NO169159B - Fremgangsmaate for automatisk styring av den posisjon hvorsmeltet metall stoerkner i inngangspartiet til roterende valser i et valsestoepapparat - Google Patents

Description

Fremstilling og rensing av metaller av

gruppe IV i det periodiske system.

Denne oppfinnelse vedrører fremstilling av metaller av gruppe IV i det periodiske system, som titan,zirkonium, hafnium etc, og nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte og et apparat for fremstilling av et metall av gruppe IV i det periodiske system i ren tilstand ved reduksjon av et halogenid av et slikt metall med et reduserende metall, hvor halogenidet reduseres inne i en retorte slik at det dannes et redusert produkt omfattende metallet av gruppe IV og forurensninger i form av reduserende metall og halogenid av det reduserende metall.

Tar man eksempelvis for seg fremstillingen av titan, så er det vanlig ved fremstilling av dette metall å redusere dets halogenid med et reduserende metall, slik som magnesium, natrium, ka-lium etc. Titantetraklorid blir hyppig brukt og innføres i løpet av et tidsrom til en masse av smeltet magnesium, slik at tetrakloridet reduseres i henhold til følgende reaksjonslikning:

Under en slik reduksjonsreaksjon dannes en porøs titansvamp inneholdende visse innesluttete biprodukter, blant annet magnesiumklorid. Under reduksjonsprosessen er det en tendens til dannelse av titansubklorider og vanligvis anvendes et overskudd av magnesium for å minske dannelsen av slike subklorider. I titansvampen vil det således foruten magnesiumklorid også finnes en viss mengde magnesium og mindre mengder subklorider som TiCl2 og

Under reduksjonsprosessen vil magnesium når det reagerer med titantetraklorid, foreligge i smeltet tilstand og flyte ovenpå det dannete biprodukt, magnesiumklorid. Titantetrakloridet innføres i flytende form og dusjes utover en dam av flytende magnesium. Mes-teparten' av titantetrakloridet flashfordamper under innføringen i den oppvarmete retorte som inneholder magnesiumet. Titansvampen dannes der hvor omsetningen mellom titantetrakloridet og magnesiumet finner sted, vanligvis i en sone nær overflatenivået av den smeltete magnesiumdam.

Det er et stadig behov for titan og andre metaller av gruppe IV i det periodiske system med høy renhetsgrad. Por rensingen av et metall av gruppe IV fremstilt ved reduksjon av et halogenid av et slikt'metall med et reduserende metall er det tidligere blitt b.enyttet vakuumdestillasjon, hvorved materialet som skal renses oppvarmes i et lukket system under vakuum, og forurensningsdam-pene fjernes etter hvert som de dannes med det apparat som frembringer vakuum i systemet. En slik fremgangsmåte er for eksempel vist i U.S.A.-patentskrift 2.663.664. Denne fremgangsmåte tar imidlertid altfor lang tid og gir problemer på grunn av faren ved innvendig sammenbrudd av retorten hvor rensingen utføres på grunn av trykkforskjellen som oppstår mellom innsiden og utsiden av retorten. Andre fremgangsmåter som vist i U.S.A.-patentskrift 2.983.600 foreslår å varme opp produktet for å danne en overkokt væske av urenheter som så trekkes ut ved fordampning. Dette krever meget høye temperaturer og medfører særlige begrensninger når det gjelder konstruksjon av retorten. Ved mange renseteknikker som er kjent blir først det produkt som skal renses fremstilt og deretter overført til en annen retorte for rensing, hvilket med-fører transportproblemer.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse kjennetegnes en fremgangsmåte som angitt innledningsvis ved at det som det direkte produkt av en slik reduksjon dannes inne i retorten et porøst lag av det urene metall, som strekker seg horisontalt i retorten og deler det indre av retorten i et øvre og et nedre område som atskilles helt fra hverandre av laget, at forurensningene i det reduserte urene metall fordampes samt at det innføres inert gass til ett av områdene, føres gjennom det porøse lag og fjernes fra det andre område under dannelse av en trykkforskjell mellom de to områder, idet den inerte gass fører med seg forurensninger som har fordampet i retorten.

