CH252826A - Verfahren zur Herstellung von praktisch von Verunreinigungen freiem Mangan. - Google Patents

Description

  Verfahren zur     Herstellung    von praktisch von Verunreinigungen     freiem    Mangan.    Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver  fahren zur Herstellung von praktisch von       Verunreinigungen    freiem Mangan.  



       Mangan        wird        bekanntlich    in grosser     Aus-          dehnung    in der Stahlindustrie zum Herstel  len von gewissen Typen     Manganstahl    an  gewendet, der für solche Konstruktionsteile  besonders wertvoll ist, die Abnutzung und  Beanspruchung ausgesetzt sind, z. B. starker       ssean,@priachung    ausgesetzte Schienenteile,       Eüila-en,    für     Kugelmühlen,    Kugeln usw.  



       Mangan    gelangt im     allbemeinen    in Form       von        Fürroman-an    zur Anwendung,     welches          eine        Eisenmanganlegierung    mit einem     höhe-          rün,    oder     niedrigeren    Gehalt an     Kohlenstoff          und    Silizium ist.

   Mangan und Eisen kommen  teils in Form einer der Formel     (1ZnFe)#.C     entsprechenden Verbindung vor.     Ferroman-          01an        wird    auch in     yrosser    Ausdehnung in     der          Stahlindustrie    für     Desoxydation,-Entschwef-          iun,;,        lind        Entkolilungszwecke    benutzt.  



       Ferromangan    wird im allgemeinen in       elektrischen    Ofen durch Reduktion mit Koh  lenstoff hergestellt. Es enthält gewöhnlich  etwa     6-7 ;C.     



  Für viele Zwecke sind die     Verunreinigun-          nen    in     Ferromangan,    und zwar besonders       Kohlenstoff,    ungünstig, und es sind deshalb       mehrere    Verfahren zur Herstellung von       Ferromangan,    das frei von     Verunreinigungen     ist,     vorgeschlagen    worden. Der Kohlenstoff  gehalt kann durch gewisse     Raffinierungs-          methoden    auf etwa 1 % heruntergebracht  werden.

   Hierbei     verschlacken    jedoch grosse    Mengen des vorhandenen Mangans, so     ja.ss     diese Methoden nicht besonders lohnend sind.  Selbst     Kohlenstoffmengen    der genannten  Grössenordnung sind bei der Herstellung ge  wisser     Stahlsorten        ungünstig,    und es ist des  halb von Bedeutung, den Kohlenstoff     auch     völlig entfernen zu können.  



  Metallisches Mangan kann auch durch  direkte     Reduktion    mit Kohlenstoff     hergestellt     werden; es besteht     aber    hier die gleiche  Schwierigkeit, indem es nicht möglich ist,  metallisches Mangan ohne einen bedeutenden  Gehalt an Kohlenstoff herzustellen. Da Man  gan ausser zur Stahlherstellung auch als Zu  satz zu andern     1Tetallen,    wie z.

   B. in Alu  miniumlegierungen,     Ma.ngan-Kupferlegierun-          gen,        Heuslerschen    Legierungen usw. ange  wendet     wird,        -und    da das     1Zetall    in diesen  Fällen so rein wie möglich sein muss, hat  man in solchen Fällen Reduktion mit Alu  minium anwenden müssen. Man     muss    hierbei  von einer     Mischung    von     Manganoxyd    und       Mangandioxyd    ausgehen und die     31angan-          oxyde    müssen von reinster Qualität sein.

    Durch Anwendung derartiger Ausgangspro  dukte und Aluminiumpulver kann man ein  verhältnismässig reines Mangan herstellen.  Da die     Ausgangsmittel    indessen kostspielig  sind, weil die Herstellung von     reinem.    Man  gandioxyd teuer ist, und da ferner Alumi  nium an sich ein verhältnismässig teurer Stoff  ist, ergibt es sich, dass die Herstellung von  metallischem Mangan kostspielig ist und dass  der Unterschied im Preise von     Ferromangan         und     Manganmetalldeshalb    unverhältnis  mässig gross ist.

       Anderseits    ist es klar, dass  man bei der Stahlherstellung metallisches,       kohlenstofffreies    Mangan dem     Ferromangan     vorziehen würde, falls der grosse Preisunter  schied dies nicht unmöglich     machte.     



