DE2044402A1

DE2044402A1 - Verfahren zur Herstellung eines Metalls mittels Reduktion aus zumindest einem seiner Halogenide durch Calcium karbid sowie Einrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens zwecks Herstellung eines fluchtigen Metalls

Info

Publication number: DE2044402A1
Application number: DE19702044402
Authority: DE
Inventors: Claude Grand Lancy Genf Gentaz (Schweiz), Bienvenu, Gerard, Annemasse (Frankreich)
Original assignee: Batteile Memorial Institute, Carouge, Genf(Sohweiz)
Priority date: 1969-09-05
Filing date: 1970-09-02
Publication date: 1971-03-18
Also published as: DE2044402B2; DE2044402C3; GB1326933A; NO130689C; FR2060987A5; JPS5315804B1; BE755764A; JPS51531B1; NO130689B

Description

PATENTANWÄLTE TCLOSlT '¹Z^J^TELEGRPROPSNDUS TELEX 0184057 TEL. 0811 . 225585 . TELEGR. PROPINDUS . TELEX 0524244

Berlin, den 2. September 1970

BATTELLE MEMORIAL INSTITUTE Genf / Schweiz

Verfahren zur Herstellung eines Metalls mittels Reduktion aus zumindest einem seiner Halogenide durch Calciumcarbid sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zwecks Herstellung eines flüchtigen Metalls

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Metalls mittels Reduktion zumindest eines seiner Halogenide durch Calciumkarbid sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens·

Es ist bekannt, dass die Metallhalogenide, insbesondere die Alkali- und Erdalkalihalogenide mit Hilfe von Oalciumkarbid reduziert werden können, wobei Metall und Kohlenstoff nach der !Formel

aMX_n + b0₂0a — ■—> aM + 2 b0 + bCaXg

freigesetzt werden· In der Formel bedeutet M ein Metall mit der Wertigkeit η und X ein Halogen, wobei die stöchiometri- Bchen Verhältniese derart sind, dass b ■ η gilt.

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Nach, den bekannten Verfahren geht die Reduktion im heterogenen Milieu fest-fest, fest-flüssig oder fest-gasförmig vor sich. Aus diesem Grunde ist es "bisher schwierig gewesen, das Verfahren kontinuierlich auszuführen, was jedoch vom wirtschaftlichen Standpunkt aus notwendig ist, um zu einem annehmbaren Herstellungspreis zu gelangen.

Dieses ist wahrscheinlich auch der Grund dafür, weshalb es bis heute keine industrielle Verwendung dieser Reaktion gibt.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein industriell Bt verwertbares Reduktionsverfahren auf der Grundlage dieser Reaktion und weiterhin eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Reduktion in einer Lösung von Calciumkarbid in zumindest einem geschmolzenen Halogenid durchgeführt wird, das zu den Halogeniden der Alkali- oder Erdalkalimetalle gehört.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht erfindungsgemäss aus einer Vorrichtung zur Vorbereitung einer Reaktionsmischung aus einer Lösung von Oalciumkarbid und zumindest einem Halogenid des herzustellenden flüchtigen Metalls in zu- W mindest einem geschmolzenen Alkali- oder Erdalkalihalogenid, einer Vorrichtung, um die Reaktionsmischung auf einem Druck unterhalb des Atmosphärendrucks und auf einer Temperatur von zumindest 800 ⁰O zu halten, die zur Reduktion des Halogenids des flüchtigen Metalls ausreicht, einer Vorrichtung zum Wiederauffangen des durch die Reduktion entstandenen flüchtigen Metalls, einer Vorrichtung zur Rückführung des aus der Heaktionsmischung stammenden Calciumhalogenide in das Halogenidbad bei Konstanthaltung des Druckes der Reaktionsmischung nach. Ent-

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fernung der übrigen Reaktionsprodukte und aus einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Trennung des gewonnenen Kohlenstoffs: von der Reaktionsmischung·

Das Verfahren nach der Erfindung gestattet die Ausführung der Reduktion im Grossteil der Fälle in homogenem Milieu und in den anderen fällen in einem fast homogenen Milieu, das aus in einer Flüssigkeit dispergiertem Gas oder Pulver bestehen kann, wodurch ein kontinuierliches Arbeiten ermöglicht wirdo

Mit dem. Verfahren nach der Erfindung können flüchtige Me- ^

talle, wie die Alkalimetalle und insbesondere das Natrium ™

oder Erdalkalimetalle ₉ wie das Magnesium und nicht flüchtige Metalle, wie Titan, Zirkon, Hafnium, Uran, Vanadium, Niob, Tantal* Wolfram, Kupfer, Eisen usw© hergestellt werderio

Im Falle der flüchtigen Metalle kann das zu reduzierende Halogenid das gleiche sein, wie dasjenige, welches allein oder in Mischung mit einem anderen Alkali- oder Erdalkalihalogenid als Lösungsmittel für das Galciumkarbid dient«

Das heisst, dass in diesem Fall die Zuführgeschwindigkeit des Halogenids in der Weise geregelt wird, dass die Menge dieser Verbindung aufrechterhalten wird, die zur Erhaltung | des in lösung befindlichen Calciumkarbids erforderlich ist©

Im Fall der nicht flüchtigen Metalle, wobei auch das Halogenid in der Lösung des Calciumkarbids gelöst wird, oder im Falle eines leicht verdampfbaren Halogenida lässt man die Dämpfe dieses Halogenids derart in die Lösung hineinwirbeln, dass sie sich lösen oder in mehr oder weniger enge Berührung mit der Lösung kommen. Zu diesem Zweck wird der gasförmige Strom in Form möglichst kleiner Blasen in das gelöste CaI-ciumkarbid eingebrachte

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Um das Calciumcarbid in Lösung zu bringen, kann als Lösungsmittel ein Alkali- oder Erdalkalihalogenid allein oder auch in "Verbindung mit zumindest einem weiteren Alkali- oder Erdalkali halogenid verwendet werden» Beispielsweise kann eine Mischung aus Natrium- und Calciumchlorid benutzt werden, die zu etwa 10 bis 25 Gew«-$ aus Natriumchlorid besteht» Soll Magnesium hergestellt werden, so wird als Lösungsmittel für das Oalciumkarbid vorzugsweise eine Mischung aus Caloium- und Magnesiumchlorid verwendet© Ganz allgemein lassen sich alle Halogenide, insbesondere das Calciumchlorid» sowie die Fluoride und Chloride der Alkali- und Erdalkalimetalle und ™ die Mischungen dieser Halogenide verwenden» Diese Halogenide oder Halogenidmischungen werden zumindest auf der Temperatur ihrer Schmelzpunkte gehaltene Für Calciumchlorid und die Mischung aus Calcium- und Natriumchlorid liegt diese Temperatur beispielsweise in der Grössenordnung von 800 bis 1000° C*

