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Publication number: DE249246C
Application number: DENDAT249246D
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Description

Sitten«(Exemplar

KAISERLICHES

PATENTAMT,

PATENTSCHRIFT

M 249246 KLASSE 16. GRUPPE

in KRISTIANIA.

Verfahren zur Bindung und Verwertung von Luftstickstoff. Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Mai 1911 ab.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Bindung und Verwertung von Luftstickstoff. Es besteht darin, daß oxydische Rohmaterialien, vorzugsweise solche, deren hauptsächliche Bestandteile Kieselsäure oder Titansäure natürlichen oder technischen

, Ursprungs sind, zusammen mit einer geeig-

' neten Menge eines Reduktionsmittels, außer Wasserstoff, in Gegenwart von Schwefel oder

ίο eines Halogens oder von Verbindungen, die Halogen oder- Schwefel leicht abgeben (z. B. SiCl₁, CS₂ usw.), gegebenenfalls einem Gemisch oder einer Verbindung von Halogen und Schwefel (beispielsweise S₂ CZ₂) in geeig-

neten öfen erhitzt werden, so daß flüchtige oder sublimierbare Verbindungen von Silicium oder Titan mit Halogen oder Schwefel entstehen, die alsdann entweder unmittelbar im .. Anschluß an ihre Herstellung oder auch erst nachdem sie beispielsweise durch fraktionierte Destillation oder Sublimation von den erhaltenen Nebenprodukten und übriggebliebenem Rohmaterial unter Luftabschluß ganz oder teilweise befreit und getrennt worden sind, bei einer geeigneten höheren Temperatur mit Stickstoff behandelt werden. Hierbei ersetzt

, α der Stickstoff das Halogen oder den Schwefel.

"Ί Das abgeschiedene Halogen bzw. der Schwefel wird sodann in freiem Zustande oder an andere vorhandene Reagenzien (C O, S usw.) gebunden und in der ersten Stufe des Verfahrens wieder benutzt.

In den nachstehenden Ausführungsbeispielen ist die Darstellung von Silicium-Stickstoffverbindungen wechselnden Stickstoffgehaltes aus Quarzsand, Koks oder Holzkohle, und Stickstoff sowie Chlor beschrieben.

Bespielsweise wird ein Gemisch von Koks und Quarzsand ungefähr auf Rotglut in einem Schachtofen erhitzt, welcher das Einführen neuen Rohmaterials von oben und das Ausnehmen des Erzeugnisses unten gestattet, sonst aber geschlossen und dicht ist. Nahe oberhalb des Bodens des Ofens wird anfangs ein · Gemisch von Stickstoff und Chlor eingeleitet. Es entsteht dann Siliciumtetrachlorid, welches mit dem Überschuß an Quarz und Koks Siliciumtr^chlorid bildet. Bei der hohen Temperatur wirkt aber der Stickstoff auf dieses Trichlorid ein, es bildet sich eine Siliciumstickstoffverbindung, dann wieder Siliciumtetrachlorid und so fort. Ein Teil der gebildeten flüchtigen Siliciumchlorverbindungen kann mit dem abzuleitenden Kohlenoxyd leicht entweichen. Um diesen Anteil zurückzuhalten, wird der Kohlenoxydstrom durch einen geeigneten Kühler geleitet, in welchem sich die genannten flüchtigen Verbindungen verdichten, wonach sie in den Ofen zurückgeleitet werden. Es kann zuweilen zweckmäßig sein, im Ofen zwei Temperaturzonen zu unterhalten, eine auf Rotglut gehaltene, in welcher die erste Halogenbehandlung stattfindet, und eine folgende auf Weißglut erhaltene Zone für die Stickstoffbehandlung.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß in den ummantelten Ofen, dessen Beschickung dieselbe sein kann wie im

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ersten Ausführungsbeispiel, nur Chlor (Carbonylchlorid oder Siliciumtetrachlorid) eingeleitet wird. Die entweichenden Siliciumchlorverbindungen werden kondensiert und unter Luftabschluß nach einem besonderen Ofen geleitet, in welchem sie bei höherer Temperatur mit Stickstoff behandelt werden, gegebenenfalls bei Gegenwart geeigneter Stoffe, z. B. C 0, S usw., die das abgespaltene Chlor aufnehmen und

ίο damit leicht spaltbare Verbindungen liefern. Diese oder das aus dem Chlorsilicium abgespaltene Chlor selbst werden alsdann in den ersten Ofen zurückgeleitet, während die gebildeten Siliciumstickstoffverbindungen in hierfür geeigneten Filtern oder Ausscheidungskammern zurückgehalten werden.

Um an die Siliciumstickstoffverbindungen Wasserstoff zu addieren, kann man die genannte Halogen- oder Schwefelverbindung mit Halogenwasserstoff oder Schwefelwasserstoff versetzen.

Die erhaltenen Siliciumstickstoff- oder Titanstickstoffverbindungen usw. können unmittelbar als Düngemittel verwendet oder auf bekannte Weise in andere Stickstoffverbindungen umgewandelt werden.

Es ist bekannt, daß Titannitride entstehen, wenn man bei Glühhitze Wasserstoff und Stickstoff auf Titantetrachlorid einwirken läßt.

Nach dem vorliegenden Verfahren findet indessen keine Behandlung mit Wasserstoff statt. Es werden zwar reduzierende Mittel benutzt, aber als solche eignet sich bei diesem Verfahren der Wasserstoff überhaupt nicht, da er bei den hier in Betracht kommenden hohen Temperaturen nicht hinreichend reduzierend wirkt. Das vorliegende Verfahren, nach welchem Titan- und Siliciumnitride aus oxydischen Rohmaterialien unter Bildung von Halogen- oder Schwefelverbindungen als Zwischenprodukte hergestellt wird, bietet gegenüber den bekannten Verfahren zur Herstellung von Nitriden aus oxydischen Rohmaterialien die Möglichkeit, die Herstellung des mit dem Stickstoff zu vereinigenden Elementes in elementarem Zustande zu vermeiden, wodurch sehr erheblich an Energie gespart wird. Da die Reaktion zwischen dem Stickstoff und dem mit dem Stickstoff zu vereinigenden' Elemente nach dem vorliegenden Verfahren zwischen in sfe. gasförmigem bzw. dampfförmigem Zustande befindlichen Körp'ern vor sich geht, verläuft sie schnell und vollständig, was von sehr großer Bedeutung ist.

Claims

Pate nt-An Sprüche:

1. Verfahren zur Bindung und Verwertung von Luftstickstoff, darin bestehend, daß oxydische Rohmaterialien (natürlichen oder technischen Ursprunges), vorzugsweise solche, deren Hauptbestandteile Kieselsäureanhydrid oder Titansäure sind, unter Erhitzung und in Gegenwart von reduzierenden Mitteln außer Wasserstoff mit Halogen oder Schwefel oder leicht Halogen oder Schwefel abgebenden Gemischen oder

. Verbindungen behandelt, werden, wobei die gebildeten Halogen- oder Schwefelverbindungen unmittelbar oder erst nach vorheriger Trennung von den Nebenstoffen unter Luftabschluß bei höherer Temperatur , mit Stickstoff behandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffbehandlung in Gegenwart von Kohlenoxyd erfolgt.