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"PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA FABRICATION DE MAGNESIUM
METALLIQUE"
L'invention concerne un procédé et un dispositif pour la fabrication de magnésium métallique par réduction thermique de composés du magnésium à l'aide de carbone.
Au cours de la réduction thermique d'oxyde de magnésium, ou de matières de départ oontenant de l'oxyde de magnésium, par du carbone, la réaction a lieu d'après l'équation:
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A des températures suffisamment élevées, cette réaction est
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dirigée vers le membre de droite de l'équation, mais lorsque les produits de la réaction se refroidissent graduellement, il se produit une inversion de la réaction.
Pour empêcher l'oxyde de magnésium et le carbone de se reformer, on procède de la façon décrite dans le brevet belge No. 388. 360 du 7 Mai 1932, au nom de la Demandresse, en maintenant le mélange de vapeur de magnésium et d'oxyde de carbone, jusqu'à l'endroit où il sort du four, à une température assez élevée pour que la réaction soit pratiquement dirigée vers la droite, puis en le refroidissant brusquement, par l'addition d'un gaz inerte ou réducteur tel que de l'hydrogène jusqu'à une température à laquelle le magnésium et l'oxyde de carbone en contact entre eux sont stables dans les conditions données par la dilution.
Par le procédé connu, le refroidissement brusque est effectué par le fait qu'on met les produits de la réaction, à leur sortie du four, en contact avec des surfaces refroidies, et qu'on introduit en même temps de l'hydrogène froid sortant d'un corps d'ajutage monté au centre du canal d'échappement, le mélange de vapeurs de magné- sium et d'oxyde de carbone étant refroidi d'une température d'environ 2.000 à une température d.lenviron 200 C.
Par cette introduction du gaz inerte de refroidissement de dedans en dehors, les zones extérieures du mélange de la réaction reçoivent moins d'agent de refroidissement que les zones intérieures, de sorte que l'action du refroidissement n'est pas égale partout. En outre, le corps d'ajutage monté au centre du canal d'échappement est exposé à la chaleur rayonnante du four, ce qui ne convient pas au but visé, car la re- combustion est particulièrement favorisée par des surfaces métalliques chaides.
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L'invention a pour but de faire en sorte que des montres intérieurs dans le canal d'échappement soient superflus, et d'assurer un refroidissement uniforme du mélange de vapeur de magnésium et d'oxyde de carbone sortant du four.Suivant l'invention, on obtient ce résultat en introduisant le gaz de refroidissement à partir de la périphérie dans le courant de mélange des produits de la réaction sortant du four.
Avantageusement le gaz de refroidissement, réparti en zones, est insufflé dans une direction faisant un angle aigu avec la direction du mouvement du mélange, cet angle, si désiré, dimi- nuant graduellement de dedans en dehors d'une zone à l'autre-* Pour mettre les parois du canal d'échappement dans lequel le refroidissement brusque a lieu à l'abri de la chaleur rayonnante du four, on donne à ce canal la forme d'un tronc de cône allant en s'élargissant vers l'extérieur.
Un exemple de réalisation de l'objet de l'invention est représenté dans le dessin.
La fig. 1 est une coupe longitudinale du canal d'échappoment et du dispositif d'introduction du gaz de refroidissement
La fige 2 cet une coupe d'un détail de la fig.1 à une plus .grande échelle.
La fi. 3 est une coupe par la ligne III-III de la fig.1.
La fige 4 est une coupe par la ligne IV-IV de la fi. 1.
La fig. 5 est une vue de l'agencement des tuyaux d'arrivée de l'agent de refroidissement.
Les fies. 6 et 7 sont des coupes longitudinales des pièces d'extrémité d'un collecteur relié au refroidisseur.
Dans la fig. 1, 1 désigne la paroi d'un four électrique comportant un orifice d'échappement 2 pour les gaz de la réaction, cet orifice étant garni d'un revêtement en graphite 3.
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A l'extrémité extérieure de l'orifice 2 est relié par un joint hermétique un refroidisseur 4 dont l'extrémité extérieure débouche dans un collecteur 5 (fig. 6). Le refroidisseur a la forme d'un tronc de cône allant en s'élargissant à partir de l'orifice d'échappement 2 et il est revêtu en partie d'une en- veloppe 6 en matière réfractaire.
Le gaz provoquant le refroidissement brusque est introduit par des ajutages disposées par zones et partant de chambres annulaires 7, 8, 9, 10, 11, 12. Chaque chambre annulaire comporte, sur sa paroi intérieure, une rangée de petits canaux 13 par lesquels le gaz de refroidissement entre dans le conden- seur.
Le refroidisseur 4 est de préférence à doubles parois (fig. 1 à 4) et le gaz de refroidissement brusque, de l'hydro- gène par exemple, est amené par des tuyaux qui, partant d'un distributeur 14 comportant les orifices d'admission 15 (fig.4), sont montés dans le sens longitudinal du dispositif entre les doubles parois. Dans l'exemple d'exécution représenté, la li- aison entre le distributeur et les chambres 7 à 12 est assurée par des paires de tuyaux diamétralement opposés, désignés par 16, 17, 18,19, 20 et 21. Comme cela résulte de la fig. 5, les tuyaux de liaison sont ondulés, pour tenir compte de la dilatation sous l'action de la chaleur.