Die Menge an Galciumkarbid, die »an in einer solchen Lösung auflösen kann, liegt im allgemeinen in der Grössenordnung von 4 bis 12 i> und hängt von der Natur des Alkali- oder Erdalkalihalogenids ab» Für eine eutektische Mischung von Natrium- und Calciumchlorid, bei der der Molanteil des Natriumchlorids gleich 0,4 ist, beträgt beispielsweise die Löslichkeit des fe Galciumkarbids 7»5 Gew<>-$ bei einer Temperatur zwischen 900 und 950° Co Für eine Natriumchlorid- und Calciumchloridmischung mit einem Molanteil des Natriumchlorids von 0,1 beträgt die Löslichkeit 6 Gew.-|io In reinem Calciumchlorid beträgt die Löslichkeit des CaIciumkarbids 6,6 Gewo-#, jeweils bei einer Temperatur zwischen 900 und 950 C·

Ea ist zu beachten, dass das CaIciumkarbid in einer solchen Lösung vermutlich in in Ionen dissoziierter Form vorliegt, was die Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit um einen Faktor von 1,5 bis 3 im Vergleich zu einem Bad gleioher Zusammensetzung zeigt, das jedoch kein Calciumkarbid enthält ο

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Zur Herstellung flüchtiger Metalle ist es schliesslich vorteilhaft, die Reaktionsgeschwindigkeit zu steigern und im Hinblick auf reinere Erzeugnisse die Reduktion unter vermindertem Druck auszuführen© Man kann jedoch auch bei Atmosphärendruck arbeiten, sofera mindestens ein Edelgas, beispielsweise Argon, anwesend ist© ,

Bei Natrium wird zum Beispiel vorzugsweise unter einem Druck —4. —2

zwiaohea 10 und 10 Atmosphären und einer Temperatur zwischen 800 und 1200° 0 reduziert, während man bei Magnesium

«-»2 vorzugsweise bei Drücken zwischen 10 und 1 Atmosphäre und Temperaturen gleichfalls zwischen 800 und 1200° 0 arbeitete

Es kann in manchen lallen erforderlich sein, die CaIciumkarbidlösung während der Reduktion umzurühren· Dieses trifft insbesondere für die ^atriumherstellung zu. Der Natur des Metalls entsprechend erhält man es entweder in flüssigem Zustand, eventuell nach Kondensierung seiner Dämpfe, oder in festem Zustand· Im letzten Fall fällt das Metall als Pulver an, das man durch Dekantieren der Reaktionsmischung auffängt.

Die zur Durchführung der Reduktion verwendete Einrichtung ist unterschiedlich, je nachdem, ob das darzustellende Metall flüchtig_c_ist oder nicht» Im Falle flüchtiger Metalle enthält die Einrichtung eine Vorrichtung zum Kondensieren der Metalldämpfe und zum Überführen dieser Dämpfe in den flüssigen oder festen Zustand sowie eine Vorrichtung, um das Metall von den Übrigen kondensierten: stoffen *u trennen» Im Falle nicht flüchtiger Metalle wird eine Einrichtung verwendet, die ein Reaktionegefäss mit Wärmeaustauscher enthält und mit einem Dekantiertrog für das feste Metall versehen ist· Als Nebenprodukt der Reduktion wird wasserfreieβ öalciumhalogenid» insbesondere wasserfreies OaOIp sowie feinster Kohlenstoff von grossem Reinheitsgrad gewonnene

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Bei der Natriumherstellung wird eine gewisse Menge von Natriumchlorid flüchtige Die benutzte Einrichtung muss deshalb eine Vorrichtung enthalten^ um das Natriumchlorid zu kondensieren und wieder in den Prozess zurückzuführen* Zu diesem Zweck kann man entweder zunächst das Natriumchlorid in den festen Zustand und dann das Natrium in den flüssigen Zustand kondensieren oder auch gleichzeitig das Natriumchlorid und das Natrium mit Hilfe eines Stromes flüssigen Natriums bei einer Temperatur kondensieren, die tief genug ist, um das Natriumchlorid in den festen Zustand zu bringen» Sodann kann das Natriumchlorid durch FiltÜeren abgetrennt oder die Mischung aus Natrium und Natriumchlorid in der Weise wiedererhitzt werden, dass das Natriumchlorid geschmolzen wird, worauf abschliessend das Metallsalz durch Dekantieren in der Hitze abgesondert wirdo

Man kann auch die Gesamtheit der aus dem Reaktionsgefäss stammenden Dämpfe, doh» die Mischung von Natriumdampf und Natriumchloriddampf, in den festen Zustand kondensieren und sodann das Natriumchlorid durch teilweise Vakuumdestillation abtrennen, nachdem man das Ganze erhitzt und den Grossteil des auf diese Weise erhaltenen Natriumchlorids abdekantiert hat»

Bei der Magnesiumherstellung durch Reduktion aus seinem Chlorid sollte man die Verluste an Magnesiumchlorid auf ein Minimum verringern, die aus der Reaktion zwischen dem Salz und dem Kalk resultieren, der in dem verwendeten öalciumkarbid enthalten ist»

Weiterhin ist von Bedeutung, dass das Verfahren nach der Erfindung neben dem Metall die Gewinnung von Kohlenstoff in Form allotropen Graphits gestattet, der sehr rein und sehr fein ist» Bekanntlich ist Kohlenstoff ein. sehr wichtiger industrieller Rohstoff» Falls da« Bur Durchführung des Verfahrens

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Genötigte Calciumcarbid dadurch hergestellt ntird, dass man bei hoher Temperatur Calciumoxya mit irgendeinem Kohlenstoff, beispielsweise Anthrazit oder Koks, reagieren lässt» so kann das Verfahren naoh der Erfindung die zweite Stufe der Herstellung von Graphit auf der Grundlage minderwertige kohlenstoffhaltiger Stoffe darstellen, während die Herstellung von Caleiumkarbid' auf der Grundlage kohlenstoffhaltiger Stoffe mit Hilfe tes bekannten Verfahrens die erste Stufe darstelltο

Das oben beschriebene Verfahren kann beispielsweise folgen-dermassen ausgeführt werdeni

Beispiel 1i (Gewinnung von Natrium auf kontinuierliche Weise) ϊ

In einem mit Rührwerken (Sehraubenrührern) versehenen Reaktionsgefäss, das auf einer Temperatur von 930 G gehalten wird, werden unter Argonatmosphäre und zunächst bei Atmosphärendruck 12,21 t Calciumchlorid unter fortschreitendem Aufbau eines Vakuums derart geschmolzen, dass im Reaktionsgefäss ein flüssiges Bad mit einem Volumen von etwa 6 m entsteht und eine barometrische Säule von 4,7 m mit geschmolzenem Calciumchlorid gefüllt wirdo Die Säule wird auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur von Calciumchlorid (720° C) erhitzt, die im vorliegenden Fall bei 800° C liegt»

