PL3074B1 - Sposób wydzielania metali nieszlachetnych, zwlaszcza latwo topliwych, w szczególnosci zas cyny. - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy przebiegu proce¬ sów w rodzaju odtlenianiai (redukowania), swiezenia, oddzielania! fosforu i krzemu, Z punktu widzenia gospodarczego procesy odnosne obejmuja przewaznie, lecz nie wy¬ lacznie, wydzielenie nieszlachetnych latwo topliwych metali, jak olów, cynk, anty¬ mon, arsen i przedeWszystkiem cyna1.

Zastosowanie tego wynalazku daje wy¬ dajnosc nietylko ilosciowa lecz i jakoscio¬ wa znacznie korzystniejsza od tej, jaka zapewniaja metody znane obecnie.

Istota wynalazku polega z jednej stro¬ ny na uzyciu w charakterze ciala reduku¬ jacego lub dodatku do tegoz mieszaniny pochodnej cyjanamidu i ciala, jakie w pew¬ nej oaoajczonej temperaturze (temperatura rozpadu) pochodna te rozklada, z drugiej zas na wywolaniu w pomienionej miesza¬ ninie temperatury sprawiajacej rzeczony rozpad celem wszczecia procesu redukcyj¬ nego.

Niezaleznie od powyzszego najistotniej¬ szego warunku wynalazek polega i na in¬ nych jeszcze szczególach, a mianowicie: na zastosowaniu swoistego sposobu mieszania roztopionego metalu zapomoca sprezonych reaktywów redukujacych tudziez ukladu elektrod stosowanych w piecach elektrycz¬ nych, nie weglowych lecz z innego specjal¬ nie przygotowanego materjalu.

Wynalazek niniejszy obejmuje w szcze¬ gólnosci zastosowanie go do wydzielania cyny, tudziez pewne opisane ponizej formywykonania, a równiez pewne nowe wytwór ry przemyslowe, jak mieszaniny, miesza^ dla1, elektrody do pieców elektrycznych i materjaly wykladzinowe otrzymywane w tym procesie, jako tez urzadzenia, w któ¬ rych wykonuje sie mieszanie i w których znajduja zastosowanie mieszadla, elek¬ trody i wykladziny piecowe, a wreszcie i produkty (metale) wytwarzane w pomie- nionych urzadzeniaich.

W celu wyjasnienia! niniejszego wynai- lazku podaje sie nastepujace przyklady, które- jednakze istoty wynalazku nie wy- ^erpijaf\*S. ' Dla wydzielania cyny z zawierajacych ja materjalów postepuje sie wedlug ni¬ niejszego wynalazku w sposób nastepuja¬ cy. Bierze sie handlowy, a wiec czysty cyjanamid wapnia CN (NCa), lub cyjanamid z podwójna zawartoscia wapnia, CN (NCa)2t który doskonale odciaga krze¬ mionke i fosfor, przyczem cena tych, przy wydzielaniu cyny, uzytych cyjanamidów nie odgrywa duzej roli. Nastepnie przygoto¬ wuje sie materjal, który pomieszamy z cyja- namidami i podgrzany do pewnej tempe¬ ratury, cyjanamidy te rozklada, sam zas (bedac stosunkowo tanim), wykazuje wla¬ snosci redukujace lub tez przy rozkladzie wywiazuje zwiazki obdarzone wlasnoscia¬ mi redukuj aceml. Do tego celu z korzy¬ scia mozna uzyc wysuszona i odwodniona celuloze albo' torf wysuszony do zawartosci (15—20%) wody, albo wreszcie wegiel brunatny.

Zaleznie od skladu materjalu, z jakie¬ go wydzielic nalezy cyne, przygotowuje sie mieszanina wyzej wymienionych produk¬ tów.

W pewnych warunkach do mieszaniny tej nic sie juz wiecej nie dodaje i zbytecz- nem jest jakiekolwiek specjalne jej obra¬ bianie, w innych znowu dodaje sie do niej jeszcze pewne domieszki. Mozna równiez przez warstwy.tej mieszaniny.przepuszczac pewne gazy podczas samego procesu re¬ dukcyjnego, przyczem mieszaninie tej przez sprasowanie nadaje sie pewna forme; w tym celu mozna do niej dodac skladników lep¬ kich.

