JPH08503024A - 金属マグネシウム、酸化マグネシウム又は耐火材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を少量含む酸化マグネシウム及び（又は）カンラン石のようなマグネシウム珪酸塩鉱物の如き出発材料を減圧で炭素熱還元することにより金属マグネシウム及び純粋な酸化マグネシウムを製造する。金属マグネシウムを還元領域から気化し、純粋金属マグネシウム及び純粋酸化マグネシウムを第二凝縮器領域で析出させる。Ｓｉは部分的にＳｉＯとして気化し、それは第二凝縮領域より上流の第一凝縮領域で析出し、部分的にＳｉＣ及びＳｉとＦｅの合金に反応混合物中で転化する。出発材料は、それらのマグネシウム成分が反応混合物中で酸化マグネシウムに転化すると共に、残留成分がＳｉＣ及びＳｉとＦｅとの合金へ転化するような方法により処理することもできる。Ａｕ及び価値のあるシデロフィル元素は、ＳｉとＦｅとの合金を浸出することにより回収することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 金属マグネシウム、酸化マグネシウム又は耐火材の製造方法 本発明は、少量のＦｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を含有する酸化マグネシ ウム；天然及び工業的に製造されたマグネシウム珪酸塩鉱物；及びそれらの混合 物、からなる群から選択された出発材料、例えば、カンラン石を、炭素熱還元（ Carbothermal reduction）により処理する方法、及び金属マグネシウム、純粋酸 化マグネシウム（ＭｇＯ）、及びＭｇＯ、Ｍｇ₂ＳｉＯ₄及びＳｉＣからなる耐火 物を上記群から選択された出発材料の炭素熱還元により製造する方法に関する。 背景技術 １．マグネシウム 一般に金属マグネシウムは、電気分解及び熱的方法により製造されている。熱 的方法では鉱物／岩石の二つの群が出発材料として用いられている。 酸化マグネシウムが二酸化炭素に結合している最初の群には、例えば、鉱物マ グネサイト及びドロマイトが含まれている。 酸化マグネシウムが二酸化珪素に結合されている第二の群には、例えば、鉱物 カンラン石が含まれる。 カンラン石のような第二の群の中の鉱物は多量に産出し、大きなマグネシウム 含有量を示しているが、工業的にはマグネサイト及びドロマイト、即ちマグネシ ウム製造のための第一群からの出発材料が主に用いられている。 これは、第二群の材料からＳｉＯ₂を分離除去するよりも、第一群の材料から ＣＯ₂を分離除去する方が一層容易であることが判明している事実による。 一般に第二群からＳｉＯ₂を分離除去するために二つの種類の方法が提案され ている：鉱石を強い鉱酸で処理する湿式法、及び鉱石の酸化マグネシウム成分を ガス状Ｍｇとして還元し、取り出す直接還元法である。 直接還元法は二つのグループに分類することができる。 金属酸化物、即ち金属珪酸塩ではないものの還元に関連して提案されているだ けである直接還元法の第一グループでは、大気圧及び約１８５０℃で、又は他の 炭素熱還元法により、還元剤を用いてガス状酸素含有反応生成物を形成しており 、例えば、ＭｇＯを還元剤である炭素で還元してガス状酸素含有反応生成物とし てＭｇ及びＣＯを形成する。例えば、米国特許第２，２６８，７７９号〔セイフ ァート（SEIFERT）〕、及び米国特許第２，５８２，１１９号及び第２，５８２ ，１２０号〔ハンスガーグ（HANSGIRG）〕明細書参照。 珪酸マグネシウム、例えばカンラン石（Ｍｇ_2-xＦｅ_xＳｉＯ₄；ｘ＝０〜１） と炭素との混合物を約１３００℃〜約２２００℃の範囲内の温度に加熱すると、 次の反応が起きる： （２−ｘ）ＭｇＯ（ｓ）＋（１−ｚｘ）ＳｉＯ（ｇ）＋（１＋ｘ（１＋ｚ）） ＣＯ（ｇ）＋ｘ“Ｓｉ_zＦｅ”（１）（ＳｉとＦｅの合金） ２ＭｇＯ（Ｓ）＋ＳｉＣ（Ｓ）＋２ＣＯ（ｇ） ２Ｍｇ（ｇ）＋ＳｉＣ（ｓ）＋４ＣＯ（ｇ） ここで（ｓ）、（ｌ）、及び（ｇ）は、夫々固相、液相、及び気相を示す。 これらの平衡式は、平衡式（４）を除き、温度を上昇し、圧力を低下すること により全て右へ移行する。 同様な反応は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ、及びＡｌの酸化物のような不純物を含有す るＭｇＯ（「粗製ＭｇＯ」として以下で言及する）の炭素熱還元でも起きる。 ガス状成分Ｍｇ（ｇ）及びＳｉＯ（ｇ）の形成により、反応混合物内にＭｇ及 びＳｉＯの移動が起き、Ｍｇ及びＳｉＯは気化によりそこから除去されることさ えある。 従って、固体のＭｇは、別の凝縮領域、即ち反反応混合物から隔たった所に位 置する凝縮器中で気化金属Ｍｇの凝縮により収集することができる。 直接法の第一グループに本来伴われる問題は、式（２）を参照して、マグネシ ウムと、ガス状酸素含有反応生成物との間の逆反応が起き、それによってマグネ シウムが酸化マグネシウムへ酸化される可能性があることにある。 この問題は、直接法の第二グループでは、非ガス状反応生成物を形成する還元 剤を用いることにより、例えば、マグネシウム鉱石を珪素、アルミニウム、炭化 カルシウム、又は炭化珪素で還元することにより解決している。 直接還元法の第二グループに属する方法は、多数の特許明細書、例えば、米国 特許第２，３７２，５７１号、第２，３７９，５７６号、第２，５２７，７２２ 号、第２，５２７，７２４号、及び第２，５７０，２３２号明細書（ハンスガー グ）に記載されており、実際に、例えば、上述のハンスガーグ法、ピジェオン・ アンド・ボルザノ（Pidgeon and Bolzano）法（約１２００℃で減圧でか焼ドロ マイトとフェロシリコンとの反応）、及びマグネサーム（Magnetherm）法（ドロ マイトをフェロシリコンでアルミニウムの存在下で約１６００℃及び４ｋＰａで 還元する）で操作されている。 従来法では、逆反応を回避する問題に対する異なった他の解決方法が示唆され ている。ＭｇＯの炭素熱還元に関連して、例えば次のことが示唆されている： 次の方法によりＭｇＯの炭素熱還元から出るガス中の逆反応を最小にする。 − 炭素熱還元領域から出たガスの即時急冷、例えば、冷却用媒体の注入、或 は迅速な断熱冷却によるショック（shock）冷却。例えば、米国特許第２，５８ ２，１１９号及び第２，５８２，１２０号（ハンスガーグ）、欧州特許出願第７ ５，８３６号〔アベリー（AVERY）〕及び米国特許第４，２００，２６４号〔ホ リ（HORI）〕参照；又は − 減圧でＭｇの析出。例えば、ドイツ特許第４９，３２９号〔クネーフラー Insti．Min．Metal.，99，May-August（1990），pp．C105-C111〔ウィナンド（ WINAND）その他〕参照。 マグネシウム珪酸塩の炭素熱還元により、酸化マグネシウムの炭素熱還元によ り得られるＣＯ生成と比較してＣＯの生成が増大する。なぜなら、ＣＯはＭｇＯ の還元のみならずＳｉＯ₂の還元によっても生成するからである。 もしＭｇ₂ＳｉＯ₄の炭素熱還元中、反応圧力を減少させると、反応混合物か ら気化するＳｉＯの量が増大し、反応混合物から出るガス中のＳｉＯ／Ｍｇ比を 増大する結果になる。 本発明によって解決しようとする第一の問題は、少量のＦｅ、Ｓｉ、Ｃａ及び Ａｌの酸化物を含有する酸化マグネシウム；天然及び工業的に製造されたマグネ シウム珪酸塩鉱物；及びそれらの混合物、からなる群から選択された出発材料、 例えば、カンラン石からＭｇを製造するための炭素熱還元法において、Ｍｇ最終 生成物の、 ｉ） 上述の逆反応によって生じたＭｇＯ及びＣ、及び ii） Ｍｇ₂ＳｉＯ₄、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＯ₂等のような、ＳｉＯから生ずる 凝縮生成物、 による汚染を回避した方法を与えることにある。 ２．酸化マグネシウム 従来法によれば、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、又は塩基性炭酸マ グネシウムをか焼することにより、不純な品質の酸化マグネシウム、即ち、Ｆｅ 、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物のような不純物を含む酸化マグネシウムが生成す る。 水酸化マグネシウムを添加することによりＭｇ（ＯＨ）₂を析出させる方法に より、大規模に海水から水酸化マグネシウムが製造されている。析出した水酸化 マグネシウムは、通常微量のＢ、Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、及びＦｅの酸化物を不純物 として含有する。これらの汚染物は、焼結中及びその後の用途で酸化マグネシウ ム製品の挙動に有害な影響を与え、これらの不純物を除去するためにかなりの努 力が払われており、処理コストを大きくする結果になっている。 高純度酸化マグネシウムは、電孤溶融により塩基性マグネシア（ＭｇＯ）を溶 融することにより製造されている。この方法では、例えば、Radex Rundschau 19 58，Heft 2，p．92-104〔アイペルタウアー（EIPELTAUER）その他〕に記載され ているが、ＭｇＯの精製は、溶融したＭｇＯ導入物の冷却前又は冷却中、液相又 は気相を経た不純物の表面への移動により達成されている。固化後、固体ＭｇＯ ブロックの不純物部分は機械的手段によって除去されている。例えば、ＭｇＯを 溶融する固有の大きなエネルギーコストは別として、この方法を用いることによ り 比較的高い廃棄物／生成物比が得られている。 金属マグネシウムを不活性ガス流中で７００℃以上で気化し、酸素含有ガスと 混合して反応混合物流を生成させ、その中でマグネシウム蒸気を酸化して微細な 酸化マグネシウム粒子を生成させ、それを反応混合物から、例えばフィルターに より収集する方法により、アドバンスド・テクニカルセラミックス（advanced t echnical ceramics）の製造に適した高純度酸化マグネシウム（ペリクレース） の微粉末を製造することも知られている。例えば、英国特許出願第２，１４１， ７０１Ａ号〔コバヤシ（KOBAYASHI）〕及び英国特許出願第２，１８３，６２２ 号〔ヨシダ（YOSHIDA）〕参照。 高純度酸化マグネシウムを製造するこれらの従来法の欠点は、出発材料として 高価なマグネシウムを用いる必要があることである。 本発明によって解決しようとする第二の問題は、安価な出発材料から高純度酸 化マグネシウムを製造する方法で、その高純度酸化マグネシウム生成物が本質的 にＣａ、Ｓｉ、Ａｌ及びＦｅの酸化物を含まない方法を与えることである。 ３．マグネシウム珪酸塩の処理 カンラン石粉末を１５４０〜１７１０℃の範囲の温度で酸化条件で大気圧で焼 結することにより、耐火材を製造することはよく知られている。低融点相が形成 されないように、カンラン石出発材料中のカルシウム、アルミニウム及び鉄の酸 化物の含有量をむしろ低く、典型的には７重量％未満にすべきである〔Ullmanns 参照〕が、これらの品質のカンラン石を用いても、得られる焼結生成物は高性能 耐火材として分類することはできない。 