Abschliessend wird im Reaktionsgefäss ein Druck von 5«10 Atm» hergestellt und werden in kleinen Mengen unter ständiger kräftiger Badumrührung 2,54 t/h Natriumchlorid und 1,39 t/h Caleiumkarbid pro Stunde mittels eines Trichterbehälters zugegeben, der sioh auf etwa dem gleichen Druck befindet, wie das Innere des Reaktionsgefässes© Dabei werden auf kontinuierliche Weise 9»8 t/h an Calciumchlorid in flüssigem Zustand mit Hilfe einer Pumpe und beheizten Leitungen dem Prozess aus einem Dekantierofen zugeführt, der sich an der Unterseite der

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barometrischen Säule befindet»

Gleichfalls wird ein kontinuierlicher Reaktionsbereich geschaffen, in dem innerhalb des Reaktionsgefässes in dampfförmigem Zustand eine Menge von 1 t Natrium pro Stunde entsteht» Man entnimmt 2,4 t/h Calciumchlorid im Kreislauf, wodurch es ermöglicht wird, das flüssige Bad auf einem konstanten Niveau im Reaktionsgefäss zu halten» Im Dekantierofen wird durch Dekantieren und Heissfiltrieren eine Menge von 0,52 t Kohlenstoff (als allotroper Graphit) von grosser Reinheit und Feinheit gewonnene

Die Natriumdämpfe, die Spuren von gleichfalls dampfförmigem W- Natriumchlorid mit sich führen, werden mit Hilfe eines Kondensators kondensiert, der zwischen der Pumpenvorrichtung, die zur Aufrecht erhaltung des Unterdruckes in dem G-efäss und letzterem angeordnet ist» Man kondensiert zunächst das Natriumchlorid in den festen Zustand·, indem die Dämpfe mit Ablenkplatten in Berührung gebracht werden, die in Form von Prallblechen hinter der Eintrittsöffnung im Kondensator vorgesehen sind» Schliesslich wird das Natrium in den Heissdekantiertrögen, die sich auf einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes von Natriumchlorid befinden, von den letzten Ghloridspuren befreit»

£ Die zur Herstellung einer Tonne Natrium pro Stunde benötigte Leistung zum Erhitzen der Einrichtung beträgt 2000 KVAe

Beispiel 2t

Man arbeitet wie bei Beispiel 1, Jedoch wird das Calciumchlorid nicht wieder im flüssigen Zustand in das Reaktionsgefäss eingebracht« An dessen Stelle wird das Natrium bei "Verlassen des Dekantierofens granuliert und ein Teil des Granulats in einer Menge von 9»8 t/h der Reaktionamischung zugesetzt»

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Beispiel 31

Man geht in gleicher Weise vor» wie in Beispiel 1 beschrieben, jedooh anstatt die Vorbereitung der reaktionsfähigen Mischung im Reaktionsgefass unter vermindertem Druck durchzuführen, erfolgt die Vorbereitung dieser Mischung in einem von dem Reaktionsgefäss getrennten Schmelzofen, der auf 1000° C gehalten wird, bei Atmosphärendruok und unter Edelgasatmosphäre (Trockenargon)ο

Bei kleiner Ausflussmenge wird auf kontinuierliche Weise das in dem Schmelzofen erhaltene homogene flüssige Bad in ein Reaktionsgefäss gesprüht, das dem in Beispiel 1 verwandten gleicht,, jedoch mit Rühreinrichtungen versehen ist und Ab- | lenkplatten in Porm von Prallblechem besitzt. Mittels der Ablenkplatten wird das aus dem Schmelzofen stammende flüssige Bad verzögert und in form von flüssigen Schichten ausgebreitet, die eine grosse freie Oberfläche besitzen» Das Reaktionsgefäss befindet sich dabei auf 930° C, während der Druck 5110 Atmosphären beträgt«»

Daa Natrium wird kondensiert und in gleicherweise, wie in Beispiel 1 von Chloridspuren befreit* Wie in Beispiel 1 ausgeführt, werden 9,8 t/h flüssiges Calciumchlorid wieder in den Schmelzofen rüokgeführt»

Beispiel 4i (Gewinnung von Iitan aus seinem Tetrachlorid)

Mam verdampft durch Mitreiseen mittels eines Stromes heisseii Argons Titaatetraahlorid In einer Menge von 1,5 g/min und lässt den derart erhaltene» gasförmigen Strom in das Bad einer eutöktisahen Mischung von Calciumchlorid und Natriumchlorid (0,4 Mol NaOl + 0,6 Mol OaOIp) hineinwirbeln, das eine !Demperatur von 560 0 beaitat· In dem Bad wird fortschreitend CaleiumkarMd in einer Menge von 2 g/nin gelöst» Die Menge der eutektlaohtm Mischung au» Natriumchlorid und Calciumchlo-

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rid beträgt 1000 go Bevor man mit dem Einleiten von Calciumkarbid und Titanchlorid beginnt, wird das Bad der eutektischen Mischung von NaCl und OaCIp entwässert, indem über der Mischung ein Vakuum aufgebaut wird und man einen Chlorstroia (0,5 l/min) 30 Minuten lang hineinwirbeln lässt ο Das Einwirbeln des gasförmigen Stroms und die Zugabe von Calciumkarbid wird nach 68 Minuten beendet, nachdem 102 g TiCl, in das -Bad. eingeführt und 136 g Galciumkarbid im Bad gelöst wurdeno

Man gewinnt grosse Teilchen reinen Titans in Form von Täfelchen und ein sehr feines Pulver, das etwa 75 Gew.-^ Titan und 25 $> Kohlenstoff sowie Titanoxyd enthält» Gleichfalls fällt Graphit als sehr feines. Pulver an· Von dem Graphit wer den die grossen Teilchen reinen Titans und ein kleiner Teil des feinen Misohpulvers aus Titan, Titanoxyd und Kohlenstoff abgetrennt» Man gewinnt auf diese Weise etwa 5 g Titan©

