DE414657C - Verfahren zur Scheidung von im fluessigen Zustande legierten oder geloesten Stoffen durch Anwendung von Zentrifugalkraft - Google Patents

Description

• Verfahren zur Scheidung von im flüssigen Zustande legierten oder gelösten Stoffen durch Anwendung von Zentrifugalkraft. Es ist allgemein bekannt, daß mit Hilfe der Zentrifugalkraft Trennungen von festen und flüssigen Substanzen, entsprechend ihrem spezifischen Gewicht, ausführbar sind. Man hat auch schon versucht, geschmolzene Metalle zu zentrifugieren, und man kann damit in solchen Fällen Erfolge erzielen, wo die zu trennenden Bestandteile in flüssigem und festem Zustande ineinander unlöslich sind.
• Andererseits ist eine Anwendung des Schleuderverfahrens zur Trennung solcher Stoffe, die im flüssigen Zustande ineinander löslich sind, vorgeschlagen worden für den Fall, daß sie als inniges mechanisches Gemenge in Form von Spänen o. dgl. vorliegen. Das `-erfahren besteht darin, daß die niedriger schmelzenden Metallpartikel in einer indifferenten gasförmigen oder flüssigen Schutzhülle geschmolzen und von den im festen Zustand verbleibenden Rückständen durch Zentrifugieren getrennt werden, so daß auf diese Weise die Bildung einer Legierung überhaupt vermieden wird.
• In vielen Fällen wird jedoch der Technik die Aufgabe gestellt, aus Metallen oder Salzen die letzten Spuren gelöster Fremdbestandteile zu entfernen, sei es, um ein Produkt höchster Reinheit zu erzeugen, sei es, um wertvolle Substanzen, die in geringer Konzentration in dem Metall oder Salz gelöst sind, zu gewinnen. Es handelt sich hierbei vor allem um die Trennung solcher Stoffe. die im flüssigen Zustande vollkommen ineinander löslich, im festen Zustand aber mehr oder weniger unlöslich sind und somit ein sogenanntes Eutektikum bilden.
• Bei der langsamen Abkühlung solcher Legierungen bzw. Salzgemische scheiden sich zunächst reine Kristalle des einen Bestandteiles aus. Hierdurch verschiebt sich die Konzentration der verbleibenden Schmelze so lange, bis die niedrigste Temperatur erreicht ist, bei der eine Legierung aus den betreffenden Komponenten überhaupt noch flüssig sein kann. Dasjenige Mischungsverhältnis, das sich bis zu dieser Temperatur allmählich einstellt, ist das sogenannte Eutektikum.
• Die Trennung primär ausgeschiedener Kristalle von der verbleibenden Schmelze ist durch die sogenannten Saigerungsprozesse der Praxis bekannt. Als Beispiel sei die Gewinnung des Silbers aus dem `wenig Silber enthaltenden Bleierzen angeführt. Man überläßt das geschmolzene Metall der Erstarrung und und schöpft die primär ausgeschiedenen Bleikristalle aus. Die verbleibende .Schmelze enthält dann das gesamte Silber, und zwar im idealen Falle, nämlich bei der Zusammensetzung des Eutektikums, 4. Prozent. Dieser ideale Gehalt kann jedoch bei diesem und bei ähnlichen Saigerungsverfahren niemals erreicht werden. Das Ausschöpfen führt vor allem bei leicht oxydierbaren Metallen stets zur Verunreinigung und zu Verlusten, wie auch an den herausgeschöpften Kristallen und in den Hohlräumen zwischen diesen stets Mutterlauge haftet.
• Es wurde nun gefunden, daß eine praktisch quan;itative Trennung der primären Kristalle von dem Eutektikum gelingt, wenn man die Saigerung unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft, und zwar bei ganz allmählicher Temperaturerniedrigung vor sich gehen läßt. Wird nämlich die geschmolzene Legierung bzw. der Salzschmelzfluß unter ganz langsamer Wärmeentziehung geschleudert, so beginnen die bei eintretender Erstarrung nach und nach sich primär ausscheidenden Kristalle sofort durch die noch flüssige Masse in diejenige Zone des Zentrifugiergefäßes zu wandern, die ihrem spezifischen Gewicht im Vergleich _ zur verbleibenden Schmelze entspricht. Die Kristalle werden dabei infolge der Zentrifugalkraft eng aneinander gepreßt, so daß die Schmelze aus den Zwischenräumen verdrängt wird. Ist die Temperatur endlich bis zum eutektischen Punkt erniedrigt, so erstarrt auch das Eutektikum in derjenigen Zone, in die es gemäß seinem spezifischen Gewicht gedrängt wurde. Nach beendigter Erstarrung ist die räumliche Trennung der Bestandteile vollzogen. Das Eu-ektikum haftet an dem Regulus mehr oder weniger fest und läßt sich von diesem mechanisch durch Abdrehen, Sägen o. dgl. trennen.
