NO120092B

NO120092B -

Info

Publication number: NO120092B
Application number: NO461168A
Authority: NO
Inventors: M Head; C O'neill; C Goodrich
Original assignee: Int Nickel Canada
Priority date: 1964-12-04
Filing date: 1968-11-20
Publication date: 1970-08-24

Description

Apparat for dekomponering av karbonylforbindelser. Apparatus for the decomposition of carbonyl compounds.

Foreliggende oppfinnelse angår et apparat for dekomponering av varme-dekomponerbare metallforbindelser, spesielt metallkarbonyler. The present invention relates to an apparatus for the decomposition of heat-decomposable metal compounds, especially metal carbonyls.

Dekomponering av metallkarbonyler i dampfase,for derved å frembringe pulvere av de tilsvarende metaller, har lenge vært kjent. Den fremgangsmåte som har vært mest anvendt har innbefattet et stasjo-nært dekomponeringsapparat hvor metallkarbonyldampen, f.eks. jernkarbonyl eller nikkelkarbonyl, føres inn i toppen av et sylindrisk kammer, og hvor all den nødvendige varme som skal til for å utføre dekomponeringen av karbonylet tilføres via kammerets sidevegger, slik at dekomponeringen av metallkarbonylet til karbonmonoksyd og det tilsvarende metall finner sted mens dampen strømmer nedover gjennom dekomponeringskammeret. Produktet fra en slik dekomponering er et metallpulver av høy renhet. Fremgangsmåten gir imidlertid relativt lav produksjonshastighet, og en stordrift i industriell skala ville kreve meget store investeringer. De pulvere som fremstilles, har dessuten en tendens til å være meget fine og kantede, og slike pulvere har normalt ikke de strømningskarakteristika som er ønskelig i visse typer pulvermetallurgi og andre anvendelser, som innbefatter bruk av metallpulver. Decomposition of metal carbonyls in the vapor phase, thereby producing powders of the corresponding metals, has long been known. The method that has been most used has included a stationary decomposition apparatus where the metal carbonyl vapor, e.g. iron carbonyl or nickel carbonyl, is introduced into the top of a cylindrical chamber, and where all the heat required to effect the decomposition of the carbonyl is supplied via the side walls of the chamber, so that the decomposition of the metal carbonyl into carbon monoxide and the corresponding metal takes place while the steam flows downwards through the decomposition chamber. The product of such decomposition is a metal powder of high purity. However, the method results in a relatively low production speed, and a large-scale operation on an industrial scale would require very large investments. Moreover, the powders produced tend to be very fine and angular, and such powders do not normally have the flow characteristics that are desirable in certain types of powder metallurgy and other applications involving the use of metal powders.

Det er følgelig et behov for et forbedret apparat for dekomponering av metallkarbonyler i dampfase, hvor man oppnår en relativt høy produksjonshastighet samtidig som pulverproduktet har forbedrede karakteristika med hensyn til strømbarhet, samt andre , egenskaper som er ønskelig i mange pulvermetallurgiske anvendelser. There is consequently a need for an improved apparatus for the decomposition of metal carbonyls in the vapor phase, where a relatively high production rate is achieved while the powder product has improved characteristics with respect to flowability, as well as other properties which are desirable in many powder metallurgical applications.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer følgelig et apparat med et dekomponeringskammer som kan anvendes i en fremgangsmåte for dekomponering av metallkarbonylforbindelser til høyrene metaller, idet apparatet er karakterisert ved at dekomponeringskammeret er tilknyttet en varmeveksler via et inntaksrør for den partikkelførende gass samt et returrør med en sirkulasjonspumpe, og hvor tilførselsrøret for karbonylforbindelsene ligger nær åpningen for ovennevnte tilførselsrør. The present invention consequently provides an apparatus with a decomposition chamber which can be used in a method for the decomposition of metal carbonyl compounds into pure metals, the apparatus being characterized in that the decomposition chamber is connected to a heat exchanger via an intake pipe for the particle-carrying gas as well as a return pipe with a circulation pump, and where the supply pipe for the carbonyl compounds is close to the opening for the above-mentioned supply pipe.

Foreliggende oppfinnelse angår følgelig et apparat som kan anvendes i en fremgangsmåte for dekomponering av metallkarbonyler, f.eks. av elementer-som nikkel, jern, kobolt, krom, wolfram og molybden, på en i alt kontinuerlig måte med høy produksjonshastighet for dekomponert metall, som innbefatter at man etablerer en metallkarbonyl-dekomponeringssone og en pulveroppvarmningssone, sirkulerer en strøm av varmt pulverisert materiale suspendert i en gass gjennom nevnte oppvarmingssone og nevnte dekomponeringssone, tilfører en strøm av det metallkarbonyl som skal dekomponeres i nevnte dekomponeringssone, sammen med det varme, suspenderte, pulveriserte materiale fra nevnte oppvarmingssone, slik at varmen fra det varme, suspenderte pulver dekomponerer metallkarbonylet i nevnte dekomponeringssone. Ved kontinuerlig drift blir pulverproduktet og karbon-monoksydet fordelaktig fjernet fra nevnte sirkulasjonssystem med en hastighet som på vektbasis er ialt vesentlig lik tilførselshastig-heten for metallkarbonyl. The present invention therefore relates to an apparatus which can be used in a method for decomposing metal carbonyls, e.g. of elements-such as nickel, iron, cobalt, chromium, tungsten and molybdenum, in an overall continuous manner with a high production rate of decomposed metal, which includes establishing a metal carbonyl decomposition zone and a powder heating zone, circulates a stream of hot powdered material suspended in a gas through said heating zone and said decomposition zone, supplies a stream of the metal carbonyl to be decomposed in said decomposition zone, together with the hot, suspended, powdered material from said heating zone, so that the heat from the hot, suspended powder decomposes the metal carbonyl in said decomposition zone . During continuous operation, the powder product and the carbon monoxide are advantageously removed from said circulation system at a rate which, on a weight basis, is substantially equal to the supply rate for metal carbonyl.