  Wie aus dem     Vorstehenden    hervorgeht,  ist es von grosser Bedeutung, ein Verfahren  zur Trennung von Mangan von     .andern    be  gleitenden. Metallen, wie z. B.     Eisen    und Ver  unreinigungen, wie Kohlenstoff,     zu.    finden.  



  Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver  fahren zur     Lösung.    dieses Problems. Das Ver  fahren .ermöglicht in einfacher und verhält  nismässig billiger Weise .die     Herstellung    von  metallischem Mangan mit einem bisher in  der Technik unerreichtem     Reinheitsgrad.     



  Bei dem Verfahren geht man auf die Art  vor, dass man bei höherer Temperatur Man  gan aus     manganhaItigem    Material, z. B. un  reines Mangan oder     Manganlegierungen,    wie  z. B.     Ferr-o.mangan    oder Spiegeleisen, die       Verunreinigungen    wie     Kohlenstoff    und     andere     Elemente aufweisen, in einem     bleihaltigen     Lösungsmetall, z. B.

   Blei, das, wie es sich  gezeigt hat, das Mangan, nicht aber die       andern    üblich     vorkommenden    Legierungs  bestandteile auflöst, löst, wonach die das  Mangan begleitenden, im     Lösungsmeta11    un  löslichen Stoffe     von,der    gebildeten flüssigen       Bleimanganlegierung    abgetrennt werden, wor  auf diese abgekühlt wird, wobei     da.s    gelöste  Mangan ausgeschieden und darauf von dem  Lösungsmetall abgetrennt wird.

   Das erhal  tene Mangan, das gegebenenfalls noch immer  einen gewissen Gehalt an Verunreinigungen  aufweisen     kann,    kann, falls notwendig, aufs  neue in     Blei    bei höheren     Temperaturen    ge  löst werden, und nach der Ausscheidung aus  dem Blei erhält man Mangan,     :das    bedeutend  reiner als .das zuerst erhaltene ist. Wenn man  auf diese Weise fortfährt, kann man     nach     und nach zu einem Mangan von ausserge  wöhnlichem Reinheitsgrad -gelangen.  



  Es -hat sich indessen gezeigt,     dass    man       selbst    nach     einmaliger    Behandlung im allge  meinen ein     Mangan.    mit     ausserordentlich       hohem     Reinheitsgrad    erhält, der für die all  gemein vorkommenden Zwecke vollständig  genügt.  



  Das Verfahren ist in seiner     Ausführung     sehr einfach und beruht also darauf,     .dass    das  Mangan in .dem Blei bei höheren Tempera  turen leichter löslich ist als die üblich vor  kommenden Verunreinigungen und     begleiten-          .den    Metalle, und dass das in dem Blei auf  gelöste Mangan von dem Blei getrennt wird,  wenn dies auf niedrigere Temperaturen ge  kühlt wird.  



  Die Löslichkeit des Mangans in Blei ist  bei     400     C praktisch gleich null, aber die       Lös.liehkeit    steigt     mit    der Zunahme der Tem  peratur und ist bei     120,0     C etwa 10     %.    Wenn  .deshalb Mangan bei höheren Temperaturen       einlegiert    wird, kristallisiert es. bei niedrige  ren Temperaturen als metallisches Mangan  aus. Die üblich in     Ferromangan    ausser Man  gan .anwesenden Stoffe sind von einer der  artigen Natur, dass sie sich selbst bei höheren.  Temperaturen. praktisch nicht mit dem Blei  legieren.

   Dies ist vor allem der Fall mit     Koh-          lenstoff,    Eisen, Silizium, so dass beim Zusam  menschmelzen von     Ferromangan    mit Blei bei  genügend hoher Temperatur sich .das Mangan  im wesentlichen in das Blei einlegiert, wäh  rend Kohlenstoff, Eisen und Silizium unge  löst verbleiben.

   Diese Stoffe schwimmen oben  auf dem Bleibad und können     durch    Ab  schaben oder dergleichen entfernt     werden.     Nach     Entfernunb    der Verunreinigungen oder  .der begleitenden Stoffe wird .das     Manganblei     gekühlt, und hierbei scheidet sich das Man  gan aus und sammelt sich     oben    auf dem Blei  bad,     welches    völlig     manganfrei    wird und  von neuem zum Umschmelzen neuer Mengen       Ferromangan    benutzt werden kann.

