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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.
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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.
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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.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt.
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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.
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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.
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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.
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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.