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Verfahren zur Herstellung von Metallen durch Reduktion Die Erfindung
betrifft verbesserte Verfahren zur Herstellung von Metallen durch Reduktion. Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf die Vakuummetallurgie, und sie offenbart einige neue
und besonders wertvolle metallurgische Verfahren, bei denen verschlossene Retorten
oder Ofen und damit verbundene Einrichtungen, durch die in den verschlossenen Retorten
genügend hohe Temperaturen zur Durchführung metallurgischer Reaktionen zwecks Herstellung
von Metallen erzeugt und im Betriebe des Ofens auch beliebig niedrige Drucke im
Bereich von zo Mikron bis z mm hergestellt werden können, benutzt werden.
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Nach der Erfindung wird ein Verfahren offenbart, nach welchem ein
zweifacher Nutzeffekt erreicht wird. Dieser doppelte Nutzeffekt wird dadurch erzielt,
daß bei dem Verfahren als Reaktionsmittel zwei verschiedene Produkte benutzt werden,
die einer Umwandlung in vorteilhaftere marktfähige Formen bedürfen und die miteinander
in der Weise zu reagieren vermögen, daß jedes Produkt die gewünschte Umwandlung
des anderen fördert und bewirkt. Die Eigenschaften der Reaktionsmittel und der aus
ihnen durch Umsatz erzielten Reaktionsprodukte sind derart, daß das -eine erwünschte
Umwandlungsprodukt der Reaktion einen verhältnismäßig hohen Dampfdruck (niedrigen
Siedepunkt) besitzt und bei den in der Retorte angewendeten Temperaturen und Drücken
flüchtig ist und das andere erwünschte Umwandlungsprodukt einen
solchen
Siedepunkt besitzt, _daß sein Dämpfdruck bei den in der Retorte angewendeten Temperaturen
und Drücken so niedrig ist,. däß es in der festen Phase bleibt und praktisch keinen
Dampf bildet, durch den sonst der Dampf des ersten Produktes nachteilig verunreinigt
werden würde.
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Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzten Reaktionsmittel
sind bei normalen atmosphärischen Drücken und Temperaturen feste Substanzen. Sie
werden in Form von fein zerkleinerten festen Teilchen benutzt, die innig miteinander
gemischt werden, damit die beste Berührung zur Förderung der Reaktion erzielt wird.
Die Reaktionsmittel werden vorzugsweise in Form von Teilchen benutzt, die so klein
sind, daß sie durch ein Maschensieb von 0>149 mm lichter Maschenweite hindurchgehen.
Um die Reaktion noch weiter zu fördern, ist es zweckmäßig; die-Reaktionsmittel sogar
in einer Teilchengröße zu verwenden, in der sie alle oder praktisch alle durch ein
Maschensieb von 0,074 nun lichter Maschenweite hindurchgehen. - Derartige innige
Gemische werden. dann beispielsweise zu Förinkörpern verarbeitet und als solche
in den Vakuumofen oder die Väkuurnretorte eingesetzt, worauf dieser verschlossen
und in Betrieb genommen wird.
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Während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird fortlaufend
Gas aus der benutzten, verschlossenen Retorte gleichzeitig mit der Bildung der festen
und gasförmigen Reaktionsprodukte abgezogen. Die für den gegenseitigen Umsatz zwecks
Herstellung der gewünschten Umwandlungsprodukte benutzten Reaktionsmittel bestehen
aus einem hochkohlenstoffhaltigen Metallprodukt und einem Oxyd eines anderen Metalls,
dessen Siedepunkt unter dem des Metalls des. hochkohlenstoffhaltigen Metallproduktes
liegt und eine Bildungswärme besitzen kann, die unter der Bildungswärme eines Oxyds-des
Metalls des Metallkarbids liegt. Sowohl der Kohlenstoff als auch das Metall des
hochkohlenstoffhaltigen Metallproduktes reduzieren das Metall des Metalloxyds zur
elementaren-Form, wobei in der Retorte eine Gasphase, die Kohlenmonoxyd und elementaren
Metalldampf enthält, und eine feste Phase gebildet wird, die das Metall des hochkohlenstoffhaltigen
Metallproduktes sowohl in der oxydischen Form als auch in der Form eines metallischen
Produktes mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt als das hochkohlenstoffhaltige Metallprodukt
enthält, von dem es sich ableitet. Das Oxyd des Metalls des hochkohlenstoffhaltigen
Metallproduktes, das im Verlauf des Verfahrens gebildet wird, wirkt auch oxydierend
auf den Kohlenstoff, der in dem hochkohlenstoffhaltigen Metallprodukt enthalten
ist. Es findet somit ein Übergang von gewissen Mengen Sauerstoff von dem Metalloxyd
zu dem Kohlenstoff: durch das Metall des Hochkohlenstoff- -haltigen Metallproduktes
statt, so daß dieses als Übertragungsmittel oder als Sauerstoffträger wirkt. Das
gasfönnige Produkt, welches das Kohlenmonoxyd und den Metalldampf enthält, wird
aus der Retorte fortlaufend abgezogen und einem geeigneten Kondensator zugeführt,
in dem es zwecks.Kondensationdes Metalldampfes in den festen oder flüssigen Zustand
abgekühlt wird. Das Kohlenmonoxyd selbst kann für Brennzwecke benutzt werden, nachdem
es von dem Metalldampf getrennt worden ist.
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Die Menge des Metalls des hochkohlenstoffhaltigen Metallproduktes;
die während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oxydiert wird, kann
reguliert werden, indem die relativen Mengen des hochkohlenstoffhaltigen Metallproduktes
und des flüchtigen Metalloxyds, die in der in die Retorte eingesetzten Beschickung
benutzt werden, verändert werden und indem die angewendeten Reaktionszeiten reguliert
werden.
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Das. feste, nichtmetallische Produkt, das durch Oxydation eines Teiles
des Metalls des hochkohlenstoffhaltigen Metallproduktes anfällt, und das metallische
Produkt, das den Rest des Metalls des hochkohlenstoffhaltigen Metallproduktes enthält,
können zusammen für irgendwelche Zwecke in Form des anfallenden Gemisches oder in
Form eines abgeänderten Gemisches, in welchem -die Komponenten in irgendwelchen
geeigneten Teilmengen. vorhanden sind, benutzt werden, oder es kann auch das nichtmetallische
Produkt vom metallischen Produkt getrennt und jedes für sich benützt werden. Diese
Trennung kann in irgendeiner - geeigneten Weise durchgeführt werden, wie beispielsweise
unter Ausnutzung der Schwerkraft - unter Mitverwendung von Luft und Wasser oder
durch Flotätionskonzentrationsverfahren öder durch magnetische Scheidung, wenn die
magnetische Permeabilität oder die magnetische Suszeptibilität des metallischen
Produktes genügend groß ist.
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Als hochkohlenstoffhaltiges Metallprodukt kann ein hochkohlenstoffhaltiges
Produkt oder ein Karbid von Chrom, Mangan, Titan; Molybdän, Wolfram, Vanadin, Zirkon
und Hafnium benutzt werden, und als Oxyd eines Metalls mit einem niedrigeren Siedepunkt
als der des Metalls des hochkohlenstoffhaltigen Metallproduktes und einer niedrigeren
Bildungswärme als die Bildungswärme eines Oxyds des Metalls des hochkohlenstoffhaltigen
Metallproduktes kann Zink- oder Bleioxyd oder auch ein Gemisch dieser Oxyde benutzt
werden. Auch Magnesiumoxyd ist ein Oxyd, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
benutzt werden kann, obgleich dessen Bildungswärme höher ist als die Bildungswärme
eines gleichwertigen Oxyds irgendeines der Metalle der hochkohlenstoffhaltigen Metallprodukte,
die zur Behandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind.