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält die Vorrichtung zur Vorbereitung der reaktionsfähigen Mischung zumindest ein geschlossenes Gefäss, in dem sich eine Schutzgasatmosphäre ständig auf Atmosphärendruck befindet» Das Gefäss ist mit einer Vorrichtung versehen, die unter dem Schutz der Umgebungsluft das Zuführen von zumindest einem Alkali- oder Erdalk all halogenid, von Calciumkarbid und von zumindest einem Halogenid eines flüchtigen Metalls, dessen Herstellung beabsichtigt ist, gestattete Das Gefäss enthält weiterhin eine Heizungseinrichtung, die das Schmelzen des Alkali- oder Erdalkalihalogenids sowie das Aufrechterhalten der Temperatur des Sohmelzbadea auf einer solchen Höhe gestattet, dass sich die übrigen Bestandteile der reaktionsfähigen Mischung, dfth. das öalciumkarbld und das Halogenid des flüchtigen Metalls lösen können,. Aus s er dem ist eine Rührvorrichtung zur Beschleunigung des Lösungsvorganges vorgesehen» Die glsioiifalla vorgesehene Vorrichtung zur Aufreohterhaltung von Be-

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dingungen, die die Reduktion des Halogenida des flüchtigen Metalls hervorrufen, enthalten zumindest ein abgeschlossenes Reaktionagefäss, das von dem Erstgenannten getrennt ist, in dessen Innenraum ständig ein verminderter Druck herrscht, unter dem die Reaktion ablaufte Dieses Gefäss ist mit einer Heizvorrichtung versehen, die dazu dient, die reaktionsfähige Mischung auf der Reaktionstemperatur zu halten, und steht über eine Einspeisevorrichtung mit jenem &efäss in Verbindung, das die Vorbereitung der Reaktionsmischung gestattet, wobei die Einspeisevorrichtung die geregelte Zuführung der Mischung in das Reaktionsgefäss gestattete

Diese Ausführungsform, bei der die Vorbereitung der. Reaktions- ■' mischung unter Atmosphärendruck in einem Gefäss erfolgen kann, das von demjenigen Gefäss, in dem unter herabgesetztem iruck die Reduktionsreaktion stattfindet, getrennt ist, bietet mehrere Vorteile*■Sie erleichtert insbesondere die Ausführung des Verfahrens auf kontinuierliche Weise, indem die Vorbereitung der Reaktionsmischung unabhängig von deren Einführung in die Reaktion ausgeführt werden kann· Ausserdem bietet diese Einrichtung bei einer gegebenen Stundenleistung die geringsten Hindernissee

Indes kann die Einrichtung auch in abgewandelter form ausgeführt werden, nach der die Vorrichtung zur Vorbereitung der ä Reaktionsmischung auf Temperatur- und Uruckverhältnisse, die die Reduktion des Halogenide des flüchtigen Metalls hervorrufen, ein einziges Gefäss enthält, in deren Innerem zunindest während der Zeit der Ausführung der Reduktion des Flüchtigmet allhalogenids die Temperatur- und Druekverhältnisse aufrechterhalten werden, die diese Reduktion hervorrufen«» Dieses Gefäss enthält eine Vorrichtung, mit der bei Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes im Inneren des Gefässes zumindest ein Alkali- oder Erdalkalihalogenid sowie Calciumkarbld und zumindest ein Halogenid des herzustellenden flüchtigen

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Metalls in- dieses Gefäss eingebracht werden kÜnnen« Zu diesem Gefäss gehört weiterhin eine Heizungsvorrichtung, die in einer ersten Stufe das Schmelzen des Alkali- oder Erdalkalihalogenids sowie die Aufrechterhaltung der Temperatur des Schmelzbades auf einer solchen Temperatur gestattet, die das lösen der übrigen Bestandteile der Reaktionsmischung ermöglicht, während in einer zweiten Stufe die Reaktionsmischung auf der Reaktionstemperatur gehalten wirdo Ausserdem ist in dem Gefäss eine Rührvorrichtung vorgesehene

Die Vorrichtung zur Wiedergewinnung des flüchtigen Metalls enthält vorzugsweise zumindest einen Kondensator, der zwife sehen dem Reaktionsgefäss und einer Pumpenvorrichtung zur Evakuierung des Reaktionsgefässes angeordnet ist* Dieser Kondensator enthält zumindest eine mit dem Reaktionsgefäss in Verbindung stehende Dampfeintrittsöffnung und zumindest eine mit der Pumpenvorrichtung verbundene Öffnung und ist mit Ablenkplatten in Form von Prallblechen versehen, die es gestatten, die Halogenidspuren des flüchtigen Metalls_r die eventuell mit dem Dampf dieses Metalls mitgerissen werden, in den festen Zustand zu kondensieren» Ausserdem enthält der Kondensator Kühlrohre, in denen ein geeignetes Kühlmittel fliesst, das eine Temperatur besitzt,, bei der das flüchtige Metall in den flüssigen Zustand kondensiert wirdo

P Es können jedoch auch andere Vorrichtungen zur Wiedergewinnung des flüchtigen Metalls verwendet werden, wie beispielsweise ein Kondensator, bei dem die Kondensationskammer in gleicher Weise wie eine Plattendestillationssäule gebaut ist, und der als Kühlmittel zur Kondensierung der Fatriumdämpfe in den flüssigen Zustand einen Teil des bereits kondensierten flüssigen Natriums benutzt»

Als Vorrichtung zur Rückführung des Calciumhalogenida in den Prozess wird vorzugsweise eine mit diesem Halogenid in ge-

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schmolzenem Zustand gefülltebarometrische Säule benutzt, deren oberer Teil, der von der Reaktionsmischung gebildet wird_? sich im Reafctionsgefäsa befindet, während der untere Teil in einen Kohlenstoffdekantierofen reicht, in dem eine Temperatur derart aufrechterhalten wird, dass das Calciumhalogenid im ' fillssigenZustand verbleibt«,

Als Vorrichtung zur kontinuierlichen Abscheidung von Kohlenstoff wird vorzugsweise ein Dekantierofen benutzt, der am unteren Ende der barometrischen Säule angeordnet istο

Die folgende detallierte Beschreibung betrifft den Fall, dass als flüchtiges Metall Natrium dient, damit konkrete Angaben j über die Abmessungen der Einrichtung sowie über die Arbeitsdrücke und Arbeitstemperaturen gemacht werden können₀ Aber es ist klar, dass die gleiche Einrichtung mit geringfügigen Abwandlungen der Dimensionen und Betriebsbedingungen auch zur Herstellung der übrigen flüchtigen Metalle Kalium, Rubidium, Caesium, Calcium, Strontium* Barium und Magnesium verwendet werden kann»

Die nachfolgende Zeichnung zeigt schematisch und in Form eines Beispiels eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung und eine Abwandlung dieser Einrichtung sowie zwei Ausführungsformen eines Natriumkondensators, wo- ä bei eine Sonderform der Ausführung einen Teil der in der Zeichnung dargestellten Einrichtung bildete Es zeigen:

Fig· 1 einen Vertikalsohnitt durch eine bevorzugte Ausführung sform der Einrichtung^

