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Ofen zur ununterbrochenen Gewinnung von metallischem Magnesium durch thermische Reduktion.
Die Erfindung betrifft einen Ofen zur ununterbrochenen Gewinnung von metallischem Magnesiuni aus magnesiahaltigen Stoffen, z. B. Dolomit, bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Reaktionsrüekstandes. Gemäss einem bekannten Vorschlag ist vorgesehen, einen von aussen beheizten Drehrohrofen zu verwenden und das abdestillierende Magnesium auf einem feststehenden, wassergekühlten Eisenrohr niederzuschlagen, das in den sich drehenden Ofen hineinragt.
Bei der Ausführung im technischen Massstabe hat sich gezeigt, dass dieser Anordnung eine Anzahl Nachteile anhaften. Die Aussenbeheizung des Drehrohrofens erweist sich angesichts der für die Reaktion benötigten Temperaturen von 1200 bis 15000 C als schwierig und wärmetechnisch ungünstig.
Die Einführung der Beschickung sowie der Austrag der festen Reaktionsrückstände erfordert bei der kontinuierlichen Darstellung von Magnesium, die unter völligem Luftabschluss vor sich gehen muss, im Drehrohrofen zahlreiche, bei der hohen Arbeitstemperatur zuverlässig wirksame Dichtungen, die im Grossbetriebe nur schwierig zu beherrschen sind und eine ständige Quelle von Betriebsstörungen bilden. Ähnliehe Schwierigkeiten ergeben sieh für die Abführung der entwickelten Magnesiumdämpfe zur Kondensation.
Anderseits ist vorgeschlagen worden, bei der Reduktion von magnesiahaltigen Rohstoffen durch Reduktionsmittel, wie Caleiumearbid, Silicium, Aluminium und ähnliche, die Erhitzung des Reaktiongemisches unmittelbar durch strahlende Wärme zu bewirken. indem das Reduktionsgemisch fortlaufend an Wärmestrahlungselementen vorübergeführt wird. Der Versuch, diese Arbeitsweise auf den Drehrohrofen zu übertragen und damit wenigstens die wärmetechnisch ungünstige Aussenbeheizung zu vermeiden, stösst insofern auf Schwierigkeiten, als die folgerichtig Anordnung der Wärmestrahlungselemente in der Achse des Ofens der Länge des letzteren und damit auch seiner Leistung eine obere, dem grosstechnischen Bedürfnis noch nicht genügende Grenze setzt.
Hiezu kommt, dass das Reaktionsgut, insbesondere bei gelegentlicher Krustenbildung, zum Teil von dem sich drehenden Ofen mit hochgeführt wird und beim Niederfallen die mechanisch empfindlichen und gegebenenfalls auch chemisch reaktionsfähigen Wärmestrahlungselemente beschädigen kann.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es für die kontinuierliche Förderung des Reaktionsgutes in einem Drehrohrofen nicht erforderlich ist, dass das Drehrohr vollständige Umdrehungen macht, und dass es vielmehr für diesen Zeeek genügt, wenn der Ofenmantel um seine Achse pendelnde Bewegungen ausführt. Beschränkt man sich aber hierauf, so wird die Gefahr einer Beschädigung der im Ofen selbst angeordneten und am Mantel des Rohres befestigten Wärmestrahlungselemente durch herabrieselnde Beschickung vermieden : insbesondere wenn sie erheblich oberhalb der Ofenachse, etwa im Seheitelraum des Drehrohrofens angeordnet sind. Gleichzeitig ist auch die Möglichkeit geschaffen, unter Ausschaltung gegeneinander bewegter Dichtungs- bzw.
Kontaktfläehen die Zuführung der Beschickung und gegebenenfalls auch den Austrag der Reaktionsrüekstände durch biegsame, den pendelnden Bewegungen des Ofens folgende Zwischenstücke vorzunehmen und auch den Heizstrom durch einfache Kabel zuzuführen. Einer beliebigen Vergrösserung des Ofens stellt nichts im Wege. Der Raum für die Kondensation des destillierten Magnesiums wird dabei zweckmässig als mit dem Ofenraum fest verbundene
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Es hat sich gezeigt, dass bei der Pendelbewegung des Ofens infolge der Reibung des zweckmässig brikettierten Reaktionsgemisches an den Ofenwänden die seitliche Amplitude der Beschickung gegen- über dem Ausschlagwinkel des Ofens etwas zurückbleibt, so dass für den letzteren Ausschlagwinkel von + 600 bis + 900 angewendet und trotzdem die Heizelemente über einen Sektor von etwa 60'vom Scheitelpunkt des Ofens aus verteilt werden können, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung derselben durch die sieh bewegende Reaktionsmasse besteht.
