PL17149B1 - Sposób otrzymywania stopów metali. - Google Patents

Description

Niniejszy wynalazek dotyczy otrzymy¬ wania stopów, a zwlaszcza stopów olowiu, cynku, magnezu i metali ziem alkalicznych, w których jeden lub wszystkie powyzej wymienione metale sa zawarte w jakimkol¬ wiek pozadanym stosunku.Wynalazek dotyczy zwlaszcza otrzymy¬ wania stopów olowiu i cynku lub stopów o- lowiu albo cynku z magnezem albo metala¬ mi ziem alkalicznych lub tez ich polaczenia¬ mi, przyczem proces daje sie prowadzic w dostatecznie niskich temperaturach, przez co umozliwia sie stosowanie ogólnie uzywa¬ nych urzadzen, Wedlug wynalazku do kapieli olowio¬ wej lub cynkowej pokrytej powloka zuzla chlorkowego, dodaje sie reagent w takich warunkach, ze olów lub cynk tworza stop z metalem reagenta lub tez reaguja z meta¬ lem zuzla, wprowadzonego do kapieli za- pomoica reagenta. Zadanie zuzla polega w kazdym przypadku na zapobieganiu two¬ rzeniu sie tlenkowej powloki na reagencie, któraby przeszkadzala nastepujacym po¬ tem reakcjom. W powyzszej reakcji stosu¬ je sie zuzel o niskiej temperaturze topnie¬ nia, przez co sposób ten przeprowadza sie w niskiej temperaturze przy uzyciu zwykle^^tosowajnych mrzadzdn roboczych (apara¬ tów).;** * Przy wykonywaniu sposobu stosuje sie kapiel z jednego z metali stopu, np. z olo¬ wiu lub cyniku, do której dodaje sie powlo¬ ke zuzla z chlorku sodowego razem z chlor¬ kiem wapnia lub chlorkiem metalu albo me¬ tali, które maja byc stopione w kapieli; ce¬ lem ulatwienia opisu, te ostatnie metale be¬ da nazywane ponizej ,,metalami stopowe- mi". Kapiel utrzymuje sie w temperaturze, w (której zuzel znajduje sie w stanie stopio¬ nym, przyczem dodaje sie weglik wapnia lub weglik „metalu stopowegp".Zuzel zapobiega tworzeniu sie powloki tlenkowej skutkiem stosunkowo wysokiej temperatury kapieli;.'diodaje go sie w dosta¬ tecznej ilosci., aby calkowicie pokryc po¬ wierzchnie kapieli. Zuzel posiada wlasnosc rozpuszczania wszelkich tlenków, powsta¬ jacych na powierzchni czastek weglików i umozliwia wprowadzanie weglików do ka¬ pieli w stanie calkowicie czystym. Ponie¬ waz w tych warunkach olów styka sie do¬ skonale z powierzchnia czastek weglików, wiec sposób nnoina przeprowadzac w dosta¬ tecznie niskich temperaturach, umozliwia¬ jacych uzywanie bez zadnego niebezpie¬ czenstwa zwyklych urzadzen (aparatów) oraz zapobiegajacych calkowicie ulatnianiu cennych metali z powierzchni kapieli.Stop tworzy sie badz z metalu weglika, badz z metalu zuzla, rozlozonego skutkiem reakcji z weglikiem. Zalezy to od rozmai¬ tych metali, wchodzacych w sklad zuzla i weglika oraz od! ich miejsca w szeregu na¬ pieciowym metali.Do otrzymania np. stopu cynku z olo¬ wiem stosuje sie zuzel z chlorku cynku i chlorku sodu, a jako reagent stosuje sie we¬ glik wapnia. Weglik wapnia reaguje z chlor¬ kiem cynku badz bezposrednio wedlug rów¬ nania (1), przyczem otrzymuje sie cynk metaliczny, laczacy sie z olowiem na stop ^lowiowo^cynkowy, badiz tworzac zwiazek posredni, prayezem uwalnia sie cynk i po¬ wstaje chlorek wapnia i wolny wegiel; w tym wypadku cynk przechodzi dk stopu olo¬ wiowego, tworzac