DE2247601A1 - Kraetzeflussmittel und verfahren zur behandlung von kraetze auf geschmolzenen metallen - Google Patents
Kraetzeflussmittel und verfahren zur behandlung von kraetze auf geschmolzenen metallenInfo
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Description
PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT1 DIPLOMCHEMIKER
5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90
Köln, den 7,9.1972
Eg/Ax/Hz
Foseco International Limited/ 285 Long Acre, Nechells,
Birmingham 37 5JR, England
Krätzeflußmittel und Verfahren zur Behandlung von Kratze auf geschmolzenen Metallen"
Die Erfindung betrifft Flußmittel für Schaum oder Krätze
und die Behandlung von Krätze auf geschmolzenen Metallen,
insbesondere Zink.
Geschmolzenes Zink, Cadmium, Blei, Zinn und ihre Legierungen
haben eine hohe Affinität zu Sauerstoff, und als Folge der Einwirkung der Atmosphäre bedeckt sich die
Oberfläche des geschmolzenen Metalls mit einem Oxydfilm·
Als Folge der Turbulenz im geschmolzenen Metall bildet sich Schaum oder Krätze auf der Oberfläche, Diese Krätze
besteht aus innig miteinander verbundenem Metall und Oxyd. Hochwertige Produkte können aus dem geschmolzenen Metall
nur hergestellt werden, wenn diese Krätze vor dem Guß entfernt wird« Ohne spezielle Behandlung ist jedoch ihre
Abtrennung von einem Metallbad nicht nur schwierig und zeitraubend, sondern auf Grund des hohen Gehalts an elementarem
Metall in der Krätze sehr unwirtschaftlich.
Zur Trennung der Kratze von Metallbädern wird in großem Umfange nach einem Verfahren gearbeitet, bei dem man dem
Bad Materialien zusetzt, die mit den Oxyafilmen so reagieren, daß das eingeschlossene Metall freigesetzt
wird. Diese Materialien werden als Krätzeaussohmelz-
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mittel oder Krätzeflußmittel bezeichnet. Die Reaktionen,
sind im allgemeinen exotherm, so daß die Kratze erhitzt wird lind freigesetztes Metall in daa Bad zurücklaufen
kann, anstatt zu erstarren. Ein trockener pulverförmiger Rückstand mit verhältnismäßig niedrigem Metallgehalt
bleibt zurück. Die Wirkungen der bekanntesten Krätzeflußmittel für Zink, Cadmium, Blei, Zinn und ihre Legierungen
beruhen auf Reaktionen einschließlich der Bildung von Chlorwasserstoff, Salzsäure und Oxychloriden, und
hauptsächlich auf diesem Wege wird eine erfolgreiche Trennung zwischen Metall und Oxyd erreicht. Diese Krätzeflußmittel,
darunter Ammoniumchlorid, Zinkammoniumchlorid und Zinkchlorid, sind wirksam, haben Jedoch den großen
Nachteil» daß sie bei den Betriebstemperaturen starke Rauchbildung verursachen, die lästig und zuweilen gesundheitsschädlich
ist. Darüber hinaus läßt die Rauchentwicklung unwirksames Ausschmelzen erkennen, da der Rauch
gewöhnlich aus brauchbarem Flußmittel besteht.
Ein weiterer Kachteil besteht darin, daß Rückstände, denen
halogenhaltige Materialien als Flußmittel zugesetzt worden
sind, in vielen Fällen für die direkte Rückführung zur Metallgewinnung oder in andere Prozesse ohne eine Röstung
oder Wäsche als Zwischenstufe ungeeignet sind. Dies ist der Fall bei der Herstellung von Zinksulfat für die
Elektrolyse von Zink und bei den verschiedenen Destillationsverfahren zur Herstellung von Zinkpulver. Darüber
hinaus ist die Reaktion zwischen Kratze und Flußmittel nicht immer vollständig, und der flüssige Zustand von eingeschlossenem
Flußmittel kann eine Explosionsgefahr darstellen, wenn die Kratze in ein Bad von geschmolzenem
Metall zurückgeführt wird.
