DE1458149B2 - Herstellung von ferroselen - Google Patents

Description

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Es ist bekannt, den Metallbädern bei der Herstel- eisenreiche Phase kann im Schmelzbehälter angelung von Metallbarren neben anderen Legierungsbe- sammelt werden und zu Betriebsstörungen führen, standteilen oder an deren Stelle Ferroselen zuzuset- Wird die Zusammensetzung der Eisen-Selen-Mizen. Dessen Herstellung erfolgt in einem Sinterungs- schung über 54,7% Se gewählt, so wird die Phase prozeß, der zu verhältnismäßig großen porösen und 5 FeSe ausgefällt, die einen verhältnismäßig hohen spröden Körpern führt. Das Zusetzen derartiger Selendampfdruck hat, so daß Selen abgeht. Zur Ver-Ferroselenkörper, z. B. in ein Stahlbad, bringt den meidung von Betriebsstörungen, die z. B. durch sich Nachteil mit sich, daß die Ferroselenkörper infolge ergebende Ausfällung von schwer schmelzbarer eisendes niedrigen Raumgewichtes auf der Oberfläche des reicher Phase sowie durch Inhomogenitäten der ein-Stahlbades schwimmen und somit Schwierigkeiten io gehenden Eisen-Selen-Mischung verursacht werden bestehen, sie kurzfristig zum Schmelzen zu bringen können, ist der vorgesehene Selenüberschuß beson- und eine rasche Verteilung im Bad zu gewähr- ders günstig, wonach der Selengehalt der Pulverleisten, mischung etwa 55 bis 56 Gewichtsprozent beträgt

Um hier Abhilfe zu schaffen, ist das Ferroselen in und ein gekörntes Produkt mit etwa 54,7 Gewichts-Pulverform zum Einsatz gebracht worden, wobei das 15 prozent Se anfällt.

Pulver durch Zerkleinern und Mahlen erzeugt wurde. Als Ausgangsmaterial für das Schmelzen verwen-

Dieses ist aber mit einer erheblichen Staubentwick- det man eine Mischung aus Eisen- und Selenpulver lung verbunden, die sowohl während des Zerklei- mit vorgeschriebenem Mischungsverhältnis, vorzugsnerns als auch während des Einbringens, z. B. in ein weise, wie erwähnt, mit etwas höherem Selengehalt Stahlbad, auftritt. Ferroselenstaub kann aber wegen 20 als dem, der dem Selengehalt der eutektischen Mider Gefährdung der Gesundheit nicht geduldet wer- schung entspricht. Die Partikelgröße ist nicht kriden, insbesondere deshalb nicht, weil Ferroselen in tisch, jedoch müssen die Bestandteile sorgfältig ge-Verbindung mit Säuren eines der giftigsten existie- mischt sein, damit die Zusammensetzung innerhalb (| renden Gase, nämlich Selen-Wasserstoff, bildet, der der gesamten Mischung konstant ist. Als Einsatzetwa zweihundertmal giftiger als Zyan-Wasserstoff 25 material kann man zweckmäßig auch vom Endproist. Außerdem hat ein durch Mahlen hergestelltes dukt abgetrennte Körner mit Korngrößen außerhalb Ferroselen-Pulver infolge der scharfkantigen Form des erwünschten Bereiches verwenden. der Pulverteilchen die Neigung, Klumpen zu bilden Bei der Erwärmung des Einsatzgutes fängt das

und sich in Taschen der Aufbereitungsvorrichtungen Material zuerst an zu sintern, und bei 350 bis 400° C festzusetzen. 30 »zündet« die Charge, d. h., es tritt zwischen Selen

Um die mit dem Einsatz von Sinterkörpern einer- und Eisen unter Wärmeentwicklung eine Reaktion seits und dem Einsatz von Pulver andererseits ver- ein, wobei die Temperatur bis auf annähernd 750° C bundenen Nachteile auszuschließen, schlägt die Er- ansteigt. Durch äußere Wärmezufuhr wird die Mifindung die Anwendung des Verfahrens zur Herstel- schung zum Schmelzen erhitzt, wobei die Schmelzlung von Metallgranalien, bei dem das in Pulverform 35 temperatur erfindungsgemäß derart gewählt wird, daß eingesetzte Metall geschmolzen und die Metall- die Temperatur bei der Tropfenbildung 900 bis schmelze durch eine inerte Atmosphäre innerhalb 1100° C ist.

