DE2213285A1 - Method and device for the production of metallic powder and metals made therefrom - Google Patents

Method and device for the production of metallic powder and metals made therefrom

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DE2213285A1 DE19722213285 DE2213285A DE2213285A1 DE 2213285 A1 DE2213285 A1 DE 2213285A1 DE 19722213285 DE19722213285 DE 19722213285 DE 2213285 A DE2213285 A DE 2213285A DE 2213285 A1 DE2213285 A1 DE 2213285A1
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Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von metallischem Pulver und daraus hergestellten MetallenMethod and device for the production of metallic powder and metals made therefrom

Beim Verfahren zur Herstellung elementarer Metallpulver, insbesondere schwerschmelzbarer und feuerfester Metalle, bei denen ein Plasmareaktor benützt wird, wird das reagierende zugeführte Material in die Reaktionszone des Reaktors eingeführt und der Ausfluß von der Reaktionszone wird in eine Abschreckzone geleitet durch eine wählbar variable Öffnung oder einen Durchgang auf eine Weise, die ein Trennen der metallischen Partikel von dem ausfließenden heißen Gasstrom und ein fortlaufendes Ansammeln des Metallpulvers in einer Sammelzone erlaubt, in der das Metallpulver ausgewählte Eigenschaften aufweist, die durch das Aufrechterhalten gewisser Operationsparameter gesteuertIn the process for the production of elementary metal powders, in particular refractory and refractory metals, in which a plasma reactor is used, the reacting feed material is in the reaction zone of the reactor introduced and the effluent from the reaction zone is passed into a quench zone through a selectable variable Opening or passage in a way that separates the metallic particles from the outflow allowed hot gas flow and a continuous accumulation of the metal powder in a collection zone in which the metal powder has selected properties that are controlled by maintaining certain operational parameters

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werden, wobei diese Operationsparameter einen ausgewählten Differenzdruck des Mediums in der Bammelzone sowie die ßeaktions- und SammelZonentemperaturen umfassen. Die Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens wird ebenso beschrieben wie die Metalle selbst.be, with these operational parameters a selected differential pressure of the medium in the jitter zone as well as the Include reaction and collection zone temperatures. The device for carrying out the process is described as well as the metals themselves.

Diese Erfindung umfaßt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung elementarer metallischer Pulver. Die Erfindung ist vor allem auf schwerschmelzbare feuerfeste Metalle gerichtet, jedoch nicht darauf beschränkt. Derartige schwerschmelzbare Metalle sind beispielsweise Thantal, Wolfram, Molybdän und Columbium. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen höchst reiner elementar metallischer Puder ausgewählter Eigenschaften bei höchster Ausbeute und ausgewählter Partikelgröße, Gestalt und Oberflächenbedingung, all dies in kommerziell auswertbarer, Weise.This invention includes a method and apparatus for making elemental metallic powders. The invention is directed primarily to, but not limited to, refractory metals that are difficult to melt. Such refractory Metals are, for example, thantalum, tungsten, molybdenum and columbium. In particular, the invention relates to a method and apparatus for producing highly pure elementary metallic powders selected Properties with the highest yield and selected particle size, Shape and surface conditions, all of this in a commercially exploitable manner.

Die Erfindung ist weiterhin insbesondere auf Verfahren und Apparate zum Herstellen elementarer metallischer Pulver gerichtet, die einen Plasmareaktor zum Ausführen der Reaktion benutzen oder gebrauchen.The invention further particularly relates to methods and apparatus for making elemental metallic powders directed that use or employ a plasma reactor to carry out the reaction.

Z.B. werden metallische Halogene, Oxyde und Nitrite unter Benützung eines Plasmareaktors zu den ElementarmetallenFor example, metallic halogens, oxides and nitrites are converted into elemental metals using a plasma reactor

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reduziert und in einer relativ reinen Form dargestellt in Mengen, die vorher nicht möglich waren.reduced and presented in a relatively pure form in amounts that were not possible before.

In der Physik der Gasentladungen ist es bekannt, Mittel zum Ausführen chemischer Reaktionen zu verwenden, die einen Plasmafluß oder Plasmastrahl benützen. Die chemischen Reaktionen, die bei dieser Erfindung stattfinden, sind in erster Linie Reduktionen metallischer Verbindungen mit Reduziermitteln wie beispielsweise Wasserstoff oder kohlenstoff. Andere Reaktionen bieten sich dem Fachmann selbst an, wenn in der Beschreibung fortgefahren wird.In the physics of gas discharges it is known to use means for carrying out chemical reactions which use a plasma flow or jet. The chemical reactions that take place in this invention are primarily reductions of metallic compounds with reducing agents such as hydrogen or carbon. Other reactions are obvious to the person skilled in the art if the description is continued.

Die in einem Plasmareaktor erzeugten Temperaturen sind verhältnismäßig hoch, und die hierin stattfindenden Reaktionen sind demzufolge in erster Linie nicht kommerzieller Natur gewesen aus einer ganzen Reihe von Gründen, von denen die gewöhnlichsten darin bestehen, daß die Reaktoren die aufrechterhaltenen Reaktionen nicht unterstützen konnten, ohne beispielsweise die Anodenkammer in schädlicher Weise zu verstopfen, oder es konnten nur Mengen der gewünschten Endprodukte im Laboratoriumsausmaß hergestellt werden, die in den meisten Fällen nicht von einer Menge oder Qualität waren, wie sie bei der kommerziellen Ausführung der Verfahren benötigt wurde, oder weil dem Produkt gewisse wesentliche Eigenschaften fehlten, z.B. Größe und Gestalt der Produktpartikel.The temperatures generated in a plasma reactor are relatively high and the reactions taking place therein are consequently not primarily more commercial For a number of reasons, the most common of which are that the reactors do could not support sustained reactions without, for example, the anode chamber in a detrimental manner to clog, or it was only possible to produce quantities of the desired end products on a laboratory scale, which, in most cases, were not of the quantity or quality found in the commercial version the process was required, or because the product lacked certain essential properties, e.g. size and Shape of the product particles.

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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von elementaren Metallen der Gruppen IVb, Vb und VIb des periodischen Systems, bei dem eine Verbindung dieser Metalle in einer·hohen Temperaturreaktionszone herbeigeführt wird, die durch einen Plasmagenerator erzeugt wird, in einer Weise, um vorher nicht erreichte Mengen des Metalls mit ausgewählter Partikelgröße in einer befriedigenden Reinheit herzustellen, um so die produzierten Metalle für verschiedene kommerzielle Zwecke nutzbar und geeignet zu machen. Die einzelnen Pulver werden ebenfalls beansprucht.The present invention provides a method and an apparatus for the production of elemental metals Groups IVb, Vb and VIb of the periodic table, in which a compound of these metals in a high temperature reaction zone is brought about, which is produced by a plasma generator, in a way that has not been done beforehand achieved amounts of the metal with selected particle size in a satisfactory purity to produce thus making the metals produced usable and suitable for various commercial purposes. The individual powder are also claimed.

Z.B. besteht gegenwärtig ein kommerzielles Bedürfnis nach Thantalpulver von im wesentlichen reiner Form, das eine Partikelgröße besitzt, die genügend groß ist, um Elektroden für Kondensatoren des trockenen oder flüssigen Typs zu bilden. Das Elementarmetall, wie beispielsweise Thantal, das aufgrund der hier beschriebenen Erfindung erhalten wird, entspricht der bei Kondensatoren geforderten Qualität.For example, there is currently a commercial need for thantalum powder in substantially pure form, which has a particle size large enough to cover electrodes for dry or liquid capacitors Type. The elemental metal, such as thantalum, which is based on the invention described here is obtained corresponds to the quality required for capacitors.

Bei der Bildung des elementaren Thantals wird ein metallisches Halogen, wie beispielsweise Thantal Pentaclorid, in einem Plasmareaktor reduziert, wobei ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise Wasserstoff benutzt wird, wobei bei diesem Verfahren die Reinheit des erhaltenen Thantals sehr hoch ist.In the formation of the elemental thantalum, a metallic halogen, such as thantalum pentacloride, is in one Plasma reactor reduced, a reducing agent such as hydrogen is used, with this Process the purity of the thantalum obtained is very high.

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Die Partikelgröße des Metalls wird insgesamt in einer kommerziell vertretbaren und möglichen VerfahrenauswahlThe particle size of the metal is total in a commercially feasible and possible method selection

gesteuert, wobei reichliche Mengen des Elementarmetalls mit großer Ausbeute erzielt werden.controlled, with copious amounts of the elemental metal being obtained with great yield.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung elementarer Metalle zu schaffen.The object of the present invention is to provide a method and a device for the production of elemental metals to accomplish.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um Metallpulver hoher Reinheit zu erhalten, und weiterhin einzigartige Metallpulver zu schaffen.Another object of the invention is to provide a method and an apparatus for converting metal powder maintain high purity and continue to create unique metal powders.

Weiterhin ist ein Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren einer Vorrichtung für die Herstellung von elementaren Metallpulvern ausgewählter Teilchengröße, -gestalt und Oberflächenbedingung zu schaffen.Furthermore, a purpose of the present invention is to provide a method of an apparatus for the manufacture of to create elementary metal powders of selected particle size, shape and surface conditions.

Ein weit era? Zweck dieser Erfindung ist darin zu sehen, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung elementarer Metallpulver zu schaffen, wohei ein Plasmareaktor benutzt wird, um eine Reduktionsreaktion aufrecht zu erhalten.A far what? The purpose of this invention is to be seen in a method and an apparatus for the production to create elementary metal powder, possibly a plasma reactor is used to maintain a reduction reaction.

Es ist weiter ein wichtiger Zweck dieser Erfindung,It is also an important purpose of this invention

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Elementarmetallpulver ausgewählter Teilchengröße darzustellen, die ein Plasma benutzen, in dem eine ausgewählte Flüssigkeitsdrucksteuerung zwischen einer heißen Zone und einer Rückgewinnungszone aufrecht erhalten wird, um das gewünschte Endprodukt zu erhalten.To represent elemental metal powders of selected particle size using a plasma in which a selected fluid pressure control between a hot zone and a recovery zone is maintained to achieve the desired End product.

Es ist weiterhin eine spezifischere Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren metallischer Verbindungen in die elementarmetallische Form in einem Plasmareaktor zu schaffen.It is also a more specific object of this invention a method and an apparatus for reducing metallic compounds to the elemental metallic form to create in a plasma reactor.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung für das reduzieren metallischer Halogene, Oxyde und Nitrite in das Elementarmetall. Another purpose of the invention is to provide a method and an apparatus for reducing metal Halogens, Oxides and Nitrites in the elemental metal.

Es ist weiterhin ein Zweck dieser Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Reduktion metallischer Halogene in einem Plasmareaktor zu schaffen, in dem die reagierenden Mittel in eine Reaktionszone des Plasmareaktors eingeführt werden und die elementaren Metalle in einer Sammelzone gesammelt werden.It is further a purpose of this invention to provide a method and an apparatus for the reduction of metals To create halogens in a plasma reactor, in which the reacting agents are in a reaction zone of the plasma reactor are introduced and the elemental metals are collected in a collection zone.

Es ist weiterhin eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Elementarmetall in einem Plasmareaktor zu schaffen, in dem derIt is further an object of this invention to provide a method and apparatus for making elemental metal to create in a plasma reactor in which the

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Ausfluß aus der Reaktionszane durch eine Sammelzone fließt, in der ausgewählte Steuerung des Differenzdrucks und der Temperatur zwischen diesen Zonen die Bildung von Metallpartikeln in einer ausgewählten Yi/eise erlaubt.Effluent from the reaction zone flows through a collection zone, in which the differential pressure and the selected control Temperature between these zones allows the formation of metal particles in a selected range.

Es ist weiterhin eine spezifische Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren schwerschmelzbarer hitzebeständiger Metallverbindungen zu schaffen, zB. Thantal, Wolfram, Molybdän und Cplumbiumverbindungen, die in den elementaren metallischen Zustand übergeführt werden, in dem diese Metalle von hoher Reinheit und ausgewählter Teilchengröße sind.It is also a specific object of the invention to provide a method and an apparatus for reducing refractories to create heat-resistant metal connections, e.g. Thantalum, tungsten, molybdenum and cplumbium compounds, which are converted into the elementary metallic state in which these metals are of high purity and selected Particle size are.

Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, ein Plasmareaktorverfahren zur Herstellung elementarer Metalle zu schaffen, bei dem das reagierende Metall nach der Anode des Reaktors eingeführt wird und der Ausfluß aus dem Reaktor durch einen wählbar variablen Durchgang in einer ausgewählten gesteuerten Weise in eine Sammelzone gerichtet und geführt wird, in der das elementare Metall gesammelt wird.It is also an object of the invention to provide a plasma reactor process for the production of elementary To create metals in which the reacting metal is introduced after the anode of the reactor and the effluent from the reactor through a selectively variable passage in a selected controlled manner into a collection zone is directed and guided, in which the elementary metal is collected.

Es ist ein weiterer Zweck der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduktion metallischer Halogene, z.B. Columbiumpentaclorid oder Thantalpentachlorid,It is a further purpose of the invention to provide a method and an apparatus for reducing metallic halogens, e.g. columbium pentacloride or thantalum pentachloride,

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in einem Wasserstoffplasmareaktorverfahren zu schaffen, "bei dem die metallische Verbindung nach der Anode eingeführt wird und dier Ausfluß aus der Reaktionszone durch eine Temperaturgradientzone, innerhalb der ein Sammler angeordnet ist, geführt wird, um den Durchgang für das ausfließende Medium durch diese Temperatürgradientzone zu variieren.in a hydrogen plasma reactor process to create "in which the metallic compound is introduced after the anode and the effluent from the reaction zone by a temperature gradient zone within which a Collector is arranged, is guided to the passage for the outflowing medium through this temperature gradient zone to vary.