Gegenstand der Erfindung ist die Behandlung von Kratze auf der Oberfläche von geschmolzenem Zink, Cadmium, Blei
oder Zinn oder geschmolzenen Legierungen dieser Metalle nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist,
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daß man auf die Schicht der Kratze auf dem geschmolzenen Metall ein Krätzeflußmittel aufbringt, das aus einem
Ätzalkali oder dessen Vorstufe besteht oder es als wesentlichen aktiven Bestandteil enthält· Vorzugsweise wird
außerdem gleichzeitig auf die Krätzeschicht eine Oxydationsmittel aufgebracht. Das Krätzeflußmittel kann ein
Ätzalkali und ein Oxydationsmittel enthalten. Einige dieser Flußmittel für die Kratze sind als solche neue Produkte
und bilden ein weiteres Merkmal der Erfindung.
Es wurde gefunden, daß diese Flußmittel für die Kratze
das darin enthaltene Oxyd angreifen und die Bildung von Zinkaten, Cadmiaten, Plumbaten oder Stannaten mit dem
Alkali verursachen. Dies führt zur !Trennung der Kratze und des darin eingeschlossenen Metalls, das in die Schmelze
zurückläuft. Die Kratze, die, wenn überhaupt, nur wenig eingeschlossenes Metall enthält, kann dann in üblicher
Weise beispielsweise durch Abstreichen entfernt werden. Die Anwesenheit eines Oxydationsmittels trägt mit zum
Erhitzen des Gemisches von Kratze und Flußmittel durch exotherme Reaktion mit einem Teil des eingeschlossenen
Metalls bei.
Bevorzugt als Ätzalkali werden Natriumhydroxyd und Kaliumhydroxyd.
Diese können als solche das Flußmittel bilden oder darin vorhanden sein, jedoch ist es zur leichteren
Handhabung häufig zweckmäßig, eine Vorstufe für das kaustische Alkali, d.h. ein oder mehrere Materialien zu
verwenden, die unter den Arbeitsbedingungen kaustisches Alkali in situ bilden. Geeignet als Vorstufen sind beispielsweise
Gemische von gelöschtem Kalk mit Natriumoder Kaliumsilicaten, -boraten oder -carbonaten.
Es ist auch möglich, das auf einen Träger aufgebrachte Ätzalkali dem Flußmittel zuzusetzen. Hierzu können
beispielsweise Materialien wie Aktivkohle, Huß, gebrannter Kalk, gelöschter Kalk, Asbest oder kolloidales Kiesel-
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gel mit einer wässrigen Lösung des Ätzalkalis imprägniert und gegebenenfalls anschließend getrocknet werden. Dieoe
Art der Anwendung ermöglicht eine genaue Regelung der verwendeten Flußmittelmenge und der Behandlungsgeschwindigkeit und schaltet einen Angriff auf den Behälter des
geschmolzenen Metalls, z.B. auf dessen feuerfeste Auskleidungen, aus. Sie wirkt ferner der zerfließenden Natur
des Ätzalkalis entgegen und verbessert auf diese Weiße die Fließfähigkeit und Leichtigkeit der Aufbringung doü
Flußmittels.
Die Fließfähigkeit und leichte Aufbringung von Flußmitteln, die Ätzalkali als solches enthalten, kann auch durch einfaches
Mischen des Ätzalkalis mit einem oder mehreren feinteiligen Materialien, die die Fähigkeit haben, Feuchtigkeit
chemisch oder physikalisch zu absorbieren, verbessert werden. Als feinteilige Materialien eignen sich
beispielsweise gebrannter Kalk, gelöschter Kalk, Ruß und kolloidales Kieselgel.
