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Verfahren zur Herstellung von geschmolzenen oder gesinterten Metalloxyden
Es sind eine Reihe von Verfahren zum Schmelzen von Metalloxyden bekannt. Die Oxyde
der Erdmetalle, Erdalkalimetalle und des Eisens können z. B. durch Schmelzen im
elektrischen Ofen in eine zusammenhängende stückige Form übergeführt werden. Das
Arbeiten im elektrischen Ofen ist indessen teuer. Auch läßt sich nicht vermeiden,
daß die Oxyde während des Schmelzens das Ofenfutter angreifen und durch die aus
dem Ofenfutter gelösten Bestandteile verunreinigt werden. Das Einschmelzen der Oxyde
in Öfen führt zudem stets zu einem dichten homogenen Erzeugnis. Diese Beschaffenheit
des Schmelzgutes ist indessen nicht immer erwünscht. Für viele Zwecke, z. B. bei
der Verwendung der Oxyde als Katalysator, ist ein poriges Erzeugnis besser geeignet,
unter der Voraussetzung, daß es trotz der Porosität in sich einen sehr festen Zusammenhalt
hat. Zu diesem Erzeugnis. kann man auch nicht durch die bekannten Verblasesinterverfahren
gelangen. Bei hochschmelzenden, einigermaßen reinen Oxyden versagte bekanntlich
das Verblasesintern bisher nahezu völlig.
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Es wurde nun gefunden, daß das Schmelzen oder Sintern von Metalloxyden
stets- dann zu dem jeweils. gewünschten Erfolg führt, wenn das Schmelzen oder Sintern
auf luftdurchlässiger, hitzebeständiger Unterlage ausgeführt und die für das Sintern
oder Schmelzen notwendige Wärme durch Verbrennung von in der Beschickung enthaltenem
Metall mit Luft erzeugt wird. Je nach der Menge des in der Beschickung enthaltenen
Metalls gelangt man dabei entweder zu einem nahezu homogen geschmolzenen Erzeugnis
oder zu einem Erzeugnis von der bekannten Sinterstruktur. Auch zwischen dem Schmelzen
und Sintern liegende Formen lassen sich einhalten. So ist es z. B. ohne weiteres
möglich, ein halbgeschmolzenes, halbgesintertes Erzeugnis zu erzielen. Die Menge
des Metalls in der Beschickung kann in weiten Grenzen schwanken. Sie soll indessen
noch so groß sein, daß auf r kg der Beschickung a5o bis 500 WE entwickelt
werden. Nach oben ist der Metallgehalt nicht begrenzt. Als luftdurchlässige Unterlage
kann z. B. ein Rost benutzt werden, der mit einem Belag aus dem fertigen Erzeugnis
von geeigneter Korngröße bedeckt ist.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung hat den weiteren großen Vorteil,
daß beim Sinter- oder Schmelzvorgang Verunreinigungen nicht in das Gut gelangen
können; denn es kann stets das Metall des herzustellenden Oxydes als Wärmequelle
verwendet werden. Während des Erhitzens kommt die Beschikkung mit einem Ofenfutter
nicht in Berührung. Der Rost wird durch die natürliche Wärmeableitung gekühlt. Zweckmäßig
verwendet man den Rostbelag in Korngrößen
von z. B. 2,5 bis
6 mm, so daß der Rost nicht von dem erhitzten Gut angegriffen werden kann.
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Beispielsweise können geschmolzene oder gesinterte Oxyde der Erdmetalle
oder Erdalkalimetalle nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt werden.
Ein Gemisch der Oxyde dieser Metalle mit metallischem Aluminium, Magnesium, Calcium
oder ähnlichen Metallen wird auf eine Sinterpfanne oder einen Sinterrost gebracht.
