CA1108409A - Procedes de production de magnesium par voie thermique - Google Patents
Procedes de production de magnesium par voie thermiqueInfo
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Abstract
DE LA DIVULTATION: L'invention concerne la production de magnésium par voie thermique. En utilisant comme source de magnésie un laitier résiduaire provenant de la la fabrication de certains ferrochrome carburés, et comme réducteur un ferro-silico-aluminium lors de la mise en oeuvre du procédé MAGNETHERM, on obtient du magnésium d'une pureté élevée, avec un excellent rendement, et on augmente d'environ 16 % la capacité de production d'un four donné, par rapport à l'utilisation de dolomie calcinée. On récupère, en outre, un alliage résiduaire contenant du chrome et du silicium.
Description
84~9 La présente invention concerne des perfectionnements aux procédés de production de magnésium par voie thermique.
Il est connu.de fabriquer du magnésium par réduction de substances contenant de l'oxyde de magnésium au moyen de divers réducteurs, tels que le silicium, l'aluminium, le calcium, pris isolément ou en mélange ou en alliages entre eux ou avec d'autres éléments tels que le fer.
Le procédé MAGNETHERM, qui est le plus connu, et a fait l'objet, notamment, du brevet francais N 1 194,556, permet d'obtenir du magnésium par réduction à température élevée d'une su~stance contenant de l'oxyde de magnésium par un agent réducteur dont les produits d'oxydation ne sont pas gazeux à la température de réaction, ladite substance contenant l'oxyde de magnésium et ledit agent réducteur étant chargés sur la surface d'un bain de laitier maintenu liquide par le passage d'un courant électrique, dans une enceinte où règne une pression supérieure à 1,8 millibars, de sorte que les vapeurs de magnésium obtenues se condensent en passant par l'état liquide.
La figure 1 représente schématiquement, et réduit à ses éléments essentiels un type de four pour la mise en oeuvre du procédé MAG~ETHERM. Les diagrammes triangulaires des figures 2 et 3 montrent les zones (hachurées) à 1'inté-rieur desquelles se situent les compositions préférentielles des laitiers utilisés dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans la figure 1, est le revêtement latéral en car-bone; (2)1e revêtement réfractaire et calorifuge (3); l'enve-loppe extérieure étanche en tôle d'acier; (4) est le fond en carbone et (5) la sortie du courant (6) le trou de coulée per- .
mettant d'évacuer périodiquement le ferrosilicium pauvre en silicium résiduaire et l'excès de scorie liquide. Lorsque le four fonctionne, ce.trou de coulée est fer~mé de facon étanche.
~1~;184~!9 .
La voûte comporte un revêtement isolant et calorifuge (7). L'orifice de grande section (8) constitue la tuyare per-mettant aux vapeurs de magnésium de se diriger vers la chambre de condensation. La tubulure axiale (9) permet le passage de l'électrode verticale tlO), constituée d'un manchon de graphite (11), toujours immergé dans la scorie liquide, placé à l'extrémi-té inférieure d'un tube de cuivre à circulation d'eau. Une tubu-lure (12) permet l'introduction des matières réactionnelles (13-13) est le niveau supérieur maximum de la scorie liquide et (14-14) le niveau inférieur minimum de la même scorie.
La chambre de condensation se compose de deux parties principales: le condenseur proprement dit et le creuset de réception de magnésium.
Le condenseur (15) comporte un garnissage réfractaire,(l6 et une tôle d'acier étanche au vide, formant la paroi extérieure.
A la partie supérieure est montée la tubulure d'aspiration des pompes à vide (17j qui constitue le bouchon supérieur du condenseur.
Le raccordement-au four est réalisé au moyen de la bride (18) qui possède des circulations d'eau de refroidissement, comme toutes les autres brides du four.
Des couples thermo-électriques permettent de mesurer les températures en différents points, et par l'intermédiaire du régulateur de températures, de maintenir ces dernières à
des valeurs déterminées.
Le magnésium élaboré est conduit vers le condensateur (15) aménagé de fa~on à permettre la condensation liquide du magnésium, son ruissellement et son rassemblement dans le creuset (19) o~ il peut être soit maintenu liquide, soit refroidi de façon que le magnésium qu'il contient passe à l'état solide.
