PL1868B1 - Postepowanie przy sporzadzaniu stopów metalowych z zawartoscia metali ziem alkalicznych. - Google Patents

Description

Mozliwem jest sporzadzanie stopów róz¬ nych metali jako olów, cynk, antymon, bi¬ zmut, glin i t. d. w ten sposób, ze stop od¬ nosnego metalu z jednym z metali alkalicz¬ nych (albo mechaniczna mieszanina meta¬ lu z metalem alkalicznym, o ile one nie tworza stopów), ogrzewa sie z chlorowco- wemi polaczeniami metali ziem alkalicz¬ nych. W tym wypadku nastepuje wymia¬ na miedzy chlorowcowem polaczeniem ziem akalicznych, a metalem alkalicznym w ten sposób, ze metal ziem alkalicznych wchodzi w stop, a w polaczeniu chlorowco¬ wem zostaje zastapiony przez metal alka¬ liczny. Okazalo sie jednak w praktyce, ze ta wymiana po pewnym czasie ustaje, zanim jeszcze cala ilosc metalu alkaliczne¬ go zostala ze stopu usunieta. Jako przy¬ czyne tego zjawiska uwaza wynalazca, ze sól chlorowcowa staje sie zczasem zbyt ge- stoplynna, (prawdopodobnie wskutek po¬ wstawania trudno topliwych tlenochlorków) i traci przez to zdolnosc do reagowania, a nastepnie, ze reakcja dochodzi do stanu równowagi, spowodowanej tern, ze metal ziem alkalicznych, który wszedl w kapiel metalowa, zredukowal w stopie soli tyle metalu alkalicznego, ile ten wyprodukowal go z dodatku soli.Majac za podstawe to spostrzezenie, ni¬ niejszy wynalazek polega na tern, ze sta¬ ramy sie o stale dobra zdolnosc reagowa¬ nia soli chlorowcowej. To zadanie mozna rozwiazac w rozmaity sposób. Najpierw mozna, w mysl niniejszego wynalazku, na¬ dac stopowi soli chlorowcowych juz na¬ przód mozliwie wysoki stopien plynnosci, a mozliwie niski punkt topliwosci, uzy-wajac zamiast pojedynczych soli chlorow¬ cowych ich mieszanin (wlaczajac chemicz¬ nie zdefiniowane sole podwójne i wielo¬ krotne). -Przez zmiane jakosci, liczby jak i stosunków ilosciowych mieszanin soli mozna sporzadzac ich stopy, których punkt topliwosci lezy ponizej punktu topliwosci ^pojedynczych fceli sJelatlników, nawet naj¬ latwiej, topliw^cfe i zfipomoca których moz- lia uzyskac potrzebna do szybkiego i zu¬ pelnego przeprowadzania postepowania rzadkoplynnosc stopów najczesciej juz przy uzyciu najprostszych urzadzen grzej¬ nikowych, jak zelazny kociol opalany we¬ glem.Wynalazek obejmuje znaczna ilosc spo- # sobów wykonania, z których kilka objasnia sie ponizej.Jezeli sie chce wprowadzic w stop je¬ den tylko metal ziem alkalicznych, to mie¬ szanine soli sporzadza sie np. w ten spo¬ sób, ze zawiera ona dwie lub wiecej soli chlorowcowych (np. chlorek, fluorek i t. p.) tego metalu, który ma wejsc w stop, albo ze obok jednej lub wiecej róznych soli chlorowcowych tego metalu ziem alkalicz¬ nych, który ma wejsc w stop, zawiera je¬ den lub wiecej innych jego zwiazków che¬ micznych albo zawiera jeden lub wiecej innych zwiazków chlorowcowych innych metali (z wyjatkiem innych metali ziem alkalicznych), albo wogóle inne dowolne zwiazki chemiczne (z wyjatkiem zwiazków chemicznych innych metali ziem alkalicz¬ nych). Po wprowadzeniu w stop jednego metalu ziem alkalicznych, mozna, w razie potrzeby, dodac do niego, powtarzajac proces, inne metale ziem alkalicznych, tra¬ ktujac go w opisany sposób mieszanina soli, które zawieraja odpowiednie metale ziem alkalicznych.Wynalazek umozliwia takze wprowa¬ dzenie w stop naraz, a wiec w jednym o- kresie postepowania dwóch lub wiecej me¬ tali ziem alkalicznych, uzywajac mieszani¬ ny soli, zawierajacych te metale. Te mie¬ szaniny soli moga sie skladac np. tylko z jednego lub kilku jednakowych lub rózno¬ rakich zwiazków chlorowcowych metali, majacych wejsc w stop albo moga obok jednakowych lub róznych soli chlorowco¬ wych metali ziem alkalicznych zawierac je¬ szcze jeden lub wiecej innych ich zwiaz¬ ków chemicznych, albo jeden lub wiecej zwiazków chlorowcowych innych metali, lub innych zwiazków chemicznych.Uzywane do sporzadzania mieszanin soli, w mysl niniejszego wynalazku, inne zwiazki chlorowcowe moga byc takze ta¬ kie, których metal przy stapianiu moze byc wymieniony przez metal alkaliczny np. glin, kadm, miedz, cynk, olów, bizmut, a wiec takie, które wchodza w stop poza me¬ talami ziem alkalicznych, albo takie, które w stopie zachowuja sie obojetnie wobec metali alkalicznych (np. chlorowce sodu wobec sodu). Inne zwiazki chemiczne, u- zywane do zmiany punktu topliwosci mie¬ szaniny soli,, moga to byc np. tlenki, siar¬ czany, weglany, borany, krzemiany, fosfo¬ rany, siarczki, wegliki, krzemki i t. p.Zwiazki te moga przy przemianie zacho¬ wywac sie obojetnie albo wspóldzialac w reakcji, dzialajac na metale lub sole.Jako metale podstawowe nadaja sie wszystkie metale, mogace tworzyc stopy z metalami ziem alkalicznych. 