DE2132950B2 - Process for producing nickel or iron - Google Patents
Process for producing nickel or ironInfo
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Description
stfck!tolf" ss stfck! tolf "ss
»on»On
TvSSSnach Anspruch.1, dadurch gekernt- » .ration beim&r«t=r. zeichnet, dafi r&kekarboiiyl im Innern ein« b* imvfpS bEOgtnanf TvSSS according to claim 1, thereby core- ».ration at & r« t = r. draws that r & kekarboiiyl inside a «b * imvfpS bEOgtnanf
BCD der Zeichnung liegen. im Carbony gas ansteige ^^^-™ BCD of the drawing. increase in carbony gas ^^^ - ™
4. Verfahre, aach Anspruch 2, dadurch gekenn- von beispielsweise 2000, 3000 oder gar SOOOppm zeichnet, daß das Zersetzen bei einer einer. Stick- sii.J demzufolge nur dann zu empfehlen, wennι das stoffgehalt von mindestens 0,01·/. im Pulver ge- »ο Nickel höhere Suckstoff^haltc aufw«sm darf Be.m währleistenden Konzentration des Stickoxyds er- Zersetzen von Eisencarbonyl s£? hingegen 5 oder folgt auch 10 Volumprozent eines Stickstoffox>ds gut ge-4. Procedure, aach claim 2, characterized by, for example, 2000, 3000 or even SOOOppm that the decomposition at a one. Stick- sii.J accordingly only to be recommended if the material content of at least 0.01 · /. overall in the powder "ο nickel higher Suckstoff ^ haltc asc" sm may Be.m währleistenden concentration of nitric oxide ER decomposition of iron carbonyl s £? however, 5 or fo l gt and 10 volume percent of a Stickstoffox> ds good overall
5. Verfahren nach einem oder mehreren der An- eignet. j„„e„„„ ,,„„ a „„ sprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Die Zersetzungstemperatur hangt dagegen von dem Zersetzen in einem Stahlbehälter mit niirierier «jeweiligen Carbonyl und dem f~*en E"^; Innenoberfläche erfolgt dukt ab. So findet die Zersetzung von Nickelcarbonyl5. Process according to one or more of the appropriate. j "" e """,,""a""claims 2 to 4, characterized in that the other hand, the decomposition temperature depends on the means of decomposing in a steel container with niirierier" respective carbonyl and the f ~ * s E "^; inner surface This is how the decomposition of nickel carbonyl takes place
6 Verfahren na^ Anspruch 1, dadurch gekenn- auf der Oberfläche von Nickclpellets nach,de m bezeichnet, daß Eisencarbonyl im Innern eines be- kannten Mond-Verfahren bei Temperaturen ur. er heizten Zersetzungsbehälters in A ,Wesenheit von 230=C statt, da ach bei Temperaturen .über .230 C m Stickoxyd bei einer Tem^ratui ,on 230 bis 2900C 30 Innenraum eines Zersetzungsbehalters Nickelpu w. zersetzt wird. bildet. Temperaturen von mindestens 230 C sind au. η6 method na ^ claim 1, characterized on the surface of Nickclpellets after, de m denotes that iron carbonyl inside a known moon process at temperatures ur. He heated the decomposition tank in A, essence of 230 = C, because at temperatures above .230 C m nitrogen oxide at a temperature of 230 to 290 0 C 30 interior of a decomposition tank nickel powder is decomposed. forms. Temperatures of at least 230 C are also possible. η
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- für das Herstellen von Eisenpulver erforderüch zeichnet, daß Eisencarbonyl in einer auf eine Tem- Das erfindungsgemäße Verfahren wird ^folgend7. The method according to claim 1, characterized required for the production of iron powder draws that iron carbonyl in one on a temperature The process according to the invention is ^ following
peratur oberhalb der Zersetzungstemperatur des am Beispiel der Zersetzung von Nickelcarbonvldamof Eisencarbonyls aufgeheizten Wirbelschicht zer- 35 im Innenraum eines Zersetzungsbenalters zu ΝκΚ,-Ι-setzt wird pulver des näheren erläutert. „,,..,„temperature above the decomposition temperature using the example of the decomposition of Nickelcarbonvldamof Iron carbonyls heated fluidized bed decomposes in the interior of a decomposition age to ΝκΚ, -Ι-sets powder is explained in more detail. ",, ..,"
Set l In den britischen Patentschriften 1061579 und Set l In British Patents 1061579 and
1 062 580 sind Verfahren zum thermischen Zersetzen1 062 580 are processes for thermal decomposition
von Nickelcarbonyl in Anwesenheit von Ammoniakof nickel carbonyl in the presence of ammonia
40 und Sauerstoff zu je nach den Verfahrensbedingungen verschiedenen Pulvern im einzelnen beschrieben. Insbesondere nach dem in der erstgenannten Patentschrift40 and oxygen to different powders depending on the process conditions are described in detail. In particular after that in the first-mentioned patent specification
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum beschriebenen Verfahren können über die Ammoniak-Herstellen von Nickel und Eisen durch thermisches konzentration und das Verhältnis von Ammoniak zu Zersetzen von Nickel- und Eisencarbonyl. 45 Sauerstoff sphärolithische Teilchen erzeugt werden.The invention relates to a method for the method described above that can produce ammonia of nickel and iron due to thermal concentration and the ratio of ammonia to it Decomposition of nickel and iron carbonyl. 45 oxygen spherulitic particles are generated.