On obtient ainsi le meilleur rendement de condensation.
L'alimentation électrique comporte un ensemble 4~9 transformateur autotransformateur permettant une variation continue de la tension (ou discontinue avec écarts très faibles). Cette disposition est indispensable pour contrôler la puissance du four ~ tout moment, et par là même, le développe-ment de la réaction d'élaboration du magnésium.
A titre d'exemple, en utilisant un laitier ayant la composition:
CaO : 54,90 %
SiO2 : 24,60 %
A123 : 13,40 %
MgO : 6,60 %
; un réducteur constitué par du ferrosili~um à 75 % Si, en grains de O à 30 mm, et une dolomie calcinée, à 37 % MgO, en grains de 3 à 30 mm avant cuisson, l'opération étant conduite à
environ 1550 ~ 1600 C sous une pression comprise entre 27 et 47 millibars, on obtient, avec un rendement d'extraction au moins égal ~ 85%, du magnésium métal ayant une teneur en Mg au moins égale à 99,60 % et pouvant atteindre 99,90 %.
~e ferrosilicium résiduaire a une teneur en Si égale -ou inférieure à 20 %.
Dans la mise en oeuvre du procédé MAGNETHERM, l'oxyde de magnésium peut provenir de différentes sources, par exemple de magnésie extraite de l'eau de mer ou de dolomie calcinée, - dans laquelle la chaux participe à Ia formation du laitier.
En raison de la souplesse de ce procédé, il est possi-ble d'envisager d'autres sources de magnésie. La demanderesse a reconnu qu'il était particulièrement avantageux d'utiliser comme source de magnésie, des matières résiduaires contenant au moins 20 %, et de préférence au moins 30 % de MgO et au moins 20 %, et de préférence au moins 25 % d'A1203, et notamment des laitiers provenant de la fabrication de ferrochrome, et en particulier de ferrochrome carburé à partir de certains types de minerais contenant une proportion notable de magnésie.
~?84~!9 La composition de ces laitiers, selon l'origine géographique du minerai et le procédé de fabrication du ferro- : -- chrome, peut varier dans les limites approximatives suivantes (en % en poids):
MgO : 20 - 40 %
Al O : 20 35 %
SiO2 : 20 - 35 %
CaO : ~ 10 %
Cr23 ~ 10 %
TiO2 : 4 1 %
. FeO : < 5 %
MnO : environ 0,15 %
:. Par comparaison, une dolomie calcinée, de bonne qualité, a une composition située dans les limites approxima-tives suivantes:
MgO : 35 - 43 %
SiO2 : 1 2 %
` A123 ~1 %
- CaO : 63 - 57 %
La teneur en magnésie des laitiers de ferrochrome n'est donc que légèrement inférieure, et parfois égale, à celle de la dolomie calcinée. Par contre, la teneur en chaux est relativement faibie, et la teneur en alumine beaucoup plus élevée, ce dernier facteur étant favorable.
Or, il est connu que la mise en oeuvre du procédé
MAGNETHERM implique, pour obtenir le rendement optimal, une composition du laitier comprise entre certaines limites qui d(~terminent à la fois son point de fusion et son activité
physlco-chimique .
En particulier, ~e rapport moléculaire CaO/SiO2 doit etre au moins (~gal à 1,8, et de préférence atteindre . 4 ~ .
Il est connu.de fabriquer du magnésium par réduction de substances contenant de l'oxyde de magnésium au moyen de divers réducteurs, tels que le silicium, l'aluminium, le calcium, pris isolément ou en mélange ou en alliages entre eux ou avec d'autres éléments tels que le fer.
Le procédé MAGNETHERM, qui est le plus connu, et a fait l'objet, notamment, du brevet francais N 1 194,556, permet d'obtenir du magnésium par réduction à température élevée d'une su~stance contenant de l'oxyde de magnésium par un agent réducteur dont les produits d'oxydation ne sont pas gazeux à la température de réaction, ladite substance contenant l'oxyde de magnésium et ledit agent réducteur étant chargés sur la surface d'un bain de laitier maintenu liquide par le passage d'un courant électrique, dans une enceinte où règne une pression supérieure à 1,8 millibars, de sorte que les vapeurs de magnésium obtenues se condensent en passant par l'état liquide.