ＳｉＣは、高性能耐火材の一例である。それは、ＳｉＯ₂を炭素で約２２００ 〜２４００℃の温度で還元することにより電気炉で製造することができる。 テクニカル級の酸化マグネシウムを、１９００℃までの温度で焼結することに より更に処理し、硬焼マグネシアにするが、それは鋼工業で用いられる重要な耐 火材である。 最近の鋼製造工業で用いられている高性能耐火材に対する需要が増大するにつ れて市場の要求は純粋な高密度マグネシア焼結物の方へ移行している。 本発明により解決すべき第三の問題は、少量のＦｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸 化物を含有する酸化マグネシウム；天然及び工業的に製造されたマグネシウム珪 酸塩鉱物；及びそれらの混合物、からなる群から選択された安価な原料、例えば 、カンラン石を用いて高性能耐火物を製造する簡単で安価な方法を与えることで ある。 更に、上記群の材料を処理し、マグネシウム珪酸塩岩石及び鉱物中に低濃度で 含まれている、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、及び白金族金属のような価値のある金 属元素を回収することができる一般的方法を与えることが望ましい。 発明の定義 １．マグネシウム 第一の問題は、少量のＦｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を含有する酸化マグ ネシウム；天然及び工業的に製造されたマグネシウム珪酸塩鉱物；及びそれらの 混合物、からなる群から選択された出発材料、例えば、カンラン石の炭素熱還元 により金属マグネシウムを製造する方法において、 − 出発材料を、次の量、 − 少なくとも１モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１モルのＣ／１ モルのＦｅＯ＋少なくとも１．３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なくとも１モ ルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、少なくとも２モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１ モルのＣ／１モルのＦｅＯ＋少なくとも１．３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少 なくとも１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 特に、少なくとも３モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋１．３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋１モルのＣ／１モルのＭｇＯの 量、 − 好ましくは、４モル未満のＣ／１モルのＳｉＯ₂＋２モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋４モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋２モルのＣ／１モルのＭｇＯの量； の炭素と混合し、 − 前記混合物を還元領域中で１４００〜１７００℃の範囲内、好ましくは１ ５００℃より低い温度Ｔｒ、０．０１〜１．７５ｋＰａ、好ましくは０．２〜１ ．１ｋＰａ、特に０．３〜０．７ｋＰａの範囲内の圧力Ｐｒで加熱し； − 出発材料の鉄酸化物成分を還元領域中で鉄に還元し； − 出発材料のシリカ成分をＳｉＯへ還元し、それを還元領域中で部分的にＳ ｉＣ、及びＳｉとＦｅの合金、“Ｓｉ_zＦｅ”に転化し、部分的に還元領域から 気化し、別の第一凝縮領域中で０．０１〜１．１ｋＰａ、好ましくは０．２〜０ ．８ｋＰａ、特に０．３〜０．７ｋＰａの範囲内の圧力Ｐ₁で、 （式中、Ｐ₁はｋＰａ単位である） より高く、（Ｔ_min＋１００℃）、好ましくは（Ｔ_min＋５０℃）、特に（Ｔ_min ＋２５℃）より低く、どの場合でもＴｒより低い温度Ｔ₁で炭素との反応により ＳｉＣ、Ｓｉ、及び（又は）Ｍｇ₂ＳｉＯ₄に転化し； − 出発材料の酸化マグネシウム成分を還元領域中でガス状金属マグネシウム に還元し： − 還元領域から前記ガス状金属マグネシウムを気化して、前記ガス状金属マ グネシウムを、前記第一凝縮領域よりも下流に配置した別の第二凝縮領域中で０ ．０１〜１．１ｋＰａ、好ましくは０．２〜０．８ｋＰａ、特に０．３〜０．７ ｋＰａの範囲内の圧力Ｐ₂で、６３８℃より低く、好ましくは２００〜６００℃ の範囲内、特に２５０〜５４０℃の範囲内の温度Ｔ₂で凝縮し；そして − 上記還元工程により形成されたＣＯを前記第二凝縮領域から取り出し、ポ ンプを使用することにより圧力Ｐ₂を予め選択された値に維持し； − それによって前記第一凝縮領域と前記第二凝縮領域との温度勾配を、出来 るだけ急な勾配に維持し；そして − それにより Ｐ ₂＜Ｐ ₁＜Ｐｒ にする、 ことからなる方法により解決することができることが今度見出された。 本発明のこの第一の態様の背後にある基本的原理は；粗製酸化マグネシウムと マグネシウム珪酸塩鉱物との炭素熱反応によりガス状マグネシウム及びＳｉＯの 移動過程を制御すること、即ち、生成物及び副生成物の形成位置を、次の工程因 子：反応領域と第一及び第二凝縮領域中での、圧力（値及び勾配）、温度（値及 び勾配）、及び導入物の炭素％（値）；の適切な値及び勾配を選択することによ り制御することである。 気化した材料を低温で凝縮することにより回収する。例えば、気化したＳｉＯ （ｇ）は、床温度より低く、温度（Ｔ_min）よりも高い温度で作動する適切に設 計した第一凝縮器中で本質的にＳｉ（ｓ）又はＳｉＣ（ｓ）として回収され、こ の場合ＭｇＯ（ｓ）が次の式に従い逆反応により形成される： （２′） Ｍｇ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ）→ＭｇＯ（ｓ）＋Ｃ（ｓ） 次に気化したＭｇ（ｇ）を、Ｔ_minより低い温度で作動する適切に設計した第 二凝縮器中でＭｇ（ｓ）として回収することができ、逆反応（２′）は、低圧で 操作し、第一凝縮器と第二凝縮器との間で急な温度勾配を維持することにより回 避する。 カンラン石の炭素熱転化により珪素含有相からよく分離された純粋Ｍｇ（ｓ） 又はＭｇＯ（ｓ）を生成させることが目的である場合、カンラン石（Ｍｇ₂Ｓｉ Ｏ₄）１モル当たり５モル以上の炭素（Ｃ）を用いるのが有利である。その時、 反応は次の式に従って進行するであろう： （１″′） Ｍｇ₂ＳｉＯ₄（ｓ）＋５Ｃ（ｓ）→ ２Ｍｇ（ｇ）＋ＳｉＣ（ｓ）＋４ＣＯ（ｇ） このことは、マグネシウムの全気化を確実にし、珪素を炭化珪素（及び鉄が存 在する場合“Ｓｉ_zＦｉ”）として床中に維持される量を最大にすることができ る。これにより、第一凝縮器中でＳｉ（ｓ）又はＳｉＣとして凝縮されるＳｉＯ （ｇ）の量は可能な最少量になる。 純粋なＭｇ（ｓ）を製造するための本発明は、不純な酸化マグネシウムと同様 マグネシウム珪酸塩鉱物及び岩石の炭素熱処理によって形成された気相を、適当 に設計された第一凝縮器中でＳｉ（ｓ）又はＳｉＣ（ｓ）として気化ＳｉＯ（ｇ ）を凝縮することにより精製することに基づいている。このことは、Ｔ_minの直 ぐ上の温度で次の式に従うＳｉＣ（ｓ）の形成により最も効率的に行われる： （３） ＳｉＯ＋２Ｃ→ＳｉＣ＋ＣＯ ここでＭｇＯ（ｓ）はＭｇ（ｇ）とＣＯ（ｇ）との間の逆反応により形成される 。Ｔ_minは、次の式（ｋＰａ単位でのＰ_tot）によって与えられる： Ｔ_min℃＝−３２２１７〔２１ｏｇ（Ｐ_tot）−１９．９２〕^-1−２７３．１５ 上述したように、ＳｉＯは第一凝縮領域で炭素と反応する。その領域は単一の 管、又は反応性炭素から製造された、又はそれが被覆された平行に配列した管の アレー（array）として形成されているのが有利である。 上述の方法で用いるのに適した出発材料は、 − 粗製マグネシア、即ちＦｅ、Ｓｉ、Ｃａ、及びＡｌの酸化物のような不純 物を少量含んだマグネシア、及び − マグネシウム珪酸塩、即ち天然又は工業的に製造されたマグネシウム珪酸 塩鉱物、 である。 粗製マグネシアは、マグネサイト、ブルース石、キーゼル石、又は廃棄ペリク レース炉ライニング及びマグネサイトか焼プラントからのフィルターダストのよ うな同様な工業的に誘導された材料から誘導されたか焼（約１０００℃で熱処理 された）化合物からなる。 粗製マグネシアは５０％より多いＭｇＯ、特に８０％より多いＭｇＯを含有す るのがよい。 好ましくはＣａＯの含有量は１％より少なく、特に０．５％より少ないのがよ い。 好ましくはアルカリ金属の含有量は、酸化物として計算して、１％より少なく 、特に０．３％より少ないのがよい。 好ましくはＳ及びＣｌ及びＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、等のような金属の如き他の揮発 性元素の合計は、１％より少なく、特に０．５％より少ないのがよい。 マグネシウム珪酸塩にはカンラン石、蛇紋岩、バーミキュライト、直閃石、カ ミントン閃石、頑火輝石、パイロープ、スピネルのような天然又はか焼された（ １０００℃で熱処理された）珪酸塩鉱物、及び下に規定するように主成分として Ｍｇを含む同様な組成を持つ工業的に誘導された化合物が含まれる。 好ましくはマグネシウム珪酸塩は２５％より多いＭｇＯ、特に４０％より多い ＭｇＯを含むべきである。 好ましくはＣａＯの含有量は、１％より少なく、特に０．５％より少ないのが よい。 好ましくはアルカリ金属の含有量は、酸化物として計算して、１％より少なく 、特に０．３％より少ないのがよい。 Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が３％より大きい場合、還元領域中の反応温度は、炭化アル ミニウムの形成をさけるため１５５０℃より低いのがよい。 好ましくは、Ｓ及びＣｌ、及びＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、等のような金属の如き他の 揮発性元素の合計は、１％より少なく、特に０．５％より少ないのがよい。 マグネシウム珪酸塩には、上で定義したように、５０％より多く、好ましくは ８０％より多いＭｇ珪酸塩からなる天然岩石、特に９０％より多い珪酸塩からな る岩石、及び使用したフォーステライト炉ライニングのような品質向上したマグ ネシウム珪酸塩に富む工業的廃棄物が更に含まれる。 本明細書中、用語「炭素」とは、アントラサイト、カーボンブラック及びコー クスのような炭素に富む材料からなるものを意味するものとする。 これらの炭素に富む材料は、一般に次の分析値を持つのがよい： Ｃ含有量 ＞ 90 ％ 灰分含有量 ＜ 2 ％ 揮発性物質 ＜ 8 ％ 好ましくは、Ｃ含有量 ＞ 96 ％ 灰分含有量 ＜ 1 ％ 揮発性物質 ＜ 3 ％ 特に、 Ｃ含有量 ＞ 98.5％ 灰分含有量 ＜ 0.5％ 揮発性物質 ＜ 1.0％ 出発材料は約４５μｍより小さな平均粒径まで優先的に粉砕される。