Oppfinnelsen angår videre et apparat for dekomponering av metallkarbonyl med høy produksjonshastighet, karakterisert ved å inn-befatte et dekomponeringskammer, et oppvarmingskammer, røranordninger, tilknyttet nevnte oppvarmningskammer og nevnte dekomponeringskammer, sirkulasjonsanordninger plasert i nevnte røranordninger for der å sirkulere en strøm av pulverisert materiale suspendert i en gass mellom nevnte dekomponeringskammer og nevnte varmekammer, samt blandeanord-ninger for å blande en strøm av metallkarbonyl og en strøm av pulverisert materiale suspendert i en gass nær de steder hvor nevnte strømmer kommer inn i nevnte dekomponeringskammer. The invention further relates to an apparatus for decomposing metal carbonyl with a high production rate, characterized by including a decomposition chamber, a heating chamber, pipe devices, associated with said heating chamber and said decomposition chamber, circulation devices placed in said pipe devices to circulate a stream of powdered material suspended in a gas between said decomposition chamber and said heating chamber, as well as mixing devices for mixing a stream of metal carbonyl and a stream of powdered material suspended in a gas near the places where said streams enter said decomposition chamber.

Ved anvendelse av foreliggende oppfinnelse i praksis er det fordelaktig at dekomponeringen av metallkarbonylet i nevnte dekomponeringskammer er i alt vesentlig fullstendig. Det er også fordelaktig å holde strømningshastigheten for det pulveriserte materiale suspendert i den sirkulerende gass, som vanligvis er karbonmonoksyd, til-strekkelig høy til at det pulveriserte materiale holdes i suspensjon i gassen. For å få utført en i alt vesentlig fullstendig dekomponering av metallkarbonylet i dekomponeringskammeret, bør dekomponeringskammerets tverrsnittsareal gjøres større enn tverrsnittsarealet.for den sirkulerende strøm av pulver-førende gass, noe som letter plasseringen av de dyser som anvendes for å tilføre materialene til dekomponeringskammeret, foruten at gassens hastighet gjennom dekomponeringskammeret reduseres. Avhengig av andre praktiske driftsbetingelser, heri., innbefattet partikkelinnholdet i den sirkulerende gass, tilførselshastig-heten for metallkarbonyl, etc, så er en økning av dekomponeringskammerets tverrsnittsareal i seg selv unødvendig. When using the present invention in practice, it is advantageous that the decomposition of the metal carbonyl in said decomposition chamber is essentially complete. It is also advantageous to keep the flow rate of the powdered material suspended in the circulating gas, which is usually carbon monoxide, sufficiently high to keep the powdered material in suspension in the gas. In order to effect a substantially complete decomposition of the metal carbonyl in the decomposition chamber, the cross-sectional area of the decomposition chamber should be made larger than the cross-sectional area of the circulating stream of powder-carrying gas, which facilitates the placement of the nozzles used to supply the materials to the decomposition chamber, besides that the speed of the gas through the decomposition chamber is reduced. Depending on other practical operating conditions, including the particle content of the circulating gas, the metal carbonyl supply rate, etc., an increase in the cross-sectional area of the decomposition chamber itself is unnecessary.

Den varme som er nødvendig for å utføre dekomponeringen av metallkarbonylet i dekomponeringskammeret tilføres primært ved hjelp av varmeveksleranordninger utenfor dekomponeringskammeret til en sirkulerende strøm ,pulverisert materiale suspendert i en gass. I dekomponeringskammer et vil så varmen overføres fra partiklene til de gassformede karbonylforbindelser. The heat required to carry out the decomposition of the metal carbonyl in the decomposition chamber is supplied primarily by means of heat exchanger devices outside the decomposition chamber to a circulating stream of powdered material suspended in a gas. In the decomposition chamber, the heat will then be transferred from the particles to the gaseous carbonyl compounds.

