NO135708B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av rent mangan fra dets legeringer.

Foreliggende oppfinnelse angår en

fremgangsmåte for fremstilling av rent

mangan fra dets legeringer, og angår spesielt destillering av rent mangan fra agglomerater av manganlegeringer og kull og

fremstillingen av slike agglomerater.

Det er vel kjent at for å destillere

mangan med industrielle hastigheter fra

ferromanganer, er det nødvendig å varme

disse legeringer i vakuum til temperaturer

av størrelsesordenen 1200—1400° C. Hvis

slike legeringer bringes direkte opp til disse

temperaturer smelter de imidlertid. Derved blir det en betydelig forminskelse av

fordampingsflaten for manganet, dvs. en

betraktelig senking av virkningsgraden for

disse fremgangsmåter. En slik smelting be-tyr dessuten en merkbar ødeleggelse av den

ovn hvor denne behandling gjennomføres.

Det er foreslått forskjellige fremgangsmåter for å unngå slike ulemper.

Således er det i patent nr. 96219 beskrevet

en fremgangsmåte for fremstilling av rent

mangan ved destillering i vakuum av kull-stoffholdige manganlegeringer i kornform.

Denne fremgangsmåte består i at temperaturen for legeringene heves i sukses-sive trinn, idet det første trinn ligger på en temperatur som er lavere enn smeltepunktet for den legering som behandles.

Manganet som befinner seg i omkretslagene

i kornene, sublimerer og etterlater et porøst

skjelett av kull. Når dette skjelett er blitt

temmelig fast, kan så temperaturen heves

til en verdi over smeltepunktet for den

legering som behandles, endog over smelte-

punktet for mangan. Den smeltete legering blir så ved maskevirkning holdt tilbake i hvert korn som derved beholder sin fysiske individualitet, og manganet destillerer, på en stor fordampningsflate, gjennom skje-lettet. Denne fremgangsmåte som gir ut-merkete resultater når det som utgangs-stoff benyttes legeringer med høyt manganinnhold, hvis smeltepunkt er forholdsvis høyt, har visse ulemper i det motsatte tilfelle. Det er bl. a. nødvendig å foreta en langvarig oppvarming til lave temperaturer, tilsvarende trinn med meget liten ytelse. Når det f. eks. gjelder ferromanganer med 75—80 pst. Mn, hvis smeltepunkt ligger nær 1100° C er således subli-meringen av manganet meget langsom når temperaturen holdes under smeltepunktet for en slik legering. Ytelsen for destilleringsovnen er da sterkt nedsatt.

I patent nr. 95.842 er det videre beskrevet en fremgangsmåte for fremstilling av raffinert mangan som inneholder mindre enn 0,5 pst. forurensninger, fra han-delsferromangan som inneholder 75—80 pst. Mn. Denne fremgangsmåte består i at ferromanganet i form av fine korn, før destilleringen av manganet blandes med kull med omtrent samme kornstørrelse. De mengder legering og kull som brukes er slik at deres volum er omtrent av samme stør-relsesorden. Således blandes eksempelvis 20—30 vektprosent kull med 70—80 vektprosent ferromangan. En slik fremgangsmåte har dog flere mangler. Spesielt er det nødvendig å bruke en forholdsvis stor mengde kull slik at fremgangsmåten blir dyr. Dessuten vil tilstedeværelsen av det finkornete kull til tider bevirke at mere eller mindre kull føres med til kondensa-toren under den direkte destillering av manganet slik at det er fare for forurens-ning av det raffinerte mangan. Endelig gjør den lave tetthet av blandingene av legering og kull som fremstilles på denne måten, samt deres lave innhold av mangan at det ikke er mulig å utnytte det brukbare volum av destilleringsovnen ef-fektivt slik at ytelsen nedsettes.

Foreliggende oppfinnelse går ut på en fremgangsmåte som gjør det mulig å destillere rent mangan direkte fra dets legeringer, uten derved å bevirke sammen-smelting av massen av den legering som behandles, og hvor de forskjellige ulemper som er omtalt for de tidligere fremgangsmåter er unngått.

