NO116340B

NO116340B -

Info

Publication number: NO116340B
Application number: NO160735A
Authority: NO
Inventors: C Goodrich; M Head; C O'neill; U Montclair
Original assignee: Int Nickel Canada
Priority date: 1964-12-04
Filing date: 1965-12-02
Publication date: 1969-03-10
Also published as: FR1468968A; US3323903A; BE673235A; GB1056809A; DE1483147A1; NL6515753A

Description

Fremgangsmåte for dekomponering av metallkarbonyler. Procedure for the decomposition of metal carbonyls.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for dekomponering av varme-dekomponerbare metallkarbonyler. Mer spesielt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for dekomponering av metall-karbonyldamper med høye produksjonshastigheter. The present invention relates to a method for decomposing heat-decomposable metal carbonyls. More particularly, the invention relates to a method for decomposing metal carbonyl vapors with high production rates.

Dekomponering av metallkarbonyler i dampfase forDecomposition of metal carbonyls in vapor phase for

å fremstille de tilsvarende metallpulvere har lenge vært kjent. Den fremgangsmåte som i mange år har vært meget brukt, har anvendt et stasjonært dekomponeringskammer hvor metallkarbonyldampen, f.eks. jernkarbonyl eller nikkelkarbonyl tilføres på toppen av et sylindrisk kammer og hvor all den nødvendige varme for å dekomponere karbonylet, tilføres igjennom kammerets sidevegger slik at dekomponeringen av metallkarbonylet til karbon-monooksyd og det tilsvarende metall, finner sted under damp-passasjen ned gjennom kammeret. Denne type dekompo- to produce the corresponding metal powders has long been known. The method, which has been widely used for many years, has used a stationary decomposition chamber where the metal carbonyl vapor, e.g. iron carbonyl or nickel carbonyl is supplied at the top of a cylindrical chamber and where all the necessary heat to decompose the carbonyl is supplied through the side walls of the chamber so that the decomposition of the metal carbonyl into carbon monoxide and the corresponding metal takes place during the steam passage down through the chamber. This type of decomposition

nering gir et metallpulver med meget høy renhet. Apparatet har imidlertid meget lav produksjonshastighet, og det er nødvendig med en meget stor investering for å tilveiebringe så mange apparater, at man får tilstrekkelig stor produksjon. De fremstilte metallpulvere har dessuten en tendens til å være meget fine og skarpkornede, og slike pulvere vil normalt ikke ha flytekarakteristika som er ønskelig i visse typer pulver-metallurgi og andre anvendelser, hvor man bruker metallpulveret. nering produces a metal powder of very high purity. However, the device has a very low production speed, and a very large investment is necessary to provide so many devices, that a sufficiently large production is obtained. The produced metal powders also tend to be very fine and sharp-grained, and such powders will not normally have flow characteristics that are desirable in certain types of powder metallurgy and other applications where the metal powder is used.

Det er derfor et behov for en forbedret fremgangsmåte for dekomponering av metallkarbonyler i dampfasen, hvor man kan oppnå relativt høye produksjonshastigheter av pulverprodukt, og hvor samtidig pulverproduktet har forbedrede karakteristika vedrørende flytbarhet, og andre egenskaper som er ønskelig i mange pulver-metallurgiske anvendelser. There is therefore a need for an improved method for decomposing metal carbonyls in the vapor phase, where relatively high production rates of powder product can be achieved, and where at the same time the powder product has improved characteristics regarding flowability, and other properties that are desirable in many powder metallurgical applications.

Oppfinnelsen vedrører altså en fremgangsmåte for dekomponering av metallkarbonyler, for å danne pulverisert metall hvori metallkarbonylet innføres i en dekomponeringssone inneholdende oppvarmet partikkelformet materiale, og fremgangsmåten erkarakterisert vedat det oppvarmede partikkelformede materiale som er suspendert i en gass som ikke oksyderer metallet, føres fra en oppvarmningssone samtidig med en gass-strøm av metallkarbonylet bare til en dekomponeringssone hvor dekomponeringen skjer ved varmeutveksling mellom det partikkelformede materiale og metallkarbonyl^og minst en del av pulveret fra dekomponeringssonen resirkuleres til oppvarmningssonen. The invention therefore relates to a method for decomposing metal carbonyls, to form powdered metal, in which the metal carbonyl is introduced into a decomposition zone containing heated particulate material, and the method is characterized in that the heated particulate material, which is suspended in a gas that does not oxidize the metal, is fed from a heating zone at the same time with a gas flow of the metal carbonyl only to a decomposition zone where the decomposition takes place by heat exchange between the particulate material and the metal carbonyl^and at least part of the powder from the decomposition zone is recycled to the heating zone.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for dekomponering av et metallkarbonyl, f.eks. av elementer som nikkel, jern, kobolt, krom, wolfram og molybden, på en i alt vesentlig kontinuerlig basis med høy produksjonshastighet av dekomponert metall. Dette oppnås ved å etablere en metallkarbonyldekomponeringssone og en pulveroppvarmningssone, sirkulere en strøm av varmt pulverisert materiale suspendert i en gass, mellom og gjennom nevnte oppvarmningssone og nevnte dekomponeringssone, tilføre en strøm av metallkarbonyl som skal dekomponeres, til nevnte dekomponeringssone i motstrøm med det oppvarmede suspenderte pulvermateriale fra nevnte oppvarmningssone, slik at varmeinnholdet i nevnte varme-suspenderte pulverstrøm som kommer inn i nevnte dekomponeringssone, dekomponerer metallkarbonylet i denne sone. Ved kontinuerlig drift er det fordelaktig at pulverproduktet og karbon-monooksyd fjernes fra nevnte sirkulerende strøm med en hastighet som på vektbasis, er lik tilførselshastigheten The invention thus relates to a method for decomposing a metal carbonyl, e.g. of elements such as nickel, iron, cobalt, chromium, tungsten and molybdenum, on an essentially continuous basis with a high production rate of decomposed metal. This is achieved by establishing a metal carbonyl decomposition zone and a powder heating zone, circulating a stream of hot powdered material suspended in a gas, between and through said heating zone and said decomposition zone, supplying a stream of metal carbonyl to be decomposed to said decomposition zone in countercurrent with the heated suspended powder material from said heating zone, so that the heat content in said heat-suspended powder stream entering said decomposition zone decomposes the metal carbonyl in this zone. In continuous operation, it is advantageous that the powder product and carbon monoxide are removed from said circulating stream at a rate which, on a weight basis, is equal to the supply rate