0 ile one sie nie mieszaja, to dziala sie stopiona miesza¬ nina soli na mechaniczna mieszanine me¬ talu z metalem alkalicznym. Metal pod¬ stawowy moze stanowic równiez stop dwóch lub wiecej metali, a stop, sporza¬ dzony na zasadzie niniejszego wynalazku, moze zawierac oprócz metali ziem alka¬ licznych takze jeszcze metal alkaliczny i mozna tu dodawac inne metale dowolne.Nastepujace przyklady wyjasniaja bli¬ zej wynalazek: 1. Do wytworzenia stopu olowiu z wapniem dziala sie stopiona mieszanina chlorku wapnia i fluorku wapnia (miesza¬ nina, która zawiera np. 85 czesci chlorku — 2 —wapnia i 15 czesci fluorku wapnia, topnie¬ jaca przy 650°) na plynny stop olowiu z sodem. Zawarty w plynnej masie chlorek i fluorek wapniowy wymienia sie z sodem, a wapien wchodzi w stop z olowiem.Stop olowiu z barem otrzymuje sie w podobny sposób, uzywajac mieszaniny chlorku i fluorku barowego, a stop olowiu z magnezem przy uzyciu karnalitu albo mie¬ szaniny karnalitu i chlorku sodowego. 2. Stop olowiu z wapniem i barem o- trzymuje sie przez dzialanie stopu olowiu z sodem na stopiona mieszanine chlorków wapnia i baru (np. mieszanine 1 czesci chlorku wapniowego i 1 czesci chlorku ba¬ rowego, topniejaca przy 600°).Ta mieszanina soli moze byc zastapiona przez mieszanine 80 czesci chlorku wapnio¬ wego, 10 czesci weglanu wapniowego i 10 czesci weglanu barowego, topniejaca przy 500°.Stop olowiu, zawierajacy wapn (lub bar) i magnez, sporzadza sie uzywajac mieszaniny chlorku wapniowego (barowe¬ go) i chlorku magnowego. 3. Stop glinu z magnezem sporzadza sie przez dzialanie mechanicznej i zbry- kietowanej mieszaniny glinu i metalicznego sodu, która reaguje sie na stopiona miesza¬ nine soli, skladajaca sie z kryolitu i chlor¬ ku (fluorku) magnowego. Mozna uzyc tez karnalitu, do którego dodaje sie, celem ob¬ nizenia punktu topliwosci, chlorku sodo¬ wego.Stop glinu z berylem otrzymuje sie równiez dzialaniem zbrykietowanej mie¬ szaniny glinu i sodu na mieszanine fluor¬ ków berylu i sodu. 4. Do sporzadzenia stopu miedzi i wapnia uzywa sie mieszaniny chlorku wap¬ niowego z kwasem borowym lub z jakims boranem i dziala sie ta mieszanina na mie¬ szanine miedzi-sodu. Otrzymuje sie stop zawierajacy obok miedzi i wapnia takze bor. 5. Stop olowltt, zawtefifAct óbók bafti, mangan, otrzymuje sie przgz uzfcie irite- szaniny soli, zawierajacej obok chlorku* (fluorka) barowego takze zwiazki manga¬ nowe, np. tlenek manganu lub siarczek manganu. W podobny sposób otrzymuje sie stop miedzi i glinu wapnia, uzywajac mieszaniny chlorku (fluorku) wapnia i siarczku glinowego.Mozliwie dugotrwala zdolnosc reago¬ wania stopu soli chlorowcowych podtrzy¬ muje sie tak przy uzyciu pojedynczych so¬ li jak i mieszanin przez silne przegrzewa- wanie ponad punkt topliwosci* przyczem podtrzymuje sie tez ich rzadkotlyrinosc.W mysl niniejszego wynalazku przegrze¬ wa sie do potrzebnej wysokosci stop soli, niezaleznie od ogrzania stopu metalu al¬ kalicznego. Mozna np. stopic stop sodu w zwyklym kotle zelaznym, a stop soli spo^ rzadzic w piecu tyglowym lub elektrycz¬ nym i przegrzac do odpowiedniego stopnia.Wymiana skladników odbywa sie przez dodanie przegrzanej mieszaniny soli do ka¬ pieli metalowej w zelaznym kotle. Mozna równiez wykonac przegrzewanie stopu soli w ten sposób, ze stop ten, znajdujacy sie w kotle zelaznym nad kapiela metalowa, ogrzewa sie dodatkowo do wymaganego stopnia plynnosci, zapomoca pradu elek¬ trycznego albo umieszczonego nad tym sto¬ pem paleniska muflowego.Dalszym srodkiem