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Procédé et dispositif pour le traitement de vapeurs de magnésium.
L'invention concerne un procédé et un dispositif pour la condensation de vapeurs de magnésium.
En particulier, l'invention peut être appliquée en combinaison avec la production de magnésium par la réduction au moyen de charbon de composés oxygénifères de magnésium.
Dans les procédés de ce genre, la réduction est effectuée pratiquement à des températures au-dessus du point d'ébullition du magnésium métallique. Il s'en suit que le magnésium est obtenu, au cours du processus de réduction, avec formation simultanée d'oxyde de carbone par oxydation du charbon, à
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l'état de vapeurs qui doivent être condensées ensuite. A cet effet, il est absolument indispensable pour obtenir de bons résultats, de refroidir rapidement le¯mélange de vapeurs de magnésium et d'oxyde de carbone à sa sortie du four, car la réaction
MgO+ C ====== Mg + CO, conduisant à la formation du mélange gazeux au moyen d'oxyde de magnésium et de carbone, réaction qui à une température élevée, s'accomplit de gauche à droite, s'inverse à des températures plus basses.
La réoxydation du magnésium se produit d'une manière extrêmement rapide. Si donc le mélange gazeux n'est pas refroidi d'une façon rapide et efficace au sortir du four, il n'est pas possible d'obtenir de ces gaz une considérable quantité de magnésium à l'état compact.
Par le présent procédé (et par le dispositif servant à son exécution), l'invention résout le problème de condenser les gaz, à leur sortie du four; avec la plus grande rapidité réalisable, pour ainsi dire instantanément, afin d'empêcher l'inversion de la réaction. Un autre but de l'invention consiste à protéger la poudre de magnésium finement divisée résultant du refroidissement rapide contre des réactions chimiques ultérieures, en première ligne contre l'oxydation et la transformation en nitrure.
L'invention a surtout pour but, d'éviter une dilu- tion des vapeurs de magnésium à leur sortie du four. Une dilution à un degré élevé n'exerce pas seulement une action nuisible pour la condensation des vapeurs, mais elle occasion- ne aussi des réactions chimiques par la présence des gaz diluants. L'hydrogène et des gaz dégageant de l'hydrogène
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peuvent former avec l'oxyde de carbone de l'eau qui peut réagir avec le magnésium finement divisé en donnant lieu à la formation d'une pellicule d'oxyde. Une telle pellicule d'oxyde constitue un obstacle pour l'obtention ultérieure du métal, même s'il n'est en présence qu'en quantités minimes .
Dans le cas d'une grande dilution, on rencontre, en outre, des difficultés non seulement dans le travail .avec les grandes quantités de gaz, mais encore en ce qui concerne la condensa- tion des vapeurs de magnésium dans la forme voulue.
Conformément à la présente invention, le mélange des gaz et des vapeurs formés pendant le processus de réduc- tion est refroidi, à sa sortie du four, de la température supérieure à la zone de températures dans laquelle il se produit une inversion de la réaction, à une très basse température, par contact direct avec un liquide. Dans ce but, il est avantageux d'amener les produits de la réaction ga- zeux et vaporeux en contact avec un rideau ou un film composé d'huiles d'hydrocarbures ou d'un autre liquide indifférent vis à vis du magnésium métallique, ou de les faire pénétrer dans ce rideau ou film. Ce n'est pas une condition obligatoire que le liquide ne dégage pas de vapeurs à la température qu'il acquiert au contact des produits gazeux chauds de la réaction, mais on emploie cependant, de préférence, un liquide qui répond à cette condition.
Il convient de choisir un liquide qui humecte la poudre de magnésium et la revêt ainsi d'une pellicule qui la protège contre l'oxydation. Le liquide doit cependant permettre l'échappement de l'oxyde de carbone. En outre, le liquide doit être de nature telle qu'il amène la poudre de magnésium à un collecteur. Il n'est nullement nécessaire, mais il est recommandable de refroidir au préala- ble le liquide à une température basse telle qu'il s'échauffe n
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aussi peu que possible au-dessus de la température d'apparte- ment, car le rendement du procédé se trouve augmenté de ce fait.
Pour l'exécution du procédé, on peut se servir, par exemple, d'un kérosène qui est refroidi à une température de 8 C.; on laisse couler cette huile, sous la forme d'un film mince, par dessus une plaque refroidie à l'eau. Les vapeurs de magnésium chaudes, qui rencontrent ce film en mouvement, sont refroidies instantanément à environ 31 C., tandis que l'huile s'échauffe en même temps à la même tempéra- ture. Lorsque le liquide est vaporisé en partie, les vapeurs sont condensées en vue de la réutilisation. La poudre de magnésium mélangée à l'huile peut alors être dirigée dans un collecteur et être soumise au traitement ultérieur.
L'huile d'hydrocarbure (ou tout autre liquide aussi bien approprié) ne produit pas seulement un refroidissement rapide du magnésium, mais encore sa séparation de l'oxyde de carbone qui n'est pas soluble dans l'huile et n'est pas non plus retenu par elle. En outre, les hydrocarbures constituent une protection pour le magnésium qui peut ainsi être conservé longtemps sans danger qu'il soit oxydé par l'air. Une telle oxydation se produit à une vitesse considérable lorsque la poudre de magnésium est exposée à l'action de l'air à la température ordinaire, sans être protégée de la manière indiquée. L'huile minérale joue, en outre, un rôle important dans le traitement ultérieur de la poudre de magnésium en vue de sa transformation en métal compact.