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Als hochkohlenstoffhaltiges Metallprodukt kann auch ein Produkt benutzt
werden, das auch Eisen sowie Kohlenstoff und das zu gewinnende-Metall enthält. Es
können daher auch die bekannten hochkohlenstoffhaltigen Eisenlegierungen benutzt
werden, wie beispielsweise hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom und Ferrornangan.
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Bei einem Verfahren, bei welchem das Metall eines hochkohlenstoffhaltigen
Produktes, das auch Eisen enthält, in die Oxydform umgewandelt wird; enthält das
so hergestellte Oxyd, das im Rückstand verbleibt, das Metall mit Bezug auf das Eisen
in einem höheren Gewichtsverhältnis, als das Gewichtsverhältnis Metall zu Eisen
in der behandelten Ferrolegierung beträgt. Dieses vorteilhafte Ergebnis ist der
Tatsache zuzuschreiben, daß das Eisen durch den Kohlenstoff leichter
reduziert
wird als das Metall des hochkohlenstoffhaltigen Metallproduktes und auch der weiteren
Tatsache, daß das Metall des hochkohlenstoffhaltigen Metallproduktes das Eisen des
Eisenoxyds zu reduzieren vermag. Obgleich somit sowohl das Eisen als auch das Metall
des zu verarbeitenden hochkohlenstoffhaltigen Metallproduktes durch das Oxyd des
Metalls mit dem hohen Dampfdruck oxydiert wird, so ist doch der in dem Rückstand
vorhandene Anteil des Oxyds des Metalls des hochkohlenstoffhaltigen Produktes proportional
größer als der Anteil des Eisenoxyds, da das Eisen des Eisenoxyds bevorzugt reduziert
wird.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Beschickung
hergestellt, die aus einem innigen Gemisch aus dem fein zerkleinerten hochkohlenstoffhaltigen
Metallprodukt und dem Metalloxyd besteht, und diese Beschickung wird dann entweder
in Form eines Pulvers oder in Form von Agglomeraten geeigneter Größe in einen verschließbaren
Vakuumofen oder eine Vakuumretorte eingesetzt, die mit Einrichtungen versehen sind,
durch die die Beschickung im Ofen allmählich oder stufenweise auf eine geeignete
erhöhte Temperatur erhitzt werden kann und die auch mit einer aus einer oder mehreren
Pumpen und anderen wesentlichen Teilen bestehenden Vakuumeinrichtung verbunden sind,
durch die in der Retorte oder dem Ofen Drücke erzeugt werden können, die wesentlich
unter dem Atmosphärendruck liegen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei irgendeiner geeigneten Temperatur
und bei irgendeinem geeigneten verringerten Druck durchgeführt werden. Bei der Behandlung
einer Beschickung, die eine Verbindung irgendeines besonderen :Metalls enthält,
kann die Temperatur und der Druck entsprechend den Eigenschaften des Metalls und
den in Aussicht genommenen Resultaten eingestellt werden. Wenn die Vakuumeinrichtung
eine feststehende Leistung hat und wenn ein Metall einer in der Beschickung enthaltenen
Verbindung verdampft werden soll, so kann die Temperatur auf einen Wert eingestellt
werden, der gleich oder höher als die Verdampfungstemperatur des Metalls bei dem
geringsten Druck ist, der erreichbar ist, wenn die höchste Leistung der Druckverringerung
der Vakuumeinrichtung benutzt wird. Die anzuwendende Temperatur richtet sich auch
nach den baulichen Eigenschaften des Ofens und der Leistung der einzelnen Teile
des Ofens und des Ofens'als Ganzes, damit er den verschiedenen Temperaturen und
der korrodierenden Wirkung der Metalldämpfe und der anderen Gase widersteht, die
aus den Reaktionen entstehen, die während des Ablaufs des Verfahrens auftreten.
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Zweckmäßig werden bei der Durchführung der Erfindung hohe Temperaturen
angewendet, damit die Reaktionen zwischen dem hochkohlenstoffhaltigen Metallprodukt
und der sauerstoffhaltigen Metallverbindung sowie zwischen den Reaktionsprodukten
und zwischen dem Kohlenstoff und den Reaktionsprodukten gefördert werden. Die Erfindung
wird zweckmäßig auch bei Verfahren, bei denen ein Metall aus einer in der Beschickung
enthaltenen Verbindung verdampft wird, auf die Verdampfung von Metallen beschränkt,
die bei der angewendeten Temperatur keine unter dem Dampfdruck von elementarem Blei
liegende Dampfdrücke oder bei einer Temperatur von etwa 96o° C einen Dampfdruck
nicht unter etwa i mm besitzen.
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Bei einem bevorzugten Verfahren der Erfindung wird das Erhitzen so
durchgeführt und die Vakuumeinrichtung so bedient, daß in der geschlossenen Retorte
eine Temperatur im Bereich von etwa 96o bis iioo° C und ein Druck unter i mm aufrechterhalten
wird.
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Bei der Durchführung einer vollständigen Behandlung einer Beschickung
in einer verschlossenen Retorte können elektrische Heizvorrichtungen benutzt werden,
durch die die Temperaturen innerhalb der Retorte allmählich oder stufenweise erhöht
werden, und es kann eine an die Retorte angeschlossene Vakuumeinrichtung benutzt
werden, durch die in der Retorte ein Druck von etwa 2o Mikron oder darunter hergestellt
werden kann. Bei einer solchen Einrichtung der Vorrichtung und bei Verwendung einer
in geeigneter Weise vorbereiteten Beschickung für den Ofen werden die Wärmereguliervorrichtungen
für die Entwicklung anfänglich auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur von
etwa 45o° C eingestellt, damit eine allmähliche Erwärmung erreicht und eine unzweckmäßige
Überhitzung der Retorte und der anderen Teile der Vorrichtung vermieden werden.
Wenn dann die Beschickung und die Retorte gleichmäßig auf die Ausgangstemperatur
erhitzt worden sind, wird die Temperatur stufenweise erhöht, bis eine Maximaltemperatur
von etwa 96o bis iioo° C erreicht worden ist. Die Häufigkeit und die Zeiten der
Temperatursteigerungen werden durch die Drücke der Retorte bestimmt, die durch periodisch
durchgeführte Registrierungen angezeigt werden. Der ursprüngliche Druck, der bei
irgendeiner Temperatur innerhalb der Retorte vor Beendigung der Reaktion entwickelt
wird, bleibt nur kurze Zeit aufrechterhalten, und es erfolgt eine allmähliche Druckverringerung,
da die Geschwindigkeit der Entwicklung oder Erzeugung von flüchtigen Reaktionsprodukten
entsprechend dem allmählichen und fortlaufenden Verschwinden oder Abnehmen der Reaktionsmittel
oder der reaktionsfähigen Stoffe der Beschickung geringer wird. Bei der Behandlung
einer zinkhaltigen Beschickung und insbesondere, wenn etwas Blei vorhanden ist,
wird vorzugsweise die Temperatur in dem Ofen oder der Retorte allmählich auf iioo°
C erhöht bei gleichzeitigem Absaugen von Gasen aus der Retorte und fortlaufender
Anwendung der Druckreduziervorrichtung, bis in der Retorte ein praktisch konstanter
Druck eingetreten ist. Das Auftreten eines konstanten Druckes, der geringer ist
als der Dampfdruck des reduzierbaren Metalls in der Retorte bei einer Temperatur
von iioo° C kann als ein Anzeichen dafür angesehen werden, daß die Reduktion wahrscheinlich
beendet ist. Das Verfahren kann natürlich auch kurz vor Beendigung der Reaktion
angehalten werden, wenn eine derartige Arbeitsweise zweckmäßig erscheint.
