Verfahren zur Überführung schmelzflüssigen Stoffen in feinverteilte Form. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Überführung von schmelzflüssigen Stoffen, wie Metallen, Metallegierungen, metallurgischen Zwischenprodukten und Ab fallprodukten, schmelzbaren Verbindungen, schmelzbaren Naturprodukten und andern Stoffen, in feinverteilte Form unter Ver wendung schnell umlaufender Scheiben als Zerteilungsmittel für die Schmelzen.
Der Verarbeitung gemäss Erfindung kön nen edle bezw. edlere Metalle, wie Gold, Sil ber, Kupfer und dergl., weniger edle Metalle, wie z. B. Eisen, Nickel, Blei, Aluminium, Magnesium, Natrium, ferner die verschieden sten Legierungen, insbessondere auch so genanntes Scheidgut unterworfen werden. Von erfindungsgemäss verarbeitbaren schmelz baren Verbindungen seien beispielsweise Bleiglätte, Natriumhydroxyd, Zinkchlorid, Zinnchlorid, Ammoniumnitrat. Naphthalin genannt. Als metallurgische Zwischenpro dukte kommen u. a. Roh- oder Werkmetalle. Glätten, Steine, Speisen, als weitere Aus- gangsstoffe z. B. schmelzflüssige Schlacken in Betracht.
Die Überführung des schmelzflüssigen Ausgangsmaterials in fein zerteilte Form er folgt erfindungsgemäss durch Aufbringen der Schmelze auf schnell umlaufende Scheiben, wobei durch Zuführung von Kühlmedien, wie Flüssigkeiten, Gasen, oder beiden, in die Zerstäubungszone für eine rasche Abkühlung der aus der Schmelze entstehenden Teilchen Sorge getragen wird.
Hierbei wird vorteilhaft so verfahren, dass das Kühlmedium direkt in die Zerteilungs zone eingespritzt oder eingeblasen wird.
Ausgezeichnete Ergebnisse werden erzielt, wenn man gleichzeitig mit dem schmelzflüs- -sigen Material Kühlflüssigkeit, z. B. durch Aufsprühen .auf die umlaufende Scheibe bringt und sie zusammen mit der Schmelze versprüht. Hierdurch wird die umlaufende Scheibe gekühlt,
.durch die gegebenenfalls explosionsartige Verdampfung der Küh.lflüg- sigkeit die Zerteilung der Schmelze begün.- stigt und eine v orteilhaf t wirkende Dampf atmosphäre im Zerteilungsraum erzeugt. Man kann gegebenenfalls auch noch die Wandun gen des Zerstäubungsraumes kühlen oder das versprühte Material in Fliissigkeiten auf fangen, oder beide Massnahmen vorsehen.
Man verfährt zum Beispiel derart, dass man die Schmelze, z. B. eine Silber-Kupfer- Legierung, in dünnem Strahl auf die schnell umlaufende, in einen verschliessbaren Beläl- ter eingebaute Scheibe auflaufen läisst, wäh rend gleiehzeitig Kühlwasser, z. B. mit Hilfe von Düsen, auf die Scheibe gesprüht wird. Unter der Wirkung der Zentrifugalkraft wird die auf die Scheibe auftreffende Schmelze in feine oder feinste Teilchen zer rissen. Ja nach Umlaufgoschwindigkeit der Scheibe. Dicke des Giessstrahls bezw. der Giessstrahlen der Schmelze. Auflaufgeschwin digkeit (Fallhöhe), Viskosität der Schmelze usw. kann man den Vorgang z. B. mit Bezug auf deu Feinheitsgrad des Produktes weit gehend regeln.
Durch das Aufspriihen von Kühlwasser wird die Zerteilung der Schmelze begünstigt, die Scheibe gekühlt und infolge Vernebelung und Zerstäubung des Kühl mediums eine Dampfatmosph2re erzeugt, durch welche die durchfliegenden Teilchen gekühlt werden und ein Ansetzen von Teil chen an den Behälterwänden verhindert wird. In Sonderfällen kann man die Wirkung noch durch Massnahmen, wie Beregnen oder Be sprühen des Zerstäubungraumes mit Kühl wasser, Berieseln der Wandungen und dergl. verbessern. Der untere Teil ges Behälters kann als Wasserbassin ausgebildet sein, in dem die Teilchen aufgefangen und vollends abgeschreckt werden.