wedlug równania (2) stop olowiowo-cynkowy. Chlorek sodu sluzy do obnizania temperatury topnienia zuzla. (1) CaC2 + ZnCl2 = CaCl2 + Zn + 2C (2) CaC2 + Pb = CaPb + 2C CaPb + ZnCl2 = CaCl2 + PbZn.Przy otrzymywaniu stopów olowiu i ma¬ gnezu stosuje sie np, zamiast wymienionego zuzla z chlorku cynku zuzel z chlorku ma¬ gnezu oraz stosownie do tego zachodzi od¬ powiednia reakcja, przyczem wydziela sie magnez i tworzy sie stop magnezowo-olo- wiowy.Stop magnezowo-olowiowy mozna rów¬ niez otrzymywac inna droga przez uzycie zuzla z chlorku wapnia i sodu, przyczem magnez wprowadza sie do kapieli jako we¬ glik magnezu. Weglik magnezu rozpuszcza sie w kapieli, przyczem uwalnia sie wegiel i magnez; ten ostatni tworzy z olowiem stop (MgC2 = Mg + 2C). Zuzel jest niewrazli¬ wy na magnez, poniewaz w szeregu napie¬ ciowym metali magnez znajduje sie za wapniem.Stopy olowiu z rozmaitemi metalami ziem alkalicznych mozna otrzymywac we¬ dlug jednego z powyzszych sposobów, przy¬ czem odpowiednio (podstawia sie zuzle i we¬ gliki. Wapn, znajdujacy sie wysoko w sze¬ regu napieciowym metali, przeprowadza sie bezposrednioi z weglika do stopu, skoro sie stosuje zuzel, zawierajacy chlorek wapnia oraz chlorek sodu. Inne metale ziem alka¬ licznych mozna wprowadzac do stopu z od¬ powiedniego weglika przyjmujac, ze stosu¬ je sie powloke zuzlowa, niewrazliwa na te metale, lub tez wytapia sie je z zuzla chlor¬ kowego, zawierajacego owe metale, przyj¬ mujac, ze stosuje sie weglik, znajdujacy sie w szeregu napieciowym metali przed owym — 2 —metalem. W ten sposób z weglika baru moz¬ na bezposrednio wytapiac bar1 stosujac zu¬ zel z chlorku wapnia i chlorku sodu (BaC2 = Ba + 2C) albo tez bar wytapia sie z zuzla z chlorku baru i chlodtu sodu stosujac jako reagent weglik wapnia (BaCl2 + CaC2 = CaCl2 + Ba + 2€).Stopy magnezu i metali ziem alkalicz¬ nych z cynkiem otrzymuje sie w odpowiedni sposób przez uzycie kapieli cynkowej i spe¬ cjalnego zuzla chlorkowego oraz specjalne¬ go reagenta weglikowego, które moga powo¬ dowac odjpowiednie reakcje. Nalezy zazna¬ czyc, ze metal stopu otrzymuje sie z rea¬ genta weglikioweigo tylko wówczas, o ile ten ostatni nie reaguje z zuzlem celem uwolnie¬ nia metalu z zuzla. A wiec skoro metal we¬ glika znajduje siie w szeregu napieciowym metali przed metalem zuzla, (np. jako rea¬ gent — weglik wapnia "oraz zuzel z chlor¬ ku cynku), wówczas metal weglika rea¬ guje z chlorkiem, laczac sie z wydziela¬ jacym sie z tego ostatniego chlorem, przy- czem uwalnia metal zuzla, tworzac stop z zawartoscia kapieli, Jasnem jest, ze przez odlpowiedni dobór reagenta i zuzla mozna otrzymac kazdy pozadany stop powyzej wymienionych metali, w którym metale znajduja sie we wszelkich pozadanych sto¬ sunkach.Zuzel sluzy do rozpuszczania tlenku, tworzacego sie na powierzchni czastek we¬ glika, przez -co umozliwia wprowadzanie we¬ glika do kapieli w stanie calkowicie czy¬ stym, dzieki czemu nastepuje dokladne zetkniecie sie powierzchni weglików z me¬ talem kapieli, powodujace skuteczniejsze przeprowadzenie reakcji. Nastepnie obec¬ nosc ichlorku sodu tak obniza temperature topnienia zuzla, ze mozna