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"Perfectionnements apportés aux procèdes et dispositifs pour l'obtention de magnésium métallique en partant d'oxyde de magnésium '.
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Lorsqu'on veut obtenir du magnésium métallique en partant d'oxyde de magnésium ou de, matières initiales conte. nant ou fournissant de l'oxyde de magnésium, on rencontre la difficulté que le métal formé est re-oxydé superficielle- ment par les gaz de réaction et plus spécialement l'oxyde de carbone qui se forme par la réaction. Pour cette raison on effectue la réaction dans un milieu gazeux indifférent ou réducteur, de préférence une ambiance d'hydrogène, et plus spécialement en faisant passer un courant gazeux puis- sant en vue de diluer les gaz de réaction et en même temps pour entraîner rapidement par le courant gazeux les vapeurs de magnésium, qui se forment au cours du traitement, hors de la chambre de réaction.
On a également proposé de s'op- poser à la ré-oxydation en effectuant la condensation des vapeurs par refroidissement brusque depuis la température élevée, à laquelle se forment ces vapeurs, jusqu'à la température de liquéfaction.
Pour obtenir une dilution efficace des gaz de ré- action on doit faire intervenir une quantité d'hydrogène qui est 5 à 10 fois plus grande que celle de l'oxyde de carbone formé. On doit donc chauffer jusqu'à la tempéra- ture de réaction non seulement le mélange réactif solide mais également de grandes quantités de gaz servant à la dilution, cette température se trouvant entre 2.000 et
2.500 C pour la réduction thermique d'oxyde de magnésium par du charbon.
Ceci constitue déjà un gaspillage important d'énergie. En outre, quand on veut condenser les vapeurs, sous forme de poussière de magnésium, par refroidissement brusque, ces grandes masses gazeuses, fortement chauffées,
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doivent ensuite être amenées rapidement à une tempéra- ture basse. Ceci nécessite également une dépense inutile d'énergie.
L'invention permet d'éviter ces inconvénients.
Elle part de la constatation que la réaction
MgO + C#Mg + CO se poursuit, à des températures élevées, presque complète-. ment selon la partie droite de l'équation et quel'équili- bre n'est déplacé en sens contraire qu'en dessous de la température de réaction. On est ainsi arrivé à la con- olusion que, sans nuire au résultat final, on pouvait introduire les grandes masses gazeuses, nécessaires à la dilution de l'oxyde de carbone, non pas dans la zone de réaction mais seulement derrière celle-ci. Des essais exacte ont confirmé l'exactitude de cette conception.
La caractéristique du nouveau procédé réside donc dans le fait qu'on maintient dans la chambre de réaction une température suffisamment élevée pour que l'équilibre, pour la réaction MgO + C#Mg + CO, soit pratiquement déplacé vers la droite en évitant ainsi, lors de la ré- duction, une ré-oxydation du magnésium métallique même en présence d'une dilution réduite de l'atmosphère, régn- ant dans le four, par de l'hydrogène (ou un autre gaz indifférent au magnésium ou réducteur), voire sans aucune adjonction d'un tel gaz, alors que les produits de réaction, à l'état de vapeur et de gaz, sont dilués, à la sortie seulement de la chambre chaude de réduction,
par des quan- tités notables des gaz susdits pour être ainsi refroidis simultanément jusqu'à la condensation des vapeurs métalli- 'lues. De cette manière on évite, sans nuire au résultat,
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le chauffage simultané de grandes masses gazeuses , la température de réaction et leur refroidissement depuis cette température élevée jusqu'à la température de condensation.
Selon un mode de réalisation pré- féré de l'invention on souffle dans le mélange des produits de réaotion, . l'état de vapeur ou de gaz, à l'endroit où ce mélange sort de la chambre chaude de réduction, des quantifiés telles d'un courant gazeux qui assure la dilution, à l'état réfrigéré, que la zone des températures, qui est dangereuse pour la ré-oxydation des vapeurs de magnésium par l'oxyde de carbone en présence, soit rapidement traversée.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, une installation pour la mise en ouevre du nouveau procédé.
La fig. 1 montre cette installation en vue de côté et en coupe partielle.
La fig. 2 montre un détail à plus grande échelle .
Le four électrique A, avec ses électrodes B et B1, est relié par un conduit D à une installation de filtration E. Les tuyères de soufflage 6 pour le gaz de dilution et de refroidissement (fig.2) trave> sent la paroi du four. Le courant gazeux est in- sufflé par des distributeurs sous forme de minces jets qui, de préférence, sont orientés de manière telle que l'évacuation des produits de réaction, à l'état de vapeur ou de gaz, hors de la chambre de réduction, soit favorisée par un effet d'éjeoteur.
Pour l'exemple montré sur le dessin on entoure l'orifice de sortie du four d'une enveloppe cylin-
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drique 1, refroidie à l'eau, dans laquelle pénètre une pièce 2, pour ainsi dire cylindrique et également re- froidie à l'eau. Dans une rainure annulaire de la pièce 2 est logée une bague creuse 4 dans laquelle on introduit le gaz, par exemple l'hydrogène, par un tube 5, Dans la paroi extérieure de la bague sont ménagés des orifices 6, inclinés par rapport à l'axe. A proximité du fond du four débouche un conduit G (fig. 1) par le- quel se fait l'introduction du gaz de dilution dans la chambre de réaction.