W wypadkach tych, gdzie chodzi o traktowanie materjalów zawierajacych cy¬ ne, mozna przy zastosowaniu cyjanamidu wapnia i torfu o zawartosci 15% wody obli¬ czyc ilosc obu cial pomienionych z równan nastepujacych. 1) Sn02 + CO=SnO + C021 2) 4 SnO = Sn + Sn3 04, 3) Sn304 + 2C = 3Sn + 2C02, 4) Sn02 + 2 CO = Sn + 2 C02< które wyrazaja rozmaite poszczególne re¬ akcje, a które w rzeczywistosci mozna u- wazac za zlewajace sie w jeden proces i wyrazic równaniem nastepujacemu 5) 5Sn02 + 2 C+6 CO = 5 Sn+8C02.

Przy obliczaniu wagi materjalów w gre wchodzacych nalezy uwzgledniac wymaga¬ nia praktyki, przedewszystkiem zas waru¬ nek, aby redukujaca mieszanina skladala sie w jedtaej trzeciej z amonjaku, cyjanu i weglowodoru torfowego; tym sposobem przy obliczaniu mieszaniny waga materja¬ lów weglowych wynosi tylko dwie trzecie ciezaru rudy cyjanowej. Nastepnie przy uzyciu surowego cyjanamidu wapnia oblicza sie ilosc materjalu weglowego na 21% wai- gi tego materjalu zamiast obliczania na podstawie ciezaru czasteczkowego, g4yz surowiec ten, pomiedzy cialami zanieczy¬ szczajacemi1 go, zawiera i wegiel. Wegiel znajdujacy sie w torfie ocenia sie na 50% wagi torfu, nakoniec ciezar wapna (CaO), wprowadzonego w postaci cyjanamidu wap¬ nia tak potrzebnego do wytworzenia zuzli, wynosi okolo 30% wagi cyjanamidu.

Przeprowadziwszy obliczenie ciezaruczasteczkowego potrzebnych do redukcji materjalów z dodaniem do nich dla pew¬ nosci jeszcze okolo 10% srodka redukcyj¬ nego otrzymuje sie pomyslny rezultat pod warunkiem wykonania tej operacji W piecu muflowym, w którym wytwarzaja sie stopy o charakterze wskazanym ponizej.

Jesli materjal, z którego ma byc wy¬ dzielona cyna, sklaida sie z metali naleza¬ cych do grupy cynowej o zawartosci 76% cyny krystalicznej, a wiec zupelnie czy¬ stej, to wytwarza sie mieszanine (na wage) nastepujaca: 100 czesci mineralu cynowego, 6.7 ,,, cyjanamidu wapnia', 13.4 „ torfu (z 15% wody) 4.5 ,, wegla.

Jesli chodzi o mineral z zawartoscia 57% cyny, który zawiera w swym skladzie arsen, siarke, zelazo, antymon i olów, to sporzadza/ sie mieszanine nastepujaca: 100 czesci mineralu cynowego 57%-go, 10 „ cyjanJamidu wapnia, 10 „ torfu (z 15% zawartoscia wody), 3 „ wegla.

Gdy mamy do czynienia z zuzlami o zawartosci miniej wiecej 15% cyny, wtedy sporzadza sie mieszanine nastepujaca: 100 czesci zuzli z 15% zawartoscia cyny, 20 „ cyjanamidu wapnia, 100 ,, torfu (z 15% zawartoscia wody), 6 „ topnika wapiennego.

W pierwszym wypadku otrzymuje sie gesi cynowe z zawartoscia cial obcych nie- wieksza niz 1%, pokryte warstwa zuzli, która nie zawiera zupelnie metalu.

