DE224334C

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Publication number: DE224334C
Application number: DE1906224334D
Authority: DE
Filing date: 1906-01-26
Anticipated expiration: 1926-01-27

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

In dem D. R. P. 187457 i^{st em} Verfahren beschrieben, bei dem in Reduktionsgemischen nach Art des Aluminiumthermits an Stelle des Aluminiums fein verteiltes Calciumsilicium bzw. Calciumsilicid als Reduktionsstoff verwendet wird.

Gegenstand dieses Zusatzes ist es, an Stelle von Calcium Magnesium zu verwenden. Durch Versuche wurde festgestellt, daß man unter gleichzeitiger Zumischung von Silicium auch das Magnesium so zur Reaktion bringen kann, daß eine leichtflüssige Schlacke entsteht und ferner das Magnesium sowohl wie das Silicium hierbei vollständig als Reduktionskörper gelten, dergestalt, daß bei einem nur geringen Überschuß von Oxyden, Chloriden u. dgl. ein Metall ausgeschieden wird, das weder Magnesium noch Silicium enthält. Gerade das letztere ist von Bedeutung und bemerkenswert. Das Silicium verbindet sich besonders gern mit Eisen, Chrom u. dgl. Wie bekannt, ist es an und für sich allein auch nicht imstande, die sogenannte Thermitreaktion zu geben. Mit Oxyden ο. dgl. gemischt, ist es nicht zum Weiterbrennen durch Initialentzündung zu bringen. Bekanntlich wirkt auch das Silicium auf die Aluminiumthermitreaktion wesentlich verlangsamend ein, wie durch den Erfinder festgestellt.

Im amerikanischen Patent 688510 ist schon vorgeschlagen worden, Magnesiumsilicid zur Reduktion von Metalloxyden zu verwenden, indem man die Mischung dieser Körper durch äußere Erhitzung auf die zur Reaktion erforderliche Temperatur bringt. Diese Reaktion sollte in zwei Phasen verlaufen, indem sich bei Anwendung von Eisenoxyd erst Eisensilicid bildet, welches sich mit dem übrigen Eisenoxyd weiter zu Eisen und Kieselsäure umsetzt.

Im Gegensatz zu diesen Angaben hat der Erfinder festgestellt, daß Mischungen von Metalloxyden mit Magnesium und Silicium auch ohne jede äußere Erhitzung durch Entzündung an einer Stelle genau wie das Aluminiumthermit in einer Phase zur Reaktion zu bringen sind. Diese Reaktionen gehen sehr regelmäßig und schnell vonstatten, so daß die Reaktion nicht nur zu Metallabscheidungen zu verwenden ist, sondern auch für Schweißzwecke, wie dies für Aluminiumthermit bekannt ist. Die Reduktionen mit Magnesium allein sind bereits durch frühere Patente des Erfinders angegeben. Bekannt-

lieh kann Magnesium allein für einheitliche regulinische Metallabscheidungen nicht verwendet werden, weil die entstehende Magnesia, falls man mit Oxyden bzw. Sauerstoffverbindüngen arbeitet, zu strengflüssig ist. Für Erwärmungszwecke hat Magnesium selbstverständlich allein nur dann Wert, wenn auf einheitliche Ausscheidungen von Metall kein Wert gelegt wird.

ίο Weiter sei noch darauf hingewiesen, daß in dem Patent 159757 zwar verschiedene reduzierend wirkende Metalle erwähnt sind, aber nur für den Zweck der Reinigung von flüssigen Metallbädern. Es ist also dabei äußere Erhitzung vorausgesetzt; es ist aber nicht in diesem Patent die Benutzung oder Anwendbarkeit von Silicium mit Magnesium zur Herstellung von hocherhitzten flüssigen Metallen vorgeschlagen oder bekannt geworden.

Noch besonders hervorzuheben ist, daß die Metallausbeuten mit Magnesiumsilicium außerordentlich hohe sind und fast an das Quantitative herankommen. Es sei als Beispiel erwähnt, daß eine Mischung von etwa gleichen Teilen Magnesiumthermit und Siliciumthermit ein reines, weiches, schmiedbares Eisen ergibt mit fast quantitativer Ausbeute. Es sei hier unter Magnesium- bzw. Siliciumthermit ein Gemisch verstanden, welches aus etwa äquivalenten Teilen von Magnesium bzw. Silicium besteht mit Eisensauerstoffverbindungen, wie Eisenoxyd oder Eisenoxyduloxyd. Eine derartige Mischung ist dem Aluminiumthermit fast gleichwertig, und der kalorische Effekt derselben ist nur wenig verschieden vom Aluminiumthermit. Aber auch andere Mischungsverhältnisse geben noch ähnliche Effekte und eine dünnflüssige Schlacke, beispielsweise 40 Teile Magnesiumthermit und 60 Teile SiIiciumthermit oder umgekehrt 60 Teile Magnesiumthermit und 40 Teile Siliciumthermit.

