CH258899A

CH258899A - Procédé et appareil pour la production du magnésium.

Info

Publication number: CH258899A
Authority: CH
Inventors: Limited Dominion Magnesium
Original assignee: Limited Dominion Magnesium
Priority date: 1942-02-05
Filing date: 1945-10-12
Publication date: 1948-12-31

Description

Procédé et appareil pour la production du magnésium. Cette invention est relative à la. produc tion du magnésium par réduction thermique de matières contenant de la magnésie à l'aide de ferrosilicium, dans des cornues en métal et a pour but d'éviter les risques inhérents. à cette fabrica_tio@n et de réaliser des économies dans la production commerciale de magnésium à l'état de métal substantiellement pur.

Dans le brevet suisse No 254591, du 5 oc tobre 1945, pour Procédé et appareil pour la séparation, par distillation et condensation, de métaux de tensions, de vapeur différentes , on a décrit un procédé -et représenté un appa reil pour l'obtention de métaux volatils, y compris, le magnésium, débarrassés d'autres métaux de tensions de vapeur différentes.

La présente invention comprend un pro cédé de production de magnésium par chauf fage d'une charge contenant de la magnésie et du ferrasilicium, sous pression réduite,, dans une cornue en métal dont la partie co@n- tenant ladite charge est dans un foyer, une des extrémités de la cornue étant en, dehors du foyer et -constituant une zone de condensa tion pour les vapeurs métalliques,

caractérisé en ce que l'on retarde l'écoulement des va peurs dans la zone de condensation par un dispositif de chicanes que l'on place dans le voisinage de l'extrémité de la cornue, exté- rieure au foyer, ce dispositif facilitant la con densation et la. solidification du magnésium.

L'invention comporte également un appa reil pour la. misse en aeuvre de ce procédé, comprenant un foyer, une pluralité de cornues en métal. fixes, disposées horizontalement dans le foyer et dont une faible portion s'étend en ,dehors du foyer, des moyens pour produire une pression réduite dans les cor nues, chaque cornue comportant dans sa.

par tie extérieure au foyer, où s'opère la conden- sation, une fourrure pour collecter le magné sium, fourrure dont l'extrémité extérieure est en contact thermique aveic la paroi de la cor nue, des moyens pour le refrodissement par un liquide de la paroi de la cornue dans la région où s'effectue ledit contact thermique et des moyens pour collecter et enlever de la cornue tout métal dont la tension de vapeur est supérieure à celle du magnésium, séparé ment de celui-ci.

Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un appareil conforme à l'invention pour la réalisation du procédé selon l'inven tion.

La fig. 1 est une vue schématique du foyer de cet appareil et d'une batterie de quatre cornues, en perspective.

La fig. 2 est une vue en coupe de la partie d'une cornue dans laquelle s'effectue la condensation.

La fig. 3 est une vue similaire d'une va riante de cette partie.

La fig. 4 est une vue similaire d'une autre variante de ladite partie.

Dans le dessin, 1 représente un foyer dans lequel se trouve une batterie de cornues 2 horizontales en métal; la partie 3 de chaque cornue où s'opère la réduction se trouve .dans le foyer même de chauffage et la partie 4 où s'opère la condensation est en, dehors du foyer pour le -chargement et le déchargement à la pression atmosphérique. Le foyer peut être chauffé de toute manière appropriée pour constituer en fait un réseTvoir de chaleur constante dont les cornues absorbent les calo- ries pour chauffer uniformément la charge qu'elles contiennent.

On. utilisera de préférence un chauffage électrique pour produire une réserve de cha leur constante dans une atmosphère neutre contrôlée. Si l'on utilise du gaz, :de l'huile ou autres combustibles-, on prendra soin d'éviter les gaz corrosifs qui, réagissent avec le métal des cornues. L'alliage d'acier résistant à la chaleur dont sont constituées les cornues est coûteux et la longue durée d'usage des cornues est essentielle pour une exploitation :économi que.

Dans la partie extérieure ou zone de con densation de chaque cornue se trouve un con- denseur amovible 5, dont la partie voisine du foyer est appliquée fortement en G contre la paroi de la cornue et l'autre extrémité 7 est en contact thermique avec la paroi .de la cor nue sur une étendue relativement petite. Comme représenté sur la fig. 2, -ce contact thermique est obtenu par une bande 8 conduc- trice de la, chaleur, en cuivre,

laiton ou ma tière analogue qui peut être fixée au conden- seur ou à la cornue de toute manière appro priée.