Es sind eine Reihe von Verfahren /um thermischen Bei dem Verfahren nach der zweitgenannten Patent-Zersetzen von Metallcarbonylen bekannt. So wird bei schrift kann bei niedriger Ammoniakkonzentration dem bekannten Mond-Verfahren Nickelcarbonyl über und in Anwesenheit von Sauerstoff ein Pulver mit Nickelpellets geleitet, deren Temperatur über der Zer- sel.r niedrigem Kohlenstoffgehalt und in Abwesenheit Setzungstemperatur des Carbonyls liegt, um Nickel 50 von Sauerstoff ein Pulver mit ziemlich niedrigem niederzuschlagen und auf diese Weise die Pellets zu Kohlenstoffgehalt hergestellt werden, vergrößern. Das thermische Zersetzen von Carbonylen Die Zersetzungsbehälter bestehen normalerweiseThere are a number of processes / around thermal decomposition in the process according to the second-mentioned patent known from metal carbonyls. So when writing can with low ammonia concentration the well-known moon process nickel carbonyl over and in the presence of oxygen a powder with Nickel pellets passed, their temperature above the Zer- sel.r low carbon and in the absence The settling temperature of carbonyl is a powder with a fairly low nickel 50 of oxygen knock down and in this way the pellets are made to carbon content, enlarge. The thermal decomposition of carbonyls The decomposition tanks usually exist
im Innenraum eines Zersetzungsbehälters ergibt auc Stahl, der infolge der Anwesenheit des Ammoniaks Nickel- oder Eisenpulver mit je nach den Verfahrens- nitriert wird, was dazo führt, daß in solchen Behaltern bedingungen verschiedenen Formen der Pulverteilchen. 55 das Pulver frei von schwarzen Kohlenstoffteilchen ist. Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, Erfolgt die thermische Zersetzung in Anwesenheit von Carbonyl auf der Oberfläche heißer Pulverteilchen Stickoxyd, Stickstöffperoxyd oder Stickstofftnoxyd an abzuscheiden, die aus Nickel, Eisen oder anderen Stelle von Ammoniak oder Ammoniak und Sauerstoff, Werkstoffen bestehen und mit Nickel oder Eisen über- so lassen sich in einem Behalter gegebener Orolie zogen werden sollen; dies geschieht in einer Wirbel- 60 Pulver aus diskreten Teilchen mit erhöhter Zersetschicht oder einer Pulversuspension in dem carbonyl- Zungsgeschwindigkeit herstellen. Die optimalen Verhaltigen Gas. fahrensbedingungen hängen von den gewünschten Die Erfindung basiert auf der überraschenden Fest- Pulvereigenschaften ab, doch kann beim Herstellen stellung, daß die Zersetzungsgeschwindigkeit des eines Pulvers gegebener Eigenschaften die Temperatur Nickel- und Eisencarbonyls bei ansonsten gleichen 65 und demzufolge auch die Zersetzungsgeschwindigkeit Bedingungen, insbesondere gleicher Temperatur und höher als in Anwesenheit von Ammoniak und Sauergleicher Carbonylkonzentration in Anwesenheit von stoff liegen, und ist zudem die erforderliche Konzen-Stickoxyd bzw. Stickstoffmonoxyd, Stickstofftrioxyd tration des Stickstoffoxyds geringer als im Falle desin the interior of a decomposition tank there is also steel, which due to the presence of ammonia Nickel or iron powder is nitrided with depending on the process, which leads to that in such containers conditions different forms of powder particles. 55 the powder is free of black carbon particles. Another known method is, the thermal decomposition takes place in the presence of Carbonyl on the surface of hot powder particles nitrogen oxide, nitrogen peroxide or nitrogen oxide to deposit the nickel, iron or other place of ammonia or ammonia and oxygen, Materials are made and coated with nickel or iron so that a given orolyte can be placed in a container should be pulled; this takes place in a fluidized powder of discrete particles with a raised decomposition layer or prepare a powder suspension at the carbonyl rate. The optimal behavior Gas. driving conditions depend on the desired. The invention is based on the surprising solid-powder properties, but can in manufacturing position that the rate of decomposition of a powder given properties the temperature Nickel and iron carbonyls with otherwise the same 65 and consequently also the rate of decomposition Conditions, in particular the same temperature and higher than in the presence of ammonia and acidic carbonyl concentration in the presence of substance, and is also the required concentration of nitrogen oxide or nitrogen monoxide, nitrogen oxide tration of nitrogen oxide less than in the case of the
Ammoniaks. Vorzuziehen ist in jedem Falle das Stickoxyd, das weitaus wirkungsvoller ist als die beiden anderen Oxyde.Ammonia. In any case, preference is given to nitrogen oxide, which is far more potent than the other two oxides.
Das thermische Zersetzen des Nickelcarbonyle kann bei Temperaturen von 230 bis 3500C erfolgen. Unterhalb 2300C wird so wenig Carbonyl zersetzt, daß das Verfahren nicht wirtschaftlich durchführbar ist. Über 35O0C bildet sich ein hoher Anteil an faserigen Teilchen. Mithin liegt eine sehr geeignete Temperatur bei 2900C. t0 The thermal decomposition of nickel carbonyls can be carried out at temperatures of 230-350 0 C. Below 230 ° C., so little carbonyl is decomposed that the process cannot be carried out economically. A high proportion of fibrous particles about 35O 0 C is formed. Thus, there is a very suitable temperature at 290 0 C. t0
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Herstellen von Nickelpulver mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und/oder diskreten sphärolithischen Teilchen. The method according to the invention is suitable for producing nickel powder with a low carbon content and / or discrete spherulitic particles.