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Um bei der Überführung des verdampfbaren Metalls in die elementare
Form und bei der Beseitigung des
Kohlenstoffes die besten Resultate
zu erzielen, sollen die Bestandteile der Beschickung möglichst fein zerkleinert
und innig miteinander zu einem möglichst homogenen Gemisch vermischt werden.
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Werden Beschickungen aus Teilchen benutzt, die durch ein Maschensieb
von 0,074 mm lichter Maschenweite hindurchgehen, so kann eine vollkommene Zurückgewinnung
des ' verdampfbaxen Metalls in elementarer Form und die Beseitigung des Kohlenstoffes
in verhältnismäßig kurzer Zeit bewirkt werden. Werden Beschickungen aus Teilchen
benutzt, die durch ein Maschensieb von o,149 mm lichter Maschenweite hindurchgehen,
so lassen sich befriedigende und nahezu vollkommene Umsetzungen in etwas längeren
Zeiten erzielen. Es können aber :auch Beschickungen benutzt werden, bei denen die
eine Komponente aus verhältnismäßig groben Teilchen und die andere Komponente aus
einem sehr feinen Pulver bestehen.
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Die folgenden Beispiele veranschaulichen einige erfindungsgemäß durchgeführte
Verfahren, bei denen eine Beschickung aus einem hochkohlenstoffhaltigen Metallprodukt
und einem Metalloxyd in einer verschlossenen Retorte auf allmählich zunehmende Temperaturen
erhitzt wird und hierbei gleichzeitig die Gase aus der Retorte abgezogen und die
Druckreduziervörrichtungen angewendet werden; bis ein praktisch konstanter Druck
oder ein solcher unter ioo Mikron erreicht worden ist. Beispiel i Es wurde eine
Beschickung zur Behandlung in einer geschlossenen Retorte unter verringertem Druck
hergestellt, indem fein zerkleinertes hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom aus festen
Teilchen einer Größe, die durch ein Maschensieb von 0,074 mm lichter Maschenweite
hindurchging; mit Zinkoxyd in Form eines Staubes innig gemischt wurde, der durch
Blasen :einer geschmolzenen Hochofenschlacke mit Luft, die gepulverte Kohle in Suspension
enthielt, erhalten wurde. Das benutzte Zinkoxyd bestand aus einem fein zerteilten
Produkt aus festen Teilchen, die durch ein Maschensieb von 0,053 mm lichter
Maschenweite hindurchgingen. Es enthielt 82,5:% Zinkoxyd und i2;2 0% Bleioxyd (Pb
O) und Verunreinigungen, wie 0,25 % Antimon, 0;25 % Zinn, 1,4 0% Schwefel und 0,3
% Eisen. Die flüchtigen Metalle, einschließlich des Antimons, beliefen sich auf
etwa 77,7 Gewichtsprozent des Staubes.
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Die Beschickung enthielt hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom und Zinkoxydstaub
in den folgenden Gewichtsverhältnissen Hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom (Cr 66,770/0;
Fe 21,o90/0: Si 3,780/0; C 7,39)/o) . . . . . . . . . . . . . . . . . : . . . .
. . 8o Teile Zinkoxydstaub (77,7% flüchtiges Metall) . . . . . . . . : . 12o -Das
innige Gemisch aus denn hochkohlenstoffhaltigen Ferrochrom und dem Zinkoxydstaub
wurde zu Briketts verpreßt. Eine brikettierte Beschickung wurde dann in eine Retorte
eingeschlossen, die mit einer elektrischen Heizvorrichtung, durch die verschiedene
Temperaturen, ansteigend um etwa 5,5° C, eingestellt werden konnten, sowie mit einem
Kondensator für das verdampfte Metall und mit einer Vakuumeinrichtung, durch de
in der geschlossenen Retorte bei Abwesenheit von flüchtigen Stoffen in dieser ein
Druck unter i, Mikron hergestellt werden konnte, versehen war.
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Nachdem die brikettierte Beschickung in die Retorte eingesetzt und
diese verschlossen und an den Kondensator und die Vakuumeinrichtung angeschlossen
worden war, wurde die elektrische Heizvorrichtung eingeschaltet und mit dem Erhitzen
der Beschikkung unter verringertem Druck begonnen. Gleichzeitig mit dem Erhitzen
wurden die Gase aus der verschlossenen Retorte abgesaugt, bis eine Temperatur von
etwa zioo° C und ein Druck von 30 Mikron in der Retorte erreicht worden war, wie
es aus der folgenden Aufstellung hervorgeht:
| Zeit in Minuten Druck in Mikron Temperatur ° C |
| 0 - 345 |
| 15 675 |
| 20 - 700 |
| 40 65 815 |
| 55 8o 88o |
| 73 28o 970 |
| 93 282 980 |
| 115 250 98o |
| 135 225 980 |
| 165 200 980 |
| r80 180 98o |
| 225 160 98o |
| 225 Temperaturwechsel --- |
| auf io4o ° |
| a85 330 ib4o |
| 285 Temperaturwechsel - |
| auf iioo ° |
| 345 66o 1r00 |
| 375 550 iioo |
| 405 400 iioo |
| 465 310 iioo |
| 495 250- 1100 |
| 555 200 iioo |
| 585 175 iioo |
| 645 16o iioo |
| 675 1422 1100 |
| 735 125 iioo |
| 78o 125 iioo |
| . 825 105 iioo |
| 915 8o iioo |
| 96o 98 iioo |
| 990 9o iioo |
| 1030 82 iioo |
| io6o 67 iioo |
| 1095 62 iioo |
| 1125 53 iioo |
| 1145 48 iioo |
| 1185 i AA iioo |
| 1215 i3 7 iioo |
| 1240 34 M00 |
| 1275 30 UM |
Die Luft und andere Gase, die vor Beginn des Verfahrens in der
Retorte anwesend waren, wurden während der ersten wenigen Minuten des Betriebs aus
der Retorte ins Freie abgezogen. Später enthielt das aus der verschlossenen Retorte
abgesaugte Gas Kohlenmonoxyd und elementares Metall, einschließlich Zink und Blei,
das im Verlaufe des Verfahrens erzeugt und verdampft wurde. Das gasförmige Produkt
wurde durch den Kondensator geschickt und abgekühlt, um den darin enthaltenen Metalldampf
zu kondensieren.
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-Die Rückgewinnung an Zink und Blei in dem Kondensator betrug etwa
96 0/0.
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Die Ausbeute an Chrom in dem Rückstand betrug 1000/0.
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Der Kohlenstoffgehalt des Rückstandes betrug 0,i8 % und die Beseitigung
des Kohlenstoffes g7,10/0. Beispiel 2 Es wurde eine Beschickung zur Behandlung in
einer geschlossenen Retorte unter verringertem Druck hergestellt, indem fein zerkleinertes
hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom aus festen Teilchen einer Größe, die durch ein
Maschensieb von 0,053 mm lichter Maschenweite hindurchgingen, mit reinem
Zinkoxyd aus festen Teilchen, die durch ein Maschensieb von 0,053 mm lichter Maschenweite
hindurchgingen, innig gemischt wurde.