Als Oxydationsmittel können beispielsweise Alkalinitrate oder -chlorate oder deren Gemische verwendet werden. Wenn
das Flußmittel keine organischen Materialien enthält, wird als Oxydationsmittel ein Peroxyd, z.B. Natriumperoxyd,
gegebenenfalls in Kombination mit einem Alkalinitrat oder -chlorat bevorzugt. Gewisse Peroxyde haben den weiteren
Vorteil, daß sie unter den Einsatzbedingungen zusätzliches kaustisches Alkali insbesondere in Gegenwart
von Wasser bilden. Diese Bildung steigert die Außschmelzwirkung.
Nachstehend werden spezielle Beispiele von Flußmitteln genannt:
1. Flußmittel, die auf Träger aufgebrachte kaustische Alkalien enthalten, die durch Imprägnierung von feinteiligen
Materialien wie Graphit, Aktivkohle, Koka,-Ruß, Lampenruß, gebranntem Kalk, gelöschtem Kalk,
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BAD ORIGINAL
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kolloidalem Kieselgel,. Asbest, Asbesttalkum, feinteiligen Silicaten, Aluminosilicaten oder Feldspat
mit 20 bis 60%igen Lösungen von Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd in Mengenverhältnissen von 5 bis
50 Gew.-Teilen Lösung pro 100 Gew.-Teile Feststoff hergestellt worden sind.
2· Flußmittel, die feinteilige kaustische Alkalien und ein Feuchtigkeit absorbierendes, feinteiliges Material
wie gebrannten Kalk, gelöschten Kalk, Lampenruß oder kolloidales Silicat vorzugsweise in Mengenverhältnissen
von 20 bis 90 Gew.-% kaustischem Alkali und 10 bis 80 Gew.-% Feuchtigkeit absorbierendem feinteiligem
Material enthalten.
3. Gemische von feinteiligem gelöschtem Kalk und/oder
gebranntem Kalk mit Alkalihydroxyden, -boraten, -silicaten oder -carbonaten oder deren Gemischen,
wobei das Mengenverhältnis vorzugsweise bis zu 40% Kalk zu 20 bis 85% Alkaliverbindung beträgt.
4. Gemische der unter (3) genannten Art, die ein Peroxyd
(vorzugsweise ein Alkali-, Erdalkali- oder Wasserstoff peroxyd) mit oder ohne Wasser enthalten, wobei
das Peroxyd in einer Menge bis 50 Gew.-% des Gemisches
und das V/asser in einer Menge bis zu 10 Gew.-% des Gemisches vorhanden ist.
5· Gemische der unter (1) bis (4) genannten Art, die
zusätzlich Oxydationsmittel vorzugsweise in einem Anteil von nicht mehr als 40 Gew.-% des Gemisches,
z.B. Alkalimetalle, Barium- oder Strontiumchlorat
und -nitrat oder Bleioxyde, z.B. Bleiglätte und Bleimennige,
enthalten. Perchlorate, Permanganate und Persulfate können ebenfalls verwendet werden.
Es ist zu bemerken, daß die beim Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Flußmittel sauber und leicht au
handhaben sind, eine geringe Neigung zum Zerfließen haben
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— ο -
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und im Gebrauch keine starke Rauchbildung zeigen, ßie
führen zu Rückständen, die weder gesundheitsschädlich für die mit ihnen arbeitenden Personen noch schädlich
für die zu behandelnden geschmolzenen Metalle oder Legierungen sind. Ferner können die Kratzen ohne jede Zwischenschaltung
einer Röstung oder V/äsche zu allen Ketallgewinnungsverfahren
zurückgeführt werden. Falls erforderlich, können die zurückgeführten Kratzen Behandlungen,
z.B. Mahlen in der Kugelmühle, unterworfen werden. Darüber hinaus neigen die entfernten Kratzen nicht zum Zerfließen
und erfahren keine nachteilige Veränderung während der Lagerung.