Die Menge des jeweiligen Stickstoffoxyds hängt von der ZersetzunSstemperatur ab und steigt mit deren Erhöhung an. Im Falle des Stickoxyds und der Herstellung eines Nickelpulvers mit niedrigem Kohlenstoffgehalt läßt sich eine gewisse Verringerung des Kohlenstoffgehalts bei sehr geringen Konzentrationen des Oxyds, d. h. von 1 ppm. insbesondere dann erreichen, wenn der Zersetzungsbehälter zuvor innen nitriert und das Verfahren kontinuierlich durchgeführt uird. Durch Versuche konnte festgestellt werden, daß mit steigender Konzentration des Stickoxyds der Kohlenstoffgehalt des Pulvers zunächst abfällt und d :nn wieder ansteigt. Normalerweise liegt die Carbonylkonzentration in dem in den Zersetzungsbehälter eingeführten Mischgas bei 8 Volumprozent: bei dieser Konzentration und einer Zersetzungstemperatur von 29CC sollte die Stickoxydkonzentration 50 bis 220 ppm betragen. Bei einer 250 ppm übersteigenden Konzentration kann der Kohlenstoffgehalt des Pulvers hoher sein als beim Zersetzen in Abwesenheit von Slickoxyd. Unabhängig von der Carbonylkonzentration sollte die Konzentration des Stickoxyds bei einer Zersetzungstemperatur von 290C etwa 0.06 bis O,25°O, bezogen auf den Volumenanteil des Carbonyls im Mischgas betragen.The amount of nitrogen oxide in question depends on the decomposition temperature and increases as it increases. In the case of nitric oxide and the manufacture of a nickel powder with a low carbon content, a certain reduction in the carbon content can be achieved with very low concentrations of the oxide, ie 1 ppm. Achieve this in particular if the decomposition tank is nitrided inside beforehand and the process is carried out continuously. Experiments have shown that as the concentration of nitrogen oxide increases, the carbon content of the powder initially falls and d: nn increases again. Normally, the carbonyl concentration in the mixed gas introduced into the decomposition tank is 8 percent by volume: at this concentration and a decomposition temperature of 29CC, the nitrogen oxide concentration should be 50 to 220 ppm. At a concentration in excess of 250 ppm, the carbon content of the powder may be higher than when decomposed in the absence of slick oxide. Regardless of the carbonyl concentration, the concentration of the nitrogen oxide at a decomposition temperature of 290C should be about 0.06 to 0.25 ° O , based on the volume fraction of the carbonyl in the mixed gas.
Bei niedrigeren Zersetzungstemperaturen von 2303C beträgt die Stickoxydkonzentration dementsprechend 25 bis 110 ppm, d. h. 0,03 bis 0.12 Volumprozent des Carbonylanteils; bei höheren Temperaturen steigt sie entsprechend auf 100 bL· 300 ppm, d. h. auf 0,12 bis 0.4 Voiu.nprozent des Carbonyianteils bei 32O0C. Die Bedingungen, bei denen sich ein Pulver mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ergibt, sind durch das Feld ABCD in F i g. 7 der Zeichnung definiert.At lower decomposition temperatures of 230 3 C, the nitrogen oxide concentration is accordingly 25 to 110 ppm, ie 0.03 to 0.12 percent by volume of the carbonyl content; at higher temperatures it rises correspondingly to 100 bL · 300 ppm, ie 0.12 to 0.4 Voiu.nprozent of Carbonyianteils at 32O 0 C. The conditions in which a powder of low carbon content is obtained, are through the field ABCD in F i g. 7 of the drawing.
Um ein sphäroüthiiches Pulver zu erzeugen, sollte die Stickoxydkonzentration bei 29O0C mindestens 0,09 Volumprozent des Carbonylanteils betragen. Bei geringer Zersetzungstemperatur verringert sich das vorerwähnte Konzentrationsminimum entsprechend, doch sollte bei einer Zersetzungstemperatur von 2300C die Stickoxydkonzentration mindestens 0,012 Volumprozent betragen. In ähnlicher Weise ist das Minimum der Stickoxyd konzentration bei höheren Zersetzungstemperaturen gTöße·· und beträgt bei 3200C mindestens 0,2 Volumprozent.To produce a powder sphäroüthiiches, the nitrogen oxide concentration at 29o C 0 should be at least 0.09 volume percent of the Carbonylanteils. At low decomposition temperature of the above-mentioned minimum concentration decreased accordingly, but the nitrogen oxide concentration should be at least 0.012 percent by volume at a decomposition temperature of 230 0 C. Similarly, the minimum is the nitric oxide concentration at higher decomposition temperatures gTöße ·· and is at 320 0 C for at least 0.2 volume percent.
Sofern, es auf einen niedrigen Kohlenstoffgehalt nicht ankommt, kann die Stickoxydkonzentration beträchtlich höher liegen, wenngleich sich beim Herstellen eines spnärolithischen Pulvers aus einer Konzentration über 1,25 Volumprozent oder auch 0,625 Volumprozent, bezogen auf den Carbonylanteil, d. h. bei 1000 oder 500 ppm, bezogen auf das 8 Volumprozent Nickelcarbonyl enthaltende Mischgas, keine Vorteile mehr ergeben.Unless a low carbon content is important, the nitrogen oxide concentration can be considerable are higher, although when producing a spherulitic powder from one concentration over 1.25 percent by volume or also 0.625 percent by volume, based on the carbonyl content, d. H. at 1000 or 500 ppm, based on the mixed gas containing 8 percent by volume of nickel carbonyl, none Benefits result in more.
Es liegt auf der Hand, daß, die Form der Piilverteilchen von der Stickstoffaufnahme des Pulvejs abhängt und sich im allgemeinen sphäroiithiscbe Teilchen ergeben, wenn das Pulver mindestens 0,01 °/0 Stickstoff enthält, wenngleich der dem zugrunde liegende Chemismus noch ungeklärt ist. Es ist jedoch anzunehmen, daß unter den gegebenen Zersetzungsbedingungen eine ReaktionIt is obvious that the shape of the Piilverteilchen depends on the nitrogen uptake of the Pulvejs and generally give sphäroiithiscbe particles when the powder contains at least 0.01 ° / 0 nitrogen, even though the chemistry of the underlying is still unclear. However, it can be assumed that under the given decomposition conditions a reaction
NO + CO — N + CO2 NO + CO - N + CO 2
sowie ähnliche Reaktionen, bei denen, wenn auch in geringerem Maße, atomarer Stickstoff anfällt, ablaufen, wenn die Zersetzung in Anwesenheit von Stickstoffperoxyd und Stickstofftrioxyd erfolgt. In jedem Falle ist das Stickstoffperoxyd weniger wirksam als das Stickoxyd und das Stickstofftrioxyd noch weniger wirksam. Es ist daher erforderlich, bei den weniger wirksamen Oxyden im Hinblick auf ein gleiches Verfahrensergebnis nit höheren Konzentrationen zu arbeiten als im Falle des Sticko\yds.as well as similar reactions in which atomic nitrogen is produced, albeit to a lesser extent, if the decomposition takes place in the presence of nitrogen peroxide and nitrogen trioxide. In in any case the nitrogen peroxide is less effective than the nitrogen oxide and the nitrogen trioxide still less effective. It is therefore necessary with the less effective oxides in view of a the same process result can be used with higher concentrations than in the case of sticko \ yds.