Andere Zwecke und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die nur beispielhaften Charakter haben.Other purposes and advantages of the invention will become apparent from the following description and accompanying drawings apparent, which are only exemplary in nature.

Grundsätzlich umfaßt das Verfahren der Erfindung bei einem Ausführungsbeispiel ein Verfahren zur Herstellung elementarer Metalle, bei dem ein reaktionsfähiger Stoff in einen Plasmareaktor nach der Anode des Reaktors eingeführt wird und der Ausflußstrom aus der Reaktionszone durch einen variablen Durchgang in einer wählbar gesteuerten Weise in eine Sammelzone geführt wird, in der das elementare Metall in verhältnismäßig reiner Form und mit bestimmter Teilchengröße erhalten wird, während die Auswahlsteuerung des ausfließenden Stroms aufrecht erhalten wird.Basically, the method of the invention encompasses one Embodiment a method for the production of elemental metals, in which a reactive substance in a plasma reactor is introduced after the anode of the reactor and the effluent from the reaction zone through a variable passage is guided in a selectable controlled manner into a collecting zone in which the elementary metal is obtained in relatively pure form and with a certain particle size, while the selection control of the effluent Stroms is maintained.

Eine Maßnahme zum Ausführen des obigen Verfahrens ist die Benützung einer Plasmareaktorvorrichtung, die die .One measure for carrying out the above method is the use of a plasma reactor device which has the.

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Reaktion einer Reaktorkammer mit einer Kathode und einer Anode umfaßt, innerhalb derer ein Plasmabogen erzeugt wird, Eine Reaktionszone steht mit dieser Reaktorkammer in Verbindung, in die das reaktionsfähige zugeführte Material nach der Anode eingebracht wird. Ein Abschreckelement, das das Reaktionszonenelement umfaßt, lenkt den Strom des Ausflußes durch einen ausgerichteten Kanal, und Sammelmittel sind innerhalb des Abschreckelements und dem Kanal angeordnet, um dadurch- einen wählbar variablen Durchgang zu bilden, durch den der Ausfluß fließt. Durch das sich Anhäufen des elementaren Metalls an den Sammelelementen, wird unter Aufrechterhaltung eines ausgewählten Differenzdrucks zwischen der Reaktionszone und der Sammelzone und ausgewählter Temperaturen in der Reaktions- und Sairmelzone ein ausgewähltes Reaktionsprodukt aus dem Ab- bzw. Ausfluß erhalten.Reaction of a reactor chamber with a cathode and a Comprises anode, within which a plasma arc is generated, a reaction zone is in communication with this reactor chamber, into which the reactive material supplied is introduced after the anode. A deterrent, comprising the reaction zone element directs the flow of effluent through an aligned channel, and Collection means are arranged within the quenching element and the channel, thereby making a selectable variable To form a passage through which the effluent flows. As the elementary metal accumulates on the collecting elements, while maintaining a selected differential pressure between the reaction zone and the collection zone and selected temperatures in the reaction and Sairmel zones, a selected reaction product from the Outflow received.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

Fig. 1 ein Flußdiagramm für die Praxis eines Verfahrens der Erfindung,Fig. 1 is a flow chart for the practice of a method of the invention;

Fig. 2 schematisch das Beispiel einer Vorrichtung für die Praxis der in ^'ig. 1 dargestellten Methode,Fig. 2 schematically shows the example of a device for the practice of in ^ 'ig. 1 method shown,

Fig. 3 eine Teilansicht eines Plasmareaktors, der eineFig. 3 is a partial view of a plasma reactor, the one

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spezifische Verkörperung der Erfindung "benutzt,specific embodiment of the invention "used,

Fig. 4 eine Teilansicht ähnlich der in Fig. 3, «jedoch für die praktische Anwendung der Erfindung auf fortlaufender Basis modifiziert,FIG. 4 is a partial view similar to that in FIG. 3, but modified for the practice of the invention on an ongoing basis,

Fig. 5 bis 8 einschl. mikroskopische Aufnahmen bei verschiedener Vergrößerung, die das Thantalpulver der Erfindung darstellen undFig. 5 to 8 including microscopic photographs of various Enlargement showing the thantalum powder of the invention and

Fig. 9 "bis 12 einschl. 'vergleichende mikroskopische Darstellungen des bekannten Thantals mit entsprechenden Vergrößerungen zum Zweck des Unterscheidens des Thantals nach der Erfindung von den "bekannten.9 "to 12 including" comparative microscopic representations of the well-known thantalum with corresponding enlargements for the purpose of differentiation of the thantalum according to the invention of the "known.

Zur Einführung und zum besseren Verständnis des Umfangs und der Breite der Erfindung soll eine kurze allgemeine -Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung gegeben werden.To introduce and better understand the scope and the breadth of the invention is intended to be a brief general description of the method and apparatus of the invention are given.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird ein spezifisches Verfahren des erfindungsgemäßen Prozesses und ein beispielsweise verwendeter Apparat zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Der Plasmagenerator 2 ist im allgemeinen einer der konventionellen Art, der die gewöhnlich verwendete Kathode und Anode besitzt, dieReferring to Figs. 1 and 2, a specific method of the process of the present invention and an example apparatus used for carrying out the method according to the invention is shown. The plasma generator 2 is generally of the conventional type having the commonly used cathode and anode, the

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in geeigneter Weise mit einer Kraftquelle-verbunden ist, so daß ein Potential im -Bereich der Anodenzone 4 hergestellt wird. Die Einführung eines stabilisierenden oder inerten Gases oder eines reaktionsfähigen Gases in die Anodenzone 4 stellt ein reaktionsfähiges Plasma im allgemeinen innerhalb der Anodeuzone 4 her, das sich axial nach unten in Richtung des Pfeiles, der in *nig. 2 gezeigt ist, erstreckt. is suitably connected to a power source, so that a potential in the region of the anode zone 4 is established. The introduction of a stabilizing or inert gas or a reactive gas into the anode zone 4 produces a reactive plasma generally within the anode zone 4 which extends axially downwards in the direction of the arrow pointing in * n ig. 2 is shown.

So weit entspricht der beschriebene 'Plasmagenerator dem bekannten Typ, ist jedoch so abgeändert, daß ein Zuführmaterial, das eine feuerfeste Metallverbindung umfaßt aus dem das Elementarmetall erhalten werden soll, über den Eingang 6 selbst eingeführt wird (oder in einigen Fällen mit einem Einführen durch ein Trägergas, wie es später ersichtlich werden wird), so daß das Zuführmaterial unterhalb der Anode und annäherungs- und näherungsweise in das erzeugte Plasma geführt wird. Das Einführen des Zuführmaterials in dieser Weise verhindert wirksam den . Aufbau von Reaktionsprodukten auf der Anodenoberfläche.So far the described 'plasma generator corresponds to that known type, but is modified so that a feed material comprising a refractory metal compound from which the elemental metal is to be obtained, is introduced via the entrance 6 itself (or in some Cases with introduction by a carrier gas, as will be seen later), so that the feed material is guided below the anode and approximately and approximately into the generated plasma. Introducing the Feed material in this way effectively prevents the. Build-up of reaction products on the anode surface.

Wenn ein stabilisierendes Gas zur Erzeugung des Plasmas benutzt wird, kann das Trägergas für das Zufuhrmaterial auch ein Reaktionsgas, wie beispielsweise Wasserstoff, enthalt», wobei die feuerfeste Met all verbindung reduziert. wird, und/oder ein Reaktionsgas kann in der Nähe derIf a stabilizing gas is used to generate the plasma, the carrier gas can be used for the feed material also contains a reaction gas, such as hydrogen, for example, the refractory metal all compound being reduced. is, and / or a reaction gas can be in the vicinity of the

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Einführstelle des Zufuhrmaterials durch den Reaktionsgaseinlaß 8 eingeführt werden. Das zugeführte Material und das Reaktionsgas werden durch das Plasma getragen, in das ein sich axial erstreckendes Reaktionselement 1o hineinragt. Das Element 1o besteht aus einem Material, das vorzugsweise inert gegenüber Reaktionsstoffen und Reaktionsbedingungen ist (ein solches Material kann beispielsweise Wolfram sein). Andere feuerfeste Metalle genügen ebenfalls und werden nach ihrer Fähigkeit, den hohen auftretenden Temperaturen zu widerstehen ausgewählt; wenn sie nicht aerodieren und die darzustellenden Elementarmetalle verunreinigen.Point of introduction of the feed material through the reaction gas inlet 8 will be introduced. The material supplied and the reaction gas are carried through the plasma into which an axially extending reaction element 1o protrudes. The element 1o consists of a material that is preferably inert to reactants and reaction conditions is (such a material can be tungsten, for example). Other refractory metals will also suffice and will continue to do so selected for their ability to withstand the high temperatures encountered; if they don't aerode and contaminate the elemental metals to be represented.

Das Organ 1o begrenzt im allgemeinen die Hauptreaktionszone 12, aus der Ausfluß durch den niedrigeren Abschnitt 14 des Organs 1o in die Sammelanlage fließt, die im allgemeinen mit 16 bezeichnet ist, und durch einen Auslaß 18, der in der Wand des Abschreckorgans 2o vorgesehen ist.The organ 10 generally delimits the main reaction zone 12, from which effluent flows through the lower section 14 of the organ 1o into the collecting system, which in general at 16, and through an outlet 18 provided in the wall of the quenching member 2o.

Wie dargestellt, sind die Reaktionszone 12 und eine Sammelzone 22 innerhalb der Begrenzung des Abschreckorgans 20 des gewöhnlich flussigkeitsgekuhlten Typs angeordnet. Die Sammelanlage 16 umfaßt bei diesem Beispiel ein zylindrisches büchsenähnliches Element 24 aus ebenfalls inerten Material, dessen Wände sich aufwärts erstrecken mit im wesentlichen flüssigkeitsdichter Berührung mit einem horizontalen Abschnitt 15, der nach aussen gerichtetenAs shown, the reaction zone 12 and a collection zone 22 are within the boundary of the quench member 20 of the usually liquid-cooled type. The collection system 16 in this example comprises a cylindrical can-like element 24 from FIG inert material, the walls of which extend upwardly in substantially liquid-tight contact with a horizontal section 15, which is outwardly directed

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Wand 14 des Organs 1o. Innerhalb der Büchse 24, die im allgemeinen die Sammelzone 22 begrenzt, ist der andere Abschnitt der Sammelanlage 16 angeordnet, wobei'das Sammelabschlußelement 26 einen periphäreri Rand 25 aufweist. Es soll darauf hingewiesen werden, daß ein Temperaturgradient zwischen dem verlängerten oberen Abschnitt des Glieds 1o und den geneigten Wandabschnitten 14 aufrecht erhalten wird.Wall 14 of the organ 1o. Inside the sleeve 24, which is in generally delimiting the collection zone 22, the other section of the collection system 16 is arranged, whereby'das Collective closure element 26 has a peripheral edge 25. It should be noted that a temperature gradient between the extended upper portion of the link 1o and the inclined wall portions 14 is obtained.

Die Sammelkappe 26 ist im wesentlichen von tassenförmiger Gestalt und besitzt eine größere periphäre Ausbildung, die mit den Wandabschnitten 14 des Elements 1o zusammenfällt Ein Unterstützungselement 28 ist am Boden des Sammelbehälters 26 befestigt und erstreckt sich durch eine Öffnung 3o, die am Boden des Abschreckelements 2o in einer Weise vorgesehen ist, die eine axiale Bewegung des Sammelbehälters 26 ermöglicht in -dichtung des Pfeils im wesentlichen über die- gesamte Länge der Büchse 24. Theoretisch bestimmt das Glied 1o zusammen mit der Innenfläche des Sammelbehälters 26 im allgemeinen die Grenzen der Reaktionszone 12, obwohl die hauptsächliche Reaktion der Reaktionspartner oberhalb des Sammelbehälters 26 stattfindet.The collecting cap 26 is of substantially cup shape and has a larger peripheral formation, which is with the wall portions 14 of the element 1o coincides A support member 28 on the B o d e of the collecting n fixed 26 and extends through an opening 3o disposed at the bottom of the quenching element 2o is provided in a manner that allows axial movement of the collecting container 26 in the seal of the arrow substantially over the entire length of the sleeve 24. Theoretically, the member 1o together with the inner surface of the collecting container 26 generally defines the limits of the Reaction zone 12, although the main reaction of the reactants takes place above the collecting vessel 26.

Aus offensichtlichen Gründen bestehen die Konstruktionsmaterialien des Elements 1o, zumindest das Innere der For obvious reasons, the materials of construction of the element 1o, at least the interior of the

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Büchse 24, der Sammelbehälter 26 und das Unterstützungselement 28 aus inerten Materialien gegenüber den Reaktionsbedingungen, .Reaktionspartnern und den erhaltenen elementaren Metallen.Sleeve 24, the collecting container 26 and the support element 28 made of inert materials with respect to the reaction conditions, .Reaktionspartner and the elementary obtained Metals.

Im praktischen Verfahren, bei dem die schematisch dargestellte Vorrichtung genutzt wird, bildet ein Spalt zwischen dem waagrechten Wandabschnitt 15 und dem Rand 25 des Sammelelemente 26 einen Durchgang 32, der wählbar variabel ist, um den Ausflußstrom von der Rektionszone church den Auslaß 18 zu steuern. Der Durchgang 32 kann aufgrund der axialen Bewegung des Sammelbehälters 26 wählbar variiert werden für einen Zweck, der später beschrieben werden wird.In the practical process in which the device shown schematically is used, a gap forms between the horizontal wall section 15 and the edge 25 of the collecting element 26 have a passage 32 which can be selected is variable to the effluent flow from the rectification zone church to control outlet 18. The passage 32 can be due to the axial movement of the sump 26 can be selectively varied for a purpose to be described later will be.

