AT230638B

AT230638B - Verfahren zur Herstellung von Magnesium

Info

Publication number: AT230638B
Application number: AT820261A
Authority: AT
Inventors: Gustaf Newton Kirsebom
Original assignee: Gustaf Newton Kirsebom
Priority date: 1960-10-31
Filing date: 1961-10-31
Publication date: 1963-12-10

Description


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  Verfahren zur Herstellung von Magnesium 
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Magnesium. 



   Es ist bereits bekannt, dass man durch Erhitzen von Briketts aus Aluminiumoxyd und Kohlenstoff über einem Kupferbad im Kupfer Aluminium erhalten kann, indem das Aluminiumoxyd in den Briketts zu
Aluminiumkarbid reduziert wird, welches in Beruhrung mit dem Kupfer in Aluminium gespalten wird, das sich wiederum mit dem Kupfer legiert, während gleichzeitig Kohlenstoff in der Form von Graphit in den Briketts wieder aufgefunden wird. Diese Reaktion kann so lange durchgeführt werden, bis das Kupfer einen Aluminiumgehalt von   40%   erreicht hat : oberhalb dieses Prozentsatzes jedoch wird sich das Alumi- niumkarbid mit der Legierung vermischen, wodurch sich diese nicht schmelzen lässt. 



   Die Reduktion geschieht bei hohen Temperaturen, aber da man es hier mit trockenen Materialien zu tun hat, wird es schwierig, den Prozess ganz bis zum Schluss laufen zu lassen. Nach der Einführung elek- trolytischer Methoden hat das Verfahren auch keine praktische Anwendung gefunden. 



   Die bisher bekannten Prozesse zur Herstellung von Magnesium beruhen auf der Elektrolyse von Ma- gnesiumchlorid, welches erst durch Chlorierung von Magnesiumoxyd in Gegenwart von Kohlenstoff her- gestellt wird. Es ist aber auch ein thermischer Prozess zur Herstellung von Magnesium bekannt, bei wel- chem man direkt von magnesiumoxydhaltigen Stoffen unter Verwendung von kostbarem hochprozentigem
Ferrosilizium als Reduktionsmittel ausgeht. 



   Bei der sogenannten Calloy-Methode zur Herstellung von Magnesium geht die Herstellung durch Zusammenschmelzen von Kalk, Magnesiumoxyd und Aluminium in einem geschlossenen elektrischen Ofen vor sich, wobei das reduzierte Magnesium abdestilliert und kondensiert wird. Es bildet sich eine Schlacke, die aus reinem Kaliumaluminat besteht, das in Intervallen aus dem Ofen ausgeleert wird. Wegen des Aluminiumpreises hat diese Methode niemals mit den heute üblichen Methoden konkurrieren können. 



   Der Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Kreisprozesses zur Herstellung von Magnesium nach der aluminothermischen Methode. Das erfindungsgemässe Verfahren besteht im wesentlichen darin, dass ein   Magnesiumoxyd - und   kalkhaltiges Material in der ersten Stufe des Prozesses mit Aluminium zu Magnesium reduziert wird, welches unter gleichzeitiger Bildung einer Kalziumaluminatschlacke abdestilliert wird, die in der zweiten Stufe des Prozesses mit Hilfe von Kohlenstoff als Reduktionsmittel und in Gegenwart eines Hilfsmetalles in die betreffende   Aluminium-Hilfsmetall-Legierung ilberführt   wird, welche zur Herstellung von neuen Mengen Magnesium zur ersten Stufe   zurückgeführt   wird, während das gleichzeitig gebildete Kalziumkarbid abgestochen wird.

   In der ersten Stufe wird also eine Kalk-Magne-   siumoxyd-Mischung-auch   Dolomit und Mischungen hieraus mit Magnesiumoxyd können vorteilhaft verwendet werden-mit genügenden Mengen Aluminium vermischt, wobei man Mg-Metall, das abdestilliert wird, sowie eine Kalziumaluminatschlacke erhält. In der zweiten Stufe wird dann diese Schlacke mit Kohlenstoff in Gegenwart eines Hilfsmetalles, vorzugsweise Kupfer oder Eisen, reduziert, welches sich mit dem durch die Reduktion gebildeten Aluminium legieren kann. Als wertvolles Nebenprodukt bei der zweiten Stufe erhält man Kalziumkarbid, das abgestochen wird, während die gebildete Al-Legierung zur Herstellung von neuen Mengen Magnesium zur ersten Stufe zurückgeführt wird.

   Die Reduktion kann in geschmolzenem Zustand vor sich gehen, es ist aber auch möglich, die Reaktionskomponenten in kaltem Zustand zu vermischen und die Reduktion während des nachfolgenden Zusammenschmelzens vor sich gehen zu lassen. Als zweckmässige Legierungskomponente für das in Stufe 2 gebildete Aluminium wird 

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 vorteilhaft Kupfer oder Eisen verwendet, aber auch andere Metalle, die Al-Legierungen mit hohem Al-
Gehalt bilden können und die in Kalziumkarbid nicht gelöst werden oder damit reagieren, können eben- falls innerhalb des Rahmens der Erfindung verwendet werden. Der Zweck des Hinzusetzens des Hilfsme- talles liegt darin, dass sich bei der Reduktion des Kalziumaluminates mit Kohlenstoff (in Stufe 2) sowohl   kalzium-ales   Aluminiumkarbid bilden.