Les produits de réaction, qui sortent du four, se mélangent à l'hydrogène froid s'échappant des orifices 6 et longent les parois refroidies à l'eau de l'enveloppe cylindrique 1 et de la pièce 2, ce qui donne lieu à un refroidissement brusque. Dans l'appareil de filtration E on obtient la séparation de la poussière de magnésium et le gaz, séparé du magnésium, s'écoule par la tubulure F.
Le gaz, après être débarrassé du CO formé pendant la ré- action, peut être ramené au four.
RÉSUMÉ.
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"Improvements made to the processes and devices for obtaining metallic magnesium starting from magnesium oxide".
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When we want to obtain metallic magnesium starting from magnesium oxide or starting materials. By supplying or supplying magnesium oxide, the difficulty is encountered that the metal formed is superficially re-oxidized by the reaction gases and more especially the carbon monoxide which is formed by the reaction. For this reason the reaction is carried out in an indifferent or reducing gaseous medium, preferably an atmosphere of hydrogen, and more especially by passing a strong gaseous stream in order to dilute the reaction gases and at the same time to rapidly entrain by the gas stream the magnesium vapors, which are formed during the treatment, out of the reaction chamber.
It has also been proposed to oppose the re-oxidation by effecting the condensation of the vapors by sudden cooling from the high temperature, at which these vapors are formed, to the liquefaction temperature.
To obtain an effective dilution of the reaction gases, an amount of hydrogen must be introduced which is 5 to 10 times greater than that of the carbon monoxide formed. It is therefore necessary to heat up to the reaction temperature not only the solid reaction mixture but also large quantities of gas used for the dilution, this temperature being between 2,000 and
2,500 C for thermal reduction of magnesium oxide by carbon.
This is already a significant waste of energy. In addition, when we want to condense the vapors, in the form of magnesium dust, by sudden cooling, these large gaseous masses, strongly heated,
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must then be quickly brought to a low temperature. This also requires unnecessary expenditure of energy.
The invention avoids these drawbacks.
It starts from the observation that the reaction
MgO + C # Mg + CO continues, at elevated temperatures, almost complete-. according to the right side of the equation and that the equilibrium is only shifted in the opposite direction below the reaction temperature. This led to the conclusion that, without adversely affecting the final result, the large gaseous masses necessary for the dilution of carbon monoxide could be introduced, not into the reaction zone but only behind it. Exact testing has confirmed the correctness of this design.
The characteristic of the new process therefore resides in the fact that one maintains in the reaction chamber a sufficiently high temperature so that the equilibrium, for the reaction MgO + C # Mg + CO, is practically shifted to the right, thus avoiding, during reduction, re-oxidation of metallic magnesium, even in the presence of a reduced dilution of the atmosphere, prevailing in the furnace, by hydrogen (or another gas indifferent to magnesium or reducing) , or even without any addition of such a gas, while the reaction products, in the vapor and gas state, are diluted, at the outlet only of the hot reduction chamber,
by substantial quantities of the aforesaid gases to be thus simultaneously cooled until the condensation of the metallic vapors. In this way we avoid, without harming the result,
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the simultaneous heating of large gaseous masses, the reaction temperature and their cooling from this high temperature to the condensation temperature.
According to a preferred embodiment of the invention, reaction products are blown into the mixture,. the state of vapor or gas, at the point where this mixture leaves the hot reduction chamber, quantified such as a gas stream which ensures dilution, in the refrigerated state, as the temperature zone, which is dangerous for the re-oxidation of magnesium vapors by the carbon monoxide present, or quickly crossed.
The accompanying drawing shows, by way of example, an installation for implementing the new process.
Fig. 1 shows this installation in side view and in partial section.
Fig. 2 shows a detail on a larger scale.
The electric furnace A, with its electrodes B and B1, is connected by a duct D to a filtration installation E. The blowing nozzles 6 for the dilution and cooling gas (fig. 2) cross the wall of the furnace . The gas stream is blown through distributors in the form of thin jets which are preferably oriented such that the discharge of the reaction products, in vapor or gas state, out of the reduction chamber. , or favored by an ejeotor effect.
For the example shown in the drawing, the oven outlet orifice is surrounded by a cylindrical casing.
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Drique 1, cooled with water, into which penetrates a part 2, so to speak cylindrical and also cooled with water. In an annular groove of the part 2 is housed a hollow ring 4 into which the gas, for example hydrogen, is introduced through a tube 5, in the outer wall of the ring are formed orifices 6, inclined relative to the 'axis. Near the bottom of the furnace opens a conduit G (fig. 1) through which the dilution gas is introduced into the reaction chamber.
The reaction products, which leave the furnace, mix with the cold hydrogen escaping from the orifices 6 and run along the water-cooled walls of the cylindrical casing 1 and of the part 2, which gives rise to a sudden cooling. In the filtration apparatus E the separation of the magnesium dust is obtained and the gas, separated from the magnesium, flows through the pipe F.
The gas, after being freed from the CO formed during the reaction, can be returned to the oven.
ABSTRACT.
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