DE1878C - Verfahren zur Darstellung von Nickel und Nickellegirungen - Google Patents

Description

1877.

JULES GARNIER in PARIS.
Verfahren zur Herstellung von Nickel und von Nickellegirungen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 25. November 1877 ab.

. Es erstreckt sich dieses Verfahren auf die Nickelerze, welche in Neu-Caledonien gefunden werden und alle in der Zusammensetzung diesen ähnliche Erze.

Die zu Neu-Caledonien gefundenen Erze sind Kieselnickel-Erze und Kieselmagnesium-Erze, in denen man häufig noch Chrom findet in Form von kleinen Chromeisen-Krystallen, ferner Mangan und Kobalt, welche mit Eisen verbunden als schwarze Adern und Flecken auf dem Erze sichtbar sind.

Die mittlere Analyse dieser Erze ist folgende:

Wasser	14,50 ,	10,00
Kiesel	57,so	50,00
Eisenoxyd	2,50	3,5°
Nickeloxydul	8,50	18,50
Magnesia und Kalk	17,28	10,40.

100,28. 100,40.

Die Menge des in dem Erze enthaltenen Eisens erreicht jedoch häufig, ja übersteigt sogar den Nickelgehalt.

Die eigenthümliche Zusammensetzung der obigen und ihnen ähnlichen Erze hat den Erfinder zu einem Verfahren geführt, welches sich in zwei Operationen zusammenfassen läfst, und zwar:

i. Reduction der Erze durch Schmelzung, wodurch man ein Rohproduct erhält, in welchem das Nickel und der gröfste Theil der dasselbe begleitenden Metalle concentrirt ist. Dieses Product ist in der Metallurgie neu und eigenthümlich und wird vom Erfinder carburirtes Nickel genannt. Dasselbe ergiebt folgende mittlere Analyse:

Nickel
Eisen
Kiesel
Kohlenstoff
Schwefel -

60,90
32,3s
0,85
3,40
1,50

99,00.

2. Affinirung des oben erwähnten Schmelzproductes zur Gewinnung von reinem Nickel oder von Nickellegirung.

A. Schmelzen des Erzes zur Darstellung

von carburirtem Nickel.
Die Erze werden vorher wie gewöhnlich gesichtet; die compacten Theile läfst man wie sie sind, während die bröcklichen pulverisirt und den pulverförmigen Bestandteilen beigemengt werden; alsdann agglomerirt man sie mit dem Zuschlag.

Den sehr kieselhaltigen neu-caledonischen Erzen setzt man ungefähr 40 pCt. Kalkstein zu. Die Nickel-Erze und die Zuschläge werden abwechselnd mit dem Brennstoff in einen Schachtofen mit Luftgebläse eingefüllt. Die eingeblasene Luft ist heifs oder kalt und tritt durch eine oder mehrere Düsen ein.

Anfangs bediente sich Erfinder eines Ofens von 4,50 m Höhe mit kaltem Gebläsewind und zwei Düsen; der Betrieb war hier schwer und erforderte ziemlich viel Brennstoff, immerhin gelang es, einen regelmäfsigen Abstich des carburirten Nickel zu erzielen.

Neuerdings benutzt der Erfinder aber Oefen, welche 8 m hoch sind und in welche die Luft auf 400 ° C. erhitzt, eingeblasen wird. Das Profil dieser Schachtofen ist derart calculirt, dafs der Kiesel hinlänglich Zeit findet, sich mit dem Kalk, der Magnesia und den anderen Basen zu verbinden, dafs aber auf der anderen Seite das Eisenoxyd, welches das Nickeloxyd begleitet, nicht ganz redticirt wird und ein Theil desselben in die Schlacke übergeht.

Das Profil des Schachtofens ist jedoch nur in Bezug auf die Oekonomie des Betriebes von Wichtigkeit und es vermögen alle Profile carburirtes Nickel hervorzubringen, wenn nur der Ofen eine Höhe von ungefähr 4 m erreicht. Als Brennstoff ist Holzkohle, Koks und selbst gewöhnliche Steinkohle zu verwenden.

Bei der Verwendung von Holzkohle und bei geringen Höhen wird der Ofen mit gleichen Gewichtsmengen Erz und Kohle beschickt. Der Verbrauch an Brennmaterial beträgt dagegen bei dem vorliegenden Verfahren nicht mehr wie 5opCt. des Gewichtes des Erzes und nur 40 pCt. bei den höheren Oefen und bei Anwendung von heifsem Gebläsewind.

