Verfahren zur thermischen Gewinnung von Magnesium durch Reduktion von magnesiahaltigen Rohstoen. Als Reduktionsmittel für die thermische Gewinnung von Magnesium aus magnesia- haltigen Rohstoffen, beispielsweise gebrann tem Magnesit oder Dolomit, ist bereits früher neben Kohle und Aluminium auch Silizium vorgeschlagen worden.
Dabei wurde allge mein angenommen, dass die Reduktion der Magnesia durch Silizium sich auf Grund der Gleichung 2Mg0 -1- Si = 2Mg -I- SiO-# vollziehe.
Um den Schmelzpunkt der hierbei gebildeten, nach der Gleichung aus reiner Kieselsäure bestehenden Schlacke zu ernie drigen, hat man weiterhin vorgeschlagen, einen Übrschuss an MgO über die durch die geaktionsgleichung geforderte Menge vor zusehen, der beispielsweise auf<B>25%</B> der Rohstoffmenge beziffert wurde.
Erst in neuerer Zeit hat man weiter be obachtet. dass sich bei Durchführung der Re- aktion nach der vorstehenden Gleichung, und zwar auch dann, wenn ein Überschuss an Magnesiumogyd zugegen ist, Schlacken bil den, die neben einem Gemisch von Kiesel säure und Magnesia in mehr oder weniger verbundener Form unter Umständen auch etwas Magnesiumsilizid und freies Silizium enthalten.
Anstatt aber den Gründen hierfür nachzugehen, hat man sich damit begnügt, die Aufarbeitung dieser Rückstände durch Reduktion im elektrischen Ofen mit Hilfe von Kohlenstoff in Gegenwart weiter zuge schlagener Kieselsäure zu empfehlen, um das hierbei gebildete Gemenge von Silizium und Magnesiumsilizid als Reduktionsmittel in einem neuen. Ansatz nach der oben ange gebenen Gleichung zu verwenden.
Eingehende Untersuchungen der Um stände, unter denen sich die Reduktion von Magnesia. durch Silizium vollzieht, haben nun ergeben, dass die Reaktion bei Anwen- dung von nur 2 Hol Mg0 auf 1 Hol Si bereits nach Entbindung von nur etwa der Hälfte der im Rohstoffgemisch enthaltenen Menge Magnesium zum Stillstand kommt, wobei der Reaktionsrückstand aus Kiesel säure und nicht umgesetztem Magnesium oxyd und mehr oder weniger erheblichen Mengen Magnesiumsilizid und freiem Sili zium besteht.
Es hat sich weiter ergeben, dass auch bei Anwendung eines Überschusses an Magnesiumogyd gegenüber der Reaktions gleichung weder eine restlose Entbindung des im Rohstoffgemisch enthaltenen Magne siums noch auch eine vollständige Aus nutzung des angewendeten Siliziums erfolgt.
Ein weiteres Studium der Reaktionsbe dingungen führte zu dei neuen Erkenntnis, dass die bei der Reaktion sich bildende Kieselsäure stets bestrebt ist, sich mit den vorhandenen Basen (M90 oder Ca0) bis zur Bildung von dibasischen Silikaten zu sätti gen. Ist hiernach die zur Verfügung stehende Basenmenge verbraucht, so kommt die Re aktion zum Stillstand, wobei das urr- umgesetzte Silizium teilweise in elementarer Form zurückbleibt, teils sich mit dem ent wickelten Magnesium zu nicht flüchtigem Magnesiumsilizid verbindet.
Aus dieser Er kenntnis folgt aber, dass man eine restlose Verwertung des angewendeten Siliziums nur dann erreichen kann, wenn auf 1 Hol Sili zium mindestens 4 Hol basische Bestandteile kommen.
Bereits früher ist in dem Bestreben, hoch schmelzende Schlacken zu erhalten, vorge schlagen worden, nach der Reaktionsglei chung
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zu arbeiten. Auch bei dieser Arbeitsweise werden 4 Hol Base auf 1 Hol Silizium ver wendet; es wurde aber nicht erkannt, dass gerade dieses Mischungsverhältnis die untere Grenze darstellt, von der ab eine restlose Ausnutzung des Siliziums möglich ist.
Auf den neugewonnenen Erkenntnissen beruhend ist Gegenstand vorliegender Erfin dung ein Verfahren zur: thermischen Ge winnung von Magnesium durch Reduktion von magnesiahaltigen Rohstoffen mit Hilfe von Silizium (insbesondere Ferro-Silizium) als Reduktionsmittel bei Temperaturen unterhalb des -Schmelzpunktes der Reaktions rückstände, bei dem jeweils nur ein einziger gebrannter Rohstoff, also beispielsweise entweder nur gebrannter Magnesit oder nur gebrannter Dolomit, im Verhältnis von 4 Hol Base auf 1 Hol Silizium verwendet werden.
Es kommen also beispielsweise folgende Re aktionsgleichungen in Betracht: 1. 4M90 +Si = 2M9 + 2M90 . Si0=, oder 2. 2(M90 . Ca0) -I- Si = 2M9 -I- 2Ca0 .
