DE363133C - Von aussen elektrisch beheizter Ofen zur Reduktion von Wolframtrioxyd zu metallischem Wolfram - Google Patents

Description

• Von außen elektrisch beheizter Ofen zur Reduktion von Wolframtrioxyd zu metallischem Wolfram. Es hat sich gezeigt, daß aus feinem und regelmäßig gekörntem Wolframpulver hergestelltes Wolframmetall in seiner Schmiedbarkeit dem aus gröberem Pulver hergestellten Metall überlegen ist. Ferner hat sich gezeigt, daß das Verfahren zur Umwandlung des Pulvers in massives Metall sich leichter und besser vollzieht, wenn das Pulver sehr fein und regelmäßig gekörnt ist. Nicht minder hat sich herausgestellt, daß sehr feines und regelmäßiges Wolframpulver in Blöcke oder sonstige Gegenstände gepreßt werden kann, welche bequem hantiert oder sogar auf Grund ihrer ausreichenden Festigkeit 'bearbeitet werden können, während es unmöglich ist, grobkörniges Wolframpulver zu solch festen und bearbeitbaren Blöcken oder Gegenständen zu pressen.
• Eines der Elemente, welche für die Erzielung feinkörnigen Wolframpulvers wichtig sind, ist der Ofen, in welchem .das Wolframtrioxyd zu Wolframpulver reduziert wird. Es ist notwendig, !daß ein rasch fließender sehr heißer Wasserstoffstrom über das Wolframtrioxyd hingeführt wird, und zwar so rasch, daß das alles bei der Vereinigung des Wasser-Stoffes mit dem Sauerstoff gebildete Wasser abgeführt wird, bevor es sich mit dem Wolfram wieder vereinigen kann. Hierfür hat sich eine Geschwindigkeit des strömenden Wasserstoffes von 3 bis q. m pro Sekunke als geeignet erwiesen. Der Wasserstoff muß auf die Temperatur, bei welcher die Reduktion stattfindet, vorgeheizt werden. Ein Gegenstand der Erfindung liegt daher in der Schaffung eines wirksamen Vorheizelementes für ,den Wasserstoff.
• Nun hat die Erfahrung gezeigt, daß sich bei der Reduktion von Wolframpulver ein Suboxyd des Wolframs bildet, das langsam alle bekannten feuerfesten Ofenauskleidungen bei den Reduktionstemperaturen angreift. Es war daher die nächste Aufgabe, einen Stoff ausfindig zu machen, der sich für die Ofenauskleidung eignet und gegen Wolframsuboxyd auch bei hohen Temperaturen widerstandsfähig ist. Ein solcher Stoff ist Nickel. Das Hauptmerkmal der Erfindung liegt daher in dem Schutz des zum Ofen gehörigen Kieselsäurerohres durch eine dünne Nickelbekleidung.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
• Abb. i ist ein Aufriß des Ofens, Abb. 2 ein Schnitt nach Linie 2-2 der Abbildung i, Abb.3 ein Schnitt nach Linie 3-3 der Abb. i ; Abb.4 und 4.a sind die linke und rechte Hälfte eines Längsschnittes durch den Ofen. Das Kieselsäurerohr 6 ist vorteilhaft etwa 1,5 m lang und hat einen Durchmesser von etwa io cm. Es wird in einem Metallgehäuse 7 zentral festgehalten, .das eine Pakkung 8 von Magnesiumoxyd enthält. Das Gehäuse 7 ruht vorzugsweise auf Metallstützen io. Die Enden des Rohres 6 ragen in mit Wasser gekühlte Köpfe i i und 12, deren jeder auf Stützen iid'bzw. 1211 ruht. Von dem linken Kopf oder Einlaßkopf i i ragt eine daran isolierte Stange 13 vorzugsweise aus Nickel vor. Sie erstreckt sich zentral durch die Bohrung des Ofens und ist mit einer Schicht oder einem Rohr 14. aus Kieselsäure bekleidet. An dem inneren Ende der Stange 13 ist das innere Ende eines Bandes 15 aus »Nichrome«-Metall, einer Legierung aus Nikkel und Chrom, befestigt. Dieses Band ist dadurch geformt, d-aß man es auf einem flachen Kern aufgewickelt hat. Wird dieser herausgezogen, so springt die gewickelte Schraube infolge der Elastizität des Metalls in die durch Abb.3 veranschaulichte Gestalt und bietet auf diese Weise auf allen Wegen, welche das Gas beim Durchgange durch den Ofen einschlagen kann, Strahlungs- und Berührungsflächen dar. Das äußere Ende dieses »Nichrome«-Bandes ist an -der-Klemme 16 des Kopfes i i befestigt.