L'ouverture de la cornue est fermée par un couvercle 9 qui est assujetti fortement à la cornue par tout moyen,convenable 10.

Le condenseur est fermé par la plaque 11 pourvue d'une ouverture 12. Les ressorts en spirale 13 engagés sur les boulons. 14 -exer- cent une pression sur la plaque 11 pour appli quer fortement le condenseur sur son. siège ménagé dans la cornue. Des moyens, pour pro duire une pression réduite dans la cornue sont indiqués par le tuyau 15.

Un refroidisseur 16, dans lequel peut circuler de l'eau, entoure l'extrémité extérieure de la. cornue. La plaque 11 qui ferme le condenseur sup porte un dispositif de condensation fraction née consistant en une série -de disques espacés 17, 18, 19 destinés à constituer un parcours relativement long pour le -cheminement des vapeurs.

Le disque inférieur 19 est hors de contact thermique avec la paroi du condenseur et reste à une température plus élevée que les autres disques.

Dans les fig. 3 et 4, on voit que l'extré mité extérieure de la cornue .est quelque peu prolongée au-delà de la zone occupée par le condenseur amovible 5 pour faciliter le refroi dissement 4e la zone de condensation fraction née de la .cornue.

Dans la fig. 3, la plaque de fermeture du condenseur 11a s'étend au-delà de la paroi du condenseur amovible pour ve nir en contact avec la paroi de la cornue pour faciliter plus encore le refroidissement de la zone .de condensation fractionnée. Dans la fig. 4, cette plaque 11b est plus épaisse à sa périphérie pour permettre un plus grand con- tact thermique en 20 -et 21 avec la paroi du condenseur amovible,

d'une part, et celle de la cornue, @d''autre part.

Le fonctionnement de l'appareil est le sui vant: La charge, -de préférence sous forme de briquette -de matière contenant le magnésium et le ferrosilicium, est successivement placée dans les diverses cornues.

Le condenseur amo vible et le condenseur de fractionnement sont mis en place et le vide est fait dans les cor nues pour y produire la pression réduite dési- rée. La température au voisinage immédiat de la zone de réduction des cornues étant envi ron 1150 C, le magnésium,

le sodium et autres corps contenus dans la charge sont vo latilisés sans qu'il en résulte de substantiels dommages pour les cornues. Legs vapeurs de métal passent de la zone de réduction de la cornue dans la zone de condensation.

Les vapeurs heurtant le disque 19 sont dé vié-es vers la paroi du condenseur amovible où le magnésium se condense en un bloc, comme montré en 22.

Les vapeurs de métal à plus haute tension de vapeur passent autour du disque 19, puis par les perforations du disque 18 et sont con densés dans la zone plus froide du condenseur de fractionnement pour en être enlevées, sépa rément du magnésium.

Le contact thermique de cette partie supé rieure du condenseur amovible avec la paroi de la cornue, qui est refroidie par la circula tion .d'eau, assure la chute de température né cessaire pour former des fractions distinctes séparées des métaux sublimés.

Le disque 19 étant hors de contact thermi que direct avec la paroi du condenseur et res tant chaud, assure le dépôt du magnésium seul sur la paroi du condenseur amovible où il s'accumule en un bloc avec un rebord s'avançant vers l'intérieur, comme montré en <B>23.</B> Cette structure .du condensat de magné sium est importante;

elle s'oppose à l'ignition lorsque le métal se trouve exposé à l'air atmo sphérique, sans avoir été refroidi nettement au-dessous de sa. température de solidification. Il faut observer que le seul ,contact thermique que le disque :chaud 19 a avec la cornue s'opère indirectement par les minces tiges de support 24.

Lorsque le cycle de chauffage de la charge de la cornue est achevé, on cesse de faire le vide et la cornue est déchargée à l'air. Le condenseur de fractionnement est d'abord enlevé entraînant avec lui la partie de métal pyrophorique qui s'enflamme. très rapidement quand il est chaud au moment de son exposi- tion à l'air et qui, s'il n'était pas enlevé, ris querait d'enflammer le magnésium chaud se trouvant dans la cornue.

Le condenseur amo vible avec le magnésium pur est alors. enlevé sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à un refroidissement supplémentaire pour éviter l'ignition. De cette façon, le danger d'inflam mation et le danger d'explosion sont éliminés: et en même temps il en résulte une perte mi nimum de la chaleur de la cornue.

