verfahren zur Gewinnung von Metallen und Legierungen. Es ist bekannt, lIetalle auf metallother- misehem Wege dadurch herzustellen, dass ihre Oxyde mit -Metallen hoher Verbrennungs wärme, z. B. Aluminium oder Magnesium, durch geeignete Zündmittel zur Reaktion ge bracht werden. Es ist. auch bekannt, die exo- therm verlaufende Reaktion durch Zufuhr von Wärme zu ermöglichen oder zu beschleu nigen.
Die Wärmezufuhr erfolgt. durch Er wärmung des Reaktionsgemisches vor Beginn der Reaktion oder auch durch Erhitzung des bereits in Reaktion getretenen Gemisches. Die Zuführung von Wärme wird dann für erfor derlich gehalten, wenn es sich darum handelt, hocbschmelzende 1Ietalle zu gewinnen, da hierbei die Reaktionstemperatur nicht immer ausreicht, das gewonnene Metall zum Schmel zen zu bringen.
Daneben wird eine solche zu sätzliche Erwärmung nur dann angewendet, wenn der Unterschied in den Verbrennungs wärmen des reduzierten Metalles und des reduzierenden Metalles zu gering ist, um die Reaktion in Gang zu bringen, wie dies z. B. bei der Herstellung von Ferrotitan aus Il- menit der Fall ist.
Die bisher verwendeten Verfahren brach ten indessen nur unvollständige Metallaus beuten, ein nicht unbeträchtlicher Teil der Metalloxyde verblieb in der Schlacke, ohne reduziert zu werden. Der Metallverlust in der Schlacke betrug meistens 10 bis 15 11,v, bei eini gen Metallen, z. B. Titan, bis zu 50/00,-. Theo retisch hätte es nun nahegelegen, mit Rück- sieht auf das llassenwirkungsgesetz, durch Erhöhung des Zusatzes an Reduktionsmittel zu der metallothermischen Mischung grössere Mengen des Metalloxydes zu reduzieren.
Es ergab sieh aber die Schwierigkeit, dass die Ver wendung eines über das theoretische Äqui- valenzverhältnis beträchtlich hinausgehenden L"bersehusses an reduzierendem Metall beim Arbeiten runter den bisher üblichen Bedingun gen zu einer wesentlich erhöhten Aufnahme desselben im reduzierten Metall führt. Da die Metallverbraucher aber den zulässigen Ge halt des erzeugten Metalles an reduzierendem Metall begrenzen,
erschien der erwähnte Aus weg nicht möglich. Auf Grund der vorliegenden Erfindung ist es aber nicht nur möglich, gute 1vIetallaus- beuten zu erzielen, sondern man kann auch im Metall jeden verlangten niederen Gehalt an Reduktionsmetall einhalten. Erfindungsgemäss werden nach dem. Ab brand der metallothermischen Mischung noch vorhandene Reste eines Reaktionspartners unter Zufuhr von Wärme zur Umsetzung ge bracht.
Die abgebrannte Masse wird beispiels weise so lange in Schmelzfluss gehalten, bis sich auch der in dem reduzierten Metall noch vorhandene Rest an Reduktionsmetall mit dem in der Schlacke verbliebenen Rest in Oxyd des herzustellenden Metalles umgesetzt hat. Am besten eignet sich hierzu eine Zufuhr von Wärme auf elektrischem Wege.
Zur Erzielung einer an Oxyden des zu gewinnenden Metalles praktisch freien Schlacke und zur Abkürzung der Nacherhit zung kann während des Nacherhitzens noch Reduktionsmetall. zugesetzt werden, und zwar so lange, bis der gewünschte niedrige Oxy d gehalt erreicht ist. Der Zusatz von Reduk tionsmetall wird zweckmässig empirisch ermit telt.
Ein in dem erzeugten Metall verblie bener zu grosser überschuss an Reduktions metall kann dadurch entfernt werden, dass nach Beendigung des Ausreduzierens der Sehlacke diese abgegossen wird und dass dann unter Nacherhitzen Oxydationsmittel so lange zugegeben werden, bis das erzeugte Metall entsprechend rein ist. Bei einer Ausführungs form des Verfahrens werden als Oxydations mittel Oxyde des zu erzeugenden Metalles zu gegeben, z. B. bei der Herstellung von Ferro- legierungen Eisenoxyd.
Bei richtiger Arbeits weise ist es möglich, auf diese Weise- das Me tallbad so weit wie gewünscht zu frischen, während anderseits der Schwermetalloxyd- gehalt der Schlacke sehr niedrig bleibt.
Wenn man dabei noch in Rechnung stellt, dass die beim Frischprozess anfallende Schlacken menge im Verhältnis zur Gesamtsehlacken- menge sehr klein ist, so fallen die hierbei ent stehenden 1VIetallverluste kaum ins Gewicht.
Die Reduktion des Oxydes kann ferner be reits mit einem so grossen Überschuss an Re- duk-tionsmetall erfolgen, dass die Schlacke entsprechend arm an Schwermetalloxyden an fällt, worauf die Schlacke abgegossen und das Metall nach Zusatz von Oxydationsmitteln unter Nacherhitzen weiter gereinigt wird. Hierfür wird das Bad bei genügender Tem peratur in Fluss gehalten,
so dass am Schlusse der Reduktion eine an Oxyden des zu gewin nenden Metalles fast freie Schlacke und ein genügend reines Endprodukt entstehen. Je höher während der Nachreaktionsperiode die Temperatur erhalten werden kann, desto ra scher verläuft die Umsetzung.
Nach beendeter Raffination kann Metall und Schlacke abgestochen werden. Der Ofen kann dann zu weiteren Reaktionen verwendet werden, im Gegensatz zu bisherigen Verfah- ren, bei welchen auf Block gearbeitet wird und der Ofen bei jedem Arbeitsgang erneut aufgeheizt werden muss.
Auch andere Schlackenreaktionen, vvie z. B. Entfernung von Schwefel aus dem Me tall, können während dieser Prozesse durch geführt werden.
Ausführungsbeispiele: 1. 1000 kg Chromoxyd werden mit einer empirisch ermittelten Menge Ahiminiumgriess gemischt und die Mischung in einem Ofen, der auch für Lichtbogenheizung eingerichtet ist, in der üblichen Weise zur Reaktion gebracht. Die erforderliche Menge des Aluminiumzu satzes richtet sich nach der Beschaffenheit des Oxydes, sie muss durch Vorversuehe ermittelt werden und liegt meist um etwa 5 bis 10'70-' über dem theoretischen Wert. Nach beendeter Reaktion werden die Elektroden in die Schlacke gesenkt und Strom eingeschaltet.
Es wird solange bei möglichst hoher Temperatur nacherhitzt, bis der Überschuss des Reaktions partners beseitigt, also die gewünschte Zusam mensetzung von Metall -Lind Schlacke erreieL-it ist. Ist der Überschuss des Reaktionspartners noch in der Schlacke vorhandenes Chromoxyd, wird dieses durch Zusatz von Aluminium re duziert.
Ist der Überschoss aber im Metall vorhandenes Aluminium, so wird letzteres durch Zugabe eines lletallox-ydes vorzugs weise Chromoxyd beseitigt., nachdem vorher die grösste Menge der vorhandenen Schlaekeii abgestochen wurde.
Die Naeherhitzungszeit beträgt etwa 3 bis 6 Stunden.
2. 1000 kg Vanadinsäure werden mit 500 kg Aluminiumgriess gemischt; als Fluss mittel werden 130 kg gebrannter Kalk zuge setzt und eine Menge Eisen, welche dem g.-e- wünschten Eisengehalt des Ferrovanadins entspricht. Von dieser Mischung werden dann etwa 100 kg in einen Ofen eingetragen und zur Entzündung gebracht. Während der Reaktion wird der Rest der Mischung nach und nach eingetragen.
Nach beendeter Reaktion werden die Elektroden in den Ofen gesenkt, es wird Strom eingeschaltet und während etwa #% bis 1 Stunde nacherhitzt. Hierauf wird in klei nen Portionen so lange Aluminiumgriess ein getragen, bis die Schlacke nur mehr einen Gehalt von etwa 0,2% V aufweist. Die hier für erforderliche Menge an Aluminiumgriess beträgt etwa 15 bis 25 kg. Liegt der Alumi niumgehalt des erzeugten Metalles noch über 1 % wird die Schlacke möglichst gut abge- gossen (etwa 800 bis 1000 kg).
Zur Vermeidung von Aufkohlungen soll jedoch noch eine 2 bis 3 cm starke Schlak- kenschicht auf dem Metall verbleiben. Es wird wieder weiter erhitzt und in kleinen Portionen so lange Vanadinsäure oder Eisen oxyd zugegeben, bis eine Probe des Metalles anzeigt, dass die verlangt maximale Grenze von Aluminium im Metall unterschritten ist. Dann wird Metall und Schlacke in eine Ko kille abgestochen. Der ganze Prozess dauert etwa 2 bis 3 Stunden. Die anfallende Frisch schlacke beträgt etwa 100 bis 200 kg mit 1 bis 2 % V.
Bei obiger Arbeitsweise werden unter Einrechnung der Verstaubungsverluste leicht Vanadinausbeuten von 96 bis 97 erzielt, ungerechnet des Metalles, das allen-