La figure 1 représente schématiquement, et réduit à ses éléments essentiels un type de four pour la mise en oeuvre du procédé MAG~ETHERM. Les diagrammes triangulaires des figures 2 et 3 montrent les zones (hachurées) à 1'inté-rieur desquelles se situent les compositions préférentielles des laitiers utilisés dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans la figure 1, est le revêtement latéral en car-bone; (2)1e revêtement réfractaire et calorifuge (3); l'enve-loppe extérieure étanche en tôle d'acier; (4) est le fond en carbone et (5) la sortie du courant (6) le trou de coulée per- .
mettant d'évacuer périodiquement le ferrosilicium pauvre en silicium résiduaire et l'excès de scorie liquide. Lorsque le four fonctionne, ce.trou de coulée est fer~mé de facon étanche.
~1~;184~!9 .
La voûte comporte un revêtement isolant et calorifuge (7). L'orifice de grande section (8) constitue la tuyare per-mettant aux vapeurs de magnésium de se diriger vers la chambre de condensation. La tubulure axiale (9) permet le passage de l'électrode verticale tlO), constituée d'un manchon de graphite (11), toujours immergé dans la scorie liquide, placé à l'extrémi-té inférieure d'un tube de cuivre à circulation d'eau. Une tubu-lure (12) permet l'introduction des matières réactionnelles (13-13) est le niveau supérieur maximum de la scorie liquide et (14-14) le niveau inférieur minimum de la même scorie.
La chambre de condensation se compose de deux parties principales: le condenseur proprement dit et le creuset de réception de magnésium.
Le condenseur (15) comporte un garnissage réfractaire,(l6 et une tôle d'acier étanche au vide, formant la paroi extérieure.
A la partie supérieure est montée la tubulure d'aspiration des pompes à vide (17j qui constitue le bouchon supérieur du condenseur.
Le raccordement-au four est réalisé au moyen de la bride (18) qui possède des circulations d'eau de refroidissement, comme toutes les autres brides du four.
Des couples thermo-électriques permettent de mesurer les températures en différents points, et par l'intermédiaire du régulateur de températures, de maintenir ces dernières à
des valeurs déterminées.
Le magnésium élaboré est conduit vers le condensateur (15) aménagé de fa~on à permettre la condensation liquide du magnésium, son ruissellement et son rassemblement dans le creuset (19) o~ il peut être soit maintenu liquide, soit refroidi de façon que le magnésium qu'il contient passe à l'état solide.
On obtient ainsi le meilleur rendement de condensation.
L'alimentation électrique comporte un ensemble 4~9 transformateur autotransformateur permettant une variation continue de la tension (ou discontinue avec écarts très faibles). Cette disposition est indispensable pour contrôler la puissance du four ~ tout moment, et par là même, le développe-ment de la réaction d'élaboration du magnésium.
A titre d'exemple, en utilisant un laitier ayant la composition:
CaO : 54,90 %
SiO2 : 24,60 %
A123 : 13,40 %
MgO : 6,60 %
; un réducteur constitué par du ferrosili~um à 75 % Si, en grains de O à 30 mm, et une dolomie calcinée, à 37 % MgO, en grains de 3 à 30 mm avant cuisson, l'opération étant conduite à
environ 1550 ~ 1600 C sous une pression comprise entre 27 et 47 millibars, on obtient, avec un rendement d'extraction au moins égal ~ 85%, du magnésium métal ayant une teneur en Mg au moins égale à 99,60 % et pouvant atteindre 99,90 %.
~e ferrosilicium résiduaire a une teneur en Si égale -ou inférieure à 20 %.
Dans la mise en oeuvre du procédé MAGNETHERM, l'oxyde de magnésium peut provenir de différentes sources, par exemple de magnésie extraite de l'eau de mer ou de dolomie calcinée, - dans laquelle la chaux participe à Ia formation du laitier.
