhalogenverbindungen nehmen oder Gemische solcher untereinander oder mit Oxyden, oder Salze, wie Sulfate, Nitrate, welche ebenfalls als Sauerstoffverbindungen des Metalles in dieser Beziehung aufzufassen sind.

Claims

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Metallen in hocherhitztem flüssigen Zustande unter Bildung leichtflüssiger Schlacke aus Metallsauerstoff-, Metallschwefel- oder Metallhalogenverbindungen oder Gemengen dieser Stoffe mit Reduktionsstoff nach Art des Aluminiumthermits, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsstoff Calcium und Silicium entweder als getrennte Körper oder als Legierungen verwendet werden, wobei das Silicium infolge der dabei eintretenden hohen Wärmewirkung des Calciums, insbesondere seiner hohen Reaktionsgeschwindigkeit, selbst als aktiver Reduktionsstoff wirkt.

2. Gemisch zur Ausführung des unter 1. geschützten Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der aktiven Reduktionsstoffe so gewählt ist, daß Silicium den kleineren Teil der Reduktionsmittel bildet.

3. Gemisch zur Ausführung des unter i. geschützten Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß Calcium, Silicium und eine Eisensauerstoffverbindung, gegebenenfalls unter Hinzufügung aktiver oder inaktiver Metalle verwendet werden. .