DE882171C - Verfahren zur thermischen Verdampfung von Stoffen - Google Patents

Description

• Verfahren zur thermischen Verdampfung von Stoffen Bei der Herstellung von Niederschlägen durch Kondensation von Stoffen aus der Dampfphase werden zur Verdampfung der Stoffe große Wärmemengen benötigt. Es ist bekannt, .diese Wärme durch indirekte Heizung (Ofen) zu erzeugen, wo sie in all den Fällen ausreichend gestaltet werden kann, wo die Siedetemperaturder zu verdampfenden Stoffe nicht sehr hoch ist oder wo die zu verdampfenden Mengen nicht allzu groß sind. Sehr schwierig ist es aber, hochsie.den.de Stoffe, z. B. Metalle, wie Cu oder Fe, oder Metalloxyde, wie z. B. Aluminiumoxyd (Korund), mit den bekannten Heizmitteln (Öfen) zur Verdampfung zu bringen. Die Ofen- und auch die Wärmeleiterteile würden bei den notwendigen hohen Temperaturen selbst anfangen zu verdampfen, zumal sie eine noch höhere Temperatur annehmen müssen, um ein dem hohen Wärmefluß entsprechendes hohes Temperaturgefälle zu erzeugen.
• In .diesen Fällen ist eine ,direkte Erwärmung vorzuziehen, .z. B. durch direkte elektrische Heizung, durch Hochfrequenz- oder Induktionsströme oder durch Elektronenstrahlen. Alle diese Methoden haben große Nachteile: die elektrische Heizung ist nur günstig bei sublimierenden Stoffen, die nicht flüssig zu werden brauchen, die also einen schon im festen Zustand sehr hohen Dampfdruck besitzen. Die Hochfrequenz- oder Induktionsstromerwärmung hat einen geringen Nutzeffekt .bei kleinen zu verdampfenden Stoffmengen, und' die Erzeugung von Elektronenstrahlen ist mit sehr großem technischem Aufwand verbunden.
• Durch die Erfindung wird es möglich, das Verdampfen von Stoffen, vornehmlich solchen mit hohem Siedepunkt, ohne die erwähnten Schwierigkeiten :der Bebeizung durchzuführen. Erfindungsgemäß werden die Stoffe unmittelbar vor ihrer Verdampfung :durch chemische Reaktionen gebildet und hierbei gleichzeitig mit Hilfe der frei werdenden Wärme dieser Reaktionen verdampft. Bei -diesem Verfahren werden also die zu verdampfendenStoffe gebiid:et und gleichzeitig verdampft. Es werden hierzu chemische Reaktionen benutzt, bei denen unter großer Wärmeabgabe Stoffe aus ihrer Verbindung mit Sauerstoff edurch vorzugsweise Aluminium frei gemacht werden. Die große Verwandtschaft des Sauerstoffes zumAlüminium ergibt dabei z. B. die folgenden Reaktionsverläufe: i. 2A1-1-3 CuO=A12,03+3 Cu, 2.2A1+Fe203=A1203+2 Fe, 3. 4A1 -1-309=2A1203. Die große Wärmeentwicklung .dieser chemischen Reaktionen bat im Göldsc'hmidtschen Verfahren Anwendung gefunden, wo es sich darum handelt, flüssige reine Metalle zu erzeugen oder diese, wie z. B. Eisen, zum Schweißen zu verwenden oder aber nur die Erwärmung .der zu schweißenden Körper zu bewirken. Im Gegensatz hierzu soll beim erfindungsgemäßen Verfahren ein Verdampfen von Stoffen erfolgen. Dabei wird vorteilhaft ,zum Zweck der Herabsetzung :der Verdampfungstemperatur im Vakuum gearbeitet. Die zu verdampfenden Stoffe können wie die in den Beispielen beschriebenen Reaktionsverläufe Metalle oder Oxyde, aber auch Metallöide oder überhaupt alle solche Stoffe sein, die sich nach solchen chemischen Reaktionen, bei denen gleichzeitig große Wärmemengen frei werden, herstellen oder verdampfen lassen.
• Die in den Beispielen unter i und 2 entstehenden Stoffe haben verschiedene Siedepunkte, @derenUnterschied etwa iooo° beträgt. Es ist also gut einzurichten, hier nur den niederer siedenden Stoff, z. B. Cu und Fe, in der Gasphase zu erhalten. Bei der dritten Reaktion entsteht lediglich AI-Oxyd, das durch ,die Wärme gleichzeitig verdampft wird: Die Sauerstoffzufuhr muß hierbei so geregelt werden"daß keinÜberschuß mehr vorhanden bleibt.
• Das :durch eine solche chemische Reaktion gekennzeichnete Verfahren kann z. B. in der Weise angewendet werden, .daß ein aluxninoihermisches Gemisch von Metalloxyd und A1 in einer geeigneten Vorrichtung portionsweise oder kontinuierlich durch einmalige Entzündung zur Reaktion gebracht wird und nun fortlaufend mittels der hohen frei werdenden Wärme das gebildete reine flüssige Metall verdampft wird. Um einen fortlaufenden Gang der Reaktion zu erhalten, den man als kontinuierlich ansprechen kann, ist es zweckmäßig, das Reaktionsgemisch ;z. B: in brikettierter Form auf einen rotierenden Reaktionstisch zu geben und diese Briketts :durch Elektronenstrahlen an einer bestimmten Stelle zu entzünden.
• Die besagten chemischen Reaktionen kommen nun erst in Gang, wenn die Reaktionstemperatur erreicht ist, so daß im Anfang zunächst zur Auslösung der Reaktion in bekannter Weise Wärme zugeführt werden müß. Wird die thermische Verdampfung im Vakuum vorgenommen, so kann die Einleitung der chemischen Reaktion auch mittels Elektronenstrahlbombardement erfolgen.
• Abb. i zeigt irn Zylinder i die aluminothermi.sche Mischung 2, die durch einen Stempel vorgeschoben wird und beim Austreten an der Öffnung 4 im Zylinder i durch ein elektrisch geheiztes Molybdänblech 5 entzündet wird. Um die Mässe am Zusammenkleben zu verhindern, ist ein Verteilerstift 6 angebracht. Die erzeugten Dämpfe gelangen auf die Fläche 7, wo sie sich kondensieren können.
• Abb. 2 zeigt einen rotierenden Reaktionstisch 8, auf welchem eine Rinne g zur Aufnahme der aluminothermischen Massen io angebracht ist, die hier getrennt aus :den Vorratsbehältern i i und 12 ausfließen. Mit Hilfe der Elektronenstrahlapparatür 13 wird das Gemisch fortlaufend bei Punkt 14 gezündet. Der entstehende Metalldampf gelangt auf die darüber sich hinbewegende Fläche der Bahn 15.
• Die Reaktionsschlacke 16 wird von dem Ab- streifer 17 aus der Rinne entfernt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren ;zur thermischen Verdampfung von Stoffen; dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe erst unmittelbar vor ihrer Verdampfung durch chemische Reaktionen gebildet werden und hierbei gleichzeitig durch die frei werdende Wärme dieser Reaktionen zur Verdampfung gelangen.
2. 2. Verfahren zur thermischen Verdampfung von Stoffen nach Anspruch i, dadurch Bekennzeichnet, daß die Verdampfung im Vakuum erfolgt.
3. 3. Verfahren zur thermischen Verdampfung von Stoffen nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung der chemisc:hen Reaktion durch Elelztronenstrahlbombardement erfolgt.