av metallkarbonyl.of metal carbonyl.

I en praktisk utførelse av foreliggende oppfinnelse er det fordelaktig å dekomponere metallkarbonylforbindelsene fullstendig i nevnte dekomponeringskammer. Det pulveriserte materiale suspendert i den sirkulerende gass, som vanligvis er karbon-monooksyd, bør sirkuleres med så stor strømningshastighet at det pulveriserte materiale forblir i suspensjon. For å dekomponere metallkarbonylforbindelsene fullstendig i dekomponeringskammeret, så bør tverrsnittet i nevnte kammer være større enn hva det er i det rør som fører den sirkulerende gass, slik at det blir lettere å plasere de dyser som brukes for å tilføre materialet til dekomponeringskammeret. Ved dette arrangement vil også gasshastigheten igjennom dekomponeringskammeret reduseres. Det er ellers i og for seg ikke nødvendig å øke tverrsnittet i dekomponeringskammeret på grunn av tilførselshastighet av metallkarbonyl, den sirkulerende gass* innhold av partikkelmateriale, etc. In a practical embodiment of the present invention, it is advantageous to decompose the metal carbonyl compounds completely in said decomposition chamber. The powdered material suspended in the circulating gas, which is usually carbon monoxide, should be circulated at such a high flow rate that the powdered material remains in suspension. In order to decompose the metal carbonyl compounds completely in the decomposition chamber, the cross-section in said chamber should be larger than what it is in the pipe that carries the circulating gas, so that it becomes easier to place the nozzles used to supply the material to the decomposition chamber. With this arrangement, the gas velocity through the decomposition chamber will also be reduced. It is otherwise not necessary in and of itself to increase the cross-section in the decomposition chamber due to the supply rate of metal carbonyl, the circulating gas* content of particulate material, etc.

Den varme som trengs for å dekomponere metallkarbonylet i dekomponeringskammeret, tilføres den sirkulerende strøm av suspendert pulverisert materiale i en varmeveksler utenfor nevnte kammer. Denne tilførte varme utveksles så mellom de oppvarmede partikler og det tilførte karbonyl i nevnte dekomponeringskammer. The heat needed to decompose the metal carbonyl in the decomposition chamber is supplied to the circulating stream of suspended powdered material in a heat exchanger outside said chamber. This supplied heat is then exchanged between the heated particles and the supplied carbonyl in said decomposition chamber.

Innføring av suspenderte partikler som kan være metallpulver eller ikke-metallpulver med et smeltepunkt som ligger over varmevekslerens temperatur, øker gass-strømmens varmekapasitet The introduction of suspended particles, which can be metal powder or non-metal powder with a melting point above the heat exchanger temperature, increases the heat capacity of the gas stream

i meget sterk grad, sammenliknet med en liknende gass-strøm uten suspenderte partikler. Tilfredsstillende metallpulvere innbefatter nikkel, jern, krom, kopper, aluminium, magnesium, silisium, etc, to a very strong extent, compared to a similar gas flow without suspended particles. Satisfactory metal powders include nickel, iron, chromium, copper, aluminum, magnesium, silicon, etc,