Således reduseres halogenidet av net allet av gruppe IV inne i retorten, og et lag som skiller retorten i to områder fremstilles som et direkte produkt av reduksjonstrinnet. Uten at det er nød-vendig med noen videre behandling av dette produkt fjernes forurensningene ved sirkulasjon av en inert gass gjennom laget. Med en inert gass inne i retorten behøver det ikke oppstå noen over-dreven trykkforskjell mellom innsiden og utsiden av retorten, som kunne resultere i innvendig sammenbrudd av retorteveggene. I enhver prosess som vedrører fordampning av forurensninger, avtar hastigheten hvormed forurensningene fjernes etter som konsentra-sjonen av forurensningene minsker, og for å oppnå et sluttprodukt som har en høy renhetsgrad, må rensingen vanligvis utføres over et lengre tidsrom. Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse fremskynder imidlertid bestrykningen av den inerte gass rensingen meget.

Hensiktsmessig innføres den inerte gasstrøm i det øvre område av retorten og trekkes bort fra det nedre, slik at gassen strømmer nedover gjennom laget og gasstrømmens retning derved supplerer tyngdekraften i frembringelsen av en strøm av smeltete forurensninger nedover fra laget og ned i området under Igget. Det er ønskelig at den inerte gass oppvarmes før den innføres i retorten under rensingen.

Oppfinnelsen vedrører også et apparat for utførelse av den nye fremgangsmåte som omfatter en retorte, en perforert bærende plattform i retorten som er hevet over retortens bunn, et stand-rør med en åpen ende og som kommuniserer med retortens indre i et punkt som ligger under plattformen, hvor standrøret strekker seg oppover fra den åpne ende til en høyde over plattformen, et materør med en åpen ende som kommuniserer med retorten i et punkt som ligger over plattformen, samt innretninger som danner et lukket system med nevnte retorte og som ved drift bevirker sirkulasjon av en inert gass som strømmer inn i retorten gjennom materø-ret og forlater retorten gjennom standrøret.

Fortrinnsvis er standrøret inne i retorten direkte tilgren-sende en oppstående endevegg i retorten og et drenrør står i forbindelse med retorten under plattformen.

Por at oppfinnelsen skal bli klarere forstått vil en fremgangsmåte og et apparat nå bli beskrevet ved hjelp av eksempler under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Pig. 1 viser et sideoppriss, noe forenklet, visende deler av en ovn og anbrakt inne i ovnen en retorte for anvendelse ved frem-gangsmåtens utførelse.

Fig. 2 viser et tverrsnitt tatt langs linjen 2-2 i fig. 1, illustrerende ytterligere detaljer ved retorten.

Pig. 3 viser et forenklet skjematisk prosessdiagram visende hvordan en inert gasstrøm kan sirkuleres gjennom retorten under feiing av retorten for frembringelse av rensing av dens innhold.

På tegningene er vist en jernretorte eller reaksjonsbeholder som kan anvendes for reduksjonen og den etterfølgende renseprosess, hvilken beholder kan ha form av en avlang hul sylinder lukket i begge ender og plassert med sylinderaksen horisontalt. Retorten vist ved, 10 i fig. 1 omfatter således en sylindrisk mantel 12 og endevegger 14, 16 som stenger for mantelens ender. Ved fremstillingen av titan fra dets halogenid under anvendelse av magnesium som reduksjonsmiddel mates retorten først med magnesium ved å plassere magnesiumblokker på en reaktorrist inne i retorten, som vist ved 18, og som spenner over mantelen litt over retortens bunn. Risten som er en perforert understøttende plattform kan ha form av et flertall avlange, parallelle skinner,plassert i sideveis av-stand fra hverandre for å muliggjøre strømning av gass mellom skinnene mellom områdene beliggende over og under risten.

Retorten 10 er vist båret av en vugge 20 montert på en kjør-bar ovnsbunn 22. Plensete hjul på undersiden av ovnsbunnen under-støtter den for rullende bevegelse på skinner 26. Den kjørbare ovnsbunn muliggjør at retorten lett kan føres inn i og ut fra den

omgrensende ovn, delvis vist ved 28.