Zu Beginn des Verfahrens ist das Organ 26 so angeordnet, daß der Durchgang 32 eine Größe von etwa o,o3i2 - o,5 zoll aufweist, mit einem anfänglichen Zwischenraum von ungefähr o,125 zoll, was im allgemeinen genügend ist. Nach einer gewissen Zeit beginnt sich partikelförmiges Letall aus dem Ausfluß, der durch den Durchgang 32 in einer Weise, wie durch die Pfeile dargestellt, ausfließt, in Schwammform auf und über den Rand 25 aufzubauen, und er wächst bis zu den äusseren Begrenzungen der Innenwand der Büchse oder Hülse 24, wie aus der Zeichnung hervorgeht. Der Schwamm ist anfänglich etwa pfannenkuchenförmig ausgebildet undAt the beginning of the procedure, organ 26 is arranged in such a way that that the passage 32 is about 0.03i2 - 0.5 inches in size with an initial gap of about 0.15 inches, which is generally sufficient. After a certain Particulate lethal begins to run out of time Outflow flowing through the passage 32 in a manner as shown by the arrows, in the form of a sponge build up and over the edge 25 and it grows up to the outer boundaries of the inner wall of the sleeve or sleeve 24, as can be seen from the drawing. The sponge is initially approximately pancake-shaped and

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verhindert aufgrund seiner Lage den Fluß des Ausflusses durch den Durchgang 32, erfüllt jedoch eine wichtige Punktion insofern, als der Ausfluß, wenn erxdurch die Lücken des Pfannkuchens (donut) fließt, noch mehr Metallpartikel absetzt und so eine größere Rückgewinnung erlaubt. /because of its location prevents the discharge from flowing through passage 32, however, fulfills an important one Puncture insofar as the discharge, if erx through the Gaps in the pancake (donut) flows, even more metal particles settle and so greater recovery permitted. /

Das Stützelement 28 wird periodisch axial nach unten bewegt, um den Durchgang 32 genügend groß zu halten, um den Durchgang des Ausflusses und weiteren Aufbau des metallischen Schwamms zu ermöglichen, dessen Höhe oder Tiefe sich im wesentlichen über die ganze Länge der Hülse 24 erstreckt, wobei hierbei etwas herzustellen, was als metallischer Schwamm betrachtet werden kann in der Form eines verlängerten Pfannkuchens (elongate donut) in unregelmäßiger zylindrischer Form·The support member 28 is periodically moved axially downward to keep the passage 32 large enough to to allow the passage of the discharge and further build-up of the metallic sponge, its height or Depth extends essentially over the entire length of the sleeve 24, thereby producing what is called Metallic sponge can be viewed in the shape of an elongated pancake (elongate donut) in irregular cylindrical shape

Nach Vollendung des Zyklus kann der Sammler 16 von der Begrenzung des Abschreckelements 2o entfernt werden und das partikelförmige Metall aus dem Inneren der Büchse und der Oberfläche des Sammelbehälters 26 abgeschabt oder abgekratzt werden. Das wiedergewonnene Metall ist von aussergewöhnlich hoher Reinheit und besitzt einzigartige Eigenschaften, wobei die Partikelgröße (Fisher Sub sieve particle size) sich innerhalb eines Bereichs von etwa 0,5 - 12 Mikron erstreckt oder auch größer ist, was vonUpon completion of the cycle, the collector 16 can be removed from the perimeter of the quenching element 2o and the particulate metal from inside the can and the surface of the collecting container 26 can be scraped or scraped off. The recovered metal is from exceptionally high purity and has unique properties, whereby the particle size (Fisher Sub sieve particle size) extends within a range of about 0.5 - 12 microns or is larger than that of

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den Bedingungen abhängt, unter denen die Ansammlung aufgebaut wurde. Im allgemeinen werden Partikelgrößen zwischen einem und zehn Mikron gebildet. Wie weiter unten noch näher erläutert werden wird, kann die Partikelgröße des rückgewonnenen' Metalls ausgewählt gesteuert werden durch Variation der Größe des Durchgangs 32, durch den der Ausfluß des Plasmareaktors durchtritt.depends on the conditions under which the cluster was built. In general, particle sizes are between one and ten microns. As will be explained in more detail below, the particle size of the recovered ' Metal can be selected to be controlled by varying the size of the passage 32 through which the outflow the plasma reactor passes.

In einigen Fällen ist es wünschenswert, noch kleinere Metallpartikel zu gewinnen, oder aber man wünscht Produkte, die selbst wieder als Zufuhrmaterial oder in Verbindung mit anderem Zufuhrmaterial wieder eingeführt werden. Der Durchfluß oder Abfallausfluß wird vom System durch den Auslaß 18 entfernt und kann geeigneten Wärmeaustauschern, Separatoren oder anderen konventionellen Wiedergewinnungsapparaten zugeführt werden, "enn es nur als Zufuhrmaterial eingeführt wird, sind die schwerschmelzbaren Metallteilchen als größere Partikel ausgewählter Größe gebildet, z.B. von einer Größe von etwa 10 Mikron.In some cases it is desirable to obtain even smaller metal particles, or products are desired which are reintroduced themselves as feed material or in connection with other feed material. Of the Flow or waste effluent is removed from the system through outlet 18 and may be passed to suitable heat exchangers, Separators or other conventional recovery apparatus are fed, if only as feed material is introduced, the refractory metal particles are formed as larger particles of selected size, e.g. about 10 microns in size.

Der Plasmagenerator sollte so eingerichtet sein, daß eine neutrale Gastemperatur in dem Plasmareaktor erhalten wird, die genügend hoch ist (2000 K. - 5000 K), um die gewünschte chemische Reaktion zu erhalten. In der .tiegel wird die Reaktion unter atmosphärischem Druck oder leicht darüber ausgeführt .The plasma generator should be set up so that one neutral gas temperature is obtained in the plasma reactor, which is high enough (2000 K. - 5000 K) to achieve the desired get chemical reaction. In the crucible, the reaction is carried out under atmospheric pressure or slightly above it .

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Es können verschiedene Gase zum Stabilisieren des Plasmas benutzt werden, wie z.B. inerte Gase, z.B. Helium oder Argon, oder reagierende bzw. reaktionsfähige Gase, z.B. Wasserstoff, Stickstoff oder Methan. Die Art des stabilisierenden Gases, das bei der Erzeugung des Plasmas benutzt wird, und die Leistungsaufnahme des Generators bestimmt notwendigerweise die Temperaturen, die hierbei erzeugt werden.Various gases can be used to stabilize the plasma, such as inert gases, e.g. helium or Argon, or reactive gases, e.g. Hydrogen, nitrogen or methane. The type of stabilizing gas that is used in the creation of the plasma is used, and the power consumption of the generator necessarily determines the temperatures that are generated here will.

Die Leistungseingabe in den Plasmagenerator bestimmt zum größten Teil die Intensität der Reaktion, die im Plasmastrom erzeugt wird, und kann variiert werden unter Beachtung der vorher genannten Kriterien.The power input into the plasma generator determines the largely the intensity of the reaction that is generated in the plasma stream, and can be varied taking into account of the aforementioned criteria.

Um ein richtiges Vermischen zu erhalten und das Zufuhrmaterial in die Reaktionszone zu bringen, hat es sich als günstig erwiesen, ein Träger- oder Zufuhrgas zu verwenden. Dieses Zufuhrgas kann eines der oben erwähnten stabilisierenden Gase sein, oder es kann ein reaktionsfähiges Gas sein, wie z.B. Wasserstoff, wenn die Reduktion einer metallischen Verbindung beabsichtigt ist. Es kann deshalb folglich in einigen Fällen einer der Reaktionspartner wie z.B. Wasserstoff, benutzt werden, um den Plasmastrom zu erzeugen und ausserdem das Ausgangsmaterial in den Reaktor zu tragen. Dies ist besonders dann wünschenswert, wenn beim Zugrundelegen der erfindungsgemäßen Methode hohe Ausbeuten erhalten werden beim Vorliegen überschüssigerIn order to get proper mixing and bring the feed into the reaction zone, it has been found to be proven beneficial to use a carrier or feed gas. This feed gas can be one of the stabilizing agents mentioned above It can be gases, or it can be a reactive gas, such as hydrogen if the reduction a metallic connection is intended. Therefore, in some cases, one of the reactants, such as hydrogen, can be used to generate the Generate plasma flow and also carry the starting material into the reactor. This is particularly desirable if when taking the method according to the invention as a basis high yields are obtained when excess is present

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stöcheometrischer Mengen von Wasserstoff, die für die Reduktion genutzt werden können.stoecheometric amounts of hydrogen necessary for the Reduction can be used.

Wenn eine schwerschmelzbare Metallverbindung, beispielsweise. Thantalpentachlorid in Thantal durch Reduktion mit Wasserstoffgas umgewandelt werden soll, hängen die Leichtigkeit und die Höhe der Umwandlung von dem überschüssigen Wasserstoffverhältnis über den stöcheometrischen Betrag ab, der erforderlich ist, um im wesentlichen eine vollständige Umwandlung des Thäntalpentachlorids in Thantalmetall zu erhalten. Vorzugsweise wird ein Überschuß an Wasserstoff verwendet, der im wesentlichen eine vollständige Umwandlung bei den besonderen Reduktionstemperaturen und Drücken, die angewandt werden, bewirkt. £in Wasserstoff Überschuß von ungefähr 5-^5 mal bei einem Durchschnitt von etwa Ίο - 12 mal der stöcheometrischen Menge bei einem Temperaturbereich von ungefähr 25oo°K - 3ooo°K erlauben im wesentlichen die vollständige Umwandlung.If a refractory metal compound, for example. Thantalum pentachloride to be converted into thantalum by reduction with hydrogen gas depends on the ease and the amount of conversion from the excess hydrogen ratio over the stoecheometric amount that is required for essentially complete conversion of the thantalum pentachloride to thantalum metal to obtain. Preferably an excess of hydrogen is used which is essentially complete Conversion is effected at the particular reduction temperatures and pressures employed. £ in hydrogen About 5- ^ 5 times excess at an average from about Ίο - 12 times the stoichiometric amount at a temperature range of approximately 25oo ° K - 3,000 ° K allow essentially complete conversion.

Ein Vorheizen des Stabilisierergases und/oder des Zuführoder Trägergases kann unter gewissen Bedingungen nützlich sein. Im allgemeinen ist ein Vorheizen nicht notwendig. Wenn es jedoch erwünscht ist, das Ausgangsmaterial im dampfförmigen Zustand mit einem Trägergas einzuführen, kann das Vorheizen des Trägergases notwendig sein, um das Ausgangsmaterial in den gasförmigen Zustand zu bringen.Preheating the stabilizer gas and / or the feed or carrier gas can be useful under certain conditions be. In general, preheating is not necessary. However, if desired, the starting material in the introduce the vapor state with a carrier gas, It may be necessary to preheat the carrier gas in order to bring the starting material into the gaseous state.

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Es wurde jedoch herausgefunden, daß das Überführen in den gasförmigen Zustand und/oder das Vorheizen des Ausgangsmaterials oder des Trägergases nicht notwendig ist.However, it has been found that the gaseous state and / or the preheating of the starting material or the carrier gas is not necessary.

Das Ausgangsmaterial, das in der Praxis berücksichtigt wird, kann in Partikelform vorliegendes Metall sein,- das als Abfall oder Nebenprodukt in anderen Verfahren erhalten wird oder als Nebenprodukt beim Ausüben einer der erfindungsgemäßen Verfahren, bei denen es wünschenswert ist, im wesentlichen größere Partikelgrößen zu erhalten als die kleinere Partikelgröße der Ausgangsstoffe. ■: · ■The starting material that is taken into account in practice can be metal present in particulate form - that as waste or by-product obtained in other processes or as a by-product in practicing any of the invention Processes in which it is desirable to obtain substantially larger particle sizes than the smaller one Particle size of the starting materials. ■: · ■

In anderen Fällen wie es im allgemeinen, mehr in Betracht kommt kann das reaktionsfähige Ausgangsmaterial eine schwerschmelzbare;metallische Verbindung sein, aus der das gewünschte Metall rückgewonnen werden soll. Derartige Metalle, die rückgewonnen werden sollen, umfassen im allgemeinen diejenigen, die oben erwähnt wurden, also insbesondere Thantal, Molybdän, Wolfram, und Columbium oder Niob. Die Halogene dieser Metalle wie auch die Oxyde sind ebenfalls geeignet und schließen derartige beispielhafte Verbindungen wie Thantalpentachlorid, Columbiumpentachlorid, Wolframpentachlorid und Molybdänpentachlorid ein. Es können jedoch auch andere Chloride, wie z.B. Ti Cl^Hf Cl^jVCl4, WCIg, und ähnliche Veroindungen benützt werden. Im allgemeinen genügt jede der in der Chemie bekannten und darge-In other cases, as is generally more contemplated, the reactive starting material may be a refractory material ; be metallic compound from which the desired metal is to be recovered. Such metals to be recovered generally include those mentioned above, specifically thantalum, molybdenum, tungsten, and columbium or niobium. The halogens of these metals as well as the oxides are also suitable and include such exemplary compounds as thantalum pentachloride, columbium pentachloride, tungsten tachloride and molybdenum pentachloride. However, other chlorides such as Ti Cl ^ Hf Cl ^ jVCl 4 , WCIg, and similar compounds can also be used. In general, any of the known and presented in chemistry is sufficient.

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stellten Verbindungen den Anforderungen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Daher wird die Reduktion zu den Metallen, bei der Kohlenstoff, Natrium oder ähnliches benutzt werden, ebenfalls beabsichtigt. Anschaulich sind die Wasserstoffreduktiori von Ammoniumparamolybdat KinOgMOn 0^1, - 4 H2°J und Wolframtrioxid J WO,J , ebenso die Kohlenstoffreduktion der Oxide.presented compounds to the requirements of the process according to the invention. Therefore, the reduction to metals using carbon, sodium or the like is also intended. The hydrogen reductions of ammonium paramolybdate KinOgMOn 0 ^ 1 , - 4 H 2 ° J and tungsten trioxide J WO, J, as well as the carbon reduction of the oxides are clear.