Bei zahlreichen Versuchen konnten die Bedingungen ermittelt werden, die eingehalten werden müssen, um Nickelpulver mit verschiedenen Eigenschaften zu erzeigen. Diese Versuche wurden sämtlich in ein und demselben Zersetzungsbehälter, wie e; in den obenerwähnten britischen Patentschriften beschrieben ist. durchgeführt. Der Behälter bestand aus niedriggekohltem bzw. weichem Stahl und war infolge eines vorangehenden Betriebes mit Ammoniak innen nitriert. Der Behälter besaß einen Durchmesser \on 25 cm und eine Außenbeheizung. Bei allen Versuchen wurde Kohlenmonoxyd mit 7 bis 9 Volumprozent Nickelcarbonyl über einen Gaseinlaß am Kopf des Zersetzungsbehälters mit einer Geschwindigkeit von 2000 l/h eingeleitet, sofern nicht andere Zahlen angegeben sind. Das Stickoxyd wurde mit Raumtemperatur in bestimmter Menge in den Gasstrom eingespeist. Die Einlaßtemperatur des Mischgases wurde mittels einer Wasserkühlung bei etwa 50C gehalten.In numerous experiments, the conditions could be determined that must be complied with To reveal nickel powder with different properties. These attempts were all in one and the same decomposition tank as e; is described in the aforementioned British patents. carried out. The container was made of low carbon steel and was as a result of a previous operation nitrided inside with ammonia. The container was \ on in diameter 25 cm and external heating. In all experiments, carbon monoxide was 7 to 9 percent by volume Nickel carbonyl via a gas inlet at the top of the decomposition vessel at a rate of 2000 l / h introduced, unless other figures are given. The nitric oxide was at room temperature fed into the gas stream in a certain amount. The inlet temperature of the mixed gas became kept at about 50C by means of water cooling.
Die bei den einzelnen Verfahren erzeugten Pulver besaßen unterschiedliche Formen und lassen sich entsprechend den F i g. 1 bis 1 wie folgt klassifizieren:The powders produced in the individual processes had different shapes and can be used accordingly the F i g. Classify 1 to 1 as follows:
F i g. 1: stengeligF i g. 1: stalky
F i g. 2: kantig, eingeformt-stengelig.F i g. 2: angular, shaped-columnar.
F i g. 3: quasi-sphärolithisch,F i g. 3: quasi-spherolithic,
F i g. 4: sphärolithisch.F i g. 4: spherulitic.
Die F i g. 1 bis 4 stellen Durchlichtaufnahmen bei tausendfacher Vergrößerung dar. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte sphärolithische Pulver wurde außerdem unter Verwendung eines /.b^ast-Elektronenmikroskops bei fünftausendfacher Vergrößerung untersucht, wobei überraschenderweise festgestellt wurde, daß die Oberfläche der Pulverteilchen (Fig. 6) glatter ist als bei der thermischen Zersetzung in Anwesenheit von Ammoniak und Sauerstoff (F 1 g. 5\ dessen Pu'iverteilchen unter dem optischen Mikroskop ein ähnliches Aussehen besitzen.The F i g. 1 to 4 represent transmitted light recordings at a thousandfold magnification. That according to the invention The spherulitic powders produced by the method were also magnified five thousand times using a /.b^ast electron microscope Examined magnification, it was surprisingly found that the surface of the powder particles (Fig. 6) is smoother than with thermal decomposition in the presence of ammonia and oxygen (F 1 g. 5 \ its powder particles below the optical Microscope have a similar appearance.
Bei einer ersten Versuchsreihe betrug die Zersetzungstemperatur 290° C und wurde die Konzentration des Stickoxyds geändert. In der nachfolgenden Tabelle T sind die verschiedenen Volumenkonzentrationen des Nickelcarbonyle, die Konzentration des Stickoxyds in ppm, die mit einem Fisher-Klassiersieb bestimmte Teilchengröße, das Schüttgewicht des Pulvers, die Gehalte an Kohlenstoff und Stickstoff sowie die Teilchenform aufgeführt. Bei den Versuchen A bis C handelt es sich um Vergleichsversuche. DabeiIn a first series of experiments, the decomposition temperature was 290 ° C. and the concentration became of nitrogen oxide changed. In Table T below are the various volume concentrations of nickel carbonyls, the concentration of nitrogen oxide in ppm obtained with a Fisher sizing sieve certain particle size, the bulk density of the powder, the content of carbon and nitrogen and the particle shape are listed. In the trials A to C are comparative tests. Included
intspricht der Versuch A dem Versuch 1 nach der >ritischen Patentschrift 1 062 580, während der Veriuch B in einem nicht innennitrierten Zersetzungsbehälter durchgeführt wurde. Der Versuch C wurde dagegen in einem innennitrierten Behälter durchgeführt. int corresponds to experiment A to experiment 1 after > Ritic patent specification 1 062 580, while test B was carried out in a decomposition vessel that was not internally nitrided. Trial C was on the other hand, carried out in an internally nitrided container.