Le résidu .de la,charge est alors enlevé et la cornue est prête à recevoir une nouvelle charge . On opère successivement de la même manière pour les diverses cornues, sans qu'il soit besoin de les enlever du foyer. On remarquera que la partie de la cornue où s'opère la réduction est relativement longue par rapport à la partie où s'opère la Condensa tion. On a remarqué que cette dernière ne doit avoir de préférence qu'environ le sixième de la longueur de la cornue.

Cette faible longueur de la zone de con- densation est possible grâce au fait que la con densation et l'enlèvement sépares du sodium et du magnésium permettent, tout en évitant le danger d'incendie, un moindre refroidisse ment de la zone de condensation de la. .cornue.

Cette disposition, en outre, n'exige qu'un minimum de métal coûteux pour la cornue par kilo de magnésium produit, puisque environ les :cinq sixièmes de la cornue son utilisés pour transmettre la chaleur à la charge à ré duire.

La charge sous forme de briquettes de ma tière contenant de la magnésie et du ferro silicium 'est d.e préférence chauffée à l'air libre à environ 850 C .d'ans un but de déga: zage avant son introduction, chaude, dans le foyer.

Claims

REVENDICATIONS I. Procédé de production de magnésium par chauffage d'une charge contenant de la magnésie et du ferrosilicium, .sous pression réduite, dans une cornue en métal dont la par tie contenant ladite charge est dans un foyer, une des extrémités de la -cornue étant en dehors .du foyer et constituant une zone de condensation pour les vapeurs métalliques,

caractérisé en ce que l'on retarde l'écoulement des vapeurs dans la zona de condensation par un dispositif -de @chieanes que l'on place dans le voisinage de l'extrémité de la cornue, exté rieure au foyer, ce dispositif facilitant la con- densation et la solidification :

du magnésium. II. Appareil pour la mise en ouvre (lu procédé selon la revendication I, comprenant un foyer, une pluralité.

de -cornues en métal, fixes,, disposées horizontalement dans le foyer et .dont une faible portion s'étend en dehors du foyer, des moyens pour produire une pres sion réduite dans les cornues, chaque cornue comportant dans sa partie extérieure au foyer, où .s'opère la condensation, une fourrure pour collecter le magnésium,

fourrure dont l'extré mité extérieure est en contact thermique avec la paroi de la cornue, des moyens pour le re froidissement par un liquide de la paroi de la cornue dans la région .où s'effectue ledit contact thermique et des moyens pour collec ter et enlever,de la cornue tout métal dont la tension de vapeur est:

supérieure à -celle du magnésium, séparément de celui-ci. SOUS-REVENDICATION S 1. Procédé selon la revendication I, dans lequel la charge contient des impuretés don nant lieu à la formation de métaux de ten sion de vapeur supérieure à celle du magné- sium:

, caractérisé en ce que les vapeurs de ces métaux sont condensées dans une partie rela tivement froide de ladite zone de condensa tion, séparément du magnésium. 2. Procédé selon la revendication I et la sous-revendcation 1, caractérisé en ce que les fractions métalliques solides résultant de la condensation sont enlevées séparément de la cornue alors qu'elle sont encore chaudes, à la pression atmosphérique. 3.

Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que les cornues en métal sont chauffées dans le foyer à une température voisine de 1150 C. 4. Procédé selon la revendication I 'et la sous-revendicaticn 1, caractérisé en ce que les produits de condensation desdits, métaux sont enlevés de la cornue à la pression atmosphé rique, avant le magnésium. 5.

Procédé selon la revendication I -et la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'une fourrure amovible en métal est disposée dans la zone de condensation d:

e,chaque cornue pour collecter le magnésium, chaque .cornue com portant en outre des moyens qui, en coopérant avec le -dispositif de chicanes, amènent la con densation séparée des vapeurs de magnésium et des vapeurs des métaux à tension de vapeur plus élevée, et en -ce qu'on enlève le magné- sium condensé séparément de la cornue. 6.

Appareil selon la revendication II, ca- ractérisé en ce que le contact thermique est obtenu par une bande .de métal étroite placée entre la fourrure et la, paroi de la carnue. 7.

Appareil selon la revendication II, ca ractérisé en ce que le contact thermique est obtenu par une plaque de fermeture de la fourrure de condensation, la périphérie de la dite plaque étant en contact avec la paroi de la cornue. 8.

Appareil selon la revendication II, ca ractérisé en ce que le contact thermique est obtenu par une plaque de fermeture de ladite fourrure de condensation, ladite plaque por tant à sa périphérie de grands épaulements s'appliquant sur la fourrure et la paroi de la cornue.