Die Verwendung von Holzkohle hat den Vortheil, dafs man reineres carburirtes Nickel erhält, welches sich leichter affiniren läfst; immerhin ist der Preisunterschied bei Wahl des Brennmaterials maafsgebend.

Wenn man schwefelhaltige Brennstoffe, wie Koks oder Steinkohlen, verwendet, so erhält

jede Tonne Erz 500 kg Kalkzuschlag; auch setzt Erfinder eine Schicht sehr reiner Manganoxyde zu, so dafs man in der Schlacke 1 bis 2 pCt. Mangan erhält. Auf diese Weise geht der gröfste Theil des in dem Brennstoffe enthaltenen Schwefels in die Schlacke über.

Es versteht sich von selbst, dafs die aus den letzten Stadien des Affinirprocesses sich bildende nickelreiche Schlacke in die oben erwähnten Oefen zurückwandert und dafs in den Fällen, wo Legirungen von Nickel und Kupfer dargestellt werden sollen, die Nickel-Erze mit natürlichen Kupfercarbonaten oder Kupferoxyden gemengt werden.

B. Affiniren des carburirten Nickels in dem Flammofen.

Das carburirte Nickel wird ganz auf die nämliche Weise behandelt, wenn man von vornherein Legirungen von Nickel und Kupfer herstellen will, als auch, wenn man reines Nickel zu gewinnen wünscht; der einzige Unterschied in beiden Fällen besteht in der Verschiedenheit der erforderlichen Temperatur, die natürlich viel niedriger ist, wenn es sich um die Herstellung von Legirungen aus Nickel und Kupfer handelt.

Zu dem Affiniren des carburirten Nickels für Legirungen von Nickel und Kupfer dient entweder der Herd eines Flammofens, ähnlich denen, welche zum Affiniren des Kupfers dienen, oder der Herd eines Siemens'sehen Regenerirofens. Die Oefen letzterer Art sind bei weitern vorzuziehen, da infolge der hohen Temperatur, bei welcher man arbeitet, die Processe viel rascher vor sich gehen und die Stoffe besser affinirt werden. Der Herd der Flammofen besteht, wie gewöhnlich, aus feuerfesten Steinen, wird aber aufserdem noch mit Erzen mit fast ausschliefslicher Nickeloxydbase,., wie sie jetzt von den Gruben in hinlänglicher Menge geliefert werden, gefüttert. Der Herd wird mit carburirtem Nickel, ungefähr 30 pCt., in solcher Menge beschickt, dafs das Ganze 2500 bis 3000kg ausmacht.. Die Stoffe gerathen in Flufs und in dem Bad entsteht bald eine sehr lebhafte Reaction: es entweichen Ströme von Kohlenoxydgas, der Kiesel verbrennt, das Mangan und dann das Eisen scheiden sich aus, indem sie oxydiren.

Um die Oxydation zu erleichtern, läfst man durch die halb offen gelassenen Thüren von Zeit zu Zeit einen Luftstrom von aufsen zutreten, erneuert die Oberfläche des Bades durch Umrühren und setzt Metalloxyde zu, wie Kupferoxyd, reine Erze mit Nickeloxydbase und hauptsächlich Mangan. Diese Oxyde werden in der geschmolzenen Masse reducirt auf Kosten der auszuscheidenden fremden Körper, welche weniger leicht oxydiren, wie jene. Die Nickeloxyde dieser Nickel-Erze sind sehr zweckmäfsig dazu; denn aufser dem Nickeloxyd führen sie auch noch Kiesel zu; welche das Ausscheiden des Eisenoxyds und des Manganoxyds befördern. Die Oberfläche des Bades wird abgeschäumt, um die Schlacken, welche sich bilden, zu entfernen. Von Zeit zu Zeit nimmt man Proben, um durch mechanische und chemische Untersuchung den jeweiligen Stand der Operation zu bestimmen. Ist nur noch Nickel und Kupfer vorhanden, so sticht man auf die gewöhnliche Weise ab. Die Operation dauert von 24 bis zu 48 Stunden, je nach der Geschicklichkeit des Arbeiters, der Höhe der Temperatur und der Menge der zu entfernenden Unreinigkeiten..