stosowac wzgled¬ nie niskie temperatury oraz, prowadzic pro¬ ces bez zadnej szkody w zwyklych ogólnie uzywanych urzadzeniach.Dla przykladu wykonania niniejszego sposobu umieszcza sie ladunek olowiu lub cynku w zwyklym kotle do topienia olowiu, np. w kotle o pojemnosci 16 tonu, i odpo^ wiedmio podwyzsza temperature celem sto¬ pienia olowiu lub cynku, przez co powstaje kapiel. Do tego celu stosuje sie zwykle tem¬ peratury 535 — 760°C W razie potrzeby kociol mozna zamykac mechanicznie celem zachowania goraca oraz aby zapobiec zetknieciu sie ostatecznego stopu z powie¬ trzem, iprzyczem mozna zastosowac odpo¬ wiednie urzadzenia do mieszania, utrzymu¬ jace kapiel w ruchu i dokladnie mieszajace kapiel oraz reagenty. Nastepnie na po¬ wierzchnie kapieli wjprowadza sie tojpliwa powloke zuzlowa. Sklada sie ona z chlorku wapnia lub chlorku wapnia i chlorku ma¬ gnezu albo z chlorku „metalu stopowego" lub ,,metali stopowych" wraz z chlorkiem sodu. Nastepnie do kapieli wprowadiza sie i szybko z nia miesza weglik wapnia lub weglik ,,metalu stopowego". Te wegliki przechodza poprzez zuzel zanim zetkna sie z kapiela.Przed wprowadzeniem do kapieli nale¬ zy korzystnie odwodnic powloke zuzlowa, gdyz calkowicie odwodnione chlorki reagu¬ ja skuteczniej z weglikami, doprowadzane- mi nastepnie do kapieli. Odwadnianie prze¬ prowadza sie w ten sposób, ze chlorki topi sie i ogrzewa do temperatury okolo 650 — 710QC. W tej temperaturze masa jest cal¬ kowicie plynna, a wieksza czesc woidy ulat¬ nia sie jako para. Nastepnie dodaje sie we¬ glik, np. weglik wapnia, w ilosci 5 — 15% wagi stopionego chlorku i mieszanine mie¬ sza sie przy pomocy odpowiedniiieigoi miesza¬ dla. Weglik reaguje z woda krystylizacyjna tworzac gazowy acetylen, który uchodzi, przez co odwadnianie jest ukonczone.Dzialanie powyzej wymienionegp topli- wego zuzla jest szczególnie korzystne, gdyz oczyszcza on calkowicie powierzchnie cza¬ stek weglika, powoduje calkowite zetknie¬ cie sie tych powierzchni ze stopiona kapie¬ la. W tych warunkach kapiel rzeczywiscie rozklada wegliki w powyzej wymienionych temperaturach. — 3 -Do dokladnego mieszania irozmaitych metali mozna zastosowac kazde odpowied¬ nie mieszadlo. W kazdym razie najkorzyst¬ niejsze jest urzadzenie, powodujace obrót kapieli oraz wir w jej srodku. Do tego wi¬ ru wprowadza sie nastepnie wegliki, które zostaja szybko wciagniete pod1 (powierzch¬ nie stopionej kapieli przez co unika sie zetkniecia ich z powietrzem i znakomicie zmniejsza ich dlaznosc do utleniania sie. Po otrzymaniu pozadanego stopu usuwa sie zu¬ zel w jakakolwiek badz odpowiedni sposób.Uzyskuje sie to badlz przez odiszumowa- nie zuzla, badz przez wypoimpowianie lub wypuszczenie stiopu z kotla. Jaisnem jest, ze procentowy sklad rozmaitych me¬ tali mozna utrzymywac w szerokich grani¬ cach oraz ze przez odpowiedni dobór meta¬ lu w zuzlu i metalu w wegliku mozna kazde polaczenie wymienionych metali przepro¬ wadzac do stopu.Nalezy zaznaczyc, ze stopy mozna o- trzymywac w zwyklych kotlach z lanego zelaza lub stali dteieki stosowaniu w proce¬ sie stosunkowo niskich temperatur. Zmniej¬ sza to znacznie koszta procesu.W