炭素に富 む材料は、優先的に約１００ｎｍの平均粒径を有する。反応混合物は、約５７％ の気孔率を有する固形物として還元領域中に優先的に導入される。 第一凝縮領域と第二凝縮領域との間の急な温度勾配は、上で引用した特許明細 書に記載されているような炭素熱処理方法で用いるように示唆されている急冷方 法によって得ることができる。 好ましい態様によれば： − 第一凝縮領域と第二凝縮領域との間の急な温度勾配は、第一凝縮領域から のガスを膨張抑制条件で操作される末広ノズルへ導入し、その末広ノズルを通し てその混合ガスを放出し、その混合ガスを超音速で断熱的に膨張させ、それによ ってノズルでの膨張比を１２．５〜２の範囲内、好ましくは１２．５〜６の範囲 内に選択することからなる急冷により与えられる； − 出発材料のシリカ成分を、３〜４モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１〜２モ ルのＣ／１モルのＦｅＯ＋３〜４モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋１〜２モルのＣ ／１モルのＭｇＯの範囲内の量の炭素を添加して操作することにより、反応混合 物中のＳｉＣへ本質的に転化する； − 還元領域と第一凝縮領域との間の温度勾配をできるだけ急な勾配に維持す る； − Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を少量含む酸化マグネシウムを出発材 料として用いる； − カンラン石を出発材料として用いる； − 反応混合物のＡｌ₂Ｏ₃含有量が１重量％より大きい場合、Ｔｒは１５５０ ℃より低い； − “Ｓｉ_zＦｅ”及び金属鉄を、磁気又は静電分離又は浮遊のような慣用的 方法により還元領域中の残留物から分離し、然る後、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ及び白金 族からの金属のようなシデロフィル元素及びＡｕを浸出のような慣用的方法によ り回収する；及び − 還元領域及び第一凝縮領域で形成されたＳｉＣを、夫々還元領域及び第一 凝縮領域で残留物から副生成物として回収する。 回収されたＳｉＣは高純度の微粒生成物である。 第二凝縮領域中の条件により、マグネシウムは大きな粒径な結晶として析出す るが、自然発火性物質としても析出し、それは慣用的方法により溶融し、インゴ ットに成形することができる。 ２．酸化マグネシウム 第二の問題は、少量のＦｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を含有する酸化マグ ネシウム；天然及び工業的に製造されたマグネシウム珪酸塩鉱物；及びそれらの 混合物、からなる群から選択された出発材料、例えば、カンラン石の炭素熱還元 により純粋な酸化マグネシウムを製造する方法において、 − 出発材料を、次の量、 − 少なくとも１モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１モルのＣ／１ モルのＦｅＯ＋少なくとも３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なくとも１モルの Ｃ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、少なくとも２モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１ モルのＣ／１モルのＦｅＯ＋少なくとも３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なく とも１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 特に、少なくとも３モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、４モル未満のＣ／１モルのＳｉＯ₂＋２モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋４モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋２モルのＣ／１モルのＭｇＯの量； の炭素と混合し、 − 前記混合物を還元領域中で１４００〜１７００℃の範囲内、好ましくは１ ５００℃より低い温度Ｔｒへ、 特に、０．３〜１．７５ｋＰａ、 の範囲内の圧力Ｐｒで加熱し； − 出発材料の鉄酸化物成分を反応混合物中の鉄に還元し； − 出発材料のシリカ成分をＳｉＯへ還元し、それを還元領域中で部分的にＳ ｉＣ、及びＳｉとＦｅの合金、“Ｓｉ_zＦｅ”に転化し、部分的に還元領域から 気化し、別の第一凝縮領域中でＰ ₁＜Ｐｒである圧力Ｐ₁で、 （式中、Ｐ₁はｋＰａ単位である） より高く、（Ｔ_min＋１００℃）、好ましくは（Ｔ_min＋５０℃）、特に（Ｔ_min ＋２５℃）より低く、どの場合でもＴｒより低い温度Ｔ₁で炭素との反応により ＳｉＣ、Ｓｉ、及び（又は）Ｍｇ₂ＳｉＯ₄に転化し； − 出発材料の酸化マグネシウム成分を還元領域中でガス状金属マグネシウム へ少なくとも部分的に還元し； − 還元領域から前記ガス状金属マグネシウムを気化して、還元領域中で形成 されたＣＯと前記ガス状金属マグネシウムとを反応させてＭｇＯ及びＣにし、こ れらの反応生成物を、前記第一凝縮領域よりも下流に配置した別の酸化及び凝縮 領域中で、Ｐ ₂＜Ｐ₁である圧力Ｐ₂で、６３８℃〜Ｔ₁、好ましくは６５０℃〜Ｔ₁ −５０、特に８００〜１０００℃の範囲内の温度Ｔ₂で、炭素と酸化マグネシウ ムの混合物として析出させ； − 前記酸化及び凝縮領域から炭素と酸化マグネシウムとの混合物を取り出し 、その取り出した生成物から、例えば、酸化により炭素を除去し、 − 上記還元工程により形成されたＣＯの、Ｍｇとの反応によって消費されな かった部分を前記酸化及び凝縮領域から取り出し、ポンプを使用することによっ て予め選択された値に圧力Ｐ₂を維持し； − それにより Ｐ ₂＜Ｐ ₁＜Ｐｒ にする、 ことからなる方法により解決することができることが更に見出された。 第二の問題は、少量のＦｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を含有する酸化マグ ネシウム；天然及び工業的に製造されたマグネシウム珪酸塩鉱物；及びそれらの 混合物、からなる群から選択された出発材料、例えば、カンラン石の炭素熱還元 により純粋な酸化マグネシウムを製造する方法において、 − 出発材料を、次の量、 − 少なくとも１モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１モルのＣ／１ モルのＦｅＯ＋少なくとも３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なくとも１モルの Ｃ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、少なくとも２モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１ モルのＣ／１モルのＦｅＯ＋少なくとも３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なく とも１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 特に、少なくとも３モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、４モル未満のＣ／１モルのＳｉＯ₂＋２モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋４モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋２モルのＣ／１モルのＭｇＯの量； の炭素と混合し、 − 前記混合物を還元領域中で１４００〜１７００℃の範囲内、好ましくは１ ５００℃より低い温度Ｔｒへ、 特に、０．３〜１．７５ｋＰａ、 の範囲内の圧力Ｐｒで加熱し； − 出発材料の鉄酸化物成分を還元領域中で鉄に還元し； − 出発材料のシリカ成分をＳｉＯへ還元し、それを還元領域中で部分的にＳ ｉＣ、及びＳｉとＦｅの合金、“Ｓｉ_zＦｅ”に転化し、部分的に還元領域から 気化し、別の第一凝縮領域中でＰ ₁＜Ｐｒである圧力Ｐ₁で、 （式中、Ｐ₁はｋＰａ単位である） より高く、（Ｔ_min＋１００℃）、好ましくは（Ｔ_min＋５０℃）、特に（Ｔ_min ＋２５℃）より低く、どの場合でもＴｒより低い温度Ｔ₁で炭素との反応により ＳｉＣ、Ｓｉ、及び（又は）Ｍｇ₂ＳｉＯ₄に転化し； − 出発材料の酸化マグネシウム成分を還元領域中でガス状金属マグネシウム へ少なくとも部分的に還元し； − 還元領域から前記ガス状金属マグネシウムを気化して、分子状酸素、空気 、ＣＯ₂、ＣＯ、Ｈ₂Ｏ、及びそれらの混合物のような別に添加した酸素含有ガス と反応させて酸化マグネシウムにし、前記酸化マグネシウムを、前記第一凝縮領 域よりも下流に配置した別の酸化及び凝縮領域中で、Ｐ ₂＜Ｐ₁である圧力Ｐ₂で 、６３８℃〜Ｔ₁、好ましくは６５０℃〜Ｔ₁−５０、特に８００〜１０００℃の 範囲内の温度Ｔ₂で析出し； − 前記酸化及び凝縮領域から酸化マグネシウムを取り出し、もし必要ならば 、その取り出した生成物から、酸化により炭素を除去し、そして − 上記還元及び酸化工程により形成されたガスを前記酸化及び凝縮領域から 取り出し、ポンプを使用することによって予め選択された値に圧力Ｐ₂を維持し ； − それにより Ｐ ₂＜Ｐ ₁＜Ｐｒ にする、 ことからなる方法により解決することができることが更に見出された。 本発明のこの第二の態様の背後にある基本的原理は、第一の態様の背後にある ものと本質的に同じである。 気化した材料を低温で凝縮することにより回収する。例えば、気化したＳｉＯ （ｇ）は、床温度より低く、温度（Ｔ_min）よりも高い温度で作動する適切に設 計した第一凝縮器中でＳｉ（ｓ）又はＳｉＣ（ｓ）として回収され、この場合Ｍ ｇＯ（ｓ）が次の式に従い逆反応により形成される： （２′） Ｍｇ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ）→ＭｇＯ（ｓ）＋Ｃ（ｓ） 次に気化したＭｇ（ｇ）を、Ｔ_minより低い温度で作動する適切に設計した第 二凝縮器中で、上に与えた逆反応によりＣ（ｓ）と混合されたＭｇＯ（ｓ）とし てか、又は分子状酸素、空気、ＣＯ、Ｈ₂Ｏ、及びそれらの混合物が別に添加さ れた場合、ＭｇＯ（ｓ）として回収することができる。 カンラン石の炭素熱転化により珪素含有相からよく分離された純粋Ｍｇ（ｓ） 又はＭｇＯ（ｓ）を生成させることが目的である場合、カンラン石（Ｍｇ₂Ｓｉ Ｏ₄）１モル当たり５モル以上の炭素（Ｃ）を用いるのが有利である。その時、 反応は次の式に従って進行するであろう： （１″′） Ｍｇ₂ＳｉＯ₄（ｓ）＋５Ｃ（ｓ）→ ２Ｍｇ（ｇ）＋ＳｉＣ（ｓ）＋４ＣＯ（ｇ） このことは、マグネシウムの全気化を確実にし、珪素を炭化珪素（及び鉄が存 在する場合“Ｓｉ_zＦｅ”として床中に維持される量を最大にすることができる 。