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Die Beschickung enthielt hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom und Zinkoxyd
in den folgenden Gewichtsverhältnissen Hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom (Cr 66,170/0;
Fe 2i,og 0/0; Si 3,78/o; C 7,39 0%) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 100 Teile Zinkoxyd .......................... 194,2 -Das innige Gemisch aus
dem hochkohlenstoffhaltigen Ferrochrom und dem Zinkoxyd wurde ohne Zusatz eines
Binde- oder Plastifizierungsmittels oder Wasser zu Briketts verpreßt.
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Eine brikettierte Beschickung wurde dann in eine Retorte eingeschlossen,
die mit einer elektrischen Heizvorrichtung, durch die verschiedene Temperaturen;
ansteigend um 5,5° C, eingestellt werden konnten, sowie mit einem Kondensator für
das verdampfte Metall und mit einer Vakuumeinrichtung, durch die in der geschlossenen
Retorte bei Abwesenheit von flüchtigen Stoffen in dieser ein Druck unter io Mikron
hergestellt werden konnte, versehen war.
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Nachdem die brikettierte Beschickung in die Retorte eingesetzt und
diese verschlossen und an den Kondensator und die Vakuumeinrichtung angeschlossen
worden war, wurde die elektrische Heizvorrichtung eingeschaltet und mit dem Erhitzen
der Beschickung unter verringertem Druck begonnen. Gleichzeitig mit dem Erhitzen
wurden die Gase aus der verschlossenen Retorte abgesaugt, bis eine Temperatur von
etwa iioo° C und ein Druck von 32 Mikron der Retorte erreicht worden war, wie es
aus der folgenden Aufstellung hervorgeht:
| Zeit in Minuten Druck in Mikron Temperatur ° C |
| o - 250 |
| 15 - 56o |
| 20 - 69o- |
| 27 65 730 |
| 38 195 86o |
| i 55 90o 920 |
| 70 =25o 970 |
| 8o Temperaturwechsel - |
| auf ggo |
| go 810 ggo |
| 115 425 990 |
| 130 328 990 |
| 145 262 990 |
| 175 180 990 |
| 175 Temperaturwechsel - |
| auf 1040' |
| igo 420 1040 |
| 210 350 i040 |
| 230 305 1040 |
| 230 Temperaturwechsel - |
| auf iioo ° |
| 235 710 iioo |
| 250 655 iioo |
| 270 550 iioo |
| 295 485 iioo |
| 310 420 iioo |
| 340 335 iioo |
| 355 300 iioo |
| 385 269 iioo |
| 415 19o 1100 |
| 445 150 iioo |
| 535 11o iioo |
| 565 ioo iioo- |
| 745 93 iioo |
| 835 85 iioo |
| 930 75 1100 |
| 1045 6o iioo |
| iioo 65 1100 |
| 1130 85 iioo |
| 116o 67 iioo |
| 1243 57 iioo |
| 1290 45 Moo |
| 1385 37 iioo |
| 1465 32 iioo |
Die Rückgewinnung des Zinks im Kondensator betrug rund ioo 0/0. Die Ausbeute an
Chrom im Rückstand in der Retorte betrug ioo 0/0. Der Kohlenstoffgehalt des Rückstandes
in der Retorte betrug 0,i8 0/0. Die Kohlenstoffentfernung betrug 97,2 0/0. Der Rückstand
enthielt Chrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62,3 0/ 0 Eisen . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . z6,69 0/0 Kohlenstoff . . . . . . . . . . .
. . . . . 0,i8 0/0 Beispiel 3 Es wurde eine Beschickung für die Behandlung in einer
verschlossenen Retorte unter verringertem Druck hergestellt, indem fein zerkleinertes
hochkohlenstoffhaltiges
Ferrochrom aus festen Teilchen einer Größe,
die .durch ein Maschensieb von
0,053 mm lichter Maschenweite hindurchgingen,
mit fein zerkleinertem Bleioxyd (Pb O) gemischt wurde, das aus festen Teilchen einer
Größe bestand, die durch ein Maschensieb von 0,074 mm licbter Maschenweite hindurchgingen.
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Die Beschickung enthielt hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom und Bleioxyd
in den folgenden Gewichtsverhältnissen Hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom (Cr 66,170/,;
Fe 21,90/0; Si 3,78%; C 7,39 %) . . . . . . . . . : . . . . . 36,8 Teile Bleioxyd
(92, 8 % Pb) . . . . : . . . . . . . . . 163 -Das innige Gemisch aus dem hochkohlenstoffhaltigen
Ferrochröm und dem Bleioxyd wurde mit 5 Gewichtsteilen-Wasser angefeuchtet und zu
Briketts verpreßt. Eine brikettierte Beschickung wurde dann in eine Retorte eingeschlossen,
die mit einer elektrischen Heizvorrichtung, durch die .verschiedene Temperaturen
in kleinen Steigerungen eingestellt werden konnten, sowie mit einem Kondensator
für das verdampfte Metall und mit einer Vakuumeinrichtung, durch die in der geschlossenen
Retorte bei Abwesenheit von flüchtigen Stoffen in dieser ein Druck unter io Mikron
hergestellt werden könnte, versehen war: Nachdem die brikettierte Beschickung in
die Retorte eingesetzt und diese verschlossen und an den Kondensator und die Vakuumeinrichtung
angeschlossen worden war, wurde die elektrische Heiivorrichtung eingeschaltet und
mit dem Erhitzen der Beschikkung unter verringertem Druck begonnen: Gleichzeitig
mit dem Erhitzen wurden die Gase aus der verschlossenen Retorte abgesaugt, bis eine
Temperatur von etwa iioo° C und ein Druck von 2ö Mikron in der Retorte erreicht
worden war, wie es aus der folgenden Aufstellung hervorgeht
| Zeit in Minuten . Druck. in Mikron Temperatur ° C |
| o Anheizen |
| Trocknen 345 |
| 30 Vakuum angestellt 566 |
| 35 80 69o |
| 40 30 700 |
| 55 20 710 |
| 70 10 790 |
| 85 17 84o |
| ioo 30 goo |
| 115 55 970 |
| 130 78 990 |
| 145 92 =ööo |
| 16o IM ioio |
| 175 110 1020 |
| 190 8o 1035 |
| 205 95 1050 |
| 220 140 1o65 |
| 235 170 io8o |
| 250 igo iioo |
| 265 175 iioo- |
| . 28ö- 170 iioo |
| Zeit in. Minuten Druck in Mikron Temperatur ° C |
| 295 150 iioo |
| 310 142 1100 |
| 325 130 iioo |
| 340 125 1100 |
| 355 113 iioo |
| 370 IM 1100 |
| 385 =05 iioo |
| 490 70 iioo |
| 732 25 iioo |
| 891 30 iioo |
| iooo 20 # iioo |
Die Rückgewinnung an Blei in dem Kondensator betrug rund ioo 0%. Die Ausbeute an
Chrom in dem Rückstand in der Retorte betrug ioo 0/0. Der Kohlenstoffgehalt des
Rückstandes in der Retorte betrug 0,005 0/0. Die Entfernung des Kohlenstoffes aus
dem hochkohlenstoffhaltigen Ferrochrom betrug 99,9 0/0 Beispiel 4 Zur Behandlung
in einer geschlossenen Retorte unter verringertem Druck wurde eine Beschickung hergestellt,
indem fein zerkleinertes hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom aus festen Teilchen
einer Größe, die durch ein Maschensieb von
0,053 mm lichter Maschenweite
hindurchgingen, mit fein zerkleinertem Mägnesiumoxyd (Mg O) gemischt wurde, das
aus festen-Teilchen einer Größe bestand, die durch ein Maschensieb von 0;07q. mm
lichter Maschenweite hindurchgingen.