En raison de la souplesse de ce procédé, il est possi-ble d'envisager d'autres sources de magnésie. La demanderesse a reconnu qu'il était particulièrement avantageux d'utiliser comme source de magnésie, des matières résiduaires contenant au moins 20 %, et de préférence au moins 30 % de MgO et au moins 20 %, et de préférence au moins 25 % d'A1203, et notamment des laitiers provenant de la fabrication de ferrochrome, et en particulier de ferrochrome carburé à partir de certains types de minerais contenant une proportion notable de magnésie.
~?84~!9 La composition de ces laitiers, selon l'origine géographique du minerai et le procédé de fabrication du ferro- : -- chrome, peut varier dans les limites approximatives suivantes (en % en poids):
MgO : 20 - 40 %
Al O : 20 35 %
SiO2 : 20 - 35 %
CaO : ~ 10 %
Cr23 ~ 10 %
TiO2 : 4 1 %
. FeO : < 5 %
MnO : environ 0,15 %
:. Par comparaison, une dolomie calcinée, de bonne qualité, a une composition située dans les limites approxima-tives suivantes:
MgO : 35 - 43 %
SiO2 : 1 2 %
` A123 ~1 %
- CaO : 63 - 57 %
La teneur en magnésie des laitiers de ferrochrome n'est donc que légèrement inférieure, et parfois égale, à celle de la dolomie calcinée. Par contre, la teneur en chaux est relativement faibie, et la teneur en alumine beaucoup plus élevée, ce dernier facteur étant favorable.
Or, il est connu que la mise en oeuvre du procédé
MAGNETHERM implique, pour obtenir le rendement optimal, une composition du laitier comprise entre certaines limites qui d(~terminent à la fois son point de fusion et son activité
physlco-chimique .
En particulier, ~e rapport moléculaire CaO/SiO2 doit etre au moins (~gal à 1,8, et de préférence atteindre . 4 ~ .
2,2 à 2,4, le rapport moléculaire Al203/Si02 doit être au moins égal à 0,26, et de préférence atteindre 0,30 à 0,33, la teneur en MgO doit rester comprise entre 3 et La composition du laitier doit se situer dans les limites suivantes: , - CaO : 54 - 58 %
SiO2 : 23 - 28 %
Al2O3 : 11 - 15 %
MgO : 3 - 8,50%
Le point de fusion est alors compris entre 1500 et 1700C. L'introduction de lait1er de ferrochrome dans une charge de four, comme source de magnésie, exige, en conséquence, une correction de la composition, par divers ajouts, de fac~on à maintenir la composition du laitier dans les limites indi-quées. On peut, en outre, et c'est également là un objet de ~ -l'invention, modifier la composition du réducteur et utiliser un ferro-silico-aluminium, ce qui permet de diminuer et même ; .
!, de supprimer totalement l'utilisation de bauxite, relativement ` 20 onéreuse dès que l'on exige une qualité relativement pure à faible teneur en oxide de fer.
. En pratique, il est apparu que la composition la plus favorable des laitiers de ferrochrome utilisables se :
situait dans les limites suivantes, calculées par rapport ~
au total (SiO2 + MgO ~ Al2O3) : ~:
MgO : ~ 30 %
~; Al2O3 : ~ 25 %
- SiO2 : ~ 35 %
La teneur en silicium et en aluminium du ferro-silico-; 30 aluminium utilisé comme réducteur doit être calculée en fonc-tion de la composition du Iaitier de ferrochrome utilisé, et de la quantité introduite dans le four, de façon ~ maintenir la .
8~`9 composition du laitier dans les limites précédemment indiquées.
Comme ou l'a mentionné précéde~ment, les zones (hachurées) à l'intérieur desquelles se situent les composi-tions préférentielles des laitiers de ferro-silico-chrome (en ne considérant que le total SiO2 + MgO + A12O3 contenus), et du ferro-silico-aluminium réducteur sont représentées sur les figures 2 et 3.