Si0z. Dieses Verfahren weist gegenüber dem soeben erwähnten bekannten, bei dem eben falls auf 1 Hol Silizium 4 Hol Base kommen, einmal den Vorteil auf, dass in beiden Fällen ein einheitlicher Ausgangsstoff verwendet wird, der also keiner vorherigen sehr sorg fältigen Vermischung mit zugesetztem Mag nesiumo$yd bedarf; dazu kommt im Falle des Arbeitens nach Gleichung 2, dass es mög- lieh ist, Dolomit, den am leichtesten zu gänglichen magnesiahaltigen Rohstoff allein, das heisst ohne besonderen Zuschlag von Magnesia, zu verwenden.
Ein weiterer Vor teil von noch erheblich grösserer Bedeutung ist aber in beiden Fällen darin zu erblicken, dass nach beiden Reaktionsgleichungen eine Schlacke erhalten wird, deren Schmelzpunkt wesentlich höher liegt, als der,der nach dem bekannten Verfahren erhaltenen Schlacke. (Schmelzpunkt von 2Ca0 . @Si0_ : zirka 2100' C, von 2DZg0 . Si02 : zirka<B>1900'</B> C gegenüber M-0. Ca0. Si02 : zirka 1600 C).
Es ist nämlich beim Arbeiten unter halb des Schmelzpunktes der Reaktions rückstände, zum Beispiel im Drehrohrofen, erwünscht, dass auch bei gelegentlicher loka ler Überhitzung einzelner Reaktionszonen ein Schmelzen der Reaktionsrückstände unter bleibt, da ein solches zu erheblichen Betriebs störungen Veranlassung gibt.
Process for the thermal production of magnesium by reducing raw materials containing magnesia. As a reducing agent for the thermal extraction of magnesium from raw materials containing magnesia, for example burnt magnesite or dolomite, silicon was previously proposed in addition to coal and aluminum.
It was generally assumed that the reduction of magnesia by silicon takes place on the basis of the equation 2Mg0 -1- Si = 2Mg -I- SiO- #.
In order to lower the melting point of the slag formed in this way and consisting of pure silica according to the equation, it has also been proposed to provide an excess of MgO over the amount required by the reaction equation, for example <B> 25% </B> the amount of raw material was quantified.
It has only recently been observed. that when the reaction is carried out according to the above equation, even if an excess of magnesium oxide is present, slags are formed which, in addition to a mixture of silicic acid and magnesia in a more or less combined form, may also contain some magnesium silicide and contain free silicon.
Instead of investigating the reasons for this, however, one has been content with recommending the processing of these residues by reduction in an electric furnace with the aid of carbon in the presence of further added silica in order to convert the mixture of silicon and magnesium silicide formed as a reducing agent into a new one. Approach according to the equation given above should be used.
In-depth studies of the circumstances under which the reduction of magnesia. through silicon, have now shown that the reaction with the application of only 2 hol Mg0 to 1 hol Si comes to a standstill after the release of only about half the amount of magnesium contained in the raw material mixture, with the reaction residue consisting of silica and not converted magnesium oxide and more or less considerable amounts of magnesium silicide and free silicon.
It has also been found that even when using an excess of magnesium oxide compared to the reaction equation, neither a complete release of the magnesium contained in the raw material mixture nor a complete utilization of the silicon used takes place.
A further study of the reaction conditions led to the new finding that the silica formed during the reaction always tries to saturate itself with the bases (M90 or Ca0) present until the formation of dibasic silicates. This is the one available If the amount of base is consumed, the reaction comes to a standstill, with the urr-converted silicon partly remaining in elemental form, partly combining with the developed magnesium to form non-volatile magnesium silicide.
From this knowledge, however, it follows that a complete recovery of the applied silicon can only be achieved if there are at least 4 hol basic components for 1 hol silicon.
Previously, in an effort to obtain high-melting slags, has been proposed, according to the reaction equation
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to work. In this procedure, too, 4 hol base to 1 hol silicon are used; however, it was not recognized that precisely this mixing ratio represents the lower limit from which complete utilization of the silicon is possible.
Based on the newly acquired knowledge, the subject matter of the present invention is a process for: thermal recovery of magnesium by reducing magnesia-containing raw materials with the aid of silicon (in particular ferro-silicon) as a reducing agent at temperatures below the melting point of the reaction residues, in which only a single burned raw material, for example either only burned magnesite or only burned dolomite, in a ratio of 4 hol base to 1 hol silicon.
The following reaction equations come into consideration, for example: 1. 4M90 + Si = 2M9 + 2M90. Si0 =, or 2.2 (M90. Ca0) -I- Si = 2M9 -I- 2Ca0.
Si0z. This method has the advantage over the well-known just mentioned, in which there are also 4 hol base for 1 hol silicon, that in both cases a uniform starting material is used, which means that there is no previous very careful mixing with added magnesium yd needs; in addition, in the case of working according to equation 2, it is possible to use dolomite, the most easily accessible raw material containing magnesia, that is to say without any special addition of magnesia.
Another advantage, which is of even greater importance in both cases, is that, according to both reaction equations, a slag is obtained whose melting point is significantly higher than that of the slag obtained by the known method. (Melting point of 2Ca0. @ Si0_: about 2100 'C, from 2DZg0. Si02: about <B> 1900' </B> C versus M-0. Ca0. Si02: about 1600 C).
When working below the melting point of the reaction residues, for example in a rotary kiln, it is desirable that the reaction residues do not melt, even with occasional local overheating of individual reaction zones, since this causes significant operational disruptions.