og tilfredsstillende ikke-metalliske pulvere innbefatter alumina, magnesia, silica, toriumoksyd, grafitt, karbider, nitrider, silisium-salter, borider, etc. Det partikkelformede eller pulveriserte materiale som brukes i den sirkulerende gass, har vanligvis en par-tikkelstørrelse som gjør det mulig å suspendere nevnte materiale i gass-strømmen. Partiklene i den sirkulerende gass kan således ha en partikkelstørrelse mellom submikron størrelse til ca. 50 mikron, f.eks. mellom ca. 0,01 mikron og ca. 20 mikron, og fordelaktig mellom 0,1 og 10 mikron. Partikkelmengden i den sirkulerende gass kan være ganske høy, f.eks. opptil ca. 40:1 på vektbasis, alt avhengig av de praktiske driftsbetingelser, som innbefatter partikkel-størrelse, partikkeltetthet, gasshastighet i rørsystemet utenfor dekomponeringskammeret, etc. Hvis man bruker nikkel eller jernpulver and satisfactory non-metallic powders include alumina, magnesia, silica, thorium oxide, graphite, carbides, nitrides, silicon salts, borides, etc. The particulate or powdered material used in the circulating gas is usually of a particle size that makes possible to suspend said material in the gas stream. The particles in the circulating gas can thus have a particle size between submicron size and approx. 50 microns, e.g. between approx. 0.01 micron and approx. 20 microns, and advantageously between 0.1 and 10 microns. The amount of particles in the circulating gas can be quite high, e.g. up to approx. 40:1 on a weight basis, all depending on the practical operating conditions, which include particle size, particle density, gas velocity in the pipe system outside the decomposition chamber, etc. If nickel or iron powder is used

med en partikkelstørrelse på mellom 1 og 10 mikron i en sirkulerende karbon-monooksydstrøm,■er det fordelaktig å holde et vektforhold mellom pulver og gass fra ca. 1 til 1 til ca. 40 til 1 eller 50 til 1. with a particle size of between 1 and 10 microns in a circulating carbon monoxide stream, it is advantageous to keep a weight ratio between powder and gas from approx. 1 to 1 to approx. 40 to 1 or 50 to 1.

Hvis man ønsker å belegge et ikke-metallisk pulver med metall, så vil man få et sirkulerende system hvor størstedelen av de sirkulerte partikler er belagt med metall fra dekomponeringen av metallkarbonylet. Bare ny tilførsel av partikler til systemet vil være ubelagt med metall. Hvis det er ønskelig å fremstille metallpulver som jernpulver eller nikkelpulver, så startes driften med å sirkulere en strøm av det forønskede metallpulver, hvor man så får pålegging av metall når de oppvarmede metallpartikler strømmer gjennom dekomponeringskammeret. I tillegg til dette vil man få en ytterligere dannelse av metallkjerner. For å skille ut det for-ønskede produkt, så kan dette gjøres ved at partiklene skilles ut fra gass-strømmen når den forønskede partikkelstørrelse er oppnådd. Man har funnet ut at metallpulveret som er fremstilt på denne måte har forbedrede flytekarakteristika sammenliknet med de vanlige metallpulvere som fremstilles ved dekomponering av metallkarbonyl. If you want to coat a non-metallic powder with metal, you will get a circulating system where the majority of the circulated particles are coated with metal from the decomposition of the metal carbonyl. Only new supply of particles to the system will be uncoated with metal. If it is desired to produce metal powder such as iron powder or nickel powder, the operation is started by circulating a stream of the desired metal powder, where metal is deposited when the heated metal particles flow through the decomposition chamber. In addition to this, you will get a further formation of metal cores. In order to separate out the desired product, this can be done by separating the particles from the gas stream when the desired particle size has been achieved. It has been found that the metal powder produced in this way has improved flow characteristics compared to the usual metal powders produced by decomposition of metal carbonyl.

Som nevnt før, dekomponeres metallkarbonylet nesten fullstendig i dekomponeringskammeret. På denne måte kan gass-strømmen med pulver som fjernes fra dekomponeringskammeret, føres gjennom varmeveksleren ved slike betingelser, at man ikke får metallavsetning i selve varmeveksleren eller tilknyttede apparater. Som man forstår, er produksjonshastigheten avhengig av den varmemengde som tilføres dekomponeringskammeret gjennom de oppvarmede metallpartikler eller metallbelagte partikler, som er suspendert i den sirkulerende gass. Følgelig må tilførselshastigheten av metallkarbonyl koordineres med varmeinnholdet i gass-strømmen. Det er videre innlysende at de oppvarmede partikler som tas ut av dekomponeringskammeret, har et be-tydelig varmeinnhold. Varmeveksleren brukes derfor til å gjenopp-varme den sirkulerende strøm av partikler til den forønskede temperatur før de atter føres inn i nevnte dekomponeringskammer. As mentioned before, the metal carbonyl decomposes almost completely in the decomposition chamber. In this way, the gas flow with powder that is removed from the decomposition chamber can be passed through the heat exchanger under such conditions that metal deposits do not occur in the heat exchanger itself or associated devices. As will be understood, the rate of production is dependent on the amount of heat supplied to the decomposition chamber through the heated metal particles or metal coated particles, which are suspended in the circulating gas. Consequently, the feed rate of metal carbonyl must be coordinated with the heat content of the gas stream. It is also obvious that the heated particles which are taken out of the decomposition chamber have a significant heat content. The heat exchanger is therefore used to reheat the circulating stream of particles to the desired temperature before they are fed back into said decomposition chamber.

Oppfinnelsens fremgangsmåte kan tilpasses kontinuerlig drift eller porsjonsvis tilsats. Hvis man f.eks. skal fremstille krom, wolfram og/eller molybdenholdige pulvere, så vil det være fordelaktig med porsjonsvis drift. Dette er fordelaktig, fordi når de sirkulerende krom-, wolfram- eller molybdenholdige partikler i den sirkulerende strøm er bygget opp til den forønskede størrelse, så kan man skifte til en tilførsel med jern og/eller nikkelkarbonyl, slik at det sirkulerende pulver pålegges et beskyttende metall-lag av jern eller nikkel, som vil beskytte de innenfor liggende bestand-deler, når pulveret tas ut fra apparatet. The method of the invention can be adapted to continuous operation or batchwise addition. If you e.g. is to produce chromium, tungsten and/or molybdenum-containing powders, it will be advantageous to operate in portions. This is advantageous, because when the circulating chromium-, tungsten- or molybdenum-containing particles in the circulating stream have been built up to the desired size, then one can switch to a supply of iron and/or nickel carbonyl, so that the circulating powder is imposed on a protective metal layer of iron or nickel, which will protect the components lying inside, when the powder is taken out of the device.

Vanligvis vil man bruke karbon-monooksyd i den sirkulerende gass. I visse tilfeller kan man benytte større volum-deler av andre gasser eller gassblandinger som ikke er oksyderende overfor det dekomponerte metallprodukt, f.eks. ammoniakk, nitrogen, hydrogen, en blanding av karbondioksyd og karbon-monooksyd, en blanding av hydrogen og vanndamp, etc. Usually, one will use carbon monoxide in the circulating gas. In certain cases, larger volumes of other gases or gas mixtures which are not oxidising towards the decomposed metal product can be used, e.g. ammonia, nitrogen, hydrogen, a mixture of carbon dioxide and carbon monoxide, a mixture of hydrogen and water vapor, etc.

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse kan faste metallkarbonyler tilføres dekomponeringskammeret som en suspensjon i en ikke-oksyderende gass, som f.eks. karbon-monooksyd. Av slike karbonyler kan nevnes, koboltkarbonyl, kromkarbonyl, wolfram og molybdenkarbonyl, jern-enneakarbonyl /~Fe2(CO)^_ J, jern-tetra-karbonyl /~Fe(CO)^ Jy kobolt-ammonium-koboltkarbonyl /~Co(NH^)g_7 /~Co(CO )^_72* Slik begrepet "metallkarbonyl»* er benyttet her, så innbefatter det substituerte karbonyler som dekomponerer til metall ved oppvarmning, f.eks. kobolt(II)-heksamin, bis-tetrakarbonyl-koboltat-(I) /~Co(NH^)g_7 Z~Co(CO )^ nikkel(II )-heksaminbistetra-karbonylhydrogenferrat (-II) /TlifNIUjgJf /~Fe(CO )^H72. jern(II)-heksamin-oktakarbonyldeferrat (-1)J_.Fe(NH^)ø_7 /~Fe2(CO)q_7>Andre til metall dekomponerbare forbindelser som kan behandles i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, innbefatter nikkelformat, kopperformat, krom-bis-benzen, etc. Hvis det er ønskelig, så kan man benytte en lang rekke innførselsdyser for det formål å tilføre en lang rekke metallkarbonyler eller blandinger av slike i dekomponeringskammeret . In accordance with the present invention, solid metal carbonyls can be supplied to the decomposition chamber as a suspension in a non-oxidizing gas, such as e.g. carbon monoxide. Of such carbonyls can be mentioned, cobalt carbonyl, chromium carbonyl, tungsten and molybdenum carbonyl, iron-enneacarbonyl /~Fe2(CO)^_ J, iron-tetra-carbonyl /~Fe(CO)^ Jy cobalt-ammonium-cobalt carbonyl /~Co(NH ^)g_7 /~Co(CO )^_72* As the term "metal carbonyl"* is used here, it includes substituted carbonyls which decompose to metal on heating, e.g. cobalt(II) hexamine, bis-tetracarbonyl cobaltate -(I) /~Co(NH^)g_7 Z~Co(CO )^ nickel(II)-hexaminebistetra-carbonylhydrogenferrate (-II) /TlifNIUjgJf /~Fe(CO )^H72.iron(II)-hexamine-octacarbonyldeferrate (-1)J_.Fe(NH^)ø_7 /~Fe2(CO)q_7>Other metal-decomposable compounds that can be treated in accordance with the present invention include nickel formate, copper formate, chromium-bis-benzene, etc. If it is if desired, a large number of inlet nozzles can be used for the purpose of supplying a large number of metal carbonyls or mixtures of such into the decomposition chamber.