Konz.Ni (CO) 1 -
Conc.
gewichtSchütt
weight
Nach den Daten der vorstehenden Tabelle I liegt Bei einer zweiten Versuchsserie wurde die im Hin-According to the data in Table I above, a second series of tests
das Optimum der Stickoxydkonzentration bei 62 ppm, blick auf einen niedrigen Kohlenstoffgehalt optimalethe optimum of the nitrogen oxide concentration at 62 ppm, looking at a low carbon content optimum
wenn ein Pulver mit niedrigem Kohlenstoffgehalt er- as Stickoxvjkonzentration von 62 ppm beibehalten undif a powder with a low carbon content it is maintained as nitrogen oxide concentration of 62 ppm and
zeugt werden soll. Außerdem zeigt sich, daß das die Zersetzungstemperatur variiert. Dabei ergabenshould be procreated. It is also found that this varies the decomposition temperature. It resulted
Pulver bei Anwesenheit von Ammoniak und Sauer- sich die Daten der nachfolgenden Tabelle II.
stoff mindestens 0,01% Stickstoff enthalten muß,
damit die Teilchen sphärolithisch werden.Powder in the presence of ammonia and acid - the data in Table II below.
substance must contain at least 0.01% nitrogen,
so that the particles become spherulitic.
(0Qtemperature
( 0 Q
Konz.
(0WNi (CO) 1 -
Conc.
( 0 W
(μ)Grain size
(μ)
gewicht
(g/cm1)Schütt
weight
(g / cm 1 )
(V.)C.
(V.)
(7.)N
(7.)
5
8
97th
5
8th
9
290
260
230320
290
260
230
8,0
8,5
9,08.0
8.0
8.5
9.0
6,73
7,80
9,024.43
6.73
7.80
9.02
3,29
3,11
3,752.66
3.29
3.11
3.75
.017
.018
.014.032
.017
.018
.014
.008
.011
.038.006
.008
.011
.038
quasi-sphärolithisch
sphärolithisch
sphärolithischangular
quasi-spherulitic
spherulitic
spherulitic
Bei einer weiteren Versucbsserie wurde die Stickoxydkonzentration auf 125 ppm erhöht und die Zersetzungstemperatur ebenfalls variiert. Dabei ergaben sich die in der nachfolgenden Tabelle HI zusammengestellten Daten: In a further series of tests, the nitrogen oxide concentration was increased to 125 ppm and the decomposition temperature was also varied. This resulted in the data compiled in the following table HI:
(0Qtemperature
( 0 Q
Konz.
(V.)Ni (CO), -
Conc.
(V.)
(μ>Grain size
(μ>
gewicht
(g/cmJ)Schütt
weight
(g / cm J )
(VJC.
(VJ
(·/·> N
(· / ·>
4
11
1210
4th
11
12th
290
260
230320
290
260
230
8,0
9,0
9,09.0
8.0
9.0
9.0
5,76
7,49
8,064.56
5.76
7.49
8.06
3,60
3,75
3,852.86
3.60
3.75
3.85
.022
.014
.018.021
.022
.014
.018
.014
.025
.051.008
.014
.025
.051
sphärolithisch
sphärolithisch
sphärolithischangular
spherulitic
spherulitic
spherulitic
Die Daten der Tabellen II und III zeigen deutlich, daß sich die größte sphärolithische Teilchen und einen niedrigen Kohlenstoffgehalt gewährleistende Wirksamkeit bei niedriger Zersetzungstemperatur ergibt. Außerdem ist erkennbar, wie sich die Teilchenform bei konstantem Stickoxydzusatz mit der Temperatur ändert.The data in Tables II and III clearly show that the largest spherulitic particles and results in an effectiveness ensuring a low carbon content at a low decomposition temperature. In addition, it can be seen how the shape of the particles changes with the temperature when the addition of nitrogen oxide is constant changes.
Der Versuch 7 zeigt, daß auch bei hoher Zersetzungstemperatur Pulver mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und normaler Teilchengröße sowie dem Schüttgewicht des Pulvertyps A erzeugt werden können. Im Gegensatz dazu fiel bei einer für ein sphärolithischesExperiment 7 shows that even at a high decomposition temperature Powders with low carbon content and normal particle size and bulk density of powder type A can be produced. In contrast, one fell for a spherulitic
Pulver optimalen Ammoniak- und Sauerstoffkonzentration von 2000 ppm NH3 und 1500 ppm Os bei derselben Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit desPowder optimal ammonia and oxygen concentration of 2000 ppm NH 3 and 1500 ppm O s at the same temperature, flow rate of the
Gases und Carbonylkonzentration nur ein B-Pulver mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,12% an.Gas and carbonyl concentration only a B powder with a carbon content of 0.12%.
Mit Ausnahme der Versuche A und B war bei allen Versuchen der Gehalt an freiem Kohlenstoff in den Pulvern vernachlässigbar klein. Selbst bei hoher Stickoxydkonzentration konnte im Abgts chromatographisch kein Stickoxyd festgestellt werden.With the exception of Experiments A and B, the free carbon content was in all of the experiments Powders negligibly small. Even with a high nitrogen oxide concentration, the Abgts could be used for chromatography no nitric oxide can be detected.
Daß sich der Pulverausstoß durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemischs vergrö-That the powder output increases by increasing the flow velocity of the gas mixture.
:rn läßt, zeigen zwei weitere Versuche, deren Daten: rn lets show two further experiments whose data
der nachfolgenden Tabelle IV zusammengestelltcompiled in Table IV below
nd, und unter denen der Versuch 7 zu Vergleichszwecken wiederholt und ein weiterer Versuch D in einem innennitrierten Zersetzungsgefäß, jedoch in Abwesenheit von Stickoxyd durchgeführt wurde.nd, and among which experiment 7 is repeated for comparison purposes and another experiment D was carried out in an internally nitrided decomposition vessel, but in the absence of nitrogen oxide.
CQCQ
geschwindigswiftly
keitspeed
(mVh)(mVh)
Konz.Conc.
(7o)(7o)
(ppm)(ppm)
(μ)(μ)
gewichtweight
(g/cm*)(g / cm *)
(7o)(7o)
(Ni/m·) exhaust
(Ni / m)
7
13
14D.