Die .Reinheit der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Metallpulver hängt im großen Ausmaß von der Reinheit der Reaktionspartner ab, d.h. den schwerschmelzbaren Metallausgangsstoffen, den schwerschmelzbaren Metallverbindungen und den anderen Reaktionspartnern, wie den Reduktionsmitteln, z.B. Wasserstoff. Auch die Werkstoffe, aus denen der Reaktor und die Vorrichtung, in der das Verfahren abläuft, bestehen, spielen eine wichtige Rolle. Als günstig haben sich erwiesen die Materialien, die gewähnlich bei hohen Temperaturen angewendet werden und die im wesentlichen chemisch inert und resistent gegenüber den Reaktionspartnern sind bei bestimmten Verfahrensbedingungen mit den besonderen Ausgangsmaterialien.The purity of the obtained by the process according to the invention Metal powder depends to a large extent on the purity of the reactants, i.e. those that are difficult to melt Metal starting materials, the refractory metal compounds and the other reactants, such as the reducing agents, e.g., hydrogen. Also the materials from which the reactor and the apparatus in which the process takes place play an important role. As cheap have proven the materials which are usually used at high temperatures and which are essentially are chemically inert and resistant to the reactants under certain process conditions with the special raw materials.

Vorzugsweise werden die Reaktor- und Sammlerabschnitte der Vorrichtung aus den Metallen hergestellt oder mit diesen bedeckt, die rückgewonnen werden sollen, oder sie bestehen aus einem der anderen gewöhnlich gehandeltenPreferably, the reactor and collector sections of the device are made from or with the metals that are to be recovered, or they consist of one of the others commonly traded

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schwerschmelzbaren Metallen wie z.B. Wolfram. Um die hohe Reinheit sicherzustellen, soll die Vorrichtung vor Beginn der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem inerten Reinigungsgas wie beispielsweise Argon oder Helium, gereinigt werden. Diese Tatsachen sind ebenso gut wie andere ganz allgemein bekannt in der Metallurgie und brauchen hier nicht weiter ausgeführt zu werden.refractory metals such as tungsten. To the The device should ensure high purity before starting the method according to the invention be cleaned with an inert cleaning gas such as argon or helium. These facts are also well known in metallurgy like others and need not be further elaborated here.

In -B'ig. 3 ist eine spezielle Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausführen einer Verkörperung der Erfindung beschrieben. Der Reaktor 4o ist als konventioneller Typ dargestellt, der den gewöhnlichen Reaktorkopf 42 aufweist (wobei nur der Anodenabschnitt dargestellt ist). Der Anodenaufbau 44 wird in geeigneter Weise wassergekühlt und ist in axialer Ausrichtung mit der Speisemanschette 46 angeordnet, die ebenfalls mittels des Wassereinlasses 48 und geeigneten Wasserleitungen, die nicht gezeigt sind, wassergekühlt ist. Die Manschette 46 ist ringförmig ausgebildet und mit einem inneren Belag 5o eines inerten Materials, wie beispielsweise Bornitrid, bedeckt. Das Speisematerial oder Ausgangsmaterial kann mittels einer Reihe von Kanälen oder eines Zufuhrkanals 52 durch die Speisemanschette 46 eingeführt werden. Das Einführen zusätzlichen Reduziermaterials, Stabilisiergases oder ähnliches durch die nicht gezeigten Kanäle kann ebenfalls vorgesehen werden, obwohl die Einlasse für das stabilisierende Gas und die Reduktionsmittel im Reaktorkopf 42 oberhalb des Ano-denaufbaus 44 vorgesehen sind und hierIn -B'ig. 3 is a specific apparatus and method for carrying out an embodiment of the invention. The reactor 4o is shown as a conventional type, which has the usual reactor head 42 (only the anode section is shown). The anode assembly 44 is suitably water cooled and is arranged in axial alignment with the feed sleeve 46, which is also is water cooled by means of the water inlet 48 and suitable water lines, not shown. The cuff 46 is annular and has an inner lining 5o of an inert material, such as Boron nitride, covered. The food or raw material may be introduced through the feed sleeve 46 by a series of channels or a feed channel 52. The introduction of additional reducing material, stabilizing gas or the like through the channels (not shown) can also be provided, although the inlets for the stabilizing gas and the reducing agent are provided in the reactor head 42 above the anode structure 44 and here

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nicht gezeigt sind.are not shown.

Unterhalb des Anodenaufbaus 44 ist der Abschreckbehälter oder Tank 54 des herkömmlichen wassergekühlten Typs angeordnet, der mit dem Wassereinlaß 56 und dem Wasserauslaß 58 versehen ist, so daß das Kühlmedium in herkömmlicher t/eise zirkulieren kann. In der V/and des Abschrecktanks 54 kann eine Beobachtungsöffnung 6o vorgesehen sein. Andere Beobachtungsöffnung^ die im allgemeinen bei 62 angeordnet sind und nicht dargestellt sind, können auch so vorgesehen sein, daß es möglich ist, das Innere der Abschreckkammer 54 zu beobachten. Die Abschreckkammer 54 ist mit dem Reaktorkopf 42 flüssigkeitsdicht mittels eines Kopfstücks 64 in herkömmlicher Weise verbunden und mit einem Boden 66 versehen, der einen entfernbaren Deckel 68 besitzt, der mit einer Durchgangsbohrung 7o versehen ist, deren Zweck später beschrieben werden soll. Der Ausflußablaß 7^ ist an der Seitenwand der Abschreckkammer 54 angeordnet.Beneath the anode assembly 44 is the quench vessel or tank 54 of the conventional water-cooled type, which is provided with the water inlet 56 and the water outlet 58, so that the cooling medium in conventional t / ice can circulate. In the V / and of the quench tank 54, an observation opening 6o can be provided. Other observation opening ^ those in general at 62 are arranged and are not shown, can also be provided so that it is possible to the interior the quench chamber 54 to be observed. The quenching chamber 54 is liquid-tight with the reactor head 42 connected by means of a head piece 64 in a conventional manner and provided with a bottom 66, the one has removable cover 68 which is provided with a through hole 7o, the purpose of which will be described later shall be. The outlet 7 ^ is at the Side wall of the quenching chamber 54 is arranged.

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Unterhalt) des Anodenaufbaus 44 und der Manschette 46 ist eine Reaktionszone angeordnet, die im allgemeinen mit "bezeichnet ist, wobei die Reaktionszone ein halsförmiges Element 74 mit einem oberen Planschabschnitt 76 umfaßt, der von dem Unterstützungskragen 78» der für diesen Zweck vorgesehen ist, unterstützt wird. Mit dem unteren Ende des halsförmigen Elements 74 des Organs 72 ist ein Behälter 80 von glockenförmiger Gestalt verbunden, der über dem Hals 74 angeordnet ist, so daß der Endabschnitt 82 des Halses 74 in das Innere des Behälters 80 hineinragt. Der Behälter 80 ist hier in einer Weise gezeigt, daß er von einer Platte 84 unterstützt ist. Die Platte 84 ist mit einer zentralen Öffnung 86 versehen, deren Größe und Gestalt der Umfangsgestalt des Behälters 80 entspricht.Maintaining) the anode assembly 44 and the sleeve 46, a reaction zone is arranged, generally with ", wherein the reaction zone comprises a neck-shaped element 74 with an upper splash portion 76, the one from the support collar 78 »the one for this purpose is provided, is supported. With the lower end of the neck-shaped element 74 of the organ 72 is a container 80 connected by a bell-shaped shape, which is arranged over the neck 74, so that the end portion 82 of the neck 74 protrudes into the interior of the container 80. The container 80 is shown here in a manner that it is supported by a plate 84. The plate 84 is provided with a central opening 86, the size and shape of which corresponds to the circumferential shape of the container 80.

Die Platte 84 wird von der Innenwand 88 des Abschrecktanks 54 mittels eines Unterstützungsrings 90 abgestützt, der verschweißt oder auf andere Weise mit der Innenfläche in Verbindung steht.The plate 84 is supported on the inner wall 88 of the quench tank 54 by means of a support ring 90 which welded or otherwise to the inner surface communicates.

__ -_-- = und Innerhalb des Innenraums des Abschrecktanks 54/unterhalb der Platte 84 ist ein Futter 92 angeordnet, das eine röhrenförmige Hülse mit Kohlenstoffwand 94 und dem inneren Belag 96 eines inerten Materials umfaßt. Das Futter 92 kann durch den Bodenunterstützungsring 98 in der gezeigten Weise abgestützt sein.__ -_-- = and Within the interior of the quench tank 54 / below the plate 84 is a liner 92 which comprises a tubular sleeve with a carbon wall 94 and the inner lining 96 of an inert material. The chuck 92 may be supported by the ground support ring 98 in the manner shown.

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Innerhalb der Begrenzungen'des Futters 92 ist der Sammelbehälter 1oo von im allgemeinen tassenförmiger Gestalt angeordnet, der einen flansehförmigen Rand 1o2 aufweist und am Boden mittels der Stange 1o4 abgestützt ist, die mittels der Büchsen- und Zapfenanordnung 1o6 befestigt ist. Die Stange 1o4 erstreckt sich durch die Bohrung 7o in die entfernbare Deckplatte 68 und unterstützt den Behälter 1oo in axial verlagerbarer Weise, so daß der Behälter 1oo zurThe collecting container is within the limits of the feed 92 100 generally cup-shaped arranged, which has a flange 1o2 and is supported on the floor by means of the rod 1o4, the is attached by means of the sleeve and pin assembly 1o6. The rod 1o4 extends through the bore 7o into the removable cover plate 68 and supports the container 1oo in an axially displaceable manner, so that the container 1oo to

hinthere

Platte 84/und von ihr weg in axialer Richtung im wesentlichen über die ganze Länge des Futters 92 bewegt werden kann. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Oberfläche der Platte 84, die nach innen zum Behälter 1oo hin gerichtet ist, mit der äusseren Oberfläche 1o8 des Ansatzes 1o2 einen Durchgang oder eine Öffnung bildet, die allgemein mit 11o bezeichnet ist.Plate 84 / and moved away from it in the axial direction essentially over the entire length of the chuck 92 can. It should be noted that the surface of the plate 84 facing inward toward the container 1oo is, with the outer surface 1o8 of the approach 1o2 forms a passage or opening generally indicated at 11o.

Der Hals 74, das-glockenförmige Element 8o, die Platte 84, der Sammler 1oo, die Stange 1o4, die Büchsen- und Zapfenanordnung 1o6 wie auch der innere Belag 96 sind vorzugsweise aus schwerschmelzbarem Material hergestellt, oder einem Material, das inert in Bezug auf die Reaktionsbedingungen ist, die im Reaktor 4o ausgeführt werden, und daß unter den hohen Temperaturen und den hohen Mediumsflußbedingungen nicht errotiert. Vorzugsweise ist Wolfram ein geeignetes Material, aber auch andere Materialien, wie Molybdän u.dgl., genügen.The neck 74, the bell-shaped element 8o, the plate 84, the collector 1oo, the rod 1o4, the sleeve and pin arrangement 1o6 as well as the inner lining 96 are preferably made of a refractory material, or a material which is inert with respect to the reaction conditions carried out in the reactor 4o, and that under the high temperatures and the high medium flow conditions does not erotate. Preferably it is tungsten a suitable material, but also other materials such as molybdenum and the like., suffice.

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Das Halselement 74, das glockenförmige Element 80 und der Sammelbehälter I00 begrenzen im allgemeinen eine Hochtemperatur- oder Reaktionszone 112, in der beispielsweise eine schwer schmelzbare metallische Verbindung durch ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise Wasserstoff, reduziert wird. Der größte Teil der chemischen Aktivität spielt sich innerhalb des Halses 74 ab. Jedoch kann die Reaktion aufgrind der turbulenten Bedingungen innerhalb der Zone 112 auch über den ganzen Bereich hinweg stattfinden. Der Sammelbehälter I00 in Verbindung mit der Stelle 84 und dem inneren Belag 96 bilden eine sogenannte Sammelzone 114, die im wesentlichen innerhalb des Bereichs der Öffnung oder des Ausflußdurchgangs 11 ο liegt.The neck member 74, the bell-shaped member 80 and the Collecting vessels 100 generally define a high temperature or reaction zone 112 in which, for example a hard-to-melt metallic compound is reduced by a reducing agent such as hydrogen will. Most of the chemical activity takes place within the neck 74. However, the reaction can be grind of the turbulent conditions within zone 112 also take place over the entire area. The collection container I00 in connection with the point 84 and the inner lining 96 form a so-called collection zone 114, which in the is substantially within the range of the opening or the outflow passage 11 o.

In der Praxis wird der Reaktor von Energie beaufschlagt, um ein Plasma im wesentlichen im Bereich 116 in der Nähe des Speisematerialeinlasses (oder Einlasse) 52 zu erzeugen. Damit eine leichte Beobachtung durch die Beobachtungsöffnungen, die im wesentlichen bei 62 gelegen sind, ermöglicht wird, kann ein Gas, wie beispielsweise Wasserstoff, an diesen oder in diese öffnungen eingeführt werden, damit die Öffnungen genügend gekühlt werden, um eine visuelle Beobachtung des Inneren des Abschrecktanks 54 über und unter der Platte 84 zu ermöglichen. Wenn das Speisematerial direkt in das Plasma eingebracht wird, beispielsweise ein Speisematerial wie Thantalpentachlorid, das durch einIn practice, energy is applied to the reactor, to create a plasma substantially in area 116 near the feed inlet (or inlets) 52. So that an easy observation through the observation openings, which are located substantially at 62, a gas such as hydrogen, be introduced into or into these openings so that the openings are cooled sufficiently to allow a visual Observe the interior of the quench tank 54 above and below the plate 84 to allow. If the feed material is introduced directly into the plasma, for example a Food material such as thantalum pentachloride, which is produced by a

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Trägergas, wie beispielsweise Argon, getragen wird, findet aufgrund der Reduktionsmittel und der extrem hohen Temperatur eine chemische Reaktion innerhalb der Zone 112 und vorzugsweise innerhalb der Begrenzungen des Halselementes 74 statt.Carrier gas, such as argon, is carried due to the reducing agent and the extremely high temperature a chemical reaction within zone 112 and preferably within the confines of the neck member 74 instead.