これにより、第一凝縮器中でＳｉ（ｓ）又はＳｉＣとして凝縮されるＳｉＯ（ ｇ）の量は可能な最少量になる。 純粋なＭｇＯ（ｓ）を製造するための本発明は、不純な酸化マグネシウムと同 様マグネシウム珪酸塩鉱物及び岩石の炭素熱処理によって形成された気相を、適 当に設計された第一凝縮器中でＳｉ（ｓ）又はＳｉＣ（ｓ）として気化ＳｉＯ（ ｇ）を凝縮することにより精製することに基づいている。このことは、Ｔ_minの 直ぐ上の温度で次の式に従うＳｉＣ（ｓ）の形成により最も効率的に行われる： （３） ＳｉＯ＋２Ｃ→ＳｉＣ＋ＣＯ ここでＭｇＯ（ｓ）はＭｇ（ｇ）とＣＯ（ｇ）との間の逆反応により形成される 。Ｔ_minは、次の式（ｋＰａ単位でのＰ_tot）によって与えられる： Ｔ_min℃＝−３２２１７〔２１ｏｇ（Ｐ_tot）−１９．９２〕^-1−２７３．１５ 上述したように、ＳｉＯは第一凝縮領域で炭素と反応する。その領域は単一の 管、又は反応性炭素から製造された、又はそれが被覆された平行に配列した管の アレーとして形成されているのが有利である。 上述の方法で用いるのに適した出発材料は、 − 粗製マグネシア、即ちＦｅ、Ｓｉ、Ｃａ、及びＡｌの酸化物のような不純 物を少量含んだマグネシア、及び − マグネシウム珪酸塩、即ち天然又は工業的に製造されたマグネシウム珪酸 塩鉱物、 である。 粗製マグネシアは、マグネサイト、ブルース石、キーゼル石、又は廃棄ペリク レース炉ライニング及びマグネサイトか焼プラントからのフィルターダストのよ うな同様な工業的に誘導された材料から誘導されたか焼（約１０００℃で熱処理 された）化合物からなる。 粗製マグネシアは５０％より多いＭｇＯ、特に８０％より多いＭｇＯを含有す るのがよい。 好ましくはＣａＯの含有量は１％より少なく、特に０．５％より少ないのがよ い。好ましくはアルカリ金属の含有量は、酸化物として計算して、１％より少な く、特に０．３％より少ないのがよい。 好ましくはＳ及びＣｌ及びＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、等のような金属の如き他の揮発 性元素の合計は、１％より少なく、特に０．５％より少ないのがよい。 マグネシウム珪酸塩にはカンラン石、蛇紋岩、バーミキュライト、直閃石、カ ミントン閃石、頑火輝石、パイロープ、スピネルのような天然又はか焼された（ １０００℃で熱処理された）珪酸塩鉱物、及び下に規定するように主成分として Ｍｇを含む同様な組成を持つ工業的に誘導された化合物が含まれる。 好ましくはマグネシウム珪酸塩は２５％より多いＭｇＯ、特に４０％より多い ＭｇＯを含むべきである。 好ましくはＣａＯの含有量は、１％より少なく、特に０．５％より少ないのが よい。 好ましくはアルカリ金属の含有量は、酸化物として計算して、１％より少なく 、特に０．３％より少ないのがよい。 Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が３％より大きい場合、還元領域中の反応温度は、炭化アル ミニウムの形成をさけるため１５５０℃より低いのがよい。 好ましくは、Ｓ及びＣｌ、及びＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、等のような金属の如き他の 揮発性元素の合計は、１％より少なく、特に０．５％より少ないのがよい。 マグネシウム珪酸塩には、上で定義したように、５０％より多く、好ましくは ８０％より多いＭｇ珪酸塩からなる天然岩石、特に９０％より多い珪酸塩からな る岩石、及び使用したフォーステライト炉ライニングのような品質向上したマグ ネシウム珪酸塩に富む工業的廃棄物が更に含まれる。 本明細書中、用語「炭素」とは、アントラサイト、カーボンブラック及びコー クスのような炭素に富む材料からなるものを意味するものとする。 これらの炭素に富む材料は、一般に次の分析値を持つのがよい： Ｃ含有量 ＞ 90 ％ 灰分含有量 ＜ 2 ％ 揮発性物質 ＜ 8 ％ 好ましくは、Ｃ含有量 ＞ 96 ％ 灰分含有量 ＜ 1 ％ 揮発性物質 ＜ 3 ％ 特に、 Ｃ含有量 ＞ 98.5％ 灰分含有量 ＜ 0.5％ 揮発性物質 ＜ 1.0％ 出発材料は約４５μｍより小さな平均粒径まで優先的に粉砕される。炭素に富 む材料は、優先的に約１００ｎｍの平均粒径を有する。反応混合物は、約５７％ の気孔率を有する固形物として還元領域中に優先的に導入される。 好ましい態様によれば： − 出発材料のシリカ成分を、３〜４モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１〜２モ ルのＣ／１モルのＦｅＯ＋３〜４モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋１〜２モルのＣ ／１モルのＭｇＯの範囲内の量の炭素を添加して操作することにより、反応混合 物中のＳｉＣへ本質的に転化する； − 還元領域と第一凝縮領域との間の温度勾配をできるだけ急な勾配に維持す る； − 第一凝縮領域と、酸化及び凝縮領域との間の温度勾配をできるだけ急な勾 配に保つ； − Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を少量含む酸化マグネシウムを出発材 料として用いる； − カンラン石を出発材料として用いる； − 反応混合物のＡｌ₂Ｏ₃含有量が１重量％より大きい場合、Ｔｒは１５５０ ℃より低い； − “Ｓｉ_zＦｅ”及び金属鉄を、磁気又は静電分離又は浮遊のような慣用的 方法により還元領域中の残留物から分離し、然る後、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ及び白金 族からの金属のようなシデロフィル元素及びＡｕを浸出のような慣用的方法によ り回収する；及び − 還元領域及び第一凝縮領域で形成されたＳｉＣを、夫々還元領域及び第一 凝縮領域中で残留物から副生成物として回収する。 回収されたＳｉＣは高純度の微粒生成物である。 ３．マグネシウム珪酸塩の処理 第三の問題は、少量のＦｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を含有する酸化マグ ネシウム；天然及び工業的に製造されたマグネシウム珪酸塩鉱物；及びそれらの 混合物、からなる群から選択された出発材料、例えば、カンラン石を処理する方 法において、 − 出発材料を、次の量、 − 少なくとも１モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１モルのＣ／１ モルのＦｅＯ＋少なくとも３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なくとも１モルの Ｃ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、少なくとも２モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１ モルのＣ／１モルのＦｅＯ＋少なくとも３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なく とも１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 特に、少なくとも３モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、４モル未満のＣ／１モルのＳｉＯ₂＋２モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋４モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋２モルのＣ／１モルのＭｇＯの量； の炭素と混合し、 − 前記混合物を還元領域中で１４００〜１８００℃の範囲内、好ましくは１ ７００℃より低い温度Ｔｒへ、 の範囲内の圧力Ｐｒで、好ましくは１７００〜１７５０℃及び約１０１ｋＰａ（ １気圧）で加熱し；それによって − 出発材料の鉄酸化物成分を還元混合物中で鉄に還元し； − 出発材料のシリカ成分を反応領域で少なくとも部分的にＳｉＣ、及びＳｉ とＦｅの合金、“Ｓｉ_zＦｅ”に転化し、そして − 出発材料の酸化マグネシウム成分を少なくとも部分的に酸化マグネシウム （ペリクレース）へ転化し； − 本質的に完全に転化した混合物を反応領域から最終生成物として取り出し ； − 前記還元工程によって形成されたＣＯを反応領域から取り出し、ポンプを 使用することによって予め選択された値に反応領域中の圧力Ｐｒを維持し；そし て − もし望むならば、反応領域から取り出されたガスからＭｇＯ、Ｍｇ₂Ｓｉ Ｏ₄、Ｓｉ及びＳｉＣの混合物を、前記ポンプよりも上流に配置した別の凝縮領 域内で、圧力Ｐ ₁＜Ｐｒで、８００〜１５００℃の範囲内の温度で析出し、前記 析出した材料を回収する、 ことからなる方法により解決することができることが更に見出された。 上述の方法で用いるのに適した出発材料は、 − 粗製マグネシア、即ちＦｅ、Ｓｉ、Ｃａ、及びＡｌの酸化物のような不純 物を少量含んだマグネシア、及び − マグネシウム珪酸塩、即ち天然又は工業的に製造されたマグネシウム珪酸 塩鉱物、 である。 粗製マグネシアは、マグネサイト、ブルース石、キーゼル石、又は廃棄ペリク レース炉ライニング及びマグネサイトか焼プラントからのフィルターダストのよ うな同様な工業的に誘導された材料から誘導されたか焼（約１０００℃で熱処理 された）化合物からなる。 粗製マグネシアは５０％より多いＭｇＯ、特に８０％より多いＭｇＯを含有す るのがよい。 好ましくはＣａＯの含有量は１％より少なく、特に０．５％より少ないのがよ い。好ましくはアルカリ金属の含有量は、酸化物として計算して、１％より少な く、特に０．３％より少ないのがよい。 好ましくはＳ及びＣｌ及びＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、等のような金属の如き他の揮発 性元素の合計は、１％より少なく、特に０．５％より少ないのがよい。 マグネシウム珪酸塩にはカンラン石、蛇紋岩、バーミキュライト、直閃石、カ ミントン閃石、頑火輝石、パイロープ、スピネルのような天然又はか焼された（ １０００℃で熱処理された）珪酸塩鉱物、及び下に規定するように主成分として Ｍｇを含む同様な組成を持つ工業的に誘導された化合物が含まれる。 好ましくはマグネシウム珪酸塩は２５％より多いＭｇＯ、特に４０％より多い ＭｇＯを含むのがよい。 好ましくはＣａＯの含有量は、１％より少なく、特に０．５％より少ないのが よい。 好ましくはアルカリ金属の含有量は、酸化物として計算して、１％より少なく 、特に０．３％より少ないのがよい。 Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が３％より大きい場合、還元領域中の反応温度は、炭化アル ミニウムの形成をさけるため１５５０℃より低いのがよい。 