   Das er  haltene     ausgeschiedene    Mangan kann für     sieb     umgeschmolzen werden, wodurch anwesende  kleine     Bleimiengen        ausgeschieden    oder ver  dampft werden.  



  Bei in einem     .elektrischen    Ofen bei etwa       1500 C    ausgeführten Versuchen     zeigte    es  sich, dass eine Einlegierung von Mangan aus       Ferromangan    in Blei ein Erzeugnis ergab.  das     durch    Abschrecken in Wasser 8,5 % Mn      enthielt.

   Durch Umschmelzen wurden aus       dieser    Legierung Kristalle freigemacht, die       reines    Mangan mit einigen     Verunreinigungen     von Silizium und Blei enthielten, während  Kohlenstoff und Eisen völlig verschwunden        -aren.    Die Analyse zeigte, dass das Erzeug  nis     9(J,7        i"'        111n    enthielt.  



  In der Praxis kann die beschriebene     Raf-          finierun-    mit. der     Yerromanganlierstellung     kombiniert werden, indem das geschmolzene       Ferroma.ngan    direkt aus dem Ofen in einen       Induktionsofen    geführt wird, wo das Blei in       geschmolzener    Form von so hoher Tempera  tur wie möglich vorhanden ist. Das Blei und  (las     Fürroman-an    werden darauf kürzere Zeit       einer    Induktionserhitzung ausgesetzt. wo  durch eine Einlegierung von     islangan    in das  Blei stattfindet.

   Das überschüssige     Ferro-          niangan    wird durch eine Trennwand oder  dergleichen zurückgehalten und .das Mangan  blei in einen andern Ofen entleert, wo das       Abkühlen    stattfindet, während gleichzeitig  eine reduzierende oder neutrale Atmosphäre  über dem Bade während der Abkühlung     auf-          rechterhalten    wird, um Oxydation des     aus-          kristallisierten    Mangans zu verhindern.

   Das  Mangan sammelt sich als fester Kuchen auf  dem Bleibad, wonach es, wenn die Tempera  tur auf 400  C gesunken ist, entfernt und in  einem Induktionsofen mit     kohlenstofffreier          Ausfüt        crung    umgeschmolzen werden. kann.  Das Blei     wird    darauf zur Behandlung neuer       1 < Ien-en        Ferromangan    in den Vorgang     zu-          rück@c    f     ührt.     



  Ferner hat. es sich gezeigt,     da.ss    es eben  falls     ni)glieli    ist., die     Reduktion    von     'Hang        an-          erzen    mit Kohlenstoff und den     Ra.ffinie-          rungsvorgang    in einem Arbeitsgange zu     kom-          l)

  inieren.    In diesem Falle werden     Mangan-          erze    direkt mit     Kohlenstoff    mit oder ohne       Anwesenheit    von     Flussmitteln    über einem       Bleibiid        liera.bgeschmolzen,    wodurch man auf       diese        Weise    -direkt eine     Bleimanganlegierung     erhält, die, darauf aus dem Bad entfernt und  auf     Herstellung    von Mangan weiter bear  beitet. wird.

   Bei dieser     Ausführungsform     kann     nian    als     Mangarierze    auch Manba.nsili-         ka,te        anwenden,    wobei sieh intermediär     Man-          gansilizid    bildet.  



  Dieses     11langansilizi.d    wird von Blei der  art zersetzt, dass sich das Mangan in -dem  Blei anreichert, während Silizium zurück  bleibt. Es ist deshalb möglich, Mangan aus       Mangansil.ikaterzen,wie    z. B.     Braunit,    wirt  schaftlich herzustellen, indem man das     Ma.n-          gansilikat,    vorzugsweise in Gegenwart einer  basischen Schlacke wie Kalk zusetzt, wobei  durch Reduktion mit Koks erst     oiliziu-mhal-          tigesMangan    und Kalksilikat gebildet wird;  die Anwesenheit von Blei bewirkt dann eine  Ausscheidung von Mangan, das auf     @die-se     Weise     reingewonnen    werden kann.

   Dies ist  von Bedeutung, da man bisher Mangan aus  Silikaten nicht, wirtschaftlich hat     .gewinnen     können.  