Im Gegensatz zum normalen Drehofen, bei dem angesichts der geforderten Gasdichtigkeit eine axiale Einffthrung des Beschickungsgutes zur Notwendigkeit wird, besteht bei dem erfindungsgemässen Ofen die Möglichkeit, das Beschiekungsgut an beliebiger geeigneter Stelle des Ofens einzuführen. Zweckmässig ist es beispielsweise, die Zutrittsöffnung für das Gut in dem der Heizung gegenüberliegenden Sektor des Ofenquersehnittes anzuordnen. Dadurch kann man eine etwa störende Staubbildung bei der Materialzufuhr vermeiden.
Durch den Fortfall aller gegeneinander bewegten Abdichtungsflächen ist nicht nur der Abschluss des Reaktionsraumes gegen die Atmosphäre wesentlich vereinfacht, sondern auch die Möglichkeit gegeben, im Bedarfsfalle bei Anwesenheit eines inerten Gases (z. B. Wasserstoff) den Ofen auch mit Unterdruck zu betreiben, um dabei das Magnesium schon bei niedrigeren Arbeitstemperaturen zu gewinnen.
In der Zeichnung ist ein Ofen gemäss der Erfindung in schematischer Weise wiedergegeben, u. zw. stellt Fig. 1 einen Längsschnitt des Ofens, Fig. 2 einen Querschnitt desselben dar. In den Fig. 3-5 ist die Lage der Beschickung. des Ofens in verschiedenen Bewegungsphasen des letzteren dargestellt unter der Annahme,'dass der natürliche Böschungswinkel der Beschickung etwa 45'beträgt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2ist 1 derrohrförmige Reaktionsraum, dem das Beschiekungs-
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Rand der Stirnseite des Reaktionsraumes mündet, zugeführt wird. Im oberen Scheitelteil des Reaktionraumes sind die Heizspiralen 5 befestigt, während der Strom durch die Zuleitungen 51 und' radial zugeführt wird. Unter der Einwirkung der von diesen Heizelementen ausgestrahlten Hitze findet eine Reduktion der magnesiumhaltigen Rohstoffe und Abdestillation des Magnesiums durch die in der andern Stirnseite des Reaktionsraumes angeordnete Öffnung 6 in den Kondensationsraum 7 statt, wo die Dämpfe in an sich bekannter Weise zu flüssigem Magnesium kondensiert werden.
Das letztere wird durch das Stichloeh 8 von Zeit zu Zeit abgelassen, während die festen Reaktionsrückstände durch das Rohr 9 und den biegsamen Schlauch 10, der an seinem unteren Ende mit einer (nicht dargestellten) Schleusenkammer versehen ist, ausgetragen werden. Bei Durchführung des Verfahrens in einer indifferenten Atmosphäre wird ein inertes Gas (beispielsweise Wasserstoff) bei 11 der in den Ofen eintretenden Beschickung zugeleitet, während für den Austritt oder Umlauf desselben im Kondensationsraum ein Ableitungsrohr 12 vorgesehen ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3-5 ist in Fig. 3 der Ofen in einer gegenüber der Ruhestellung um 600 nach links ausgeschwenkten Stellung gezeichnet. Dabei bildet die Oberfläche des Beschickunggutes A-B einen Böschungswinkel von etwa 45 , befindet sich also noch in ausreichender Entfernung von den Heizelementen. Wird der Ofen nunmehr gemäss Fig. 4 in seine Mittellage zurückgeschwenkt, so verändert das Beschickungsgut seine Lage in bezug auf die Ofenwandung zunächst nicht. Wird endlich gemäss Fig. 5 der Ofen um 600 nach rechts aus seiner Ruhestellung ausgeschwenkt, so würde das Beschickungsgut bei Beibehaltung der in Fig. 3 wiedergegebenen Lage in die (punktiert bezeichnete) Linie A-B zu liegen kommen.
Da der Böschungswinkel jedoch 450 beträgt, geht es in die durch C-D angedeutete Linie über, in der es ebenfalls noch in genügendem Abstand von den Heizelementen ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Ofen zur ununterbrochenen Gewinnung von metallischem Magnesium durch thermische Reduktion von magnesiaJ1altigen Stoffen mit Hilfe von Reduktionsmitteln bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Reaktionsrückstandes, gekennzeichnet durch einen zur Durchführung der Reduktion dienenden, um seine Längsachse pendelnde Bewegungen ausführenden, gegen die Atmosphäre abgeschirmten rohrförmigen Ofenraum, in dessen Scheitelteil und an dessen Mantel Strahlungselemente zwecks Zuführung der Reaktionswärme angeordnet sind, und dass biegsame Zwischenstücke für die Zuleitung des Heizstromes zum Ofen und gegebenenfalls auch für den Austrag der Reaktionsrückstände vorgesehen sind.