Ein Ausfluß von und innerhalb der Reaktionszone 112, der dampfförmiges elementares Thantal, Wasserstoff, Wasserstoff Chlorid- aus der Reduktionsreaktion wie auch unverändertes Thantalpentachlorid und Argon umfaßt, fließt von den Begrenzungen des Halses 74· über einen Temperaturgradienten oder Temperaturabfall in das glockenförmige Element 80, wo aufgrund der wesentlichen Druck- und Temperaturdifferenz eine Ablagerung von elementarem Thantal erfolgt. Der Ausfluß bzw. die Abströmung gelangt durch den Durchgang 110 über die Länge des Mantels 92 und hierauf durch den Auslaß 71 des Absehrecktanks heraus für weitere Behandlung und/oder Wiedergewinnungsverfahren.An effluent from and within the reaction zone 112, the vaporous elemental thantalum, hydrogen, hydrogen Chloride from the reduction reaction as well as unchanged thantalum pentachloride and argon flows off the boundaries of the neck 74 over a temperature gradient or temperature drop in the bell-shaped element 80, where due to the substantial pressure and temperature difference a deposition of elemental thantalum takes place. The outflow or the outflow passes through the passage 110 down the length of jacket 92 and then out through outlet 71 of the retainer tank for further treatment and / or recovery procedures.

Wenn die Reaktion eingeleitet wird, ist der Sammelbehälter I00 in Bezug auf die Innenfläche der Platte 84 so angeordnet, um einen Spaltabstand von ungefähr 1/8 zoll zwischen der Innenfläche I08 (Fig.3) des Randes 1o2 und der Innenfläche der Platte 84 zu schaffen. Wenn der Ausfluß der vorher beschriebenen Bahn folgt, beginnt das ElementarthantalWhen the reaction is initiated, the sump is I00 arranged with respect to the inner surface of the plate 84 so that by a gap of about 1/8 inch between the inner surface 108 (Fig. 3) of the edge 102 and the inner surface the plate 84 to create. When the outflow follows the path previously described, the elementarthantal begins

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sich an den Innenflächen 1o8 des Randes 1o2 in bedeutenden Mengen zu bilden. Wach.einer gewissen Zeit ist ein etwa pfannenkuchenförmiger (donut) Thant al schwamm gebildet, der versucht, den Spalt oder den Durchgang 11ο vollständig zu blockieren und den Ausfluß daran zu hindern, sich in einem Maße auszubreiten, daß ein Rückdruck sich innerhalb der Rektionszone 112-entwickelt. Wenn dies geschieht, wird der Sammelbehälter 1oo (von Hand oder anderweitig) axial nach unten mittels der Stange 1o4 verschoben, um so einen Druckunterschied zwischen der Reaktionszone 112 und dem Inneren des Elements 92 oder der Sammelzone 112 aufrecht zu erhalten, die etwa o,5 - 5»o pcuii&o/incL" beträgt, mit einem Vorzugsbereich zwischen 2 und 3 -poiin-ds/inch'" Eine entsprechende nicht gezeigte Instrumentierung ist für diesen Zweck -vorgesehen. Wenn der Thantalschwamm beginnt sich zu bilden und zu wachsen, wird mehr und mehr Elementarthantal gewonnen, und der Ausfluß muß nun auch durch die Zwischenräume des porösen Schwamms des Elementarmetalls strömen, um hierbei mehr Elementarmetall abzulagern.on the inner surfaces 1o8 of the edge 1o2 in significant To form quantities. Awake. A certain time is about pancake shaped (donut) thant al sponge formed, who tries to completely open the gap or passage 11ο to block and prevent the outflow from spreading to such an extent that a back pressure builds up within the rection zone 112-developed. When this happens, will the collecting container 1oo (by hand or otherwise) displaced axially downwards by means of the rod 1o4 so as to have one Pressure difference between the reaction zone 112 and the To maintain the interior of the element 92 or the collecting zone 112, which is about 0.5-5 "o pcuii & o / incL" is, with a preferred range between 2 and 3 -poiin-ds / inch '" A corresponding instrumentation, not shown, is provided for this purpose. When the thantalum sponge starts to form and grow, more and more elementarthantal is gained, and the outflow must now also flow through the interstices of the porous sponge of the elemental metal in order to deposit more elemental metal.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 3 wird die Aufrechterhaltung des Verfahrens so lange fortgesetzt, bis der Sammelbehälter 1oo bis zum oder nahe zum unteren Band des Futters 92 gelangt, wobei dann der Reaktor 40 abgeschaltet wird und es ihm nun möglich ist, sich abzukühlen. Danach wird die Bodenplatte 68 entfernt und der Thantalschwamm aus demIn the device according to FIG. 3, the maintenance of the method is continued until the collecting container 100 up to or close to the lower band of the lining 92, in which case the reactor 40 is switched off and it is now possible for him to cool off. Thereafter, the bottom plate 68 is removed and the thantalum sponge from the

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«AD«AD

209841/0752209841/0752

Sammler 1oo, dem Innenbelag 96 und, falls notwendig, den anderen Innenflächen der Vorrichtung herausgenommen und herausgekratzt. Die Größe des rückgewonnenen Thantals ist beträchtlich umfangreicher als die vorher in bekannter Weise gewonnenen Submikropartikel, und es wird in beträchtlichen Mengen mit einer Gesamtausbeute von etwa 90% und mit höchster Reinheit gewonnen. Die schwerschmelzbaren und anderen Metalle besitzen auch einzigartige physikalische Eigenschaften, die vorher bei der elementaren Metallproduktion nicht beobachtet worden sind.Collector 1oo, the inner lining 96 and, if necessary, the taken out other inner surfaces of the device and scraped out. The size of the reclaimed thantalum is considerably larger than that previously known in Sub-microparticles are recovered in a manner that is obtained in considerable quantities with an overall yield of about 90% and Obtained with the highest purity. The refractory and other metals also have unique physical properties Properties that were previously used in elementary metal production have not been observed.

In -Fig. 4 ist ein ähnlicher Reaktortyp wie in Fig. 3 schematisch dargestellt; er unterscheidet sich jedoch von diesem dadurch, daß er, statt wie der Reaktor 40, der nur schrittweise und stufenweise des schwarschmelzbaren Metalls erlaubt» als in der JFigur mit 140 bezeichneter Reaktor die Darstellung des schwerschmelzbaren Metalls kontinuierlich erlaubt.In fig. 4 is a similar type of reactor as in FIG. 3 schematically shown; However, it differs from this in that, instead of like the reactor 40, it only operates gradually and gradually the black fusible metal allows the representation as a reactor designated in the figure with 140 of the refractory metal allowed continuously.

Der Reaktor 140 ist im wesentlichen genauso aufgebaut wie der Reaktor 40, abgesehen von den später beschriebenen Änderungen. Der Reaktorkopf wurde weggelassen, da dieser Aufbau im wesentlichen derselbe wie beim Plasmareaktor 40 ist. Bei diesem Beispiel kann festgestellt werden, daß das Halselement 142 geringfügig kürzer ist als das vorher beschriebene und das obere Element 144 besitzt eine geringfügig, verschiedene Gestalt von dem glockenförmigen Element 80 des vorher beschriebenen Apparates. Eine ver-The structure of the reactor 140 is essentially the same as that of the reactor 40, except for the changes described later. The reactor head has been omitted as this structure is essentially the same as that of the plasma reactor 40. In this example, it can be noted that the neck member 142 is slightly shorter than that before and the top member 144 is slightly different in shape from the bell-shaped Element 80 of the apparatus previously described. A ver

- 29 209841/0752 - 29 209841/0752

kürzte Bildungszone für den metallischen Schwamm wird durch das Vorsehen eines verkürzten Futters 146 erreicht, der mittels der Unterstützungselemente 143 und 150 von den Innenwänden des Abschrecktanks gehalten wird.The shortened formation zone for the metallic sponge is achieved by the provision of a shortened lining 146, which by means of the support elements 143 and 150 from the inner walls of the quench tank is held.

Ein Sammler 152 ist im Vergleich zum Sammler 100, der vorher beschrieben wurde, im wesentlichen vollständig zylindrisch
ausgebildet.
A collector 152 is compared with the collector 100, which was previously described, substantially completely cylindrical
educated.

Wenn das elementare Metall sich in der Form eines pfannkuchenförmigen (donut) Schwämme oder eines porösen Zylinders (außerhalb des Kollektors 152 in der strichpunktierten Position ge- »eigt) im wesentlichen über die Länge des Futters 146 abgesetzt hat, wird der Sammler 152 in die strichpunktierte Position verlagert und es werden eine Anzahl von Stangen 156 in die gezeigte Position gebracht. Wenn der Sammler 152 wieder nach oben in die mit vollen Linien ausgezogene Position ge langt, legen sich die Stangen an den Schwamm an und brechen ihn frei oder'schaben ihn vom Sammler 152 ab, so daß er auf den Boden des Abschrecktanks fällt, wo ein über Füße abgestützter Aufnahmebehälter oder eine Schüssel 158 angeordnet ist, die den abgestreiften Metallschwamm aufnimmt. When the elementary metal has settled in the form of a pancake-shaped (donut) sponge or a porous cylinder (outside the collector 152 in the dot-dash position) essentially over the length of the lining 146, the collector 152 becomes the dot-dashed line Shifted position and it a number of rods 156 are brought into the position shown. If the header 152 upward into the extended position in solid lines again reached ge, the rods applied to the sponge and break it free from the collector 152 from oder'schaben it so that it falls to the bottom of the quench tank, where a is arranged via feet supported receptacle or a bowl 158, which receives the stripped metal sponge.

Auf diese Weise ist ein Abkühlen des Reaktors 140 nach jeder Bildung eines Schwammes nicht nötig und die eigentliche Begrenzung der kontinuierlichen Wirkungsweise des ReaktorsIn this way, there is cooling of the reactor 140 after each Formation of a sponge is not necessary and the actual limitation the continuous operation of the reactor

- 30 -- 30 -

2098A 1/07622098A 1/0762

ist das Passungsvermögen des Auffangbehälters oder der Pfanne 153· Es kann jedoch, und dies ist für den Fachmann ganz offensichtlich, eine automatische Fördervorrichtung, ein Förderband oder ähnliches, vorgesehen sein, um sowohl die Pfanne 158 als auch das darin angehäufte elementare Metall vom Boden des Abschrecktanks ohne irgenwelche Schwierigkeiten zu entfernen. is the fit of the collecting container or pan 153 However, it can, and this is quite obvious to the person skilled in the art, an automatic conveyor, a conveyor belt or the like, may be provided to both the pan 158 as well as the elemental metal from the ground accumulated in it of the quench tank without any difficulty.

Wie es der Fall war beim Reaktor 40, sind die Stangen 156 und die Pfanne 158 aus inertem Material, wie z.B. Wolfram, so daß das rückgewonnene elementare Metall nicht verunreinigt wird. Die Arbeitsweise der Vorrichtung 140 ist im wesentlichen dieselbe, wie sie für die vorher beschriebene Vorrichtung gilt mit den oben beschriebenen Abweichungen.As was the case with reactor 40, rods 156 and pan 158 are made of an inert material such as tungsten so that the recovered elemental metal is not contaminated. The operation of the device 140 is essentially the same as it applies to the previously described device with the differences described above.

Ein Plasmagenerator wurde gemäß den im Stand der Technik enthaltenen Richtlinien konstruiert und wurde in axialer Obereinstimmung mit einer Speiseringplatte oder einem Element, wie bei 46 gezeigt, angeordnet, die aus korrosionsfestem Stahl bestehen und vier Speisematerialeinlässe besitzen, die winkelversetzt wie in Fig. 3 gezeigt angeordnet sind. Als ringförmiger Einsatz wurde in der Nähe des Zuführ- oder Speiserings 46 angeordnet, das aus Bornitrit besteht und einen inneren Durchmesser von 0,5 Zoll, eine Dicke im unteren Bereich von 0,125 Zcrll und e^Lne Länge von 1 Zoll besitzt und im allgemeinen in Fig. 3 mit 50 bezeichnet ist.A plasma generator was constructed according to those contained in the prior art Guidelines constructed and was in axial conformity with a feed ring plate or an element, Arranged as shown at 46, made of stainless steel consist and have four feed material inlets, which are arranged angularly offset as shown in FIG. As a ring-shaped Insert was placed near the feed ring 46, which is made of boron nitride and has an inner diameter of 0.5 inch, a lower thickness of 0.125 inches and a length of 1 inch, and generally in 3 is designated by 50.

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209841/0752209841/0752

Auf dem Graphitabstandselement 78 wurde ein Halsglied 54 aus Wolfram abgestützt, dessen innerer Durchmesser 2,1875 zoll, die Wanddicke 0,0937 zoll und die Länge ungefähr 3,25 zoll betrug.A neck member 54 was formed on the graphite spacer 78 Tungsten supported, its inner diameter 2.1875 inches, the wall thickness 0.0937 inches and the length approximately 3.25 inches fraud.

Ein aus Wolfram bestehendes glockenförmiges Organ 80 mit einem Innendurchmesser von ungefähr 4,5 zoll und einer Länge von ungefähr 3,25 zoll mit einer Wanddicke von 0,125 zoll wurde gemäß Fig. 3 so angeordnet, daß der untere Bereich des Halses 7^ ungefähr 1,5 zoll in das glockenförmige Element 80 hineinragte.A bell-shaped organ 80 made of tungsten with approximately 4.5 inches inside diameter and length of approximately 3.25 inches with a wall thickness of 0.125 inches was arranged as shown in FIG. 3 so that the lower portion of the Neck 7 ^ approximately 1.5 inches into the bell-shaped element 80 protruded into it.