  Schliesslich soll erwähnt werden,     da.ss    der  Vorgang auch auf diese Weise ausgeführt  werden kann,     dass    eine Mischung von Blei  oxyden und     31anganoxyden    zusammen mit  Kohle in einem elektrischen Ofen erhitzt  werden. Es findet dann eine gleichzeitige Re  duktion von Bleioxyd und .den     Manganoxyden     :statt, wonach sich .das reduzierte Mangan in  dem gebildeten Blei auflöst. Nach der Aus  schei.dung .der gebildeten     Schlacken    und Ver  unreinigungen wird das erhaltene     Ma.nganblei     wie vorstehend beschrieben weiterbehandelt.  



  Man kann anstatt Blei auch gewisse Le  gierungen von Blei mit andern Elementen  zwecks Erhöhung .der Löslichkeit des Man  gans in Blei durch Bildung von z. B.     ternä-          ren        Legierungen    anwenden, die bei Abkühlen       metallisches    Mangan ausscheiden.  



  Der Lösungsvorgang kann auch ununter  brochen ausgeführt     werden,    indem     .die    in  einem Extraktionsofen gebildete     Bleiman-          banlegierung    ununterbrochen aus dem Ofen  abgezapft und nach dem Abkühlen der  Legierung das Blei in den     Extraktionsofen          zurückgepumpt        wird.    Dabei wird vorteilhaft  nur die obere, besonders     manganreiche    Schicht  kontinuierlich am     obern    Teil des Extraktions  ofens mit einer     Zapfvorriehtung    abgezapft.  



  Das Mangan wird vorteilhaft unter Um  rühren im Lösungsmetall gelöst     und,der    Vor-      gang, d. h. die     Ausscheidung    des gelösten  Mangans kann zwecks Verhinderung der  Oxydation des Mangans im Vakuum oder in  Anwesenheit     indifferenter    Gase ausgeführt  erden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Heretellung von praktisch von Verunreinigungen freiem Mangan, da durch gekennzeichnet, dass bei höherer Tem peratur Mangan aus manganhaltigem Mate rial in einem bleihaltigen Lösungsmetall ge löst wird, wonach die das Mangan begleiten den, im Lösungsmeta11 unlöslichen Stoffe von der gebildeten flüssigen Bleimangan legierung abgetrennt werden, worauf diese abgekühlt wird, wobei das gelöste Mangan ausgeschieden und darauf von dem Lösungs metall abgetrennt wird. UNTERANSPRt1 CHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass als Lösungsmetall Blei verwendet wird. 2. Verfahren. nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass als Lösungsmetall für das Mangan eine Bleilegierung verwen det wird, die bei höheren Temperaturen für Mangan eine höhere Löslichkeit als reines Blei aufweist. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Lösungsvor gang ununterbrochen ausgeführt wird, indem die in einem Extraktionsofen gebildete Blei manganlegierung ununterbrochen. aus dem Ofen abgezapft wird und nach dem Abküh- len der Legierung das Blei in den Extrak tionsofen zurückgepumpt wird. 4.

   Verfahren nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, .dass nur die obere, manganreiche Schicht kontinuierlich am obern Teil des Extraktionsofens. mit. einer Zapfvorrichtung abgezapft wird. 5,. Verfahren nach Patentanspruch, da. durch gekennzeichnet, dass das Mangan im Lösungsmetall unter Umrühren: gelöst wird. 6.

   Verfahren nach TTnteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, da.ss die Lösung in einem elektrischen Induktionsofen ausgeführt wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch, da .durch gekennzeichnet, dass die Ausscheidung des gelösten Mangans zwecks Verhinderung von Oxydation des Mangans im Vakuum aus geführt wird. B.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Ausscheidung des gelösten Mangans zwecks Verhinderung der Oxydation des Mangans in Anwesenheit indifferenter Gase ausgeführt Wird. 9. Verfahren nach Pa.tentan53pruch, da durch gekennzeichnet, dass als manga.nhalti- ges Material Mangansilizid benutzt wird.

   1'd. Verfahren nach Unteranspruch 9; da 4urch gekennzeichnet, dass durch Reduktion von. Mangansilikat .erhaltenes 11Tanga.nsilizid mit Blei derart behandelt wird, dass ,sich das Mangan in dem Blei aureichert, während das Silizium zurfickbleibt.