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Verfahren zur Entfernung von Zinn aus Nioblegierungen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Nioblegierungen zwecks Abscheidung
und Entfernung von Zinn.
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Die in der Natur vorkommenden Nioberze, wie z. B. Niobit, sind häufig
mit zinnhaltigen Mineralien vergesellschaftet. Wenn derartige, durch Zinn verunreinigte
Erze zwecks Herstellung von \?ioblegierungen mit Eisen, Silicium oder anderen Metallen
verschmolzen werden, so wird gewöhnlich ein erheblicher Teil des Zinngehaltes des
Erzes in der Nioblegierung wiedergewonnen. Bei gewissen Verwendungszwecken von Nioblegierungen,
namentlich wenn letztere dazu dienen, Niob in Stahl einzuführen, ist ein hoher Zinngehalt
oft unerwünscht. Die Entfernung des mit Niobit verbundenen Zinnes vor dem Schmelzen
ist selten in der Praxis durchführbar, wenn die bekannten Erzaufbereitungsverfahren
angewendet werden und eine fast vollkommene Entfernung des Zinns gewünscht wird.
Man hat bisher besondere chemische Behandlungen der Erze vorgenommen, die jedoch
alle verhältnismäßig kostspielig sind.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Mittel für
eine billige und verhältnismäßig vollkommene Entfernung von Zinn aus Nioblegierungen
zu schaffen. Es wurde gefunden, daß durch die Beimischung von Silicium zu einer
zinnhaltigen Nioblegierung in einer Menge, die größer ist, als einem Silicium-Niob-Verhältnis
von etwa r : 6,5 entspricht, der Zinngehalt der Legierung mittels Salzsäure oder
einer ähnlichen Säure ausgelaugt werden kann. Die Untersuchungen lassen es als wahrscheinlich
erscheinen, daß, falls der Siliciumgehalt der Legierung kleiner ist, als dem oben
angegebenen Verhältnis entspricht, das Zinn mit dem Niob in einer säureunlöslichen
Verbindung vereinigt ist. Wenn dagegen der Siliciumgehalt der Legierung größer ist,
befindet sich das Zinn in freier oder mindestens löslicher Form. Dieses Silicium-Niob-Verhältnis
entspricht annähernd dem Silicid Nb. Si, und es ist sehr wohl möglich, daß die relative
Affinität des Niobs zum Silicium größer ist als die Affinität des Niobs zum Zinn,
so daß in Gegenwart einer für die Bildung des Silicids hinreichenden Menge von Silicium
das Zinn in freier oder löslicher Form gelassen wird. Dies ist jedoch lediglich
eine theoretische Erklärung, und die Erfindung hängt in keiner Weise von der Richtigkeit
dieser Theorie ab. Die Gegenwart anderer Silicide bildender Elemente in der Legierung
kann möglicherweise das für die wirksamste Ausziehung des
Zinns
erforderliche Minimalverhältnis des Siliciums :zurr Niob verändern. Es ist im allgemeinertvarzuziehen,
etwas mehr Silicium", als dem angegebenen Verhältnis entspricht,-k@° der Legierung
zu verwenden, in der Annahm: daß dadurch die Auflösung des Zinns leichtert wird.
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Bei der Ausübung des Verfahrens werden Nioblegierungen, die durch
Schmelzen von zinnhaltigen Nioboxyderzen unter Anwendung eines geeigneten Reduktionsmittels,
wie z. B. Kohlenstoff, Aluminium oder Silicium, hergestellt werden können, zwecks
Ausscheidung von Zinn behandelt. Der notwendige Siliciumgehalt der Legierung kann
durch gleichzeitige Reduktion von Kieselerde und Niobiterzen erhalten werden, wobei
entweder die von Natur in dem Erz vorhandene oder absichtlich dem Erz zugesetzte
Kieselerde zur Verwendung gelangt. Eine Silicium-Niob-Legierung kann auch dadurch
erhalten werden, daß eine Nioblegierung direkt mit metallischem Silicium legiert
wird.
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Die nach einem der obenerwähnten Verfahren hergestellte Legierung
wird zerkleinert und mit einem Auslaugemittel behandelt. Salzsäure hat sich als
ein für die Zwecke der Erfindung besonders geeignetes Auslaugemittel herausgestellt,
jedoch können auch andere saure Agenzien benutzt werden, besonders solche Säuren,
die im wesentlichen dieselbe Lösungsfähigkeit wie Salzsäure haben. Die Behandlung
erfordert gewöhnlich mehrere Stunden und hängt von der Menge des zu entfernenden
Zinns ab, außerdem von der Temperatur, der Konzentration der Säure und der Größe
der behandelten Legierungsteilchen. .Das Zinn kann so gut wie vollkommen ausgezogen
werden, wenn die Legierung so weit zerkleinert wird, daß die Teilchen durch ein
:2o-Maschen-Sieb (Öffnungen von etwa i mm) hindurchgehen und mit Salzsäure von etwa
i i ° Be (s = 1,o84) behandelt werden. Die Säurebehandlung löst häufig kleine Mengen
der nicht aus Zinn bestehenden Legierungsbestandteile, wie z. B. Eisen, auf; jedoch
entsteht, wenn überhaupt, nur ein sehr kleiner Verlust an Niob. Die Säurekonzentration
ist nicht von ausschlaggebender Bedeutung, da sowohl verdünnte als auch konzentrierte
Säure mit fast gleichem Erfolg angewendet werden kann. Im allgemeinen ist ein Überschuß
von ziemlich konzentrierter Säure vorzuziehen, da dies die Auflösung des Zinns beschleunigt.
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Ausführungsbeispiel Drei Proben von Eisen-Niob-Silicium-Legierungen,
die Silicium und Niob in verschiedenen Verhältnissen enthielten, wurden so zerkleinert,
daß die Teilchen durch ein Sieb von etwa, i mm Maschenöffnung hindurchgingen und
während 36 Stunden mit einer Lösung von etwa gleichen Voluin-:' eilen Salzsäure
(2o° B8) und Wasser behan-@lt. Die Mengenverhältnisse waren in jedem J,@'älle derart,
daß ein Teil der Legierung mit "zwei Teilen der verdünnten Säure behandelt wurde.
Die Ergebnisse dieser Behandlung sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt
| Legierung Nr. i |
| vor Behandlung nach Behandlung |
| Nb .... 43,--9'/o 45,79 % |
| Ta .... , 19,33'/. 2047 0!'o |
| Si .... 3,03'/0 |
| C ..... o,620/0 |
| Sn .... 8,4504 8,62 0;"o |
| Rest .. hauptsächlich Eisen |
| Verhältnis von Silicium zu Niob i : i4,28. |
| Legierung Nr.2 |
| vor Behandlung nach Behandluug |
| Nb .... 46,48% |
| Ta .... 0,77o/' |
| Si .... 7,23% |
| C ..... 0,04% |
| Sn .... 1,24% 0,49°.'o |
| Rest .. hauptsächlich Eisen |
| Verhältnis von Silicium zu Niob i : 6,_12. |
| Legierung Nr.3 |
| vor Behandlung nach Behandlung |
| Nb .... 40,42'/. 45,03 |
| Ta . ... 16,o80/0 17,91 °!-o |
| Si .... 16,64% |
| C ..... o,621/, |
| Sn.-... 3,20% 0,08o/0 |
| Rest .. hauptsächlich Eisen |
| Verhältnis von Silicium zu Niob i :2,43. |
Man ersieht aus der Tabelle, daß in denjenigen Fällen, in denen das Verhältnis von
Silicium zu Niob beinahe 1:6,5 beträgt, ein erheblicher Teil des Zinns durch die
Behandlung entfernt wird. Wenn der Siliciumgehalt geringer ist; als diesem Verhältnis
entspricht, wie z. B. in Legierung Nr. i, ist das Zinn vollkommen unlöslich, während
bei einem höheren Siliciumgehalt, wie z. B. in Legierung Nr. 3, so gut wie alles
Zinn durch die Säurebehandlung entfernt wird.
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Die nach diesem Verfahren zur Ausscheidung von Zinn behandelte Nioblegierung
kann direkt dazu benutzt werden, 1Tiob zu anderen Metallen, wie z. B. Stahl, hinzuzufügen,
oder falls eine niedrigere Siliciumlegierung gewünscht wird, kann der Siliciumgehalt
vor
der Verwendung der Legierung für diesen Zweck mittels eines
der üblichen Läuterungsverfahren entweder entfernt oder herabgesetzt werden.