W drugim wypadku otrzymuje sie rów¬ niez gesi cyny z zawartoscia obcych cial, niewieksza nad 3%; w warstwie górnej znajduje sie arsenosiarczek zelaza z nie¬ wielka domieszka cyny, która mozna z la¬ twoscia zuzytkowac na cyniowalnie lub na pobiale. Pomieniony arsenosiarczek w o- becnosci odpowiedniej ilosci olowiu lub cynku daije sie stopic, przyczemi otrzymiu- je sie z jednej strony stop cynowy lub tez metal do pobialy, a z drugiej, siarczek ze- laizal jako pozostalosc zupelnie niezawiiera- jaca cyny.

W trzecim przykladzie otrzymuje sie metal w stanie surowymi, który zawiera Wszystkie metale, znajdujace sie w zuzlach.

Nad surowcem! znajduje sie szklista war¬ stwa zuzli, która mozna obrabiac specjalna metoda eleElryczna i tym sposobem wy¬ dzielic wszystkie zawarte w niej metale a w szczególnosci cyne. Warstwa ta nigdy zreszta nie zawiera W swym skladzie nad 5% cyny.

W tych trzech przyklaidach;, jak rów¬ niez i innych stosujacych rzeczona miesza¬ nine, wyzwala sie azot, który, przyczynia¬ jac sie w stopniu stalyrri na skutek wytwa- * rzamia cyjanu i cyjanków! do odtleniania, o- slabia nastepujacy proces utleniania, przy¬ czemi powstaje wapn, który dziala reduku- jaco na tlenki i równoczesnie usuwa fosfor i krzem, jesli uzyta; do rozkladu ruda za¬ wierala te metaloidy, fosfor zas i krzem przechodza do zuzli. Oprócz tego pomie¬ niony wapn obniza dzieki swemu pokre¬ wienstwu z wodorem wydzielanie sie wo¬ doru zachodzace w tych reakcjach i roz¬ kladach. ; Ponaidtb p^zjostaje wiapn „im statu nascendi", o dzialaniu znacznie sil¬ niej szem niz wapno zwykle uzywane i wreszcie weglan wapnia pod wplywem rozklaldu cyjanamidu wapnia Woda, pocho¬ dzaca poczesci z torfu, poczesci zas z wódziami wapnia zawantelgo w cyjanami¬ dzie. Weglan ten w temperaturze 1000— 1100° rozklada sie na wapn i kwas weglo¬ wy, które przy zetknieciu sie czasteczko- wem z weglem cyjanamidu — wytwarzaja — 3tlenek wegla „in statu nascendi", a wiec posiadajacy wieksza moc odtleniania. Moz¬ na wreszcie zapobiec rozkladowi amonja¬ ku w zbyt niskiej temperaturze (co osiaga sie bardzo latwo przez dodanie odpowied¬ niego ciala, jak naprzyklad wodnego siar¬ czanu wapnia); z drugiej zas strony, jesli sie chce wywolac wieksza sile redukcyjna, dziala sie na mieszanine jeszcze gazem od- tleniajacym, w szczególnosci wodnym. Je¬ sli proces hutniczy odjbywa sie wpobBzu fabryki cyjanamidu w&ptnia lub w sasiedz¬ twie z koksownia torfu, to pochodzace z tych fabryk gaizy miozna zuzytkowac w tym celu. W obu wypadkach gazy te mozna stosowac w odpowiednim stosunku kazdy zosofbsia, zmieszane rasem lub tez wspól¬ nie z gazem wodnymi (miozna je równiez za¬ stapic samym tylko gazem wodnym).

Przy uzyciu gazów redukujacych, jak to wskazano wyzej, mozna praicowac przy temfperaturze stosunkowo niskiej, która bardzo nieznacznie przekracza temperature -topliwosci wydzielajacego sie metalu i zu¬ zywa ilosc srodków redukujacych, odpo¬ wiadajaca ilosci teoretycznej. Tym wiec sposobem dochodzi sie do korzystnego pod wfcgledem ilosciowymi i jakosciowym pro¬ cesu rozkladu.