7th
13th
14th
320
320
320320
320
320
320
2
3
42
2
3
4th
8,0
8,5
8,58.5
8.0
8.5
8.5
62
6262
62
62
4,43
3,8
4,692.75
4.43
3.8
4.69
2,66
2,26
2,671.67
2.66
2.26
2.67
.032
.035
.027.048
.032
.035
.027
.006
.006
.008<.001
.006
.006
.008
Spurentraces
traces
Tabelle IV zeigt, daß der Zusatz von Stickoxyd in dem Falle die Teilchengröße und das Schüttgewicht
höht, den Kohlenstoffgehalt dagegen verringert und ι einer geringen Aufnahme von Stickstoff im Pulver
ihrt. Außerdem wurden trotz Verdopplung der >:römungsgeschwindigkeit die charakteristischen Eimschaften
des Pulvers, insbesondere der niedrige ohlenstoffgehalt beibehalten.
Der Versuch D beweist, wie niedrig das Schütt-•iwicht in Abwesenheit von Stickoxyd ist; das beeffende
Pulver wies einige Eigenschaften des B-PulversTable IV shows that the addition of nitrogen oxide in this case increases the particle size and the bulk density, but reduces the carbon content and results in a low absorption of nitrogen in the powder. In addition, despite the doubling of the speed, the characteristic features of the powder, in particular the low carbon content, were retained.
Experiment D shows how low the bulk weight is in the absence of nitrogen oxide; the opening powder had some properties of the B powder
Die nachfolgende Tabelle V gibt einige Vergleichsiihlen
wieder, die bei Versuchen mit den drei Stickloffoxyden unter denselben Verfahrensbedingungen
■ei einer Zersetzungstemperatur von 2600C und
ner Oxydkonzentration von 1,25 Volumprozent des 'arbonylanteils erzielt wurden.
Tabelle VTable V, below are some Vergleichsiihlen again, which were the 'arbonylanteils obtained in experiments with the three Stickloffoxyden under the same process conditions ■ ei a decomposition temperature of 260 0 C and flexi Oxydkonzentration of 1.25 percent by volume.
Table V
größesize
(μ)(μ)
gewichtweight
(g/cm»)(g / cm »)
(7o)(7o)
(7o/(7o /
16
1715th
16
17th
N2O,
NO2 NO
N 2 O,
NO 2
4,45
3,387.92
4.45
3.38
3,07
2,434.22
3.07
2.43
.036
.036.026
.036
.036
.11
.08.12
.11
.08
Beim Herstellen von Carbonyleisenpulver durch tiermische Zersetzung von Eisencarbonyldampf im nnern eines Zersetzungsbehälters zeigt sich die Wirkung des Stickstoffoxyds in einer Verringerung I0r Teilchengröße bei gegebener Temperatur und 3arbonylkonzentrat!ou. Bei verhältnismäßig ?e-ingen Temperaturen von beispielsweise 230 bis 2800C eit".jt ich ein Pulver mit diskreten Teilchen, während l*i löheren Temperaturen entsprechend einem B-Nickellulver die PuWerteilchen faserig werden und ein geingeres Schüttgewicht besitzen.When carbonyl iron powder is produced by animal-based decomposition of iron carbonyl vapor inside a decomposition container, the effect of nitrogen oxide shows itself in a reduction in particle size at a given temperature and carbonyl concentrate! At relatively? E-Bettingen temperatures of for example 230 to 280 0 C t ei "I .jt a powder of discrete particles, while l * i löheren temperatures corresponding to a B-Nickellulver the PuWerteilchen are fibrous and have a geingeres bulk density.
Derartige Pulver können auch in Abwesenheit von Stickstoffoxyden durch Erhöhung der Temperatur erzeugt werden. Dies ist jedoch mit einem wesentlichenSuch powders can also be produced in the absence of nitrogen oxides by increasing the temperature will. However, this is with an essential
ao Anstieg des Kohlenstoffgehaltes des Pulvers verbunden. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es mithin, bei Anwesenheit von Stickstoffoxyden ein Eisenpulver mit verhältnismäßig kleinen diskreten Teilchen oder faserigen Teilchen-Aggregationen mit geringerem Koh-ao increase in the carbon content of the powder. The method according to the invention therefore allows in the presence of nitrogen oxides an iron powder with relatively small discrete particles or fibrous particle aggregations with lower carbon
a5 lenstoffgehalt herzustellen und auf diese Weise eine nachfolgende Entkohlung zu vermeiden bzw. zu verkürzen und damit Kosten einzusparen.a5 fuel content and in this way a avoid or shorten subsequent decarburization and thus save costs.
Die vorerwähnten Vorteile zeigen sich an Versuchen mit Stickoxyd, die in einem Laborbehälter aus niedriggekohltem Stahl mit einem Durchmesser von 25 cm und einer Außenbeheizung durchgeführt wurden. Bei allen Versuchen wurde ein Mischgas aus Kohlenmonoxyd mit 60 Volumprozent Eisencarbonyl über einen Gaseinlaß am Kopf des Behälters mit einer Geschwindigkeit von 250l/h, d.h. mit 150 l/h, Carbonyldampf in den Zersetzungsbehälter eingeleitet. Das Stickoxyd wurde in der angegebenen Menge bei Raumtemperatur in Hen Gasstrom eingeleitet. Die Temperatur am Gaseinlaß des Zersetzungsbehälters wurde mit einer Luftkühlung auf etwa 1100C eingestellt. Die Temperatur im Zersetzungsbehälter wurde auf dem halben Radius gemessen und in der Zone 30 bis 90 cm unterhalb des Behälterkopfes gleichgehalten. The aforementioned advantages are shown in tests with nitrogen oxide, which were carried out in a laboratory container made of low-carbon steel with a diameter of 25 cm and external heating. In all experiments, a mixed gas of carbon monoxide with 60 percent by volume of iron carbonyl was introduced into the decomposition container via a gas inlet at the top of the container at a rate of 250 l / h, ie at 150 l / h, carbonyl vapor. The nitrogen oxide was introduced in the specified amount into a stream of gas at room temperature. The temperature at the gas inlet of the decomposition container was set to about 110 ° C. with air cooling. The temperature in the decomposition container was measured on half the radius and kept the same in the zone 30 to 90 cm below the container head.