Ovnen har vegger og tak fremstilt av vanlig ildfast materiale. Den kan også ha dører som antydet ved 28a, anordnet for å frembringe en fullstendig lukket innhegning om retorten. Ovnssi-dene kan være forsynt med passende huller for anbringelse av gassbrennere (ikke vist) som frembringer den nødvendige varme for ov-nens oppvarming under drift.

Visse rørledninger er vist i forbindelse med retorten, hvilke brukes for innføring og fjerning av materiale fra retorten. Spesielt er det vist rør 30, 32, 34 og 36 som strekker seg inn i retorten fra motsatte endevegger. Disse rør har oppoverbøyde ender, vist ved 30a, 32a, 34a og 36a, hvilke kommuniserer med retortens indre. Under fremstillingen av titan strømmer titantetraklorid inn i retorten gjennom disse rør og bobler ut gjennom de oppoverbøyde ender, slik at tetrakloridet dusjes utover retortens bunn og for-damper. Det vil bemerkes at de oppoverbøyde rørender er anordnet fordelt langs lengden av retorten. På grunn av denne avstandsfor-deling og delingen av det innstrømmende titantetraklorid i flere strømmer samt fordampningen av tetrakloridet når det strømmer ut fra de oppoverbøyde rørender, blir det jevnt fordelt inne i retorten. Strømningen av titantetraklorid gjennom rørene 30, 32, 34 og 36 reguleres ved manøvrering av passende ventiler, slik som ventilen 31.

Et rør 37 strekker seg inn i retorten fra dennes venstre side som sett i fig. 1. Dette rør åpner seg oppover inn i retortens indre under risten 18 og frembringer en tappeledning for smeltet materiale fra retorten. Strømningen gjennom røret 37 reguleres ved åpning og lukking av en boring 37a anordnet i en vegg 37b som spenner over røret 37 i et område som ligger innenfor ovnen. Et luftkjølt konisk formet stoppe-element 37c føres inn i boringen 37a for lukking av denne, og trekkes ut fra boringen eller fjernes mot venstre som vist i fig. 1, for å åpne boringen slik at fluidumsstrømning kan finne sted gjennom røret 37.

I forbindelse med retortens høyre ende i fig. 1 er vist et rør 40 som utgjør en lufteledning for apparatet. Røret strekker seg ut gjennom ovnen og er forbundet med en ventil (ikke vist) for åpning og lukking av røret.

Som allerede kort omtalt, utføres rensingen av reduksjons-produktet ved å sirkulere en inert gass gjennom retorten,og denne gass-sirkulasjon frembringes ved innføring av gassen gjennom en innløps led n i rig 42 og bortføring av gassen gjennom en utløpsledning 44.

Som vist omfatter innløpsledningen 42 et rør som strekker seg i form av avlange rørlengder tilnærmet parallelle med retortens lengde og plassert nær toppen og de øvre sider av retorten. Ved en-den 42a kommuniserer røret med retortens indre. Den inerte gass blir før den resykleres til retorten, underkastet en prosess hvorved forurensninger fjernet med gassen utskilles fra denne. Denne utskilling skjer i det foreliggende apparat ved kraftig kjøling av gassen. Ved anordning av de beskrevne rørlengder i forbindelse med ledningen 42 forvarmes gassen som strømmer gjennom ledningen før den innføres i retorten. Ved forvarming av gassen til en temperatur tilnærmet lik temperaturen inne i retorten hindres kjøling av for-dampete forurensninger i retorten, hvilket resulterer i en mer ef-fektiv feiing av retorten.

Ved 43 er vist en ventil som regulerer strømmen gjennom inn-løpsledningen 42. Rør vist ved 43a, 43b og 43c er forbundet med en vakuumkilde (for evakuering av systemet), en tilførsel av inert gass og en trykkre gula tor (ikke vist). Passende ventiler (ikke vist) er anordnet for lukking av de forskjellige ledninger når det er ønsket.