Das glockenförmige Element 80 wurde auf der Platte 84 abgestützt, die aus Wolfram bestand mit einer Dicke von 0,125 zolil, einem Durchmesser von 11,5 und einer zentralen öffnung von 4,5 zoll bestand, die eine öffnung in das Innere des glockenförmigen Organs 80 schaffte. Die Platte 84 wurde innerhalb der Abschreckkammer 5^ durch einen korrosionsfesten Stahlring 90 mit den Maßen 1/4 mal 1/2 zoll abgestützt, der an der Innenwand des Abschrecktanks 54 fest verschweißt war.The bell-shaped element 80 was supported on the plate 84, which was made of tungsten 0.125 inches thick, 11.5 inches in diameter, and a central opening of 4.5 inches which opened an opening into the interior of the bell-shaped organ 80 . The plate 84 was supported within the quench chamber 5 ^ by a corrosion-resistant steel ring 90 measuring 1/4 by 1/2 inch, which was welded firmly to the inner wall of the quench tank 54.

Das Putter 92 umfaßte eine Graphitbüchse 94 von 0,375 zoll Wandstärke und war ungefähr 6,375 zoll im Durchmesser mit einer angenäherten Länge von ungefähr 12 zoll. Eine Innenfleche 96 aus Wolfram mit ungefähr 0,02 zoll Dicke vervollständigte das Innere des Elementes 92. Das Element 92 wurdeThe putter 92 included a 0.375 inch graphite sleeve 94 Wall thickness and was approximately 6.375 inches in diameter with an approximate length of approximately 12 inches. An inner patch 96 of tungsten about 0.02 inches thick the interior of the element 92. The element 92 was

- 32 -2098Α1/0762Λ - 32 -2098Α1 / 0762 Λ

durch einen korrosionsfesten Stahlring, wie bei 98 und in · 3 gezeigt, abgestützt.by means of a corrosion-resistant steel ring, as in 98 and in 3 shown supported.

Der Sammelbehälter oder das Element 100 umfaßte einen Topf von ungefähr 4,5 zoll Innendurchmesser, einer Länge von 4,0 zoll und war aus Wolfram mit einer Wandstärke von 0,125 zoll hergestellt. Der Unterstützungsstab 104 war ein Wolframschaft mit 0,375 zoll Durchmesser, der mit dem Behälter 100 mittels einer aus Wolfram bestehenden Büchsen- und Zapfenanordnung 106 verbunden war, wie dies im wesentlichen in der Figur gezeigt ist. Der Auslaß 71 aus dem Abschrecktank 54-, durch den der Ausfluß strömte, war ungefähr 1,0 zoll im Durchmesser.The sump or element 100 comprised a pot approximately 4.5 inches in inside diameter, 4.0 in length inches and was made of tungsten with a wall thickness of 0.125 inches. The support rod 104 was a tungsten shaft 0.375 inch diameter which is attached to the container 100 by means of a tungsten bushing and tenon arrangement 106 was connected, as shown essentially in the figure. The outlet 71 from the quench tank 54- through which the effluent was about 1.0 inch in diameter.

Unter Benutzung der oben beschriebenen Vorrichtung wurden eine Reihe von Experimenten durchgeführt, wobei der Ausflußdurchgang 110 von ungefähr 1/8 bis 1/4 zoll variiert wurde, um den Differenzdruck zwischen der Reäktionsζone, im wesentlichen bei 112 dargestellt, und der Sammelzone 114 innerhalb des Innenraums des Futters 92 zu variieren. Dieses Verfahren wirkte sich auch auf die Temperaturbedingungen innerhalb der Reaktionszone 112 aus. Durch die Veränderung des Durchgangs 110 wurden nach Wahl größere oder kleinere elementare Metallpartikel erhalten aufgrund der Bildung eines metallischen Schwammzylinders von ungefähr 15 cm im Durchmesser, 2 era Dicke und einer Länge, die in Abhängigkeit von der-länge jedes Experiments variierte .Using the apparatus described above, a A series of experiments were performed varying the outflow passage 110 from approximately 1/8 to 1/4 inch around the Differential pressure between the reaction zone, essentially at 112 and the collection zone 114 within the interior of the liner 92. This procedure worked also affect the temperature conditions within the reaction zone 112. By changing the passage 110 were Choose larger or smaller elementary metal particles due to the formation of a metallic sponge cylinder of about 15 cm in diameter, 2 era thick and a length that depends on the length of each experiment varied.

- 33 -- 33 -

2 0 9 8 A 1/Ö 7 5 22 0 9 8 A 1 / Ö 7 5 2

Die Durchschnittstemperaturbedingungen in der Reaktionszone 112 wurden so kalkuliert, daß sie innerhalb eines Bereichs von ungefähr 18CX) bis 285O0K betrugen, und die Temperatur der Abströmung oder Abfall- bzw. überschüssigen Strömung wurden als innerhalb eines Bereichs von 200 bis 55O0C gemessen. Vom Abschrecktankauslaß 71 wurde der Ausfluß durch einen Zyklonengewinnungsapparat des herkömmlichen Typs geleitet, um zusätzliche llementarmetalle von submikronischer Größe zu erhalten.The average temperature conditions in the reaction zone 112 are so calculated that they were within a range of about 18CX) to 285O 0 C, and the temperature of the outflow or waste or excess flow were measured as within a range of 200 to 55O 0 C. From the quench tank outlet 71 the effluent was passed through a cyclone recovery apparatus of the conventional type to obtain additional submicron sized elemental metals.

Es wurde herausgefunden, daß der an Ort und Stelle gebildete elementare Metallschwamm einzelne Partjtel besitzt, die eine Zusammenzieheigenachaft besitzen, um miteinander verbundene Partikel zu schaffen, die eine poröse Struktur bilden und die nach Schleifen und Durchsieben elementare Partikel oder Puder von 1 bis 10 My Größe schaffen, die durch die Gasdurchlässigkeit unter Benutzung der Fisher-sub-sieve-sizer-Technik bestimmt wird. Die einzigartige Ausbildung des metallischen Schwamms war mittels Mikrographischer Aufnahmen zu ermitteln, die klar die einzigartigen Strukturcharakteristiken des in der Praxis gemäß der vorher beschriebenen Erfindung erhaltenen elementaren Metallen anaigen.It was found that the formed on the spot elementary metal sponge has individual particles that form a Possess contracting properties to create interconnected particles that form a porous structure and which, after grinding and sifting, create elementary particles or powders from 1 to 10 microns in size that are permeable to gas using the Fisher sub-sieve-sizer technique is determined. The unique formation of the metallic sponge was to be determined by means of micrographic recordings, which clearly show the unique structural characteristics of that obtained in practice according to the invention previously described elemental metals.

Eine Analyse der verschiedenen erhaltenen Metalle zeigt an, d*aß schwerschmelzbare Metalle höchster Reinheit erhalten worden sind. Um in verschiedenen Fällen festzustellen, v/elchesAn analysis of the various metals obtained shows that refractory metals of the highest purity are obtained have been. To determine in different cases v / elches

_ Xk. __ Xk. _

209841/0752209841/0752

Material in dem metallischen Schwamm gesammelt war, wurden Proben bestimmt, um Röntgenstrahlen ausgesetzt zu werden, die als Molybdän, Thantal bzw. Wolfram identifiziert wurden, die eine kubische oder kristalline Struktur aufweisen.Material was collected in the metallic sponge, samples were determined to be exposed to X-rays, identified as molybdenum, thantalum or tungsten, which have a cubic or crystalline structure.

Bei Benutzung des bereits beschriebenen Reaktors, wurden, wie bereits gesagt, eine Reihe von Verfahrensläufen durchgeführt, um das elementare Thantal zu erhalten. Das Speisematerial bzw. das zugeführte Material war Thantalpentachlorid und die Ergebnisse sind genau in den folgenden Tabellen I, II und III dargestellt.When using the reactor already described, as already mentioned, a series of process runs were carried out, to get the elemental thantalum. The food or the supplied material was thantalum pentachloride and the results are exactly in the following Tables I, II and III.

- 35 2098A1/0752 - 35 2098A1 / 0752

Tabelle ITable I.

Versuchetry

Nr.No.

Leistungpower

KV (brutto) KV (gross)

76.6 71.4 63.076.6 71.4 63.0

65.565.5

62.262.2

65.265.2

66.466.4

65.865.8

64.864.8

64.564.5

61.861.8

65.065.0

61.6.61.6.

64.4 GAS 64.4 GAS

KW ' Gesamt.- Berechn. Reakt.-KW 'total calculation Reaction

(netto) wirk,- temperatur oK grad # - (net) effective, - temperature o K degrees # -

26.6 37.7 287026.6 37.7 2870

26.7 37.4 295626.7 37.4 2956

26.5 42.0 260026.5 42.0 2600

40.6 62.2 298040.6 62.2 2980

35.4 56.6 282535.4 56.6 2825

37.8 58.0 · 2850 37.8 57.0 2886 37.0 56.3 286537.8 58.0 2850 37.8 57.0 2886 37.0 56.3 2865

30.5 47.0 . 2800 :· 36.1" 55-8 284230.5 47.0. 2800 : 36.1 "55-8 2842

34.7 56.1 2800 · 37.2 57.2 285634.7 56.1 2800 37.2 57.2 2856

36.4 51.5 271036.4 51.5 2710

34.2 53-1 280034.2 53-1 2800

/ 1/4» Wolframstangen, die in dem Ausflußstrom unterhalb des Sammelbehälters angeordnet waren/ 1/4 »tungsten rods in the outflow stream were arranged below the collecting container

t Gesamtumwandlung einschl. fester Teile im Bereich von 62 - 98,2#t total conversion including fixed parts in the range of 62 - 98.2 #

H2-Stab.
Fluß, SCTH
H 2 rod.
River, SCTH
Speisetrager-
Strömung, SCJFH
Eats rager
Current, SCJFH
N)N)
663663 148 (He)148 (He) I3285I3285 663663 178 (He)178 (He) 800800 266 (He)266 (He) •883• 883 198 (Ar)198 (Ar) 883883 198 (Ar)198 (Ar) 883883 198 (Ar)198 (Ar) 88.388.3 198 (Ar)198 (Ar) 883883 198 (Ar)198 (Ar) 773773 198 (Ar)198 (Ar) 883883 198 (Ar) 198 (Ar) 833833 198 (Ar") 198 (Ar ") 883883 198 (Ar) 198 (Ar) 883 '883 ' 198 (Ar)198 (Ar) 883883 198 (Ar)198 (Ar) * . '.*. '.

Portsetzung der Tabelle IPortion of table I Einspeisung und RückgewinnungInfeed and recovery

OO Versuche
Nr.
try
No.
Speisemenge Speisezeit
Ta, IbA Std.
Meal amount Meal time
Ta, IbA std.
0.470.47 Gesa
engl
Gesa
engl
CD
M
CD
M.
AA. 32.632.6 0,75-0.75- 7.747.74
jr»jr » BB. 17.317.3 0.670.67 6.596.59 GG 21.821.8 0.210.21 7.417.41 O
^3
O
^ 3
DD. 43.443.4 0.480.48 4.524.52
roro EE. 12.512.5 0.480.48 4.064.06 j?j? 18.318.3 0.280.28 4.434.43 GG 23.623.6 0.370.37 3.413.41 HH 21.821.8 0.360.36 4.084.08 I.I. 16.716.7 0.350.35 4.124.12 JJ 21.221.2 0.34
0.37
0.34
0.37
3.763.76
K
L+
K
L +
21.1
24.0
21.1
24.0
0.400.40 3.67
4.58
3.67
4.58
M+ M + 24.324.3 0.420.42 4.884.88 N+ N + 22.022.0 4.734.73

engl. Pfund engl.Pfundengl. Pound English pound

# der Umwandig,# the convertible,

d.theoret.Mögl,d.theoretical possible,

(t)(t)

in Schwammformin sponge form

6.676.67 1*071 * 07 86.286.2 4.154.15 1.881.88 63.063.0 4.134.13 3.343.34 56.056.0 1^981 ^ 98 0.840.84 44.044.0 2.972.97 0.710.71 73.273.2 3.553.55 0.480.48 80.380.3 2.722.72 0.290.29 80.380.3 2.512.51 1.141.14 61.661.6 1.751.75 1.861.86 47.847.8 3.093.09 0.730.73 83.583.5 2.892.89 0.410.41 78.478.4 3-963-96 0.380.38 86.586.5 4.194.19 0.590.59 86.086.0 3.933.93 1.031.03 83.083.0

roro

COCO

ro ooro oo

cncn

Tabelle II Purchschnittsbedinpungen pro Versuch. Table II Average conditions per trial.