Bei den Versuchen betrugen die BehäHertemperaturen 260 290 und 31O0C bei verschiedenen Gehalten an Stickoxyd.In the tests, the container temperatures were 260, 290 and 31O 0 C with different contents of nitrogen oxide.
Die nachfolgende Tabelle \ I gibt die Zersetzungstemperatur, die Volumenkonzentration des Stickoxyds, die mit einem Fisher-Klassiersieb gemessene Teilchengröße, das Schüttgewicht sowie den Kohlenstoff- und den Stickstoffgehalt des Pulvers an. Bei den Versuchen R, S und T handelt es sich um Vergleichsversuche. The following table \ I gives the decomposition temperature, the volume concentration of the nitrogen oxide, the particle size measured with a Fisher sizing sieve, the bulk density and the carbon and the nitrogen content of the powder. Tests R, S and T are comparative tests.
209581/331209581/331
ίοίο
Ein Vergleich der Versuche 18 bis 21 mit dem Versuch R zeigt, daß schon eine Stickoxydkonzen-. tration von 0,1 Volumprozent zu einer merklichen Verringerung der Teilchengröße führt, die sich bis zu einer Konzentration von 10 Volumprozent fortsetzt. Gleichzeitig steigt auch der StickstoTgehalt des Pulvers progressiv.A comparison of experiments 18 to 21 with experiment R shows that even a nitrogen oxide concentration. tration of 0.1 percent by volume leads to a noticeable reduction in particle size, which extends up to a concentration of 10 percent by volume continues. At the same time, the nitrogen content of the powder also increases progressive.
Mit steigender Stickoxydkonzentration erhöht sich zunächst auch der Kohlenstoffgehalt des Pulvers, um dann wieder abzufallen. Um jedoch ein Pulver mit einer Teilchengröße von etwa 5 μ ohne Zusatz von Stickoxyd herzustellen, muß die Zersetzungstemperatur auf etwa 290° C eingestellt werden. Die Daten des Versuchs S zeigen, daß bei dieser Temperatur in Abwesenheit vpn Stickoxyd vlas Pulver einen Kohlenstoffgehalt von 0,91 °/0 besitzt, während sich bei dem Versuch T mit einer Zersetzungstemperatur von 310° C der Kohlenstoffgehalt auf 1,03 °/0 erhöhte. Mkhin führt ein Stickoxydzusatz von mindestens 0,2%, vorzugsweise von mindestens 0,5 oder auph 1 %, /.u einem Pulver mit wesentlich geringerem Kohlenstoffgehalt bei gegebener Teilchengröße.As the nitrogen oxide concentration rises, the carbon content of the powder also rises, and then falls again. However, in order to produce a powder with a particle size of about 5 μ without adding nitrogen oxide, the decomposition temperature must be set to about 290 ° C. The data from experiment S show that at this temperature in the absence of nitrogen oxide from the powder it has a carbon content of 0.91 ° / 0 , while in experiment T, with a decomposition temperature of 310 ° C., the carbon content increases to 1.03 ° / 0 increased. Mkhin leads to an addition of nitrogen oxide of at least 0.2%, preferably of at least 0.5 or even 1%, /.u a powder with a significantly lower carbon content for a given particle size.
Bei dem Versuch 22 wurde die Zersetzimgstemperatur auf 290" C erhöht und dem Mischgas 0,1 % Stickoxyd zuger.stzt. Dies führte zur Bildung von faserigen Pulveraggregat'onen niedriger Dichte, d. h., das c iaüttgewicht betrug nur 0,75 g/cm3. Eine weitere Erhöhung der Zersetzungstemperatur in Anwesenheit von 0,1 °/0 Stickoxyd führte zu extrem leichten und voluminösen Pulverteilchen, die wie Baumwolle aussahen. In the experiment 22, the Zersetzimgstemperatur was raised to 290 "C and the mixed gas zuger.stzt 0.1% nitric oxide. This led to the formation of fibrous Pulveraggregat'onen low density, that is, the c iaüttgewicht was only 0.75 g / cm 3 . A further increase in the decomposition temperature in the presence of 0,1 ° / 0 nitric oxide resulted in extremely light and voluminous powder, looked like cotton.
Die Anwesenheit von Stickoxyd beim Zersetzen des Eisencarbonyle führt überraschenderweise auch zuThe presence of nitrogen oxide during the decomposition of the iron carbonyls surprisingly also leads to
ίο einer Verbesserung der elektromagnetischen Eigenschaften des Pulvers, sowohl im ungemahlenen als auch im gemahlenen Zustand.ίο an improvement in the electromagnetic properties of the powder, both in the unground and in the ground state.
Ip Tabelle YII sind dje Q-Werte bei drei Frequenzen und die magnetische Permeabilität der Pulver aus den Versuchen R, S und 18 bis 24 sowoH vor als auch naui einem 2stündigen Mahlen in einer Labormühle zusammengestellt. Die Daten zeigen, daß bei Anwesenheit von 0,1% Stickoxyd die Eigenschaften nach dem Mahlen wesentlich besser sind als diejenigen des Α-Pulvers und im ungema.hlenen Zustand besser als die der Vergleichspulver und daß die Verbesserung um so größer ist, je höher die Stickoxydkonzentration ist.Ip Table YII are the Q values at three frequencies and the magnetic permeability of the powders from Experiments R, S, and 18 to 24 as well as H also just a 2 hour grinding in a laboratory mill compiled. The data show that in the presence of 0.1% nitric oxide the properties after grinding are much better than those of the Α powder and better in the un-ground state than that of the comparative powder and that the higher the nitrogen oxide concentration, the greater the improvement is.