• Der mittlere Teil des Hauptrohres 6 ist von einem zweiten »Nichrome«-Heizelement 18 umgeben, das bis auf die Enden in die Magnesiumoxydpackung eingebettet ist. Es hat sich gezeigt, daß, wenn dieses das zu reduzierende Wolframtrioxyd umhüllende Heizelement so angeordnet wird, daß es den Suboxyden des Wolframs zugänglich ist, das Heizelement' sowohl wie das Kieselsäurerohr bei höheren Temperaturen angegriffen wird. Dies ist stets der Fall, wenn erfindungsgemäß das Wasserstoffgas so .stark vorgeheizt wird, daß genügend Wärme für die Aufrechterhaltung der Reduktionswirkung von dem Heizkörper 18 durch das Quarzrohr zugeleitet wird. Um diesen Angriff zu verhindern, ist das Quarzrohr innen mit einem dünnen Blatt reinen Nickels ausgefüttert, das in die Form eines Rohres gerollt ist, aber doch genügende Federkraft besitzt, um es auf volle Länge gegen die Innenfläche des Kieselsäurerohres 6 anzupressen. Auf diese Weise wird das Kieselsäurerohr gegen die schädlichen Suboxyde des Wolframs geschützt und die Lebensdauer des Ofens um ein Vielfaches über diejenige eines gleichen Ofens ohne schützende Nickelauskleidung gesteigert.
• Das zu reduzierende Wolframtrioxyd wird in ein Nickelschiff 21 eingesetzt, das drei Kammern vermöge Anordnung zweier Zwischenböden aufweist. Das Schiff wird nach Füllung mit dem Oxyde in -den Ofen durch die vermöge Entfernung des Pflockes 23 im Kopf 12 gebildete Öffnung eingeschoben. Das Schiff ist vorzugsweise mit einem Nickeldraht 24 versehen, welcher während der Reduktion im Ofen liegt und mittels dessen das Schiff nach der Reduktion aus dem Ofen gezogen wird. Es ist nicht nötig, daß die Kieselsäurewarnd des Ofens auf volle Länge mit der Schutzhülle versehen wird, da die Erfahrung gezeigt hat, daß das Suboxyd des Wolframs die Ofenwand nur an solchen Punkten angreift, wo die Temperatur der Kieselsäure eine sehr hohe ist.
• Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, den Wasserstoff durch den Reduktionsofen unter beträchtlichem Drucke zu führen, d. h. unter einem Druck, welcher etwas größer ist als derjenige der Außenluft. Beträchtliche Schwierigkeiten haben sich bei der Abdichtung der Fuge zwischen dem Kieselsäurerohr und den metallenen wassergekühlten Köpfen ergeben, ,da das Kieselsäurerohr bei der Heizung und Kühlung eine beträchtliche Ausdehnung und-Zusammenziehung aufweist, was bei den wassergekühlten metallenen Köpfen nicht der Fall ist. Der Erfinder hat festgestellt, daß ein geeignetes Dichtungsmaterial, das nicht platzt, das die Fuge dauernd dicht erhält, und das gleichzeitig einer hohen Temperatur standhält, aus einer Mischung von Gips mit Gummiarabikum hergestellt werden kann. Eine solche Dichtung ist bei 25 `dargestellt. Es hat sich auch als sehr vorteilhaft erwiesen, die der Außenluft ausgesetzten Teile der Dichtung mit Bakelit, einem durch Kondensation von Phenol mit Formaldehyd hergestellten Kunstharz, anzustreichen, das eine Aufnahme von Feuchtigkeit durch das Dichtungsmaterial verhindert. ° Unmittelbar hinter dem inneren Ende des Wasserstoffeinlaßrohres 27 befindet sich eine Scheibe 28 in solcher Lage, daß sie ein Auseinandersprühen des eintretenden Wasserstoffes bewirkt und letzteren hindert, durch die ersten Windungen der Heizschraube 15 in Form einer geschlossenen Säule hindurchzuströmen, was eine ungenügende Erhitzung des Gases und andererseits die Bildung von Taschen im Gefolge haben würde, welche der Gefahr einer Überhitzung ausgesetzt sind, und in denen auch der Heizkörper sich zu sehr erhitzen würde. Pyrometer 29 dienen zur Kontrolle der Ofentemperatur an verschiedenen Punkten.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Von außen elektrisch beheizter Ofen zur Reduktion von Wolframtrioxyd zu metallischem Wolfram, gekennzeichnet durch eine zum Schutze der Ofenwände gegen schädliche chemische Einflüsse, besonders der während der Reduktion frei werdenden Suboxyde des Wolframs vorgesehene Nickelbekleidung (2o), die in einem feuerfesten, von einem Heizkörper (i8) umhülltenRohre (6) aus Kieselsäure o. dgl. angeordnet ist.
2. 2. Ofen nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Heizkörper (i5) zur starken Vorwärmung des Wasserstoffs für die Reduktion, wobei dieser Heizkörper nahe dem Eingang des feuerfesten Rohres (6) angebracht ist und ein lose auf eine Mittelstütze (i3, 1q.) aufgewickeltes leitendes Band einbegreift, dessen jede Windung so gestaltet ist, daß sie die Stütze berührt und sich von dort im wesentlichen bis zur inneren Wand des Ofens erstreckt, so daß das Band seine Strahl- und Berührungsflächen im wesentlichen allen Wegen darbietet, welche das Gas beim Durchziehen durch das Rohr einschlagen kann.
3. 3. Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Wasserstoffeinlaßrohres einGasverteiler (28) vorgesehen ist, um die Bildung von stagnierenden Gastaschen um den Heizkörper herum zu verhindern. Verfahren zur Herstellung des leiternden Bandes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (15) schraubenförmig auf einem platten Kern gewickelt wird, der dann herausgezogen wird, so daß das Element (i5) sich auf-' drehen kann und benachbarte Windungen des Bandes in -zueinander rechtwinklig gerichteten Ebenen zu liegen kommen.