eines Fallschachtes in ein Flüssigkeitsbad eingetropft Insgesamt sollen die Tropfengröße, die Fallstrecke,

wird, für die Herstellung von Ferroselen vor. die Temperatur und Viskosität der Schmelze sowie

Bei Anwendung einer geeigneten Fallhöhe, einem 40 auch die Temperatur, die spezifische Wärme und die günstigen prozentualen Anteil des Selens in der Dampfbildungswärme der Kühlflüssigkeit derart aufMetallschmelze und günstiger Schmelztemperatur, einander abgestimmt sein, daß zwischen kinetischer wird bei der erfindungsgemäßen Anwendung des ge- Energie, Flächenenergie und den viskosen Kräften nannten Verfahrens erreicht, daß sich die in das ein ausgeglichener Zustand besteht, mit welchem Flüssigkeitsbad einfallenden Tropfen dabei auf eine 45 runde, homogene und feste Granulatkörper in für die weitere Anwendung geeignete Granulatgröße Kugelform anfallen, zerteilen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, Vorrichtung zur Herstellung von Ferroselen in Form als Selengehalt des zum Einsatz kommenden Metall- von Granualien dargestellt. Es zeigt pulvers 55 bis 56 Gewichtsprozent vorzusehen, wo- 50 F i g. 1 die Vorrichtung in schematischer Darstelmit gewährleistet wird, daß das vorgesehene Ferro- lung in der Seitenansicht und

selenprodukt eine Zusammensetzung hat, die etwa F i g. 2 den unteren Teil des Schmelztiegels mit

der Formel FeSe (58,57 Gewichtsprozent Se) ent- dem mit Löchern versehenen Boden, spricht. Eine Untersuchung des Phasendiagramms Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung besteht aus

Fe-Se ergibt, daß bei 54,7 Gewichtsprozent Se ein 55 einem Graphittiegel 1 mit zylindrischem Mantel und Eutektikum zwischen einer eisenreichen Phase einem Boden 2, der eine Anzahl Löcher zum Ablas-(< 10 % Se) und FeSe vorhanden ist. Die eutek- sen der Ferroselenschmelze aufweist. Im Tiegelboden tische Temperatur beträgt etwa 880° C. Von diesem soll eine so große Anzahl von Löchern vorhanden Punkt steigt die Liquiduskurve auf beiden Seiten von sein, daß sich das geschmolzene Ferroselen im Tiegel 54,7 % Se steil an. Bei etwa 44 Gewichtsprozent Se 60 nicht ansammelt. Der ganze Tiegel ist von dem elekgibt es ein weiteres Eutektikum bei etwa 930° C, trischen Widerstandsofen 3 umgeben, der zweckwobei zwischen 44 und 54 Gewichtsprozent Se eine mäßig oben und unten mit getrennten Heizelementen Mischungslücke besteht. Wenn die Zusammensetzung versehen sein kann, um eine Veränderung der Zuder eingehenden Eisen-Selen-Mischung unter fuhr der Wärme zu ermöglichen, die zuweilen auf 54,7 Gewichtsprozent Se gewählt wird, so wird die 65 den unteren Teil des Tiegels konzentriert werden eisenreiche, schwer zu schmelzende Phase ausge- muß. Das oberhalb des Tiegels angeordnete Zufühfällt. Gegebenenfalls wird als Zwischenstufe eine rungsrohr4 ragt mit seinem unteren Ende in den etwa 44% Se enthaltende Phase ausgeschieden. Die oberen Teil des Tiegels 1 hinein. Das Zuführungs-