Auffallend ist, daß, wenn Magnesium gleichzeitig mit Silicium zur sogenannten Thermitreaktion verwendet wird, das Magnesium gewissermaßen als ein besonderes »Stimulans« für Silicium aufzufassen ist, und daß dieses in weit höherem Grade befähigt ist, das Silicium gleichzeitig mit zur Reaktion zu bringen als das Aluminum. Es ist eine Mischung von etwa gleichen Teilen Aluminiumthermit und Siliciumthermit, welche also etwa 12 Teile Aluminium und 10 Teile Silicium enthält, kaum noch zur Reaktion zu bringen (vgl. Sonderabdruck aus dem Bericht des V. Internationalen Kongresses für angewandte Chemie zu Berlin 1903, Sekt. HIA, Bd. II, S. 188 »Neue Anwendungen der^'Aluminothermie für Stahl und Eisen« von Dr. Hans Goldschmidt), während eine Mischung von gleichen Teilen Magnesiumthermit und Siliciumthermit eine sehr lebhafte Reaktion, eine dünnflüssige Schlacke und sehr gute Metallausbeuten gibt. Selbst ein Thermit, welches nur 30 Prozent Magnesiumthermit und 70 Prozent Siliciumthermit enthält, reagiert noch ähnlich wie das gewöhnliche Thermit, gibt eine dünnflüssige Schlacke und auch gute Metallausbeuten.

Es sollen nun in folgendem einige prozentuale Mischungsverhältnisse angegeben werden:

30 Mg und 70 Si Thermit
40 Mg und 60 Si Thermit
50 Mg und 50 Si Thermit
60 Mg und 40 Si Thermit

Prozent Mg und 13 Prozent Si und 78 Prozent Fe₃ O₄,

Prozent Mg und 12 Prozent Si und 76 Prozent Fe₃ O₄,

Prozent Mg und 10 Prozent Si und 75 Prozent Fe₃ O₄,

Prozent Mg und. 8 Prozent Si und 74 Prozent Fe₃ O₄.

Selbst verhältnismäßig geringe Beimischungen von Silicium machen die Magnesiumreaktion zu einer metallurgisch brauchbaren, d. h. geringe Mengen von Silicium haben einen günstigen Einfluß auf die einheitliche Metallabscheidung. Es ist dies in hohem Grade auffallend und macht die Magnesiumsiliciumabscheidungen besonders wertvoll, besonders, da auf eine genaue Einhaltung des Verhältnisses zwischen Magnesium und Silicium unter Umständen nicht so sehr geachtet zu werden braucht. Die Reaktion von Chrom- und Manganoxyden verläuft ganz analog der Eisenreaktion, und entsprechend sind die Reaktionen der Sulfide und Chloride.

Selbstverständlich kann Magnesium und Silicium als solches verwandt werden; man wird aber auch vorteilhaft die Legierung der beiden Stoffe benutzen. Man kann denselben auch noch andere Metalle zusetzen, entweder solche, die an der Reduktion teilnehmen, wie Aluminium und Calcium, oder solche, welche mit in den Regnlus erschmelzen, wie Eisen, Mangan o. dgl. Auch ist es gleichgültig, ob man reines Silicium verwendet oder besonders hochprozentiges Ferrosilicium. Wählt man Re- no aktionen, welche Magnesium und Silicium im Überschuß haben, so werden selbstverständlich Teile derselben mit in den Regulus übergehen. Dies kann man, wie bereits erwähnt, dadurch vermeiden, daß man die Oxydationsmittel, wie Oxyde, Chloride usw., in geringem Überschuß anwendet.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur Gewinnung von Metallen in hocherhitztem flüssigen Zustande unter Bildung leichtflüssiger Schlacke aus

Metallsauerstoff-, Metallschwefel- oder Metallhalogenverbindungen oder Gemengen dieser Stoffe mit Reduktionsstoff nach Art des Aluminiumthermits, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsstoff Magnesium und Silicium als getrennte Körper oder als Legierungen verwendet werden, wobei das Silicium infolge des höheren thermischen Effektes des Magnesiums selbst als aktiver Stoff wirkt.
2. Zur Ausführung des unter i. geschützten Verfahrens: ein Gemisch, bei welchem das Verhältnis der aktiven Reduktionsmittel derart ist, daß Silicium ^x/₄ bis ²/₃ des aktiven Reduktionsstoffes oder der Legierung bildet.
3. Zur Ausführung des unter 1. geschützten Verfahrens: ein Gemisch, bestehend aus Magnesium und Silicium und einer Eisensauerstoffverbindung, wobei Magnesium und Silicium als getrennte Stoffe oder als Legierung Verwendung finden ev. unter Hinzufügung aktiver oder inaktiver Metalle.