Das in der Beschickung enthaltene Metall wird gezündet, und es wird Luft durch die
Beschickung geleitet, bis das Metall in Oxyd umgewandelt ist. Bei der Verbrennung
des Metalls werden bei geeigneter Zusammensetzung der Mischung die Schmelztemperaturen
des Oxydes bei weitem überschritten,und die Verbrennungswärme bewirkt, da.ß das
aus dem Metall entstehende Oxyd mit dem bereits in der Beschickung vorhandenen zusammensintert
oder zusammenschmilzt.
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Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gewonnenes Aluminiumoxyd z.
B- läßt sich wegen seiner Reinheit vorzüglich in der keramischen Industrie oder
auch an Stelle von Korund für Schleifzwecke verwenden.
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In der gleichen Weise können auch schwerschmelzende Oxyde der Schwermetalle,
z. B. Kupferoxydul, Eisenoxyde, Nickeloxyde, Manganoxyde, Chromoxyde und .ähnliche
hergestellt werden.
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Handelt es sich darum, ein sehr reines Oxyd oder ein besonders hochschmelzendes
Oxyd herzustellen, so geht man zweckmäßig von Metallen aus, insbesondere wenn oxydische
Ausgangsstoffe von genügender Reinheit nicht zur Verfügung stehen. Das Metall wird
zerkleinert und dann auf einer luftdurchlässigen Unterlage gemäß der Erfindung verbrannt.
Wird die Zerkleinerung nicht weit genug getrieben, so kann es vorkommen, daß im
geschmolzenen oder gesinterten Oxyd noch Reste des Metalls. vorhanden sind. In vielen
Fällen kann ein solches Erzeugnis als erwünschtes Endprodukt erscheinen.
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Soll indessen im Erzeugnis Metall nicht vorhanden sein, so wird erfindungsgemäß
das metallhaltige geschmolzene oder gesinterte Oxyd zerkleinert und gegebenenfalls
unter Beimischung weiterer Metallmengen das im Gut enthaltene Metall erneut entzündet
undverbrannt. Bei der zweiten Schmelzung oder Sinterung kann man an Stelle von Metall
oder zusammen mit diesem auch Brennstoff dem zerkleinerten Gut zufügen.
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Wird eine Mischung von Oxyd und Metall nach dem Verfahren gemäß der
Erfindung behandelt, so ist es nicht immer notwendig, daß für die Erzeugung der
erforderlichen Wärme das Metall des Oxydes verbrannt wird. Harr-Belt es sich z.
B. darum, Oxydgemische oder Lösungen von Oxyden ineinander herzustellen, so kann
die Beschickung das eine Metall in Oxydform, das andere in metallischer Form enthalten.
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Es lassen sich aber auch fast in allen Fällen Metalle verwenden, die
bei der Verbrennungstemperatur verdampfen. Das bei der Verbrennung des Metalls entstehende
Oxyd wird ganz oder zum größten Teil verflüchtigt und kann aus den Abgasen des Verfahrens
abgeschieden werden. Eine weitere Abänderung der Erfindung besteht in der Sinterung
von Messingspänen oder ähnlichen Messingabfällen. Hier dient insbesondere das Zink
als Wärmequelle. Derart behandeltes Altmessing oder Messingabfälle sind ein hervorragend
geeignetes Gut für die Weiterverarbeitung auf Kupfer, z. B. im Schachtofen. Auch
andere Metallegierungen lassen sich auf diese Weise in gesintertes oder geschmolzenes
Oxyd überführen.
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Ein weiterer Schritt führt zu der Gewinnung von Zinkoxyd oder Oxyden
ähnlich leichtflüchtiger Metalle. Z. B. wird ein oxydhaltiges Ausgangsgut mit Metall,
z. B. in Staubform, gemischt -und nach dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelt.
Ein Teil der in der Beschickung enthaltenen flüchtigen Metalle, die darin in metallischer
oder oxydischer Form vorliegen, wird verflüchtigt und aus den Verbrennungsgasen
nach bekannten Verfahren gewonnen. Ein anderer Teil bleibt in gesinterter,oder geschmolzener
Form auf dem Rost zurück.
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Besondere Vorteile hat die Erfindung noch bei der Herstellung vori
geschmolzenem oder gesintertem Eisenöxydulo:Yyd.
