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Procédé pour la fabrication électrothermique du magnésium.
L'invention concerne la fabrication électro- thermique du magnésium par réduction de composés oxydiques du magnésium, en particulier à l'aide de charbon servant d'agent de réduction. Dans ce dernier cas la réaction ne commence qu'à des températures bien supérieures au point d'ébullition du magnésium métallique; c'est pourquoi le métal libéré est obtenu sous forme de vapeurs, qui sont mélangées avec des quantités équi-mol écul aires d'oxyde de carbone provenant du charbon.
Comme, à des températures peu inférieures à la température de réduction la plus basse, les
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vapeurs de magnésium sont retransformées violement en oxyde de magnésium, en séparant du carbone. tous les efforts faits pour fabriquer du magnésium par ce moyen sont restés longtemps sans succès.
La solution principale a été apportée par l'adoption d'un procédé à deux phases ; dans la première phase on condense les vapeurs de magnésium sous forme de poussière de magnésium au moyen d'un refroidissement par un tond au-dessous du point de solidification du magnésium, et dans la deuxième phase on récupère partant de cette poussière, du magnésium compact par chauffage à des températures voisines du point d'ébullition du magnésium, jusqu'à obtenir une agglomération des particules du méfait ou par volatilisation complète du magnésium contenu, dans la poussière et condensation des vapeurs en forme de dépôt liquide.Un autre progrès très essentiel en ce qui concerne le rendement économique a été apporté par la proposition consistant à maintenir les produits de réaction, à l'état de vapeur et de gaz,
jusqu'à leur sortie de la chambre de réduction, à une température assez haute pour que l'équilibre de la réaction Mgo + c#Mg + CO soit pratiquement déplacé vers la droite et à diluer ces produits de la réaction, à leur sortie de la chambre chaude de réduction, par un apport de quantités considérables de gaz inertes ou réducteurs froids at à les refroidir ainsi brusquement jusqu'à une température à laquelle le uagnésium métallique et l'oxyde de carbone sont stables l'un en présence de l'autre.
La réduction n'a lieu, à vitesse pratiquement utilisable, qu'à des températures de plus de 2000 C et les conditions de température optima ne sont même atteintes que lorsqu'on dépasse 2500 C. 3n outre, tour opérer par le procédé cité
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plus haut, il est nécessaire, en plus de cette première condition d'une opération de réduction effectuée avec succès également au point de vue économique, qu'une deuxième condition soit remplie consistant en ce que le mélange des gaz et vapeurs dégagés ne se refroidisse pas, jusqu' sortir de la chambre chaude du four, au-dessous de la limite de température dangereuse pour la réoxydation du métal. Le présent procédé permet de remplir ces deux conditions d'une façon qui n'a pas encore été atteinte Jusqu'ici..
Suivant l'invention le mélange du composé oxydique du magnésium et d'un agent de réduction, après avoir été rendu plastique par addition de petites quantités d'un liant liquide, est introduit par le fond de la chambre de réaction., la section transversale allant graduellement en s'élargissant, de façon que l'étanchéité soit assurée par un bouchon de la matière plastique.
Il est déja connu d'introduire la charge aux fours à chauffage électrique sous forme de colonne de mélange sec cheminant de bas en haut. On a déjà proposé en outre, en particulier aussi pour la réduction de composés oxydiques du magnésium à l'aide de charbon, d'introduire le mélange sec constituant la charge par le bas dans un four à électrodes. de façon qu'il soit soulevé à l'état froid, au moyen de dispositifs transporteurs, jusqu'au niveau des électrodes montées horizontalement, pour passer ensuite entre les électrodes en assurant la conduction du courant, après quoi les produits de la réaction à l'état de vapeur et de gaz sont aspirés à travers un long canal qui tra,verse la maçonnerie du four.
Lorsqu'on opère par ce procédé l'introduction de la charge a lieu, comme cela a déjà été
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propose aussi pour l'introduction de la charge par le haut, au. moyen d'une sorte d'écluse montée dans la conduite d'arrivée au four. On n'obtient toutefois de cette façon qu'une fermeture imparfaite- de la chambre du four, parce que les vapeurs de magnésium contenues dans les chambres de l'écluse s'échappent à l'extérieur chaque fois que ces chambres sont ouvertes, ce qui est non seulement une perte, .nais aussi un danger, à cause de la très grande inflammabilité des vapeurs de magnésium.