Die letzten Schlacken, welche sehr reich an Nickel sind, werden sorgfältig gesammelt.

Soll carburirtes Nickel zu reinem Nickel affinirt werden, so ist die Operation dieselbe, wie oben beschrieben, mit dem Unterschiede, dafs man auf dem Herde eines Siemens'schen Regenerirofens arbeitet; man kann jedoch auch andere Oefen, welche eine hochgradige Hitze erzeugen, z. B. die Ponsard'schen Oefen und andere, mit gleichem Vortheil verwenden.

Der ■ Ofen, den Erfinder anwendet, arbeitet 2000 bis 3000 kg carburirtes Nickel mit einem Nickelgehalte von 50 bis 6opCt. Die Krücken und Sticheisen sind vernickelt; diese Vorsicht ist besonders gegen das Ende des Processes nöthig, um dem Bade, welches eine so hohe Temperatur hat, dafs die eingeführten Krücken und Sticheisen schmelzen würden, keine Unreinigkeiten zuzuführen. Etwas , vor dem Abstiche wird dem Bad 1 oder 2 pCt. einer im Schmelztiegel hergestellten Legirung von Nickel und Mangan beigesetzt, wodurch das Bad von den noch gebundenen Oxyden und Schlacken befreit wird. Das Nickel wird alsdann in kleine Zaine oder in Grenalien gegossen.

Es ist vortheilhaft, das Affinirverfahren, sei es für Legirungen, sei es für reines Nickel, in zwei Theile zu theilen: bei der ersten Operation affinirt man, bis die Masse noch ungefähr 2 pCt. Unreinigkeiten enthält, welche hauptsächlich aus Eisen, Schwefel und in Suspension gehaltenen Schlacken bestehen; man giefst dann in Zaine, welche man wieder in einen Affinirofen bringt, dessen Herd reiner ist und in welchem man alsdann die Masse zu einem hohen Grade der Reinheit bringt.

C. Affiniren des carburirten Nickels in

dem Bessemer-Converter.
Erfinder affinirt auch den Nickel in der Weise, dafs er einen Luftstrom durch die geschmolzene Masse treibt. Das geschieht in derselben Weise, wie beim Bessemer-Stahlprocefs, nur ist der genaue Zeitpunkt, bei welchem die Operation unterbrochen werden mufs, schwer zu erkennen und man hat dadurch den Nachtheil, dafs man Eisen in der Masse läfst, oder aber, dafs man bedeutende Verluste an Nickel erleidet. Auch hier, wie bei dem vorbeschriebenen Verfahren wird gegen das Ende des Processes und vor dem Abstich gekohltes Nickel und Mangan in den Converter gebracht, um das Bad von den gebundenen Oxyden und Schlacken zu befreien.

Claims (2)

Patent-Ansprüche: Ein neues metallurgisches Verfahren auf trockenem Wege, welches sich auf alle Nickelerze anwenden läfst, die sich dadurch charakterisiren, dafs sie das Nickel als Oxyd enthalten, in welchen man Schwefel und Arsenik gar nicht oder nur zufällig und in kleinen Mengen begegnet und in welchen das Nickel von solchen Metallen begleitet ist, die, wie Mangan, Eisen und Chrom, sich durch Oxydation und nachfolgende Verschlackung aus dem Nickel ausscheiden lassen. Dies Verfahren besteht:

1. In der Herstellung von carburirtem Nickel, wie vorstehend beschrieben.

2. In dem Amniren des carburirten Nickels in einer oder in zwei Operationen auf dem

Herde von Flammofen, wie vorstehend beschrieben, zur Herstellung reinen Nickels oder einer Legirung desselben mit Kupfer.
In dem Affiniren des carburirten Nickels in dem Bessemer-Converter und Verbrennung der fremden, leichter als Nickel oxydirbaren Körper, durch eingetriebene Luft. Das Ergebnifs ist, wie oben, entweder eine Legirung von Nickel und Kupfer oder reines Nickel. In dem vor dem Abstich bewirkten Zusatz einer Legirung von Nickel und Mangan zu dem auf dem Herde des Flammofens oder im Bessemer-Converter befindlichen Nickelbade, um die in Suspension gehaltenen Oxyde und verschlackten StoiFe auszutreiben.