Pour montrer l'intérêt, et aussi la difficulté
d'utiliser, comme réducteur, du ferro-silico-aluminium, on a effectué trois essais utilisant comme réducteur respectivement, du ferrosilicium à 75 % avec addition de bauxite, du ferro-silico-aluminium à 8,60 % d'aluminium sans addition de bauxite.
Dans les trois cas, on a opéré dans un four "MAGNE-THERM" de 2.000 KVA, avec un laitier de ferrochrome ayant la composition suivante :
MgO : 36 %
SiO2 : 28 %
A123 27 %
Cr2O3 : 3,20 %
FeO : 1,60 %
CaO : 2 %
M~10 : 0,15 %
TiO2 : 0,35 %
Les données des trois essais sont rassemblées sur le tableau ci-après:
Exemple 1 Exemple 2 Exemple 3 Dolomie calcinée 21.600 kg 21.600 kg 18.700 kg Laitier de FeCr 1.545 kg 1.998 kg 6.545 kg Bauxite à 74 % A1203 2.868 kg 1.998 kg ( nature FeSi 75 % Si FeSiAl 8,6%Al FeSiAl 8, 6%Al Réducteur( 66, 0%Si . 66 ~ 0%Si ( poids 3.824 kg 4.168 kg4.675 kg Teneur en Si du Fesi 20 % 20 % 28 %
résiduaire Magnésium recueilli en 3.500 kg3.660 kg 1.760 kg lingot apr~s affinag~
-, ..
~ 9 L'exemple 2 montre que l'utilisation de ferro-silico-aluminium à 8,6 % ne conduit à de bons résultats qu'à la seule condition de maintenir une addition de bauxite sensiblement égale en poids à celle du laitier de ferrochrome.
L'exemple 3 montre que la suppression de la bauxite conduit à de très mauvais résultat, car la composition du laitier est déséquilibrée et ne correspond plus aux conditions optima-les pour la réduction de la magnésie.
Dans un four MAGNETHERM de construction identique à ~.
; celui qui a été précédemment décrit, mais d'une puissance de 4,500 KVA, contenant initialement environ 18 tonnes de laitier fondu ayant la composition suivante: :
SiO2: 25,40 %
A123: 12,20 % :
CaO: 56,70 %
M 05 40 % :~
Rapports (CaO/SiO2: 2,39 % ~ :
moléculaires (A1203/SiO2: 0,28 %
on a chargé:
Dolomie calciné à 36,8 % de MgO 42.596 kg Laitier de FeCr 7.266 kg FeSiAl ~ 20 % Al8.114 kg Energie consommée ~72,1 MWh Le laitier de FeCr avait la composition suivante:
SiO2: 26,00 %
A123: 27,00 %
MgO: 34,00 %
Cr203 : 10,oo % . , FeO : 1,60 %
CaO : 2,50 %
MnO : 0,15 %
TiO2 0 70 %
.
. . .
4~
` et le ferro-silico-aluminium avait la composition suivante : Al : 19,00 %
Si : 65,70 %
et le métal résiduaire titrait 20 % de silicium.
On a obtenu, dans cette opération, qui a duré 15 ' heures, et après affinage, 8~930 kg de magnésium en lingot.
,~
Cet exemple montre que l'utilisation, comme réducteur, de ferrosilico-aluminium à 20 % d'aluminium, permet de suppri-mer toute adjonction de bauxite et de maintenir les memes rendements et la même qualité de magnesium. ~n pratique, une teneur en aluminium comprise entre 15 et 25 % donne des résul-tats satisfaisants. Au-delà, il y aurait un excès d'alumine dans i le laitier que l'on serait obligé de compenser.
L'utilisation de laitiers de ferrochrome comme source de magnésie, présente de nombreux avantages: ce produit est totalement déshydraté, et il n'a aucune tendance à la reprise d'eau. Il n'y a donc pas lieu de le calciner avant utilisation, ,~ comme c'est le cas pour la dolomie, et son stockage, même prolongé, ne demande aucune précaution particulière.