Ved reduksjon av halogenidet med magnesium dannes en porøs svamp over risten, hvilken svamp strekker seg oppover, vanligvis til halvparten av reaktorens høyde. Dette svamplaget strekker seg kontinuerlig mellom endeveggene og sideveggene og danner en skil-levegg eller deler som skiller retorten i to områder, ett beliggende over svamplaget og det andre beliggende under risten. Inn-løpsledningens ende 42a som kommuniserer med retorten nær dens topp, kommuniserer med det øvre av disse to områder.

Utløpsledningen 44 omfatter et oppovertrekkende vertikalt rør 44c inne i retorten og utgjør hva som i det følgende vil bli omtalt som et standrør. Som vist i fig. 1, utgjør den venstre del av dette standrør i virkeligheten en del av endeveggen 14. Ved 44a er antydet en åpen bunn for ledningen 44, hvilken bunn er plassert direkte inntil bunnen av risten 18. Utløpsledningen kommuniserer således inne i retorten med det nedre av de to ovenfornevnte områder. Ledningen forlater retorten gjennom et horisontalt rør 44b. På utsiden av ovnen (og således ikke behøver å motstå ovnsvarmen) er anordnet innretninger for lukking av utløpsledningen i form av en plate 45 som er innført mellom flenser som forbinder to deler av ledningen 44. For å åpne ledningen fjernes festeanordninger 47 som forbinder flensene, for å muliggjøre fjerning av platen 45. Med platen fjernet kan så flensene festes sammen igjen for å skjøte sammen ledningsdelene, hvilket bringer retorten i kommuni-kasjon med renseapparaturen for den sirkulerende gass, hvilket vil bli beskrevet i det følgende.

Ved 49 er vist en ledning gjennom hvilken inert gass kan innføres i ledningen 44. Under reduksjonen av titantetrakloridet er platen 45 på plass, som illustrert, stengende utløpsledningen 44. Med et trykk inne i retorten overskridende atmosfæretrykket vil smeltet materiale (magnesium) ha tendens til å bli tvunget inn i standrøret gjennom dets åpne bunnende. Ved innføring av inert gass gjennom ledningen 49 frembringes en trykktilstand inne i standrøret som hindrer en akkumulering av magnesium inne i dette. Ved å bemerke seg trykknivået som kreves for fullstendig å holde standrøret klart for smeltet materiale, og trykket av inert gass inne i retorten ved dette tidspunkt, kan nivået for smeltet materiale inne i retorten bestemmes. Det vil forstås at en ventil er anordnet (ikke vist) for åpning og lukking av ledningen 49.

Standrøret er plassert inne i retorten og temperaturen i standrøret blir således tilnærmet den samme som temperaturen i retorten. På grunn av at standrøret strekker seg oppover fra en åpen bunnende, og ved å anordne innretninger for regulering av trykket inne i standrøret, kan uønsket strømning av smeltet materiale gjennom standrøret under reduksjonstrinnet av prosessen hindres. Det skal også bemerkes at standrøret har et firkantet tverrsnitt, hvilket er et tverrsnitt av ikke-minskende side-til-side dimensjonsøkning fra retortens indre mot endeveggen 14. På grunn av denne konstruksjon hindres svamp som er fremstilt inne i retorten fra å dannes på baksiden av standrøret på en slik måte at den omsirkler røret og hindrer fjerning av endeveggen 14 ved det tidspunkt da retorten skal åpnes etter fullførelsen av prosessen. Idet endeveggen tas av fra mantelen 12, kan den lettvint tas bort fra retorten uten at svampen hindrer dette.