Foreliggende oppfinnelse går ut på en fremgangsmåte for fremstilling av rent mangan fra dets legeringer ved destillering av det mangan de inneholder, idet kornene av denne legering omhylles med et lag av tunge kullhydrogener og disse kullhydrogener krakkes før legeringen smelter, slik at det rundt hvert legeringskorn frem-bringes et porøst kullhylster.

Andre trekk ved oppfinnelsen vil frem-gå av den følgende beskrivelse. Det har for det første vist seg at hvis korn av manganlegeringer omhylles med tunge kullhydrogener, og disse korn deretter varmes opp til en temperatur under smeltepunktet for legeringen, slik at kullhydrogenene krakkes, dannet det seg rundt hvert legeringskorn et fast hylster av porøst kull. Dette hylster gjør det da mulig å varme opp legeringskornene, under en ikke oksy-derende atmosfære, til temperatur over smeltepunktet for legeringen uten det derved fremkalles noen sammenløping av den masse av legeringskorn som er behandlet på denne måten. Manganet destillerer da lett og raskt ved diffusjon gjennom kull-hylsteret som holder den smeltete legering innesluttet.

Videre er det fastslått at det etter denne fremgangsmåte er mulig å behandle enhver manganlevering med smeltepunkt under eller omtrent lik smeltepunktet for rent mangan, hvis bestanddeler, utenom manganet, har et damptrykk ved temperatur mellom smeltepunktet for legering og 1400° C som kan settes ut av betraktning i forhold til damptrykket for manganet, og et kokepunkt som ligger over kokepunktet for mangan og, ved atmosfæretrykk, er av størrelsesordenen eller høyere enn 2400° C. Bl. a. kan det herunder brukes et hvert ferromangan, med eller uten kullstoff innhold, hvis manganinnhold er av størrelses-ordenen eller høyere enn 10 vektsprosent, f. eks. speiljern med 10—20 pst. Mn, ferromangan med 75—80 pst. Mn, som er oppnådd direkte ved karbotermisk behandling i elek-triske ovner eller høyovner, mangankarbid med 80—90 vektprosent Mn og noen prosent Fe osv. ethvert ferro-silicomangan, med eller uten kullstoffinnhold, med høyt innhold av silicium og med et minste innhold av Mn av størrelsesordenen eller høyere enn 10 vektsprosent, ethvert silicomangan med variabelt innhold av Si og uten Fe, osv.

Disse legeringer, i form av korn med en diameter av størrelsesordenen en millimeter eller noen millimeter blir først omhyllet med en blanding av tunge kullhydrogener på grunnlag av jord-olje eller kull som er viskose eller faste ved romtemperatur, f. eks. bl. a. og uten at denne oppregning skal være fullstendig: stenkullbek, bek, bitumen, tjære, asfalt, cut-backs,blandinger av disse osv. Disse kullhydrogener eller deres blandinger må dog, i henhold til oppfinnelsen, for det før-ste ha en slik klebeevne at de etter forkoksing ved oppvarming til høy temperatur, som er lavere enn smeltepunktet for den legering som behandles, gir et stivt, forkullet skjelett som er fast og ikke lett knuses under trykk og for det annet ikke inneholder mineralforbindelser som er flyktige ved de-stilleringstemperaturene for mangan og som kan tenkes derved å forurense det rene mangan som utvinnes.

Forøvrig, og for å oppnå en god fukting av den legering som behandles med kullhydrogenene, kan det eventuelt til kullhydrogenene settes noen prosent eller mindre av et i og for seg kjent overflateaktivt middel som øker overflatespenningen for de kullhydrogener som brukes like overfor den legering som behandles, hvorved det blir let-tere å omhylle denne.