De forbindelser som skal dekomponeres i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, kan tilføres dekomponeringskammeret som sådan, eller fortynnet med andre stoffer som f.eks. karbon-monooksyd. Hvis man skal dekomponere jernkarbonyl eller nikkelkarbonyl, så kan disse fordampes i nærvær av karbon-monooksyd The compounds to be decomposed in accordance with the present invention can be supplied to the decomposition chamber as such, or diluted with other substances such as e.g. carbon monoxide. If iron carbonyl or nickel carbonyl is to be decomposed, then these can evaporate in the presence of carbon monoxide

og tilføres som en dampstrøm med en minste konsentrasjon på minst 200 g metall som karbonyl pr. kubikkmeter gass. De varmetap man får ved å arbeide med lavere metallkarbylkonsentrasjoner, kan bli så store at fremgangsmåten blir uøkonomisk. and supplied as a steam stream with a minimum concentration of at least 200 g of metal as carbonyl per cubic meters of gas. The heat losses you get by working with lower metal carbyl concentrations can be so great that the process becomes uneconomical.

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse vil temperaturen i dekomponeringskammeret vanligvis ligge mellom 148,8 og 537i7°C« Det er fordelaktig å tilføre det metallkarbonyl som skal In accordance with the present invention, the temperature in the decomposition chamber will usually lie between 148.8 and 537i7°C" It is advantageous to add the metal carbonyl which must

dekomponeres, i sentrum av dekomponeringskammerets topp, og såis decomposed, in the center of the top of the decomposition chamber, and so

dele opp gass-strømmen med de oppvarmede partikler i en lang rekke strømmer, som tilføres gjennom dyser fordelaktig plasert radiært og like langt fra tilførselsdysen for metallkarbonylet. På denne måten får man god blanding av metallkarbonyl og oppvarmede partikler, slik at man får høy dekomponeringshastighet uten at dekomponeringskammerets vegger pålegges metall. I forbindelse med de dyser som brukes for å tilføre den sirkulerende gass med oppvarmet pulver, dividing the gas stream with the heated particles into a long series of streams, which are supplied through nozzles advantageously placed radially and equidistant from the supply nozzle for the metal carbonyl. In this way, a good mixture of metal carbonyl and heated particles is obtained, so that a high decomposition rate is obtained without metal being deposited on the walls of the decomposition chamber. In connection with the nozzles used to supply the circulating gas with heated powder,

kan man benytte egnede avbøyningsbinger for å styre de innløpende pulverstrømraer og/eller metallkarbonyldampstrømmer mot hverandre. suitable deflection bins can be used to direct the incoming powder flow streams and/or metal carbonyl vapor streams against each other.

Som det fremgår av den foregående beskrivelse såAs appears from the previous description so

har man her unngått alle de problemer som vanligvis oppstår i forbindelse med dekomponering av metallkarbonyl til metallpulver. I all the problems that usually arise in connection with the decomposition of metal carbonyl into metal powder have been avoided here. IN

et vanlig dekomponeringskammer tilføres all varme for dekomponering gjennom sideveggene, og hensikten er her at metallkarbonylet skal dekomponere midt inne i nevnte dekomponeringskammer. Denne fremgangsmåte begrenset den varmemengde som kunne tilføres nevnte kammer, slik at produksjonshastigheten av metallpulver ble sterkt begrenset. Videre hadde de fremstilte metallpartikler normalt et mer skarp-kantet utseende og en lavere tetthet. Enn videre ble ofte de oppvarmede vegger i dekomponeringskammeret belagt med metall. a normal decomposition chamber is supplied with all the heat for decomposition through the side walls, and the purpose here is for the metal carbonyl to decompose in the middle of said decomposition chamber. This method limited the amount of heat that could be supplied to said chamber, so that the production rate of metal powder was severely limited. Furthermore, the produced metal particles normally had a sharper-edged appearance and a lower density. Furthermore, the heated walls in the decomposition chamber were often coated with metal.

I foreliggende oppfinnelse skyldes problemet ved-rørende varmetilførsel fra driften i selve dekomponeringskammeret. Videre oppnår man en varmetilførsel av en helt annen størrelsesorden, og man oppnår også større fleksibilitet vedrørende driftsbetingelser. Pulvermengden i den sirkulerende gass og dens varmekapasitet kan varieres innenfor vide grenser alt etter de nødvendige driftsbetingelser. Oppfinnelsen tilveiebringer således et system hvor varme kan tilføres med høy hastighet, noe som igjen gir en metallproduksjon av en ny størrelsesorden. Dessuten unngår man at de uoppvarmede veggene i dekomponeringskammeret belegges med metall. Man har også funnet at den høye dekomponeringshastighet skyldes den intime blanding av oppvarmet pulver og det metallkarbonyl som skal dekomponeres. I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse kan mindre varmemengde tilføres direkte gjennom veggene i dekomponeringskammeret for å kom-pensere for utstrålingstap.^Når dette gjøres, er det fordelaktig å fore dekomponeringskammeret med et filternett, og så tilføre karbon-monooksyd under svakt positivt trykk gjennom nettet for å eliminere metallpålegging. Som en ytterligere fordel har man funnet at de frem stilte metallpulverprodukter har overlegne flyteegenskaper, sammenliknet med det man finner hos metallpulveret fremstilt ved vanlig dekomponeringsteknikk. I et tilfelle fant man f.eks. at nikkel- In the present invention, the problem is due to heat input from the operation in the decomposition chamber itself. Furthermore, you achieve a heat supply of a completely different order of magnitude, and you also achieve greater flexibility regarding operating conditions. The amount of powder in the circulating gas and its heat capacity can be varied within wide limits according to the required operating conditions. The invention thus provides a system where heat can be supplied at high speed, which in turn provides a metal production of a new order of magnitude. In addition, it is avoided that the unheated walls in the decomposition chamber are coated with metal. It has also been found that the high rate of decomposition is due to the intimate mixture of heated powder and the metal carbonyl to be decomposed. In accordance with the present invention, a smaller amount of heat can be supplied directly through the walls of the decomposition chamber to compensate for radiation loss. When this is done, it is advantageous to line the decomposition chamber with a filter net, and then supply carbon monoxide under slightly positive pressure through the net to to eliminate metal deposition. As a further advantage, it has been found that the produced metal powder products have superior flow properties, compared to what is found with the metal powder produced by the usual decomposition technique. In one case, e.g. that nickel-