好ましくは、Ｓ及びＣｌ、及びＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、等のような金属の如き他の 揮発性元素の合計は、１％より少なく、特に０．５％より少ないのがよい。 マグネシウム珪酸塩には、上で定義したように、５０％より多く、好ましくは ８０％より多いＭｇ珪酸塩からなる天然岩石、特に９０％より多い珪酸塩からな る岩石、及び使用したフォーステライト炉ライニングのような品質向上したマグ ネシウム珪酸塩に富む工業的廃棄物が更に含まれる。 本明細書中、用語「炭素」とは、アントラサイト、カーボンブラック及びコー クスのような炭素に富む材料からなるものを意味するものとする。 これらの炭素に富む材料は、一般に次の分析値を持つのがよい： Ｃ含有量 ＞ 90 ％ 灰分含有量 ＜ 2 ％ 揮発性物質 ＜ 8 ％ 好ましくは、Ｃ含有量 ＞ 96 ％ 灰分含有量 ＜ 1 ％ 揮発性物質 ＜ 3 ％ 特に、 Ｃ含有量 ＞ 98.5％ 灰分含有量 ＜ 0.5％ 揮発性物質 ＜ 1.0％ 出発材料は約４５μｍより小さな平均粒径まで優先的に粉砕される。炭素に富 む材料は、優先的に約１００ｎｍの平均粒径を有する。反応混合物は、約５７％ の気孔率を有する固形物として還元領域中に優先的に導入される。 第一の好ましい態様によれば、出発材料を、次の量、 − ２．９〜３．３モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１．０〜１．３モルのＣ ／１モルのＦｅＯ＋３．０〜３．４モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋０．０〜０． ２５モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、２．９〜３．２モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１．０〜１ ．２モルのＣ／１モルのＦｅＯ＋３．０〜３．２モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋ ０〜０．２モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 特に、２．９〜３．１モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１．０〜１．０５ モルのＣ／１モルのＦｅＯ＋３．０〜３．１モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋０〜 ０．１５モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 の炭素と混合する。 好ましい態様によれば： − 反応温度Ｔｒを１４００〜１５００℃の範囲に維持し、分子状酸素、空気 、ＣＯ₂、ＣＯ、Ｈ₂Ｏ及びそれらの混合物のような酸素含有ガスを注入すること により凝縮領域中でＭｇＯ及びＭｇ₂ＳｉＯ₄を析出させる； − Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を少量含む酸化マグネシウムを出発材 料として用いる； − カンラン石を出発材料として用いる； − 反応混合物のＡｌ₂Ｏ₃含有量が１重量％より大きい場合、Ｔｒは１５５０ ℃より低い； − “Ｓｉ_zＦｅ”及び金属鉄を、磁気又は静電分離又は浮遊のような慣用的 方法により還元領域中の残留物から分離し、然る後、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ及び白金 族からの金属のようなシデロフィル元素及びＡｕを浸出のような慣用的方法によ り回収する；及び − 還元領域及び第一凝縮領域で形成されたＳｉＣを、夫々還元領域及び第一 凝縮領域で残留物から副生成物として回収する；そして − 還元領域及び第一凝縮領域で形成されたＭｇＯを、還元領域及び第一凝縮 領域中の残留物から夫々副生成物として回収する。 詳細な説明 次に、本発明を図面を参照して更に記述する。図中、 第１図は、例１〜５に報告した実験に用いた実験室規模の実験装置を示す。 第２図は、例６に報告した実験に用いた実験室規模の実験装置を示す。 第３図は、マグネシウム珪酸塩鉱物及び岩石を炭素熱処理するための装置を示 す。 第４図は、例１からの反応した床材料のＳＥＭ写真を示す。 第５図は、例５からのマグネシウム金属柱状結晶のＳＥＭ写真を示す。 第６図は、床からのＭｇＯ（ｓ）の収率及び気相へ移行したＭｇＯを、１５０ ８±２℃でカンラン石６１３を炭素熱転化した時の減圧の関数として例示するグ ラフを示す（例１、４及び５）。 第１図は、例１〜５に報告した実験に用いた実験室規模の実験装置を示してお り、その装置は、次のものを具えている： 熱絶縁体だけが示されているが、１６００℃までの規格の電気加熱室炉１、 炉室２、 炉の温度を測定するための熱電対３、 熱電対３に接続されたｍＶメーター４、 一端閉鎖アルミナ管内部に配置した一端閉鎖黒鉛管からなる反応器及び凝縮器 管５、 その管５の反応器端には導入材料６があり、管５の凝縮器部の高温端には第一 凝縮物７、管５の凝縮器部分の低温端には第二凝縮物８が存在している、 反応器及び凝縮器管５のガス圧を制御するための恒圧装置９、 恒圧装置９により制御される空気圧弁１０、 ダストフィルター１１、 真空ポンプ１２、 反応器／凝縮器管５からの排出ガスを収集するためのガス貯槽１３、及び ＣＯ検出器１４。 第２図は、例６に報告した実験に用いた実験室規模の実験装置を示しているが 、その装置は次のものを具えている： 反応器／凝縮器管の反応器部分を加熱するために１６００℃までの規格の電気 加熱炉１、 反応器／凝縮器管の第一凝縮器部分を加熱するために１４００℃までの規格の 電気加熱炉２、 反応器／凝縮器管の第二凝縮器部分を加熱するために１２００℃までの規格の 電気加熱炉３、 三つの炉部分の間の熱絶縁体４、 一端閉鎖アルミニウム管内部に配置した一端閉鎖黒鉛管からなる反応器及び凝 縮器管５、 その管５の反応器端の反応器室部分６、及び 管５の第一凝縮器部分７、及び管５の第二凝縮器部分８、 管５の第二凝縮器部分８内に形成されたＭｇＯ−Ｃ粉末収集のための粒子フィ ルター９、 取り外し可能な真空気密蓋１０、及び 凝縮器と真空ポンプとの間の恒圧装置により制御される空気圧弁に通ずる真空 導管１１。 第３図は、マグネシウム珪酸塩鉱物及び岩石を炭素熱処理するための装置を示 しているが、それは次のものを具えている： 原料混合物を炭素熱処理するための黒鉛ライニングを有する少なくとも１４０ ０℃、好ましくは１８００℃までの規格の電気加熱炉２、 その電気加熱炉の上に配置された粒状原料混合物を入れるための真空ロック装 置１、 炉２からの残留床材料を排出するための真空ロック装置３、 炭素ライニングを有し、１０００℃〜１５００℃の範囲の一定温度を維持する ための温度制御系を有する電気加熱第一凝縮器４で、炉２で発生した気相のＳｉ Ｏ成分との反応によりＳｉＣを形成するのに適した形の反応性炭素が入った電気 加熱第一凝縮器、 ＭｇＯ微粉末又は金属マグネシウムを生成するための電気加熱第二凝縮器５。 ＭｇＯ微粉末を生成させるために、第二凝縮器には６００℃〜１５００℃の範 囲の一定温度を維持するための温度制御機構、及び微粒子を収集するためのフィ ルター機構、及び任意に酸素含有ガスを制御して導入するための機構が配備され ている。 金属マグネシウムを生成するために、第二凝縮器には、２００℃〜６５０℃の 範囲の一定温度を維持するための温度制御機構、及び凝縮金属を収集するための 機構が具えてある。 その装置は第一凝縮器４と第二凝縮器５との間に配置された急な温度勾配領域 ６も有する。この領域は、第一凝縮器４から第二凝縮器５へ行くガスを超音波断 熱冷却するための末広ノズルとして設計されていてもよい。 最後に、装置は次のものを有する： 第二凝縮器５からの排出ガスに取り込まれた粒子を沈殿させるためのサイクロ ン７、 微粒子フィルター８、 炉２、第一凝縮器４、及び第二凝縮器５中の圧力を１０〜１０⁵Ｐａの範囲に 維持することができる真空ポンプ９、及び 第二凝縮器中に形成された金属マグネシウムを取り出すための真空ロック機構 １０。 第４図は、例１からの反応した床材料のＳＥＭ写真（手順１：１５０６℃、Ｐ_tot ／Ｐ_eq＝０．７９、３２０分）を示している。 Ａ） 概観（Ｎｏ．５３５９／０１）。 微粒子を示す拡大図（Ｎｏ．５３５７／０１）。 第５図は、例５（手順１：１５１０℃、Ｐ_tot／Ｐ_eq＝０．０２９、１１５分 ）からのマグネシウム金属柱状結晶のＳＥＭ写真を示す。 Ｍｇ結晶は凝縮器の最も低温の部分（＜６５０℃）で蒸気付着により形成され た。 Ａ） 概観（Ｎｏ．５３００／０１）。 Ｂ） 拡大図（Ｎｏ．５２９９／０１）。 第６図は、床からのＭｇＯ（ｓ）の収率及び気相へ移行したＭｇＯを、１５０ ８±２℃でカンラン石６１３を炭素熱転化した時の減圧の関数として例示したグ ラフを示す（例１、４及び５）。 次に、第６図を参照して本発明の背後にある基本的原理を更に説明する： 例えば、カンラン石（Ｍｇ₂ＳｉＯ₄）と炭素（Ｃ）との混合物を適当に加熱し て形成された反応生成物は、それら反応物の間のモル比及び処理中のガス圧に依 存する。例えば、１モルのカンラン石（Ｍｇ₂ＳｉＯ₄）と３モルの炭素（Ｃ）と の混合物は、全ガス圧に依存して反応（１′）又は（１″）に従って反応する： （１′） Ｍｇ₂ＳｉＯ₄（ｓ）＋３Ｃ（ｓ）→２ＭｇＯ（ｓ）＋ＳｉＣ（ｓ ）＋２ＣＯ（ｇ） （１″） Ｍｇ₂ＳｉＯ₄（ｓ）＋３Ｃ（ｓ）→２Ｍｇ（ｇ）＋ＳｉＯ（ｇ） ＋３ＣＯ（ｇ） 熱力学的計算は、反応（１′）が、もしＣＯ（Ｐ_co）の分圧が表Ａの式（ａ） によって定められる圧力（ｋＰａ）に等しいか又はそれより小さいと、１４００ ℃〜１７５０℃の温度範囲で左から右へ進行することを示している。熱力学的平 衡では、反応に含まれる他の重要なガス物質〔Ｍｇ（ｇ）、ＳｉＯ（ｇ）、Ｏ₂ （ｇ）〕全ての分圧は同時に表Ａの式（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）により定まる。 このようにして決定された主要なガス物質の分圧及び含まれる反応の物質収支か ら、全ガス圧（Ｐ_eq）、気化した材料の組成及び量、及び床の残留組成を、平衡 量のＭｇ（ｇ）及びＳｉＯ（ｇ）の形成に必要な最小過剰量の炭素を添加したと して、式（１′）に従い、Ｍｇ₂ＳｉＯ₄（ｓ）のＭｇＯ（ｓ）及びＳｉＣ（ｓ） への平衡転化率に対し計算することができる。このようにして計算した全平衡ガ ス圧Ｐ_eqは、次の式によって与えられる： ｌｏｇ（Ｐ_eq）＝ −１７０４３^★Ｔ^-1 ＋ １０．７０５ もし反応混合物上の実際の気相の全蒸気圧（Ｐ_tot）がＰ_eqより高いと、反応 は起きない。平衡状態〔（Ｐ_tot／Ｐ_eq）＝１〕では、床からのＭｇＯ（ｓ）の 収率の計算値は、１４００℃での８６．４％から１７００℃での９１．８％へ変 化する。 Ｐ_totがＰ_eqより低く低下すると、反応（１″）に従い導入物の一層の気化が 起き、床中のＭｇＯ（ｓ）及びＳｉＣ（ｓ）の収率が低下する。