Anvendelsen av suspenderte partikler, som kan være metallisk pulver eller ikke-metallisk pulver med et smeltepunkt som er høyere enn temperaturen i pulveroppvarmningssonen, øker i meget høy grad gasstrømmens varmekapasitet i forhold til lignende gasstrømmer uten suspenderte partikler. Tilfredsstillende metallpulvere inkluderer i så henseende nikkel, jern, krom, kobber, aluminium, magnesium, silicium, etc, og tilfredsstillende ikke-metalliske pulvere innbefatter alumi-niumoksyd, magnesiumoksyd, siliciumoksyd, thoriumoksyd, grafitt, ildfaste karbider, nitrider, silikater, borider, etc Det partikkel-formede eller pulveriserte materiale som anvendes i den sirkulerende gasstrøm, har vanligvis en slik partikkelstørrelse at materialet lar seg suspendere i og føre med av gasstrømmen. Partiklene i den sirkulerende gasstrøm kan følgelig ha partikkelstørrelser i området fra submikronområdet og opp til ca. 50 mikron, f.eks. fra ca. 0,01 mikron til ca. 20 mikron, fortrinnsvis fra ca. 0,1 til ca. 10 mikron. Partikkelbelastningen i den sirkulerende gasstrøm kan være ganske høy, f,eks. opptil ca. 4-0 : 1 på vektbasis, alt avhengig av de praktiske driftsbetingelser, heri innbefattet partikkeltettheten, partikkel-størrelsen samt gasshastigheten i sirkulasjonssystemet utenfor dekomponeringskammeret. Pulverbelastningen i en sirkulerende karbonmonoksyd-strøm, hvis man anvender nikkel eller jernpulver med en partikkelstør-relse fra ca. 1 til ca. 10 mikron, bør f.eks. fordelaktig holdes på et vektsforhold pulver til gass på minst ca. 1 : 1 og opp til ca. 4-0 : 1 eller 50:1. The use of suspended particles, which may be metallic powder or non-metallic powder with a melting point higher than the temperature in the powder heating zone, greatly increases the heat capacity of the gas stream compared to similar gas streams without suspended particles. Satisfactory metal powders in this regard include nickel, iron, chromium, copper, aluminum, magnesium, silicon, etc., and satisfactory non-metallic powders include aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide, thorium oxide, graphite, refractory carbides, nitrides, silicates, borides, etc. The particulate or powdered material used in the circulating gas stream usually has such a particle size that the material can be suspended in and carried along by the gas stream. The particles in the circulating gas stream can therefore have particle sizes in the range from the submicron range up to approx. 50 microns, e.g. from approx. 0.01 micron to approx. 20 microns, preferably from approx. 0.1 to approx. 10 microns. The particle load in the circulating gas stream can be quite high, e.g. up to approx. 4-0 : 1 on a weight basis, all depending on the practical operating conditions, including the particle density, particle size and gas velocity in the circulation system outside the decomposition chamber. The powder load in a circulating carbon monoxide stream, if nickel or iron powder with a particle size of approx. 1 to approx. 10 microns, should e.g. advantageously kept at a weight ratio of powder to gas of at least approx. 1:1 and up to approx. 4-0 : 1 or 50:1.

Hvis systemet skal anvendes for å oppnå et metallbelegg på ikke-metalliske pulvere, så må man tilveiebringe et sirkulasjonssystem hvor mesteparten av de partikler som sirkuleres belegges med metall fra dekomponeringen av metallkarbonylet. Bare ny tilførsel til systemet vil være ubelagt med metall. Når det er ønskelig å fremstille metallpulvere som jernpulver eller nikkelpulvere, så startes driften med en sirkulerende strøm av det forønskede metallpulver, hvor enkelt-partiklene så pålegges metall når de gjennomløper dekomponeringskammeret. Dessuten vil det danne seg nye metallkjerner i nevnte kammer. If the system is to be used to achieve a metal coating on non-metallic powders, then a circulation system must be provided where most of the particles that are circulated are coated with metal from the decomposition of the metal carbonyl. Only new supply to the system will be uncoated with metal. When it is desired to produce metal powders such as iron powder or nickel powder, the operation is started with a circulating stream of the desired metal powder, where the individual particles are then coated with metal as they pass through the decomposition chamber. In addition, new metal cores will form in said chamber.

Det forønskede produkt skilles så ut ved at partiklene fjernes fra sirkulasjonssystemet når de har oppnådd den forønskede størrelse. Man har funnet at metallpulvere fremstilt på denne måte har bedrede strøm-ningskarakteristika i forhold til den vanlige type metallpulvere fremstilt ved dekomponering av metallkarbonylforbindelser. The desired product is then separated by removing the particles from the circulation system when they have reached the desired size. It has been found that metal powders produced in this way have improved flow characteristics compared to the usual type of metal powders produced by decomposition of metal carbonyl compounds.

Som nevnt tidligere skjer det en i alt vesentlig fullstendig dekomponering av metallkarbonylforbindelsene i dekomponeringskammeret. På denne måte kan gassen som fjernes fra dekomponeringskammeret føres gjennom varmeveksleren ved slike betingelser at det ikke skjer noen avsetning av metaller i varmeveksleren eller tilknyttede apparater. • Det er innlysende at produksjonshastigheten er avhengig av den varme som tilføres dekomponeringskammeret gjennom mediet av oppvarmede metallpartikler eller metallbelagte partikler i den sirkulerende gass-strøm. Tilførselshastigheten av det metallkarbonyl som skal dekomponeres må følgelig koordineres med varmeinnholdet i den partikkelførende gasstrøm som blandes med metallkarbonylet i dekomponeringskammeret. As mentioned earlier, an essentially complete decomposition of the metal carbonyl compounds takes place in the decomposition chamber. In this way, the gas removed from the decomposition chamber can be passed through the heat exchanger under such conditions that there is no deposition of metals in the heat exchanger or associated devices. • It is obvious that the production rate is dependent on the heat supplied to the decomposition chamber through the medium of heated metal particles or metal-coated particles in the circulating gas stream. The supply rate of the metal carbonyl to be decomposed must therefore be coordinated with the heat content of the particle-carrying gas stream which is mixed with the metal carbonyl in the decomposition chamber.

Det er videre innlysende at en vesentlig varmemengde holdes tilbake i de oppvarmede partikler som forlater dekomponeringskammeret, og det er følgelig bare nødvendig at den sirkulerende strøm av partikkelførende gass gjenoppvarmes til den forønskede temperatur før den tilføres dekomponeringskammeret. It is also obvious that a significant amount of heat is retained in the heated particles leaving the decomposition chamber, and it is therefore only necessary that the circulating stream of particle-carrying gas is reheated to the desired temperature before it is supplied to the decomposition chamber.

Apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse kan anvendes for kontinuerlig eller porsjonsvis drift. For fremstilling av krom-, wolfram-, og/eller molybden-holdige pulvere, kan det være fordelaktig med drift på porsjonsbasis, fordi partiklene kan bygges opp med krom-, wolfram- eller molybden-holdig metall, og når den forønskede mengde av disse typer metaller er avsatt på partiklene, kan metallkarbonyl-tilførselen forandres fra en tilførsel inneholdende karbonyler av krom, wolfram eller molybden til en tilførsel bare bestående av karbonyler av jern og/eller nikkel, hvorved de mer oksyderbare bestanddeler av pulveret er beskyttet mot oksydasjon etter at pulveret er fjernet fra apparatet. The apparatus according to the present invention can be used for continuous or batch operation. For the production of chromium-, tungsten- and/or molybdenum-containing powders, it can be advantageous to operate on a batch basis, because the particles can be built up with chromium-, tungsten- or molybdenum-containing metal, and when the desired quantity of these types of metals are deposited on the particles, the metal carbonyl supply can be changed from a supply containing carbonyls of chromium, tungsten or molybdenum to a supply consisting only of carbonyls of iron and/or nickel, whereby the more oxidizable components of the powder are protected from oxidation after the powder has been removed from the device.

Den gass som anvendes i den sirkulerende, pulverførende strøm er vanligvis karbonmonoksyd. I visse tilfeller kan man også anvende større volummengder av andre gasser eller gassblandinger, som i alt vesentlig er ikke-oksyderende, overfor metallproduktet fra dekomponeringen, f.eks. gasser som ammoniakk, nitrogen, hydrogen, en blanding av karbondioksyd og karbonmonoksyd, en blanding av hydrogen og vanndamp, etc. The gas used in the circulating, powder-carrying stream is usually carbon monoxide. In certain cases, one can also use larger volumes of other gases or gas mixtures, which are essentially non-oxidizing, to the metal product from the decomposition, e.g. gases such as ammonia, nitrogen, hydrogen, a mixture of carbon dioxide and carbon monoxide, a mixture of hydrogen and water vapor, etc.

En teknikk ifølge foreliggende oppfinnelse for å tilføre faste metallkarbonyler til dekomponeringskammeret, innbefatter at slike karbonyler, f.eks. karbonylene av kobolt, krom, wolfram og molybden, jern-ennakarbonyl /~Fe2(C0)g_7, jerntetrakarbonyl /~Fe(CO), kobolt-ammonium, kobolt-karbonyl </>"<C>ofNH^) g_7 /~~Co (CO) ^ > suspende-res som en fluidisert strøm i en ikke-oksyderende gass, som f.eks. karbonmonoksyd. Det er underforstått at begrepet "metallkarbonyl", slik det anvendes her, innbefatter substituerte karbonyler som lar seg dekomponere til metall ved oppvarmning, f.eks. kobolt-(II)-heksamin-bis-tetrakarbonylkobaltat (-1) £~ Q, o( m^)^ J /~Co(C0)^_72, nikkel-(II)-heksamin-bis-tetrakarbonylhydrogenferrat (-II) /~Ni(NH^)6_7/~Fe(CO)^h72> jern-(II)-heksamin-oktakarbonyldiferrat (-I) /~Fe(NH^)^ 7/ 7^^ 2(CO)q_7. Andre forbindelser som lar seg dekomponere til metaller ved oppvarmning, og som kan behandles i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, innbefatter nikkelformat, kobberformat, krom-bis-bensen, etc. Hvis det er ønskelig kan man anvende en rekke tilførselsrør for det formål å tilføre en rekke forskjellige metallkarbonyler eller blandinger av disse. A technique according to the present invention for supplying solid metal carbonyls to the decomposition chamber includes that such carbonyls, e.g. the carbonyls of cobalt, chromium, tungsten and molybdenum, iron ennacarbonyl /~Fe2(C0)g_7, iron tetracarbonyl /~Fe(CO), cobalt-ammonium, cobalt-carbonyl </>"<C>ofNH^) g_7 /~~ Co (CO) ^ > is suspended as a fluidized stream in a non-oxidizing gas, such as carbon monoxide. It is understood that the term "metal carbonyl" as used herein includes substituted carbonyls which can decompose to metal on heating, e.g., cobalt-(II)-hexamine-bis-tetracarbonylcobaltate (-1) £~ Q, o( m^)^ J /~Co(C0)^_72, nickel-(II)-hexamine- bis-tetracarbonylhydrogenferrate (-II) /~Ni(NH^)6_7/~Fe(CO)^h72> iron-(II)-hexamine-octacarbonyldiferrate (-I) /~Fe(NH^)^ 7/ 7^^ 2(CO)q_7. Other compounds which can be decomposed into metals upon heating, and which can be treated in accordance with the present invention, include nickel formate, copper formate, chromium-bisbenzene, etc. If desired, a variety of feed tubes can be used for the purpose of supplying a number of different metal carbons nyles or mixtures thereof.