Sa teneur en alumine permet de supprimer l'addition de bauxite ce qui constitue une économie sensible, et permet, en outre de diminuer d'environ 16 % le poids (donc le volume) des charges enfournées pour une production de magn~sium ; égale, ou, encore à charge égale, d'augmenter de 16 % la capacité de production d'un four donné.
En effet, une charge normale "MAGNETHERM" est calculée ,., sur la base de :
1.000 kg de dolomie calcinée (370 kg MgO) 140 kg de bauxite calcinée (105 kg A1203) 175 kq de ferrosilicium 75 1.315 kg Elle produit théoriquement : 223 kg de Mg (rendement il~8~
100 %).
Une charge selon l'invention est calculée sur la base de :
1.000 kg de dolomie calcinée (370 kg MgO) 170 kg de laitier FeCr ~46 kg A12O3 (20 % Al 180 ka de FeSiAl ( -' 1.350 kg (68 % Si Elle produit théoriquement 259 kg de Mg (rendement 100 %), soit 16,1 % de plus que dans le premier cas. Le poids chargé est supérieur de 2,7 %, mais,le volume est légèrement inférieur, en raison de la plus grande compacité du laitier de ferrochrome. ~ '-Un intérêt supplémentaire du proc~dé l'invention, , .
réside dans le fait que le chrome initialement contenu dans le laitier de ferrochrome soit sous forme d'oxyde de chrome : '~
soit sous forme d'inclusions métalliques de ferrochrome, passe à peu près intégralement dans le ferrosilicium résiduaire que l'on recueille à la fin de chaque opération.
Dans les dlfférentes opérations qui ont été décrites, l'alliage résiduaire avait une composition variant dans les - limites suivantes :
Si : 22,50 - 19,50 %
Fe : 60,00 - 58,00 %
Al : 0,16 - 0,17 %
Cu : 0,14 - 0,17 %
Ti : 1, 20 - 1,70 %
Mn : 0,40 - 0,40 %
Ca : 0,13 - 0,70 %
Cr : 14,20 - 16,20 %
Ce ferro-silico-chrome peut être réintroduit dans ,: ' certains cycles de fabrication de ferrochrome ou de fonde au chrome.
_ g _
SiO2 : 23 - 28 %
Al2O3 : 11 - 15 %
MgO : 3 - 8,50%
Le point de fusion est alors compris entre 1500 et 1700C. L'introduction de lait1er de ferrochrome dans une charge de four, comme source de magnésie, exige, en conséquence, une correction de la composition, par divers ajouts, de fac~on à maintenir la composition du laitier dans les limites indi-quées. On peut, en outre, et c'est également là un objet de ~ -l'invention, modifier la composition du réducteur et utiliser un ferro-silico-aluminium, ce qui permet de diminuer et même ; .
!, de supprimer totalement l'utilisation de bauxite, relativement ` 20 onéreuse dès que l'on exige une qualité relativement pure à faible teneur en oxide de fer.
. En pratique, il est apparu que la composition la plus favorable des laitiers de ferrochrome utilisables se :
situait dans les limites suivantes, calculées par rapport ~
au total (SiO2 + MgO ~ Al2O3) : ~:
MgO : ~ 30 %
~; Al2O3 : ~ 25 %
- SiO2 : ~ 35 %
La teneur en silicium et en aluminium du ferro-silico-; 30 aluminium utilisé comme réducteur doit être calculée en fonc-tion de la composition du Iaitier de ferrochrome utilisé, et de la quantité introduite dans le four, de façon ~ maintenir la .
8~`9 composition du laitier dans les limites précédemment indiquées.
Comme ou l'a mentionné précéde~ment, les zones (hachurées) à l'intérieur desquelles se situent les composi-tions préférentielles des laitiers de ferro-silico-chrome (en ne considérant que le total SiO2 + MgO + A12O3 contenus), et du ferro-silico-aluminium réducteur sont représentées sur les figures 2 et 3.
Pour montrer l'intérêt, et aussi la difficulté
d'utiliser, comme réducteur, du ferro-silico-aluminium, on a effectué trois essais utilisant comme réducteur respectivement, du ferrosilicium à 75 % avec addition de bauxite, du ferro-silico-aluminium à 8,60 % d'aluminium sans addition de bauxite.