Pig* 2 einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform dea Kondensators^

yig· 5 einen Vertikalschnitt duroh eine zweite Ausführungaföra dei Kondensators und

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Figo 4 einen Vertikalschnitt durch eine abgewandelte Einrichtung»

Die in Figo 1 dargestellte Einrichtung enthält ein Reaktionsgefäss 1, das aus einem Mischungabehälter 2 und einem Reaktionsraum 3 zusammengesetzt ist* Der Reaktionsraum 3 ist mij; Ablenkplatten 4 verseilen«» Der Mischungsbehälter 2 und die Reaktionakammer stehen über eine Einspritzdüse 5 miteinander in Verbindung, die mit Hilfe eines Verschlusses 6 je¹ nach Wunsch verschlossen oder mehr oder weniger geöffnet werden kann, der über eine Betätigungsstange 7 betätigt wird» die mit einem Steuerkopf 8 verbunden ist ο In der Ruhelage ist die Einspritzdüse 5 infolge der durch eine Feder 9 ausgeübten Kraft verschlossen, die auf Druck anspricht und bestrebt ist, den Verschluss 6 in die Öffnung der Düse 5 hineinzudrticken* Der Mischungsbehälter 2 ist mit einer bestimmten Anzahl von Rührern, beispielsweise dreien versehen, von denen einer in Pig» 1 dargestellt ist und eine Schraube 10 enthält, die durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Motor mit Hilfe einer Welle 11 in Umdrehung versetzt wird· Ein Trichterbehälter 12, dessen Innenraum beispielsweise fortlaufend mit Hilfe eines nicht dargestellten Lufterneuerungsgerätes feuchtigkeitsfrei gehalten wird» welches es gestattet, die Luft aus dem Innenraum des Trichterbehälters 12 abzusaugen und durch ein trockenes Gas, wie beispielsweise Stickstoff, zu ersetzen, ermöglicht die Beschickung des Mischungsbehälters mit einer geeigneten Menge Galciumkarbid und Natriumchlorid unter Vermeidung des Einschleppens von Feuchtigkeit· Ein gewöhnlicher Trichter 13 gestattet die Versorgung des Trichterbehälters 12 mit trockenem Galciumkarbid und Natriumchlorid« Ventile 14a und 14b gestatten jeweils die Beschickung des Mischungebehälters 2 und des Trichterbehälters 12*

Der Miaohungsbehälter 2 ist ausserdem mit einem Siebrost 15 versehen, dem die Aufgabe obliegt, alle festen Teilchen, wie

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in dein Schmelzbad der Nätriumchlorid-Galoiumchlori dmischung nicht gelöste Calciumkarbidkörner, die eine bestimmte Grosse von beispielsweise 1 mm übersteigen, daran zu hindern, bis zur Einspritzdüse¹5 zu gelängen.

Der Reaktionsraum 3 besitzt eine Dampf ab. züge öffnung 16, mit der eine Dampfansaugleitung 17 verbunden istο Die Leitung 17 mündet in einen Kondensator 18Ό

Der Boden des Reaktionsraumes 3 ist ausserdem mit einer barometrischen Säule 28 verbunden, die es gestattet₉ die. auf den Boden des Raumes 3 sinkende Suspension abzuziehen· Diese Susipens ion besteht zum Gross teil zumindest aus geschmolzenem | Calciumchlorid sowie aus Kohlenstoff in Eorm von Graphit©

Ein Defcantierofen 29 mit einer zum Plüssighalten der Schmelzflüssigkeit ausreichenden Temperatur gestattet es, den Graphit durch Dekantieren von der Suspension zu trennen· Eine Abzugsöffnung 3Ö, die auf dem Niveau der Dispersionshadoberflache beim Dekantieren angeordnet ist, erlaubt es, den Graphit in dem Masse abzuziehen, wie er auf der Oberfläche des Bades an~ langt«» ■

Ein Heizmantel 31> der den Misohungsbehälter 2, den Reaktionsraum 3» die barometrische Säule 28 und den Dekantierofen 29 vollständig. umschli.esst, gestattet es, in diesen verschiede- " nen Teilen der Einrichtung die geeignete Temperatur zur Lösung des Oalciumkarbids in der. Calciumchlorid- und Watriumchloridmisohung von beispielsweise 930° C_s die Reaktionstemp>eratur von beispielsweise 830 C sowie eine oberhalb der Eratarrungstemperatur der Suspensionsschmelze liegende Temperatur von etwa 750 bis 800° G aufrechtzuerhalten«

Eine über eine Leitung 35 gespeiste Rückführpumpe 32 gestattet über eine Leitung 36 die Rückführung eines Teils einer

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mittels der Leitung 33 aus dem Dekantierofen 29 entnommenen Flüssigkeitamenge in den Mischungsbehälter 2© Ein anderer Teil der über die Leitung 33 entnommenen Flüssigkeitsmenge wird über eine Entnahmeleitung 34 aus der Einrichtung abgezogen, die mittels eines Dreiwegeventils 37 von der Leitung 33 abzweigto Die Pumpe 32, die Leitungen 35» 36 und 37 sowie das "Ventil 37 sind gleichfalls mit Beheizungsvorriohtungen versehen, die eine zur Vermeidung der Erstarrung notwendige Temperatur aufrechterhaltene

Der Kondensator 18 enthält eine Anzahl von Ablenkplatten 19 und eine Kammer 20 zur Kondensation des latriums mit Rohren

^ 21, die durch den Durchfluss eines Kühlmittels, wie beispielsweise Siliconöl, gekühlt werden» Diese Rohre 21 bilden ein Bündel horizontaler U-Röhren, deren Gesamtheit den mittleren Teil der Kammer 20 ausfüllt« Die Rohre 21 werden mit Hilfe einer Speiseleitung 22 und einer Verteilerkammer 24 mit dem Kühlmittel versorgt» Das Kühlmittel wird nach seinem Durchtritt durch die Rohre 21 mit Hilfe einer SammeIkammer 25 und einer Abaaugleitung 23 abgeführte Der Kondensator 18 ist über eine Leitung 26 mit einem nicht dargestellten Pumpensystem verbunden, das in dem Kondensator 18 und dem Reaktionsraum einen verminderten Druck von 10-^ bis 10 Atmosphären aufbaut und erhält, der die Reduktion des Natriumchlorids bei der Reaktionstemperatur gestattet» Eine Leitung 27 am Boden

ψ des Kondensators 18 gestattet das Abziehen des kondensierten Natriums im flüssigen. Zustand»

Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt»

Eine Mischung von Natriumchlorid und Calciumchlorid wird in entsprechenden Anteilen, vorzugsweise in eutektischer Zusammensetzung dieser beiden Salze, d»iw 40 Mol-36 NaCl und 60 M0I-9S öaClpf mit Hilfe des Trichters 13 und des Trichterbehälters 12 in den Mischungsbehälter 2 eingebracht· Der Druck