Sposób ten, jak to wynika z przykla¬ dów powyzszych, daje mJoznosc uzyskania z rudy calkowitej ilosci poszczególnych me¬ tali lub surowca pod postacia stepów.

Otrzymany produkt mozna sposobami e- lektrotechniezinemi rozdzielic. Sposób ten daje wiec moznosc zuzytkowania takich rud, jakie dotychczas byly uwazane za nie- pozyteczne, gdyz wydzielanie z nich metali bylo za trudne, za kosztowne lub wprost niemozebne.

Nalezy jednakze uwazac, aby ciala re¬ dukujace! zaiwarte w mieszaninie lub do¬ piero wytwarzaijace sie podczas tej opera¬ cji, posiadaly moznosc mieszania calej masy, gdyz ta okolicznosc ulatwia wydzie¬ lanie sie metali Proces ten ntozna wedlug niniejszego wynalazku udoskonalic sposobami naste¬ puj acerni: 1) Przeznaczonej do uzycia mieszaninie nadaje sie zapomoca stlaczania forme szczap i zastosowuje sie ja, jak drzewo. 2) Mieszaninie przez stlaczanie nadaje sie postac zwyklych elektrod weglowych i stosuje je w piecach elektrycznych. 3) Trzon, boki pieca) i inne czesci bio¬ race udzial w tym procesie wykladaja sie ta mieszanina.

Samo sie przez sie rozumie, ze zakres wynalazku nie ogranicza sie tylko wska- zanemi przykladami; mozna wynalazek ten stosowac do odfosforowania i odkrzemienia zeliwa, stalli i glinu, a do mieszaniny mozna stosowac rozmaite dodatki w celu np. ula¬ twienia: topnienia, sprowadzenia jakiejs wskazanej reakcji chemicznej (chlorowa¬ nia, siarkowania i t. d.) lub tez otrzymania pewnego okreslonego stopu (jak np. zlozo¬ nego z cynku i olowiu, niklu, stopu zawie¬ rajacego kobalt ii d.).

Z a) s t r zi ez en i a patentowe. 1. Sposób wykonania procesów w ro¬ dzaju odtleniania, swiezenia, odfosforowania i odkrzemieniai przy wydzielaniu metali nie¬ szlachetnych, przedewszystkiem latwo to- pliwych, W szczególnosci zas cyny, zna¬ mienny tern, ze do reakcji stosuje sie mie¬ szanina skladajaca sie z pochodnej prze¬ waznie wapniowej cyjanamidu oraz torfu o scisle oznaczonej zawartosci wodnej i która W temperaturze okreslonej wywoluje roz¬ pad pomienionej pochodnej. 2. Sposób wedlug zalstrz. 1, znamienny tern, ze do uzytej masy wprowadza sie rózne dodatki, a to w celu ulatwienia i spo¬ tegowania topliwosci, pozadanego dzialania chemicznego (jak swiezenie, chlorowanie,siarkowanie) lub tez otrzymania odpowied¬ niego stopu. 3. Sposób wedlug zastrz, 1 i 2, zna¬ mienny tern, ze do uzytej mieszaniny wpro¬ wadza sie jako dodatki ciala takie, jak np. siarczan wapnia, który zapobiega rozklado¬ wi zwiazków amjonjakalnych w niskiej tem¬ peraturze. 4. Sposób wedlug zastrz. li—3, zna¬ mienny tern, ze oprócz uzytej mieszaniny stosuje sie jeszcze gazy redukujace (gaz wodny, tlenek wegla, pare wodna, cyjan, weglowodory i inne). 5. Sposób wedlug zastrz. 1—4, zna¬ mienny tern, ze mase reakcyjna prasuje sie w celu nadasnia jej okreslonej formy, np. lopatek mieszalnych, elektrod do pie¬ ców elektrycznych, wykladziny pieców zwy¬ czajnych, gazowych lub elektrycznych i t. d., z ewentualnem zastosowaniem sub¬ stancji wiazacej.

Pierre Coulbeaux Frederic Emile Thomas.

Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy.

Druk L. Boguslawskiego, Warszawa.