I henhold til oppfinnelsen utføres rensing av metallet, fremstilt i retorten ved reduksjon av metallhalogenidet, ved atmosfæretrykk eller tett opp til atmosfæretrykk i retorten. Dette eliminerer behovet for en vakuumovn slik det kreves' ved visse ty-per av hittil kjente apparater, og den samme ovn kan brukes til å varme opp retorten under rensingen så vel som under prosessens re-duksjonstrinn. Rensingen utføres ved fordampning av forurensningene og etterfølgende feiing av forurensningene fra retorten ved hjelp av en sirkulerende inert gass, som for eksempel argon eller helium, gjennom retorten, idet gassen føres nedover gjennom reak-sjons produktet som foreligger i form av en porøs svamp strekkende seg over reaktorristen. Rensingen utføres med det indre av retorten oppvarmet til en temperatur som ligger over forurensningenes smeltepunkter, hvorved disse foreligger i smeltet tilstand og har et relativt høyt damptrykk. Strømningen av den inerte gass nedover gjennom svamplaget under gassens vandring fra innløps- til utløps-ledningen fremmer "blandingen av den inerte gass med dampene som søkes fjernet. Dessuten supplerer den nedoverrettete gasstrømning tyngdekraftens virkning i å påskynde strømmen av smeltete forurensninger nedover gjennom mellomrommene i laget til et område som støter opp til undersiden av laget hvor forurensningene best utsettes for fordampning og fjerning.

Idet den inerte gass forlater retorten, skilles forurensnin-, gene fra gassen som så resirkuleres.

I fig. 3 er skjematisk vist et slikt apparat for fjerning av forurensninger fra den resirkulerende gass, og er gitt henvis-ningstallet 50. Av figuren vil det sees at utløpsledningen 44 strekker seg fra retorten og kommuniserer med det indre av hva som heretter vil bli kalt en oppsamlingsretorte 51 i en varm kondensa-toranordning generelt betegnet med 52. Retorten 51 er plassert inne i en ovn 54, hvis vegger er laget av ildfaste materialer og forsynt med passende gassbrennere for oppvarming av den deri an-brakte oppsamlingsretorte. Under normale operasjonsbetingelser og under sirkuleringen av den inerte gass for å feie forurensningene ut av retorten 10 blir retorten 51 ikke tilført varme utenfra,og temperaturen i retorten 51 vil stabilisere seg på et nivå litt under smeltepunktet for forurensningene som bæres av gasstrømmen inn i retorten.

Over oppsamlingsretorten er vist en skorstein 56 på hvis topp er montert et filterhus 58. Inne i dette filterhus er anbrakt de vanlige filterelementer som tjener til å filtrere ut faste partikler fra gasstrømmen som passerer gjennom filterelementene og inn i en ledning 60 som fører ut fra toppen av filterhuset. Gass fra retorten 10 strømmer således inn i oppsamlingsretorten hvor en viss kondensering av de av gassen medførte forurensninger til faste partikler finner sted, hvoretter gassen strømmer inn i bunnen av skorsteinen (som vanligvis er vannkjølt) hvor fullstendig kondensering finner sted. Gassen passerer så gjennom filterelementene i filterhuset,og faste materialer kondensert i den varme kon-densatoranordning og oppsamlet på filteret vil falle tilbake i retorten 51 og oppsamles der.

Fra ledningen 60, som kan være vannkjølt ved anordning av en kjølekappe skjematisk vist ved 61 for ytterligere å nedsette gass-temperaturen, strømmer gassen inn i en eller flere kalde filteren-heter 62, hvor gjenværende kondenserte forurensninger revet med av gassen skilles fra denne. De kalde filterenhetene omfatter også vanlige filterelementer på hvilke partiklene samles under gassens strømning gjennom filterelementene.

Når gassen forlater de kalde filterenhetene, strømmer den gjennom en ledning 64 til inntakssiden av en pumpe 66. Pumpen re-sirkulerer den nå rensete gass til retorten 10 gjennom matelednin-gen 42, idet trykket av gassen ved innstrømning i retorten 10 ty-pisk har et overtrykk på fra 0,0175 til 0,35 kg/cm .

I henhold til oppfinnelsen har det dannet seg et svamplag i retorten 10, hvilket varierer fra omkring 20 til 60 cm i tykkelse, og trykkfallet i gassen som strømmer tvers gjennom dette lag, kan variere fra 0,028 til 0,175 kg/cm . Hvis trykkfallet gjennom laget faller under dette område, tyder det på at det har vært en uhen-siktsmessig dannelse av laget, og at laget inneholder et hull eller huller som frembringer en omføringsforbindelse,slik at gassen ikke strømmer gjennom mellomrommene i svamplegemet. Ved et trykk-fall som vesentlig overskrider det antydete område, kreves det høyere trykk i retorten, hvilket har den ulempe at det øker mu-ligheten for gasslekkasje, som igjen krever trykkutstyr etc.