do mozliwie szybkie¬ go i dokladnego przeprowadzenia postepo¬ wania jest staranie sie o zdolnosc reago¬ wania stopu soli chlorowcowych ziem al¬ kalicznych, przez kilkakrotne odnawianie go w ciagu postepowania. Mozna np., gdy reakcja wymiany nie postepuje juz dosta¬ tecznie szybko, usunac zgestniale pokrycie soli ze stopu metalowego i dac nowy stop chlorowców metali ziem alkalicznych. Moz¬ na naturalnie po usunieciu nieczynnego juz pokrycia zlac kapiel metalowa do in¬ nego naczynia, w którem przedtem stopio¬ no nowe pokrycie ze swiezych chlorków — 3 —ziem alkalicznych. Aby oszczedzic soli ziem alkalicznych, mozna odlany stop soli, .uzyty w drugim okresie reakcji, a dobrany w ten sposób, aby nie byl za gesty, uzyc do reakcji ze swiezym stopem metali alka¬ licznych w pierwszym okresie reagowania.Gestosc tego juz uzytego stopu zmniejsza sie przez dodanie pewnej ilosci swiezej soli.Przyklad. 80 kg stopu olowiu, zawie¬ rajacego 28,4% sodu, wlano do 15 kg sto¬ pionej mieszaniny równych czesci chlor¬ ków baru i wapnia, kapiel ogrzewano i mieszano kilkakrotnie. W 5 minut po wla¬ niu zawierala kapiel metalowa 0,58% Ca i 1,83% Ba i 1,25% Na. Po pól godzinie, zmienil sie sklad nastepujaco: 0,68% Ca 2,25% Ba i 0,99% Na. Po dalszej godzi¬ nie okazal sie nastepujacy sklad: 0,64% Ca, 2,30 Ba i 0,87% Na. Po y2 godzin- nem zatem dzialaniu nie nastapilo prak¬ tycznie ani zmniejszenie sie zawartosci so¬ du, ani zwiekszenie sie zawartosci metali ziem alkalicznych. Po tern l1/2 godzinnem dzialaniu odlano zgestniale pokrycie soli, a kapiel metalowa zlano do poprzednio stopionej mieszaniny 5 kg chlorku baro¬ wego i 5 kg chlorku wapniowego. Po 1/4 godzinnem ogrzewaniu zawieral stop: 0,75% Ca, 2,60% Ba i 0,20% Na. Przy ponownej zmianie pokrycia soli i ogrze¬ waniu sód, biorac praktycznie, zniknal zu¬ pelnie ze stopu. Reakcje podnieca sie przy tern postepowaniu, gdy, stosownie do ni¬ niejszego wynalazku, plynna kapiel ze sto¬ pu metali alkalicznych lub stop soli albo równoczesnie obie partje razem utrzymuje sie w ciagu procesu wymiany w stanie plynnym. Jezeli np. stop soli i kapiel me¬ talowa plyna strumieniami wzgledem sie¬ bie przeciwbieznemi, to swiezy stop soli, reagujac, styka sie ciagle ze stopem uboz¬ szym w metal alkaliczny i trudniej reagu¬ jacym, a juz zuzyty stop soji styka sie ze stopem metalowym latwiej reagujacym i bogatszym w metale alkaliczne. Inna moz¬ liwosc wykonania postepowania polega na tern, ze kapiel metalowa i stop soli poru¬ szaja sie wzgledem siebie strumieniem, zgodnie bieznym plynacym pionowo lub pod innym dowolnym katem.Dalsza forma postepowania polega na uzyciu wielokrotnosci obliczonych ilosci soli chlorowcowych, potrzebnych do reak¬ cji. Przy uzyciu takiego znacznego nad¬ miaru soli chlorowcowej w stosunku do ilosci zawartego w stopie metalowym me¬ talu alkalicznego, mozna utrzymac dosta¬ teczna zdolnosc reagowania stopu solnego, az do kompletnego przejscia sodu w stop.Ilosc tworzacych sie przez przechodzenie metalu alkalicznego w stop solny trudno topliwych tleno chlorków jest tak mala w stosunku do uzytej ogólnej ilosci uzytych chlorowców, ze niekorzystny wplyw, jaki wywieraja tleno chlorki na stopien plyn¬ nosci soli chlorowcowej, zostaje przytlu¬ miony. Z reguly wystarcza do przepro¬ wadzenia reakcji w dostatecznie krótkim czasie dwu do pieciokrotna ilosc wyracho¬ wanej soli chlorowcowej. Do sporzadze¬ nia stopu olowiu z 2% wapnia, przez od¬ dzialywanie chlorku wapniowego na 100 kg stopu olowiu i sodu, zawierajacego 2,3 kg sodu, uzyje sie np. 15 kg chlorku wap¬ niowego, podczas gdy teoretyczna ilosc, potrzebna do wymiany, wynosi tylko 5,6 kg. PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Postepowanie przy sporzadzaniu stopów metalowych z zawartoscia metali ziem alkalicznych (wlacznie z magnezem i berylem) przez wymiane zwiazków chlo¬ rowcowych metali ziem alkalicznych w sta¬ nie plynnym ze stopem (mieszanina) in¬ nego metalu z metalem alkalicznym, zna¬ mienne tern, ze w ciagu trwania reakcji wy¬ miennej, podtrzymuje sie stala, dobra zdol¬ nosc reagowania stopu soli. — 4 —