De forbindelser som skal dekomponeres i overensstemmelse The compounds to be decomposed in accordance

med foreliggende oppfinnelse kan tilføres dekomponeringskammeret som sådanne eller fortynnet med andre materialer, f.eks. karbonmonoksyd. Når f.eks. jernkarbonyl og nikkelkarbonyl skal dekomponeres, kan de fordampes i nærvær av karbonmonoksyd og tilføres som en dampstrøm i konsentrasjoner på minst ca. 200 g metall som karbonyl pr. m^ gass. Hvis man anvender lavere konsentrasjoner av metallkarbonyl, så blir varmetapene så store at prosessen blir uøkonomisk. with the present invention can be supplied to the decomposition chamber as such or diluted with other materials, e.g. carbon monoxide. When e.g. iron carbonyl and nickel carbonyl are to be decomposed, they can be evaporated in the presence of carbon monoxide and supplied as a vapor stream in concentrations of at least approx. 200 g of metal as carbonyl per m^ gas. If lower concentrations of metal carbonyl are used, the heat losses become so great that the process becomes uneconomical.

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse anvender man vanligvis temperaturer varierende fra 150 til 54-0°C i dekomponeringskammeret. Det er fordelaktig å tilføre det metallkarbonyl som skal dekomponeres i sentrum av dekomponeringskammerets topp, og å oppdele den oppvarmede partikkelførende gasstrøm i en rekke strømmer som til-føres via dyser inn i dekomponeringskammeret ved punkter som fordelaktig er plassert i alt vesentlig radialt omkring og like langt fra tilførselsåpningen eller tilførselsdysen for metallkarbonylet. Man oppnår på denne måte meget god blanding av metallkarbonylet og de oppvarmede partikler, og dekomponeringen skjer meget raskt uten at det skjer en avsetning av metall på dekomponeringskammerets vegger. Sammen med de dyser som anvendes for å tilføre den oppvarmede pulverførende gasstrøm til dekomponeringskammeret, kan man anvende egnede avbøynings-plater plassert slik at de leder de tilførte pulverstrømmer og/eller metallkarbonylstrømmen eller strømmene mot hverandre. In accordance with the present invention, temperatures varying from 150 to 54-0°C are usually used in the decomposition chamber. It is advantageous to supply the metal carbonyl to be decomposed in the center of the top of the decomposition chamber, and to divide the heated particle-carrying gas flow into a number of flows which are supplied via nozzles into the decomposition chamber at points which are advantageously located substantially radially around and equidistant from the feed opening or feed nozzle for the metal carbonyl. In this way, a very good mixture of the metal carbonyl and the heated particles is achieved, and the decomposition takes place very quickly without a deposit of metal on the walls of the decomposition chamber. Together with the nozzles used to supply the heated powder-carrying gas stream to the decomposition chamber, suitable deflection plates can be used positioned so that they direct the supplied powder streams and/or the metal carbonyl stream or streams towards each other.

Det fremgår fra ovennevnte beskrivelse at man unngår de problemer som vanligvis oppstår i forbindelse med de vanlige metallkarbonyl -dekomponeringskammere, som anvendes for fremstilling av pulvere. It appears from the above description that the problems which usually arise in connection with the usual metal carbonyl decomposition chambers, which are used for the production of powders, are avoided.

I slike vanlige pulver-dekomponeringskammere blir således all varme for dekomponeringen tilført gjennom- sideveggene, og hensikten med dette er å sikre at dekomponeringen av metallkarbonylet skjer i det oppvarmede frie rom inne i dekomponeringskammeret. Denne praksis begrenset den varmemengde som kunne tilføres dekomponeringskammeret, og begrenset følgelig i meget høy grad også produksjonshastigheten av metallpulver. De fremstilte metallpartikler var dessuten vanligvis av relativt kantet natur og hadde lav volumtetthet. Ikke sjelden fikk man dessuten avsatt metall på de varme veggene i dekomponeringskammeret. In such ordinary powder decomposition chambers, all the heat for the decomposition is thus supplied to the through-side walls, and the purpose of this is to ensure that the decomposition of the metal carbonyl takes place in the heated free space inside the decomposition chamber. This practice limited the amount of heat that could be supplied to the decomposition chamber, and consequently also limited the production rate of metal powder to a very high degree. The metal particles produced were also usually of a relatively angular nature and had a low volume density. Not infrequently, metal was also deposited on the hot walls of the decomposition chamber.

I foreliggende oppfinnelse blir problemet med å tilføre varme skilt fra selve driften av dekomponeringskammeret. Dette gjør at man kan tilføre varme av en helt annen størrelsesorden enn det som tidligere var mulig, og man oppnår dessuten langt mer fleksible driftsbetingelser. Pulvermengden i det sirkulerende gassystem og dettes varmekapasitet kan således varieres innen meget vide grenser for derved å imøtekomme forskjellige typer driftsbetingelser. Man tilveiebringer således en mulighet for å tilføre systemet varme i meget store mengder, og man oppnår en metallproduksjpnshastighet av en helt ny størrelsesorden. Man unngår dessuten en uønsket avsetning av metall på de uoppvarmede vegger i dekomponeringskammeret. Man har dessuten funnet at dekomponeringen av metallkarbonylforbindelseneskjer med meget høy hastighet, noe som skyldes den intime blanding av det oppvarmede pulver, f.eks. metallpulver eller metallbelagt pulver, med det metallkarbonyl som skal dekomponeres. I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse kan man i visse tilfeller tilføre mindre varmemengde for å erstatte strålingstapet, direkte gjennom dekomponeringskammerets vegger. Når man anvender denne fremgangsmåte, er det fordelaktig å f6re dekomponeringskammeret med en filterduk og å tilføre karbonmonok-sidet under svakt positivt trykk, for dermed å eliminere metallavsetningsproblemene. In the present invention, the problem of supplying heat is separated from the actual operation of the decomposition chamber. This means that you can add heat of a completely different order of magnitude than was previously possible, and you also achieve far more flexible operating conditions. The amount of powder in the circulating gas system and its heat capacity can thus be varied within very wide limits in order to accommodate different types of operating conditions. One thus provides an opportunity to add heat to the system in very large quantities, and one achieves a metal production rate of an entirely new order of magnitude. You also avoid an unwanted deposit of metal on the unheated walls of the decomposition chamber. It has also been found that the decomposition of metal carbonyl compounds occurs at a very high rate, which is due to the intimate mixing of the heated powder, e.g. metal powder or metal-coated powder, with the metal carbonyl to be decomposed. In accordance with the present invention, in certain cases a smaller amount of heat can be added to replace the radiation loss, directly through the walls of the decomposition chamber. When using this method, it is advantageous to line the decomposition chamber with a filter cloth and to supply the carbon monoxide side under slightly positive pressure, in order to eliminate the metal deposition problems.