Das Wasser kann kon tinuierlich oder diskontinuierlich abgeführt und durch Frischwasser ersetzt werden.
Bei Verarbeitung von Legierungen der vorstehend genannten Art kann man den Zer teilungsvorgang z. B. so regeln, dass das Pro dukt in Teilchengrössen anfällt welche prak tisch vollständig durch ein Siel gehen, das mindestens 50 Maschen pro cm2 aufweist. Derartiges Material ist ausserordentlich leicht aufarbeitbar, z. B. durch Rösten, Heraus- lisen des Kupfers durch Sclwefelsäüre und Z usammenschmelzen des Silbers, wobei ein Silber von hohem Reinheitsgrad erhalten wird.
Bei Verarbeitung von Scheidgut hat es sieh als vorteilhaft erwiesen vor oder nach der Zerteilung der Schmelze Schwefel oder Schwefel enthaltende Stoffe, z. B. Sulfide, vorzugsweise in Mengen von etwa S bis 10%, zuzufügen. Hierdurch erhält man poröse, spröde, für die Weiterverarbeitung besonders geeignete Produkte.
Nach einer Ausführungsform der Erfin- dlung wird durch Leiten eines kühlend wir kenden Gasstromes oder kühlend wirkender Gasströme durch die Zerstäubungszone für möglichst rasche Abkühlung der Teilchen Sorge getragen und gegebenenfalls ein zu rascbes Berühren der Teilchen mnit festen Flä- elen verhindert. Der Gasstrom kann dabei auch gleichzeitg zur Kühlung von Appa rateteilchen, insbesondere der umlaufenden Scheibe dienen.
Man verfährt vorteilhaft der art, dass man den Gasstrom in der Nähe, ge gebenenfalls unnmittelbarer Nähe der um- Seheibe bezw. der Auftreffstelle der Schmelze lauf die Scheibe zufuhrt, oder dass man durch Einblasen von Kühlgas, in die Schmnlze beim Auftreffen derselben auf die Scleibe oder unmittelbar vorher die zer teilende Wirkung der unlaufenden Scheibe unterstützt. Zur Einführung des Gases in den Zerstüibungsraun bezw. zum Ein mischen bezw. Einblasen von Gas in die Schmelze kann man sieh üblicher Vorrichtun gen, wie Injektoren, 7erstäuber oder dergl. bedienen. Selbstverständlich kann man die umlaufende Scheibe auch noch durch andere Mittel gegen den Angriff der Beissen Schmelze schützen, z.
B. derart dass man sie hohl aus bildet und durch eine Hohlwelle Kühlwasser in da.; Innere der Scheibe einführt.
i3esonders gute Wirkungen werden er zielt, wenn man die Kühlung durch ver einigte Anwendung von Kühlflif.ssigkeit und Kühlgas bewirkt, z. B. derart, dass Kühl- wie oben lx schrieben, auf di; umlaufende Scheibe aufgebrachA und gleieh- zeitig mit der Schmelze versprüht wird und ausserdem noch Kühlgas in der vorstehend be schriebenen Weise in den Zerteilungsraum eingeführt wird.
Nach einer Ausführungsform wird der Gasstrom derart und mit solcher Geschwin digkeit durch die Zerstäubungszone geführt, dass nicht nur eine Kühlwirkung ausgeübt wird, sondern gleichzeitig auch das von der Scheibe abgeschleuderte feinverteilte Güt durch den Gasstrom weitergführt wird. Hierdurch ist es möglich, die Zeitdauer zwi schen dem Übergang der Schmelze in fein- verteilten Zustand und dem Auffangen des feinverteilten Gutes in gewünschter Weise zu erhalten und dadurch eine zu rasche Be rührung der Teilchen mit festen Wänden oder ein zu rasches Absetzen derselben zu verhindern. Man kann z.
