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Publication number: DE268657C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT,

PATENTSCHRIFT

KLASSE 12g·. GRUPPE

PAUL-GOLDSTEIN in BERLIN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Dezember 1912 ab.

Eine Reihe von ausgezeichneten Rednktions-

·. mitteln, wie Natrium, Calcium, Magnesium, Kalium, Phosphor u.a.m., hat bisher noch nicht die ihnen zukommende Würdigung und technische Anwendung gefunden. Man behilft sich vielmehr mit Reagenzien, deren Reduktionskraft bedeutend schwächer ist, und wenn man die obigen Stoffe, wie Natrium usw., anwendet, so ist die" technische Ausbeute trotz

ίο des niedrigen oder doch bei genügender Nachfrage niedrig zu haltenden Preises eine derart schlechte, daß sie erheblich teurer als die bisher benutzten zu stehen kommen.

Als Grund für diese Nachteile' ist bei An-Wendung der ersterwähnten Stoffe anzugeben, daß die Reaktion zu stürmisch verläuft, als daß man sie meistern könnte. Daraus geht hervor, daß man- einmal unbeabsichtigte Nebenreaktionen nicht vermeiden kann, zum zweiten nicht zu dosieren imstande ist und weder die zeitlichen noch die graduellen An-

■ . forderungen zu erfüllen vermag, daß ferner die Handhabung nicht einfach ist oder doch besondere Apparate und Umstände erfordert, um Betriebssicherheit herzustellen und somit von Sparsamkeit keine Rede sein kann u. a. m.

: Beispielsweise sei auf die Reduktion der

Oxyde der oxydablen Metalle, wie Uran, Titan, Niob, Tantal u. a. m,, hingewiesen, von denen einige wie das Tantal technisch mit Hilfe von Natrium aus der Kaliumfluoriddoppelsalzschmelze gewonnen werden.

Auch könnte man eine Reihe von Reaktionen der organischen Chemie, die jetzt in alkoholischer Lösung ausgeführt werden müssen, falls die oben erwähnten Nachteile nicht vorhanden wären, in wäßriger Lösung zustande bringen; Schmelzbäder, die (wie Nickelbäder) _: noch. Spuren von Oxyd enthalten, statt mit weniger durchgreifenden Mitteln, die man allerdings ohne weiteres zugeben kann, mit den genannten Reduktionsmitteln sicherer und weniger teuer reduzieren u. a. m.

Zu den obigen Nachteilen des an sich sehr vorteilhaften Calciums usw. kommt das meist sehr geringe spezifische Gewicht und die sich daraus ergebende Schwierigkeit, die genannten Reduktionsmittel von der Oberfläche, wo sie nicht wirken können, ins Innere des Reaktionsgutes zu bringen.

Die dazu dienenden Vorrichtungen sind meist sehr kompliziert und trotzdem nicht sicher genug.

Alle diese Nachteile zu vermeiden, hat sich nun die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gestellt; sie beruht auf der Erkenntnis, daß lediglich die physikalische Beschaffenheit der fraglichen Stoffe der wesentliche Faktor ist. Demnach wird diese derart verändert, daß die Reduktionsmittel porösen Substanzen einverleibt werden.

Unter porösen Substanzen sollen hier ausdrücklich· solche Körper verstanden werden, deren Volumengewicht in festem Zustande kleiner als in flüssigem .oder geschmolzenem Zustande ist; demnach gehören nicht bloß

Kieselgur und Schamottewürfel, sondern auch Pulver oder sonstige durch Bindemittel oder auf irgendeine andere Art miteinander verbundene zerkleinerte Stücke anderer Substanzen hierzu., .

Mit diesen kann die erwähnte Verbindung auf verschiedenen Wegen zustande kommen, von denen einige an dem Beispiel des Natriums, das selbstverständlich durch eines der

ίο oben erwähnten äquivalenten Reduktionsmittel ersetzt werden kann, beschrieben werden sollen. Natrium wird in zerkleinerter Form, etwa in langen Fäden, mit Kieselgur gemischt und auf eine Temperatur von annähernd ioo°, wenn nötig unter Luftabschluß, oder in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Bei dieser Temperatur wird es infolge der nunmehr zur Geltung gelangenden kapillaren Oberflächenkräfte angesaugt, gleichzeitig bildet es gewissermaßen

so einen Kitt zwischen den einzelnen Teilchen, so daß diese, sei es in der Kälte oder Wärme, zu beliebig großen Körnern usw. zusammengedrückt werden können.

Selbstverständlich kann man auch Pulver oder kleinere Metallteile oder Stücke von Blei ^: usw. hineingeben, wenn es notwendig wird, das Volumengewicht zu vergrößern. Auch hat es sich gezeigt, daß der Zusatz des wei- ' chen Reduktionsmetalls nicht ohne Vorteil für die Plastizität der gesamten Mischung' ist. ;. Ferner hat es sich gezeigt, daß dieselbe Temperatur wie beim Natrium auch für die an-.;■■■· deren einleitend genannten Metalle ausreicht.

' Zweckmäßig wird man nun so verfahren,

daß man das eigentliche Reaktionsmetall mehr in das Innere des geformten Gebildes hineinzubringen sucht, während die äußeren Schichten geringhaltiger bzw. ärmer daran sind.
■ Eine andere Methode der Mischung besteht

darin, daß man einen porösen Körper aus , Pulvern oder kleinen Stücken aus beispielsweise Schamotte formt und auf diese'das Natrium-'■■..■-.-metall gut verteilt auflegt. Erhitzt man nunmehr wiederum auf etwa ioo°, so zieht das Natrium in die Poren ein. Die dabei zu berücksichtigenden Quantitäten können natürlich

- durch Anwendung von Druck vergrößert werden. An Stelle der Schamotte kann man nun wieder wie im, ersten Beispiel den porösen Körper ganz oder teilweise durch Zusammenpressung von Stückchen beständiger Metalle bilden.