このように、圧 力がＰ_eqより低く次第に低下すると、反応（１″）が、反応（１′）よりも益々 ｓ）の収率（反応１′）は５％未満になり、即ちカンラン石からのＭｇＯの９５ ％より多くのものが処理中に気化することが示されている。 ここで、Ｐ_eq（第６図の１５０８±２℃）を計算するのに用いた名目上の炉温 度は、（Ｐ_tot／Ｐ_eq）≧１の時、実際の床温度に等しいが、これは、全圧力が 低下し、気化が支配的になると、当て嵌まらなくなることを認識すべきである。 これらの条件下では、気化は、Ｐ_totが定常状態の気化ガス圧力に等しい場合の される。このことは一般の昇華過程中に起きるものと同様である。これらの条件 下では、名目上の炉温度は、炉温度ではなく、熱供給速度を反映している。例え ０．１；例４、５及び６〕、同じＰ_totで、１４００〜１７５０℃の範囲の名目 上の炉温度で起きることを代表的に示している。 次の例は、マグネシウム珪酸塩（例えば、カンラン石）を次のものに転化する ために発明された方法の好ましい態様を一層詳細に記述したものである： Ａ）ペリクレース、炭化珪素、及び任意に酸化マグネシウムに富むホルステラ イトからなる耐火物。 Ｂ）よく分離された金属マグネシウムと炭化珪素。 Ｃ）よく分離された酸化マグネシウムと炭化珪素。 例１〜６で用いた原料についての化学組成及び物理的データーを表１に与える 。これらの原料から製造され、実験研究で用いられた粒状炭素・ホルステライト 混合物についての組成及び物理的データーを表２に与える。 実験は次の手順に従って行なった。 手順１ １２００℃〜１５００℃の温度で、０．４〜１０．４ｋＰａの圧力で固形原料 混合物の炭素熱転化についてのこの研究部分で用いた実験室規模の実験装置を第 １図に示す。 一端閉鎖アルミナ管中に一端閉鎖黒鉛管を入れた反応器／凝縮器中に、既知の 量の材料を入れた。然る後、その反応器／凝縮器を真空にし、Ａｒで希望の圧力 に満たし、予め加熱しておいた炉中へ約５０℃／分の加熱速度に相当する速度で 移動させた。炭素熱反応中、その反応器／凝縮器中に一定の圧力を維持するため 、真空ポンプの前の圧力制御空気圧弁を用いた。工程中に発生したガスをポンプ の後で収集し、ＣＯ濃度を検査した。 炭素熱処理後、床中の反応生成物及び気相から凝縮した異なった部分を別々に 収集し、秤量し、ＸＲＤ、ＴＧ、及びＳＥＭ／ＥＤＳにより検査した。 手順２ １５１０℃で、１．１ｋＰａの圧力で、固形原料混合物の炭素熱転化について のこの研究部分で用いた実験室規模の実験装置を第２図に示す。 一端閉鎖アルミナ管中に一端閉鎖黒鉛管を入れた反応器／凝縮器中に、既知の 重量の材料を入れた。然る後、その反応器／凝縮器を真空にし、Ａｒで希望の圧 力に満たし、予め加熱しておいた炉装置中へ約５０℃／分の加熱速度に相当する 速度で移動させた。炭素熱反応中、その反応器／凝縮器中に一定の圧力を維持す るため、凝縮器と真空ポンプの間の圧力制御空気圧弁を用いた。工程中に発生し たガスをポンプの後で収集し、ＣＯ濃度を検査した。 炭素熱処理後、床中の反応生成物及び気相から凝縮した異なった部分を別々に 収集し、秤量し、ＸＲＤ、ＴＧ、及びＳＥＭ／ＥＤＳにより検査した。 Ａ）ペリクレース（ＭｇＯ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、及び微量の酸化マグネシ ウムに富むホルステライト（Ｍｇ₂ＳｉＯ₄）からなる耐火物の製造 例１ この実験では、混合物Ａ（表２）の炭素・カンラン石固形物１１．２ｇを、手 順１に従い１５０６℃及び１０．４ｋＰａのガス圧（Ｐ_tot）で３２０分間処理 した。 圧力（Ｐ_tot）は、熱力学的データーから計算して、平衡ガス圧（Ｐ_eq）の０ ．８４になるように選択した。３２０分後、反応の終わりは、ポンプで取り出さ れた排出ガス中で決定して、ＣＯ発生が徐々に低下することによって決定した。 反応床の相組成及び凝縮器中の付着生成物についての分析データーを表３に要 約する。反応した床は、色が緑色を帯びた高度に多孔質の固形物からなっていた 。存在する相はミクロンの大きさのＭｇＯ及びＳｉＣ、“Ｓｉ_zＦｅ”の小滴、 及び僅かな残留Ｍｇ₂ＳｉＯ₄であった（第４図参照）。床からのＭｇＯ（ｓ）の 収率は６７％であった。 転化した床材料の一部分を粉砕し、“Ｓｉ_zＦｅ”小滴を磁気により除去した 。それら相の空間的分布及び全試料重量に基づき、最初の８．６２重量％の鉄酸 化物の９５重量％より多くのものがこの方法で除去されたことが推定された。 ＳＥＭ／ＥＤＳ分析は、カンラン石６１３中の微量に存在する多数の遷移元素 （Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ及びＰｔ）は“Ｓｉ_zＦｅ”小滴中に濃縮されていることを 示していた。半定量的ＥＤＳ分析は、“Ｓｉ_zＦｅ”小滴中、２重量％のＣｒ、 ０．３重量％のＭｎ、３重量％のＮｉ、及び０．１重量％のＰｔの平均濃度を示 していた。 例２ この実験では、混合物Ａ（表２）の炭素・カンラン石固形物１２．５ｇを、手 順１に従い１５８０℃及び３１．３ｋＰａのガス圧（Ｐ_tot）で２６０分間処理 した。 圧力（Ｐ_tot）は、熱力学的データーから計算して、平衡ガス圧（Ｐ_eq）の０ ．９７になるように選択した。２６０分後、反応の終わりは、ポンプで取り出さ れた排出ガス中で決定して、ＣＯ発生が徐々に低下することによって決定した。 反応した床は、色が緑色を帯びた高度に多孔質の固形物からなっていた。存在 する相は微粒ＭｇＯ及びＳｉＣ、“Ｓｉ_zＦｅ”の小滴、及び僅かな残留Ｍｇ₂Ｓ ｉＯ₄であった。蒸気から付着した物質は詳細には分析しなかった。 ＭｇＯ（ｓ）の床収率は８２％であった。 例３ この実験では、混合物Ａ（表２）の炭素・カンラン石固形物１３．５ｇを、手 順１に従い１４０５℃及び３．４ｋＰａのガス圧（Ｐ_tot）で１８０分間処理し た。 圧力（Ｐ_tot）は、熱力学的データーから計算して、平衡ガス圧（Ｐ_eq）の０ ．９７になるように選択した。１８０分後に実験を止めたが、ポンプで取り出さ れた排出ガス中で決定して、ＣＯの発生が未だ観察されていた。 観察された重量損失は、回収されていない幾らかのＭｇＯを含め、１８．７重 量％であった。 反応した床は、色が黒緑色の高度に多孔質の固形物からなっていた。存在する 相は、カンラン石（３９重量％）、ペリクレース（１７重量％）、ＳｉＣ（１１ 重量％）、“Ｓｉ_zＦｅ”（３重量％）、及び炭素（１１重量％）であった。 ＭｇＯ（ｓ）の床収率は４４重量％％であったが、未反応カンラン石は、最初 のＭｇＯ含有量の約５０％を含んでいた。 更に、メトラー(Mettler)ＤＴＡ／ＴＧを用いた混合物Ａ（表２）の固形物に 対する研究実験は、ガス状反応生成物を除去するために純粋アルゴンの流れを用 いた時、１２００℃で非常に僅かな反応しか起きなかったことを示していた〔推 重量％であり、ペリクレース（ＭｇＯ）の形成は観察されなかった。 Ｂ）よく分離した金属マグネシウム（Ｍｇ）と炭化珪素（ＳｉＣ）の製造 例４ この実験では、混合物Ａ（表２）の炭素・カンラン石固形物１５ｇを、手順１ に従い１５１０℃及び１．１ｋＰａのガス圧（Ｐ_tot）で１０３分間処理した。 圧力（Ｐ_tot）は、熱力学的データーから計算して、平衡ガス圧（Ｐ_eq）の０ ．０７９になるように選択した。１０３分後、反応の終わりを、ポンプで取り出 された排出ガス中で決定して、ＣＯ発生が徐々に低下することによって決定した 。 反応した床の相組成物及び凝縮器中の付着した生成物についての分析データー を表４に要約する。残留床物質は、主に“Ｓｉ_zＦｅ”の小滴及び僅かなペリク レース（ＭｇＯ）、微量のＳｉＣからなり、ホルステライトは存在していなかっ た。低い圧力及びカンラン石のＭｇ₂ＳｉＯ₄部分と炭素とのモル比が≒１：３で あるため、原料混合物中のカンラン石６１３からの珪素及びマグネシウムの殆ど は、反応： Ｍｇ₂ＳｉＯ₄（ｓ）＋３Ｃ（ｓ）→２Ｍｇ（ｇ）＋ＳｉＯ（ｇ）＋３ＣＯ（ｇ） に従い気化した。 珪素は凝縮器の最も高温の部分（１４８０℃±２０℃）にＳｉＣとして、ペリ クレース（ＭｇＯ）及び逆反応によって形成された幾らかのホルステライトと一 緒に再び付着した。 金属マグネシウムの収率は２８重量％で、凝縮器の最も低温の部分（＜６５０ ℃）に形成された。金属マグネシウムは、主たる不純物として約４．４重量％の ペリクレース（ＭｇＯ）を含んでいた。 例５ この実験では、混合物Ａ（表２）の炭素・カンラン石固形物９．４ｇを、手順 １に従い１５１０℃及び０．４ｋＰａのガス圧（Ｐ_tot）で１１５分間処理した 。 圧力（Ｐ_tot）は、熱力学的データーから計算して、平衡ガス圧（Ｐ_eq）の０ ．０２９になるように選択した。１１５分後、反応の終わりを、ポンプで取り出 された排出ガス中で決定して、ＣＯ発生が徐々に低下することによって決定した 。 反応した床の相組成物及び凝縮器中の付着した生成物についての分析データー を表５に要約する。残留床物質は、主に“Ｓｉ_zＦｅ”の小滴及び僅かなＳｉＣ からなっていた。低い圧力及びカンラン石のＭｇ₂ＳｉＯ₄部分と炭素とのモル ネシウムの殆どは、反応： Ｍｇ₂ＳｉＯ₄（ｓ）＋３Ｃ（ｓ）→２Ｍｇ（ｇ）＋ＳｉＯ（ｇ）＋３ＣＯ（ｇ） に従い気化した。 珪素は凝縮器の最も高温の部分（１３００℃）にＳｉとして、逆反応によって 形成された幾らかのホルステライト、わずかなペリクレース（ＭｇＯ）及び微量 のＳｉＣと一緒に再び付着した。 金属マグネシウムの収率は７４．６重量％で、凝縮器の最も低温の部分（＜６ ５０℃）に形成された。マグネシウムは柱状結晶として付着した（第５図参照） 。金属マグネシウムは主たる不純物として約４．９重量％のペリクレース（Ｍｇ Ｏ）を含んでいた。 Ｃ）よく分離した酸化マグネシウムと炭化珪素の製造 例６ この実験では、混合物Ｂ（表２）の炭素・カンラン石固形物１４．２ｇを、手 順２に従い１５１０℃及び１．１ｋＰａのガス圧（Ｐ_tot）で１２０分間処理し た。 圧力（Ｐ_tot）は、熱力学的データーから計算して、平衡ガス圧（Ｐ_eq）の０ ．０７９になるように選択した。１２０分後、反応の終わりを、ポンプで取り出 された排出ガス中で決定して、ＣＯ発生が徐々に低下することによって決定した 。 反応した床の相組成物及び凝縮器中の付着した生成物についての分析データー を表６に要約する。残留床物質は、ＳｉＣ、“Ｓｉ_zＦｅ”の小滴及び僅かな残 留炭素からなっていた。 １３６０℃に保持された凝縮器Ｉ中で検出された唯一の相はＳｉＣであった。 ８００℃で維持された凝縮器IIから収集された材料は、ペリクレース（ＭｇＯ ）及び炭素（Ｃ）からなる黒色微粉末であった。その粉末を空気中、８００℃に ５時間加熱することにより炭素を除去した。得られた粉末は白色で、ＸＲＤによ って検出された唯一の相はペリクレース（ＭｇＯ）であった。ペリクレースの収 率は９５重量％であった。 上述の実験では、出発材料としてカンラン石を用いた。同様な結果は、他のマ グネシウム珪酸塩鉱物及び粗製マグネシアを用いて得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フレデリクセン，イエンズ ゾンデルベル グ デンマーク国ディーケイ ― 2400 コペ ンハーゲン エヌブイ，シー．ジェイ．フ ランドセンズベユ 11 (72)発明者 ニールセン，カルステン アゲルステッド デンマーク国ディーケイ ― 2820 ゲン トフテ，フグレガールドスベユ 15