Som en ytterligere fordel har man funnet at metallpulvere fremstilt i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse har meget gode strømningsegenskaper i forhold til vanlige metallpulvere fremstilt ved dekomponering av metallkarbonyl. I et tilfelle fant man f.eks. at nikkelpulver, fremstilt ved hjelp av et sirkulerende system, hvor man anvendte nikkelpulverførende karbonmonoksyd som varmevekslingsmedium, lett strømmet gjennom en trakt med en åpning hvis diameter var 0,55 cm» og pulveret hadde en volumtetthet på ca. 3»5 g^^?. I motsetning til dette kan det nevnes at en vanlig kvalitet av karbonylnikkelpulver bare vil passere en trakt hvis åpning er 1,25 cm, ved hjelp av risting og at et .pulver av denne type har en volumtetthet på ca. 2,2 g/cm^. As a further advantage, it has been found that metal powders produced in accordance with the present invention have very good flow properties compared to ordinary metal powders produced by decomposition of metal carbonyl. In one case, e.g. that nickel powder, produced by means of a circulating system, where nickel powder-carrying carbon monoxide was used as a heat exchange medium, easily flowed through a funnel with an opening whose diameter was 0.55 cm" and the powder had a volume density of approx. 3»5 g^^?. In contrast, it may be mentioned that an ordinary grade of carbonyl nickel powder will only pass through a funnel whose opening is 1.25 cm, by means of shaking and that a powder of this type has a volume density of approx. 2.2 g/cm^.

I tillegg til dette- har man funnet at det nye pulver har like høy renhet som vanlig karbonylnikkelpulver. In addition to this, it has been found that the new powder has the same high purity as ordinary carbonyl nickel powder.

Foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å fremstille metallpulvere og metallbelagte pulvere ved dekomponering av metallkarbonyler på tonnbasis, og den gjør det dessuten mulig å fremstille meget høyrene metallpulvere, legerte pulvere, samt metallbelagte pulvere med regulert sammensetning og bedrede fysiske egenskaper for anvendelse i metallurgi og andre industrier. Skjønt et vertikalt dekomponeringskammer har et forstørret tverrsnitt i forhold til tverrsnittet på varmeveksleren og de tilknyttende rør, slik dette er beskrevet i det etterfølgende, ved hjelp av et eksempel, så er det også underforstått at dekomponeringskammeret kan ha andre former, hvor f.eks. kammerets tverrsnitt ikke er forstørret i forhold til andre passasjer hvorigjennom materialet føres horisontalt. Dekomponeringsapparatet kan således ha form av en serie med rør som hver tilføres suspenderte, oppvarmede partikler og metallkarbonyl som skal dekomponeres. The present invention makes it possible to produce metal powders and metal-coated powders by decomposition of metal carbonyls on a tonne basis, and it also makes it possible to produce very high quality metal powders, alloyed powders, as well as metal-coated powders with regulated composition and improved physical properties for use in metallurgy and other industries . Although a vertical decomposition chamber has an enlarged cross-section in relation to the cross-section of the heat exchanger and the associated pipes, as this is described in the following, with the help of an example, it is also understood that the decomposition chamber can have other shapes, where e.g. the cross-section of the chamber is not enlarged in relation to other passages through which the material is conveyed horizontally. The decomposition apparatus can thus take the form of a series of tubes, each of which is supplied with suspended, heated particles and metal carbonyl to be decomposed.