Dans les trois cas, on a opéré dans un four "MAGNE-THERM" de 2.000 KVA, avec un laitier de ferrochrome ayant la composition suivante :
MgO : 36 %
SiO2 : 28 %
A123 27 %
Cr2O3 : 3,20 %
FeO : 1,60 %
CaO : 2 %
M~10 : 0,15 %
TiO2 : 0,35 %
Les données des trois essais sont rassemblées sur le tableau ci-après:
Exemple 1 Exemple 2 Exemple 3 Dolomie calcinée 21.600 kg 21.600 kg 18.700 kg Laitier de FeCr 1.545 kg 1.998 kg 6.545 kg Bauxite à 74 % A1203 2.868 kg 1.998 kg ( nature FeSi 75 % Si FeSiAl 8,6%Al FeSiAl 8, 6%Al Réducteur( 66, 0%Si . 66 ~ 0%Si ( poids 3.824 kg 4.168 kg4.675 kg Teneur en Si du Fesi 20 % 20 % 28 %
résiduaire Magnésium recueilli en 3.500 kg3.660 kg 1.760 kg lingot apr~s affinag~
-, ..
~ 9 L'exemple 2 montre que l'utilisation de ferro-silico-aluminium à 8,6 % ne conduit à de bons résultats qu'à la seule condition de maintenir une addition de bauxite sensiblement égale en poids à celle du laitier de ferrochrome.
L'exemple 3 montre que la suppression de la bauxite conduit à de très mauvais résultat, car la composition du laitier est déséquilibrée et ne correspond plus aux conditions optima-les pour la réduction de la magnésie.
Dans un four MAGNETHERM de construction identique à ~.
; celui qui a été précédemment décrit, mais d'une puissance de 4,500 KVA, contenant initialement environ 18 tonnes de laitier fondu ayant la composition suivante: :
SiO2: 25,40 %
A123: 12,20 % :
CaO: 56,70 %
M 05 40 % :~
Rapports (CaO/SiO2: 2,39 % ~ :
moléculaires (A1203/SiO2: 0,28 %
on a chargé:
Dolomie calciné à 36,8 % de MgO 42.596 kg Laitier de FeCr 7.266 kg FeSiAl ~ 20 % Al8.114 kg Energie consommée ~72,1 MWh Le laitier de FeCr avait la composition suivante:
SiO2: 26,00 %
A123: 27,00 %
MgO: 34,00 %
Cr203 : 10,oo % . , FeO : 1,60 %
CaO : 2,50 %
MnO : 0,15 %
TiO2 0 70 %
.
. . .
4~
` et le ferro-silico-aluminium avait la composition suivante : Al : 19,00 %
Si : 65,70 %
et le métal résiduaire titrait 20 % de silicium.
On a obtenu, dans cette opération, qui a duré 15 ' heures, et après affinage, 8~930 kg de magnésium en lingot.
,~
Cet exemple montre que l'utilisation, comme réducteur, de ferrosilico-aluminium à 20 % d'aluminium, permet de suppri-mer toute adjonction de bauxite et de maintenir les memes rendements et la même qualité de magnesium. ~n pratique, une teneur en aluminium comprise entre 15 et 25 % donne des résul-tats satisfaisants. Au-delà, il y aurait un excès d'alumine dans i le laitier que l'on serait obligé de compenser.
L'utilisation de laitiers de ferrochrome comme source de magnésie, présente de nombreux avantages: ce produit est totalement déshydraté, et il n'a aucune tendance à la reprise d'eau. Il n'y a donc pas lieu de le calciner avant utilisation, ,~ comme c'est le cas pour la dolomie, et son stockage, même prolongé, ne demande aucune précaution particulière.
Sa teneur en alumine permet de supprimer l'addition de bauxite ce qui constitue une économie sensible, et permet, en outre de diminuer d'environ 16 % le poids (donc le volume) des charges enfournées pour une production de magn~sium ; égale, ou, encore à charge égale, d'augmenter de 16 % la capacité de production d'un four donné.