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少量のＦｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を含有する酸化マグネシウム； 天然及び工業的に製造されたマグネシウム珪酸塩鉱物；及びそれらの混合物、か らなる群から選択された出発材料、例えば、カンラン石の炭素熱還元により金属 マグネシウムを製造する方法において、 − 出発材料を、次の量、 − 少なくとも１モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１モルのＣ／１ モルのＦｅＯ＋少なくとも３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なくとも１モルの Ｃ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、少なくとも２モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１ モルのＣ／１モルのＦｅＯ＋少なくとも３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なく とも１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 特に、少なくとも３モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、４モル未満のＣ／１モルのＳｉＯ₂＋２モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋４モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋２モルのＣ／１モルのＭｇＯの量の 炭素と混合し、 − 前記混合物を還元領域中で１４００〜１７００℃の範囲内、好ましくは１ ５００℃より低い温度Ｔｒ、０．０１〜１．７５ｋＰａ、好ましくは０．２〜１ ．１ｋＰａ、特に０．３〜０．７ｋＰａの範囲内の圧力Ｐｒで加熱し； − 出発材料の鉄酸化物成分を還元領域中で鉄に還元し； − 出発材料のシリカ成分をＳｉＯへ還元し、それを還元領域中で部分的にＳ ｉＣ、及びＳｉとＦｅの合金、“Ｓｉ_zＦｅ”に転化し、部分的に還元領域から 気化し、別の第一凝縮領域中で０．０１〜１．１ｋＰａ、好ましくは０．２〜０ ．８ｋＰａ、特に０．３〜０．７ｋＰａの範囲内の圧力Ｐ₁で、 （式中、Ｐ₁はｋＰａ単位である） より高く、（Ｔ_min＋１００℃）、好ましくは（Ｔ_min＋５０℃）、特に（Ｔ_min ＋２５℃）より低く、どの場合でもＴｒより低い温度Ｔ₁で炭素との反応により ＳｉＣ、Ｓｉ、及び（又は）Ｍｇ₂ＳｉＯ₄に転化し； − 出発材料の酸化マグネシウム成分を還元領域中でガス状金属マグネシウム に還元し； − 還元領域からの前記ガス状金属マグネシウムを気化して、前記ガス状金属 マグネシウムを、前記第一凝縮領域よりも下流に配置した別の第二凝縮領域中で ０．０１〜１．１ｋＰａ、好ましくは０．２〜０．８ｋＰａ、特に０．３〜０． ７ｋＰａの範囲内の圧力Ｐ₂で、６３８℃より低く、好ましくは２００〜６００ ℃の範囲内、特に２５０〜５４０℃の範囲内の温度Ｔ₂で凝縮し；そして − 上記還元工程により形成されたＣＯを前記第二凝縮領域から取り出し、ポ ンプを使用することにより圧力Ｐ₂を予め選択された値に維持し； − それによって前記第一凝縮領域と前記第二凝縮領域との間の温度勾配を、 出来るだけ急な勾配に維持し；そして − それにより Ｐ ₂＜Ｐ ₁＜Ｐｒ にする、 ことからなる金属マグネシウム製造方法。 ２．第一凝縮領域と第二凝縮領域との間の急な温度勾配を、第一凝縮領域から のガスを膨張抑制条件で操作される末広ノズルへ導入し、その末広ノズルを通し て混合ガスを放出し、前記混合ガスを超音速で断熱的に膨張させ、それによるノ ズルでの膨張比を１２．５〜２、好ましくは１２．５〜６の範囲内に選択するこ とからなる急冷により与える、請求項１に記載の方法。 ３．出発材料のシリカ成分を、３〜４モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１〜２モ ルのＣ／１モルのＦｅＯ＋３〜４モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋１〜２モルのＣ ／１モルのＭｇＯの範囲内の量の炭素を添加して操作することにより、反応混合 物中のＳｉＣへ本質的に転化する、請求項１又は２に記載の方法。 ４．還元領域と第一凝縮領域との間の温度勾配をできるだけ急な勾配に維持す る、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。 ５．Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を少量含む酸化マグネシウムを出発材 料として用いる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。 ６．カンラン石を出発材料として用いる、請求項１〜４のいずれか１項に記載 の方法。 ７．反応混合物のＡｌ₂Ｏ₃含有量が１重量％より大きい時、Ｔｒが１５５０℃ より低い、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。 ８．“Ｓｉ_zＦｅ”及び金属鉄を、磁気又は静電分離又は浮遊のような慣用的 方法により還元領域で残留物から分離し、然る後、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ及び白金族 からの金属のようなシデロフィル元素及びＡｕを、浸出のような慣用的方法によ り回収する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。 ９．還元領域及び第一凝縮領域で形成されたＳｉＣを、夫々該還元領域及び該 第一凝縮領域中の残留物から副生成物として回収する、請求項１〜８のいずれか １項に記載の方法。 １０．少量のＦｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を含有する酸化マグネシウム ；天然及び工業的に製造されたマグネシウム珪酸塩鉱物；及びそれらの混合物、 からなる群から選択された出発材料、例えば、カンラン石の炭素熱還元により純 粋な酸化マグネシウムを製造する方法において、 − 出発材料を、次の量、 − 少なくとも１モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１モルのＣ／１ モルのＦｅＯ＋少なくとも３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なくとも１モルの Ｃ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、少なくとも２モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂十少なくとも１ モルのＣ／１モルのＦｅＯ＋少なくとも３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なく とも１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 特に、少なくとも３モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、４モル未満のＣ／１モルのＳｉＯ₂＋２モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋４モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋２モルのＣ／１モルのＭｇＯの量 ； の炭素と混合し、 − 前記混合物を還元領域中で１４００〜１７００℃の範囲内、好ましくは１ ５００℃より低い温度Ｔｒへ、 好ましくは、 特に、０．３〜１．７５ｋＰａ、 の範囲内の圧力Ｐｒで加熱し； − 出発材料の鉄酸化物成分を反応混合物中の鉄に還元し； − 出発材料のシリカ成分をＳｉＯへ還元し、それを還元領域中で部分的にＳ ｉＣ、及びＳｉとＦｅの合金、“Ｓｉ_zＦｅ”に転化し、部分的に還元領域から 気化し、別の第一凝縮領域中でＰ ₁＜Ｐｒである圧力Ｐ₁で、 （式中、Ｐ₁はｋＰａ単位である） より高く、（Ｔ_min＋１００℃）、好ましくは（Ｔ_min＋５０℃）、特に（Ｔ_min ＋２５℃）より低く、どの場合でもＴｒより低い温度Ｔ₁で炭素との反応により ＳｉＣ、Ｓｉ、及び（又は）Ｍｇ₂ＳｉＯ₄に転化し； − 出発材料の酸化マグネシウム成分を還元領域中でガス状金属マグネシウム へ少なくとも部分的に還元し； − 還元領域からの前記ガス状金属マグネシウムを気化して、還元領域中で形 成されたＣＯと前記ガス状金属マグネシウムとを反応させてＭｇＯ及びＣにし、 これらの反応生成物を、前記第一凝縮領域よりも下流に配置した別の酸化及び凝 縮領域中で、Ｐ ₂＜Ｐ₁である圧力Ｐ₂で、６３８℃〜Ｔ₁、好ましくは６５０℃〜 Ｔ₁−５０、特に８００〜１０００℃の範囲内の温度Ｔ₂で、炭素と酸化マグネシ ウムの混合物として析出させ； − 前記酸化及び凝縮領域からの炭素と酸化マグネシウムとの混合物を取り出 し、その取り出した生成物から、例えば、酸化により炭素を除去し；そして − 上記還元工程により形成されたＣＯの、Ｍｇとの反応によって消費されな かった部分を前記酸化及び凝縮領域から取り出し、ポンプを使用することによっ て予め選択された値に圧力Ｐ₂を維持し； − それにより Ｐ ₂＜Ｐ ₁＜Ｐｒ にする、 ことからなる純粋酸化マグネシウムの製造方法。 １１．