Den spesielle fremgangsmåte som anvender foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet i sammenheng med den vedlagte tegning hvor 11 angir et dekomponeringskammer og 12 en varmeveksler, som f.eks. kan være fremstilt av en rekke rør, slik at man får tilveiebragt en meget stor varmevekslingsflate. Dekomponeringskammeret og varmeveksleren er forbundet ved hjelp av rørene 14 og 15 for sirkulering av . pulverførende gass. En vifte 13 er plassert i røret 14 for å trekke en strøm pulverførende gass, f.eks. karbonmonoksyd, ut fra bunnen av dekomponeringskammeret 11 og presser strømmen oppover gjennom varmeveksleren 12 og deretter inn i den øvre ende av dekomponeringskammeret 11. I røret 14 er det plassert anordninger l6, fortrinnsvis mellom viften 13 og varmeveksleren, 12, for å utskille produktpulver og over-skudd av karbonmonoksyd fra det sirkulerende system. Hvis det er ønskelig kan slike utskillingsanordninger også plasseres andre steder i sirkulasjonssystemet. Utskillingsanordningene 16 kan opereres slik at man bare får utskilt grovere partikler, slik at partiklene bare fjernes når de er bygget opp til en forutbestemt størrelse. Alterna- • tivt kan man også utskille et pulverprodukt som innbefatter en regulert blanding av forskjellige typer partikkelstørrelser, heri innbefattet de grovere partikler. En fordeler 17 er plassert på toppen av dekomponeringskammeret 11 for å oppdele den innkommende strøm av pulverførende gass i en rekke, i alt vesentlig like, strømmer, som via rørene l8 føres inn i toppen av dekomponeringskammeret. Metallkarbonyl'tilføres via rør 19 som fordelaktig er vannavkjølt for å hindre dekomponering av metallkarbonyl før dette kommer inn i dekomponeringskammeret 11. Det oppvarmede metallpulver og det tilførte karbonyl blir blandet i den øvre del av dekomponeringskammeret 11. Kammeret er utstyrt med en hjelpe-oppvarmningsanordning 22, og veggene er féret med en filterduk 23. Det er dessuten tilveiebragt et tilførselsrør 24 for karbonmonoksyd for derved å eliminere metallavsetningsproblemene. Varmeveksleren The particular method which uses the present invention will now be described in connection with the attached drawing where 11 indicates a decomposition chamber and 12 a heat exchanger, which e.g. can be produced from a number of tubes, so that a very large heat exchange surface is provided. The decomposition chamber and the heat exchanger are connected by means of pipes 14 and 15 for the circulation of . powder-carrying gas. A fan 13 is placed in the pipe 14 to draw a stream of powder-carrying gas, e.g. carbon monoxide, from the bottom of the decomposition chamber 11 and pushes the flow upwards through the heat exchanger 12 and then into the upper end of the decomposition chamber 11. In the pipe 14, devices l6 are placed, preferably between the fan 13 and the heat exchanger, 12, to separate product powder and above - shot of carbon monoxide from the circulating system. If desired, such separation devices can also be placed elsewhere in the circulation system. The separation devices 16 can be operated so that only coarser particles are separated, so that the particles are only removed when they have built up to a predetermined size. Alternatively, a powder product can also be separated which includes a regulated mixture of different types of particle sizes, including the coarser particles. A distributor 17 is placed on top of the decomposition chamber 11 to divide the incoming stream of powder-carrying gas into a number of essentially equal streams, which are fed via the pipes 18 into the top of the decomposition chamber. Metal carbonyl is supplied via pipe 19 which is advantageously water-cooled to prevent decomposition of metal carbonyl before it enters the decomposition chamber 11. The heated metal powder and the supplied carbonyl are mixed in the upper part of the decomposition chamber 11. The chamber is equipped with an auxiliary heating device 22 , and the walls are lined with a filter cloth 23. A supply pipe 24 for carbon monoxide is also provided to thereby eliminate the metal deposition problems. The heat exchanger

12 er utstyrt med rør 20 og 21 for henholdsvis tilførsel og uttak av egnede varmevekslingsvæsker, f.eks. damp, mineralolje, difenyl, blandinger av difenyl og difenyloksyd, en smeltet .saltblanding, varme 12 is equipped with pipes 20 and 21 for supply and withdrawal respectively of suitable heat exchange fluids, e.g. steam, mineral oil, diphenyl, mixtures of diphenyl and diphenyl oxide, a molten .salt mixture, heat

gasser (f.eks. forbrenningsgasser), etc. gases (e.g. combustion gases), etc.

Som et eksempel på oppfinnelsen hvor man anvendte et apparat av den type som er vist på tegningen, kan det nevnes at dekomponeringskammeret 11 hadde et tverrsnittsareal som var ca. 250 ganger større enn tverrsnittsarealet i varmeveksleren 12. Det ble i systemet etab-lert en sirkulerende mengde nikkelpulver med en midlere partikkelstør-relse på ca. 5 mikron suspendert i karbonmonoksyd, slik at man fikk en sirkulasjonshastighet på ca. 12100 kg nikkelpulver pr. time. Den suspenderte strøm ble oppvarmet fra ca. 205 til ca. 315°C i varmeveksleren. Ca. 65O kg nikkelkarbonyldamp pr. time ble tilført dekomponeringskammeret ved 19 og ble blandet med de fordelte strømmer av det varme gass-suspenderte nikkelpulver, slik at man fikk en i alt vesentlig fullstendig dekomponering av karbonylet etterhvert som dette ble ført nedover gjennom dekomponeringskammeret. Driften var i alt vesentlig kontinuerlig, og produksjonsmengden var ca. 225 kg nikkelpulver pr. time. Man opprettholder på denne måte en sirkulasjonshastighet av nikkelpulver som er ca. 50 ganger større enn nikkelpulver-produksjonshastigheten. Nikkelpulvermengden i gasstrømmen tilsvarer på vektbasis ca.8 : 1, og gasshastigheten er minst ca. 20 m/sekund, f.eks. ca. 30 m/ sekund i sirkulasjonssystemet utenfor dekomponeringskammeret. Gasshastigheten i systemet utenfor dekomponeringskammeret holdes så høy at mesteparten av partiklene forblir i suspensjon. Når således mesteparten av pulveret består av lettere partikler, så kan man anvende lavere gasshastighet enn det som er nødvendig, når pulveret består av tyngre partikler. As an example of the invention where an apparatus of the type shown in the drawing was used, it can be mentioned that the decomposition chamber 11 had a cross-sectional area which was approx. 250 times larger than the cross-sectional area in the heat exchanger 12. A circulating amount of nickel powder with an average particle size of approx. 5 microns suspended in carbon monoxide, so that a circulation speed of approx. 12,100 kg of nickel powder per hour. The suspended stream was heated from approx. 205 to approx. 315°C in the heat exchanger. About. 65O kg of nickel carbonyl vapor per hour was supplied to the decomposition chamber at 19 and was mixed with the distributed streams of the hot gas-suspended nickel powder, so that an essentially complete decomposition of the carbonyl was obtained as this was carried down through the decomposition chamber. The operation was essentially continuous, and the production quantity was approx. 225 kg of nickel powder per hour. In this way, a circulation rate of nickel powder is maintained which is approx. 50 times greater than the nickel powder production rate. The quantity of nickel powder in the gas flow corresponds on a weight basis to approx. 8 : 1, and the gas velocity is at least approx. 20 m/second, e.g. about. 30 m/second in the circulation system outside the decomposition chamber. The gas velocity in the system outside the decomposition chamber is kept so high that most of the particles remain in suspension. Thus, when most of the powder consists of lighter particles, a lower gas velocity can be used than is necessary when the powder consists of heavier particles.

