DE939355C

DE939355C - Verfahren zur Herstellung von Schwermetallen aus ihren Halogeniden oder Boriden durch Umsetzung mit Kalk und Kohle

Info

Publication number: DE939355C
Application number: DEM20842A
Authority: DE
Inventors: Udo Dr Esch; Hans Dr Rausch; Werner Dr Schwartz; Helmut Dr Wendeborn
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1953-11-18
Filing date: 1953-11-18
Publication date: 1956-02-23

Description

Verfahren zur Herstellung von Schwermetallen aus ihren Halogeniden oder Boriden durch Umsetzung mit Kalk und Kohle Es ist bekannt, daß Ca O als starke Base chemisch sehr aktiv ist und bei Temperaturen oberhalb 5oo° C, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes, die meisten Schwermetalle aus ihren Verbindungen mit Säureradikalen zu verdrängen vermag nach MeC12 + CaO = CaC12 + Me0 Die entstehenden Schwermetalloxyde können in bekannter Weise, z. B. durch Reduktion mit Kohle oder Koks reduziert werden. Da Ca CO, bei Temperaturen oberhalb 8oo° C bereits deutlich dissoziiert, wäre demnach eine direkte Gewinnung von Schwermetallen aus ihren Chloriden in einem einzigen Arbeitsgang nach MeC12+CaC03+C=Me+CaC12+C02+C0 bzw. MeC12 '-, Ca C03+-,C=Me+CaC12+3CO denkbar.
Daß diese Reaktion bisher technisch nicht durchgeführt wird, liegt nicht daran, daß sie als solche oder die durch sie zu erzielenden Vorteile nicht bekannt waren, sondern daran, daß es keinen Schmelzapparat gab, der mit befriedigendem wirtschaftlichem Erfolg und mit der nötigen Betriebssicherheit arbeitete. Der schwer schmelzende Kalk ist reaktionsträge, so daß in Ofen der bisher üblichen Bauart, vor allem Schacht- und Flammöfen, die Umsetzung zu leicht schmelzendem CaC12 nur bei sehr hohen Temperaturen möglich war. Bei hohen Temperaturen verflüchtigen sich aber die Schwermetallchloride leicht, so daß der erforderliche innige Kontakt mit dem festen CaO bzw. CaC12 nicht gegeben ist und erhebliche Ausbeuteverluste eintreten. Außerdem verstopft der ungeschmolzene Kalk die Ofen in kurzer Zeit durch Bildung fester Ansätze.
Es würde nun gefunden, daß die genannten Reaktionen mit überraschend gutem Erfolg im an sich bekannten Drehflammofen, und zwar in besonders günstiger Weise in der als Kurztrommelofen bekannten Ausführungsform zum Ablauf gebracht werden können. Der zur Ansatzbildung neigende Kalk wird bei der Rotation ständig mit frischem Metallchlorid bespült, wodurch die Reaktion so beschleunigt wird, daß sie auch bei der wegen der Verflüchtigungsgefahr der Schwermetallchloride erforderlichen niedrigen Temperatur mit ausreichender Geschwindigkeit abläuft.. Diese Erkenntnis war insofern vollkommen überraschend, als daraus hervorgeht, daß der zeitbestimmende Vorgang nicht die chemische Reaktion zwischen dem Metallchlorid und dem Kalk, sondern die Diffusion des SchwermetalIchlorides in der Schmelze ist. Der an den Ofenwänden haftende Kalk wirkt im Drehrohrofen nicht als Störung, sondern als Vorzug, weil er die Auskleidung vor den im Schmelzfluß hochaggressiven Halogensalzen schützt und außerdem eine innige Durchmischung des Gutes bewirkt. Die als Kurztrommelofen bekannte Ausführungsart des Drehflammofens bietet zusätzlich noch die weiteren Vorteile einer bequemen Chargier- und Entleerbarkeit sowie beträchtlich verringerter Wärmeverluste infolge der ungefähr kugelförmigen Oberfläche dieses Ofens.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens hat es sich als günstig erwiesen, die staub- und pulverförmigen Schwermetallchloride unter Zuschlag der erforderlichen Menge von Kalk und Feinkohle vor der Aufgabe in den Drehrohr- oder Kurztrommelofen in an sich bekannter Weise zu Granalien zu verformen. Dadurch werden in erster Linie Verstaubungsverluste verhindert, außerdem setzt die innige Mischung der Komponenten das Ausmaß der Verflüchtigung der Schwermetallchloride noch weiter herab, und die innige. Mischung der Komponenten beschleunigt die Reaktion besonders in den Anfangsstadien, bevor sich eine die festen Teile der Beschickung umspülende Schmelze gebildet hat.
Um die Anlaufzeit der Reaktion vor der Bildung der Schmelze herabzusetzen bzw. ganz zu unterdrücken, ist es zweckmäßig, im Ofen vor der Neuchargierung eine gewisse Menge der Restschmelze von der vorhergehenden Umsetzung zu belassen. Die Schmelz- und damit die Reaktionstemperatur kann in an sich bekannter Weise durch Zusatz von schmelzpunkterniedrigenden Stoffen, wie CaF2, Na Cl, K Cl, Nag S 04, Borax u. dgl. weiter herabgesetzt werden. Damit die als Zuschlag zugegebene Kohle nicht unter dem Einfluß der Flamme des Ofenbrenners vorzeitig abbrennt, kann man die Kohle nach einem nicht zum Stande der Technik gehörenden Verfahren bei der Pelletisierung bevorzugt in das Innere der Pellets geben. Außerdem ist es günstig, die Außenschicht der Kugeln ausschließlich oder hauptsächlich aus Kalk aufzubauen, der während der Aufheizung als Schutzschicht dient und eine Verflüchtigung der Schwermetallchloride während dieser Phase des Prozesses verhindert.
Das Verfahren ist in gleicher Weise auch zur unmittelbaren Gewinnung von Schwermetallen aus ihren Fluoriden geeignet.
Durch die Erfindung ist es möglich, die Umsetzung bei Temperaturen unterhalb iooo° C durchzuführen. Durch Anwendung schmelzpunkterniedrigender Zusätze läuft die Reaktion bereits im Temperaturbereich von 6oo bis 8oo° C mit ausreichender Geschwindigkeit ab.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gewinnung von Schwermetallen aus ihren Halogeniden oder Boriden durch Umsetzung mit Kalk und Kohle, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in einem Drehflammofen bei Temperaturen unter iooo° C, vorzugsweise zwischen 6oo und 8oo° C, erfolgt. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in einem Trommelofen mit rückkehrender Flamme erfolgt, dessen Länge sich zu seinem Durchmesser wie etwa i : i verhält. 3. Verfahren- nach den Ansprüchen i und z, dadurch gekennzeichnet, daß im Ofen vor der Neubeschickung eine flüssige Schmelze aus der vorhergehenden Umsetzung, hauptsächlich bestehend aus CaC12, belassen wird. q.. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze solche Stoffe, die die Schmelztemperatur herabsetzen, wie z. B. Ca F2, NaCl, K Cl, Nag S 04 oder Borax, zugesetzt werden. 5. Verfahren nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung vor der Aufgabe in den Ofen in an sich bekannter Weise granuliert wird. 6. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle und gegebenenfalls auch die flüchtigen Schwermetallchloride in das Innere der Granalien gebracht werden, indem auf einen Kern, der an diesen Stoffen reicher ist, eine äußere Schicht, die ausschließlich oder größtenteils aus Kalk besteht, aufgebracht wird.