• Eine Hauptforderung des neuen Verfahrens besteht somit darin, daß während des Schleuderns die Abkühlung innerhalb des Erstarrungsintervalls nach -Möglichkeit -#-erzögert wird, da die Trennung der primär ausgeschiedenen Kristalle von dem bis zuletzt flüssig bleibenden Eutektikum um so vollständiger ist, je langsamer die Wärmeentziehung erfolgt. Es ist zwar bereits bekannt, beim Zentrifugalguß die in einer Schleuderform rotierende Schmelze abzukühlen, -eine solche Abkühlung bezweckt jedoch lediglich die Erhaltung der einmal. im flüssigen Zustande gewonnenen Form und besteht daher stets in einer Beschleunigung der natürlichen Abkühlung (Abschreckung), so daß eine Konzentrationsverschiebung innerhalb der Schmelze nicht nur nicht erstrebt, sondern geradezu verhindert wird. Dagegen wird bei dem neuen Verfahren eine möglichst starke Verzögerung der natürlichen Abkühlung zum Zweck von Konzentrationsverschiebungen erstrebt.
• Zum Zwecke der leichteren Scheidung können in besonderen Fällen vor dem Zentrifugieren Zuschläge von leichten oder schweren Metallen gemacht werden. So ist z. B. bei der Scheidung des Blei-Silber-Eutektikums vom Blei die Differenz zwischen dem spezifischen Gewicht des ersteren von dem des Bleies nur gering, da das Eutektikurn nur Prozent Silber enthält. Durch: Zusatzeines Leichtmetalls, wie z. B. Aluminium, läßt sich ein spezifisch leichteres, ternäres Eutektikum erzeugen, das leicht abzuscheiden ist. Es können ferner solche Zuschläge gemacht «erden, die den abzusondernden Bestandteil chemisch oder in seinem metallographischen Verhalten verändern. Um z. B. eisenhaltiges Zink, das das Eisen in Form einer Eisen-Zinkverbindung enthält, vom Eisen zu befreien, wird, wie bekannt, zu der Schmelze Aluminium gegeben und dadurch das Eisen an Aluminium gebunden. Wird auf einen solchen Schmelzfluß das oben gekennzeichnete Verfahren angewendet, so wird eine Trennung der Eisen-Aluminiumverbindung vom Zink ermöglicht.
• Ein besonderer Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß sich durch seine Anwendung die Möglichkeit eröffnet, bei zahlreichen hüttenmännischen Prozessen auf eine hochwertige Aufbereitung der Rohstoffe zu verzichten und aus dem zunächst in unreinem Zustande gewonnenen Metall die in flüssigem Zustande in ihm gelösten Fremdbestandteile, soweit sie mit dem Hauptmetall Eutektika bilden, durch Zentrifugieren zu entfernen.
• Das Verfahren findet weiterhin Anwendung, um metallische Gegenstände von geeigneter, durch Zentrifugalguß in an sich bekannter Weise zu erzeugender Form derartig herzustellen, daß die Oberfläche andere physikalische bzw. chemische Eigenschaften aufweist als das Innere, indem man z. B. ein hartes oder säurebeständiges Eutektikum erforderlichenfalls durch geeignete Zuschläge nach Art der oben angeführten erzeugt, das an der inneren oder äußeren Oberfläche nach dem neuen Verfahren abgeschieden wird. Soll beispielsweise ein Lager aus einer Blei-Antimonlegierung durch Zentrifugalguß hergestellt werden, so kann man durch Zusatz einer geringen Menge Zinn die harten Zinn-Antimonkristalle unter den Bedingungen des hier beanspruchten Verfahrens im Innern des Rotationskörpers abscheiden.
• Das Verfahren findet sinngemäß Anwendung auf solche geschmolzenen Stoffe, wie Salze u. dgl., die bei der Erstarrung Eutektika bilden.
• Die Herstellung von chemisch. reinem Wolfram und Eisen auf ähnlichem Wege, allerdings verbunden mit Reduktionsprozessen, ist bereits vorgeschlagen worden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Absonderung des Eutektikums oder eines annähernd eutektischen Konzentrates oder eines reinen Stoffes aus einer Legierung oder aus einem Salzschmelzfluß o. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß eine Schleuder mit der Legierung oder dem Salzschmelzfluß mit oder ohne besondere Zusätze beschickt und die Umlagerung dieser selben Beschickung durch die bei geschmolzenem Zustand der Beschickung beginnende und unter so allmählicher ZVä.rmeentziehung, daß der Zweck erreicht wird, bis zu völliger Erstarrung fortgesetzte Schleuderung erfolgt. Ausgenommen ist die Herstellung von so hoch wie chemisch reines Wolfram und Eisen schmelzenden Stoffen.
2. 2. Verfahren zur Herstellung von zentrifugierten Metallgegenständen mit verschiedenen physikalischen bzw. chemischen E'.genschaften an der Oberfläche und im Innern, dadurch gekennzeichnet, daß dem 1-Ie;all vor dem Zentrifugieren nach Anspruch i Zusätze gegeben werden, die dem Eutektikum das gewünschte spezifische Gewicht und die gewünschten physikalischen bzw. chemischen Eigenschaften erteilen.