Som nevnt tidligere tilføres en strøm av det metallkarbonyl som skal dekomponeres, til toppen av kammeret, og varme for dekomponeringen av metallkarbonylet tilføres samtidig ved hjelp av en strøm av en oppvarmet partikkelførende gass, f.eks. karbonmonoksyd, som til-føres dekomponeringskammeret fra varmeveksleren. Når det metallkarbonyl som tilføres via røret 19 er nikkelkarbonyl eller jernkarbonyl, As mentioned earlier, a stream of the metal carbonyl to be decomposed is supplied to the top of the chamber, and heat for the decomposition of the metal carbonyl is supplied at the same time by means of a stream of a heated particle-carrying gas, e.g. carbon monoxide, which is supplied to the decomposition chamber from the heat exchanger. When the metal carbonyl supplied via pipe 19 is nickel carbonyl or iron carbonyl,

så kan karbonylet tilføres i dampform. For dette formål anvender man vanligvis en koker som ikke er vist på tegningen. For å hindre dekomponering av metallkarbonyl inne i røret 19, så blir dette rør fortrinnsvis avkjølt f.eks. ved vannavkjøling. Hvis det er ønskelig så kan metallkarbonylet tilføres i flytende form via røret 19, og varme for fordampning og dekomponering av metallkarbonylet kan tilføres fra den strøm av partikkelførende karbonmonoksyd som tilføres dekomponeringskammeret fra varmeveksleren. Denne teknikk tilveiebringer også then the carbonyl can be supplied in vapor form. For this purpose, a boiler that is not shown in the drawing is usually used. In order to prevent decomposition of metal carbonyl inside the tube 19, this tube is preferably cooled, e.g. by water cooling. If it is desired, the metal carbonyl can be supplied in liquid form via the pipe 19, and heat for evaporation and decomposition of the metal carbonyl can be supplied from the stream of particle-carrying carbon monoxide supplied to the decomposition chamber from the heat exchanger. This technique also provides

fordelaktige anordninger for å utføre en samtidig dekomponering av metallkarbonyler som opptrer i fast tilstand ved vanlige temperatur-og trykkbetingelser. Krystallinske metallkarbonyler som karbonyler av kobolt, wolfram, molybden og krom er meget oppløselige i flytende karbonyler som nikkelkarbonyl eller jern-pentakarbonyl, og flytende blandinger av slike karbonyler kan tilføres toppen av dekomponeringskammeret. På denne måte får man utført en samtidig fordampning og advantageous devices for carrying out a simultaneous decomposition of metal carbonyls which occur in the solid state at ordinary temperature and pressure conditions. Crystalline metal carbonyls such as carbonyls of cobalt, tungsten, molybdenum and chromium are very soluble in liquid carbonyls such as nickel carbonyl or iron pentacarbonyl, and liquid mixtures of such carbonyls can be fed to the top of the decomposition chamber. In this way, simultaneous evaporation and

dekomponering av flytende karbonylblandinger med meget høy hastighet, og man får fremstilt pulverprodukter som inneholder de tilsvarende metaller i samme forhold som metallforholdet i utgangs-materialet. Denne teknikk er meget effektiv for å fremstille metallpulvere inneholdende metaller som kobolt, krom, wolfram eller molybden legert eller i meget intim blanding med metaller som f.eks. nikkel og/eller jern. decomposition of liquid carbonyl mixtures at a very high speed, and powder products are produced which contain the corresponding metals in the same ratio as the metal ratio in the starting material. This technique is very effective for producing metal powders containing metals such as cobalt, chromium, tungsten or molybdenum alloyed or in a very intimate mixture with metals such as e.g. nickel and/or iron.

Claims

1. Apparatus with decomposition chamber for use in a method for decomposition of metal carbonyl compounds into pure metals by heat exchange with particles suspended in a gas, characterized in that the decomposition chamber (11) is connected to a heat exchanger (12) via an intake pipe for the particle-carrying gas ( 15) and a return pipe (14) with a circulation pump (13)" and where the chamber (11) has a carbonyl supply pipe (19) close to the place where said particle-carrying gas is supplied.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the supply pipe for the particle-carrying gas (15) has a series of supply pipes (18) to the decomposition chamber (11) which are placed radially and equidistant from the pipe for the carbonyl supply (19).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the return pipe (14) is equipped with a separation device for particles (16).

4. Apparatus according to any one of claims 1-3, characterized by a heating device (22) around the decomposition chamber to compensate for heat loss due to radiation, a filter cloth lining (23) and a gas supply pipe (24) to supply gas to the decomposition chamber through said filter cloth.