Les tuyaux d'arrivée sont refroidis par un agent de refroidissement tel que de l'huile, qui circule entre les doubles parois du refroidisseur 4, l'intervalle entre ces doubles parois étant divisé par des cloisons métalliques 22 en chambres dans lesquelles sont montées des tôles de guidage 23 et 24 décalées entre elles, qui font circuler l'agent de refroidissement suivant un par- cours allant en serpentant. Chaque chambre 22 comporte une @
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tubulure d'arrivée 25 et une conduite d'évacuation 26 (fig.4.).
Les ajutages 13 sont disposés de préférence de façon que les jets de gaz provoquant le refroidissement brusque sortent en faisant un angle avec la direction du mouvement du mélange sortant du four, mais en coulant dans le même sens que le mélange. L'inclinaison des canaux diminue graduellement dans les zones successives, de sorte que les jets de gaz divergent entre eux. Ceci ressort particulièrement de la fig.2, d'après laquelle les canaux 13 de la chambre 7 sont inclinés vers la direction du mouvement du mélange sortant en formant avec celle-ci un angle d'environ 30 , tandis que les canaux 13 de la chambre 12 sont presque parallèles à la direction du mouvement du mélange.
Le mélange des produits de la réaction qui traverse le refroidisseur est refroidi, par le gaz réfrigérant insufflé de dehors en dedans, uniformément et en même temps assez énergiquement pour atteindre sûrement au sortir de la zone de refroidissement la basse température indispensable. En plus, grâce à la structure particulière de l'arrivée du gaz de refroidissement, le mélange des produits de la réaction se trouve empêché de venir en contact intime avec les parois du corps d'ajutage. Le risque d'amorçage d'une re- combustion est suppriméd'autant plus que, la paroi du refroidisseur portant les ajutages, par suite de sa forme conique, n'est que peu exposé à la chaleur rayonnante du four.
Le magnésium pulvérulent produit par le refroidissement brusque du mélange des produits de la réaction se dépose principalement dans le collecteur, mais en partie aussi dans le canal qui relie le four au collecteur. Pour son transport, on utilise deux appareils, dont l'un agit dans le oollecteur et fonctionne continuellement, tandis que l'autre, qui est
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destiné à nettoyer le canal de communicatioin et le refroidisseur, n'est mis en action que périodiquement et est retiré, au repos, à l'intérieur du collecteur.
Dans l'exemple d'exécution représenté, une vis sans fin 27, est montée dans le collecteur 5 relié au refroidisseur et munie d'une chemise de refroidissement. La vis 27 est portée par un arbre creux 28 convenablement supporté, et une roue à chaîne 29 l'anime constamment d'un mouvement de rotati on. La vis, sur les bords de laquelle peuvent être fixées des soies, détache le magnésium métallique pulvérulent qui se dépose sur les parois du collecteur et l'envoie dans une ause 30, dans laquelle tourne une vis transporteuse 37.
A l'intérieur de l'arbre creux 28 est monté tournant et coulissant un deuxième arbre 31, qui porte à sun extrémité antérieure un râcloir 32 dont les contours épousent la forme des parois intérieures du refroidisseur et de l'orifice dléchap- pement. Au repos, le râcloir se trouve dans la position de retrait indiquée dans la fige 6. A des intervalles de temps appropriés, on fait avancer l'arbre 31 pour mettre le râcloir 32 en contact avec les parois du condenseur, après quoion fait tourner cet arbre au moyen d'un volant à main 33, la matière qui s'est déposée étant ainsi raclée et envoyée dans le collecteurs. Le râcloir n'est exposé à la chaleur rayonnante du four cependant les périodes de fonctionnement.
Au repos il se trouve dans le collecteur-, où la température est relativement basse, et il n'y a donc aucun risque de chauffage excessif qui pourrait provoquer une recombustion.
Lorsqu'il faut ouvrir le collecteur pour effectuer des réparations, il faut prendre des mesures pour empêcher toute
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i::.fiar...rlati 0ll des restes de poudre de m1--r-éLiuu adhérant aux
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parois, car on sait que cette poudre est extrêmement capable de réagir en présence de l'oxygène. Le mieux semble être d'asperger les parois avec de l'huile injectée par des ajutages montés en des endroits appropriés. Sur les figs.
1 à 6, on a représenté un ajutage 34 servant à asperger les parois du refroidisseur.
En exécutant le procédé de l'invention, on chauffe au four électrique, jusqu'à la température de réaction, une charge constituée par un composé du magnésium, de préférence de la magnésite calcinée, et par une matière contenant du carbone.
Les produits de la réaction, qui sont constitués par de la vapeur de magnésium et de l'oxyde de carbone, sont maintenus dans le four à une température assez haute pour empêcher l'oxydation de la vapeur métallique par le gaz CO. Les produits de la réaction s'écoulent par l'échappement 2 et entrent dans le refroidisseur 4, où ils sont refroidis brusquement par du gaz réfrigérant. Le refroidissement brusque s'effectue à l'acide d'une quantité de gaz suffisante assez vite pour assurer la formation de magnésium métallique et pour empêcher une inversion de la réaction:
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Par un échappement 35, sortent les gaz non condensés: oxyde de carbone, et hydrogène.
REVENDICATIONS.
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