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im Inneren des Behälters 2 ist gleich dem AtmogpJaärendruQfc oder liegt in dessen Nähe» Bei geschlossenem Verschluss 6 lässt mam die Mischung aus Calciumchlorid und !natriumchlorid bei kräftiger Umrührung durch die Schraube 10 schmelzen, um eine gute Homogenität zu erhaltene Sodann wird gleichfalls mit Hilfe der Trichter 12 und 13 Galciumkarbid in den Behälter 2 eingebracht, wobei die eingebrachte Menge gerade unterhalb der Lösliehkeitsgrenze liegt und das Schmelzbad aus Si atriumchlorid und Calciumchlorid auf einer Temperatur von beispielsweise 1000® C gehalten wirdo Bei dieser Temperatur liegt die Löslichkeitsgrenze des Caleiumkarbids in der eutektischen Mischung aus Natriumchlorid und Calciumchlorid etwa bei 7,5 GeW₀-^₀ . ä

Bei buh geöffnetem Verschluss 6 wird die wie soeben beschrieben vorbereitete Lösung mit Hilfe der Düse 5 in den Reaktionsraum 3 eingesprüht, wobei die Einsprühmenge durch den öff- mmgagrad des Verschlusses 6 gesteuert wird» Der Druck in. dem

—4 -»2 Baum 3 liegt,wie schon beschrieben, zwischen IQ und 10 Atmosphären, während die Temperatur beispielsweise 930 0 beträgt»

Die Reduktion des Natriumchlorids durch das Calciumkarbid vollzieht sich in dem Masse, wie die Reaktionsmischung in dem Raum 3 nach untern· sinkt, wobei dieses Niedersinken durch die Ablenkplatten 4 verlangsamt wird* "

Die auf dem Boden des Raumes 3 ankommende Flüssigkeit besteht aus einer Suspension, aehr feiner Kohlenstoff teilchen im Grraphitzustand in geschmolzenem Calciumchlorid, die nur noch ganz geringe Mengen Natriumchlorid und Calciumkarbid ent-* hält·

Das durch die Reaktion erzeugte Natrium liegt in dem Raum 3 als Dampf vor» Dieser Dampf» der gleichfalls eine geringe

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2 O A A 4 Ü 2

Menge verdampften Natriumchlorids enthält, wird über die Leitung 17 abgesaugt und dem Kondensator 18 zugeführte Das Hatriumehlorid kondensiert vollständig an den Ablenkplatten 19 in den festen Zustand, während das Natrium durch den Kontakt seines Dampfes mit den Wandungen der Rohre 21 in den flüssigen Zustand kondensiert wird, die durch den Durchfluss eines Kühlmittels auf Temperaturen zwischen 110 und 120° C gehalten werden«) Das Natrium wird im flüssigen Zustand mit einer Temperatur leicht oberhalb von 130° C über eine Leitung 27 aus dem Kondensator 18 abgezogen» Die Suspension von Kohlenstoff in Calciumchlorid wird über die barometrische Säule 28 aus dem Raum 3 abgezogen, worauf der Kohlenstoff im Ofen 29 durch Dekantieren abgeschieden wird« Nach dem Abkühlen und dem Waschen mit Wasser kann auf diese Weise sehr feiner und sehr reiner Kohlenstoff im Graphitzustand gewonnen werden_o

Das Calciumchlorid wird zum Teil in den Mischungsbehälter 2 zurückgeführt und zum Teil aus der Einrichtung abgezogen» Der abgezogene Teil kann nach der Abkühlung granuliert werden, was seine Verwendung in der Industrie erleichterte

Die Einrichtung kann auf diskontinuierliche Weise arbeiten, indem in aufeinanderfolgenden Chargen Natriumchlorid, Calciumchlorid und CalciumkarMd eingesetzt und die Gesamtmenge der Reaktionsmischung mit einem Mal in den Raum 3 eingedüst wird» Di© Einrichtung wird jedoch vorzugsweise zum kontinuierlichen Arbeiten benutzt, wobei der Mischungsbehälter 2 mit kleinen Mengen von Natriumchlorid und CaIeiumkarbid in dem Masse des Verbrauches dieser Stoffe beschickt wird» um die Konzentration der Reaktionsmischung im Behälter 2 konstantzuhalten* Diese Mischung wird sodann in kleinen Gaben oder in kontinuierlichem Zustrom eingedüstg, wobei die Zugabe in der Weise gesteuert wirdg dass ständig ein® bestimmte Menge an Reaktionsmischung im Behälter 2 verbleibt©

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2-*³	a⁵/h	C
1 _ffi3	Atmo	α
6,24 ι	5 » 1O*"⁵ Atmo
cao 1	1000°
	93O^p

Eine Einrichtung, die auf kontinuierliche Weise die Gewinnung von einer Tonne Natrium je Stunde ermöglicht, hat beispielsweise folgende Kennzahlen:

■■*■■■■
Volumen des Mischungsbehälteras Volumen der ständig in diesem Behälter gehaltenen Reaktionsmischung:

Menge des durch die Düse 5 gehenden Einsatzes bei völlig geöffnetem Verschluss:

■Absoluter-Druck im Behälter 2t

Absoluter Druck im Raum 3:

Temperatur im Behälter 2: 1000° C "

Temperatur im Raum 5l

Höhe der barometrischen Säule 2β: 4>7 m

Wärmetau s oh ende Oberfläche der Rohre' 21

des Kondensators 18: 100 m

Durchsatz:

Calciumkarbid: 1,39 t/fa

Natriumchlorid: 2,54 t/h

Calciumchlorid: 9_S8 t/h

(einzig aus der ständigen Wiederzuführung bei kon- f

tinuierlicher Arbeitsweise stammend)

Neben der Tonne Natrium gestattet eine derartige Einrichtung die Gewinnung von 0,52 t/h sehr reinen und feinen Graphits sowie von 2,48 t/h Calciumchlorid«

Der in Pig_o 2 dargestellte Kondensator enthält gleichartige Elemente wie der Kondensator nach Pig« 1, ist jedoch anstelle voa horizontal vertikal angeordnet und hat gerade Kühlröhren

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2QU402

anstelle von U-förmigen Röhren beim Kondensator nach Figo 1> Auaserdem ist ein System von Ablenkplatten in Form von Prallblechen in der Kammer zur Kondensation der Natriumdämpfe angeordnet»