Selbstverständlich ist es notwendig, das Reduktionsmetall mit dem Körper in nicht zu losen Zusammenhang zu bringen,- Bei-■ spielsweise genügt es nicht bloß, ihn etwa mit Sand zumischen, was bereits vorgeschlagen wurde, um zu vermeiden, daß sich organische Substanzen — Diazodiamidoverbindüngen — zersetzen.

Ein derart mit porösen Körpern entsprechend gemischtes Natrium zeigt nun in der Tat solche Vorteile, daß seiner Verwendung in der Technik nichts mehr im Wege steht. Das Zusatzmittel muß naturgemäß entweder indifferent oder so beschaffen sein, daß es dem Reaktionsgut angepaßt und für dasselbe mit verwendbar ist. Beispielsweise wird in ·■; manchen Fällen ein Zusatz von Zinkpulver als Metall deshalb zweckmäßig sein, weil die in erster Bildung aus dem metallischen Na- '■■'". trium entstehende Natronlauge .in zweiter BiI- · dung mit dem Zink in bekannter Weise Wasserstoff entwickeln, letzteres also verdoppelnd wirken wird. ,75

Zu den im vorstehenden geschilderten Vorzügen der Wirkung kommen endlich noch solche der einfacheren Behandlung bis zur Verwendung des Transportes usw. hinzu. Beispielsweise kann das für Natrium lästige Aufbewahren unter Petroleum fortfallen, ferner tritt kein Verbrauch durch Oberflächenoxydation auf u. a. m.

Selbstverständlich kann man dem Reduktionsmetall auch andere Reagenzien beimischen, „85 denen man einmal ganz bestimmte Wirkungen zuweist, oder die man zweitens vor Oxydation bewahren will.

Beispielsweise ist bekannt, daß im geschmol-• zenen Kupfer stets Kupferoxydul vorhanden ist. Würde man nunmehr zwecks Legierung das leicht oxydable Tantal zugeben, so würde der gesamte Oxydgehalt des Bades an das Tantal gehen und demnach einen entsprechenden Teil "dieses teuren Metalles der zugedachten Legierungsaufgabe entziehen. Dieser Ubelstand wird durch die Zugabe eines der oben er-. wähnten ' Reduktionsmittel vermieden, wenn das empfindliche Legierungsmetall mit in den porösen Körper innig eingeschlossen und von dem schärferen Reduktionsmittel schützend umschlossen wird.

Weiterhin kann man zu denselben Zwecken bei der beschriebenen Maßnahme nicht bloß die Metalle selbst, sondern besser noch die bei weitem billigeren Metalloxyde mit dem Reduktionsmittel zusammen dem porösen Körper einverleiben.

Man wird zu diesem Zweck beispielsweise derart verfahren, daß man den genannten no Bestandteilen, aus denen die porösen: Körper gepreßt werden sollen, die berechneten, meist nur geringen Mengen des Oxyds untermischt und diesen in angegebener Weise das Reduktionsmittel einverleibt. Alsdann werden diese i}5 Oxyde, wenn das Reduktionsmittel zur Wirkung gelangt, in erster Linie reduziert und dann vor weiterer Rückoxydation geschützt werden. Man wird also an Stelle des teuren Metalls, wie beispielsweise bei dem Titan, das «0 bei weitem billigere Rutil, dessen Sauerstoffverbindung, verwenden können.

Zu diesen Vorteilen treten jedoch noch folgende: Wenn das Metall zur Legierung gelangt, befindet es sich gewissermaßen in statu nascendi und in denkbar feinster Verteilung; es ist demnach zur Legierung besonders geeignet, und namentlich bei den hochschmelzen- ; den Metallen, bei denen der große Unterschied in den Schmelzpunkten zu ganz erheblichen Schwierigkeiten Anlaß gibt, ist die ίο Möglichkeit einer momentanen Legierung von erheblichem Wert.

'..··.■ Es ist ohne weiteres klar, daß solche in feinster Verteilung befindliche Chrompartikelchen viel leichter in die Legierung gehen als ;'·■■ 15 ein Klumpen von kompaktem Chrommetall, der auf dem Boden der Schmelze liegenbleibt. ;".',■ Auch dieser Ubelstand wird durch die beschriebene Maßnahme vermieden.
i; Denn dadurch, daß die hochschmelzenden ao Metalle, wie Uran, Wolfram usw., meist recht schwer (18-19) sind, ist es nicht leicht, sie, die meist in geringen Mengen zugesetzt werden, in gleichmäßiger Verteilung in das Bad zu bringen. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß die Oxyde, welche durchweg leichter sind, von der zur Oberfläche strebenden Schlacke usw. durch das Bad mitgerissen und _;. auf diesem Wege, also an verschiedenen Stellen des Bades, reduziert werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von halt- ■ baren, bequem verwendbaren Reduktions*

- ' mitteln aus rasch oxydierenden, schwer verwendbaren Stoffen, wie Natrium, Kali-

. um, Calcium, Phosphor o. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß diese Reduktionsmittel

. porösen Körpern einverleibt werden.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch noch in erster Linie zu reduzierende Metalloxyde oder vor Oxydation zu schüt-, zende Metalle den porösen Körpern einverleibt werden.