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Die Beschickung enthielt das hochkohlenstoffhaltige Ferrochrom und
Magnesiumoxyd in den folgenden Gewichtsverhältnissen: Hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom
(Cr 66,17 %; Fe 21,09 0%; Si 3,78 0/0; C 7.39 %) . . . . . . -. . . . . . : . .
. . ioö Teile Magnesiumoxyd (Mg 0) .:. .. ..... 70,5 -Das innige Gemisch
aus dem hochkohlenstoffhaltigen Ferrochrom und dem Magnesiumoxyd wurde zu Briketts
verpreßt.
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Eine brikettierte Beschickung wurde dann in. eine Retorte eingeschlossen,
die mit einer elektrischen Heizvorrichtung, durch die verschiedene Temperaturen
in kleinen Steigerungen eingestellt werden konnten, sowie mit einem Kondensator
für das verdampfte Metall und mit einer Vakuumeinrichtung, durch die in der geschlossenen
Retorte bei Abwesenheit von flüchtigen Stoffen in dieser ein Druck unter io Mikron
hergestellt werden könnte, versehen war.
-
Nachdem die brikettierte Beschickung in die Retorte eingesetzt und
diese verschlossen und an den Kondensator und die Vakuumeinrichtung angeschlossen
worden war, wurde die elektrische Heizvorrichtung eingeschaltet und mit dem Erhitzen
der Beschikkung unter verringertem Druck begonnen. Gleichzeitig mit dem Erhitzen
wurden die Gase aus der ver- i schlossenen Retorte abgesaugt, bis eine Temperatur
von
ii2o° C und ein Druck von 34 Mikron in der Retorte erreicht worden war, wie es aus
der folgenden Aufstellung hervorgeht:
| Zeit in Minuten Druck in Mikron Temperatur ° C |
| 0 Anheizen - |
| 25 Trocknen 520 |
| 40 Vakuum angestellt 650 |
| 45 , 400 670 |
| 55 37 730 |
| 68 44 790 |
| 85 65 88o |
| 105 395 " 915 |
| 120 65o 96o |
| 135 6z0 995 |
| 153 310 ioio |
| 175 175 1050 |
| 205 150 io8o |
| 225 18o i100 |
| 265 113 iioo |
| 310 130 1120 |
| 335 122 1120 |
| 370 i05 1120 |
| 409 9i 1120 |
| 430 85 1120 |
| 450 76 1120 |
| 510 65 1120 |
| 58o 52 1120 |
| 625 52 1120 |
| 685 48 1120 |
| 750 43 1120 |
| 790 40 1120 |
| 835 36 1120 |
| 86o 36 1120 |
| 895 34 1120 |
Die Rückgewinnung von elementarem Magnesium in dem Kondensator betrug etwa 50 °/0.
Die Ausbeute an Chrom in dem Rückstand in der Retorte betrug 1o0 0/0. Der Kohlenstoffgehalt
des Rückstandes in der Retorte betrug 3,93 0/0. Die Beseitigung des Kohlenstoffes
aus dem hochkohlenstoffhaltigen Ferrochrombetrug 35,9 %.
-
Beispiel 5 Für die Behandlung in einem verschlossenen Kessel unter
verringertem Druck wurde eine Beschickung hergestellt, indem fein zerkleinertes
Titankarbid aus festen Teilchen einer Größe, die durch ein Maschensieb von 0,o74
mm lichter Maschenweite hindurchgingen, mit Zinkoxydstaub gemischt wurde, wie er
nach dem Beispiel i benutzt worden ist. Die Beschikkung enthielt Titankarbid und
Zinkoxydstaub in den folgenden Gewichtsverhältnissen Titankarbid (C 20,58 0/0; Fe
2,04 %; S 0,12 % Rest Ti) . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ioo
Teile Zinkoxydstaub (77,70/, flüchtiges Metall) . . . . . . . . . . 16o -Das innige
Gemisch aus dein Titankarbid und dem Zinkoxydstaub wurde innig mit 5 Gewichtsteilen
Melasse, 5 Gewichtsteilen Fluorwasserstoffsäure (HF) und 15 Gewichtsteilen Wasser
gemischt und das erhaltene Gemisch zu Briketts verpreßt. Eine brikettierte Beschickung
wurde in einer Vakuumretorte behandelt, wie sie nach den Beispielen i bis 4 beschrieben
worden ist. Während des Erhitzens wurden gleichzeitig die Gase aus der verschlossenen
Retorte abgesaugt, bis eine Temperatur von iioo° C und ein Druck von 29o Mikron
in der Retorte erreicht worden war.
-
Das Titankarbid und der Zinkoxydstaub reagierten stark miteinander,
und das gebildete Kohlendioxyd wurde bei verhältnismäßig hohem Druck (80o bis i5oo
Mikron bei Temperaturen bis zu iioo° C) entfernt. Die Kohlenstoffabnahme betrug
nur 50 0/0.
-
Die Briketts im Rückstand waren mit einer glänzenden metallischen
Schicht im Gewicht von 4,56 0/0 des Gewichtes des Rückstandes überzogen. Der Rest
des Rückstandes war nichtmetallisch. Der metallische Teil des Rückstandes war stark
magnetisch. Der metallische und der nichtmetallische Teil des Rückstandes hatten
gemäß Analyse die folgende Zusammensetzung Metallischer Teil Titan . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 48,6 0/ 0 Eisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49,59%
Kohlenstoff ............ 1,810/0 Nichtmetallischer Teil Kohlenstoff . . . . . .
. . . . . . 11,32 0/0 Eisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,670/0 Die Rückgewinnung
der flüchtigen Metalle in dem Kondensator betrug 98,4%.
-
Beispiel 6 Für die Behandlung in einem geschlossenen Behälter unter
verringertem Druck wurde eine Beschikkung hergestellt, indem hochkohlenstoffhaltiges
Ferromangan, das aus festen Teilchen einer Größe bestand, die durch ein Maschensieb
von o,149 mm lichter Maschenweite hindurchgingen und von denen 40 0/0 durch ein
Maschensieb von 0,053 mm lichter Maschenweite hindurchgingen, mit Zinkoxydstaub
gemischt wurde, wie er nach Beispiel i verwendet worden ist.