I en foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen, blir legeringskorn med en størrelse mindre enn 5 mm og, f. eks. mellom 0 og 1 mm, 0 og 2 mm, 1 og 2 mm osv. omhyllet med noen vektprosent stenkullbek, f. eks. 1—10 vektprosent og, fortrinsvis, fra 3 til 5 vektprosent, idet de mengder bek som brukes kan variere betydelig i avhengighet av de fysiske egenskaper og av klebeevnen for beken. Beken kan på forhånd være tilsatt en liten mengde tjære, av størrelses-ordenen noen prosent, som letter emulge-ringen av legeringskornene i beken og deres omhylling. Denne omhylling kan foretas på vilkårlig i og for seg kjent måte.

I en første utførelsesform for oppfinnelsen blir imidlertid den pulverformete legering knadd i varm tilstand med blandingen av smeltete kullhydrogener, f. eks. bek. I en annen utførelsesform, blir blandingen av pulverformet bek og pulverformet legering i kold tilstand utsatt for trykk av størrelsesordenen flere hundrede kg/cm<2 >og, f. eks. av størrelsesordenen 500—100 kg/cm2.

Den intime legeringsblanding, som er fuktet og omhyllet med kullhydrogenstoff, blir så agglomerert og/eller formet. Således kan den bl. a. formes til blokker med betydelige dimensjoner, som knuses etter termisk krakking av kullhydrogenene og før smelting av legeringen og. destillering av manganet, eller det foretas agglomerering i form av kuler eller piller, ved pressing under flere hundrede kg/cm<2>, eller det foretas ekstrudering gjennom en trekksten i form av staver som deretter kappes opp eller endelig foretas lamellering til tynne plater under svakt trykk, av størrelsesorde-nen noen kg/cm<2> som deretter skjæres opp til strimler eller parallellepipeder osv.

Det har dessuten vist seg at slike agglomerater på grunnlag av legeringskorn omhyllet med tunge kullhydrogener, i henhold til oppfinnelsen deretter kan underkastes en første varmebehandling ved temperatur under den som svarer til smeltepunktet for legeringen og, fortrinnsvis, mellom 700 og 1000° C. Denne behandling har til formål å krakke kullhydrogenene i berøring med den faste legering, samtidig som det rundt hvert elementært legeringskorn dannes et porøst kullholdig hylster som er fast og istand til å tåle det trykk som utøves av vekten av den legeringsmasse som behandles.

I en spesiell utførelsesform blir disse agglomerater anbragt på et lag av fin pe-troleumkoks og/eller grafitt, før denne ter-miske krakking, for derved å unngå at det dannes sammenklebing av agglomeratene innbyrdes.

Som angitt ovenfor kan så de agglomerater av legeringer og kull som er oppnådd på denne måten varmes opp direkte til temperatur over smeltepunktet for legeringene og f. eks. mellom 1300 og 1400° C, fortrinsvis ca. 1350° C. Det mangan som inne-holdes i de legeringer som er behandlet etter fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse, destillerer da lett gjennom det porøse kullhylster som er dannet på forhånd og som holder den smeltede legering innesluttet.

Det skal nu gis noen eksempler på hvor-ledes fremgangsmåten kan gjennomføres.

Eksempel 1.

I et kna-apparat hvor 240 deler ferromangan som inneholder ca. 75 vektprosent Mn ble oppvarmet til 180° C i 30 min. ble det tilsatt 9 deler stenkullbek og 1 del tjære. Denne bek har følgende egenskaper:

Etter at blandingen var knadd i iy2 time ved 180° C ble det oppnådd en forholdsvis hård og tørr grøt. Denne grøt ble overført ved hjelp av en transportør til til-førselstrakten for en kulepresse hvor den føres inn ved en temperatur på 80—90° C. Ved et trykk på ca. 100 kg/cm<2> ble det derved oppnådd forholdsvis porøse kuler på ca. 15—20 mm.