Ta-EinspeisungTa feed

Versuche Ges. lb/h Gew.Attempts total lb / h weight

4.24.2

E bis NE to N

°f L bis N° f L to N

10.8710.87

4.73 12.124.73 12.12

8.238.23 # der Ein
speisung
# the one
feeding
StückePieces lb/hlb / h $ der Ein
speisung
$ the one
feeding
Schwammsponge 76.176.1 Ges.Gew.
IbA
Total weight
IbA
1.971.97 18.018.0
Ges.Gew.
lb/h lb/h
Total weight
lb / h lb / h
0.760.76
3.163.16

10.3310.33

85.085.0

0.670.67

1.701.70

Leistungpower

Versuche KW KW Wirk.Grad Berechn. (brutto) (netto) # Reakt.-Attempts KW KW efficiency calc. (gross) (net) # React.-

Temp. . 64.2 35.7 55.0 2823 Temp. 64.2 35.7 55.0 2823

E bis N E to N

L bis N L to N

ro ο coro ο co

63.763.7

35-935-9

Fortsetzung der Tabelle IITable II continued

.vk.vk

i.OOK

56.4 288956.4 2889

H2 H 2
Stab,Rod,
SOFH GasSOFH gas
HpStoich.HpStoich.
Pakt.Pact.
Speisefood
trägercarrier
883883 15.2215.22 198 (Argon) 198 (argon) 883883 13.613.6 193 (Argon)193 (argon)

CO N) OO CO N) OO

Tabelle IIITable III

Analyse nach FischerAnalysis according to Fischer

Runs J & K -200 MeshRuns J & K -200 mesh MicronsMicrons Run M + 200Run M + 200 -100 Mesh-100 mesh MicronsMicrons Porosity SettingPorosity setting 1.951.95 Porosity SettingPorosity setting MicronsMicrons 7.207.20 .80.80 1.501.50 .75.75 8.4Ό8.4Ό 5.20 '5.20 ' .75.75 1.831.83 .70.70 6.4-06.4-0 3-3p53- 3 p5 .70.70 2.04-2.04- .65.65 6.4-06.4-0 2.4-52.4-5 .65.65 1.901.90 2,552.55 MeshMesh Run Ii + 200Run Ii + 200 -100 Mesh-100 mesh 2.352.35 MicronsMicrons Porosity SettingPorosity setting MicronsMicrons 50/5050/50 Run L -200Run L -200 0.900.90 Qf)Qf) 7'
O
7 '
O
MicronsMicrons
Porosity SettingPorosity setting 1.101.10 .75
.70
.75
.70
O
6.8
O
6.8
4-.954-.95
.80.80 1.301.30 4-.24-.2 .75.75 1.4-81.4-8 .65.65 5.9 .5.9. 3.953.95 .7.0.7.0 1.4-51.4-5 .60.60 5.35.3 3.053.05 .65.65 MeshMesh Run M + 200 -200 50/50Run M + 200 -200 50/50 2ÄO2ÄO .62 (1.60).62 (1.60) MicronsMicrons Porosity SettingPorosity setting 2.bO2.bO Run M -200Run M -200 1.151.15 .80 -V..80 -V. 2>Γ-,02> Γ-, 0 Porosity SettingPorosity setting 1.251.25 .75.75 2.602.60 .80.80 1.551.55 .70.70 2.£52. £ 5 .75.75 1.511.51 .65.65 .70.70 1.651.65 .62 .-.62 .- .65.65 MeshMesh .62.62 .62.62 MicronsMicrons Run K +200 -200Run K +200 -200 Run N -200Run N -200 MioronoMiorono Porosity SettingPorosity setting Porosity SettingPorosity setting 8.4-8.4- .80.80 Sogooity SottingSogooity sotting 1.921.92 .75.75 .80.80 2.?02.?0 .725.725 .75.75 2.212.21 .70.70 .70·.70 · 2.22.2 .675 '.675 ' .65.65 .650.650 .62.62 .625.625 .60.60 r.nc;r.nc;

209841/0752209841/0752

Das Tantalpulver, das wie oben beschrieben wurde, hergestellt und gewonnen wurde," wurde einer Analyse unterworfen, um seine Reinheit zu bestätigen. Die Ergebnisse dieser Analyse sind in der nachfolgenden Tabelle IV in ppm (parts per million) wiedergegeben.The tantalum powder described above was prepared and recovered, "was subjected to analysis to confirm its purity. The results of these Analysis are given in Table IV below in ppm (parts per million).

Tabelle IVTable IV Ve runre ini gungDeficiency

NbNb

MoMon

Fe ·Fe

CrCr

NiNi

MnMn

CoCo

TiTi

ZrZr

CuCu

SnSn

BiBi

PbPb

CaApprox

MgMg

AlAl

SiSi

O^O ^

Cl CCl C

EESEES

<Ί0 16<Ί0 16

< 3 < 3

<< 33

< 1<1

< 5<5

< 1<1

< 3 ^ 1 <3 ^ 1

< 3 < 3

< 1 < 1

< 1 C.10 1400 1000 1400 1600 110<1 C.10 1400 1000 1400 1600 110

209841/0752209841/0752

Versuche wurden im Hinblick auf die elektrischen Eigenschaften von Kondensatoranoden, die aus Thantalpulver gemäß der Erfindung hergestellt worden waren, durchgeführt. Ein im allgemeinen akzeptiertes Kriterium der Qualität von Kondensatoranoden ist das Produkt der Kapazitanz und der Versuchsspannung pro Gewichtseinheit des Anodenmaterials. Die Ver- Experiments were carried out with regard to the electrical properties of capacitor anodes made from thantalum powder according to the invention. A generally accepted criterion for the quality of capacitor anodes is the product of the capacitance and the test voltage per unit weight of the anode material. The Ver-

suche zeigen, daß das CV-Produkt pro Gramm vergleichbar mit den im Handel befindlichen Pulvern ist. searches show that the CV product per gram is comparable to the commercially available powders.

Anoden, die bei 190O0C gesintert worden waren, ergaben CV/g-Verte ungefähr im .Bereich zwischen 2900 bis 3360 und bei einem 2000°-Sintervorgang von 2400 bis 2600. Bei einer Sinter temperatur von ungefähr 1800° wurden Werte von CV/g von ungefähr 4000 bis 5100 gefunden. Anodes which had been sintered at 190O 0 C gave CV / g values approximately in the range between 2900 to 3360 and with a 2000 ° sintering process from 2400 to 2600. At a sintering temperature of about 1800 °, values of CV / g from about 4000 to 5100 found.

Der Gleichstrom-Kriechstrom war 1/4 bis 1/2 Mikroampere in Anoden, die bei 2000° gesintert wurden.The DC leakage current was 1/4 to 1/2 microamp in Anodes sintered at 2000 °.

Bei Benutzung der Vorrichtung gemäß Fig. 4 wurden mehrere Versuchsläufe durchgeführt, um den Wirkungsgrad des Verfahrens und der Vorrichtung bei der kontinuierlichen Herstellung von elementaren schwerschmelzbaren Metallen zu testen. Das eingespeiste Material bestand aus Columbiumpentacnlorid, das mit Argon-Trägergas verflüssigt war. Das Reduktionsmittel bestand aus Wasserstoff.When using the device according to FIG. 4, several Trial runs were carried out to determine the efficiency of the process and apparatus in continuous production of elementary, refractory metals. The feed material consisted of columbium pentacloride, which was liquefied with argon carrier gas. The reducing agent consisted of hydrogen.

- 40 -- 40 -

209841/07 62209841/07 62

Nach einer bestimmten Zeit des Versuchslaufs hatte sich im Sammelbehälter 152 ein metallischer Schwamm gebildet. Der Behälter wurde abgesenkt und die Stangen T56 nach innen geschoben, um das gebildete Erzeugnis abzustreifen, wenn der Behälter 152 zurück in seine anfängliche Lage bewegt wurde. Das gebildete Erzeugnis fiel in den Aufbewahrung3behälter 158. Dieses Verfahren wurde wiederholt und der Tast dann beendet.After a certain time of the test run, a metallic sponge had formed in the collecting container 152. Of the Container was lowered and the rods T56 pushed inwards, to strip off the formed product when the container 152 has been moved back to its initial position. The formed product fell into the storage container 158. This process was repeated and the touch then completed.

Das gebildete Produkt wurde einer Analyse unterzogen und hierbei festgestellt, daß es sich um Oolumbium handelte. Von der theoretisch möglichen Rückgewinnung wurden 81,5# des Columbiums in der schwammähnlichen JPfannenkuchen- oder Torosform (sponge donut Form) zurückgewonnen, während 17|8# des Metalls zusätzlich zurückgewonnen wurden, so daß sich ein Totalrückgewinn von 99,3# ergab. Die spektsographische Analyse ergab, daß das Columbium in einer Beinen Form vorlag, wie aus der nachfolgenden Tabelle hervorgeht:The product formed was subjected to analysis and found to be oolumbium. Of the theoretically possible recoveries were 81.5 # of the columbium in the sponge-like JP pan cake or toro shape (sponge donut shape) while 17 | 8 # of the metal is additional were recovered to give a total recovery of # 99.3. The spectroscopic analysis showed that the Columbium was in a leg shape, as shown in the following Table shows:

Verunreinigungen GewichtsprozentImpurities by weight

Si 0,006Si 0.006

Mm in SpurenMm in tracks

Fe in SpurenFe in traces

Mg in SpurenMg in traces

Ca in SpurenCa in traces

• Al 0,02• Al 0.02

Ou 0,05Ou 0.05

209841/0752209841/0752

Naß analyseWet analysis

Cl 0,05Cl 0.05

O2 0,15O 2 0.15

Der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der Methode, ebenso wie der Bereich der ausführbaren und anvjendbaren chemischen Reaktionen wurde durch verschiedene Esperimentalläufe demonstriert, die in Tabelle V enthalten sind.The efficiency of the device and method according to the invention, as well as the range of feasible and applicable chemical reactions were carried out through various experiments which are included in Table V.

TabelleTabel

Wirkungs- HpStab. Zuführträger- Einspei- zurückge- # des grad in JS -f, « strömung SCFH sung wonnenes theoretisch yg ' Material MöglichenEffect HpStab. Infeed carrier, feed back- # of the degree in JS -f, «flow SCFH solution gained theoretically yg ' material possible

26 595 V? (ar) WO5 246g 40,726 595 V? (ar) WO 5 246g 40.7

56,6 883 198 (Ar) (NH^)6Mo7 2487g56.6 883 198 (Ar) (NH ^) 6 Mo 7 2487g

8686

66,7 883 198 (Ar) (NH4) ^W12 4 335g 90,366.7 883 198 (Ar) (NH 4 ) ^ W 12 4 335g 90.3

O41 . 5H2OO 41 . 5H 2 O

Es kann aus der vorhergehenden detailierten Beschreibung, den Beispielen und den Daten bexits ersehen werden, daß zahlreiche Variationen und Abänderungen bewirkt werden können, ohne sich von dem Wesen und dem Umfang der Erfindung zu entfernen. _ 42 _It can be seen from the previous detailed description, As can be seen from the examples and data, numerous Variations and modifications can be effected without departing from the spirit and scope of the invention. _ 42 _

20Θ8Α1/075220Θ8Α1 / 0752

Während die Rückgewinnung des metallischen Schwamms, der in Pulverform überführbar ist, in gewissen Fällen vorgezogen wird, ist auch eine massive Metallbildung möglich. Durch Steuerung des verlängerten Aussetzens des metallischen Schwamms zu hohen erzeugten Temperaturen, kann ein metallisches Produkt von im wesentlichen fester Form erhalten werden. Diese wie auch andere zu verwirklichende Variationen sind dem Fachmann offensichtlich,While the recovery of the metallic sponge in Powder form can be converted, is preferred in certain cases, massive metal formation is also possible. Through control prolonged exposure of the metallic sponge to high generated temperatures can result in a metallic product of im substantial solid form can be obtained. These as well as other variations to be realized are obvious to the person skilled in the art,

Der an Ort und Stelle gebildete elementare Metallschwamm gemäß der Erfindung besaß einzelne Partikel, die eine Verbindungseigenschaft aufwiesen, um miteinander verbundene Partikel zu erzeugen, um eine poröse Struktur zu bilden, die beim Schleifen und Durchsieben erzeugte elementare Partikel oder Pulver von einer Größe zwischen 1 und 10 My aufwies, die aufgrund der Gasdurchlässigkeit ermittelt wurde unter Benutzung der Fisher-Sub-sieve-Technik.The in-situ formed elemental metal sponge according to the invention had discrete particles which had a bonding property to form bonded particles to form a porous structure, the elemental particles or powder of a size between 1 and 10 My, which was determined on the basis of gas permeability using the Fisher sub-sieve technique.

Die Bildung de*s metallischen Schwamms ist zu erklären mittels der Fotomikrografien, insbesondere der Fig. 5 bis 8 einschließlich. The formation of the metallic sponge can be explained by means of the photomicrographs, in particular FIGS. 5 to 8 inclusive.

Fig. 5 (sämtliche Fotomikrografien wurden bei einem Spannungspegel von 10 kV aufgenommen) stellt den gebildeten metallischen Schwarm bei einen Vergrößerungsfaktor von 1000 dar. Die poröse Natur des an Ort und Stelle gebildeten Thantals ist leicht zu erkennen.Fig. 5 (all photomicrographs were taken at a voltage level of 10 kV) depicts the metallic swarm formed at a magnification factor of 1000. The porous nature of the thantalum formed in place is easy to see.

209841/0752209841/0752

Fig, 6, die eine IFotomikrografie mit 5000-facher "Vergrößerung zeigt, beginnt sichtbar'darzustellen die wurmförniige Gestalt' des gebildeten Thantals.Fig. 6 showing an IFotomicrograph at 5000X "magnification shows, begins to show the worm-shaped figure visibly of formed thantalum.

Die Fig. 7 und 8, deren Vergrößerungsfaktor 10 000 bzw. 20 beträgt, zeigen klar, daß das gebildete Tliantal im wesentlichen aus miteinander verbundenen Partikeln des Metalls besteht, v/orin Verbindungseigenschaften dargestellt sind, und die Gesamtausbildung ist derart, um eine glatte, wurmartige (vermicular) Eigenschaft zu schaffen, die entgegengesetzt zu den normalerweise bei den bekannten Thantalpulvern steht.Figs. 7 and 8, the magnification of which is 10,000 and 20 respectively, clearly show that the tiantalum formed is essentially consists of interconnected particles of the metal, v / in which connection properties are shown, and the overall formation is such as to create a smooth, worm-like (vermicular) property that is opposite to which is usually found in the well-known thantalum powders.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 12 einschließlich ist ein agglomeriertes Thantal, das im Handel von der Firma Fansteel, Inc. erhältlich ist und als "FD-30H Typ von dieser Firma bezeichnet wird. Der Unterschied zwischen dem bekannten Thantal und dem erfindungsgemäßen Thantal ist völlig klar.Referring to Figs. 9 to 12 inclusive is an agglomerated Thantal, the present invention is commercially available from the company Fansteel, Inc. and FD-30 H type is referred to by this company as ". The difference between the known and the Thantal Thantalum is perfectly clear.