-
Die Beschickung enthielt hochkohlenstoffhaltiges Ferromangan und Zinkoxydstaub
in folgendem Gewichtsverhältnis: Hochkohlenstoffhaltiges Ferromangan (88 0/0 Mn;
2 0/0 Eisen; 3 0/0 Si; 7 % C) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 8o Teile Zinkoxydstaub
(77,7 "/,Metall) . . . . . . . . 12o -Das
innige Gemisch aus dem Ferromangan und dem Zinkoxydstaub wurde mit 5 Gewichtsteilen
Wasser angefeuchtet und das erhaltene Gemisch zu Briketts verpreßt. Eine brikettierte
Beschickung wurde dann in einer Vakuumretorte behandelt, wie sie nach den Beispielen
i bis 4 benutzt worden ist. Gleichzeitig mit dem Erhitzen wurden die Gase aus der
Retorte abgezogen, bis eine Temperatur von iioo° C und ein Druck von 14 Mikron in
der Retorte erreicht worden war, wie es aus der folgenden Tabelle hervorgeht:
| Zeit in Minuten Druck in Mikron Temperatur ° C |
| o Anheizen - |
| 20 Vakuum angestellt 540 |
| 25 225 540 |
| 27 Wechsel auf 5g5° |
| 30 255 60o |
| 41 275 60o |
| 4i Wechsel auf 65o° - |
| 46 36o Ego |
| 51 122 650 |
| 51 Wechsel auf 7o5° - |
| 54 95 700 |
| 54 Wechsel auf 76o° - |
| 58 45 76o |
| 58 Wechsel auf'815° - |
| 63 So 8r0 |
| 63 Wechsel auf 87o° - |
| 77 igo 870 |
| 77 Wechsel auf 90o° ' - |
| 80 225 89o |
| 83 7,90 goo |
| 83 Wechsel auf g25° - |
| 93 420 930 |
| 93 Wechsel auf g55° - |
| =oo 640 g60 |
| 11o 670 g60 |
| iio Wechsel auf 96o° - |
| 116 750 965 |
| ?42 60o 965 |
| i42 Wechsel auf g70° - |
| 146 665 970 |
| 146 Wechsel auf g80° - |
| 150 80o g80_ |
| I65 655 98o |
| 165 Wechsel auf ggo° - |
| 184 66o 1000 |
| 184 Wechsel auf i005° - |
| 2o6 675 1005 |
| 2o6 Wechsel auf 1015° - |
| 222 68o 10,5 |
| 29,2 Wechsel auf i025° ,- |
| äso 67o 1030 |
| 230 Wechsel auf 1o35° - |
| 244 635 1040 |
| 244 Wechsel auf 105o° - |
| 254 670 1050 |
| 254 Wechsel auf io6o° - |
| 262 615 io6o |
| 262 Wechsel auf io7o° - |
| 270 64o 1075 |
| 270 Wechsel auf zo8o' - |
| 273_ 650 1o85 |
| 273 Wechsel auf Togo' - |
| 28o 710 iioo |
| 310 _ 210 iioo |
| 340 55 iioo |
| 440 30 iioo . |
| 640 16 =iöo |
| 76o 14 iioo |
| 1035 14 iioo |
Die Rückgewinnung der flüchtigen Metalle in dem Kondensator betrug ioo 0 f 0. Der
Kohlenstoffgehalt des Rückstandes betrug 0,0136 0/0. Der Rückstand war mit o,76
0/0 Schwefel aus dem benutzten Zinkoxydstäub verunreinigt, Beispiel 7 Es wurde für
die Behandlung in einer geschlossenen Retorte unter verringertem Druck eine Beschickung
aus hochkohlenstoffhaltigem Ferromangan und Zinkoxyd der gleichen Zusammensetzung
und von der gleichen Teilchengröße hergestellt wie. die im Beispiel 6.
-
Die Beschickung enthielt das hochkohlenstoffhaltige Ferromangan und
den Zinkoxydstaub in folgendem Gewichtsverhältnis: Hochkohlenstoffhaltiges Ferromangan
(Mn 88 °/o; C 7 0/0; Fe 2 0/0; Si 3 %) .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68,5
Teile Zinkoxydstaub (77,7 % Metall) ....... 12o -Das innige Gemisch aus dem hochkohlenstoffhaltigen
Ferromangan und dem Zinkoxydstaub wurde mit iö Gewichtsteilen einer i2,5°/oigen
wäßrigen Ammoniaklösung angefeuchtet und zu Briketts verpreßt.
-
Eine brikettierte Beschickung wurde in eine wie im Beispiel 6 beschriebene
Vakuumretorte eingesetzt und erhitzt, wobei gleichzeitig die Gase aus der Retorte
abgesaugt wurden, bis eine Temperatur von iioö° C und ein Druck von 25 Mikron in
der Retorte erzielt worden war.
-
Die Rückgewinnung der flüchtigen Metalle in dem Kondensator betrug
ioo %. Der Kohlenstoffgehalt des festen Rückstandes in der Retorte betrug 0,2i °/o*
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Ergebnisse, die erhalten wurden, wenn
eine Retorte unter verringertem Druck bei gleichzeitigem Absaugen der Gase aus der
Retorte erhitzt wird, wobei die verschiedenen, nachstehend beschriebenen Beschickungen
aus Ferrochrom und Zinkoxydstaub der Art und Zusammensetzung bestehen, wie sie bei
der im Beispiel i beschriebenen Arbeitsweise benutzt worden sind. Die Arbeitsbedingungen
entsprachen den in Beispiel i bis 4 beschriebenen. Das Erhitzen wurde bei stufenweise
erhöhten. Temperaturen und unter gleichzeitigem Absaugen der Gase durchgeführt,
bis eine Temperatur von iioo' C und Drücke von 2o bis 35 Mikron erreicht worden
waren.
-
Die Beispiele 8 bis 15 veranschaulichen die Bindemittel, die bei der
Herstellung der Briketts benutzt wurden; und die Farbe der Rückstände. In einigen
Fällen wirken die Bindemittel als Katalysatoren oder Reaktionsbeschleuniger und
beeinflussen die Farbe des Rückstandes, indem sie die Oxydation auf höhere Oxydationsstufen
fördern.
-
Bei jedem in den folgenden Beispielen beschriebenen Arbeitsvorgang
war die Rückgewinnung der flüchtigen Metalle praktisch ioö 0/0.
Die
Beschickung bei den in den Beispielen 8 bis 15 beschriebenen Verfahren bestand aus
hochkohlenstoffhaltigem Ferrochrom (Cr 66,z7 0/(,; Fe 21,o9 0/0; Si 3,78 %; C 7,39
%) . . . . . . . . 8o Gewichtsteile Zinkoxydstaub (77,7 0/ Metall) . . .
. . . . . . . . . 12o -0 Einem odermehrerenBindemitteln oder Katalysatoren wie Wasser,
Salzsäure (HCl) oder Flußsäure (H F) ...................... 1o -Beispiel 8 Benutztes
Bindemittel: Flußsäure 6 Teile, Wasser 4 Teile. Art der Beschickung: Harte, dichte
Briketts. Farbe des Rückstandes: Lebhaft Hellgrün.
-
Metall im Rückstand: 41,1%. Oxyde im Rückstand: 58,90/0. Analysen
des metallischen und oxydischen Teiles des Rückstandes:
| Metall Oxyde |
| C . . . . . . . . . . . . . . . . 0,0850/0 0,o16 0/0 |
| Cr ............... 57,67 0/0 6o,07 0/0 |
| Fe ............... 26,51 0/0 12,03 0/0 |
| Verhältnis Cr: Fe . . 2,17 5 |
| Oxydierter Anteil des gesamten Chroms 6o0/,. |
Beispiel 9 Benutztes Bindemittel: Flußsäure (HF) 1,5 Teile, Wasser 8,5 Teile. Art
der Beschickung: Harte, dichte Briketts. Farbe des Rückstandes: Lebhaft Hellgrün.