pulver fremstilt i et sirkulerende system som benyttet suspendert nikkelpulver i karbon-monooksyd som varmeutvekslingsmedium, fløt meget lett gjennom en trakt med en åpning på 0,55 cm»°S nikkelpulveret hadde en tetthet på ca. 3>5SPr« kubikksentimeter. I mot-setning til dette vil et nikkelpulver fremstilt ved vanlig dekomponeringsteknikk, bare gå gjennom en trakt med en åpning på 1,25 cm ved hjelp av banking, og nevnte nikkelpulver hadde en tetthet på powder produced in a circulating system which used suspended nickel powder in carbon monoxide as heat exchange medium, flowed very easily through a funnel with an opening of 0.55 cm»°S the nickel powder had a density of approx. 3>5SPr« cubic centimeter. In contrast to this, a nickel powder produced by the usual decomposition technique will only pass through a funnel with an opening of 1.25 cm by means of tapping, and said nickel powder had a density of

ca. 2,2 g pr. cm^. I tillegg til det foregående fant man at det nye pulver fremdeles hadde den høye renhet som man får ved dekomponering av karbonylforbindelser. about. 2.2 g per cm^. In addition to the foregoing, it was found that the new powder still had the high purity obtained by decomposition of carbonyl compounds.

Foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å fremstille metallpulver og metallbelagt pulver avledet fra dekomponert metallkarbonyl på tonnbasis, og den gjør det mulig å fremstille rene metallpulvere, legerte pulvere og metallbelagte pulvere med en regulert sammensetning og for bruk i pulvermetallurgien og andre industrigrener. Skjønt man i det etterfølgende eksempel beskriver et vertikalt dekomponeringskammer med større tverrsnitt enn tverrsnittet i varmeveksleren og det sammenknyttede rørsystem, så er det underforstått at dekomponeringskammeret kan ha andre former, f.eks. slik at dekomponeringskammerets tverrsnitt ikke er større enn de andre rom i systemet, og ennvidere slik at det pulveriserte materiale kan føres horisontalt gjennom nevnte kammer. Dekomponeringen kan således skje i en lang rekke rør som hver for seg tilføres suspenderte oppvarmede partikler og metallkarbonyl som skal dekomponeres. The present invention makes it possible to produce metal powder and metal-coated powder derived from decomposed metal carbonyl on a tonne basis, and it makes it possible to produce pure metal powders, alloyed powders and metal-coated powders with a regulated composition and for use in powder metallurgy and other branches of industry. Although the following example describes a vertical decomposition chamber with a larger cross-section than the cross-section in the heat exchanger and the connected pipe system, it is understood that the decomposition chamber can have other shapes, e.g. so that the decomposition chamber's cross-section is not larger than the other rooms in the system, and further so that the powdered material can be passed horizontally through said chamber. The decomposition can thus take place in a long series of tubes, each of which is supplied with suspended heated particles and metal carbonyl to be decomposed.

En spesiell utførelse av foreliggende oppfinnelseA particular embodiment of the present invention

vil nå bli beskrevet i forbindelse med vedlagte tegning, hvor 11 er et dekomponeringskammer og 12 en varmeveksler, som f.eks. kan være fremstilt av en lang rekke rør for å gi den nødvendige varmeutvekslings-flate. Dekomponering, kammer og varmeveksler er knyttet sammen ved hjelp av rørene 14 og 15»slik at gass med oppvarmede partikler kan sirkuleres mellom dem. En vifte 13 trekker pulver/gass-suspensjonen fra bunnen av dekomponeringskammeret 11 og presser nevnte suspensjon opp gjennom varmeveksler 12 og så fram til øvre ende av nevnte dekomponeringskammer 11. En anordning 16 er plasert i røret 14, fordelaktig mellom viften 13 og innløpet i varmeveksler 13, for å skille ut ferdig produktpulver og overskudd av karbon-monooksyd fra det will now be described in connection with the attached drawing, where 11 is a decomposition chamber and 12 a heat exchanger, which e.g. can be made of a long series of tubes to provide the necessary heat exchange surface. Decomposition, chamber and heat exchanger are linked together by means of pipes 14 and 15, so that gas with heated particles can be circulated between them. A fan 13 draws the powder/gas suspension from the bottom of the decomposition chamber 11 and pushes said suspension up through the heat exchanger 12 and then up to the upper end of said decomposition chamber 11. A device 16 is placed in the pipe 14, advantageously between the fan 13 and the inlet of the heat exchanger 13, to separate finished product powder and excess carbon monoxide from it

sirkulerende system. En slik utskillende enhet kan plaseres hvor som helst i systemet, hvis dette er ønskelig. Den utskillende enhet l6 kan innstilles slik at den bare skiller ut de partikler som er bygget opp til en forut bestemt fetørrelse. Alternativt kan man ta ut regulert pulverprodukt bestående av såvel grove som fine partikler. På toppen av dekomponeringskammer 11 er det plasert en fordeler 17 som fordelaktig deler opp den innløpende strøm av gass med oppvarmede partikler i en lang rekke like store strømmer, som ved hjelp av rørene 18 føres inn i dekomponeringskammeret 11. Metallkarbonyl tilføres gjennom ledningen 19 som fordelaktig er vannavkjølt for å hindre dekomponering av metallkarbonyl før dette kommer inn i dekomponeringskammeret 11. Blandingen av det oppvarmede metallpulver og den tilførte strøm av karbonyl utføres på toppen av dekomponeringskammeret 11. Varmeveksler 12 er utstyrt med et innløp 20 og et utløp 21 for tilførsel av oppvarmet væske som damp, mineralolje, difenyl, blandinger av difenyl og difenyloksyd, en smeltet salt-blanding, varme gasser (som f.eks. forbrenningsgasser), etc. circulating system. Such a separating unit can be placed anywhere in the system, if this is desired. The separating unit l6 can be set so that it only separates the particles that have built up to a predetermined fat dry. Alternatively, you can take out a regulated powder product consisting of both coarse and fine particles. On top of the decomposition chamber 11, a distributor 17 is placed which advantageously divides the incoming stream of gas with heated particles into a long series of equal-sized streams, which are fed into the decomposition chamber 11 by means of the pipes 18. Metal carbonyl is supplied through the line 19 as advantageous is water-cooled to prevent decomposition of metal carbonyl before it enters the decomposition chamber 11. The mixture of the heated metal powder and the supplied stream of carbonyl is carried out on top of the decomposition chamber 11. Heat exchanger 12 is equipped with an inlet 20 and an outlet 21 for supplying the heated liquid such as steam, mineral oil, diphenyl, mixtures of diphenyl and diphenyl oxide, a molten salt mixture, hot gases (such as combustion gases), etc.

I det følgende vil det bli beskrevet et spesifikt eksempel med det apparat som er vist på vedlagte tegning. I dette tilfelle hadde dekomponeringskammeret 11 et tverrsnittsareal som var ca. 250 ganger større enn tilsvarende areal i varmeveksler 12. In the following, a specific example will be described with the device shown in the attached drawing. In this case, the decomposition chamber 11 had a cross-sectional area of approx. 250 times larger than the corresponding area in the heat exchanger 12.

En sirkulerende mengde av nikkelpulver med middel partikkelstørrelse på ca. 5 mikron suspendert i karbon-monooksyd opprettes i systemet for å gi en sirkulasjonshastighet på ca. 12.150 kg nikkelpulver pr. time. Den suspenderte strøm oppvarmes fra ca. 204 til 315»5°C i varmeveksleren. Ca. 660 kg nikkelkarbonyldamp pr. time tilføres dekomponeringskammeret ved 19 og det blandes der med de fordelte strømmer av det varme gass-suspenderte nikkelpulver som innføres i medstrøm for å gi en i alt vesentlig fullstendig dekomponering av karbonylet under dets passasje ned gjennom dekomponeringskammeret. Driften utføres på kontinuerlig basis med en produksjon på ca. 225 kg nikkel pr. time i utskillingsanordning 16. På denne måten er sir-kulas jonshastigheten av nikkelpulver ca. 5° ganger større enn pro-duks jonshastighet en av nikkelpulver. På vektbasis er forholdet mellom nikkelpulveret og gassen ca. 18 - 1, og i rørsystemet utenfor dekomponeringskammeret holdes en gasshastighet på minst 18 m pr. sekund, f.eks. ca. 27 m pr. sekund. Minimum gasshastighet i systemet utenfor dekomponeringskammeret reguleres slik at mesteparten av partiklene forblir i suspensjon. Hvis pulveret består av lette partikler, så kan man således bruke en mindre gasshastighet enn det som er nødvendig, A circulating amount of nickel powder with an average particle size of approx. 5 micron suspended in carbon monoxide is created in the system to give a circulation rate of approx. 12,150 kg of nickel powder per hour. The suspended stream is heated from approx. 204 to 315»5°C in the heat exchanger. About. 660 kg of nickel carbonyl vapor per hour is supplied to the decomposition chamber at 19 and it is mixed there with the distributed streams of the hot gas-suspended nickel powder which is introduced co-currently to give an essentially complete decomposition of the carbonyl during its passage down through the decomposition chamber. The operation is carried out on a continuous basis with a production of approx. 225 kg nickel per hour in separation device 16. In this way, the circulation rate of nickel powder is approx. 5° times greater than the product ion velocity one of nickel powder. On a weight basis, the ratio between the nickel powder and the gas is approx. 18 - 1, and in the pipe system outside the decomposition chamber a gas velocity of at least 18 m per second, e.g. about. 27 m per second. The minimum gas velocity in the system outside the decomposition chamber is regulated so that most of the particles remain in suspension. If the powder consists of light particles, you can therefore use a lower gas velocity than is necessary,

når pulveret består av tyngere partikler.when the powder consists of heavier particles.