B. auch so arbeiten, dass die Teilchen oder Teile terselben mit Hilfe des Gasstromes in mit dem Zerstäu bungsraum in Verbindung stehende Absetz- bezw.Sammelräume getragen werden. Hier durch kann man die Teilchen nach Art der Windsichtung in einzelnen Fraktionen ge winnen.
Als Kühl- und Trägergase kann man z. B. Stickstoff, Kohlensäure, Wasserstoff, Gene ratorgas, Leuchtgas, und dergl. verwenden.
Wenn die Ausgangsstoffe bei dem Zer teilungsvorgang chemische Veränderungen nicht erfahren sollen, sind selbstverständ lich inerte Kühlmittel (Kühlflüssigkeiten und,-oder Kühlgaue) anzuwenden. So kann man z. B. bei Verarbeitung von Steffen, z. B. ge wissen Metallen oder Legierungen, welche die Neigung haben, mit Wasser zu reagieren, als Kühlflüssigkeit inerte Flüssigkeiten, wie z. B. Benzol oder dergl. verwenden. Das Verfahren kann u. a. mit Vorteil zur Herstellung von Metallpulvern, z. B. Eisenpulver, verwendet werden. Bei Verarbeitung unedler Metalle empfiehlt sich, hierbei das Zerstäuben in inerter Atmosphäre vorzunehmen.
Die Erfindung eignet sich zur Überfüh rung der Ausgangsschmelzen in Teilchen, welche sich durch besondere Löslichkeit und Reaktionsfähigkeit auszeichnen. So benötigt man z. B. für die Umwandlung gewöhnlicher Kupfer-Granalien in Kupfersulfat eine ver hältnismässig starke Schwefelsäure und ver hältnismässig lange Zeit. Dagegen kann man erfindungsgemäss aus Kupferschmelze ge wonnene Kupferpartikelchen mit schwächerer Schwefelsäure in verhältnismässig kurzer Zeit in Sulfat überführen.
Nach einer Ausführungsform der Erfin dung wird der Zerteilungsvorgang in Gegen wart von festen Stoffen, wie Kohlenstaub, Russ, Salzen, z. B. Alkalichloriden usw. vor genommen. In diesem Falle empfiehlt es sich, die festen feinverteilten Stoffe zusammen mit Gasmoder Gasgemischen, z. B. Luft, in die Zerstäubuugszone einzuführen. In ge gebenen Fällen kann man auch feste Zusatz stoffe zusammen mit der Schmelze einführen.
Hau kann die Bedingungen so wählen, dass die Zusatzstoffe, z. B. Kohlenstaub, in innige Mischung mit dem zerstäubten Gut, z. B. metallurgischen Zwischenprodukten, gebracht werden. Solches Mischgut kann als dann in üblicher Weise, z. B. in Schacht-, Flamm-, Muff elöf en, Destill ationsretorten usw. weiterverarbeitet werden.
Das Zerteilungsverfahren gemäss Erfin dung und die verschiedenen, vorstehend be schriebenen Ausführungsformen und weite ren Ansbildungen desselben eignen sich u. a. auch für die Verarbeitung von schmelzbaren, natürlich vorkommenden :Stoffen, wie Erzen, Mineralien, Gesteine, Magmen.
Laven und dergl., sowie von Gemischen verschiedener schanelzflüss.iger bezw. in Schmelzfluss über führbarer Ausgangsstoffe. So kann man z. B. verschiedene Ausgangsstoffe zusammen- schmelzen und durch den Zerteiltingsvorgang innige Mischungen der verschiedenen Be standteile in Form kleiner oder :kleinster Teilchen gewinnen.
Erfindungsgemäss in feinverteilten Zu stand übergeführte Stoffe, wio Pulver aus Metallen, Legierungen und dergl., sind u. a. auch ausgezeichnet geeignet für die Herstel lung von Körpern auf metallkeramischem Wege. Man kann z. B. derartige Pulver ge- gebenenfalls unter Beimischung von Zusatz stoffen, wie z. B.
Metalloide, Kohlenstoff, Silizium, Bor, Oxyde, Carbide, Sulfide, Sili- zide, Bimsstein, Glas, Porzellan, Phenolform- aldehy dharze usw., durch kaltes oder warmes Verpressen in Formkörper von gewünsclter Gestaltung überführen. Hierbei kann man mit Vorteil derart verfahren, dass man Zu satzstoffe in der oben geschriebenen Weise in den Zerteilungsv organg einführt. Auf diese Weise kann man z. B. Teilchen erhalten. die metallische und nichtmetallische Bestand teile enthalten und diese zum Aufbau der Presskörper verwenden.
Process for converting molten substances into finely divided form. The invention relates to a process for the transfer of molten substances, such as metals, metal alloys, metallurgical intermediates and waste products, fusible compounds, fusible natural products and other substances, in finely divided form using fast rotating disks as a dividing agent for the melt.
The processing according to the invention can be respectively noble. nobler metals such as gold, silver, copper and the like., less noble metals such. B. iron, nickel, lead, aluminum, magnesium, sodium, also the most diverse alloys, in particular also so-called scrap are subjected. Fusible compounds that can be processed according to the invention are, for example, black lead, sodium hydroxide, zinc chloride, tin chloride and ammonium nitrate. Called naphthalene. As metallurgical intermediate products come u. a. Raw or work metals. Smoothing, stones, dishes, as additional starting materials e.g. B. molten slag into consideration.
According to the invention, the molten starting material is converted into finely divided form by applying the melt to rapidly rotating disks, with cooling media such as liquids, gases or both being fed into the atomization zone to ensure rapid cooling of the particles resulting from the melt becomes.
The procedure here is advantageously such that the cooling medium is injected or blown directly into the dividing zone.
Excellent results are achieved if, at the same time as the molten material, cooling liquid, e.g. B. by spraying on the rotating disc and sprayed it together with the melt. This cools the rotating disc,
. The possibly explosive evaporation of the cooling liquid favors the breakup of the melt and creates a beneficial vapor atmosphere in the breakdown area. If necessary, the walls of the atomization space can also be cooled or the sprayed material can be caught in liquids, or both measures can be taken.
The procedure is, for example, that the melt, z. B. a silver-copper alloy, in a thin stream on the fast rotating, built in a lockable Beläl- ter disc, while rend cooling water, z. B. with the help of nozzles, is sprayed onto the disc. Under the effect of centrifugal force, the melt hitting the disk is torn into fine or extremely fine particles. Depending on the speed of rotation of the disk. Thickness of the pouring stream respectively. the pouring jets of the melt. Aufaufgeschwin speed (height of fall), viscosity of the melt, etc. you can use the process z. B. largely regulate with reference to the degree of fineness of the product.
The spraying of cooling water promotes the breaking up of the melt, the pane is cooled and, as a result of the misting and atomization of the cooling medium, a steam atmosphere is generated, which cools the particles flying through and prevents particles from sticking to the container walls. In special cases, the effect can be improved by measures such as sprinkling or spraying the atomization chamber with cooling water, sprinkling the walls and the like. The lower part of the container can be designed as a water basin in which the particles are collected and completely quenched.
The water can be discharged continuously or discontinuously and replaced by fresh water.
When processing alloys of the type mentioned above, you can divide the Zer z. B. regulate so that the product is obtained in particle sizes which practically completely go through a sewer with at least 50 meshes per cm2. Such material is extremely easy to work up, e.g. B. by roasting, leaching out the copper with sulfuric acid and melting the silver together, whereby a silver of a high degree of purity is obtained.
When processing scrap, it has proven to be advantageous before or after breaking up the melt. Sulfur or sulfur-containing substances, e.g. B. sulfides, preferably in amounts of about 5% to 10%. This gives porous, brittle products that are particularly suitable for further processing.
According to one embodiment of the invention, the particles are cooled as quickly as possible by passing a gas flow with a cooling effect or gas flows with a cooling effect through the atomization zone and, if necessary, preventing the particles from touching solid surfaces too quickly. The gas flow can also be used at the same time to cool apparatus particles, in particular the rotating disk.