Metall im Rückstand: 40,5 0/0. Oxyde im Rückstand: 59,5 0/0. Analyse des metallischen
und oxydischen Teils des Rückstandes:
| Metall Oxyde |
| C ................ o,240/0 0,045% |
| Cr . . . . . . . . . . . . . . . 55,560/0 57,83 0/0 |
| Fe . . . . . . . . . . . . . . . 26,13 % 11,48 0/0 |
| Verhältnis Cr: Fe .. 2,13 5,04 |
| Oxydierter Anteil des gesamten Chroms 60,q.0/.. |
Beispiel 1o Benutztes Bindemittel: Flußsäure 3 Teile, Wasser 7 Teile. Art der Beschickung:
Harte, dichte Briketts. Farbe des Rückstandes: Lebhaft Hellgrün. Metall im Rückstand:
47 0/0. Oxyde im Rückstand: 53 0/0. Analysen des metallischen und oxydischen Teils
des Rückstandes
| Metall Oxyde |
| C . . . . . . . . . . . . . . . . 0,073% 0,0550/0 |
| Cr ............... 55 % 61,35 0/0 |
| Fe ....:.......... 26,88 0/0 1o,62 0/0 |
| Verhältnis Cr.: Fe .. 2,05 5,76 |
| Oxydierter Anteil des gesamten Chroms 55,8 0/0. |
Beispiel 11 Benutztes Bindemittel: Flußsäure 4 Teile, Salzsäure 6 Teile. Art der
Beschickung: Harte, dichte Briketts. Farbe des Rückstandes: Dunkelgrün. Metall im
Rückstand: 49,5 0/0. Oxyde im Rückstand:
50,5 0/0. Analyse des metallischen
und oxydischen Anteils des Rückstandes
| Metall Oxyde |
| C . . . . . . . . . . . . . . . . 0,32% 0,02 |
| Cr . . . . . . . . . . . . . . . 57,750/0 6o,4 0/0 |
| Fe . . . . . . . . . . . . . . . 26,r3 0/0 =o,47 % |
| Verhältnis Cr : Fe . . 2,21 5,76 |
| Oxydierter Anteil des gesamten Chroms 51,3 0/0 |
Beispiel 12 Benutztes Bindemittel: Salzsäure 6 Teile, Wasser 4 Teile. Art der Beschickung:
Harte, dichte Briketts. Farbe des Rückstandes: Dunkelgrün. Metall im Rückstand:
57 0/0. Oxyde im Rückstand: 43 0/0. Analyse des metallischen und oxydischen Anteils
des Rückstandes
| Metall Oxyde |
| C . . . . . . . . . . . . . . . . o,115 % 0,044 "/o |
| Cr ............... 56,41 0/0 6o,78 0/0 |
| Fe ............... 25,57 0/0 9,92 0/0 |
| Verhältnis Cr: Fe .. 2,2 6,11 |
| Oxydierter Anteil des gesamten Chroms 45 0/0. |
Beispiel 13 Benutztes Bindemittel: Flußsäure 6 Teile, Wasser 4 Teile. Art der Beschickung:
Poröse Agglomerate. Farbe des Rückstandes: Hellgrün. Metall im Rückstand: 51,70/,.
Oxyde im Rückstand: 48,30/,. Analyse des metallischen und oxydischen Anteils des
Rückstandes
| Metall Oxyde |
| C ................ 0,4.0/0 0,180/0 |
| Cr ............... 55,5 % 63,14% |
| Fe . . . . . . . . . . . . . . . 27,07% 4,890/0 |
| Verhältnis Cr : Fe . . 2,05 12,9 |
| Oxydierter Anteil des gesamten Chroms q.2,10/0. |
Beispiel 14 Benutztes Bindemittel: Flußsäure 6 Teile, Wasser 4 Teile. Art der Beschickung:
Poröse Agglomerate. Farbe des Rückstandes: Lebhaft Grün. Metall im Rückstand: 57,q.0/0.
Oxyde im Rückstand: 42,60/,. Analyse des metallischen und oxydischen Anteils des
Rückstandes
| Metall Oxyde |
| C . . . . . . . . . . . . . . . . 0,033% 0,055 % |
| Cr ............... 55,3 0/0 62,82 0/0 |
| Fe ............... 28,4 % 6,o2 0/0 |
| Verhältnis Cr : Fe . . 1,95 10,4 |
| Oxydierter Anteil des gesamten Chroms 40,8 0 |
- , _ Beispiel
15
Benutztes Bindemittel: Flußsäure 5 Teile,
Wasser 5 Teile: Art der Beschickung: Poröse Agglomerate. Farbe des Rückstandes:
Lebhaft Grün. Metall im Rückstand: 35,9,0/,. Oxyde im Rückstand: 64,80/,. Analyse
des metallischen und oxydischen Anteils des Rückstandes: .
| - Metall - -- Oxyde |
| C . . . . . . . . . . . 0,090/0 0,03810/0 |
| Cr . . . . . . . . . . . . 53;38 °/0 65 °/o |
| Fe . . . . : . . . . . . . . . 27,26 °/0 4,89 % |
| Verhältnis Cr: Fe .. 2,03 13,3 |
Oxydierter Anteil des gesamten Chroms 40,20/" Die folgende Tabelle veranschaulicht
den Grad oder das Ausmaß der Oxydation, das mit denselben Be" schickungen unter
verschiedenen Bedingungen erzielt werden kann, wie es aus den Resultaten hervorgeht,
die nach der in den Beispielen 8 bis 15 beschriebenen -Arbeitsweise erhalten werden:
| Tabelle _ |
| Prozentsatz an Verhältniß _ Cr ;Fe |
| Bei- oxydierten Metallen im im |
| spiel - oxydierten metallischen |
| Cr ' Fe , Cr + Fe Produkt |
| Produkt |
| 8 60 39,4 55 5C 2,=7 |
| 9 60,4 39,2 55,2 504 2,I3 |
| I0 ' 55,8- 30,8 '49,8 5:76 2,05 |
| 11 5I,3 28,7 45,8 5,76 2,2I |
| I2 - 45 22,8 37,9 6"1I 2,20 |
| 13 42,1 10,5 34,5 I2#90 2,03 |
| 1q.: 40,8 11;3 - 33>7 - - 10,40: - 2,05 |
| I5 40,2 9,5 32,8 z3,30 1,95 |
Bei einer Oxydation des Chroms, die auf nicht mehr als etwa 42 °/o der Menge beschränkt
ist, die in der Beschickung enthalten ist und bei gleichzeitiger praktisch vollkommener
Beseitigung des Kohlenstoffes können oxydierte Produkte erhalten werden, die Chrom
und Eisen im -Gewichtsverhältnis von etwa -13 Teilen Chrom je z Teil Eisen enthalten,
wie es aus den Resultaten hervorgeht, die bei den Verfahren der Beispiele =3, 14
-und 15 erhalten werden. Bei den Verfahren der Bbispiele 13;: 14 und =5 wurden poröse
agglomerierte Beschickungen und Fluorwasserstoff als Katalysator oder Oxydationsbeschleuniger
be-.nutzt,. und beide Faktoren- tragen zu einer schnellen und bevorzugten Oxydation
von Chrom und Kohlenstoff bei.
-
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die innigen
Gemische aus fein zerkleinerten Stoffen in Form von Beschickungen benutzt werden,
die aus lockeren Pulvern oder harten, dichten Briketts oder porösen Agglomeraten
bestehen, und zweckmäßig wird den Gemischen, gleichgültig, in welcher Form sie benutzt
werden, ein Katalysator oder Oxydationsbeschleuniger zugesetzt. Die porösen Agglomerate
können hergestellt werden, indem das Gemisch mit Wasser befeuchtet, das feuchte
Gemisch ohne Druck oder mit geringem Druck in eine geeignete Form übergeführt und
diese Formlinge auf eine Temperatur etwas über ioo° C erhitzt werden, -um das Wasser
abzutreiben.