D'autre part si l'on maintient une surpression dans les chambres de l'écluse , par l'introduction d'hydrogène dans ces chambres, pour refouler les vapeurs de magnésium, il s'échappe, lorsqu'on ouvre les chambres, de l'hydrogène qui est également facilement inflammable; en outre l'hydrogène sortant des chambres de l'écluse ou règne une surpression pénètre aussi dans le four, ce qui réduit le rendement économique du procédé, l'hydrogène devant être porté à la haute température de réduction à l'intérieur du four et la chaleur apportée devant être de nouveaux soustraite aux produits de la réaction à l'état de gaz et vapeur, à leur sortie du. four.
On évite ces inconvénients, dans l'application du présent procédé, en faisant en sorte que le canal d'arrivée du four soit rendu, étanche par le mélange plastique lui même, qui constitue la charge.
D'autre part on a déjà proposé aussi d'introduire des corps solides en vue du chauffage dans des vases de réaction, de faon que les matières elles-mêmes assurent l'étanchéité, les matières à introduire étant à cet effet délayées avec un liquide pour former une 'bouillie.
Comme ce procédé connu apporte la solution du problème
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consistant à introduire des corps solides dans des vases de réaction dans lesquels règne une haute pression par une opération ininterrompue, il a pour condition préliminaire que le liquide se vaporise plus ou moins complètement. pendant l'introduction sous pression, de façon que le mélange soit devenu solide à son entrée dans la chambre de réaction. Le bouchon solide ainsi obtenu est ensuite enfoncé par la pression d'un. piston dans la chambre de réaction à haute pression. Ce bouchon assure l'étanchéité entre la chambre à haute pression et l'espace derrière le piston, qui est soumis à la pression ordinaire.
Au contraire, dans l'application du procédé qui fait l'objet de l'invention, le mélange constituant la charge est introduit dans le four à l'état plastique ce qui permet de faire arriver la matière lentement jusqu'à la zone la plus chaude sous forme de colonne cheminante, sans augmentation inadmissible de la résistance due au frottement et de la chauffer préalablement ainsi jusqu'à une température très haute. En plus des effets du procédé connu pour l'introduction de corps solides dans des vases de réaction, dans lesquels règne une haute pression, on a ainsi encore l'avantage d'obtenir des températures de réduction sensiblement plus hautes dans les mêmes conditions électriques d'opération.
En outre, comme le mélange constituant la charge est introduit à l'intérieur du four par le bas, les produits de la réaction à l'état de gaz et de vapeur, qui,dans l'application du présent procédé, sont @ près évacués très en arrière de la zone la plus chaude, pour qu'un refroidissement graduel soit empêché, ne rencontrent pas de matières plus froides en allant vers l'orifice de sortie.
de sorte que aussi l'inversion de la réaction dans
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le four lui-même est évitée par le procédé d'une façon plus efficace que cela n'était possible jusqu'ici
C'est dans le but du procédé que l'on introduit la charge dans la zone la plus chaude à une température aussi élevée que possible, résultat que l'on peut obtenir en faisant en sorte que la colonne du mélange constituant la charge soit rapprochée de cette zone en élargissant graduellement sa section transversale.
La figure unique du dessin annexé est une coupe d'un four à électrodes propre à l'application du procédé.
Le moufle fermé 1, à travers le plafond. duquel les deux électrodes sont introduites verticalement dans la chambre de chauffage, repose sur un socle 2 et constitue l'intérieur d'une enveloppe métallique 3 rempli d'une matière calorifuge versée en vrac à l'intérieur* Dans le fond du moufle débouche un canal 4 qui va en s'élargissant vers le haut et auquel est relié le tuyau d'arrivée 5 dans lequel la charge est introduite par une vis d'Archimède 6. L'extrémité inférieure du tuyau d'arrivée est faite en forme de cylindre dans lequel se meut un piston 7 effectuant un mouvement de va-et-vient.
La charge, qui est constituée par exemple par un mélange intime de magnésie finement broyé et de charbon, est rendue plastique et glissante au moyen d'environ 5 @ de goudron ou d'un liant analogue se carbonisant, nuis elle est introduite par la vis 6 dans la chambre du piston. Pendant la course ascendante du piston 7 la matière est refoulée dans le tuyau d'arrivée 5 et elle reste dans sa position par suite de sa viscosité, de façon à laisser pendant la course descendante du piston une cavité dans laquelle la vis 6 peut introduire une nouvelle quantité de .matière..