Pendant ce traite- ment, l'huile forme une atmosphère neutre ou faiblement réductrice, et elle crée une faible pression qui s'oppose à la pénétration de l'air; de ce fait, la transformation de
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la poudre de magnésium en métal liquide se trouve facilitée.
Le dessin annexé représente une forme d'exécution du dispositif d'après l'invention.
La Fig. 1 montre le dispositif en vue perspective.
La Fig. 2 montre le dispositif en vue de face et,
La Fig. 3 le montre en coupe suivant la ligne 3-3 de' la Fig. 2.
Le dispositif se compose essentiellement d'une plaque 1, approximativement verticale. A la partie supérieure de cette plaque sont prévus des tuyaux 2 dont les extrémités ouvertes 3 sont resserrées et aplaties, ainsi que cela est montré dans les Figs. 2 et 3, de façon à former des becs par lesquels un mince film d'huile largement étalé est produit sur la surface de la plaque 1. Un tuyau 4 qui vient du four et qui amène de ce dernier des vapeurs de magnésium chaudes, mélangées avec de l'oxyde de carbone, aboutit à proximité immédiate de la plaque 1. Sur le côté postérieur de la plaque 1 est disposée une chemise au enveloppe 5 de largeur intérieure relativement petite, dans laquelle est disposée une plaque déflectrice 6 qui se termine en 7 au-dessous de la partie la plus haute de la chemise d'eau.
Un tube d'admission 8 servant à l'arrivée de l'eau est disposé sur l'un des côtés de la plaque déflectrice 6, à proximité du fond de la chemise. Un tube analogue 9 est prévu sur le côté opposé de la plaque déflectrice 6 et sert à l'écoulement de l'eau. En différents endroits sont posés des rivets 10 servant à fixer la.chemise et la plaque l'une par rapport à l'autre et à éviter le gauchissement ou la déformation de la plaque.
L'extrémité inférieure de la plaque va en diminuant de largeur (Fig. 1) et présente des parois 11 qui forment un collecteur destiné à recevoir le mélange d'huile et de magnésium qui sort
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par l'ouverture 12 et coule dans un réservoir approprié. Des ailes 13 et 14, qui forment un prolongement des parois 11 le long des côtés de la plaque, constituent un dispositif protecteur, empêchant le jaillissement de l'huile et, par suite, une perte de matière. Le dispositif présente sur sa partie supérieure des barres 15 qui servent à le maintenir dans la position exacte.
Dans l'exécution du procédé d'après l'invention, on fait arriver l'huile d'hydrocarbure par les tuyaux 2 aux becs 3 par lesquels l'huile est étalée pratiquement sur toute la surface de la plaque 1, de laquelle elle s'écoule ensuite. Des vapeurs de magnésium chaudes, en mélange avec de l'oxyde de carbone, rencontrent, à leur sortie du tuyau 4, le film d'huile, de sorte que les particules de magnésium sont instantanément condensées et enveloppées par des pellicu- les d'huile. L'oxyde de carbone s'échappe de la surface de la plaque et peut être évacué d'une manière quelconque. L'huile s'écoule dans le réservoir sur le coté inférieur de la plaque et arrive par des ouvertures 12 dans un récipient qui sert à la conservation.
Il n'est pas nécessaire d'assurer une séparation rapide du magnésium du liquide de conservation ou de recourir à des moyens préventifs quelconques pour empêcher l'oxydation de la poudre de magnésium, car celle-ci est complètement protégée dans l'huile,
Dans ce procédé, il est possible de placer le dispositif de condensation à proximité du four; les gaz sor- tant du four rencontrent donc le condenseur à une température relativement haute, ce qui diminue encore davantage le danger d'une reformation d'oxyde de magnésium. Les troubles qui peuvent être occasionnés dans d'autres procédés par exemple
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par l'obstruction du tuyau de sortie par du magnésium con- densé et de l'oxyde de magnésium reformé, ne se produisent pas dans le procédé d'après l'invention.
Le nouveau procédé de condensation facilite aussi considérablement la transforma- tion éventuelle de la poudre de magnésium en magnésium métal- lique compact.
L'invention n'est pas limitée à la forme d'exé- cution décrite. Celle-ci peut être modifiée de diverses manières. C'est ainsi, par exemple, que l'on peut employer pour le refroidissement de la plaque un .autre dispositif que celui qui a été décrit. En outre, la plaque peut aussi être complètement supprimée, si l'on .amené les vapeurs de magnésium sur un rideau d'huile d'hydrocarbure, etc. tombant librement; l'huile d'hydrocarbure peut aussi être introduite ou injectée, à l'état finement divisé, dans les vapeurs par des pulvérisateurs. Dans tous ces cas, l'huile peut être préalablement chauffée ou non, à volonté.
On peut remplacer l'huile d'hydrocarbure par un corps qui est solide à la température ordinaire, mais qui est liquide ou fond à une température élevée, par exemple par un métal ou un alliage, ou on peut employer de l'eau, de préférence de l'eau refroidie, comme moyen de refroidissement direct, en adoptant des moyens appropriés pour éviter une réaction avec le magnésium.
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