wymienionym sposobie zmniejsza sie znacznie koszt wlasny skutkiem stosowania dostatecznie niskiej temperatury, umozli¬ wiajacej uzywanie zwyklych urzadzen ro¬ boczych (aparatów), oraz skutkiem doklad¬ nego stykania czystych powierzchni metali, co znacznie zwieksza skutecznosc reakcji.Powyzej opisano wynalazek w zastosowa¬ niu db pewnych okreslonych metali tylko dla przykladni, gdyz jasnem jest, ze nadia- je sie on równiez do otrzymywania rozmai¬ tych innych stopów przez odpowiedni do¬ bór niezbednych do tego metali i reagentów. PL

Claims (10)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób otrzymywania stopów meta¬ li, znamienny tern, ze metal ogrzewa sie ce¬ lem uzyskania kapieli, na której umieszcza sie powloke zuzlowa, ciekla w temperatu¬ rze kapieli i calkowicie pokrywajaca jej po¬ wierzchnie dla zabezpieczenia utlenianiu metali, przyczem do wymienionej kapieli dodaje sie weglik metalu, który reaguje z metalem kapieli lub metalem zuzla, i wy¬ dziela metal weglika lub metal zuzla, sta¬ piajacy sie z kapiela.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze powloka zuzlowa zawiera chlo¬ rek, najkorzystniej chlorek sodu, obnizaja¬ cy temperature topnienia zuzla.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 — 2, zna¬ mienny tern, ze jako metale, które maja tworzyc stop, sluza olów, cynk, metale ziem alkalicznych i magnez, razem lub oddziel¬ nie.
4. 4. Sposób wedluig zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tern, ze otrzymuje sie stop olowiu lub cyniku z magnezem i metalem ziem al¬ kalicznych luib z samym metalem ziem alka¬ licznych, przyczem kapiel sklada sie z olo¬ wiu lub cynku, a powloka zuzlowa zawiera chlorek metalu ziem alkalicznych i magne¬ zu, luib tylko samego magnezu razem z chlorkiem sodu, przyczem do kapieli doda¬ je sie weglik, mianowicie weglik wapnia.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tern, ze kapiel sklada sie z olowiu lub cynku, zuzel z chlorku wapnia i chlorku sodu, a reagent stanoiwia weglik metalu ziem alkalicznych i magnezu, razem lub od¬ dzielnie.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tern, ze reagent wprowadza sie po¬ przez powloke zuzla, który stosuje sie w ilosci dostatecznej do calkowitego pokrycia powierzchni kapieli i zapobiezenia utlenia¬ niu zawartych w niej metali.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1 — 6, zna¬ mienny tern, ze reagent wprowadza sie do kapieli w ten sposób, iz wytwarza sie w niej wir, który wciaga reagent pod powierzchnie kapieli.
8. 8. Sposób wedlug zastrz. 1 — 7, zna¬ mienny tern, ze powloke zuzlowa odwadnia sie przed jej uzyciem na kapieli. — 4 —
9. 9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tern, ze powloke zuzlowa odwadnia sie przez ogrzewanie do temperatury okolo 650 — 700°C oraz przez dbdlanie weglika, który wywiazuje z woda krystalizacyjna gazowy acetylen.
10. 10. Sposób wedlug zastrz. 1 — 9, zna¬ mienny tern, ze w kapieli tutrzymuje sie tem¬ perature 535 — 760°C. American S m e 11i n g and Re Timing Company. Zastepca: M. Skirzypkowski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego I Ski, Warszawa. PL