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rohr 4 ist von dem Mantel 5 zur Durchleitung von dessen Löcher sie in Form verhältnismäßig großer Kühlluft umgeben, die durch den Zuführstutzen 6 Tropfen in den Fallschacht abfließt, wobei die Tropzugeführt und durch den Auslaßstutzen 7 abgeleitet fen beim Auftreffen auf die Wasserfläche des wird. Durch Kühlung des Zuführungsrohres 4 wird Sammelbehälters in eine größere Anzahl kleiner ein Schmelzen und Ankleben von Selen an der Rohr- 5 Tropfen zerspringen und rasch zu kleinen Körnern wandung verhindert. Der am oberen Teil des Zu- erstarren. Die gebildeten Körner fallen durch das führungsrohres 4 angeordnete Rohrstutzen 8 dient Wasser des Sammelbehälters 14 hindurch in den der Ableitung von Gasen und Staub aus dem Sy- unteren Sammelbehälter 17 und füllen diesen allstem. Die Pulvermischung wird dem Zuführungs- mählich vollständig bis zum Verbindungsrohr 15 hinrohr 4 mittels der Zuführschnecke 9 von der Tasche io auf. Dies kann beispielsweise dadurch beobachtet 10 und dem oberhalb derselben angeordneten Vor- werden, daß man im Rohr 15 zwei diametral gegenratsbehälter 11 aus zugeführt. überliegende Fenster (nicht gezeigt) anbringt. Wenn

Unterhalb des Tiegelbodens 2 ist der Fallschacht. der untere Behälter 17 mit Körnern gefüllt ist, wird 12 mit einer Länge von 7 bis 9 m und einem Durch- das Ventil 16 geschlossen und das Klemmventil 19 messer von z. B. 0,5 m vorgesehen. Der Fallschacht 15 geöffnet, wobei die Mischung in das Sieb 20 Mn-12 ist zum Einleiten eines inerten Gases in das unterfällt. Nach dem Trocknen durch Luft und System mit dem Rohrstutzen 13 versehen. Der Fall- etwaiger Siebung ist das Produkt gebrauchsfertig,
schacht mündet mit seinem unteren Ende in den Mit gekühltem Zuführungsrohr 4 und einem Gra-

aus einem zylindrischen Mantel und einem trichter- phittiegel 1, der bis zum Zuführungsrohr reicht, treten förmigen Boden bestehenden Sammelbehälter 14, an 20 in der empfindlichen Zone, in der die Wandungstemden sich das mittlere Verbindungsrohr 15 mit dem peratur die Schmelztemperatur des Selens übersteigt, Drosselventil 16 und der untere, kleinere Sammel- jedoch unterhalb der Schmelztemperatur des Ferrobehälter 17 mit dem Bodenablaß 18, der mittels des selens liegt, keine Betriebsstörungen auf.
Klemmventils 19 geschlossen gehalten wird, anschrie- Das Ferroselenniveau im Tiegel wird dadurch auf

ßen. Unter dem Bodenablaß ist das kippbare Sieb 20 25 der gewünschten Höhe gehalten, daß die Pulverzuangeordnet, auf dem das Gut luftgetrocknet wird und fuhr dem Abfluß aus dem Tiegel angepaßt wird. Um von dem das fertige Granulationsprodukt anschlie- sich gegen eine nicht erwünschte Stauung des dem ßend abgefahren werden kann. Der Sammelbehälter Zuführungsrohr 4 zugeleiteten Einsatzgutes zu schüt-14 ist zweckmäßig durch einen oberen Deckel ver- zen, kann die Einfüllhöhe des zugeführten Gutes schlossen, der mit einer dem Außendurchmesser des 30 zweckmäßig in bekannter Weise überwacht und ge-Fallschachtes angepaßten Öffnung versehen ist. steuert werden, z. B. mit Hilfe eines außerhalb des