En effet, une charge normale "MAGNETHERM" est calculée ,., sur la base de :
1.000 kg de dolomie calcinée (370 kg MgO) 140 kg de bauxite calcinée (105 kg A1203) 175 kq de ferrosilicium 75 1.315 kg Elle produit théoriquement : 223 kg de Mg (rendement il~8~
100 %).
Une charge selon l'invention est calculée sur la base de :
1.000 kg de dolomie calcinée (370 kg MgO) 170 kg de laitier FeCr ~46 kg A12O3 (20 % Al 180 ka de FeSiAl ( -' 1.350 kg (68 % Si Elle produit théoriquement 259 kg de Mg (rendement 100 %), soit 16,1 % de plus que dans le premier cas. Le poids chargé est supérieur de 2,7 %, mais,le volume est légèrement inférieur, en raison de la plus grande compacité du laitier de ferrochrome. ~ '-Un intérêt supplémentaire du proc~dé l'invention, , .
réside dans le fait que le chrome initialement contenu dans le laitier de ferrochrome soit sous forme d'oxyde de chrome : '~
soit sous forme d'inclusions métalliques de ferrochrome, passe à peu près intégralement dans le ferrosilicium résiduaire que l'on recueille à la fin de chaque opération.
Dans les dlfférentes opérations qui ont été décrites, l'alliage résiduaire avait une composition variant dans les - limites suivantes :
Si : 22,50 - 19,50 %
Fe : 60,00 - 58,00 %
Al : 0,16 - 0,17 %
Cu : 0,14 - 0,17 %
Ti : 1, 20 - 1,70 %
Mn : 0,40 - 0,40 %
Ca : 0,13 - 0,70 %
Cr : 14,20 - 16,20 %
Ce ferro-silico-chrome peut être réintroduit dans ,: ' certains cycles de fabrication de ferrochrome ou de fonde au chrome.
_ g _
Claims (4)
1. Perfectionnements aux procédés de produc-tion de magnésium par voie thermique par réduction à tempéra-ture élevée d'une substance contenant de l'oxyde de magnésium par un agent réducteur dont les produits d'oxydation ne sont pas gazeux à la température de la réaction, ladite substance contenant l'oxyde de magnésium et ledit agent réducteur étant chargés sur la surface d'un bain de laitier maintenu liquide par le passage d'un courant électrique dans une enceinte où
règne une pression supérieure à 1,8 millibars de sorte que les vapeurs de magnésium obtenues se condensent en passant par l'état liquide, les rapports moléculaires CaO/SiO2 et Al2O3/SiO2 dans le laitier devant être respectivement au moins égaux à 1,8 et 0,26, caractérisé en ce qu'une partie au moins de l'oxyde de magnésium est apportée sous forme d'une matière résiduaire contenant au moins 20% de magnésie et au moins 20% d'alumine.
règne une pression supérieure à 1,8 millibars de sorte que les vapeurs de magnésium obtenues se condensent en passant par l'état liquide, les rapports moléculaires CaO/SiO2 et Al2O3/SiO2 dans le laitier devant être respectivement au moins égaux à 1,8 et 0,26, caractérisé en ce qu'une partie au moins de l'oxyde de magnésium est apportée sous forme d'une matière résiduaire contenant au moins 20% de magnésie et au moins 20% d'alumine.
2. Perfectionnements aux procédés de produc-tion du magnésium par voie thermique, selon la revendication 1 caractérisé en ce que la matière résiduaire est un laitier provenant de la fabrication de ferrochrome, dont la teneur en magnésie est au moins égale à 30% et la teneur en alumine est au moins égale à 25%.
3. Perfectionnements aux procédés de produc-tion de magnésium par voie thermique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le but d'éviter l'addition de bau-xite pour former le laitier, le réducteur est un ferro-silico-aluminium dont la teneur en aluminium est supérieure à 8%.
4. Perfectionnements aux procédés de production de magnésium par voie thermique, selon la revendication 3, ca-ractérisé en ce que le réducteur est un ferro-silico-aluminium dont la teneur en aluminium est comprise entre 15 et 25%.
Applications Claiming Priority (2)
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