It is advantageous to proceed in such a way that the gas stream is in the vicinity, if necessary in the immediate vicinity of the um- Seheibe respectively. the disk is fed to the point of impact of the melt, or by blowing cooling gas into the melt when it hits the disk or immediately beforehand, the dividing effect of the non-rotating disk is supported. To introduce the gas in the atomization room BEZW. to mix in resp. Injection of gas into the melt can be seen in conventional devices such as injectors, atomizers or the like. Operate. Of course, you can also protect the rotating disc by other means against the attack of the Beissen melt, z.
B. in such a way that they are hollow and through a hollow shaft cooling water in there .; Inside the disc.
It is particularly effective if the cooling is effected by the combined use of Kühlflif.ssigkeit and cooling gas, e.g. B. in such a way that cooling as above lx wrote on di; circumferential disk is ripped open and at the same time sprayed with the melt and, in addition, cooling gas is introduced into the dividing space in the manner described above.
According to one embodiment, the gas stream is passed through the atomization zone in such a way and at such a speed that not only a cooling effect is exerted, but at the same time the finely divided material thrown off the disk is carried on through the gas stream. This makes it possible to maintain the time between the transition of the melt into the finely divided state and the collection of the finely divided material in the desired manner and thereby prevent the particles from touching solid walls too quickly or from settling too quickly. You can z.
B. also work in such a way that the particles or parts thereof are carried with the aid of the gas flow into settling or collecting spaces connected to the atomization space. This allows the particles to be won in individual fractions according to the type of air separation.
As cooling and carrier gases you can, for. B. nitrogen, carbonic acid, hydrogen, generator gas, luminous gas, and the like. Use.
If the starting materials are not to undergo chemical changes during the separation process, inert coolants (cooling liquids and cooling gauzes) must of course be used. So you can z. B. when processing Steffen, z. B. ge know metals or alloys that have a tendency to react with water, as cooling liquid inert liquids such. B. Benzene or the like. Use. The method can u. a. with advantage for the production of metal powders, e.g. B. iron powder can be used. When processing base metals, it is advisable to carry out the atomization in an inert atmosphere.
The invention is suitable for transferring the starting melts into particles which are characterized by particular solubility and reactivity. So you need z. B. for the conversion of ordinary copper granules in copper sulfate a ver relatively strong sulfuric acid and ver relatively long time. In contrast, according to the invention, copper particles obtained from molten copper can be converted into sulfate in a relatively short time using weaker sulfuric acid.
According to one embodiment of the inven tion, the dividing process is in the presence of solid substances such as coal dust, soot, salts, eg. B. alkali chlorides, etc. taken before. In this case, it is recommended to use the solid, finely divided substances together with gas or gas mixtures, e.g. B. air, to be introduced into the atomization zone. In given cases, solid additives can also be introduced together with the melt.
Hau can choose the conditions so that the additives, e.g. B. coal dust, in intimate mixture with the atomized material, z. B. metallurgical intermediates are brought. Such mix can then be used in the usual manner, for. B. in shaft, flame, muff elf en, distillation retorts, etc. are processed.
The dividing method according to the invention and the various embodiments described above and further formations thereof are suitable u. a. also for the processing of fusible, naturally occurring: substances such as ores, minerals, rocks, magmas.
Lavas and the like, as well as mixtures of different Schanelziquid.iger respectively. in melt flow via feasible starting materials. So you can z. B. melt different raw materials together and through the dividing process, intimate mixtures of the various components in the form of small or very small particles are obtained.
According to the invention in finely divided to stand materials, wio powders of metals, alloys and the like., Are u. a. Also excellently suited for the manufacture of bodies using metal-ceramic methods. You can z. B. such powder, if necessary with the admixture of additives, such as. B.
Metalloids, carbon, silicon, boron, oxides, carbides, sulfides, silicides, pumice stone, glass, porcelain, phenol-formaldehyde resins, etc., can be converted into moldings of the desired design by cold or warm pressing. The procedure here is advantageously such that additives are introduced into the division process in the manner described above. In this way you can z. B. Particles obtained. which contain metallic and non-metallic components and use them to build the press bodies.