DE147871C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Darstellung von Silicium und Bor in kristallinischer Form, darauf beruhend, daß die betreffenden Oxyde und deren Hydrate durch Aluminium in Gegenwart von Schwefel ohne dauernde äußere Wärmezufuhr reduziert werden.

Die Kenntnis der Reduktion zahlreicher Sauerstoffverbindungen durch Magnesium

ίο verdanken wir den Arbeiten von Gattermann und Winkler. Über die Darstellung zahlreicher Elemente mittels Aluminiums haben St.Deville, Wöhler, Tissier, Beketoff, Michel, Leon Franck, Claudevautin, Green und Wahl und in neuerer Zeit Goldschmidt gearbeitet. Die meisten Versuche mit Magnesium sind als Laboratoriumsversuche und nicht als technische Verfahren aufzufassen, haben auch bis heute keinen Eingang in die Praxis gefunden. Anders steht es mit den Arbeiten über die Darstellung zahlreicher Elemente mittels Aluminiums; man kann z. B. mit Aluminium in kurzer Zeit und in einem beschränkten Räume größere Mengen von Chrom isolieren.

Dagegen gelang es mittels des Verfahrens von Goldschmidt nicht, Beryllium, Titan, Bor, Silicium, Cer, Thorium usw. in einheitlicher kristallinischer Abscheidung darzustellen, sondern man erhielt dieselben nur als gesinterte Massen (vergl. Krafft, Anorganische Chemie, 4. Auflage, S. 305).

In der Patentschrift 96317 (Goldschmidt) ist ferner die Herstellung von Metallen und Metalloiden aus Sulfiden beschrieben. Die Sulfide des Siliciums und des Bors sind aber keine natürlichen Produkte, sondern können nur durch ein relativ umständliches Verfahren dargestellt werden. Angesichts dieses Umstandes dürfte es wahrscheinlich sein, daß Goldschmidt überhaupt nicht an die Reduktion der Sulfide von Silicium und Bor gedacht hat. Auch ist nicht bekannt, daß jemals Silicium und Bor aus Siliciumsulfid bezw. Borsulfid nach dem aluminothermischen Verfahren im kleinen, geschweige denn im großen dargestellt worden ist. Die Verhältnisse scheinen bei diesem Verfahren ganz genau so zu liegen, wie sie Kräfft bezüglich der Oxyde schildert.

Bei dem vorliegenden Verfahren werden , Sulfide nicht angewendet, sondern die zwischen Aluminium und Schwefel stattfindende Reaktion leitet durch die hierdurch bewirkte Temperaturerhöhung die Umsetzung des übrigen Gemisches ein und unterhält sie. Man vermeidet ferner jede äußere Erhitzung des Gefäßes und erzielt außerdem durch den Zusatz von Schwefel jede gewünschte Regelung der Reaktionsgeschwindigkeit. Es bleibe dahingestellt, ob dem Schwefel bezw. dem Schwefelaluminium hierbei noch eine andere Wirksamkeit als die bloße Temperaturerhöhung zugeschrieben werden muß (Bildung von Oxysulfiden usw.).

Nach Beendigung der Umsetzung erhält man eine Schmelze von Schwefelalüminium, manchmal mit vereinzelten Aluminiumkügelchen, in welcher sich der isolierte Körper eingebettet findet. Aus Schwefelaluminium ist der Schwefel durch Zersetzung mit Wasser größtenteils als Schwefelwasserstoff regenerier-

bar und die gleichzeitig entstehende Tonerde bezw. ihr Hydrat kann gut anderweitig Verwendung finden. Durch diese Zersetzung wird gleichzeitig auch dann eine leichte Isolierung des dargestellten Elementes ermöglicht, wenn es sich ausnahmsweise oder teilweise nicht in kompaktem Regulus abscheiden sollte. Das vorliegende Verfahren ist folgendes: Pulver von sauerstoff- (bezw. hydroxyl-)

