Appareil pour la production de magnésium. La présente invention est relative à la production de magnésium à l'état de métal compact par réduction. thermique de magné sie avec du ferrosic-ilium, sous basse pression., dans des cornues en métal et elle a pour objet un appareil pour la réalisation de ce procédé.
Un des problèmes soulevés par cette réa- lisation est d'obtenir une pénétration suffi samment rapide et uniforme de la chaleur dans la charge placée dans les cornues, sans qu'il en résulte une détérioration excessive du métal des cornues entraînant une diminution de leur durée d'usage,, diminution qu'il im porte d'éviter en raison. de leur prix.
Plus importante sera la charge, par cornue, plus grand sera le rendement en magnésium par kilo de métal constituant la cornue elle-même.
Toute fissure ou autre rupture de la pa roi de la cornue en s,'op:posant au maintien d'une pression interne réduite dans celle-ci, la met hors de service. Le remplacement des cornues constitue la plus importante dépense d'exploitation du procédé.
L'appareil selon la présente inventon pour la production du magnésium par ré duction thermique, sous pression réduite, de magnésie avec du ferrosilicium comprend un foyer de chauffage et une pluralité de cor nues en métal, chaque cornue présentant une partie médiane, où s'effectue la.
réduction, placée dans le foyer, et deux parties extrêmes, où s'effectue la condensation des vapeurs métalliques, relativement courtes par rap- port à la partie médiane et s'étendant exté rieurement au foyer, et des moyens pour créer à l'intérieur de chacune desdites parties extrêmes, deux zones à des températures dif férentes,
l'une à une température suffisam ment basse pour condenser les vapeurs de magnésium et l'autre à une température plus basse pour condenser les vapeurs de métaux qui ont une tension de vapeur supérieure à celle du magnésium.
Une forme d'exécution de l'appareil se lon l'invention est décrite ci-après, en réfé rence au dessin annexé, à titre d'exemple, dans. lequel: La, fig. 1 est une élévation en coupe trans versale de ladite forme d'exécution.
La fig. 2 en. est une élévation en coupe longitudinale.
La fig. 3 est une coupe longitudinale de la partie d'une cornue où s'opère la conden sation.
La fig.4 est une vue similaire d'une autre forme -le cette partie :de cornue, et la fg. 5 est une vue en bout de l'écran re tenant la chaleur représenté en fig. 4.
Dans le dessin, 1 représente un foyer dans lequelsont disposées des cornues en métal 2, en nombre désiré, leurs extrémités 3 s'éten- dent au delà des parois du foyer. Les cornues peuvent être supportées dans le foyer,de toute manière désirée, comme représenté aux fig. 1 et 2. Le foyer représenté est chauffé par des brûleurs à gaz ou à huile 4, mais il peut être chauffé de toute autre manière.
La plus grande partie 5 de la cornue, qui se trouve dans le foyer, constitue la zone de réduction de la cornue dans laquelle la charge est chauffée pour réduire la magnésie qu'elle contient en magnésium qui se dégage à l'état de vapeur.
Les extrémités: 3 de la cornue s'étendant hors de la paroi du foyer, consti tuent les zones de condensation de la cornue, dans lesquelles' la vapeur de magnésium est convertie en métal solide compact. Les extré mités extérieures de la cornue sont fermées par une plaque 6 formant couvercle étanche fixée à un rebord 7 par tout moyen conve nable 8.
A chaque extrémité de la cornue est disposé un tuyau 9 relié à une ou plusieurs pompes à vide pour produire une basse pres sion dans la cornue.
Chaque compartiment 3 de la cornue où s'opère la condensation comprend deux par ties 10 et 11 à des. températures différentes. La partie 10 reçoit les vapeurs chaudes de la pare de la cornue où s'opère la réduction, -et à l'aide du refroidisseur 12 elle est maintenue à une température relativement élevée, favo rable à la condensation du magnésium sous une forme solide et compacte. De l'eau ou,des liquides de point d'ébullition plus élevé peu vent être employés comme agent de refroi dissement.
La partie 11 reçoit les vapeurs qui n'ont pas été .condensées lors de leur passage dans la partie 10, et le second refroidisseur 13 entourant cette zone condense les métaux tels que le sodium, de, plus haute tension de va peur, et cela de préférence avant que les va peurs atteignent le tuyau 9, par lequel on fait le vide.
Dans la zone de condensation du magné sium est disposée une fourrure 14 amovible sur laquelle les vapeurs de magnésium se con densent; celui-ci est enlevé de la cornue avec la fourrure. Cette fourrure amovible peut. être constituée par du magnésium. Dans ce cas, son extrémité arrière ne s'étendra pas dans la zone chaude de réduction. Normale ment l'extrémité arrière de la fourrure s'arrête à la limite de la paroi du foyer.
