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Four pour la fabrication continue de magnésium métallique par réduction thermique.
Le brevet belge No. 401.799 du 2 mars 1934 a pour objet un procédé pour la fabrication continue de magnésium à partir de matières magnésifères, par exemple de dolomie, dans lequel la réduction s'effectue dans un four tubulaire tournant,à une température inférieure au point de fusion du résidu de la réaction. Suivant le mode d'exécution de l'invention décrit da,ns ce brevet, le four tubulaire tournant est chauffé de ltextérieur et le magnésium qui distille est précipité sur un tube de fer fixe, refroidi à l'eau, qui plonge dans le four à moufle tournant.
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Cette disposition a donné lieu à un certain nombre d'inconvénients dans l'exécution du procédé à l'échelle industrielle. Le chauffage extérieur du four tubulaire tournant se montre difficile et comporte un rendement thermique défavorable en raison des températures de 1200 à 1500 nécessaires pour la réaction. L'introduction de la charge, aussi bien que l'extraction du résidu solide de la réaction nécessitent, lors de la fabrication continue du magnésium qui doit se faire en l'absence complète de l'air, un grand nombre de joints étanches dans le four tubulaire tournant, qui doivent donner satisfaction aux températures de travail élevées en question et qu'il est difficile de réaliser en fonctionnement industriel, desorte que ces joints sont une source continuelle de difficultés de fonctionnement.
Des inconvénients analogues se produisent pour l'évacuation des vapeurs de magnésium dégagées, en vue de leur condensation.
D'autre part, on a proposé, dans le brevet français No.
406.984 du 31 octobre 1934, pour la réduction de matières magnésifères au moyen d'agents réducteurs, comme le carbure de calcium, le silicium, l'aluminium etc..de chauffer le mélange réactionnel directement par la chaleur rayonnée en faisant passer continuellement le mélange à réduire devant les éléments de rayonnement thermique.
Lorsqu'on essaie d'adopter ce mode de travail, dans des fours tubulaires tournants, afin d'éviter tout au moins le chauffage extérieur qui donne un rendement thermique défavorable, on se heurte à des difficultés, car la disposition des éléments de rayonnement thermique dans l'axe du four exige, pour la longueur de ce dernier et également pour sa capacité, une limite supérieure qui n'est pas suffisante pour les besoins industriels. il s'ensuit que le mélange réactionnel est transporté partiellement vers le haut du four tournant, en particulier lors de la formation d'une croûta, et peut détériorer les éléments de rayonnement thermique lorsqu'il retombe, ces éléments étant fragiles et parfois également susceptibles de réagir chimiquement.
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La présente invention est basée sur la découverte que, pour la progression continuelle du mélange réactionnel dans un four tubulaire tournant, il n'est pas nécessaire que le four tubulaire fasse une rotation complète et qutil suffit, pour le but qu'on se propose, que l'enveloppe du four soit soumise à un mouvement oscilla,nt autour de son axe. En se limitant à, ce mouvement, on élimine le danger de détérioration des éléments de rayonnement thermique disposés dans le four lui-même et fixés à l'enveloppe du tube, par suite de la chute en pluie de la charge, en partisulier lorsque ces éléments sont placés notablement au dessus de l'axe du four, à peu près à la partie supérieure du tube du four tournant.
En outre, il est possible d'effectuer l'introduction de la charge et également l'extraction des résidus de la réaction en supprimant les surfaces de contact et les surfaces de joints mobiles les unes par rapport aux autres, en utilisant des pièces intermédiaires flexibles qui suivent le mouvement oscillant du four, et il est possible également d'amener le courant de chauffage au moyen de câbles ordinaires. Rien n'empêche d'agrandir le four à volonté. La chambre destinée à la condensation du magnésium distillé sera avantageusement construite comme un prolongement de la chambre du four, relié rigidement à celle-ci. Un éliminera de temps en temps le métal qui s'est rassemblé dans cette chambre, éventuellement après avoir arrêté au préalable le mouvement du four.