Es ist ferner zu bemerken, daß die beim Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten und vorstehend genannten speziellen
Krätzeausschmelzmittel oder -flußmittel halogenidfrei sind. Zwar ergeben sich viele Vorteile der Erfindung
aue der Verwendung von halogenidfreien Flußmitteln, jedoch kann die Behandlungsmethode gemäß der Erfindung
gegebenenfalls auch in Kombination mit anderen Verfahren der Flußmittelbehandlung angewendet werden, d.h. die
Krätzeausschmelzmittel können gegebenenfalls halogenhaltige Materialien enthalten. Die Vorteile, die sich
aus der Anwendung der Erfindung ergeben, v/erden erzielt, sind jedoch proportional geringer.
Kratze auf der Oberfläche von geschmolzenem Zink bei einer Temperatur von 500 C wurde mit einem Flußmittel
der folgenden Zusammensetzung behandelt:
calciniertes Aluminosilicat 55 Gew.-% Natriumhydröxyd 30 Gew.-/<>
Kaliumnitrat 15 Gew.-#
Das Flußmittel wurde in die Kratze gerührt, wobei diese in ein trockenes Pulver mit niedrigem Gehalt an freiem
Zinkumgewandelt wurde. Während der Behandlung war die
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22A7601
Rauchbildung gering.
Ähnliche Ergebnisse wurden bei Verwendung eines Flußmittels der folgenden Zusammensetzung erhalten!
gebrannter Kalk 20 Gew.-%
Natriumhydroxyd 60 Gew.-%
Natriumnitrat 20 Gew.-%
Ähnliche Ergebnisse wurden bei Verwendung eines Flußmittels der folgenden Zusammensetzung erhalten:
Natriumborat 40 Gew.-%
gelöschter Kalk 23 Gew.-%
Natriumitrat 22 Gew.-#
Natriumperoxyd 13 Gew,-%
Wasser 2 Gew.-%
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Claims (6)
1. Verfahren zur Behandlung von Krätze auf der Oberfläche
von geschmolzenem Zink, Cadmium, Blei oder Zinn oder geschmolzenen Legierungen dieeer Metalle, wobei man
auf die Schicht der Krätze auf der Oberfläche der Metalle ein KrätzeausSchmelzmittel oder -flußmittel aufbringt,
dadurch gekennzeichnet, daß Flußmittel verwendet werden, die aus einem Ätzalkali oder dessen Vorstufe bestehen
oder das Ätzalkali oder dessen Vorstufe als wesentlichen aktiven Bestandteil enthalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Flußmittel verwendet werden, die Natrium- oder Kaliumhydroxyd als Ätzalkali enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß Krätzeflußmittel verwendet werden, die ein Oxydationsmittel
enthalten.
4. Krätzeflußmittel, enthaltend festes Natriumhydroxyd
oder Kaliumhydroxyd und ein Feuchtigkeit absorbierendes Material.
5· Krätzeflußmittel nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet,
daß sie gebrannten Kalk, gelöschten Kalk, Lampenruß oder kolloidales Kieselgel als Feuchtigkeit absorbierendes
Material enthalten.
6. Krätzeflußmittel, enthaltend ein mit einer wässrigen Natriumhydroxyd- oder Kaliuiiihydroxydlösung imprägniertes
festes Absorptionsmittel in Form von Graphit, Holzkohle, Lampenruß, gebrannt ein Kalk, gelöschtem Kalk,
Asbest, kolloidalem Kieselgel, Koks, Asbesttallcum, feinteiligen Silicaten, feinteiligen Aluminosilicaten
und Feldspat.
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7· Krätzeflußmittel, enthaltend ein Gemisch von gelöschtem
Kalk und einem oder mehreren Silicaten, Boraten und Carbonaten von Natrium oder Kalium.
8· Krätzeflußmittel nach Anspruch 4 bis 7» dadurch gekennzeichnet,
daß sie zusätzlich ein Oxydationsmittel, vorzugsweise ein Alkalinitrat, -chlorat, -perchlorat,
-permanganat und -persulfat und Bleioxydj, enthalten.
9· Krätzeflußmittel nach Anspruch 4· bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß sie als Peroxyde Alkali- und/oder Erdalkaliperoxyde und/oder Wasserstoffperoxyd enthalten.
3U98U/1 1 1 2
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| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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