Die Fig. 9 bis 12 einschließlich korrespondieren jeweils mit den Fig. 5 bis δ und sind mit derselben Vergrößerung wie diese abgebildet.FIGS. 9 to 12 inclusive respectively correspond to FIGS. 5 to δ and are at the same magnification as these pictured.

Auf diese Weise wird die scharfe, winklige, plattenähnliche Ausbildung des bekannten Thantals klar erkannt, wobei diese Ausbildung völlig verschieden von dem erfindungsgemäßenIn this way, the sharp, angled, plate-like formation of the known thantalum is clearly recognized, and this Training completely different from the invention

Thantal ist.Is thantalum.

_ /μι. __ / μι. _

2098A1/07522098A1 / 0752

Es wurden Versuche in bezug auf die elektrischen Eigenschaften von Kondensatoranoden, die aus dem in den vorhergehenden Versuchen hervorgebrachten Thantalpulver bestanden, durchgeführt. Ein allgemein anerkanntes Kriterium für die Qualität von Kondensatoranoden ist das Produkt der Kapazitanz und der Versuchsspannung pro Gewichtseinheit des Anodenmaterials, Die Versuche zeigen, daß das CV-Produkt/g vergleichbar mit denjenigen der handelsüblichen Pulver ist.Experiments have been made on the electrical properties of capacitor anodes, which consisted of the thantalum powder produced in the previous experiments. A generally recognized criterion for the quality of capacitor anodes is the product of the capacitance and the test voltage per unit weight of the anode material, the tests show that the CV product / g is comparable to those the commercial powder.

Anoden, die bei 1900 O gesintert waren, ergaben C.V/g-Werte im ungefähren Bereich von 2900 bis 3360. Bei bei 20000C gesinterten Anoden lag der Wert bei 2400 bis 2600 C-V/g. Bei •einer Sintertemperatur von ungefähr 1800°C wurden etwa Werte von 4000 bis 5100 0·V/g gefunden.Anodes were sintered at 1900 O, CV / g-values were in the approximate range of 2900 to 3360. In the case of sintered at 2000 0 C anodes of the value was 2400 to 2600 CV / g. At a sintering temperature of approximately 1800 ° C., values of approximately 4000 to 5100 0 · V / g were found.

Der Gleichstrom-Kriechstrom war 1/4 bis 1/2 Mikroampere bei Anoden, die bei 20000C gesintert waren.The DC leakage current was 1/4 to 1/2 micro amps at anodes were sintered at 2000 0 C.

Das erfindungsgemäße Thantal besitzt somit nicht nur einzigartige physikalische Eigenschaften, sondern es wird auch mit Eyfolg als schwerschmelzbares bzw. feuerfestes Metallpulver verwendet, wie beispielsweise in Kondensatoren, und es wird wiedergewonnen in außergewöhnlich reiner Form ohne die Notwendigkeit der Anwendung der bekannten Reinigungsprozeduren, d;j.e kostspielig sind.The thantalum according to the invention is therefore not only unique physical properties, but it is also referred to as a refractory or refractory metal powder used, such as in capacitors, and it is recovered in exceptionally pure form without the need the use of the known cleaning procedures, d; j.e are expensive.

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Ganz offensichtlich bieten sich andere Möglichkeiten der Benutzung des erfindungsgemäßen Thantals von selbst an für einen Fachmann auf diesem Gebiet, und derartige Variationen und Abänderungen werden als von den Ansprüchen gedeckt angesehen.Obviously, there are other ways of using it of the thantalum of the present invention is obvious to one skilled in the art, and such variations and modifications are considered to be covered by the claims.

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Claims (28)

Ansp'rücheExpectations 1. Verfahren zur Bildung elementarer Metalle unter Benutzung eines Plasmareaktors, dadurch gekennzeichnet, daß1. A method for the formation of elemental metals using a plasma reactor, characterized in that a) der Ausfluß aus der Reaktorzone in eine Sammelzone von variierbarem Differenzflüssigkeitsdruck und Temperatur geleitet wird unda) the effluent from the reactor zone into a collection zone of variable differential fluid pressure and temperature is conducted and b) ein ausgewählter Differenzflüssigkeitsdruck und Temperatur zwischen der Sammelzone und der Reaktorzone aufrechterhalten wird und daß zurückgewonnene elementare Metelle mit ausgewählten Eigenschaften gesammelt wird.b) maintaining a selected differential liquid pressure and temperature between the collection zone and the reactor zone and that recovered elementary metals with selected properties are collected. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß schwerschmelzbare bzw. feuerfeste Metalle gebildet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that Refractory or refractory metals are formed. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß schwerschmelzbare Metallverbindungen in der Reaktorzone reduziert werden.3. The method according to claim 2, characterized in that refractory metal compounds are reduced in the reactor zone will. 4·. Plasmareaktorverfahren zur Herstellung elementarer Metalle, dadurch gekennzeichnet, daß4 ·. Plasma reactor process for the production of elemental metals, characterized in that a) der Reaktionspartner an einer Stelle unterhalb der Anode des Reaktors eingeführt wird;a) the reactant is introduced at a point below the anode of the reactor; b) der Ausflußstrom aus der Reaktionszone wird durch einen nach Wahl variierbaren Durchgang oder Spalt in einerb) the effluent from the reaction zone is through a variable passage or gap in a 2086*17*7522086 * 17 * 752 nach Wahl gesteuerten Weise in eine Sammelzone geleitet unddirected in a controlled manner to a collection zone and c) das elementare Metall wird gesammelt, während die gewählte Steuerung des Ausflußstromes aufrechterhalten wird.c) the elemental metal is collected while the chosen Control of the effluent flow is maintained. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturgradient und ein Druckunterschied zwischen der Reaktionszone und der Sammelzone aufrechterhalten wird.5. The method according to claim 4, characterized in that maintaining a temperature gradient and pressure differential between the reaction zone and the collection zone. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der reagierende Stoff eine reduzierbare schwerschmelzbare
Metallverbindung umfaßt und daß die Temperatur in der Reaktionszone genügt, um die Reduktionsreaktion auszufuhren.
6. The method according to claim 5, characterized in that the reacting substance is a reducible refractory
Comprises metal compound and that the temperature in the reaction zone is sufficient to carry out the reduction reaction.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasmagas Wasserstoff ist und ein Plasmastrahl in der Nähe der Stelle der Einführung des reaktionsfähigen Stoffes ge- · bildet wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the plasma gas is hydrogen and a plasma jet in the vicinity the place of introduction of the reactive substance forms is. 8· Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Druckunterschied zwischen der Reaktionszone und der Sammel-8 · The method according to claim 7 »characterized in that the pressure difference between the reaction zone and the collecting zone innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0,5 bis 5 pounds/inch liegt.zone within a range of about 0.5 to 5 pounds / inch lies. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Samnelelement in der Nähe des Durchgangs ange-9. The method according to claim 8, characterized in that there is also a Samnelelement in the vicinity of the passage. - 4S -- 4S - 2098Λ1/07622098-1 / 0762 ordnet ist, auf dem sich das Metall bildet.is arranged on which the metal forms. 10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die hitzebeständige, schwerschmelzbare Verbindung ein Halogen ist.10. The method according to claim 9 »characterized in that the heat-resistant, refractory compound is a halogen is. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Halogen Thantalpentachlorid und das elementare daraus gewonnene Metall Thantal in Schwammform ist.11. The method according to claim 10, characterized in that the halogen is thantalum pentachloride and the elemental thereof recovered metal is thantalum in the form of a sponge. 12. Plasmareaktorvorrichtung, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merlanale:12. Plasma reactor device, characterized by the combination following merlanale: a) der Plasmareaktor besitzt eine Kathode und eine Anode, zwischen denen ein Plasmabogen erzeugt wird;a) the plasma reactor has a cathode and an anode, between which a plasma arc is generated; b) es ist ein Reaktionszonenelement vorgesehen, das mit dem Reaktor in Verbindung steht, in das das reagierende Speisematerial unterhalb der Anode eingeführt wird;b) there is a reaction zone element provided with the Communicating with the reactor into which the reactant feed material is introduced below the anode; c) ein Abschreckelement ist vorgesehen, das mit der Reaktionszone in Verbindung steht, durch das der aus der Reaktiomszone kommende Ausfluß fließt undc) a quenching element is provided which is associated with the reaction zone communicates through which the effluent coming from the reaction zone flows and d) es sind Sammelmittel innerhalb des Abschreckglieds vorgesehen, die einen nach Wahl veränderbaren Durchgang oder Spalt bilden, durch den der Ausfluß gerichtet ist,d) collecting means are provided within the quenching member which have a passage which can be changed as desired or create a gap through which the outflow is directed, • um ein ausgewähltes Reaktionsprodukt aufzusammeln.• to collect a selected reaction product. - 4.9 -- 4.9 - 2098417075220984170752 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionszonenglied so ausgebildet ist, um einen Temperaturgradienten und eine Druckdifferenz für den Ausfluß festzulegen und aufrechtzuerhalten.13. Apparatus according to claim 12, characterized in that the reaction zone member is designed to establish a temperature gradient and a pressure differential for the effluent and maintain. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturgradient durch einen Bereich des Reaktionszonenglieds gebildet wird, der größere Abmessungen besitzt, als der Rest davon, der oberhalb der vergrößerten Abschnitte gelegen ist.Apparatus according to Claim 13, characterized in that the temperature gradient runs through an area of the reaction zone member which is larger in size than the remainder of which is located above the enlarged portions is. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich der vergrößerte Abschnitt zur Abschreckkammer hin öffnet und mit dieser im wesentlichen in flüssigkeitsdichter Verbindung steht.15. Apparatus according to claim 14, characterized in that the enlarged section opens towards the quenching chamber and is essentially in liquid-tight connection therewith stands. 16. Vorrichtung nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschreckglied rohrförmig ausgebildet ist und mit einem Ausflußauslaß in Verbindung steht.16. Apparatus according to claim I5, characterized in that the quench member is tubular and communicates with an outflow outlet. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß dir vergrößerte Abschnitt glockenförmig ausgebildet ist und ein hiervon abhängender Abschnitt des Reaktionszonenglieds sich hierein erstreckt.17. The device according to claim 16, characterized in that you enlarged portion is bell-shaped and a dependent section of the reaction zone member itself extends in here. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß18. Apparatus according to claim 17, characterized in that - 50 -- 50 - 109841/6752109841/6752 die Sammelelemente etwa tassenförmig ausgebildet sind und axial verlagerbar sind, im wesentlichen über die gesamte Länge des Abschreckelementes,the collecting elements are approximately cup-shaped and are axially displaceable, essentially over the entire length the quenching element, 19· Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionszonenelement, der Sammelbehälter und wenigstens das Innere des Absehreekelementes, durch die die Sammelmittel bewq£>ar sind, aus in bezug auf die Reaktionsbedingungen und das gebildete Produkt inerten Materialien bestehen.19 · Device according to claim 13, characterized in that the reaction zone element, the collecting container and at least the interior of the Absehreekelementes through which the collecting means bewq £> ar, from with respect to the reaction conditions and the formed product consist of inert materials. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Material Wolfram ist und eine Mehrzahl seitlich sich erstreckender Elemente in der Wand des Abschreckelementes angeordnet sind, un sich an das gesammelte Produkt an den Sammelelementen anzulegen.20. Apparatus according to claim 19, characterized in that the inert material is tungsten and a plurality of laterally extending elements in the wall of the quenching element are arranged, un to the collected product on the collecting elements to put on. 21« Elementares schwerschmelzbares Metall in Schwammform, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus miteinander verbundenen Partikeln des Metalls besteht, und eine Mehrsaal der Partikel größer als 1 My in den Abmessungen ist, wobei der größte Abschnitt der einzelnen Partikel glatte, gewickelte oder wurmartige Ausbildung besitzt im Gegensatz zu einer scharfen, winkligen Ausbildung.21 «Elementary, refractory metal in the form of a sponge, characterized in that it consists essentially of interconnected particles of the metal, and a The majority of the particles are larger than 1 My in dimensions, with the largest section of the individual particles being smooth, has a wound or worm-like training in contrast to a sharp, angular training. 22. Metall nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander in Verbindung stehenden Partikel von wurm-22. Metal according to claim 23, characterized in that the interconnected particles of worm - 51 -- 51 - 209841/0752209841/0752 artiger (vermicular) Gestalt sind.like (vermicular) shape. 23· Metall nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß es durch die Reduktion eines schwerschmelzliaren Metallchlorids23 · Metal according to claim 22, characterized in that it by the reduction of a Schwerschmelzliaren metal chloride erhalten wird.is obtained. 24. Metall nach Anspruch 231 dadurch gekennzeichnet, daß das schwerschmelzbare Metallchlorid Thantalpentachlorid ist.24. Metal according to claim 23 1, characterized in that the refractory metal chloride is thantalum pentachloride. 25· Metall nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion in einem Plasmastrahlreaktor durchgeführt wird.25 · Metal according to claim 24, characterized in that the reduction is carried out in a plasma jet reactor. 26. Metall nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwamm ringförmig ausgebildet ist.26. Metal according to claim 25, characterized in that the sponge is annular. 27. Metall nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Met all schwamm verhältnismäßig frei von Verunreinigungen27. Metal according to claim 26, characterized in that the mead swam relatively free of impurities 28. Metall nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet, daß es als Material für eine Anode eines Kondensators verwendet wird.28. Metal according to claim 27 »characterized in that it is used as a material for an anode of a capacitor will. 209841/3752209841/3752
DE19722213285 1971-03-18 1972-03-18 Device for the production of pure metal from a metal compound Expired DE2213285C3 (en)

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