11 a été constaté que, dans le mouvement oscillant du four, par suite du frottement du mélange réactionnel, de préfé- reùce aggloméré, sur les parois du four, l'amplitude latérale du mouvement de la charge est un peu inférieure à l'amplitude du mouvement oscillant du four, de sorte qu'on peut donner au four un mouvement oscillant d'une amplitude de 60 à ¯ 90 et cependant répartir les éléments de chauffage sur'un secteur allant jusqu'à ¯ 60 environ de la génératrice supérieure du four, sans courir le risque de détériorer ces éléments sous l'action de la masse réactionnelle en mouvement.
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Contrairement au four tournant normal dans lequel l'in- troduction de la matière de la charge doit nécessairement se faire suivant l'axeen vue de l'étanchéité nécessaire aux gaz, dans le procédé décrit ici, le four peut être chargé en un en- droit approprié quelconque. Bar exemple, il est avantageux de pratiquer 1'ouverture de chargement de la matière dans le sec- teur de la section du four opposé au chauffage. De cette maniè- re on peut éviter la formation gênante de poussière pendant le chargement de la matière.
Grâce à la suppression de toutes les surfaces de ferme- ture mobiles les unes par rapport aux autres, non seulement on simplifie l'étanchéité de la chambre de réaction par rapport à l'atmosphère, mais encore il devient possible de faire fonc- tionner le four, lorsque c'est nécessaire, en présence d'un gaz inerte ( par exemple de l'hydrogène) et également sous pression réduite, afin de produire le magnésium à des basses températures.
Le dessin représente schématiquement un four suivant l'invention
La fig. 1 représente une coupe longitudinale du four et la fdg. 2 une coupe transversale du four. Les fig . 3 à 5 montrent la position de la charge dans le four à différentes Phases du mouvement de ce dernier, en supposant que l'angle na- turel d'inclinaison de la charge s'élève à 45 environ. Sur les fig. 1 et 2 du dessin, 1 représente la chambre de réaction tubulaire qui reçoit la charge par la chambre formant sas, 2, le tuyau flexible 3 et le tube d'admission 4, qui débouche au bord inférieur de la paroi de la chambre de réaction. A la partie supérieure de la chambre de réaction sont fixées les spirales chauffantes 5, et le courant est amené radialement par les conducteurs 51 et 52.
Sous l'action de la chaleur rayonnée par ces éléments de chauffage il se produit une réduction de la matière magnésifère et une distillation du magnésium, qui passe par
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l'ouverture 6, ménagée dans l'autre paroi de la chambre de réaction, et arrive dans la chambre de condensation 7, où les vapeurs se condensent en magnésium liquide, d'une manière connue en soi. On évacue le magnésium liquide, de temps en temps par le trou de coulée 8, tandis qu'on extrait les résidus solides de la réaction par l'intermédiaire du tube 9 et du tuyau flexible 10, qui est muni à sa partie inférieure d'une chambre, formant sas, (non représentée).
Lorsqu'on effectue l'opération dans une atmosphère de gaz inerte, on fait arriver ce gaz inerte ( par exemple de l'hydrogène) en 11 et on l'introduit dans le four en même temps que la charge;: pour l'évacuation ou la circulation de ce gaz, un tube 12 de dégagement est prévu dans la chambre de condensation.
Si l'on considère les fig. 3 à 5, sur la fig. 3,le four est représenté dans une position inclinée vers la gauche de 60 par rapport à la position de repos. La surface de la charge A-B est alors inclinée suivant un angle de 45 environ. Elle se trouve donc encore à une distance suffisante des éléments de chauffage. Si l'on fait osciller le four, suivant la fig. 4 dans sa position d'équilibre, la matière chargée ne change pas de place par rapport à la paroi du four. Finalement, si l'on fait basculer le four vers la droite, de 60 à partir de sa position de repos, suivant la fig.
5, la charge, conserva.nt la position représentée sur la fig. 3, viendrait se placer selon la ligne A-B ( dessinée en pointillé).
Comme l'angle d'inclinaison est de 45 , la charge prend la position représentée par la ligne C-D où elle se trouve encore suffisamment éloignée des éléments de chauffage.