Comme montré dans la fig. 3, une fourrure amovible séparée 15 est disposée dans la par tie 11 pour collecter les. métaux condensés ayant une plus haute tension de vapeur, tels que le sodium, afin que le métal condensé dans cette zone puisse être enlevé tout d'abord et indépendamment du magnésium condensé dans la, partie 10.
La fig. 4 montre une variante de disposi tif pour collecter les métaux à haute tension de vapeur dans la partie 11. Une chambre 16 dont une partie est annulaire et dans laquelle circule de l'eau à l'aide des tuyaux 17 et 18 est supportée par la plaque de fermeture 6 de la cornue.
Les vapeurs métalliques provenant de la partie 10 se heurtent contre les surfaces re froidies de -cette chambre où elles se conden sent, et le condenoat est enlevé avec la cham bre indépendamment et préalablement au ma- g-nésium condensé dans la partie 10.
La fig. 4 montre également un écran d'in- terceptio#n de la chaleur 19 logé entre la zone chaude de réduction et les zones de condensa tion relativement froides -de la cornue. Son but est de conserver la. chaleur, de réduire la durée @de la période-de chauffage et de faciliter le refroidissement des zones de condensation.
Comme représenté, il est formé d'une série de plaques séparées -et perforées afin de d6ter- miner un trajet de cheminement sinueux pour les vapeurs passant de la zone de réduction aux zones de condensation. La partie basse 20 comprise entre les derniers plateaux peut constituer une chambre dans laquelle peuvent être placés de petits fragments sans valeur de magnésium, dont la fusion indépendante ne cause que des pertes légères.
La volatili- sation de ce magnésium dans le premier stade du cycle de chauffage .agit comme absorbeur de gaz ou "getter" et aide à l'enlèvement. des gaz oxydants. Le métal qui ne réagit pas de .cette manière sera. distillé et récupéré sous forme compacte et massive.
L'écran 19 est logé dans la cornue, comme représenté, au niveau de la paroi du foyer, pour renvoyer la, chaleur de la charge chaude -en arrière dans la zone de réduction clé la cornue. Il permet à la charge d'occuper au maximum la capacité de la zone de r6duc- tion de la cornue. Sans cet écran, les extré mités de cette zone ne pourraient pas être occupées complètement par la charge, ce qui réduirait la capacité de la cornue.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant: La charge chaude composée d'une matière contenant de l'oxyde de magnésium et,du ferrosilicium, de préférence sous forme de briquettes compactes, -est placée dans la zone de réduction des cornues. Les briquettes auront, de préférence, une densité d'au moins 2,2 pour assurer une conductivité efficace de la chaleur. Les écrans sont mis en place.
Les divers organes sont placés dans les zones clé condensation et les extrémités, de la cornue sont fermées. On fait le vide pour obtenir dans la cornue une pression moindre de 0,25 mm de mercure et la température de la surface ,des cornues: est maintenue entre 1160 et 1200 C.
Pendant que les vapeurs métalliques sortent de la zone de réduction, la zone de con densation du magnésium 10 est maintenue à une température qui, à la pression de marche, assurera la condensation des vapeurs de ma gnésium sous forme compacte. Pour des con ditions de travail données, l'expérience permet à l'opérateur de régler la température de.
cette zone en modifiant la circulation, du fluide refroidisseur pour assurer une condensation efficace du magnésium sous forme compacte et pratiquement sans que le sodium et autres métaux se condensent .dans cette zone. De même, en réglant le refroidisseur de la zone 11, le sodium et autres métaux de tensions de vapeur plus élevées sont condensés sur la surface de la fourrure 15 ou sur celle de la chambre 16.
Le cycle de chauffage étant terminé, on cesse de faire le vide, l'air est admis dans la cornue et celle-ci est ouverte à ses deux extré- mités. Le sodium et autres métaux condensés dans la zone 1 sont enlevés de la cornue avec la fourrure 15 ou la chambre 16. L'extraction séparée du sodium écarte les dangers d'incen die et prévient l'ignition du magnésium dé- posé sur la fourrure 14 qui est enlevée ensuite.
Le résidu @de la charge est alors enlevé et la cornue encore chaude est prêts à recevoir un nouveau chargement.
On sait qu'une roche qui contient du ma- gnésium renferme .ordinairement du sodium et autres métaux -de tension de vapeur plus haute que le magnésium. La dolomie cristal- lisée, par exemple, peut contenir <B>0,06%</B> de sodium. Quelques roches contenant du magné sium en renferment plusieurs. fois autant.
Les cornues, de préférence, n'auront pas 'Plus @de 30 cm de diamètre, ce qui permet de donner à la charge une épaisseur maxi mum pour une absorption et une pénétration efficaces de la chaleur.
La longueur relative ment réduite ,de la partie réservée à la conden sation à chaque extrémité de la cornue assure néanmoins la capacité de condensation né cessaire à une longue zone de réduction qui reste à la température normale du foyer et ne subit pas de substantielles fluc tuations de température.