2. , Wykonanie postepowania wedlug zastrzezenia 1, znamienne tern, ze uzywa sie stopu soli, skladajacych sie z miesza¬ nin (wlacznie z chemicznie zdefiniowane- mi sodami podwójnemi i wielokrotnemi) samych zwiazków chlorowcowych ziem al¬ kalicznych, lub mieszanin tych ostatnich zwiazków z innemi zwiazkami chlorowco- wemi lub innemi zwiazkami chemicznemi.

3. , Odmiana postepowania wedlug za¬ strzezenia 1, znamienna tern, ze stop zwiaz¬ ków chlorowcowych ziem alkalicznych przegrzewa sie zapomoca osobnych srod¬ ków, niezaleznie od kapieli metalowej,

4. , Odmiana postepowania wedlug za¬ strzezenia 1, znamienna tern, ze stop, za¬ wierajacy metal ziem alkalicznych, wzgled¬ nie stop soli, lub obydwa równoczesnie — utrzymuje sie w czasie wymiany w stanie plynnym,

5. , Odmiana postepowanie wedlug za¬ strzezenia 1, znamienna tern, ze stop soli odnawia sie w ciagu wymiany raz lub wie¬ cej razy.

6. Odmiana postepowania wedlug za¬ strzezenia 1, znamienna tern, ze do wyko¬ nania reakcji wymiennej, uzywa sie wie¬ lokrotnosci teoretycznie obliczonej ilosci soli, Guillaume Justine Kroll, Zastepca: M, Kryzan, rzecznik patentowy. I bruk L. Boguslawskiego, Warszawa* PL