So enthält der in Fig» 2 dargestellte Kondensator 118 Ablenkplatten 119 und eine Kammer 120 zur Kondensation der Natriumdämpfe, die mit Röhren 121 versehen ist? die von einem Kühlmittel wie beispielsweise Siliconöl durchflossen werdeno Die Kammer 120 ist ebenfalls mit Ablenkplatten 128 versehene Die Röhren 121 werden mit Hilfe einer Speiseleitung 122 und einer Verteilerkammer 124 mit Kühlflüssigkeit versorgt© Das Kühlmittel wird nach seinem Durchtritt durch die Röhren 121 mit Hilfe einer Sammelkammer 125 und einer Absaugleitung 123 abgeführte Der Kondensator ist mit einem nicht dargestellten Pumpensystem über eine Leitung 126 und mit dem Reaktionsgefäss 1 über eine Leitung 117 verbunden«» Die Arbeitsweise des Kondensators 118 stimmt mit der des Kondensators 18 übereilt*. Das Natrium, das sich in flüssigem Zustand in der Kammer 120 niederschlägt und auf den Boden des Kondensators 118 tro£ft_? wird über eine Leitung 127 aus Letzterem abgezogen«

Der in Figo 3 dargestellte Kondensator benutzt als Kühlmittel zum Kondensieren der Natriumdämpfe in den flüssigen Zustand einen Teil des bereits kondensierten flüssigen Natriums· Hinsichtlich der Kondensationskainmer ist er in gleicher Weise wie eine Plattendestillationssäule gebaut*

So enthält der Kondensator 218 Ablenkplatten 219 und eine bestimmte Zahl von identischen Platten 229», die dreifach auftreten und mit identischen Tauohglocken 230 versehen sind» Eine Leitung 227 dient zum Abziehen des flüssigen Natriums^ das auf den Boden des Kondensators tropft« Ein Teil des Natriums wird über eine Leitung 231 mit Hilfe einer Pumpe 232 zurüokgeführt und mittels einer bestimmten Zahl von Düsen

Τ0 9'Π ;>/ι 5 1 8 ~²¹~

in den Kondensator eingedüste Eine Leitung 217 dient zur Verbindung des Kondensators 218 mit dem in Figo 1 dargestellten Reaktionsgefäss 1 und eine Leitung 226 dient zur Terbindung des Kondensators mit einer nicht in der Zeichnung dargestellten Pumpencvorrichtung· Das mit dem Natrium in ganz geringer Menge in dampfförmigem Zustand in den kondensator eingebrachte Natriumchlorid wird auf den Ablenkplatten 229 fast vollständig in den festen Zustand kondensiert und kann durch Abkratzen leicht wiedergewonnen werden*

Die in Figo 4 dargestellte Einrichtung enthält eine Reaktionskammer 401, dielals gemeinsames G-efäss für äas Schmelzen der Natriumchlorid- und Oaloiumchloridmisohung, das in Lösung |

bringen des Calciumkarbids in dem Schmelzbad und die Reduktionsreaktion diente Die Reaktionskammer 401 besitzt eine Vorrichtung, die eine kräftige Bewegung der Reaktionsmischung während aller mit Hilfe der Einrichtung durchgeführter Verfahrensschritte gestattete In der in Fig* 4 dargestellten Einrichtung ist diese Vorrichtung mit derjenigen identisch, die in der in Figo 1 dargestellten Einrichtung die Bewegung, des Bades in dem Misehungabehälter 2 gestattete

Ein Trichterbehälter 412₉ in dessen Innenraum ein verringerter Druck und eine Inertgasatmosphäre mit Hilfe geeigneter, nicht dargestellter Einrichtungen aufrechterhalten werden, die von dem Trichter 412 über ein zwisohengeschaltetes Ventil *™ 414b abzweigen, gestattet die Versorgung der Kammer 401 mit den Rohstoffen, d»h» mit Oalciumkarbid, Natriumchlorid sowie im vorliegenden. Fall auch Calciumchlorid· Der Trichterbehälter· 412 wird selbst mit Hilfe eines gewöhnlichen Triohters 13 versorgt, der mit demjenigen der in Figo 1 dargestellten Einrichtung identisch ist» Die in Fig» 4 dargestellte Einrichtung iet im übrigen mit der aus Eig» 1 identisch und arbeitet analog mit Ausnahme des Tatsache, dass in der Reaktionskammer 401 der Atmoapfeärendruok bei einer Inertgasatmosphäre, die

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20U4Ü2

beispielsweise aus Argon besteht, während des Schmelzens der Natriumchlorid— und Calciumchloridmischung sowie während des in Lösung bringens des Calciumkarbids in diesem Schmelzbad aufrechterhalten wird und dass sie auf beispielsweise 5 ο 10 Atm» evakuiert wird, um die Reduktion durchzuführen»

Eine Einrichtung nach der soeben beschriebenen, abgewandelten Ausführungsform mit einer Produktionskapazität von einer Tonne pro Stunde Natrium hat folgende Kenngrössen;

Volumen der Reaktionskammer 401: Tolumen der Reaktionsmischung: Höhe der barometrischen Säule 28i Austauschoberfläche des Kondensators:

Art der Kühlröhren des Kondensators 18 sowie des Kühlmittels:

Gesamtheizleistungt

Es wird mit Einsatzmengea gearbeitet, deren Durehsatzzeit etwa eine Stunde beträgt und die wie folgt zusammengesetzt sind:

2,54 t NaCl
1,39 t CaC₂
9_P8 t CaCIp (aus der verausgehenden Charge)*

Nach der Verarbeitung einer ^eden Charge werden. 1 t Natrium-2,41 ΐ OaCl₂ und 0₉52 t Graphit gewonnen»

12 m⁵	m⁵
6,24	m
4,7	m²
100	- Siliconöl
Kupfer
2000 K\

MP/Hf - 22 434 -23-

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Claims

P a te_nt a η s ρ r ü c h ~ e t

Verfahren zur Herstellung eines Metalls mittels Reduktion zumindest eines seiner Halogenide durch Calciumkarbid, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion in einer Lösung von CalciumkErbid in zumindest einem geschmolzenen Halogenid durchgeführt wird, das zu den Halogeniden der Alkali- oder Erdalkalimetalle gehört»

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Halogenid aus einer Miacfaung von Calciumchlorid und Natriumchlorid besteht, die zumindest ™ 10 Grewe-^ und maximal 25 GeWo-56 Natriumchlorid" enthalte

3ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass das geschmolzene Halogenid aus einer Mischung von Calciumchlorid und Magnesiumchlorid besteht»

4ο Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 zur Herstellung von Natrium, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion des Natriumchlorids bei einem Druck in der Grössenordnung von IQ bis 10 Atmosphären und einer Temperatur zwischen 800 und 1200° C durchgeführt wird, um Natrium zu gewinnen_e ä