-
Als Katalysatoren oder Oxydationsbeschleuniger, die bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Erfolg angewendet werden können, können Halogensäuren,
insbesondere Fluorwasserstoffsäure, Borsäure; Borsäureanhydrid (B203), Natriumborate
und Natriumhydroxyd genannt werden. Die Katalysatoren können in irgendwelchen geeigneten
Mengen benutzt werden. Mit guten Resultaten wurden Fluorwasserstoffsaure in Mengen
von 1 bis 4 Gewichtsprozent der Beschickung, Natriumhydroxyd in Mengen von z bis
3 Gewichtsprozent der Beschickung und Uorsäureänhydrid und die: Boräte in
äquivalenten Mengen von 2 bis 4 Gewichtsprozent -Borsäureanhydrid, berechnet auf:
das Gewicht der Beschickung; benützt.
-
Die Reduktion des flüchtigen Metalls aus dem benutzten Oxyd erfolgt
durch die kombinierte Wirkung des Kohlenstoffes und des Metalls des hochkohlenstoffhaltigen
Metallproduktes oder Metallkarbids und der zusätzlichen Elemente; wie Eisen und
Silicium, die in dem hochkohlenstoffhaltigen Metallprodukt anwesend sein können.
Das Oxyd des flüchtigen Metalls wird in einer Menge benutzt, die wesentlich geringer
ist, als sie zur Oxydation aller Komponenten des hochkohlenstoffhaltigen Produktes
erforderlich sein würde; infolgedessen wirken die Oxyde des Metalls des hochkohlenstoffhaltigen
Produktes, einschließlich des Eisensund Siliciums, falls vorhanden, oxydierend auf
den Kohlenstoff. Bei einem Verfahren, bei dem wenigstens die Menge des Oxyds des
flüchtigen Metalls benutzt wird, die erforderlich ist, sich mit dem gesamten Kohlenstoff
zu verbinden, kann die Reduktion des flüchtigen Metalls des Oxyds beendet sein,
ehe die Hälfte des Kohlenstoffes entfernt ist: Diese Tatsache wird durch die in
der folgenden Tabelle angegebenen Resultate veranschaulicht, die erhalten wurden,
indem fünf verschiedene Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführt und hochkohlenstoffhaltiges
Ferrochrom und Zinkoxyd benutzt wurden.
| Tabelle 2 |
| Gewichtsverhältnis der Komponenten |
| der Beschickung |
| Hochkohlen- _ Rück- Zink- Kohlen- Dämpf- |
| stoffhaltiges Z stand rückge- stoffent- druck am |
| Ferrochrom Oxyd winnung fernung Ende in |
| °/ö C % °/o Mikron |
| 100 66,77 3,09 100 56,6 1o3 |
| Zoo 1o2,1 1,17 Ioo 84,5 Zoo |
| Zoo 110 1,38 Zoo 79>8 95 |
| 1o0 150 0,73 100 .71,5 73 |
| Zoo 194,2 o,18 Zoo 9712 32 |
Aus der Tabelle geht hervor, daß am Ende der in der obigen Tabelle angegebenen Verfahren
die Zinkzurückgewinnung ioö °/o betrug. Bei dem ersten
angegebenen
Verfahren betrug die Beseitigung des Kohlenstoffes nur 56,6 °/o. Bei diesem Verfahren
war das Zinkoxyd in einer Menge von etwa 1/3 im Überschuß der Menge vorhanden, die
theoretisch erforderlich war, um mit dem gesamten in dem Ferrochrom vorhandenen
Kohlenstoff unter Bildung von Kohlenmonoxyd zu reagieren. In dem fünften Verfahren
war das Zinkoxyd etwa in einem 3fachen Überschuß zu der Menge vorhanden, die theoretisch
erforderlich war, um mit dem Kohlenstoff des hochkohlenstoffhaltigen Ferrochroms
unter Bildung von Kohlenstoffmonoxyd zu reagieren.
-
Das Oxyd des flüchtigen Metalls kann in einer Menge benutzt werden,
die das 1,33- bis 4fache der Menge beträgt, die theoretisch erforderlich ist, um
den gesamten Kohlenstoff des hochkohlenstoffhaltigen Metallproduktes oder Metallkarbids
zu oxydieren, so daß also ein Überschuß vorliegt, der i/3 bis das 3fache der theoretischen
Menge beträgt. Die obengenannten maximalen Mengen mögen Metalloxyd im Überschuß
zu der Menge vorsehen, die erforderlich ist, um alle Bestandteile und Komponenten
des hochkohlenstoffhaltigen Metallproduktes zu oxydieren, aber ein solches Verhältnis
ist unerwünscht. Die Menge des benutzten Metalloxyds soll ausreichend sein, einen
wesentlichen Teil der Komponenten oder Bestandteile des hochkohlenstoffhaltigen
Metallproduktes zu oxydieren, aber nicht alle. Eine Menge Metalloxyd, die der 2-
bis ?'/,fachen Menge entspricht, die theoretisch erforderlich ist, um den gesamten
Kohlenstoff des hochkohlenstoffhaltigen Metallproduktes zu Kohlenmonoxyd zu oxydieren,
kann gewöhnlich gut benützt werden. Die in jedem Falle zu benutzende Menge ist nach
den besonderen Bedingungen dieses Falles zu bestimmen.
-
Die folgende Tabelle veranschaulicht Metalle, deren Karbide oder hochkohlenstoffhaltige
Produkte sowie Metalle, deren Oxyde mit Vorteil erfindungsgemäß behandelt werden
können, um sowohl Metall zu erzeugen, das durch Verdampfung abgetrennt werden kann,
als auch Metall, das in festem Zustande im Retortenrückstand zurückbleibt, wobei
die Metalle, deren Dampfdruck dem des Bleis bei einer Temperatur von etwa 96o' C
entspricht oder darunterliegt, für die Rückgewinnung durch Verflüchtigung geeignet
sind und die Metalle, deren Dampfdruck höher als der von Blei bei einer Temperatur
von 96o' C ist, zur Gewinnung im festen Zustande im Retortenrückstand brauchbar
sind.
| Tabelle 3 |
| Siedetemperaturen bei den |
| angegebenen Drücken in °C |
| Element |
| Mikron , I Millimeter |
| 1 I 10 I 100 I 1 ( 76o |
| Kadmium ......... 220 270 330 410 785 |
| Zink ............ 290 350 420 500 920 |
| Magnesium ....... 38o 435 52o 620 1025 |
| Thallium .......... 500 585 660 770 1300 |
| Wismut........... 535 620 720 835 1435 |
| Blei . . . . . . . . . . . . . 620 71o 825 96o 1640 |
| Siedetemperaturen bei den |
| angegebenen Drücken in °C |
| Element |
| Mikron I Millimeter |
| 1 1 1o 1 10 0 i 1
1 76o |
| Titan ............ 750 835 950 1080 - |
| Mangan ........... 790 890 1025 1170 1900 |
| Vanadin........... 940 1030 1140 1220 - |
| Chrom ............ 980 1090 1230 1400 2200 |
| Zirkon ............ 985 1095 1220 1350 - |
| Eisen ............. 1140 1240 1400 1590 2225 |
| Molybdän ......... 1245 1395 - - - |
| Wolfram .. .. .. ... 1655 1820 |
| - - - |
| Hafnium ......... - - - - - |