DE1060147B

DE1060147B - Verfahren zur Herstellung von Reinmangan

Info

Publication number: DE1060147B
Application number: DEP18774A
Authority: DE
Inventors: Louis Ruelle; Pierre Tardieu
Original assignee: Pechiney SA
Current assignee: Pechiney SA
Priority date: 1956-06-22
Filing date: 1957-06-21
Publication date: 1959-06-25
Also published as: US2860965A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft die Herstellung: von reinem Mangan aus Manganlegierungen durch Vakuumdestillation.

Mehr oder weniger manganreiche und im allgemeinen kohlenstoffhaltige Ferromangansorten werden technisch im Elektroofen oder im Hochofen hergestellt.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß das mit Eisen und Kohlenstoff legierte Mangan leicht verdampft werden kann, wenn man Temperatur und Druck so einstellt, daß sie einer Kurve entsprechen, die durch die folgenden Punkte bestimmt ist:

0,01 mmHg 1000⁰C

0,06 mm Hg 1100⁰C

0,3 mmHg 1200⁰C

1,2 mmHg 1300⁰C

Diese Kurve verläuft sehr ähnlich wie die Dampfspannungskurve des reinen Mangans.

Dies besagt einerseits, daß in den kohlenstoff- so haltigen Eisen-Mangan-Legierungen die Energie, mit der das Mangan an die anderen Elemente gebunden ist, schwach ist und andererseits, daß das Mangan in diesen Legierungen eine große Aktivität aufweist.

Um die Dampfspannung des Mangans über die- »5 jenige der Legierung hinaus zu steigern, ist man unwillkürlich versucht, die Temperatur rasch zu erhöhen und insbesondere oberhalb des Schmelzpunktes zu arbeiten. Durch Versuche wurde jedoch festgestellt, daß in diesem Fall praktisch die Verdampfungsgeschwindigkeit außerordentlich gering ist.

Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, aus der als Ausgangsmaterial dienenden Legierung das Reinmangan durch Verdampfen des Mangananteils zu gewinnen, ohne daß dabei ein merkliches Schmelzen der Legierung erfolgt, die in Form von Granalien mit beispielsweise 5 bis 20 mm Durchmesser zugegeben wird; die Granalien bleiben dabei erfindungsgemäß als solche erhalten, ohne zu verschmelzen, bis das Mangan vollkommen entfernt ist.

Zu diesem Zweck muß die Verdampfung bei einer Temperatur in Gang gesetzt werden, die noch unterhalb des Schmelzpunktes des Ausgangsmaterials liegt, so daß sich jede einzelne Granalie mit einer Schicht aus dem porösen graphithaltigen Rückstand überzieht, *5 der nach dem Entweichen des Mangans aus der Hüllenschicht zurückbleibt. Die Temperatur wird anschließend bis zum Schmelzpunkt der Legierung und darüber hinaus gesteigert, wobei die Schmelze im Inneren der einzelnen Granalien von der vorher ent- 5" standenen Graphitkruste eingeschlossen bleibt. Auf diese Weise bleibt die Verdampfungsfläche praktisch während des ganzen Prozesses unverändert; der poröseGraphitrückstand spielt gegenüber dem schmelz-Verfahren
zur Herstellung von Reinmangan

Anmelder:

Pechiney Compagnie de Produits

Chimiques et Electrometallurgiques,

Paris

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls

und DipL-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priarität:
Frankreich vom 22. Juni 1956

Louis Ruelle, Vallier, Grenoble, Isere,

und Pierre Tardieu, Edea, Cameroun (Frankreich),

sind als Erfinder genannt worden

flüssigen Einschluß eine Rolle, die mit derjenigen eines Kerzendochtes vergleichbar ist, der in das geschmolzene Wachs eintaucht.

Der Schmelzpunkt der Legierungen liegt zwischen 1100° C für gewisse FerTomangansorten und 1250° C für die reichsten Mangancarbide.

Ein besonderes Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß man die Temperatursteigerung stufenweise vornimmt, indem man die Ausgangslegierung etwa in folgender Art erhitzt:

6 Stunden auf 1100° C
6 Stunden auf 1150⁰C
6 Stunden auf 1200° C
6 Stunden auf 1250° C

Der Druck muß während der ersten Stufe, in der auf 1100° C erhitzt wird, unterhalb 0,06 mm Hg bleiben,, damit die gewünschte Verdampfung erfolgt, und kann bei der späteren Erhöhung der Temperatur progressiv ansteigen, muß jedoch stets unter den der obenerwähnten Dampfspannungskurve zu entnehmenden Werten bleiben. Es versteht sich von selbst, daß das obige Beispiel für die Art der Temperatursteigerung keinen einschränkenden Sinn besitzt; der Schmelzpunkt der aufgegebenen Legierung ist der einzige maßgebende Faktor für die Anfangstemperatur, die also unterhalb dieses Schmelzpunktes liegen

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Claims

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muß. Auf diese Weise kann in der Praxis die Extrak- Der Rückstand von etwa 30 kg enthält noch eine

tionsgeschwindigkeit, die um so größer ist, je nied- kleine Menge an legiertem Mangan.

riger der Arbeitsdruck ist, mit Hilfe der Temperatur- Die Extraktion erfolgt jedoch zu nahezu 90%, und

steigerung während des ganzen Vorganges auf einem die Ausbeute nach der Kondensation

mehr oder weniger konstanten Wert gehalten werden, 5 / kondensiertes Mn

der den jeweiligen Anforderungen der betreffenden

technischen Anlage angepaßt werden kann. \ aufgegebenes Mn

•ο · · ι ι beträgt annähernd 83 °/o.

hei spiel 1 _{Das auf diese} -yyeise gewonnene Metall ist ein auf 100 kg kohlenstoffhaltiges Mangan in granulierter io außerordentliche Reinheit raffiniertes Mangan, das Form (Durchmesser der Granalien 5 bis 20 mm) von mit Vorteil das bei der Elektrolyse erhältliche Reinfolgender Zusammensetzung: mangan ersetzen kann.