5β Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3 zur Herstellung von Magnesium, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion des Magnesiumchlor ids bei einem Druck zwischen 10 und 1 Atmosphäre und einer Temperatur zwischen 800 und 1200° G durchgeführt wird© ■

6e Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines nicht flüchtigen Metalls» dadurch gekennzeichnet, dass das

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Metalihalogenid derart reduziert wird, dasa die Dämpfe dieses Halogenide in die Lösung des CaIciumkarbids eingeleitet werden, um diese zu lösen»

Einrichtung zur Durchführung des-Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung eines flüchtigen Metalls, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Vorrichtung zur Vorbereitung einer Reaktionsmischung aus einer lösung von CaIciumkarbid und zumindest einem Halogenid des herzustellenden flüchtigen Metalls in zumindest einem geschmolzenen Alkali- oder Erdalkalihalogenid, einer Vorrichtung zum Halten der Reaktionsmischung auf einem Druck unterhalb des Atmosphärendrucks und auf einer Temperatur von ™ zumindest 800° C, die zur Reduktion des Halogenide des flüchtigen Metalls ausreicht, einer Vorrichtung zum Wiederauffangen dea durch diese Reduktion entstandenen flüchtigen Metalls, einer Vorrichtung zur Rückführung des aus der Reaktionsmischung hervorgegangenen Calciumhalogenids in das Halogenidbad bei Konstanthaltung des Druckes der Reaktionsmischung nach Entfernung der übrigen Reaktionsprodukte und einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Trennung des gewonnenen Kohlenstoffs von der Reaktionsmischung besteht»

8ο Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass fe die Vorrichtung zur Vorbereitung der Reaktionsmischung zumindest ein geschlossenes Gefäss enthält, in dessen Innenraum sich eine Inertgasatmosphäre bei ständigem Atmosphärendruck befindet, wobei dieses Gefäss (2) mit einer Vorrichtung (12) versehen ist, die unter dem Schutz der Umgebungsluft das Zuführen von zumindest einem Alkalioder Erdalkalihalogenid, von Oalciumkarbid und von zumindest einem Halogenid eines herzustellenden flüchtigen Metalls gestattet, dass eine Heizungsvorrichtung (31) vorgesehen ist, die das Schmelzen des Alkali— oder Erd-

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2Ö44402

alkalihalogenida und daa Aufrechterhalten der Schmelzbad temp era tür auf einer zur Lösung der übrigen Bestandteile der Reaktionsmischung, doho des Calciumkarbids und des Halogens des flüchtigen Metalls, ausreichenden Temperatur gestattet, dass eine Rührvorrichtung (10) zur Beschleunigung, dieses Losungsvorganges vorgesehen ist und dass die Vorrichtung, die zur Erhaltung des Zustandes der Reaktionsmisohung dient, der die Reduktion des Halogenide des flüchtigemMetalls hervorruft, zumindest ein von dem Erstgenannten getrenntes abgeschlossenes Reaktionsgefäss (3) enthält, in dessen Innenraum fortwährend ein verringerter Druck aufrechterhalten wird, unter dem die Reaktion abläuft, wobei dieses G-efäss mit einer Heizvorrichtung (31) versehen ist, die es gestattet, die Reaktions- | mischung auf der Reaktionstemperatur zu halten, und dass dieses Gefäss mit demjenigen, welches die Vorbereitung der Reaktionsmisohung gestattet* über eine Vorrichtung (5; 6) im Verbindung steht, die die Einspeisung der Reaktionsmischung in geregelter Menge gestattet©

Einrichtung nach Anspruch 7, daduroh gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Vorbereitung der Reaktionsmischung und diejenige, die die Aufrechterhaltung der Temperatur- und Druokverhältnisse der Reaktionsmischung derart gestattet, dass die Reduktion des Halogen!ds des flüchtigen Metalls bewirkt wird, ein einziges ffefäss (401.) besitzt, dessen Innenraum zumindest während des Ablaufes der Re- " duktion des Halogenids des flüchtigen Metalls auf diese Reduktion bewirkendem Temperatur- und Druckverhältnissen gehalten wird, wobei dieses G-efäss mit einer Vorrichtung (412) versehen ist, die bei Konstanthaltung des Gefässinnendrucka die Zufuhr von zumindest einem Alkali- oder Erdalkalihalogenid, von Calciumkarbid und von zumindest einem Halogenid eines herzustellenden flüchtigen Metalls gestattet, daae eine Heizvorrichtung (31) vorgesehen ist»

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20W+02

die in einer ersten Stufe gestattet, das Halogenid des Alkali- oder Erdalkalimetalls zu schmelzen und die Temperatur des Schmelzbades hinreichend hochzuhalten, um das Lösen der übrigen Beatandteile der Reaktionsmischung zu ermöglichen, und es in einer zweiten Stufe gestattet, die Reaktionsmischung auf der Reaktionstemperatur zu halten und dass das einzige G-efäss mit einer Rührvorrichtung (1O) versehen ist»

10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Wiedergewinnung des flüchtigen. Metalls zumindest einen zwischen das Reaktionsgefäss und eine Pumpenvorrichtung zur Evakuierung des Reaktionsge- W fässes geschalteten Kondensator (18) besitzt _t wobei dieser Kondensator zumindest eine mit dem Reaktionsgefäss (3) in Verbindung stehende Dampfeintrittsöffnung und zumindest eine mit einer Pumpenvorrichtung in Verbindung stehende Öffnung besitzt und mit in Porm von Prallblechen angeordneten Ablenkplatten (19) versehen ist, die die Kondensierung in den festen Zustand der gegebenenfalls mit dem Metalldampf mitgerissenen Halogenidspuren des flüchtigen Metalls gestatten» und dass von einem geeignetem Kühlmittel durchflossene Kühlrohre^ (21) vorgesehen sind* die eine solche Temperatur besitzen, dass das fltiehtige Metall in den flüssigen Zustand kondensiert wird*

11» Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aur Rückführung des öaloiumhalogenids eine barometriaafa© Säule (28) enthält_? die mit diesem Halogenid in geschmolzenem Zustand gefüllt iat und deren oberer₉ von der BeaktionsmisoJaung gebildeter Teil sich in dea Reaktionsgefäss (3) befindet, während deren unterer· Teil in einen lohlenstoffdekantierofen (29) reicht» de^ sich auf einer hisireichend faohen Temperatur befind et ₉ um öalciumhalogenid in flüssigem Zustand zu halten«

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■■:.■- 27 -

2u4a4ü2

12» Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Torrichtung zur kontinuierlichen Abtrennung des Kohlenstoffs einen am unteren Ende der barometrischen Säule angeordnete^ Dekantierofen (29) enthält, dessen Temperatur ausreichend hoch ist, um das Oalciumhalogenid in flüssigem Zustand zu halten»

13* Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung von Graphit·

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