Som nevnt tidligere, tilføres det metallkarbonylAs mentioned earlier, metal carbonyl is added

som skal dekomponeres på toppen av dekomponeringskannneret 11. Den varme som skal til fer å dekomponere metallkarbonylet, føres i med-strøm inn i dekomponeringskammeret ved hjelp av en sfrrøæ oppvarmet partikkel/gass-suspensjon, f.eks. et metallpulver i karbon-monooksyd, som tilføres dekomponeringskammeret fra varmeveksleren. Hår det karbonyl som tilføres gjennom ledningen 1°, er nikkelkarbonyl eller jernkarbonyl, så kan karbonyIstrømmen gjennom ledning 19 tilføres i dampform. For dette formål anvendes en koker, som ikke er vist på tagningen. For å hindre dekomponering av metallkarbonyl i ledningen 19, så kan denne fordelaktig avkjøles, f.eks. ved hjelp av ▼ann. Hvis det er ønskelig, så kan metallkarbonylet tilføres i flytende form gjennom ledningen I9, og varme for fordampning og dekomponering av metallkarbonylet, kan tilveiebringes fra den oppvarmede partikkel/gass-suspensjon som tilføres i medstrøa med metall-karbonylstrømmen. Denne teknikk er meget fordelaktig når man samtidig vil dekomponere flytende metallkarbonyler samt metallkarbonyler som i seg selv er faste under vanlige temperatur- og trykkbetingelser. Krystallinske metallkarbonyler som kobolt-, wolfram-, molybden og kromkarbonyl er f.eks. meget løselig i flytende karbonyler som nikkel» karbonyl eller jernpentakarhenyl, og flytende blandinger av slike karbonyler kan tilføres på toppen av dekomponeringskammeret. På denne måte får man en samtidig fordampning og dekomponering av den flytende karbonylblanding med en høy dekomponeringshastighet og det fremstilles pulverprodukter som inneholder de tilsvarende metaller i samme forhold som det man hadde i tilførselen. Denne teknikk er en meget effektiv fremgangsmåte for å fremstille metallpulvere inneholdende metaller som kobolt, krom, wolfram eller molybden, enten legert eller meget intimt blandet med metaller sem nikkel og/eller Jern. which is to be decomposed on top of the decomposition canner 11. The heat required to decompose the metal carbonyl is fed into the decomposition chamber co-currently by means of a heated particle/gas suspension, e.g. a metal powder in carbon monoxide, which is supplied to the decomposition chamber from the heat exchanger. If the carbonyl supplied through line 1° is nickel carbonyl or iron carbonyl, then the carbonyl stream through line 19 can be supplied in vapor form. For this purpose, a boiler is used, which is not shown in the drawing. In order to prevent decomposition of metal carbonyl in the line 19, this can advantageously be cooled, e.g. by means of ▼ann. If desired, the metal carbonyl can be supplied in liquid form through line I9, and heat for vaporization and decomposition of the metal carbonyl can be provided from the heated particle/gas suspension supplied in the co-stream with the metal carbonyl stream. This technique is very advantageous when you simultaneously want to decompose liquid metal carbonyls as well as metal carbonyls which are themselves solid under normal temperature and pressure conditions. Crystalline metal carbonyls such as cobalt, tungsten, molybdenum and chromium carbonyl are e.g. very soluble in liquid carbonyls such as nickel» carbonyl or iron pentacarhenyl, and liquid mixtures of such carbonyls may be added to the top of the decomposition chamber. In this way, a simultaneous evaporation and decomposition of the liquid carbonyl mixture is obtained with a high decomposition rate and powder products are produced which contain the corresponding metals in the same ratio as what was in the supply. This technique is a very effective method for producing metal powders containing metals such as cobalt, chromium, tungsten or molybdenum, either alloyed or very intimately mixed with metals such as nickel and/or iron.

Claims

1. Process for the decomposition of metal carbonyls, to form powdered metal in which the metal carbonyl is introduced into a decomposition zone containing heated particulate material, characterized in that the heated particulate material which is suspended in a gas which does not oxidize the metal, is fed from a heating zone simultaneously with a gas - flow of the metal carbonyl only to a decomposition zone where the decomposition takes place by heat exchange between the particulate material and metal carbonyl/ and at least part of the powder from the decomposition zone is recycled to the heating zone.

2. Method according to claim 1, characterized in that the gas is carbon monoxide.

3* Method according to claim 1 or 2, characterized in that metal carbonyl is supplied as a solution of solid metal carbonyl in liquid metal carbonyl.