Ved fremstillingen av et reaktivt metall og den etterføl-gende rensing ble til å begynne med ca. 7.200 kg magnesium plassert i retorten 10 i form av magnesiumblokker fordelt'over ris-tens 18 toppflate. Retorten ble så lukket ved å sveise endeveggene på plass, og ledningen 44 lukket ved hjelp av platen 45. Andre ventilreguleringer ble foretatt for frembringelse av et lukket system i retorten, hvoretter retorten ble evakuert og etterfylt med helium under frembringelse av et overtrykk på 0,035 kg/cm i retorten.

Med retorten plassert inne i ovnen og ovnsdørene lukket ble ovnen startet opp for å heve temperaturen i re torteveggene til omkring 800°C. Dette frembrakte en dam av smeltet magnesium fra mag-ne siumblokke ne , slik at overflaten av dammen var plassert noe over toppen av risten 18, og ved et nivå tilstrekkelig til å tette for den åpne ende 44a av standrøret fra retortens indre. Omkring 21.000 kg flytende titantetraklorid ble så matet inn i retorten gjennom ledningene 30, 32, 34 og 36 med en begynnelseshastighet av 450 kg/time i noen få første timer, hvilken hastighet så ble ø-ket til omkring 1.350 kg/time. Den nødvendige tid for tilførsel av tetrakloridet var omkring 17 timer. Under tilførselen av titantetrakloridet ble veggene i retorten holdt på en temperatur som varierte mellom 800 og 900°C. Inert gass, det vil si helium, ble tappet fra retorten gjennom utblåsingsledningen 40 for å holde overtrykket inne i retorten under ca. 0,245 kg/cm 2.

Etter at ca. 60$ av titantetrakloridet var blitt tUsatt og etter ca. 10 timers forløp, ble smeltet biprodukt, magnesiumklorid, tappet av fra retorten gjennom ledningen 37. Tappingen av det smeltete magnesiumklorid ble foretatt for å holde overflaten av den smeltete magnesiumdam, som fløt på det smeltete salt, i et område som strakk seg fra toppen av reaktorristen til et område ca. 25 til 60 cm over toppen av risten.

Etter at alt titantetraklorid var blitt tilsatt retorten, fikk denne henstå under oppvarming i en utlutningsperiode på ca. tre timer, hvorunder eventuelt gjenværende titantetrakloriddamper i retorten fikk anledning til å reagere. Under tilførselen av tetrakloridet og under den etterfølgende utlutningsperiode fikk ingen tetrakloriddamper anledning til å strømme inn i standrøret på grunn av tetningen av rørets åpne bunnende, frembrakt av det smeltete materiale i bunnen av retorten. Etter utlutningsperiodens slutt ble alt smeltet materiale i retorten som ikke ble holdt tilbake av svampen, tappet av gjennom ledningen 37. Det hadde dannet seg ca. 5.500 kg titansvamp i retorten, jevnt fordelt som et lag på ca. 35 cm's tykkelse over reaktorristen. Det ble antatt at svampen inneholdt ca. 1.800 kg ureagert magnesium og 3.600 kg forurensninger, omfattende magnesiumklorid og titansubklorider.

Etter fullførelsen av reduksjonsreaksjonen og etter avtapping av alt magnesiumklorid, og med anlegget 50 anordnet for fjerning av forurensninger fra den resirkulerte gass, omfattende kondensatoranordningen evakuert og etterfylt med helium (normalt vil dette allerede stå ferdig), ble platen 45 fjernet og ledningen 44 forbundet med retorten 51. Ventilen 43 ble åpnet slik at retorten 10 og anlegget 50 for fraskilling av forurensninger fra den resirkulerte gass utgjorde deler av ett enkelt lukket system. Pumpen 66 ble så startet for frembringelse av sirkulasjon av helium fra innløpsledningen 42 inn i området over svamplaget i retorten, gjennom svamplaget og så gjennom standrøret 44c til retorten 51.

En gasstrøm gjennom ledning 42 resulterte i 28 m gass pr. minutt. Et trykk på nedstrømssiden av pumpen på 0,28 kg/cm var tilstrekkelig til å frembringe passende sirkulasjons- og trykkbetingelser inne i retorten 10.

Under sirkulasjon av den inerte gass gjennom anlegget ble ovnen oppvarmet for å holde en temperatur i retorten på ca. 1.025°C Temperaturen i retorten i det varme kondensatoranlegget var omtrent 400°C, og temperaturen i heliumgassen som forlot filterne i filterhuset 58 var omkring 300°C. Etter å ha passert gjennom de kalde filterenhetene og ved innløpet til pumpen hadde den inerte gass en temperatur på omkring 65°C, hvilken temperatur var lav nok til å hindre beskadigelse av pumpen.

Rensing ved feiing av inert gass gjennom retorten ble fort-satt i ca. 60 timer. I dette tidsrom ble forurensningene i form av magnesium og magnesiumklorid samlet i den varme kondensator og i mindre grad i de kalde filterenhetene. Ved slutten av rensetrinnet ble ovnen for retorten 10 slått av og retorten avkjølt til 600°C. Retorten ble så fjernet fra ovnen og( fikk kjøles til rom-temperatur. Luft ble deretter gradvis tilført retorten for kon-disjonering av svampen. Endeveggene ble så fjernet og et lag titansvamp ble iakttatt plassert over reaktorristen, omfattende rent titan som ikke inneholdt mer enn ca. 0,1$ klor.

I de første timer av rensetrinnet hadde en del smeltete forurensninger tendens til å samle seg som en dam i bunnen av retorten, hvilket kan fjernes ved avtapping.

Under reduksjonen av tetrakloridet med magnesium antas overflatenivået av magnesiumdammen å ha holdt seg mellom bunnen og toppen av det dannete svamplag, idet reduksjonen under dannelse av svamp finner sted omtrent der hvor tetrakloridet kommer i kontakt med magnesiumdamper, hvilket vil være direkte over magnesiumdammen. Det skal bemerkes at dette nivå ble regulert ved avtapping av magnesiumklorid med mellomrom etter hvert som det ble dannet. Lengden 44c eller standrøret av utløpsledningen 44 strekker seg inne i retorten til en høyde godt over toppen av det dannete svamplag og således over toppnivået av magnesiumdammen som danner svampen. Dette hindrer enhver strømnung av smeltet materiale under tyngdekraftens virkning fra retorten gjennom ledningen 44. Med et trykk inne i retorten 10 svakt overskridende atmosfæretrykket vil det være en viss tendens til at smeltet materiale vil tvinges oppover i. standrøret gjennom dets åpne bunnende, men enhver strømning ut fra retorten gjennom røret eller ledningen 44 vil lett kunne hindres gjennom passende regulering av trykket inne i standrøret under anvendelse av ledningen 49 som allerede beskrevet.

Den eneste ventilregulering somjkreves i anlegget som må motstå temperaturbetingelsene inne i ovnen, er den som styrer strøm-men av smeltet materiale gjennom ledningen 37. Det koniske stoppe-element 37c eller liknende konstruksjoner er vel skikket til å motstå de aktuelle temperaturtUstander, og frembringer ønsket regulering av fluidumstrømmen gjennom ledningen 37.

I noen anlegg kan det være ønskelig å utføre tapping av smeltet magnesiumklorid under anvendelse av ledningen 44. Por frembringelse av strømning gjennom standrøret frembringes en trykktilstand inne i retorten som er tilstrekkelig til å tvinge smeltet materiale opp gjennom standrøret og inn i den horisontale rør-lengde 44t>. Med en slik modifikasjon av oppfinnelsen vil ventilen frembrakt ved platen 45 være unødvendig.

Ved å passere gjennom de avlange rørlengder av innløpsled-ningen 42 som er plassert inne i ovnen, ble den inerte gass for-varmet til en temperatur tett under 1.000°C, hvilken temperatur naturligvis er godt over smeltepunktene for magnesium og magnesiumklorid, og gassen som strømmer inn i retorten 10 vil derfor frembringe minimum av kjøling av materialene inne i retorten.

I tilfelle av fremstilling av reaktive metaller som zirko-nium eller hafnium er halogenidet et fast stoff, og retorten blir da til å begynne med matet med det faste halogenid så vel som massen av reduserende metall, slik som magnesium. Ved slik fremstilling er innløpsledningen beskrevet for innføring av tetraklo-rid ikke nødvendig. Reduksjonen av tetrakloridet ved disse andre metaller finner sted ved sublimasjon av halogenidet, slik at halo-geniddampene strømmer i retorten til området for det reduserende me tall.

Ved nedoverrettet strømning av den inerte gass gjennom svamplaget under rensetrinnet samvirker den strømmende gass med tyngdekraften i eksponering av rester i den porøse svamp, hvilket letter fordampningen av disse rester.

Det vil forståes at i henhold til oppfinnelsen blir området under reaktorristen under reaktortrinnet brukt som et område for å holde magnesiumet i smeltet tilstand og for å holde de smeltete biprodukter, først og fremst magnesiumklorid,etter at dette er dannet. Under rensetrinnet blir innholdet i dette område tappet ut, og det blir holdt på et trykk som er lavere enn trykket i området over svamplaget, hvorved det i anlegget virker til å fremme gasstrømning i en gitt retning gjennom det dannete svamplag.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et metall av gruppe IV i det periodiske system i ren tilstand ved reduksjon av et halogenid av et slikt metall med et reduserende metall, hvor halogenidet reduseres inne i en retorte slik at det dannes et redusert produkt omfattende metallet av gruppe IV og forurensninger i form av reduserende metall og halogenid av det reduserende metall, karakterisert ved at det som det direkte produkt av en slik reduksjon dannes inne i retorten et porøst lag av det urene metall, som strekker seg horisontalt i retorten og deler det indre av retorten i et øvre og et nedre område som atskilles helt fra hverandre av laget, at forurensningene i det reduserte urene metall fordampes samt at det innføres inert gass til ett av områdene, føres gjennom det porøse lag og fjernes fra det andre område under dannelse av en trykkforskjell mellom de to områder, i-det den inerte gass fører med seg forurensninger som har fordampet i retorten.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den inerte gass innføres i det øvre område og fjernes fra det nedre område, idet gassen strømmer nedover gjennom laget under sin bevegelse fra det ene til det andre av de nevnte områder, slik at den nedoverrettete gasstrømning fremmer strømningen av smeltete forurensninger nedover gjennom det porøse lag og inn i det nedre område.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at det fremstilte metall er titan som er dannet av reduksjonen av titantetraklorid med magnesium med dannelse av magnesiumklorid som et biprodukt og at innholdet av retorten oppvarmes til en temperatur over smeltepunktet for mag nesiumklorid under innføringen og fjernelsen av inert gass.

4. Apparat for utførelse av fremgangsmåten i henhold til et av kravene 1-3, karakterisert ved at det omfatter en retorte (16), en perforert bærende plattform (18) i retorten som er hevet over retortens hunn, et standrør (44c) med en åpen ende og som kommuniserer med retortens indre i et punkt som ligger under plattformen, hvor standrøret strekker seg oppover fra den åpne ende til en høyde over plattformen, et materør (42) med en åpen ende som kommuniserer med retorten i et punkt som ligger over plattformen, samt innretninger (50) som danner et lukket system med nevnte retorte og som ved drift bevirker sirkulasjon av en inert gass som strømmer inn i retorten gjennom materøret og forlater retorten gjennom standrøret.

5. Apparat i samsvar med krav 4, karakterisert ved at standrøret er plassert inne i retorten direkte inntil en opprettstående endevegg i retorten og som dessuten omfatter et tapperør (37) som kommuniserer med retorten under plattformen.