Disse kuler ble så etter hvert oppvarmet til ca. 1000° C i en tunnelovn eller i en kammerovn med roterende gass-flamme. For å unngå at det under denne behandling, som bevirket krakking av kullhydrogenene i beken og tjærene med dan-nelse av et fast hylster av porøst kull rundt hvert elementært legeringskorn, skulle bli dels oksydering av f erromanganet på grunn av ovnsatmosfæren og dels sammenklebing av agglomeratene, ble disse agglomerater på forhånd anbragt på et lag av petro-leumkoks med korn under ca. 2 mm, i et forhold på 2 volumdeler kokskorn for 1 vo-lumdel agglomerat.

Etter krakking og forkoksing, ble agglomeratene skilt fra kokskornene som ble brukt om igjen i en ny behandling.

De agglomerater som ble oppnådd på denne måten inneholdt 71—75 vektprosent Mn. Deres spesifikke vekt var ca. 5 og deres porøsitet av størrelsesordenen 30 pst.

Disse agglomerater ble så oppvarmet til ca. 1350° C i en ovn for destillering av mangan under et vakuum av størrelses-ordenen noen mikron. Etter 3 timers slik oppvarming ble det oppnådd dels rent mangan som var destillert direkte, idet vekten av destillatet representerte 86—90 pst. av vekten av det mangan som var inneholdt. Videre ble det i ovnen oppnådd en kullstoff holdig rest, som in situ inneholdt jer-net fra legeringen samt det mangan som

ikke var destillert. Denne rest var karak-teristisk ved at den ikke viste noe spor av

utvendig smelting av legeringen under destilleringen av manganet. Manganet ble

således destillert direkte gjennom hylsteret

av porøst kull som på forhånd var dannet

og som holdt den smeltede legering innesluttet.

Eksempel 2.

115 deler av et ferromangan ble blandet

intimt i kold tilstand med 10 deler tørr

bek. Begge to, som var de samme som i eksempel 1, var i form av pulver med like-verdig pulverstørrelse, under ca. 0,25 mm.

Denne blanding ble så formet til piller

under et trykk av størrelsesordenen 500

kg/cm<2>. Dette høye trykk gjorde det mulig

å omhylle legeringskornene med bek.

De piller som derved ble oppnådd og som

hadde en tykkelse på 10 mm og en diameter

på 40 mm, ble så forkokset slik som angitt

i eksempel 1. Det ble derved oppnådd agglomerater med en spesifikk vekt nær 5 og som

inneholdt 68—70 pst. Mn.

Det rene mangan ble til slutt destillert

fra disse agglomerater under de samme forhold som i eksempel 1.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av

rent mangan fra dets legeringer ved destillering av det mangan de inneholder, karakterisert ved at kornene av legeringen omhylles med et lag av tunge kullhydrogener og at disse kullhydrogener krakkes før legeringen smelter, ved oppvarmning fortrinnsvis til mellom 700 og 1000° C, slik at det rundt hvert legeringskorn dannes et porøst hylster av kullstoff hvoretter mate- rialet oppvarmes i vakuum til temperatur over smeltepunktet for legeringen, f. eks. til mellom 1300 og 1400° C, fortrinnsvis til ca. 1350° C.

2. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at legeringen er et ferromangan som inneholder mere enn 10 vektprosent Mn.

3. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at legeringen er et ferromangan med 75—80 pst. Mn.

4. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at legeringen er et mangankarbid som inneholder 80—90 pst. Mn og noen prosent Fe.

5. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at legeringen er et ferro-silico-mangan, som eventuelt er karbidi-sert.

6. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at legeringen er et silicomangan.

7. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at kullhydrogenet er en tung destillasjonsf raks jon av petroleum av gruppen bek, asfalt tjære, cut-back.

8. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at legeringen blandes med 1—10 vektprosent, fortrinnsvis 3—5 pst. stenkullbek.

9. Fremgangsmåte som angitt i påstand 7 og 8, karakterisert ved at det til kullhydrogenene settes et overflateaktivt middel som øker overflatespenningen for kullhydrogenene i forhold til legringen.

10. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at legeringskornene som er omhyllet med kullhydrogener deretter agglomeres.