Zur Inbetriebnahme der Vorrichtung wird in das Ofens in Dreiviertel der Tiegelhöhe angeordneten Behältersystem 14 bis 19 Wasser eingefüllt, bis dieses Gammastrahlers und eines mit diesem zusammenim Behälter 14 über das untere Ende des Fallrohres wirkenden Detektors, der die vom Gammastrahler 12 reicht. Der Fallschacht wird dabei zu einem ge- 35 ausgesandten Strahlungen aufnimmt und den Impuls schlossenen Raum, der oben vom Tiegelboden und dem Eingang der Verstärkereinheit der Steuervorunten von einer Wasserfläche begrenzt wird. Durch richtung für die Beschickung zuleitet, was beispiels-Einleiten eines inerten Gases wie Stickstoff oder weise durch Ein- und Abschalten des Stromes für Argon durch den Stutzen 13 wird die Luft aus die- den Antriebsmotor der Zuführschnecke geschehen sem Raum sowie auch aus dem oberhalb davon be- 4° kann. Eine andere Steuerungsmöglichkeit besteht findlichen Tiegelraum herausgedrückt, wobei das Gas darin, daß man um den unteren Teil des Zuführungsdurch die Löcher im Tiegelboden 2 hinaufströmt und rohres 4 herum eine Induktionsspule anbringt, deren den Apparat durch den Rohrstutzen 8 verläßt. Der Induktanz sich ändert, wenn das Rohr mit Reaktions-Strom für den Ofen wird eingeschaltet und der Ofen gut gefüllt wird. Die erhaltenen Induktanzänderunauf etwa 1000° C erwärmt. Durch den äußeren Man- 45 gen können dann in ähnlicher Weise wie beim tel des Zuführungsrohres wird Kühlluft geleitet, da- Gammastrahler zur Steuerung des Reguliermechanismit die Temperatur nirgends den Schmelzpunkt des mus für die Beschickung verwendet werden. Der-Selens (220° C) überschreiten kann. artige Vorrichtungen sind an sich bekannt und nicht

Bei der Herstellung von Ferroselen in gekörnter Gegenstand der Erfindung.

Form wird der Behälter 11 mit einer im voraus her- 50 Die freie Fallhöhe des Ferroselens, d. h. der Abgestellten innigen Pulvermischung aus Eisen und stand vom Tiegelboden zur Flüssigkeitsoberfläche im Selen, gegebenenfalls unter Zusatz von Teilchen mit Sammelbehälter, soll zur Erzielung des besten ProUntergröße (Staub) aus bereits hergestellten Ferro- duktes 7 bis 9 m betragen. Bei zu kleiner Fallhöhe selenkörnern wie auch gegebenenfalls ausgelesenen erhält man große, ungleichmäßige und zerplatzte übergroßen Teilchen, beschickt. Mittels der Zufüh- 55 Körner. Bei zu großer Fallhöhe bilden sich kleine rungsschnecke 9 wird das Pulver dem Zuführungs- ungleichmäßige Teilchen. Die Fallhöhe muß derart rohr 4 zugeleitet, fällt durch dieses in den im Ofen 3 abgepaßt sein, daß die verhältnismäßig großen falangeordneten Tiegel 1 hinab und füllt diesen zu etwa lenden Tropfen in eine geeignete Anzahl kleinerer Dreiviertel seiner Höhe. Die Eisen-Selen-Pulver- Teilchen zerspringen und daß die innere Rotation mischung wird auf Sinterungs- und Reaktionstempe- 60 in diesen so groß ist, daß sie durchgehend rasch ratur (etwa 350° C) erwärmt, wobei das Eisen und erstarren.

das Selen unter Wärmeentwicklung reagieren und Die Flüssigkeit im Sammelbehälter ist vorzugs-

die Temperatur um etwa 400° C, d. h. bis auf etwa weise Wasser, obwohl es selbstverständlich an sich 750° C ansteigt. Durch fortdauernde Heizung des möglich ist, eine andere gegen Ferroselen inerte Tiegels wird die Reaktionsmischung auf eine Tem- 65 Kühlflüssigkeit zu verwenden. Die Wassertemperatur peratur im Bereich von 900 bis 1100° C, Vorzugs- soll 50 bis 70° C betragen. Bei zu niedriger Tempeweise auf etwa 950° C, erhitzt, wobei die Mischung ratur erhält man eine zu heftige Abkühlung der schmilzt und sich am Tiegelboden ansammelt, durch Tropfen, so daß eckige, unregelmäßige Teilchen ent-

stehen. Zu hohe Temperatur bewirkt eine Neigung zur Aggregatbildung.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anwendung des Verfahrens zur Herstellung von Metallgranalien, bei dem das in Pulverform eingesetzte Metall geschmolzen und die Metallschmelze durch eine inerte Atmosphäre innerhalb eines Fallschachtes in ein Flüssigkeitsbad eingetropft wird, für die Herstellung von Ferrer selen.

2. Herstellung von Ferroselen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Selengehalt der eingesetzten Pulvermischung etwa 55 bis 56 Gewichtsprozent beträgt.

3. Herstellung von Ferroselen nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztemperatur derart gewählt wird, daß die Temperatur bei der Tropfenbildung 900 bis 1100° C ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen