DE80398C

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Publication number: DE80398C
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KAISERLICHES

PATENTAM

Es ist seit langem bekannt, dafs die aus einem Schwermetall und einem Alkalimetall bestehende Legirung durch Wasser in flüssiger oder in dampfförmiger Gestalt zersetzt wird, wobei die erzeugten Producte unter allen Umständen Wasserstoff und Alkali sein müssen. Hierbei kann nun zuweilen auch, je nach der Natur des betreffenden Schwermetalles, sich ein Oxyd des letzteren bilden.

Das nachstehend zu/ beschreibende, den Gegenstand vorliegenden Patentes bildende Verfahren besteht darin, den Wasserdampf indirect auf die alkalimetallreichen Metalllegirungen wirken zu lassen, wobei dementsprechend der Zweck erreicht werden soll, die directe Berührung sowohl des Wasserdampfes als auch jeden Tropfens condensirten Wassers mit der alkalimetallreichen Legirung zu verhindern.

Durch dieses Verfahren wird beabsichtigt, ohne Gefahr im industriellen Betriebe bedeutende Mengen alkalimetallreicher Legirungen, welche nach dem dem Erfinder durch das Patent Nr. 79435 (Kl. 40) geschützten elektrolytischen Verfahren hergestellt sein können, behufs Gewinnung von beliebig hoch concentrirtem Aetzalkali ohne Oxydation der in der Legirung enthaltenen Schwermetalle zu behandeln, während unter anderen Bedingungen diese Schwermetalle durch den Wasserdampf bei der betreffenden Temperatur oxydirt werden würden. Für dieses Verfahren kann man auch alkalimetallreiche Legirungen mit Schwermetallen, wie Kupfer, Zink, Zinn, Antimon u. s. w., verwenden, was unter anderen Bedingungen , als denen dieses Verfahrens und des dazu verwendbaren Apparates, unausführbar wäre.

Mit Hülfe dieses Verfahrens erreicht man dementsprechend fast selbstthätig gleichzeitig folgende Resultate:

ι. Verhinderung heftiger Reactionen und gefährlichen Herausspritzens von Wasser, wodurch ein industrieller Betrieb ermöglicht ist;

2. Unmöglichkeit einer Oxydation der mit dem Alkalimetall legirten Schwermetalle;

3. Bildung von Aetzalkali von gewünschter . Concentration.-

Das vorliegende Verfahren besteht nun im wesentlichen darin, eine Alkalimetalllegirung in einen geschlossenen, mit Wasserstoffgas angefüllten bezw. anzufüllenden Behälter einzuführen, wobei man in demselben für das Gas und das zu bildende Alkali reichlich' freien Raum läfst. In dem oberen Theile dieses Behälters ordnet man eine offene Schale mit Wasser und eine mit Hahn verschliefsbare und anfangs verschlossene Oeffnung an. Nun erwärmt man den Behälter allmälig, um die Legirung zum vollständigen Schmelzen zu bringen, so dafs auch die Temperatur im Innern ebenfalls allmälig steigt und das Wasser in der Schale zunächst schwache Dämpfe entwickelt, die den Wasserstoff durchdringen und in dem äufserst verdünnten Zustande sich in ruhiger Weise in Berührung mit der geschmolzenen Legirung zersetzen. Es bildet sich sofort auf derselben eine geringe Schicht von mehr oder weniger wasserfreiem Aetzalkali. Der fort-

gesetzt sich ausbreitende Wasserdampf wird an der Oberfläche dieser Alkalischicht absorbirt und es bildet sich Alkalihydrat. Dieses so gebildete Alkalihydrat wirkt auf die darunter befindliche Legirung derart, dafs das darin enthaltene Alkalimetall das nunmehrige Hydratwasser zersetzt und sich auf Kosten des Sauerstoffes oxydirt, wobei sich also die Alkalischicht vergröfsert. , Der sich entwickelnde Wasserstoff entweicht durch die geschmolzene Alkalischicht hindurch und erzeugt dadurch eine tür den Fortgang der Reaction vortheilhafte Bewegung in dieser Schicht, so dafs die inzwischen durch Wasserdampf hydratisirten obersten Alkalitheile nach unten und in Berührung mit der Legirung gelangen. Die Reaction vollzieht sich also regelmäfsig ohne Heftigkeit, weil weder Wasser noch Wasserdampf direct auf die Legirung einwirken, sondern nur durch Vermittelung des zwischengebildeten Alkalihydrats. -.

Wenn das Alkalimetall sich unter solchen Bedingungen durch Zersetzung seines concentrirten Alkalihydrats .oxydirt, so ist das Schwermetall nicht im Stande, ein Gleiches zu thun, wenn es auch sich unter Zersetzung von freiem Wasserdampf, welcher direct bei der betreffenden Reactionstemperatur auf die Legirung einwirkt, oxydiren würde. Diese Oxydation würde in dem Mafse leichter werden, als die Legirung ärmer an Alkalimetall wird.

Es mögen die Wirkungen und die Vortheile der einzelnen Operationen und Vorgänge bei diesem Verfahren kurz in Folgendem zusammengefafst werden:

ι. die Bildung des Alkalioxyds erfolgt durch die Einwirkung des in der Legirung enthaltenen Alkalimetalls auf das dieselbe bedeckende Alkalihydrat;

2. das Alkalihydrat, welches in Reaction getreten ist, wird hierdurch in wasserfreies Oxyd verwandelt, welches sich mit dem durch Oxydation gebildeten vereinigt;

3. der Wasserdampf, welcher sich über dem Alkali in der Wasserstoffatmosphäre verdünnt vorfindet, regenerirt das Hydrat in dem Mafse, als letzteres zerstört wird, und bewirkt, dafs die Reaction im Gange bleibt, bis die benutzten Materialien aufgebraucht sind;

4. der sich entwickelnde Wasserstoff wirkt in dem Alkali als Aufrührmittel und fördert dadurch die Reaction;

5. das so von Alkali bedeckte Schwermetall der Legirung kann in der Wasserstoffatmosphäre sich nicht oxydiren und das Alkali dadurch verunreinigen;

6. die Operation vollzieht sich ohne Heftigkeit und auch ohne Gefahr;

7. die schliefsliche Concentration des Alkalis kann durch die Dehydratisirung bis zur äufsersten Grenze getrieben werden. Das Alkali kann thatsächlich nach Wunsch, je nach dem angewendeten Verhältnifs von Wasser zu Alkalimetall, hydratisirt oder höchst concentrirt sein. Wenn man einen Ueberschufs an Alkalimetall im Verhältnifs zum Sauerstoff des in einer Operation zersetzten Wassers anwendet, erhält man fast wasserfreies Alkalioxyd.

Zur weiteren Erläuterung ist noch zu bemerken:

1. in die im Schmelzgefäfs befindliche Schale bringt man . eine nach der zu verarbeitenden Menge des in der Legirung enthaltenen Alkalimetalls bemessene'Wassermenge, so dafs das Verfahren selbstthätig das gewünschte Resultat liefern mufs;

2. durch den am oberen Theil angeordneten Hahn läfst man den erzeugten Wasserstoff ab,· damit der Druck nicht eine gefährliche Höhe erreicht; man kann jedoch den Druck nach Belieben (und innerhalb der Grenzen, welche die Haltbarkeit des Apparates ziehen, wobei zur Vorsicht ein Sicherheitsventil und ein Manometer angeordnet sein können) variiren, um die Absorption des Wasserdampfes durch das sich bildende Alkali zu regeln und gleichzeitig jeden Luftzutritt zu vermeiden;

3. da der Wasserstoff bei seinem Entweichen eine gewisse Menge Wasserdampf mit fortführen wird, leitet man denselben durch einen Kühler, um die Wassermenge wieder zu sammeln und behufs Benutzung der gesammten für den Procefs beabsichtigten Wassermengen in die Schale wieder zurückzugeben;

. 4. um nach Belieben die Wasserverdampfung zu regeln, ist die Schale mit einem Schlangenrohr oder einem doppelten Boden ausgestattet, in welchem Wasserdampf, Wasser oder Luft behufs Mäfsigung oder Beschleunigung der Verdampfung und dementsprechend zur Regelung des Verlaufes der Operation je nach Erfordernifs circuliren kann.

Ohne von der Erfindung abzuweichen, kann man selbstverständlich den Wasserdampf auch in einem aufserhalb - des Reactionsbehälters befindlichen Gefäfs mit einer, wenn gewünscht, genau bemessenen Menge Wassers erzeugen; dieses Gefäfs kann seine Wärme aus dem Apparat selbst oder von einer anderen Heizquelle aus erhalten. Man kann auch während des Processes Alkali aus dem Behälter entfernen, wenn man nur stets eine Alkalidecke auf der Legirung bestehen läfst, um die directe Berührung von Wasserdampf und Legirung nach der Absicht der Erfindung zu verhüten.

Der vollständige Apparat, welcher für die Ausführung des Verfahrens als besonders geeignet sich gezeigt hat, ist, allerdings nur als Beispiel, auf der Zeichnung veranschaulicht.

A ist ein kräftiger cylindrischer Behälter aus Eisen oder Stahl und aus zwei auf einander gesetzten und dicht zusammengepafsten Theilen

gebildet. B ist ein verschliefsbares seitliches Beschickungsrohr für die Alkalimetalllegirung. Entleert wird der Behälter durch einen verschliefsbaren Ablafs C. Das Ganze ist in einem gemauerten Ofen, der keinen wesentlichen Theil bildet, angeordnet. In dem oberen Behältertheil befindet sich die Wasserschale D mit Doppelboden d und mit Zu- und Ableitung ef bezw. e¹ f^l für das Kühl- oder Heizmittel. Ein Thermometer i macht die Wassertemperatur in D kenntlich. Das Wasser, auch das mit dem Wasserstoff entweichende und nachher condensirte, kann durch einen nach unten und oben abschliefsenden Trichter E in die Schale eingelassen werden. Das Entweichen von Wasserstoff wird durch Hahn F geregelt. Durch Rohr F¹ gelangt das Gas in den beliebig geschaffenen Kühler G und das condensirte Wasser durch den Ablauf der Vorlage H wieder zurück in den Trichter E, während der Wasserstoff durch Rohr h abgeführt werden kann. Manometer I und Sicherheitsventil J dienen der Druckregelung im Behälter A.

Der mit Legirung K beschickte Behälter A wird, nachdem auch in die Schale D die gewünschte Wassermenge eingegeben und der Behälter aufserdem mit Wasserstoffgas gefüllt ist, allmälig erhitzt. Die Schale D erwärmt sich allmälig und der Dampf verbreitet sich allmälig, zunächst, um eine schwache Alkalischicht L auf der Legirung zu bilden, welche andauernd wächst, bis das Wasser oder das Alkalimetall aufgebraucht sind. Man regelt den Gang der Operation zuerst durch die Art und Weise der Heizung. Thermometer i und Manometer I zeigen die Intensität der durch die im Apparat befindliche Wärme bewirkten Verdampfung in D an. Die Verdampfung regelt man, indem man mehr oder weniger Dampf oder kaltes Wasser durch den doppelten Boden d durch Vermittelung der Rohre ef und e¹f¹ leitet. Mit Hülfe des Hahnes F regelt man je nach dem Manometerstande das Entweichen des Wasserstoffes. Dieser Hahn kann auch durch eine Ventilanordnung ersetzt werden, welche das Ausströmen des Wasserstoffes durch Rohr F^] bei Ueberschreiten eines bestimmten Druckes selbstthätig zuläfst. Das mitentweichende Wasser wird von Zeit zu Zeit ersetzt, was bei der beschriebenen Anordnung mittelst Kühlers G selbstthätig geschieht, indem alsdann das verdampfte Wasser wieder condensirt wird und durch Vorlage H in den Trichter E und in die Schale D zurückgelangt.

Sobald die Materialien aufgebraucht sind,-läfst man durch Rohr C das erhaltene Schwermetall ab und entfernt¹ darauf das Alkali L. Nun kann man den Apparat von neuem beschicken und das Verfahren wieder beginnen. Das gewonnene Schwermetall enthält oft noch etwas Alkalimetall; es ist deshalb vortheilhaft, dasselbe zur Herstellung von Alkalimetalllegirung zu benutzen.

Claims

Pate nt-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Alkali aus Legirungen von Alkalimetall mit Schwermetall durch Einwirkung von Wasserdampf in einer reducirenden oder indifferenten Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, dafs zunächst durch Oxydation des Alkalimetalles durch den Dampf eine Alkalioxydhydrat-Schicht gebildet wird und darauf die weitere Oxydation des Alkalimetalles lediglich durch die Deckschicht aus Oxydhydrat erfolgt, unter Ausschlufs einer Berührung der Legirung und des Dampfes und unter steter Regenerirung des Hydrates.

2. Bei dem durch Anspruch i. gekennzeichneten Verfahren die Anwendung einer bestimmten Wassermenge in dem Reactionsbehälter, behufs selbstthä'tiger Erzeugung des Alkalis in der gewünschten Stärke.

3. Für das durch Anspruch 1. und 2. gekennzeichnete Verfahren die Anwendung eines geschlossenen heizbaren Behälters (zweckmäfsig aus Eisen oder Stahl), in Verbindung mit einer Wasserdampfquelle, mit einem Wasserstoffauslafs, einer Beschickungs- und Entleerungsvorrichtung, einem Wärme- und Druckmesser und anderen Sicherheits- und Controlvorrichtungen.

4. Bei dem durch Anspruch 3. gekennzeichneten Apparat die Anordnung einer Wasserverdampfschale mit Heiz- oder Kühlvorrichtung zur Regelung der Wasserverdampfung innerhalb des Reactionsbehälters, welcher letztere aufserdem mit einem selbstthätig wirkenden oder von Hand zu bethätigenden Wasserstoffablafs in Verbindung mit einer Kühlvorrichtung ausgestattet ist, derart, dafs diese den mit dem Wasserstoff weggetragenen Wasserdampf condensirtund, um die gesammte eingebrachte Wassermenge zur Benutzung gelangen zu lassen, dieses condensirte Wasser in den Apparat wieder zurückführt, welcher aufserdem mit einem Wassereinlafs versehen ist, der die Zugabe des Wassers während des Verfahrens gestattet.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.