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Hierfür werden Eisendrehspäne oder anderes kleinstöckiges oder körniges
Eisen auf einer Sinterpfanne oberflächlich nach den in der Verbrennung von Metallen
bekannten Verfahren gezündet, und es wird dann -in der üblichen Weise Luft durch
die Späne hindurch gesaugt. Die Eisendrehspäne verbrennen hierbei unter starker
Wärmeentwickhing bei hoher Temperatur, und es ergibt sich ein geschmolzenes Eisenoxyduloxyd.
Sind die Drehspäne nicht genügend fein, so bleibt in dem geschmolzenen Eisenoxyduloxyd
noch metallisches Eisen zurück. Feine Drehspäne oder ähnlich fein zerkleinertes
Eisen, z. B. Eisenfeilspäne, ergeben ein völlig metallfreies Eisenoxydüloxyd.
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Enthält die Schmelze noch metallisches Eisen, so kann dieses dadurch
in Oxyduloxyd übergeführt werden, daß das Schmelzgut auf z. B. unter 6 mm zerkleinert
und entweder mit etwa q. °/o Koksgrus oder der entsprechenden Eisenmenge abermals
auf dem Sinterrost behandelt wird. Das Ergebnis ist dann ein
homogenes
geschmolzenes Eisenoxyduloxyd, welches in der bekannten Struktur der Sinterprodukte
erstarrt. Man kann auch feinkörniges Eisen, z. B. feine Eisenspäne, mit reinem Eisenoxyd
mischen und auf einem Sinterrost behandeln. Hierbei wird zum Teil auch der Sauerstoff
des Eisenoxyds an das metallische Eisen gebunden. In beiden Fällen gelangt man zu
einem sehr reinen Eisenoxyduloxyd. Es kann auch in der Weise gearbeitet werden,
daß ma:n das nach der ersten Ausführungsform der Erfindung gewonnene, noch metallhaltige
Eisenoxyduloxyd mit Eisenoxyd und gegebenenfalls Eisen oder Brennstoff mischt und
erneut einem Schmelz-oder Sinterprozeß auf einer luftdurchlässigen Unterlage unterwirft.
Selbstverständlich kann auch kohlenstoffhaltiges Eisen für das Verfahren verwendet
werden, da in manchen Fällen, ein gewisser Bremistoffgehalt der Beschickung das
Verfahren gemäß der Erfindung nicht schädlich beeinflußt. Wird ein Teil des Metalls
durch Brennstoff ersetzt, so kann man an Metall sparen, was z. B. bei Verwendung
von wertvollen Metallen, wie Calcium, Aluminium und ähnlichen Metallen, aus wirtschaftlichen
Gründen erwünscht sein kann.
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Die Verbrennung kann statt mit Luft auch mit anderen sauerstoffhaltigen
Gasen durchgeführt werden. Diese Gase können denselben Sauerstoffgehalt wie Luft
haben. Es ist aber auch möglich, zur Intensivierung der Verbrennung oder zu ihrer
Verzögerung den Sauerstoffgehalt der Luft oder der anderen Gase nach bekannten Verfahren
zu erhöhen bzw. zu erniedrigen.
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Besteht die Beschickung aus feinkörnigen Stoffen oder enthält sie
derartige Stoffe in größerer Menge, so kann sie durch Anfeuchten, Krümelung oder
ähnliche Maßnahmen für das Verfahren gemäß der Erfindung vorbereitet werden. Einer
feinkörnigen Beschikkung können zur Begünstigung des Sinterns oder Schmelzens körnige
Stoffe von geeigneter Beschaffenheit in Korngrößen von 3 bis io mm zugesetzt werden.
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Es besteht schon der Vorschlag, Eisenschwamm als Brennstoff beim Verblasesintern,
insbesondere solcher Erze, die viel Gangart enthalten, zu benutzen. Die Erfindung
betrifft indessen nicht derartige Sinterverfahren.