少量のＦｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を含有する酸化マグネシウム ；天然及び工業的に製造されたマグネシウム珪酸塩鉱物；及びそれらの混合物、 からなる群から選択された出発材料、例えば、カンラン石の炭素熱還元により純 粋な酸化マグネシウムを製造する方法において、 − 出発材料を、次の量、 − 少なくとも１モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１モルのＣ／１ モルのＦｅＯ＋少なくとも３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なくとも１モルの Ｃ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、少なくとも２モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１ モルのＣ／１モルのＦｅＯ＋少なくとも３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なく とも１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 特に、少なくとも３モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、４モル未満のＣ／１モルのＳｉＯ₂＋２モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋４モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋２モルのＣ／１モルのＭｇＯの量； の炭素と混合し、 − 前記混合物を還元領域中で１４００〜１７００℃の範囲内、好ましくは１ ５００℃より低い温度Ｔｒへ、 好ましくは、 特に、０．３〜１．７５ｋＰａ、 の範囲内の圧力Ｐｒで加熱し； − 出発材料の鉄酸化物成分を還元領域中で鉄に還元し； − 出発材料のシリカ成分をＳｉＯへ還元し、それを還元領域中で部分的にＳ ｉＣ、及びＳｉとＦｅの合金、“Ｓｉ_zＦｅ”に転化し、部分的に還元領域から 気化し、別の第一凝縮領域中でＰ ₁＜Ｐｒである圧力Ｐ₁で、 （式中、Ｐ₁はｋＰａ単位である） より高く、（Ｔ_min＋１００℃）、好ましくは（Ｔ_min＋５０℃）、特に（Ｔ_min ＋２５℃）より低く、どの場合でもＴｒより低い温度Ｔ₁で炭素との反応により ＳｉＣ、Ｓｉ、及び（又は）Ｍｇ₂ＳｉＯ₄に転化し； − 出発材料の酸化マグネシウム成分を還元領域中でガス状金属マグネシウム へ少なくとも部分的に還元し； − 還元領域からの前記ガス状金属マグネシウムを気化して、分子状酸素、空 気、ＣＯ₂、ＣＯ、Ｈ₂Ｏ、及びそれらの混合物のような別に添加した酸素含有ガ スと反応させて酸化マグネシウムにし、前記酸化マグネシウムを、前記第一凝縮 領域よりも下流に配置した別の酸化及び凝縮領域中で、Ｐ ₂＜Ｐ₁である圧力Ｐ₂ で、６３８℃〜Ｔ₁、好ましくは６５０℃〜Ｔ₁−５０、特に８００〜１０００℃ の範囲内の温度Ｔ₂で析出させ； − 前記酸化及び凝縮領域からの酸化マグネシウムを取り出し、もし必要なら ば、その取り出した生成物から、酸化により炭素を除去し、そして − 上記還元及び酸化工程により形成されたガスを酸化及び凝縮領域から取り 出し、ポンプを使用することによって予め選択された値に圧力Ｐ₂を維持し； − それにより Ｐ ₂＜Ｐ ₁＜Ｐｒ にする、 ことからなる純粋酸化マグネシウムの製造方法。 １２．出発材料のシリカ成分を、３〜４モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１〜２ モルのＣ／１モルのＦｅＯ＋３〜４モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋１〜２モルの Ｃ／１モルのＭｇＯの範囲内の量の炭素を添加して操作することにより、反応混 合物中のＳｉＣへ本質的に転化する、請求項１０又は１１に記載の方法。 １３．還元領域と第一凝縮領域との間の温度勾配をできるだけ急な勾配に維持 する、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。 １４．第一凝縮領域と酸化及び凝縮器領域との間の温度勾配をできるだけ急な 勾配に維持する、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の方法。 １５．Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を少量含む酸化マグネシウムを出発 材料として用いる、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の方法。 １６．カンラン石を出発材料として用いる、請求項１０〜１４のいずれか１項 に記載の方法。 １７．反応混合物のＡｌ₂Ｏ₃含有量が１重量％より大きい時、Ｔｒが１５５０ ℃より低い、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の方法。 １８．“Ｓｉ_zＦｅ”及び金属鉄を、磁気又は静電分離又は浮遊のような慣用 的方法により還元領域で残留物から分離し、然る後、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ及び白金 族からの金属のようなシデロフィル元素及びＡｕを、浸出のような慣用的方法に より回収する、請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の方法。 １９．還元領域及び第一凝縮領域で形成されたＳｉＣを、夫々該還元領域及び 該第一凝縮領域中の残留物から副生成物として回収する、請求項１０〜１８のい ずれか１項に記載の方法。 ２０．少量のＦｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を含有する酸化マグネシウム ；天然及び工業的に製造されたマグネシウム珪酸塩鉱物；及びそれらの混合物、 からなる群から選択された出発材料、例えば、カンラン石を処理する方法におい て、 − 出発材料を、次の量、 − 少なくとも１モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１モルのＣ／１ モルのＦｅＯ＋少なくとも３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なくとも１モルの Ｃ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、少なくとも２モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋少なくとも１ モルのＣ／１モルのＦｅＯ＋少なくとも３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋少なく とも１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 特に、少なくとも３モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋３モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋１モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、４モル未満のＣ／１モルのＳｉＯ₂＋２モルのＣ／１モル のＦｅＯ＋４モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋２モルのＣ／１モルのＭｇＯの量； の炭素と混合し、 − 前記混合物を反応領域中で１４００〜１８００℃の範囲内、好ましくは１ ７００℃より低い温度Ｔｒへ、 の範囲内の圧力Ｐｒで、好ましくは１７００〜１７５０℃及び約１０１ｋＰａ（ １気圧）で加熱し；それによって − 出発材料の鉄酸化物成分を還元混合物中で鉄に還元し； − 出発材料のシリカ成分を反応領域で少なくとも部分的にＳｉＣ、及びＳｉ とＦｅの合金、“Ｓｉ_zＦｅ”に転化し、そして − 出発材料の酸化マグネシウム成分を少なくとも部分的に酸化マグネシウム （ペリクレース）へ転化し； − 本質的に完全に転化した混合物を反応領域から最終生成物として取り出し ； − 前記還元工程によって形成されたＣＯを反応領域から取り出し、反応領域 中の圧力Ｐｒを、ポンプを使用することによって予め選択された値に維持し；そ して − もし望むならば、反応領域から取り出されたガスからＭｇＯ、Ｍｇ₂Ｓｉ Ｏ₄、Ｓｉ及びＳｉＣの混合物を、前記ポンプよりも上流に配置した別の凝縮領 域内で、圧力Ｐ ₁＜Ｐｒで、８００〜１５００℃の範囲内の温度で析出し、前記 析出した材料を回収する、 ことからなる処理方法。 ２１．出発材料を、次の量： − ２．９〜３．３モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１．０〜１．３モルのＣ ／１モルのＦｅＯ＋３．０〜３．４モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋０．０〜０． ２５モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 好ましくは、２．９〜３．２モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１．０〜１ ．２モルのＣ／１モルのＦｅＯ＋３．０〜３．２モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋ ０〜０．２モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 − 特に、２．９〜３．１モルのＣ／１モルのＳｉＯ₂＋１．０〜１．０５ モルのＣ／１モルのＦｅＯ＋３．０〜３．１モルのＣ／１モルのＦｅ₂Ｏ₃＋０〜 ０．１５モルのＣ／１モルのＭｇＯの量、 の炭素と混合する、 ことを含む、請求項２０に記載の方法。 ２２．反応温度Ｔｒを１４００〜１５００℃の範囲に維持し、分子状酸素、空 気、ＣＯ₂、ＣＯ、Ｈ₂Ｏ及びそれらの混合物のような酸素含有ガスを注入するこ とにより凝縮領域中でＭｇＯ及びＭｇ₂ＳｉＯ₄を析出させる、請求項２０又は２ １に記載の方法。 ２３．Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ及びＡｌの酸化物を少量含む酸化マグネシウムを出発 材料として用いる、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の方法。 ２４．カンラン石を出発材料として用いる、請求項２０〜２２のいずれか１項 に記載の方法。 ２５．反応混合物のＡｌ₂Ｏ₃含有量が１重量％より大きい時、Ｔｒが１５５０ ℃より低い、請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の方法。 ２６．“Ｓｉ_zＦｅ”及び金属鉄を、磁気又は静電分離又は浮遊のような慣用 的方法により還元領域で残留物から分離し、然る後、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ及び白金 族からの金属のようなシデロフィル元素及びＡｕを、浸出のような慣用的方法に より回収する、請求項２０〜２５のいずれか１項に記載の方法。 ２７．還元領域及び第一凝縮領域で形成されたＳｉＣを、夫々該還元領域及び 該第一凝縮領域中の残留物から副生成物として回収する、請求項２０〜２６のい ずれか１項に記載の方法。 ２８．還元領域及び第一凝縮領域で形成されたＭｇＯを、夫々該還元領域及び 該第一凝縮領域中の残留物から副生成物として回収する、請求項２０〜２７のい ずれか１項に記載の方法。