^j ' ■ 88% ^^{s se}* ^nock ttgänzend bemerkt, daß gemäß einem

P 40Λ/ - nicht vorveröffentlichten (und daher nicht als Stand

Q 7 5% ¹S ^^er Technik zu berücksichtigenden) früheren Vor-

gj 05% schlag ein kohlenstoffarmes handelsübliches Mangan,

' vorzugsweise Ferromangan affine, zwecks Reinigung

werden auf die 0,75 m² große Sohle eines elektrischen auf mehr als 99,9 % Mn im Vakuum destilliert wer-Vakuumofens von 40 kW aufgegeben. den soll. Hierbei wird allerdings ausdrücklich er-Nachdem der Ofen geschlossen und auf übliche ao wähnt, daß sich das Verfahren für ein Hochofen-Weise ein Vakuum von 0,02 mm Hg erreicht ist, wird Ferromangan mit 6 bis 7% Kohlenstoff nicht mehr die Temperatur in der oben angegebenen zeitlichen eignet. Außerdem findet bei der angegebenen Arbeits-Folge gesteigert. weise (einstufige Destillation bei 1200 bis 1300° C) Das an einem gekühlten Stahlrohr in fester Form offensichtlich nur an der Oberfläche der Schmelze eine kondensierte Mangan kann dem Ofen noch heiß, z. B. 95 Verdampfung statt, denn es wird davon gesprochen, bei 1000° C, entnommen werden. Es werden 83,1 kg daß sich unter Umständen ein graphithaltiger Deckel Mangan folgender Zusammensetzung gewonnen: auf der Schmelze ausbildet, der die weitere Destilla-

J^_n 9990/^ tion verhindert.

p_e 0005% Demgegenüber bleiben beim Verfahren nach der

gj ."'!'!!!!!!!!!!.'!"υ! 001% ³⁰ Erfindung die Granalien auf Grund des sich aus-

Q 004% bildenden Graphitgerüstes erhalten, was eine erhebliche

Q₁' 004% Vergrößerung der Verdampfungsfläche bedeutet. So

weisen z. B. 100 kg Ferromangan in Granalien von

Die anderen Metalle sind nur in Spuren vorhanden. 5 bis 20 mm Durchmesser eine Oberfläche von etwa

Der Rückstand beträgt 11,8 kg, und die Granalien, 35 10 m⁸ auf, wodurch eine entsprechend rasche Ver-

die sämtlich ihre ursprüngliche Form und ihr VoIu- dampfung gewährleistet ist. Die Vorteile des Verfah-

men behalten haben, werden mittels eines Kratzers rens nach der Erfindung gegenüber allen Vorschlägen,

entfernt. bei. denen das Rohmangan zu einer einheitlichen

Das Mangan ist nahezu 100% extrahiert, und die Schmelze niedergeschmolzen wird, liegen auf der

Ausbeute bei der Kondensation beträgt etwa 95 %. 40 Hand.

Beispiel 2 Patentansprüche:

In den Ofen nach Beispiel 1 werden 100 kg Ferro- 1. Verfahren zur Herstellung von Reinmangan

mangan in Form von Granalien (Durchmesser 5 bis durch Verdampfen des Mangananteils einer kohlen-

20 mm) folgender Zusammensetzung aufgegeben: 45 stoffhaltigen Manganlegierung unter vermindertem

JyJ_n 78% Druck, dadurch gekennzeichnet, daß die in granu-

p_e 14 5% lierter Form vorliegende Legierung stufenweise

gj 05% erhitzt und dabei gegebenenfalls der stets unter-

C "".""I'."."."."."! 7% ^aIb der Dampfspannung des Mangans für die

50 jeweilige Temperatur zu haltende Druck verändert

Die Temperatursteigerung erfolgt wie im Beispiel 1 wird, wobei Temperatur und Druck derart einstufenweise, und es werden 65 kg Kondensat mit fol- gestellt werden, daß in der ersten Stufe die Legiegender Zusammensetzung erhalten: rung nicht zum Schmelzen kommt, jedoch dieVer-

]γ|_η .9985% dampfung des Mangans beginnt, während in den

p_e "" 002% ⁵⁵ weiteren Stufen die Legierung innerhalb des in

gj q'qj. ₀/ der ersten Stufe ausgebildeten Graphitgerüstes

_aj 002°/ ^zum Schmelzen gebracht wird.

pu 002°/ ^" Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

£_u 002°/ zeichnet, daß in den auf die erste Stufe folgenden

ρ q'qj ₀/ 60 Stufen die Schmelze so weit überhitzt wird, daß

g q'qj ₀/ sie auf Grund der Kapillarwirkung des in der

Q 004*/ ersten Stufe ausgebildeten Graphitgerüstes gegen

die Kornoberfläche zu wandert, wo sich das Man-

Andere Elemente sind nur in Spuren vorhanden. gan verflüchtigt.

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