   In Gegenwart eines zweckmässigen Hilfsmetalles jedoch wird das
Aluminiumkarbid unter Bildung einer hochprozentigen, etwa   40% igen, Al-Hilfsmetall-Legierung   gespal- ten, während das Kalziumkarbid unverändert bleibt. Das tragende Prinzip der Erfindung ist somit die Bil- dung einer hochprozentigen Al-Legierung in der zweiten Stufe des Prozesses und die Ausnutzung des AI-
Gehaltes dieser Legierung als Reduktionsmittel in der ersten Stufe des Prozesses zur Herstellung von me- tallischem Magnesium, wobei der Al-Gehalt der Legierung entsprechend herabgesetzt wird. Das Hilfs- metall wird im Prozess, abgesehen von unbedeutenden Verlusten, nicht verbraucht und dient daher nur als Trägermetall für das Reduktionsmittel Aluminium. 



   Beim Starten des erfindungsgemässen Kreisprozesses ist es nicht erforderlich, als Reduktionsmittel in der ersten Stufe des Prozesses von reinem Aluminium auszugehen, sondern man kann auch billige, alu- miniumhaltige Schlacken aus andern industriellen Prozessen verwenden, die danach mit Kohlenstoff als
Reduktionsmittel und in Gegenwart eines Hilfsmetalles, wie Kupfer, unter Bildung der   Kupfer-Alumi-   nium-Legierung, die sonst erst nach Ingangsetzung des Prozesses erhalten wird, reduziert werden. Es ist auch nicht notwendig, in Stufe 2 ein ganz reines Hilfsmetall zu benutzen ; es kann selbstverständlich auch z. B. ein Kupfer benutzt werden, das kleinere Mengen Aluminium enthält. 



   Der mit der Erfindung verbundene Vorteil liegt insbesondere darin, dass es dadurch zum ersten Mal gelungen ist, einen kontinuierlichen Kreisprozess zur Herstellung von Mg unter gleichzeitiger Produktion eines wertvollen Kalziumkarbides als Nebenprodukt zu schaffen, sowie dass der Prozess auch bezüglich
Al-haltigen Reduktionsmittels selbstversorgend ist. 



   Es ist bei dem erfindungsgemässen Verfahren sehr zweckmässig, dass die Reaktionsteilnehmer mitein- ander dadurch in engen Kontakt gebracht werden, dass sie in an sich bekannter Weise fein vermahlen, pelletisiert oder brikettiert werden, wodurch eine schnellere Reaktion erzielt wird. 



   Nachstehend sind die Mengenangaben für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens angeführt :
Stufe I : Bei einer Reaktionstemperatur von etwa   15000C   werden umgesetzt : 
120 g   CaO  
280 g MgO
106 g Al
254 g Cu 
Es bilden sich bzw. verbleiben dabei als Schlacke : 
109 g CaO
43, 1 g MgO 
 EMI2.1 
 
17 g Al
228 g. Cu
3   gMg   und es entstehen 140 g dampfförmiges Magnesium. 



   Gegenüber dieser theoretischen Mg-Menge liegt die tatsächliche Ausbeute bei 120 g Mg. 



   Das erhaltene Magnesiummetall wird in einer Argonatmosphäre geschützt. 



   Stufe II : 
 EMI2.2 
 
158 g   CaO  
300 g Cu und
216 g Kohlenstoff werden bei etwa 2000 C umgesetzt. Dabei entstehen eine Legierung aus 282 g Cu und 118 g   AI,   64,8 g   CaC, 10   g Cu und etwa 30 g Schlacke.

Claims

PATENTANSPRÜCHE ; 1. Verfahren zur Herstellung von Magnesium, gekennzeichnet durch einen zweistufigen Kreisprozess, wobei ein Magnesiumoxyd-und kalkhaltiges Material in der ersten Stufe des Prozesses mit Aluminium zu Magnesium reduziert wird, welches unter gleichzeitiger Bildung einer Kalziumaluminatschlacke abde- stilliert wird, die in der zweiten Stufe des Prozesses mit Hilfe von Kohlenstoff als Reduktionsmittel und i in Gegenwart eines Hilfsmetalles in die betreffende Aluminium-Hilfsmetall-Legierung überführt wird, welche zur Herstellung von neuen Mengen Magnesium zur ersten Stufe zurückgeführt wird, während das gleichzeitig gebildete Kalziumkarbid abgestochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in der zweiten Stufe des Prozesses verwendete Hilfsmetall Kupfer ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in der zweiten Stufe des Prozesses verwendete Hilfsmetall Eisen ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupfer in der Form einer Kupfer-Aluminium-Legierung verwendet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsteilnehmer in an sich bekannter Weise fein vermahlen, pelletisiert oder brikettiert werden.