ίο haltigen Silicium- oder Borverbindungen wird mit zerkleinertem Aluminium und Schwefel gemengt und dann entzündet. Da die Menge des hierzu verwendeten zerkleinerten Aluminiums und des hierzu verwendeten Schwefels sich nach der Wasserfreiheit der Materialien, der Feinheit des Aluminiums und vielleicht auch anderen Umständen zu richten hat, läßt sich ein feststehender Satz der einzelnen Bestandteile nicht angeben. Ohne hiermit ausschließen zu wollen, daß je nach den Umständen gewisse Abweichungen günstiger erscheinen können, seien als erprobte Mischungen angeführt:

400 g gesiebte Aluminiumspäne, 500 g Schwefel, 360 g Quarz; 200 g gesiebte Aluminiumspäne, 200 g Aluminiumpulver, 500 g Schwefel, 250 g Borverbindungen.

Die Entzündung kann man dadurch einleiten, daß man auf die Mischung einige Kubikzentimeter einer Mischung von Aluminiumpulver und Schwefel schüttet (zu empfehlen 9 : 16) und dieses Häufchen mit einem glühenden Körper, z. B. einem Eisenstabe, berührt. Natürlich ist auch die Anwendung einer Zündpille anderer Zusammensetzung nicht ausgeschlossen, vorausgesetzt, daß die hierdurch bewirkte Temperaturerhöhung zur Entzündung ausreicht. Die Mischung fängt an zu brennen und schmilzt unter Weißglut zu einer dünnflüssigen kochenden Masse zusammen, in welcher sich nach dem Erkalten die Kristalle eingebettet finden. Die Verarbeitung der Schmelze und die Reindarstellung von Silicium und Bor ist bereits oben angegeben.

Aus Dammer, Handbuch der anorganischen Chrmie, Band III, 1893, Seite 56, ist die Herstellung von kristallisiertem Bor aus geschmolzener Borsäure mit Aluminium durch äußere Wärmezufuhr bekannt. Die Verfasser (Wöhler und DevilIe) geben selbst an, daß 5 Stunden lang so stark als möglich geheizt werden muß. Das so erhaltene Bor ist im wesentlichen noch amorph und muß erst einer Umkristallisation (aus geschmolzenem Aluminium) unterworfen werden, wobei abermals I¹Z₂ bis 2 Stunden bis zum Schmelzpunkt des Nickels erhitzt werden muß. Das ist eine Temperatur, welche sich selbst in den besten Gasfeuerungen der Laboratorien kaum erreichen lassen dürfte.

Bei dem vorliegenden Verfahren hingegen wird das kristallisierte Bor unmittelbar durch eine Operation erhalten, welche kaum 5 Minuten dauert, wenn 300 g Borsäure umgesetzt werden, und die ohne äußere Wärmezufuhr verläuft, weil eben der Schwefel, der als solcher zugesetzt wird, die Reaktionswärme liefert. Man könnte noch einwenden, daß das Heizen mit Aluminium und Schwefel kostspieliger sei als das Erhitzen mit Kohle oder Leuchtgas und Sauerstoff, aber man muß bedenken, daß die entstehende Wärme . bei dem vorliegenden Verfahren fast quantitativ umgesetzt wird, während beim Wöhler-Devillesehen Verfahren 99 Prozent, wenn nicht mehr, nutzlos verloren gehen. . Um z. B. einen solchen Tiegel, der 300 g Borsäure faßt, zweimal auf Weißglut zu bringen und darauf 5 Stunden bezw. 1Y₂ bis 2 Stunden zu erhalten, würden mindestens 10 cbm Leuchtgas erforderlich sein, und dabei erscheint es noch fraglich, ob überhaupt die Schmelzhitze des Nickels erreicht wird. Köksfeuerung ist natürlich wesentlich billiger, erfordert aber ziemlich umfangreiche Apparatur, Gebläsewind usw.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Darstellung von Silicium und Bor in kristallinischer Form mittels Aluminiums, dadurch gekennzeichnet, daß Gemenge von sauerstoffhaltigen Verbindungen des Siliciums oder Bors mit Aluminium und Schwefel zur Entzündung gebracht werden.