Zu Vergleichszwecken wurden die Eigenschaften eines handelsüblichen ME-Standardeisenpulvers den Pulvern der Versuche 19 und 20 gegenübergestellt. Das handelsübliche Standardpulver wird normalerweise in gemahlenem Zustand verwendet.For comparison purposes, the properties of a commercially available ME standard iron powder were compared to the powders of experiments 19 and 20 compared. The standard commercial powder is usually ground Used condition.
(μ)Grain size
(μ)
(g/cm')SchüUgewichi
(g / cm ')
(7o)C.
(7o)
(7o)N
(7o)
50MHzQ
50MHz
19
20ME
19th
20th
3,98
4,054.33
3.98
4.05
4,16
4,334.41
4.16
4.33
0,72
0,580.76
0.72
0.58
0,43
0,590.56
0.43
0.59
166
164169
166
164
163
1751§2
163
175
12,1
10,912.2
12.1
10.9
Die Gegenüberstellung der Tabelle VIII zeigt, daß die Eigenschaften der Vergleichspulver bei 20 MHz im wesentlichen übereinstimmen, während die Eigenschaften des in Anwesenheit von Stickoxyd erzeugten Pulvers bei 50 MHz besser sind. Ein wichtiger Vorteil des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten pulvere besteht darin, daß diesti einen wesentlich niedrigeren Temperaturkoeffizienten, der Permeabilität besitzt als das ME-Pulver, d. h., der Temperaturkoeffizieni des Pulvers aus dein Versuch 20 betrug nach den. Mahlen nur + 43 · 10-·/0C, während der Temperaturkoeffizient des ME-Pulvers +W3 · 10-e/°C betrug. Der niedrige Temperaturkoeffizient, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Pulver, dürfte durch die niedrige Zersetzungstemperatur be-The comparison of Table VIII shows that the properties of the comparison powders are essentially the same at 20 MHz, while the properties of the powder produced in the presence of nitrogen oxide are better at 50 MHz. An important advantage of the powder produced by the process according to the invention is that it has a significantly lower temperature coefficient, the permeability, than the ME powder, ie the temperature coefficient of the powder from the experiment was 20 according to the. Grinding only + 43 · 10- · / 0 C, while the temperature coefficient of the ME powder was + W3 · 10- e / ° C. The low temperature coefficient of the powder produced by the process according to the invention should be due to the low decomposition temperature
^o dingt sein.^ o be thing.
Um die Wirksamkeit des Stickoxydb unter anderen Zersetzungsbedingungen zu prüfen, wurden besondere Versuche durchgeführt, bei denen ein Gemisch aus Eisencarbonyldampf und Kohiemnonoxyd nut und ohne Stickstoff vom Boden her in ein Wirbelbett aus Eisenpulver in einer Zersetzungskammer eingeblasen wurde. Der Zerset/ungsbehälter bestand aus Stahl und besaß einen Durchmesser on 75 cm; er war außenTo the effectiveness of the nitrogen oxydb among others To examine decomposition conditions, special tests were carried out in which a mixture of Eisencarbonyldampf and Kohiemnonoxyd nut and blown without nitrogen from the bottom into a fluidized bed of iron powder in a decomposition chamber became. The decomposition container was made of steel and had a diameter of 75 cm; he was outside
mit einer Heizwicklung versehen und wurde mit dem Mischgas in einer Geschwindigkeit von 3,5 m3/h bei einer Temperatur von 1600C beschickt. D?.s Anfangsgewicht des Wirbelbettes betrug 2,5 kg. Die Wirbeltemperatur wurde innerhalb dreier Versuchsreihen auf 290, 250 und 230°C eingestellt. Das Eisencarbonyl wurde bei diesen Versuchen teils auf den Eisenteilchen niedergeschlagen und bildete teils neue Teilchen, so daß sich das Gewicht des Wirbelbetts mit der Zeit erhöhte. Bei jeder Versuchsreihe wurde die Konzentration des Eisencarbonyls im Mischgas so eingestellt, daß eine maximale Zersetzungsgeschwindigkeit sowie ein vollständiges Zersetzen des Carbonyls gewährleistet war. Die Ergebnisse der Versuche sind in der nachfolgenden Tabelle IX zusammengestellt, die die Wirbelbettemperatur, die Konzentration des Stickoxyds, die maximale Zersetzungsgeschwindigkeit in Kilogramm je Stunde und den Kohlenstoffgehalt des niedergeschlagenen Eisens wiedergibt. Bei den Versuchen schwankte die Carbonylkonzentration von 5 bis 30 Volumprozent.provided with a heating coil and was charged with the mixed gas at a rate of 3.5 m 3 / h at a temperature of 160 0 C. The initial weight of the fluidized bed was 2.5 kg. The vortex temperature was set to 290, 250 and 230 ° C within three series of tests. In these experiments, the iron carbonyl was partly deposited on the iron particles and partly formed new particles, so that the weight of the fluidized bed increased over time. In each series of experiments, the concentration of the iron carbonyl in the mixed gas was adjusted so that a maximum rate of decomposition and complete decomposition of the carbonyl was ensured. The results of the tests are summarized in Table IX below, which shows the fluidized bed temperature, the concentration of nitrogen oxide, the maximum rate of decomposition in kilograms per hour and the carbon content of the deposited iron. During the experiments, the carbonyl concentration varied from 5 to 30 percent by volume.
*) Durch die maximale Wärmezufuhr begrenzt.*) Limited by the maximum heat supply.
Die Daten der vorstehenden Tabelle zeigen, daß der Zusatz von Stickoxyd bei Temperaturen über 24O0C die Zersetzungsgeschwindigkeit des Eisencarbonyle beträchtlich erhöht und gleichzeitig bei allen Temperaturen der Kohlenstoffgehalt des niedergeschlagenen Eisens erheblich verringert wird.The data in the above table show that the addition of nitrous oxide at temperatures above 24O 0 C considerably increases the rate of decomposition of iron carbonyls and at the same time at all temperatures, the carbon content of the deposited iron is significantly reduced.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |