Il est décrit ici un procédé de fabrication de
briquettes, ayant un poids spécifique apparent, compris
<EMI ID=1.1>
<EMI ID=2.1>
<EMI ID=3.1>
première pour la réduction pyrolytiquedu magnésium à
haute température.
Il est également décrit ici un procédé de fabrica-
tion du magnésium par réduction pyrolytique à haute
température, caractérisé par le fait que les dites briquettes
utilisées comme matière première pour la réduction à haute
température, sont retenues à l'état liquide et non désinté-
grées, àla surface de la scorie formée dans le four électrique jusqu'à ce que cesse la vaporisation du magnésium
provenant des dites briquettes.
Cette invention a pour objet la fabrication de
briquettes magnésiennes, lesquelles briquettes, dans le
procédé utilisé pour raffiner du minerai de magnésium, en
extrayant dudit minerai le magnésium à l'état de vapeur,
<EMI ID=4.1>
la vaporisation du magnésium et améliorer d'une manière
sensible la production de magnésium. Elle a également pour
objet la production de magnésium par réduction pyrolytique
à haute température en utilisant à cette fin lesiites
briquettes magnésiennes.
On obtient du magnésium métallique par réduction pyrolytique de l'oxyde de magnésium à haute température et plus précisément en réduisant par du silicium, utilisé comme agent réducteur, la dolomie naturelle grillée ou la
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une température élevée, sous un degré de vide, élevé, de manière à donnor naissance à de la vapeur de magnésium qui peut ensuite être condensée et passer à l'état liquide ou à l'état solide. Comme exemple de procédés typiques de réduction pyrolytique à haute température jusqu'à présent utilisée s. échelle commerciale, on peut citer le procédé
<EMI ID=6.1>
Dans le procédé Pidgeon, une cornue en acier chauffée extérieurement est chargée d'une certaine quantité de matières premières se présentant sous la forme de briquettes. Ces matières premières, maintenues à une
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sont aises en réaction et le magnésium qui se dégage des briquettes sous forme de vapeur est ensuite condensé à l'état solide dans une zone à basse température. Le magnésium à l'état solide et les scories résiduelles sont alors enlevés de la cornue. Par après, la cornue vide est remplie d'une nouvelle quantité de matières premières.
Le procédé s'applique donc d'une manière discontinue, par lots. Du fait que les matières premières sont introduites par lots dans la cornue et que les productions de magnésium sont limitées par les dimensions de la cornue, ce procédé s'avère inefficace pour une production en masse.
<EMI ID=8.1>
électrique du type à vide dans lequel la scorie fondue
sert d'élément ayant une résistance électrique et fonctionne comme source intérieure de chaleur par effet Joule générateur de chaleur d'accompagnement de la réaction. Le four est chargé de matières premières, telles que par exemple du ferrosilicium et de la dolomie grillée qui se présentent respectivement sous la forme de particules de 5 à 15 mm de diamètre. Les matières premières ensuite maintenues à
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mercure sont mises en réaction et engendrent en conséquence de la vapeur de magnésium. A intervalles de temps fixés on laisse s'écouler du four la scorie fondue qui graduellement s'accumule à l'intérieur de celui-ci. Si l'on adopte ce procédé, on voit qu'il est facile d'augmenter la capacité de production de magnésium. Tandis que le procédé Pidgeon permet de produire journellement 60 à 100 Kg de
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Toutefois, puisque la réaction qui produit le magnésium se passe en phase liquide, l'application du procédé Magnetherm pose des problèmes variés, tels que l'abaissement de la vitesse de réaction, la production dégradée de magnésium, la consommation accélérée de l'élec-
<EMI ID=11.1>
la scorie, l'abaissement du degré de pureté de magnésium produit et la difficulté dans le contrôle de la réaction.
Un groupe d'inventeurs comprenant un des présents inventeurs a autrefois mis au point un procédé capable de fournir une production améliorée de magnésium tout en éliminant les effets néfastes des problèmes susvisée. Il
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<EMI ID=13.1> <EMI ID=14.1>
<EMI ID=15.1>
ladite demande de brevet japonais. Il s'agit ici d'une procédé amélioré, dans lequel on obtient du magnésium métallique en utilisant comme matière première une mélange d'oxyde de magnésium et d'oxyde de calcium, en réduisant ce mélange par du silicium à une température élevée -pour produire de la vapeur de magnésium et condenser cette vapeur.
Pour être précis, ce procédé amélioré comporte deux phases Dans la première phase, on prépare les briquettes en mélangeant à une substance composée d'oxyde de magnésium et d'oxyde de calcium au moins un élément choisi dans le groupe
<EMI ID=16.1>
réduire au minimum la génération de vapeur de nagnésium
<EMI ID=17.1>
subsister à l'intérieur dasdi tes briquettes. Dans la seconde phase, lesdites briquettes, contenant l'alliage
<EMI ID=18.1>
de chauffage de telle manière que l'oxyde de magnésium présent dans les briquettes soit réduit en magnésium.
Ce procédé s'applique donc en deux phases! dans
<EMI ID=19.1>
<EMI ID=20.1>
et on vaporise le magnésium!
L'observation du comportement des briquettes l'intérieur dufour pendant l'opération effectivement à réaliser a confirmé dans l'esprit des inventeurs l'idée qu'on pouvait obtenir une autre amélioration dans la production de magnésium en limitant à certaines gammes de valeurs spécifiques les propriétés physiques des briquettes. La présente invention est basée sur la connaissance de ce fait, acquise par l'expérience.
<EMI ID=21.1>
avantageusement utilisées pour effectuer la réduction pyrolytique de l'oxyde de magnésium.
Un autre but de l'invention est de proposer un procédé permettant de produire du magnésium en quantité
<EMI ID=22.1>
l'oxyde de magnésium.
Pour atteindre les buts précités, les briquettes
<EMI ID=23.1>
à haute température et dont les composants sont à l'état
<EMI ID=24.1>
d'une composition comportant de l'oxyde de magnésium,
les composants naturellement présents dans le minerai de magnésium, d'un élément choisi dans le groupe du ferrosilicium, du silicium et de l'oxyde de calcium
2) d'une composition comportant un alliage calcium-silicium en plus des composants de ladite composition ou
3) d'une composition comportant de l'oxyde de magnésium, des composants naturellement présente dans le minerai de magnésium et d'un alliage de calcium-silicium. Ces briquettes sont caractérisées par le fait qu'elles ont un poids spécifique
<EMI ID=25.1>
à la compression à la température d'une pièce, se situant ' entre 30 et 230 Kg/cm2, un degré de porosité globale se
<EMI ID=26.1> situant entre celui du cône pyrométrique n[deg.] 15 et celui
<EMI ID=27.1>
Lorsque ces briquettes magnésiennes sont introduites dans un four électrique contenant des scories, elles ne s'immergent pas sous la scorie mais flottent à la surface de celle-ci et en vertu des conditions mêmes de la réaction
<EMI ID=28.1>
l'intérieur des briquettes, prises individuellement. En conséquence la vapeur de magnésium est engendrée au départ des briquettes. Après ladite production de vapeur de magnésium, ces briquettes s'enfoncent et se fondent dans
la scorie. Les briquettes sont retenues à l'état flottant jusqu'à ce que cesse ladite production, de vapeur de magnésium. En d'autres mots, les briquettes restent à la surface de la scorie à partir du moment où elles sont introduites dans le four jusqu'au moment où la productif de vapeur
de magnésium est terminée. L'état flottant, dans lequel ces briquettes sont retenues entre les deux points du
<EMI ID=29.1>
l'invention. C'est feulement à cause de se comportement particulier des briquettes que le procédé décrit dans la présente invention, permet de produire du magnésium avec un rondement excellent, supérieur à celui obtenu en appliquant le procédé classique connue.
Les figures 1 (a) et (b) sont des micrographies de briquettes magnésiennes, obtenues on traitent des
<EMI ID=30.1>
minutes.
Les figures 2(a) et (b) sont des micrographies
de briquettes magnésiennes obtenues en traitant desbriquettes
<EMI ID=31.1>
Les figures 3(a) et (b) sont des micrographies de briquettes vertes préparées au moyen de dolomie et
<EMI ID=32.1>
Les figures 4(a), (b), (o) et (d) et (e)
sont une série de photographies, illustrant le procédé permettant de produire de la vapeur de magnésium dans un four électrique en partant de briquettes magnésiennes vertes.
Les figures 5(a), (b), (c) et (d) sont dos micrographies, illustrant le procédé, permettant de produire de la vapeur de magnésium dans un four électrique, en partant de briquettes magnésiennes chauffées.
La figure 6 est un diagramme montrant la relation existant entre la composition et le poids spécifique de la scorie. La figure 7 est un diagramme de diffraction par rayons X de la matière première et du produit. La figure 8 est un diagramme, montrant la relation entre le temps de chauffage et la conversion déterminée par <EMI ID=33.1> pression d'équilibre du magnésium déterminée par rapport à la réduction de l'oxyde de magnésium par l'alliage
<EMI ID=34.1>
La figure 10 est un diagramme, montrant la la répartition de la composition de la scorie à l'intérieur
<EMI ID=35.1>
présenteinvention.
La. figura 11 est un diagramme. montrant la
<EMI ID=36.1>
<EMI ID=37.1> La figure 12 est un diagramme, montrant la relation existant entre la conversion de l'oxyde de magnésium et le point de fusion de la scorie dans l'opération effectuée en appliquant le procédé décrit dans la présente invention. La figure 13 est un diagramme, montrant la relation existant entre la conversion de l'oxyde de magnésium et le point de fusion de la scorie dans l'opération effeotuée en appliquant le procédé magnetherm. La figure 14 est un diagramme montrant un modèle du four de réaction, utilisé dans les versions préférées de l'invention et dans les exemples comparatifs.
Dans le texte qui suit, on va d'abord décrire les briquettes magnésiennes, utilisées dans la présente invention. '
Les briquettes magnésiennes constituent la première matière à traiter dans un four de réduction, utilisé pour produire du magnésium métallique. C'est pourquoi les
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présente invention peuvent être soumises sur place à un traitement de réduction ou dans le cas de conditions géographiques particulières, elles peuvent être transférées à un emplacement séparé pour y subir le traitement de réduction nécessaire pour produire du magnésium métallique. Elles sont la matière première dans le raffinage dd ce métal, mis au point en vue d'améliorer notablement la vitesse
de vaporisation du magnésium ainsi que la production actuelle de ce métal par rapport à celles des procédés classiques connues. C'est pourquoi elles sont pe.rtiou lièrement intéressantes, comme matière première à utiliser pour produire du magnésium en appliquant le procédé qui
va être décrit ci-après. Si elles sont utilisées comme matière première pour effectuer, par un procédé quelconque connu une réduction pyrolytique, on peut s'attendre à ce qu'elles améliorent les résultats de l'opération de raffinage/;
Les briquettes magnésiennes conformes à la présente invention et dont les composants sont invariablement dans un état finement divisé et dispersé sont :
1) d'une composition, comportant de l'oxyde de magnésium,
les composants naturellement présents dans le minerai de magnésium, un élément choisi dans le groupe du ferrosilicium du silicium et de l'oxyde de calcium,
2) d'une composition comportant un alliage calcium-silicium en plus des composant* de ladite composition ou
3) d'une composition comportant de l'oxyde de magnésium,
les composants naturellement présents dans le minerai de magnésium et un alliage calcium-silicium. Les
briquettes sont caractérisées par le fait qu'elles ont un poids spécifique global, se situant entre 1.4 et 2.2 kg/cm3, une résistance à la compression à la température d'une
pièce, se situant entre 30 et 230 kg/cm2, un degré de porosité globale se situant entre 35 et 55 % et un degré
de réfractairité se situant entre celui du c8ne pyrométrique <EMI ID=39.1>
magnésiennes on n'ontend pas seulement les briquettes vertes obtenues en Mélangeant simplement les composants
et en utilisant le mélange résultant pour faire des briquettes mais également les briquettes obtenues en traitant à chaud les alites briquettes vertes.
Le dit alliage calcium-silicium ot ses modifications possibles contenant des éléments additionnels tels qua l'alliage fer-calcium silicium sont collectivement désignés ci-après par le terme "alliage calcium-silicium".
Les propriétés susmentionnées des briquettes magnésiennes, conformes à la présente invention, sont à considérer comme des exigences importantes auxquelles
ces briquettes doivent satisfaire pour atteindre les objectifs fixés, en ce qui concerne l'accélération de la rapidité de vaporisation du magnésium ot l'accroissement de la production actuelle de magnésium. Ces exigences seront exposées en détail dans le texte qui suit.
<EMI ID=40.1>
conformes à la présente invention, ressort des micrographies des figures 1 (a) à. 3(a) et des diagrammes des figures
<EMI ID=41.1>
texture des briquettes.
La figure 1(a) est une micrographie (grossissement
120 fois) d'une section transversale d'une briquette magnésienne, obtenue en mélangeant et en pulvérisant de la dolomie (minerai contenant du magnésium) et du ferrosilicium en moulant le mélange pulvérulent de manière à lui donner la forme d'une briquette et en chauffant cette briquette à 1000[deg.]C pendant 30 minutes en atmosphère d'argon de manière à produire dans la briquette un alliage calciumsilicium.
<EMI ID=42.1> la figure 1(b), ,les grains bruts de ferrosilicium, désignés par A, des grains de dolomie grillés, contenant en prédominanoe de l'oxyde de magnésium et désignés par B et des grains d'alliage calcium-silicium, formés dans les conditions susmentionnées et désignas par C sont répartis dans une matrice formée par un mélange de dolomie grillée et d'alliage calcium-silicium. Le spécimen illustré dans les figures 1(a) et 1(b) est celui d'une briquette typique
<EMI ID=43.1>
1.5. On voit que la dimension du grain le plus gros se présente dans les grains de dolomie grillée, contenant en <EMI ID=44.1>
particule étant égal à 0.1 mm. Les grains des autres composants de la texture sont moins gros, le diamètre de partielle étant inférieur à 0.1 mm.
Les figures 2(a) et 2(b), illustrant un spécimen
de briquette magnésienne qui a exactement la même composition
<EMI ID=45.1>
atmosphère d'argon. Dans oe diamètre, E désigne les
<EMI ID=46.1>
dans une matrice qui comprend un mélange do dolomie grillée et d'alliage calcium-silicium, produit par suite de la <EMI ID=47.1>
-montrée à la figure 1, on voit que la 'briquette montrée dans ce diagramme a été impliquas dans une conversion anticipée en alliage calcium-silicium au point de provoquer la disparition totale des particules de ferrosilioium.
La dimension de la particule la plus grosse des grains trouvée dans la texture toute entière ne dépasse pas 0.1 mm.
On voit encore que les grains distincts répartis dans la texture sont beaucoup plua fins que ceux de la briquette montrée à la figure 1.
La figure 3 illustre un spécimen de briquette <EMI ID=48.1>
mélangeant les composants et en utilisant sans autre traitement, le mélange résultant pour faire des briquettes correspondant aux briquettes chauffées, montrées à la figure 1 et à la figure 2. Dans le diagramme, F désigne les grains de ferro silicium et G ceux de la dolomie <EMI ID=49.1>
te invention, sont caractérisées par le fait qu'elles ont un poids spécifique apparent global, se situant entre 1.4 et <EMI ID=50.1>
<EMI ID=51.1>
apparent global et de porosité sont les exigences physiques auxquelles doivent satisfaire les briquettes magnésiennes, conformes à la présente invention pour que ses briquettes
<EMI ID=52.1>
flottant à, la surface de la scorie fondue, cela pendant
<EMI ID=53.1>
laquelle on utilise lesdites briquettes.
<EMI ID=54.1>
<EMI ID=55.1>
environ. Etant donné la relation existant entre ce poids spécifique de la scorie fondue et la pression de vapeur du magnésium, provenant des briquettes, dans le four de
réduction au cours de la réaction, le fait que les 'briquettes magnésiennes décrites dans la présente invention ont un
<EMI ID=56.1>
En outre, le fait que les briquettes magnésiennes satisfaisant aux exigences de la présente invention ont
<EMI ID=57.1>
<EMI ID=58.1>
<EMI ID=59.1>
<EMI ID=60.1>
lité" des briquettes en contact du métal (métal fondu) pendant que progresse la vaporisation du magnésium, provenant de l'intérieur des briquettes, le transfert de chaleur entre les briquettes et la scorie fondue ainsi que la conductibilité thermique des briquettes 8,.1'état solide sont liés l'un à l'autre au pont que la scorie fondue peut s'appliquer sur la surface des briquettes à la manière
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ledit intervalle. Immédiatement après avoir été introduite dans le four, les briquettes ont un contact plutôt limite <EMI ID=62.1>
lité dela scorie fondue au contact des briquettes. C'est
<EMI ID=63.1>
de la scorie fondue. Peu après, les briquettes sont enveloppées par la scorie fondue qui forme alors une couche appliquée sur la surface des briquettes. Cette scorie fondue formant une couehe, passe à l'état semi-
<EMI ID=64.1>
briquettes peuvent rester dans ledit état flottant, nonobstant le fait que la différence entre le poids
<EMI ID=65.1>
est de l'ordre de 1.5 à 0.7 g/cE3 (poids spécifique des briquettes 1.4 à 2.2 g/cn3 et poids spécifique de la scorie fondue : 2.9 g/cm3) et si l'on accepte d'une manière générale la théorie de la différence des poids spécifiques, il faudra bien admettre qu'une partie des briquettes s'enfoncera partiellement dans la couche de scorie fondue.
Ce n'est pas la seule raison d'exiger que le degré
<EMI ID=66.1>
pour les empêcher de se fondre dans la scorie fondue on.
de se dégrader ou de se ramollir pendant que la vaporisation du magnésium suit son cours normal.
<EMI ID=67.1>
n[deg.] 31 ne sont jamais ramollies, ni dissoutes mais peuvent rester à l'état flottant à la surface supérieure de le soorie fondue, cela pendant que le magnésium se vaporise dans le four de réduction, utilisé pour produire ce métal. A cause de ce comportement particulier des briquettes, le procédé décrit dans la présente invention, convient parfai- tement à la fin que lui a assignée son inventeur. Il permet d'augmenter dans une mesure notable la rapidité de vaporisation du magnésium et d'améliorer la production du magnésium ;par rapport à celle obtenue en appliquant le
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premières, utilisées pour fabriquer des briquettes, sont introduites séparément dans le four où on les laisse se fondre dans la scorie fondue.
La figure 4 et la figure 5 montrent comment se font les opérations et font ressortir les effets de l'invention. La figure 4 montre une série de photographies <EMI ID=69.1>
lequel une briquette magnésienne verte, conforme à la présente invention (il s'agit ici d'une briquette magnésienne verte, obtenue en utilisant un ferrosilicium, ayant une
<EMI ID=70.1>
que les rapports moléculaires suivants prennent respective- ment les valeurs suivantes
<EMI ID=71.1>
matière première et introduite comme telle dans un four de réaction, dans lequel la scorie fondue était à une température de 152000 et dans lequel on a laissé se fondre dans la scorie fondue ladite briquette après avoir complètement vaporisé
le magnésium, y contenu.
Dans la figure 4, la plaque 4a montre l'état de la briquette magnésienne verte (confirme à la présente invention)
<EMI ID=72.1>
four. Dans cette plaque, la partie cylindrique qu'or, voit
au centre est la briquete verte et la matrice de la plaque est la scorie fondue.
La plaque 4b montre l'état de la même briquette,
20 secondes après son introduction dans le four. On voit que la photo de la plaque 4b est floue si ibn la compare à celle de la plaque 4a, ce qui indique que le magnésium a commencé à se vaporiser en ce point dans une mesure importante. La plaque 40 montre l'état de la briquette 40 secondes après avoir introduit celle-ci dans
le four. La photo montre que la vaporisation du magnésium
a atteint son sommet. Dans la plaque 4d, illustrant l'état
de la 'briquette à un autre stade avancé du traitement de celle-ci (180 secondes après avoir introduitla briquette
dans le four), on peut voir que le flou est légèrement atténué, ce qui indique que la vaporisation du magnésium touche à sa fin. Cette plaque permet de voir clairement
que, même à ce stade, la briquette, introduite au début,
<EMI ID=73.1>
ou ramollie et fondue. Elle a continué à rester à l'état flottant à la surface de la scorie fondue. La plaque 4e montre l'état de la briquette 210 secondes après avoir introduit celle-ci dans le four. Cette plaque montre clairement qu'à ce stade la briquette, dans laquelle la vaporisation du magnésium a déjà cessé, a pratiquement été complètement dissoute dans la scorie fondue.
La figure 5 montre une série de photos prises <EMI ID=74.1>
une briquette magnésienne obtenue en chauffant une briquette
<EMI ID=75.1>
briquette de la figure 4) dans une atmosphère d'argon à
12000C pendant 30 minutes de manière à engendrer à l'intérieur de la briquette un alliage calcium-silicium,
a été utilisée comme matière première et introduite dans
un four de réduction, contenant une scorie fondue à 150000
en atmosphère d'argon et dans lequel on a laissé ladite briquette se fondre graduellement dans la scorie fondue,
cela après vaporisation complète du magnésium contenu
da.ns la briquette.
Dans la figure 5, la plaque 5a montre l'état de
la briquette magnésienne conforme à la présente invention,
<EMI ID=76.1>
<EMI ID=77.1>
<EMI ID=78.1>
briquette dans la four; la plaque 5c montre l'état de
<EMI ID=79.1>
<EMI ID=80.1>
âpres avoir introduit la briquette dans le four; la plaque 5d montre clairement l'état du four au moment où la briquette a été complètement fondue dans la scorie fondue, à
savoir, 200 secondes après avoir introduit la briquette dans le four. Il est évident que dans ceprocédé tel qu'il
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introduite dans le four, a encore conserva la forme qu'elle avait prise à ce moment et qu'elle est restée à l'état flottant à la surface de la scorie fondue, pendant que la vaporisation du magnésiwn était en cours et même après
que celle-ci avait cessé, La série de photos de la figure 5 montre clairement que la fusion des briquettes a duré à peu près jusqu'au moment où la vaporisation du magnésium a été terminée.
Comme on l'a vu ci-dessus, les briquettes magnésiennes, conformes à la présente invention, prennent part à la réaction pendant tout le temps que dure l'application du procédé susdécrit, Elles servent à accélérer la rapidité de vaporisation du magnésium et à améliorer la production de ce métal. Cet avantage ne peut être obtenu que si la. densité apparente globale se situe entre 1.4 et
<EMI ID=82.1>
entre 35 et 55 % et que si le degré de réfractairité se
<EMI ID=83.1>
<EMI ID=84.1>
Les briquettes magnésiennes à utiliser, conformément à la présente invention, ont une composition telle que leurs composants ont des propriétés physiques dont les valeurs se situent généralement dans les intervalles fixés ci-dessous. Un alliage, composé de silicium en prédominance (alliage tel qu'un ferrosilicium dont la
<EMI ID=85.1>
du silicium, un matériau brut contenant de l'oxyde de magnésium et un matériau brut contenant de l'oxyde de calcium, sont combinés en quantités respectives calculées
<EMI ID=86.1>
<EMI ID=87.1>
Une des exigences essentielles auxquelles doivent satisfaire -les briquettes magnésiennes, conformes à la présente invention, est la suivante. Leur résistance à la compression à la température d'une pièce doit être comprise entre 30 et 230 Kg/om2. Cette résistance à la compression
<EMI ID=88.1>
Dans une briquette, on prélève une éprouvette
d'un volume donné (cela conformément aux prescriptions d'exéoution de la méthode d'essai de l'éprouvette en vue
de déterminer sa résistance à la compression, comma
spécifié par JIS A1108). La force de compression, appliquée à ladite éprouvette dans des directions verticales opposées, est graduellement augmentée jusqu'à ce que l'éprouvette
se rompe, La force de compression qui a provoqué la
rupture est divisée par l'aire de la section transversale
de 1' éprouvette et on admet que le quotient obtenu représente
<EMI ID=89.1>
Les briquettes dont la résistance à la compression à basse température est faible montrent une tendance manifeste à. se désintégrer en une fine poudre, au moment
où. elles sont introduites dans le four de réduction. Lorsqu'il se forme une fine poussière de ce genre, elle
est aspirée vers le bas sans changer d'état à l'intérieur du four de réduction du magnésium dont l'atmosphère est maintenue sous une pression réduite puis elle est recueillie dans le condenseur à l'intérieur duquel elle se mélange au magnésium métallique déjà condensé. Il en résulte alors que le degré de pureté du magnésium produit est abaissé
et il en est de même de la production de magnésium qui se dégrade. Il y a lieu d'éviter le plus possible qu'une
<EMI ID=90.1>
savoir pendant la vaporisation du magnésium et pendant la production de celui-ci.
Bine que les dimensions des 'briquettes prises individuellement ne soient pas spécifiquement limitées, le diamètre des briquettes doit être au moins égal à
2 mm, celà pour qu'au cours de l'opération de réduction, elles ne soient pas évacuées par le four dans un état qui pourrait faire supposer qu'elles n'ont pasété réduites au cours de l'opération de réduction. Généralement, on utilise des briquettes dont le diamètre est compris entre 5 et 50 mm.
C'est pour obtenir du magnésium d'un haut degré
<EMI ID=91.1>
dimension qui convient. Même lorsque la poudre et les briquettes ont une seule et même composition chimique, il y a une différence marquée dans la production et la
qualité du magnésium pour les raisons susdécrites. Celles-ci
<EMI ID=92.1>
Le matériau brut (contenant du magnésium) à introduire dans le four comme minerai brut de magnésium
<EMI ID=93.1>
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généralement introduit à l'intérieur du four de manière à "atterrir" sur la surface libre de la scorie fondue considérée comme une substance quasi-rigide, ce qui
<EMI ID=95.1> suivant les circonstances. On exige donc que les briquettes aient une résistance à la compression à la température d'une pièce, dépassant un niveau fixé, cela de manière à éviter qu'elles soient réduites en une fine poudre par l'effet de la collision au point de chute. Forts de l'expérience acquise à ce sujet dans la conduite des fours, les inventeurs ont pu affirmer que la limite inférieure
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résistance à la compression à la température d'une pièce
<EMI ID=99.1>
la gamme de 25 à 18 Kg/om2 par exemple, on a vu que la moitié du nombre total desdites briquettes se désintégraient et volaient dans toutes les directions sous forme de poussière lorsque ces briquettes étaient introduites dans le four et qu'on les faisait tomber d'une hauteur de 2.50 m
<EMI ID=100.1>
de désintégration lorsqu'elles ont été introduites dans le four d'une manière semblable.
<EMI ID=101.1>
valeur de la limite supérieure représente le niveau le plus élevé qu'on peut atteindre en fabriquant les briquettes au
<EMI ID=102.1>
tenu de la densité globale apparente et du degré de porosité ! globale désirés pour que les briquettes magnésiennes satisfassent aux exigences de la présenta invention.
L'élimination désirée de la désintégration possible des briquettes en une fine poudre peut être obtenue même si la résistance à la compression à la température d'une pièce dépasse cette limite supérieure. Lorsque cette. limite supérieure est dépassée, le degré de porosité baisse; la vaporisation du magnésium est fortement gênée; la vaporisation du magnésium ralentit et la production de magnésium diminue. La résistance à la compression à la température d'une pièce doit donc être maintenue par tous moyens au-dessous de la limite supérieure.
Il importe en conséquence que la résistance à la compression à la température d'une pièce, offerte par les briquettes magnésiennes fabriquées conformément à la présente invention, tombe dans un intervalle de valeurs
<EMI ID=103.1>
Les briquettes magnésiennes, fabriquées conformément à la présente invention, peuvent être aisément fabriquées par une méthode connue, en utilisant des matériaux bruts pulvérulents et une machine à faire des 'briquettes ou des tablettes par exemple.
Comme on l'a dit plus haut en détail, la production de magnésium réalisé en utilisant comme source de magnésium
<EMI ID=104.1>
faite ci-dessus, a visiblement pour effet d'accélérer dans une mesure marquée l'opération de réduction et d'augmenter dans une sensible mesure la production de magnésium.
Lorsqu'on utilise des briquettes magnésiennes
<EMI ID=105.1> <EMI ID=106.1>
n[deg.] 7202/1955 du brevet japonais. Pour un volume fixé
du four de réduction, la quantité de minerai de magnésium à traiter pendant un laps de temps fixé pour exécuter l'opération dans laquelle on utilise à cette fin des briquettes fabriquées conformément à l'invention, est deux fois plus grande que celle obtenue en appliquant
<EMI ID=107.1>
briquettes magnésiennes, fabriquées conformément à l'invention, sont imputables à l'accélération manifeste
de la vitesse de vaporisation du magnésium, due aux diverses propriétés mentionnées. Du point de vue opérationnel, lesdites améliorations permettent d'augmenter la
<EMI ID=108.1>
dépasser sensiblement celle obtenue lorsqu'on applique des procédés classiques.
Dans le cas des procédés typiques conventionnels
<EMI ID=109.1>
de 20 mmHg. Dans le cas où le four fonctionne en utilisant des briquettes magnésiennes, conformes à l'invention, le raffinage peut être parfaitement exécuté à une pression interne de 50 mmHg ou même sous pression normale tout en donnant les résultats favorables suapensionnés.
On va maintenant donner une description du
prooédé décrit dans la présente invention et dans lequel
le raffinage nécessaire du magnésium s'effectue en
utilisant des briquettes magnésiennes, conformes à la présente invention.
Dans une opération continue, le procédé de fabrication de magnésium, conforme à la présente invention, est mis en application sous la forme d'une soi-disant réduction pyrolytique d'oxyde de magnésium à haute température, lequel procédé comprend l'introduction de briquettes brutes dans un four électrique dans lequel
la scorie est retenue à l'état fondu et oblige ainsi
les briquettes à produire de la vapeur de magnésium.
<EMI ID=110.1>
réaction de réduction à progresser à l'intérieur des briquettes tandis que celles-ci sont retenues à l'état flottant à la surface de la scorie fondue, de sorte que les briquettes dégagent de la vapeur de magnésium et que cette vapeur se oond.ense, tandis que par la suite on laisse les briquettes se dissoudre dans la scorie fondue, cela après que la vaporisation du magnésium, provenant des briquettes, est achevée.
Les briquettes sont fabriquées en utilisant de l'oxyde de calcium, de l'oxyde de magnésium et des composants naturellement présents dans le magnésium brut et au moins un élément choisi dans le groupe du silicium
et du ferrosilioium, si c'est nécessaire, en présence
d'un liant, ajouté à ceux-ci. Lorsque les briquettes sont introduites dans le four électrique, un alliage de calcium-silicium est d'abord produit à l'intérieur des briquettes, taudis que ces briquettes restent à l'état flottant à la surface de la scorie fondue. L'oxyde de magnésium réagit ensuite sur l'alliage, calcium-silicium, pour libérer la vapeur de magnésium. Dès que les briquettes sont libérées de leur magnésium, on les laisse se dissoudre et s'enfoncer dans la scorie fondue.
Dans une autre composition possible, les briquettes sont faites au moyen d'oxyde de calcium, d:un alliage
<EMI ID=111.1>
l'oxyde de magnésium et des composés, naturellement présents dans le minerai de magnésium, de ferrosilicium
et de silicium. Pour fabriquer les briquettes magnésiennes nécessaires pour appliquer le procédé décrit dans l'invention il est également possible d'utiliser une composition contenant de l'oxyde de magnésium, des composants naturellement présents dans le minerai de magnésium et un alliage, calcium-silicium. Les briquettes d'une quelconque des compositions mentionnées doivent invariablement rester
<EMI ID=112.1>
conserver intacte leur forme jusqu'à ce que s'achève la production de vapeur de magnésium, due à la réaction de l'oxyde magnésium sur l'alliage calcium-silicium, présent dans les briquettes.
Il est désirable que la scorie fondue ait un poids spécifique de 2.9 g/cm3. Les propriétés physiques que les briquettes doivent avoir pour satisfaire aux exigences susmentionnées sont telles que le poids spécifique
<EMI ID=113.1>
<EMI ID=114.1>
<EMI ID=115.1>
briquettes magnésiennes, conformes à l'invention, Comme
<EMI ID=116.1>
ce diagramme a été établi pour appliquer l'invention en pratique. Les lignes droites qui figurent dans le diagramme représentent des lignes d'iso-dansité des grandeurs (en g/cm2) des valeurs numériques, indiquées à côté des lignes. La zona indiquée en A représente ce
<EMI ID=117.1>
suite de la réaction de la dolomie grillée et du silicium. Cette composition est identique à celle de la scorie
bien connue des hauts-fourneaux. En ce qui concerna le procédé Magnetherm, la scorie est fondamentalement choisie dans le voisinage de cette composition. Dans la zone B figurent les scories ayant une concentration en alumine accrue en vue d'abaisser le point de fusion de la scorie. La scorie à utiliser dans la présente invention figure <EMI ID=118.1>
<EMI ID=119.1>
Les points mis en lumière au cours de recherches orientées vers le développement du procédé, conforme à la présente invention et aux résultats des expériences faites dans cette direotion vont être exposés dans le texte qui suit.
La réaction aboutissant à la production de magnésium au départ de dolomie grillée, cela. en utilisant du silicium comme agent de réduction, à savoir la réaction de la aolomie grillée sur le silicium s'exprime
<EMI ID=120.1>
<EMI ID=121.1>
Les inventeurs ont découvert que dans cette réaction, 1) l'oxyde de calcium et le silioium réagissant très rapidement l'un sur l'autre pour produire un alliage calcium-silicium et qu'ensuite 2) l'oxyde de magnésium
est réduit par ledit alliage calcium-silicium pour donner naissance à de la vapeur de magnésium à. haute pression de vapeur. Cette connaissance a conduit les inventeurs à découvrir un procédé de produotion de magnésium présentant un avantage de toute première importance.
La formation rapide dudit alliage calcium-silicium sera expliquée en se référant aux figures 7 et 8.
La figure 7 est un diagramme typique de diffraction par rayons X que la présente recherche a en ordre principal permis d'obtenir. Dans le diagramme, A désigne un spectre <EMI ID=122.1>
D, E et F montrent les raies du spectre de diffraction des produits, respectivement obtenus en mélangeant du. silicium et de l'oxyde de calcium en quantités, calculées,
<EMI ID=123.1>
du silicium et de la aolooie grillée en quantités
<EMI ID=124.1>
Si/CAO - 5/4.et du ferrosilioium, ayant une teneur de
<EMI ID=125.1>
calculées de manière à obtenir un rapport moléculaire
<EMI ID=126.1>
traitement thermique en atmosphère d'argon, à la tempéra-
<EMI ID=127.1>
voir que les raies du spectre de diffraction, indicatrices des caractéristiques des différents mélanges se trouvent
<EMI ID=128.1>
Dans le diagramme de diffraction D, les raies de diffraction pour les matériaux bruts Si et CaO sont pratiquement éteintes et en leur lieu et place on a. observé de nombreuses raies de diffraction qui indiquent
<EMI ID=129.1> comprendre le mécanisme imaginé par les inventeurs pour expliquer théoriquement comment ce passe la réaction.
<EMI ID=130.1>
silicium pur.
<EMI ID=131.1>
Si en CaSi2 dans une opération au cours de laquelle des 'briquettes, produites, en mélangeant du silicium et de l'oxyde de calcium en quantités permettant d'obtenir un rapport moléculaire Si/CaO - 5/4 et préparées de manière à avoir un poids spécifique de 1.8 sont chauffées dans une atmosphère d'argon sous la pression d'une atmosphère. Dans la graphique, l'ordonnée mesurée sur l'axe vertical représente le taux de réaction en% et l'abscisse mesurée
<EMI ID=132.1>
tandis que les courbes dans la. colonne supérieure représente des données impliquant des températures de
<EMI ID=133.1>
la réaction solide-liquide progresse dans une mesure notable.
Les inventeurs ont mesuré quantitativement pour la première fois la vitesse de formation d'alliage calcium-silicium comme décrit ci-dessus.
On va maintenant décrire la manière de produire facilement de la vapeur de magnésium en faisant réagir
<EMI ID=134.1>
de magnésium.
Lorsqu'on prend en considération la production susmentionnée d'alliage calcium-silicium, il est logique d'admettre que la réaction de la dolomie calcinée et du silicium aux hautes températures comprend les réactions suivantes des composants des formules (2) à (5) et
que la pression de vapeur du magnésium est exprimée Par
<EMI ID=135.1>
<EMI ID=136.1>
La. formule. (2) exprime une réaction qui donne naissance à l'alliage calcium-silicium. Les formées
<EMI ID=137.1>
précédentes, m et n ensemble désignent la proportion de réactions de la formule (4) et de la formule (5) au
<EMI ID=138.1> exprime une réaction dans laquelle Ca2Si04 est formé par le matériau brut, le CaO provenant de la réaction de la
<EMI ID=139.1>
<EMI ID=140.1>
sium, thermochimiquement définie en partant des formules
<EMI ID=141.1>
pression de vapeur du magnésium définie par les formules
(4) et (5).
Dans la figure 9, l'axe horizontal est gradué en pourcentages exprimant la composition de l'alliage
<EMI ID=142.1>
de la vapeur de magnésium à 12000C. Dans le diagramme, les courbes indiquées en A et B représentent les valeurs calculées à partir de la formule. (6) tandis que la courbe
<EMI ID=143.1>
effectivement trouvés. A 1200[deg.]C, l'alliage calcium-
<EMI ID=144.1>
La figure 9 permet d'observer une tendance de la pression de vapeur du magnésium à augmenter avec l'augmentation de la teneur de l'alliage calcium-silicium en calcium.
On a également mesuré la pression d'équilibre de la vapeur de magnésium dans l'intervalle de température
<EMI ID=145.1>
inventeurs n'ont jamais essayé de mesurer la pression d'équilibre de la vapeur de magnésium à ces hautes températures.
Concrètement, de la dolomie grillée et du silicium métallique ont été tous deux pulvérisés jusqu'à obtenir des particules suffisamment fines pour pouvoir passer à travers un tamis do 80 mailles. Les poudres obtenues ont été mélangées en quantités calculées de <EMI ID=146.1>
Le mélange résultant a été moulé en briquettes d'un poids spécifique apparent de 1.8 g/om3. Les briquettes ainsi préparées sont chauffées en atmosphère d'argon à la Température de 1200[deg.]C, sous pression normale pendant cinq minutes, de manière à produire dans le four, un alliage Les briquettes spécimen ainsi chauffées ont alors été éprouvées pour la pression d'équilibre de la vapeur de magnésium. Les résultats obtenus ont été les suivants :
<EMI ID=147.1>
On a constaté que tous ces résultats étaient régis par l'expression suivante
<EMI ID=148.1>
Cette formule permet de voir que la température à laquelle la pression de vapeur de magnésium atteint
<EMI ID=149.1>
Par contraste avec le procédé Magnetherm, une dolomie granulaire est introduite et dissoute dans une scorie fondue, à composants multiples, dans laquelle un ferrosilicium granulaire, séparément introduit dans la
<EMI ID=150.1>
dans ladite scorie, celà comme indiqué par la formule (8) avec ce résultat que ladite réaction produit du magnésium.
<EMI ID=151.1>
La pression d'équilibre de la vapeur de magnésium existant dans oe cas est exprimée par la formule suivante(9)
<EMI ID=152.1>
<EMI ID=153.1>
la vapeur de magnésium, thermochimiquement fixée à conditions que les composants impliqués dans la formule 8 aient chacun comme grandeur d'activité le nombre 1 et que a indique la grandeur d'activité de chaque composant dans la scorie fondue.
Un essai effectué en vue d'arriver à ce que la
<EMI ID=154.1>
un niveau élevé est difficile à réaliser parce que cet effort implique la nécessité d'élever le point de fusion
de. la scorie. A des températures de 1600[deg.]C environ,
la pression d'équilibre de la vapeur de magnésiumn indiquée par la formule (9) n'est que de l'ordre de plusieurs dizaines de mmHg. Par contraste, on obtient dans la réaction, oonforme à la présente invention, une
pression d'équilibre extrêmement élevée de la vapeur de manésium susdécrite. C'est pourquoi la rapidité de la réaction et la conversion peuvent toutes deuxe�re maintenues à des niveaux extrêmement élevés, cela sans qu'il faille atteindre une température particulièrement plus élevée
eu un degré de vide plus élevé dans l'opération de réduction.
En outre, la possibilité d'accélérer la oonsommation des électrodes) à cause de la réaction du charbon
des électrodes sur la scorie fondue et de celle des gaz
<EMI ID=155.1>
laquelle ces produits réagissent sur la vapeur de magnésium pour produire des impuretés telles que C, Si et MgO à l'intérieur du magnésium condensé, est réduite dans une mesure notable. Cette observation suggère que le procédé décrit dans la présente invention permet d'obtenir un magnésium d'un degré élevé de pureté.
On va maintenant décrire les mesures concrètes proposées dans la présente invention pour permettre à l'effet susmentionné de se manifester dans toute sa plénitude ainsi que les mesures adoptées pour contrôler
la composition de la scorie fondue, la température, les autres conditions opératoires, etc.
Lorsque les briquettes d'un poids spécifique
<EMI ID=156.1>
pendant qu'elles restent à l'état flottant, à la surface de la scorie fondue, cela. de telle manière que ladite réaction qui produit l'alliage calcium-silicium et engendre de la vapeur de magnésium progresse rapidement. Pendant que cette réaction est en cours, les briquettes utilisées comme matière première sont retenues à une température relativement plus faible que celle de la scorie fondue, cela à cause du caractère endothermique de ladite réaction.
Elles ne sont pas facilement "mouillées" par la scorie fondue, cela parce que la vapeur de magnésium se vaporise au départ des briquettes et qu'il reste encore de l'alliage de silicium à l'intérieur des briquettes. C'est pourquoi la dissolution des briquettes à l'intérieur de la scorie fondue peut être réduite au minimum. Puisque la réaction qui produit le magnésium est pratiquement terminée, les
<EMI ID=157.1>
température probhe de celle de la soorie fondue et en
même temps, le "mouillage" des briquettes par la scorie fondue est aooéléré dans une mesura correspondante.
C'est pourquoi, les briquettes sont rapidement dissoutes. Après cela, elles ne sont pas plus longtemps en réaction et leur composition reste inchangés. Pour cette raison, les compositions de la scorie fondue sont à tout moment identiques à oelles des briquettes résiduelles, dans lesquelles la vaporisation du magnésium est pratiquement terminée. Ceci signifie que ladite composition est uniformément répartie dans tout l'intérieur du four.
Un exemple typique est décrit à la figure 10. Le diagramme de la figure 10 représente les résultats typiques d'un test effectué par le procédé de la présenta invention
(comme indiqué plus loin dans l'exemple 1), dans lequel l'abscisse, reportée sur l'axe horizontal, représente la hauteur verticale de la scorie, de la surface de la scorie fondue à la solu du four et dans lequel l'ordonnée, reportée sur l'axe vertical, représente les concentrations dee composante individuels de la soorie en fonction des hauteurs indiquées. On voit que la composition de la scorie fondue est uniforme à l'intérieur du four et indépendante de sa hauteur dans le four, <EMI ID=158.1> diqué plus loin dans l'exemple comparatif 1). Il ressort clairement, du diagramme de la figure 11 que l'oxyde de magnésium est en quantité plus grande dans la couche de
scorie fondue, située à proximité de la surface de
<EMI ID=159.1>
magnésium qui s'est dissous à la surface de la scorie
<EMI ID=160.1>
forme de gouttes, à, l'intérieur de la scorie fondue pour produire de la vapeur de magnésium. Par suite de cette réaction, la concentration de l'oxyde de magnésium dans la scorie fondue décroît graduellement dans la
<EMI ID=161.1>
La répartition de la concentration dans la scorie fondue, telle qu'elle est décrite plus haut, est loin d'avoir une portée minime sur le maintien de l'état fondu
<EMI ID=162.1>
dans le texte, en se référant aux figuros 12 et 13.
La figure 12 représenta les résultats obtenus par le procédé <EMI ID=163.1>
et l'autre de ces diagrammes, l'abscisse, reportée sur l'axe horizontal, représente le taux de réaction ($) et l'ordonnée, reportée sur 1-'axe vertical, le point de fusion de la scorie. Là où la répartition de la concentration est uniforme, une toile uniformité pouvant être obtenue en appliquant le procédé conforme à la présente <EMI ID=164.1>
relativement 'basses, La scorie à l'état fondu., cela. dans une large gamme de taux de réduction, comme le montre clairement la figure 12.
<EMI ID=165.1>
tendance à présenter un gradient vertical comme c'est
<EMI ID=166.1>
alors atteindre des températures relativement élevées pour maintenir la scorie à l'été t fondu, comme le montre clairement la figure 13. Si la température de service
<EMI ID=167.1>
ost à l'état solide à moins que la production de magnésium
<EMI ID=168.1>
<EMI ID=169.1>
d'autant plus difficile que la température ot le taux
de réduction doivent à la fois être maintenus à tout
moment, à des niveaux élevés.
Les traite caractéristiques de la présente invention, réalisée en se basant sur des considérations mises en
lumière dans la description de l'invention., faite pas les inventeurs vont être décrites ci-dessous.
Les matériaux bruts utilisés pour appliquer le procédé conforme à la présente invention, ne doivent être mélangés qu'en quantités respectives telles que la scorie restant après achèvement de la réaction qui produit le
1
magnésium, tombera par la suite dans l'intervalle classique des compositions des scories de haute-fourneaux.
<EMI ID=170.1>
Il s'ensuit que les composants constituant les briquettes utilisées comme matières premières, devraient �tre tels que les rapports moléculaires suivants soient
<EMI ID=171.1>
aux briquettes ou elle peut être introduite dans le four, seule, briquettes à part.
Les composants, chacun sous forme pulvérulente sont mélangés dans un rapport déterminé et le mélange résultat est moulé de manière à former des 'briquettes. Dans ce cas, l'alumine peut être ajoutée aux autres composants et incorporée aux dites briquettes ou elle
<EMI ID=172.1>
part, dans l'un et l'autre cas, en quantité telle que les rapports moléculaires susvisé:;; sciant compris dans les intervalles susmentionnés.
Il importe que les briquettes, introduites dans le four, continuent à flotter, en restant sous une
<EMI ID=173.1>
cela jusqu'à co que s'achève la réaction en cours à l'intérieur des briquettes. Pour satisfaire à cette conditions, il faut que les briquettes aient un poids
<EMI ID=174.1>
On va maintenant décrire les conditions de fonctionnement du four.
Il faut que ces conditions de fonctionnement soient telles que la réaction qui engendre, à l'intérieur des briquettes, un alliage calcium-silicium ainsi que la réaction de réduction de l'oxyde magnésium par l'alliage caloium-silicium soit rapidement terminée et que les briquettes résiduelles soient ensuite dissoutes. Dans
la présente invention, les températures auxquelles cette exigence est satisfaite ont été fixées de manière à être comprises entre 1300 et 1700[deg.]C. La pression sous laquelle l'intérieur du four est à maintenir a été fixée de telle manière que sa valeur se situe entre celle fournie par la relation susmensionnée Log P - 10,454/T + 8.706 et
<EMI ID=175.1>
fur et à mesure que la température de service s'élève.
La rapidité de la réaction de réduction augmente au fur
et à mesure que décroît la pression de service. Il peut donc être désirable que la température de service soit augmentée et que la pression de service décroisse sans
que cela nuise à la réaction de réduction elle-même. La limite supérieure susmentionnée de la température de
service et la limite inférieure de la pression de service sont néanmoins fixées en tenant dament compte de la résistance thermique de l'équipement do réaction, de la réactivité entre la scorie fondue et le carbone des électrodes, etc. Ladite limite inférieure de l'intervalle de température a été fixée en considération de la température la plus
basse possible qui permet à la scorie de rester à l'état fondu.
<EMI ID=176.1>
électrique dont l'intérieur est maintenu dans les conditions opératoires susmentionnées, elles flottent sur la scorie fondue et en mine temps elles s'exposent à la ohaleur du four. En un temps extrêmement court, un alliage calcium-silicium à l'état fondu se forme à l'intérieur des briquettes et cet alliage entre immédiatement en réaction, solide-liquide, avec l'oxyde de magnésium solide pour libérer la vapeur de magnésium. Dans tout ce processus les briquettes restent à l'état flottant. Les briquettes résiduelles dans lesquelles ladite production de vapeur de magnésium est pratiquement achevée sont rapidement dissoutes et converties en scorie fondue. La scorie fondue est évacuée de l'intérieur au four, à intervalles de temps convenables, dans une grande mesure comme celà se pratique ordinairement dans le four électrique classique.
D'autre part, la vapeur de magnésium est conduite dans un dispositif convenable connu tel que par exemple un condensateur dans lequel elle est liquéfiée ou solidifiée par refroidissement et en conséquence, obtenue comme produit final.
L'effet de la. présente invention, manifesté dans la production de briquettes, contenant du magnésium et dans la production de magnésium métallique sera décrit dans le texte ci-dessous, en se référant aux versions préférées de l'invention et à des exemples permettant des comparaisons. j
Exemple 1
Des briquettes vertes, préparées en mélangeant du ferrosilicium (alliage ayant une teneur en silicium
<EMI ID=177.1>
magnésite calcinée en quantités telles que les rapports moléculaires suivants prennent respectivement les
<EMI ID=178.1>
été soumises à une oalcination à 1200[deg.]C pendant 30 minutes de manière à devenir des briquettes magnésiennes thermiquement traitées, ayant une micro structure, comprenant des grains de ferrosilicium, dont le diamètre de la plus grande particule est de 0,1 mm et des autres grains dont
<EMI ID=179.1>
cône pyrométrique n[deg.] 30 et mesurant 20 mm de diamètre moyen. Dans les conditions opératoires ci-dessous indiquées, ces briquettes magnésiennes thermiquement traitées ont été soumises à un raffinage pour produire du magnésium.
<EMI ID=180.1>
<EMI ID=181.1>
Quantité de briquettes, introduite comme matière première - 87.6 Kg/h
Pression à l'intérieur du four (atmosphère
<EMI ID=182.1> Le calcul contre que cette opération a permis de produire 17 kg de magnésium par heure.
Exemple 2
<EMI ID=183.1>
en quantité telle que les rapports moléculaires suivants prennent les valeurs suivantes :
<EMI ID=184.1>
et que elles acquièrent une microstructure, contenant des grains de ferrosilicium dont le diamètre de la plus
<EMI ID=185.1>
<EMI ID=186.1>
apparente à la compression de 230 Kg/cm2 à la température
<EMI ID=187.1>
degré de réfractairité du cône pyrométrique n[deg.] 21 et qu'en diamètre, elles mesurent 5 à 50 mm. Dans les conditions opératoires indiquées ci-dessous ces briquettes ont été soumises à un raffinage qui a permis de produire
<EMI ID=188.1>
Quantité de briquettes introduites dans le four
<EMI ID=189.1>
Le calcul montre que cette opération a permis
<EMI ID=190.1>
Exemple comparatif 1
Le ferrosilicium et la dolomie, ayant chacun
<EMI ID=191.1>
<EMI ID=192.1>
traités par la suite de manière à former des briquettes. Dans les mêmes conditions opératoires que oelles décrite dans l'exemple 1, (eau.! la pression à l'intérieur du four
17 mmHg), la poudre mélangée a été traitée par le procédé
<EMI ID=193.1>
et dissoute dans la scorie fondue et dans lequel la
charge fondue a dégagé de la vapeur de magnésium)* En conséquence, ce traitement a donné les résultats suivants
<EMI ID=194.1>
Exemple comparatif 2.
Des briquettes magnésiennes, traitées thermiquement et d'une composition telle que les rapports moléculaires suivants ont les valeurs suivantes s
<EMI ID=195.1>
<EMI ID=196.1>
de 2.3 g/om3, une résistance à la compression de 240 Kg/cm3 à la température d'une pièce, un de gré de porosité globale <EMI ID=197.1>
que celles indiquées dans l'exemple 1. le rendement en
<EMI ID=198.1>
<EMI ID=199.1>
Dans une toile opération, la résistance à la. compression à la température d'une pièce a été si élevée que les briquettes n'ont pu se désintégrer en une fine
<EMI ID=200.1>
Puisqu'elles avaient un poids spécifique apparent trop
élevé, les briquettes introduites dans le four ontété partiellement submergées dans la scorie fondue et c'est pourquoi il s'est produit un ralentissement dans l'évaporation du magnésium. Le degré de réfraotairité étant en outre
trop élevé, on a observé que la dissolution des briquettes résiduelles dans la scorie fondue, laquelle dissolution
se serait autrement produite rapidement une fois achevée
<EMI ID=201.1>
manière régulière.
Les facteurs désavantageux susmentionnés sont
<EMI ID=202.1>
Exemple comparatif 3
On a préparé des briquettes magnésiennes, thermiquement traitées et ayant la même composition que celles des briquettes de l'exemple 2 comparatif, à savoir des briquettes, ayant un poids spécifique apparent global de
<EMI ID=203.1>
<EMI ID=204.1>
les mêmes conditions opératoires que celles de l'exemple 1. En conséquence, le rendement en magnésium n'a été que de <EMI ID=205.1>
Le magnésium métallique obtenu à la suite de
ce traitement contenait de grandes quantités d'inclusions constituées par de la magnésie en poudre et d'autres impuretés, cela, probablement parce que les briquettes avaient été sérieusement désintégrées et réduites en une fine poudre au moment de leur introduction dans le four, cette désintégration étant due à l'insuffisance de leur poids spécifique apparent, de leur degré de porosité et
de leur résistance à la compression.
Exemple 3
On a utilisé un four électrique d'une construction, illustrée à la figure 14. Dans le diagramme, 1 désigne un réservoir de stockage pour briquettes utilisées comme matières premières, ce réservoir étant pourvu d'une unité à registre, capable de débiter des briquettes d'une manière continue ou intermittente; 2, une entrée pour les matières premières, 3, un espace supérieur à l'intérieur du. four;
<EMI ID=206.1>
sole du four; 6 un robinet; 7, une sortie pour la vapeur de magnésium; 8, un dispositif pour refroidir la vapeur
<EMI ID=207.1>
doublée de plaques de carbone. Le four a un diamètre
<EMI ID=208.1>
En utilisant comme matériaux brut, 80 % de
<EMI ID=209.1>
<EMI ID=210.1>
<EMI ID=211.1>
<EMI ID=212.1>
une dimension de particule suffisamment fine pour passer à travers un tarais de 80 mailles, des briquettes ayant un poids spécifique apparent de 1.8 g/cm3 et un diamètre moyen de 10 mm. L'atmosphère intérieure du four a été déplacée par de l'argon et on a réglé la pression à l'intérieur du four de manière à y faire régner un vide de 50 mmEg. La température de réactior. à l'intérieur du
<EMI ID=213.1>
des briquettes et de l'alumine. Lorsque la scorie fondue a augmenté de volume de telle manière que son niveau
<EMI ID=214.1>
des matériaux bruts a été temporairement suspendue poux permettre à la pression régnant à l'intérieur du four de
<EMI ID=215.1>
entier de magnésium produit et la moitié du volume de la scorie fondue a été évacuée du four. Puis on a fait le vide à l'intérieur du four jusqu'à ce qu'il règne dans
<EMI ID=216.1> les matériaux bruts. En répétant ce cycle, on a effectué l'opération d'une manière stable. Les conditions opératoires impliquées dans ce cas et les résultats de 1'opérations, calculés par heure sont les suivants et les suivantes :
<EMI ID=217.1>
Exemple comparatif 4
La même opération que celle décrits dans l'exemple 1 a été effectuée sauf que la même dolomie grillée, le même ferosilicium et la même alumine que celui et celles utilisées dans l'exemple 1 ont été chacun réglés de
<EMI ID=218.1>
5 à 14 millimètres et stockés ou stockées dans des réservoirs de stockage séparés. Au moment de leur introduction dans le four, ces matériaux sont fournis en quantités respectives telles qu'ils donnent les mêmes rapports de mélange que celui de l'exemple 1. Les quantités de matériaux, introduites dans le four ont été fixées à des niveaux tels qu'il ne puisse se développer à la surface de la scorie fondue, aucune couche solide. Les résultats obtenus sont ceux reproduits ci-dessous
<EMI ID=219.1>
La comparaison de l'exemple 3 et de l'exemple comparatif 4 montre clairement que le procédé décrit . dans la présente invention permet d'obtenir du magnésium avec un rendement notablement plus élevé que celui obtenu <EMI ID=220.1>
Exemple 4
On a effectué dans son entièreté la même opération que celle décrite dans l'exemple 1, sauf' que la quantité de matériaux brut introduites dans le four a été environ doublée (à peu près triplée par rapport à l'exemple comparatif 1). En dépit de la. quantité accrue de
matériaux bruts introduits dans le four l'opération a
pu être exécutée d'une manière stable sans trouble opérationnel quelconque. Les résultats obtenus en effectuant cette opération ont été les suivants :
<EMI ID=221.1>
A method of manufacturing
briquettes, having an apparent specific weight, included
<EMI ID = 1.1>
<EMI ID = 2.1>
<EMI ID = 3.1>
first for pyrolytic reduction of magnesium
high temperature.
A method of manufacturing is also described herein.
tion of magnesium by pyrolytic reduction at high
temperature, characterized in that the said briquettes
used as raw material for high reduction
temperature, are retained in the liquid state and not disintegrated.
greasy, on the surface of the slag formed in the electric furnace until the vaporization of the magnesium ceases
from said briquettes.
This invention relates to the manufacture of
magnesian briquettes, which briquettes, in the
process used to refine magnesium ore, in
extracting from said ore the magnesium in the vapor state,
<EMI ID = 4.1>
vaporization of magnesium and improve in a way
sensitive magnesium production. It also has for
object the production of magnesium by pyrolytic reduction
at high temperature using for this purpose the
magnesian briquettes.
Metallic magnesium is obtained by pyrolytic reduction of magnesium oxide at high temperature and more precisely by reducing with silicon, used as a reducing agent, roasted natural dolomite or
<EMI ID = 5.1>
a high temperature, under a high degree of vacuum, so as to give rise to magnesium vapor which can then be condensed and pass in the liquid state or in the solid state. As an example of typical high temperature pyrolytic reduction processes heretofore used s. commercial scale, we can cite the process
<EMI ID = 6.1>
In the Pidgeon process, an externally heated steel retort is loaded with a quantity of raw materials in the form of briquettes. These raw materials, maintained at a
<EMI ID = 7.1>
are easy to react and the magnesium which is released from the briquettes in the form of vapor is then condensed to a solid state in a low temperature zone. The solid state magnesium and residual slag are then removed from the retort. Thereafter, the empty retort is filled with a new quantity of raw materials.
The process is therefore applied in a discontinuous manner, in batches. Since the raw materials are introduced in batches into the retort and the magnesium productions are limited by the dimensions of the retort, this method is inefficient for mass production.
<EMI ID = 8.1>
electric vacuum type in which the molten slag
serves as an element having an electrical resistance and functions as an internal source of heat by the Joule effect heat generator accompanying the reaction. The furnace is loaded with raw materials, such as, for example, ferrosilicon and roasted dolomite, which are respectively in the form of particles 5 to 15 mm in diameter. The raw materials then kept at
<EMI ID = 9.1>
mercury are reacted and consequently generate magnesium vapor. At fixed time intervals the molten slag is allowed to flow out of the furnace, which gradually accumulates inside the furnace. If we adopt this method, we see that it is easy to increase the magnesium production capacity. While the Pidgeon process makes it possible to produce 60 to 100 kg of
<EMI ID = 10.1>
However, since the reaction which produces magnesium takes place in the liquid phase, the application of the Magnetherm process poses various problems, such as lowering the reaction rate, degraded production of magnesium, accelerated consumption of electricity. -
<EMI ID = 11.1>
slag, lowering the degree of purity of magnesium produced and difficulty in controlling the reaction.
A group of inventors including one of the present inventors has previously developed a process capable of providing improved production of magnesium while eliminating the adverse effects of the above problems. he
<EMI ID = 12.1>
<EMI ID = 13.1> <EMI ID = 14.1>
<EMI ID = 15.1>
said Japanese patent application. This is an improved process, in which metallic magnesium is obtained by using as raw material a mixture of magnesium oxide and calcium oxide, reducing this mixture with silicon at a high temperature - to produce magnesium vapor and condense this vapor.
To be precise, this improved process has two phases In the first phase, the briquettes are prepared by mixing with a substance composed of magnesium oxide and calcium oxide at least one element chosen from the group
<EMI ID = 16.1>
minimize the generation of nagnesium vapor
<EMI ID = 17.1>
subsist inside your briquettes. In the second phase, said briquettes, containing the alloy
<EMI ID = 18.1>
heating so that the magnesium oxide present in the briquettes is reduced to magnesium.
This process is therefore applied in two phases! in
<EMI ID = 19.1>
<EMI ID = 20.1>
and we vaporize the magnesium!
The observation of the behavior of the briquettes inside the oven during the operation actually to be carried out confirmed in the mind of the inventors the idea that one could obtain another improvement in the production of magnesium by limiting to certain ranges of specific values. the physical properties of briquettes. The present invention is based on the knowledge of this fact, acquired through experience.
<EMI ID = 21.1>
advantageously used for carrying out the pyrolytic reduction of magnesium oxide.
Another object of the invention is to provide a process for producing magnesium in an amount
<EMI ID = 22.1>
magnesium oxide.
To achieve the aforementioned purposes, briquettes
<EMI ID = 23.1>
at high temperature and the components of which are
<EMI ID = 24.1>
of a composition comprising magnesium oxide,
the components naturally present in the ore of magnesium, of an element selected from the group of ferrosilicon, silicon and calcium oxide
2) of a composition comprising a calcium-silicon alloy in addition to the components of said composition or
3) of a composition comprising magnesium oxide, components naturally present in the ore of magnesium and a calcium-silicon alloy. These briquettes are characterized by the fact that they have a specific weight
<EMI ID = 25.1>
when compressed at room temperature, being between 30 and 230 Kg / cm2, an overall degree of porosity is
<EMI ID = 26.1> located between that of pyrometric cone n [deg.] 15 and that
<EMI ID = 27.1>
When these magnesian briquettes are introduced into an electric furnace containing slag, they do not submerge under the slag but float on the surface thereof and under the very conditions of the reaction.
<EMI ID = 28.1>
the inside of the briquettes, taken individually. As a result, the magnesium vapor is generated at the start of the briquettes. After said production of magnesium vapor, these briquettes sink and melt into
slag. The briquettes are retained in the floating state until said production of magnesium vapor ceases. In other words, the briquettes remain on the surface of the slag from the moment they are introduced into the kiln until the moment the steam is produced.
of magnesium is complete. The floating state, in which these briquettes are retained between the two points of the
<EMI ID = 29.1>
invention. It is only because of the particular behavior of the briquettes that the process described in the present invention makes it possible to produce magnesium with an excellent roundness, superior to that obtained by applying the known conventional process.
Figures 1 (a) and (b) are micrographs of magnesian briquettes, obtained by treating
<EMI ID = 30.1>
minutes.
Figures 2 (a) and (b) are micrographs
of magnesian briquettes obtained by treating briquettes
<EMI ID = 31.1>
Figures 3 (a) and (b) are micrographs of green briquettes prepared using dolomite and
<EMI ID = 32.1>
Figures 4 (a), (b), (o) and (d) and (e)
are a series of photographs, illustrating the process of producing magnesium vapor in an electric oven from green magnesium briquettes.
Figures 5 (a), (b), (c) and (d) are micrographs, illustrating the process, for producing magnesium vapor in an electric furnace, starting from heated magnesium briquettes.
Fig. 6 is a diagram showing the relationship between composition and specific gravity of slag. Figure 7 is an X-ray diffraction diagram of the raw material and the product. Figure 8 is a diagram, showing the relationship between heating time and conversion determined by <EMI ID = 33.1> equilibrium pressure of magnesium determined with respect to reduction of magnesium oxide by the alloy
<EMI ID = 34.1>
Figure 10 is a diagram, showing the distribution of the composition of the slag within
<EMI ID = 35.1>
present invention.
Figure 11 is a diagram. showing the
<EMI ID = 36.1>
<EMI ID = 37.1> Fig. 12 is a diagram, showing the relationship between the conversion of magnesium oxide and the melting point of slag in the operation carried out by applying the method described in the present invention. Fig. 13 is a diagram, showing the relationship between the conversion of magnesium oxide and the melting point of the slag in the operation carried out by applying the magnetherm process. Fig. 14 is a diagram showing a model of the reaction furnace, used in the preferred versions of the invention and in the Comparative Examples.
In the text which follows, we will first describe the magnesian briquettes used in the present invention. '
Magnesium briquettes are the first material to be processed in a reduction furnace, used to produce metallic magnesium. This is why the
<EMI ID = 38.1>
The present invention can be subjected to a reduction treatment on site or in the case of particular geographical conditions, it can be transferred to a separate location for the reduction treatment necessary there to produce metallic magnesium. They are the raw material in the refining of this metal, developed with a view to significantly improving the speed
vaporization of magnesium as well as the current production of this metal compared to those of known conventional processes. This is why they are of particular interest, as a raw material to be used to produce magnesium by applying the process which
will be described below. If they are used as a raw material for carrying out pyrolytic reduction by any known process, they can be expected to improve the results of the refining operation;
Magnesian briquettes according to the present invention and whose components are invariably in a finely divided and dispersed state are:
1) of a composition comprising magnesium oxide,
the components naturally present in the ore of magnesium, an element chosen from the group of ferrosilicon, silicon and calcium oxide,
2) of a composition comprising a calcium-silicon alloy in addition to the components * of said composition or
3) of a composition comprising magnesium oxide,
the components naturally present in the ore of magnesium and a calcium-silicon alloy. The
briquettes are characterized by the fact that they have an overall specific weight, ranging between 1.4 and 2.2 kg / cm3, a compressive strength at the temperature of a
piece, lying between 30 and 230 kg / cm2, an overall degree of porosity lying between 35 and 55% and one degree
of refractoriness between that of the pyrometric cone <EMI ID = 39.1>
magnesian we do not only benefit the green briquettes obtained by simply mixing the components
and using the resulting mixture to make briquettes but also briquettes obtained by heat treating the green alites briquettes.
Said calcium-silicon alloy and its possible modifications containing additional elements such as the iron-calcium-silicon alloy are collectively referred to hereinafter by the term "calcium-silicon alloy".
The above-mentioned properties of the magnesian briquettes according to the present invention are to be considered as important requirements to which
these briquettes must meet in order to achieve the objectives set, in terms of accelerating the rate of vaporization of magnesium and increasing the current production of magnesium. These requirements will be detailed in the following text.
<EMI ID = 40.1>
according to the present invention, emerges from the micrographs of Figures 1 (a) to. 3 (a) and diagrams of figures
<EMI ID = 41.1>
texture of briquettes.
Figure 1 (a) is a micrograph (magnification
120 times) of a cross section of a magnesian briquette, obtained by mixing and pulverizing dolomite (ore containing magnesium) and ferrosilicon by molding the powder mixture into a briquette shape and then heating this briquette at 1000 [deg.] C for 30 minutes in an argon atmosphere so as to produce a calcium-silicon alloy in the briquette.
<EMI ID = 42.1> Figure 1 (b),, crude ferrosilicon grains, denoted by A, roasted dolomite grains, predominantly containing magnesium oxide and denoted by B and calcium alloy grains -silicon, formed under the aforementioned conditions and denoted by C are distributed in a matrix formed by a mixture of roasted dolomite and calcium-silicon alloy. The specimen shown in Figures 1 (a) and 1 (b) is that of a typical briquette
<EMI ID = 43.1>
1.5. It can be seen that the largest grain size occurs in the grains of roasted dolomite, containing <EMI ID = 44.1>
particle being equal to 0.1 mm. The grains of the other components of the texture are less coarse, the diameter of the partial being less than 0.1 mm.
Figures 2 (a) and 2 (b), illustrating a specimen
of magnesian briquette which has exactly the same composition
<EMI ID = 45.1>
argon atmosphere. In this diameter, E denotes the
<EMI ID = 46.1>
in a matrix which comprises a mixture of roasted dolomite and calcium-silicon alloy, produced as a result of <EMI ID = 47.1>
-shown in Figure 1, it is seen that the 'briquette shown in this diagram has been involved in an anticipated conversion to calcium-silicon alloy to the point of causing the total disappearance of the ferrosilioium particles.
The size of the largest grain particle found in the entire texture does not exceed 0.1 mm.
It can also be seen that the distinct grains distributed in the texture are much finer than those of the briquette shown in figure 1.
Figure 3 illustrates a briquette specimen <EMI ID = 48.1>
mixing the components and using without further processing, the resulting mixture to make briquettes corresponding to the heated briquettes shown in figure 1 and figure 2. In the diagram, F denotes ferrosilicon grains and G denotes dolomite grains <EMI ID = 49.1>
the invention, are characterized by the fact that they have an overall apparent specific weight, lying between 1.4 and <EMI ID = 50.1>
<EMI ID = 51.1>
apparent overall and porosity are the physical requirements that must meet the magnesian briquettes, according to the present invention so that its briquettes
<EMI ID = 52.1>
floating on the surface of the molten slag, this during
<EMI ID = 53.1>
which one uses said briquettes.
<EMI ID = 54.1>
<EMI ID = 55.1>
about. Given the relationship between this specific weight of the molten slag and the vapor pressure of the magnesium, coming from the briquettes, in the kiln of
reduction during the reaction, the fact that the magnesian briquettes described in the present invention have a
<EMI ID = 56.1>
Further, the fact that magnesium briquettes meeting the requirements of the present invention have
<EMI ID = 57.1>
<EMI ID = 58.1>
<EMI ID = 59.1>
<EMI ID = 60.1>
ity "of the briquettes in contact with the metal (molten metal) while the vaporization of the magnesium from inside the briquettes progresses, the heat transfer between the briquettes and the molten slag as well as the thermal conductivity of the briquettes 8, .1 solid state are bonded to each other at the bridge that the molten slag can be applied to the surface of the briquettes in the manner
<EMI ID = 61.1>
said interval. Immediately after being introduced into the oven, the briquettes have a rather limited contact <EMI ID = 62.1>
ity of molten slag on contact with briquettes. It is
<EMI ID = 63.1>
molten slag. Shortly afterwards, the briquettes are enveloped by the molten slag which then forms a layer applied to the surface of the briquettes. This molten slag forming a couehe, passes to the semi-
<EMI ID = 64.1>
briquettes can remain in said floating state, notwithstanding that the difference between the weight
<EMI ID = 65.1>
is of the order of 1.5 to 0.7 g / cE3 (specific weight of briquettes 1.4 to 2.2 g / cn3 and specific weight of molten slag: 2.9 g / cm3) and if we generally accept the theory of Unlike the specific weights, it will be necessary to admit that part of the briquettes will partially sink into the layer of molten slag.
This is not the only reason to require that the degree
<EMI ID = 66.1>
to prevent them from merging into the molten slag on.
to degrade or soften as the magnesium vaporization proceeds as normal.
<EMI ID = 67.1>
n [deg.] 31 are never softened or dissolved but can remain floating on the upper surface of the molten soorie, while the magnesium vaporizes in the reduction furnace, used to produce this metal. Because of this particular behavior of briquettes, the process described in the present invention is perfectly suited to the purpose assigned to it by its inventor. It makes it possible to significantly increase the rapidity of vaporization of magnesium and to improve the production of magnesium; compared to that obtained by applying the
<EMI ID = 68.1>
The raw materials, used to make briquettes, are introduced separately into the kiln where they are allowed to melt into the molten slag.
FIG. 4 and FIG. 5 show how the operations are carried out and show the effects of the invention. Figure 4 shows a series of photographs <EMI ID = 69.1>
which a green magnesian briquette, according to the present invention (it is here a green magnesian briquette, obtained by using a ferrosilicon, having a
<EMI ID = 70.1>
that the following molecular ratios take the following values respectively
<EMI ID = 71.1>
raw material and introduced as such into a reaction furnace, in which the molten slag was at a temperature of 152,000 and in which the said briquette was allowed to melt in the molten slag after having completely vaporized
magnesium, contained therein.
In figure 4, plate 4a shows the state of the green magnesian briquette (confirms to the present invention)
<EMI ID = 72.1>
oven. In this plate, the cylindrical part that gold, sees
in the center is the green briquete and the matrix of the plate is the molten slag.
Plate 4b shows the condition of the same briquette,
20 seconds after its introduction into the oven. We see that the photo of plate 4b is blurry if ibn compares it to that of plate 4a, indicating that the magnesium has started to vaporize at this point to a large extent. Plate 40 shows the state of the briquette 40 seconds after having introduced it into
the oven. The photo shows that the vaporization of magnesium
reached its peak. In plate 4d, showing the state
of the briquette at another advanced stage of its processing (180 seconds after having introduced the briquette
in the oven), it can be seen that the blur is slightly attenuated, indicating that the magnesium vaporization is nearing its end. This plate allows you to see clearly
that, even at this stage, the briquette, introduced at the beginning,
<EMI ID = 73.1>
or softened and melted. It continued to remain floating on the surface of the molten slag. Plate 4e shows the state of the briquette 210 seconds after having introduced it into the oven. This plate clearly shows that at this stage the briquette, in which the vaporization of the magnesium has already ceased, has practically been completely dissolved in the molten slag.
Figure 5 shows a series of photos taken <EMI ID = 74.1>
a magnesian briquette obtained by heating a briquette
<EMI ID = 75.1>
briquette of figure 4) in an argon atmosphere at
12000C for 30 minutes so as to generate inside the briquette a calcium-silicon alloy,
was used as a raw material and introduced into
a reduction furnace, containing a slag melted at 150,000
in an argon atmosphere and in which the said briquette was allowed to gradually melt into the molten slag,
this after complete vaporization of the magnesium content
in the briquette.
In figure 5, plate 5a shows the state of
the magnesian briquette according to the present invention,
<EMI ID = 76.1>
<EMI ID = 77.1>
<EMI ID = 78.1>
briquette in the oven; plate 5c shows the state of
<EMI ID = 79.1>
<EMI ID = 80.1>
after having introduced the briquette into the oven; plate 5d clearly shows the state of the furnace when the briquette was completely melted in the molten slag, at
namely, 200 seconds after placing the briquette in the oven. It is evident that in this process such as
<EMI ID = 81.1>
introduced into the furnace, still retained the form it had taken at that time and remained in a floating state on the surface of the molten slag, while the vaporization of the magnesium was in progress and even after
that this had ceased. The series of photos in Fig. 5 clearly show that the melting of the briquettes lasted until about the time when the vaporization of the magnesium was completed.
As seen above, the magnesium briquettes, in accordance with the present invention, take part in the reaction throughout the time that the application of the above-described process lasts. They serve to accelerate the speed of vaporization of the magnesium and to improve the production of this metal. This advantage can only be obtained if the. overall bulk density is between 1.4 and
<EMI ID = 82.1>
between 35 and 55% and that if the degree of refractoriness is
<EMI ID = 83.1>
<EMI ID = 84.1>
The magnesian briquettes to be used in accordance with the present invention have a composition such that their components have physical properties, the values of which are generally within the ranges set below. An alloy, predominantly composed of silicon (an alloy such as a ferrosilicon whose
<EMI ID = 85.1>
silicon, a raw material containing magnesium oxide and a raw material containing calcium oxide, are combined in respective calculated amounts
<EMI ID = 86.1>
<EMI ID = 87.1>
One of the essential requirements which the magnesian briquettes, in accordance with the present invention, must satisfy is as follows. Their compressive strength at room temperature must be between 30 and 230 Kg / om2. This compressive strength
<EMI ID = 88.1>
In a briquette, we take a test tube
of a given volume (this in accordance with the instructions for carrying out the test method for the test specimen
to determine its compressive strength, such as
specified by JIS A1108). The compressive force, applied to said specimen in opposite vertical directions, is gradually increased until the specimen
breaks, The compressive force that caused the
break is divided by the area of the cross section
of the test piece and it is assumed that the quotient obtained represents
<EMI ID = 89.1>
Briquettes with low compressive strength at low temperature show a clear tendency to. disintegrate into a fine powder, when
or. they are introduced into the reduction furnace. When a fine dust of this kind forms, it
is sucked down without changing state inside the magnesium reduction furnace, the atmosphere of which is maintained under reduced pressure, then it is collected in the condenser inside which it mixes with the metallic magnesium already condensed . As a result, the degree of purity of the magnesium produced is lowered.
and it is the same for the production of magnesium which is degraded. As much as possible, one should avoid
<EMI ID = 90.1>
namely during the vaporization of magnesium and during the production of this one.
Although the dimensions of the briquettes taken individually are not specifically limited, the diameter of the briquettes must be at least equal to
2 mm, this so that during the reduction operation, they are not discharged by the furnace in a state which could suggest that they have not been reduced during the reduction operation. Generally, briquettes are used, the diameter of which is between 5 and 50 mm.
It is to obtain magnesium of a high degree
<EMI ID = 91.1>
suitable dimension. Even when the powder and briquettes have one and the same chemical composition, there is a marked difference in production and
quality of magnesium for the reasons described above. These
<EMI ID = 92.1>
The raw material (containing magnesium) to be fed into the furnace as raw magnesium ore
<EMI ID = 93.1>
<EMI ID = 94.1>
generally introduced inside the furnace so as to "land" on the free surface of the molten slag considered as a quasi-rigid substance, which
<EMI ID = 95.1> depending on the circumstances. It is therefore required that the briquettes have a compressive strength at room temperature, exceeding a fixed level, so as to prevent them from being reduced to a fine powder by the effect of the collision at the point of fall. . Based on the experience acquired on this subject in the operation of furnaces, the inventors have been able to affirm that the lower limit
<EMI ID = 96.1>
<EMI ID = 97.1>
<EMI ID = 98.1>
compressive strength at room temperature
<EMI ID = 99.1>
the range of 25 to 18 Kg / om2 for example, we have seen that half of the total number of said briquettes disintegrate and fly in all directions in the form of dust when these briquettes were introduced into the oven and dropped from a height of 2.50 m
<EMI ID = 100.1>
of disintegration when introduced into the furnace in a similar manner.
<EMI ID = 101.1>
upper limit value represents the highest level that can be achieved by manufacturing the briquettes at
<EMI ID = 102.1>
given the overall bulk density and the degree of porosity! overall desired for the magnesian briquettes to meet the requirements of the present invention.
The desired elimination of the possible disintegration of the briquettes to a fine powder can be obtained even if the compressive strength at room temperature exceeds this upper limit. When this. upper limit is exceeded, the degree of porosity decreases; vaporization of magnesium is severely hampered; the vaporization of magnesium slows down and the production of magnesium decreases. The compressive strength at room temperature must therefore be kept by any means below the upper limit.
It is therefore important that the compressive strength at room temperature offered by the magnesian briquettes manufactured in accordance with the present invention fall within a range of values.
<EMI ID = 103.1>
Magnesian briquettes made in accordance with the present invention can be readily manufactured by a known method, using powdery raw materials and a briquette or tablet making machine for example.
As stated above in detail, the production of magnesium achieved by using as a source of magnesium
<EMI ID = 104.1>
made above, apparently has the effect of significantly accelerating the reduction operation and significantly increasing the production of magnesium.
When using magnesian briquettes
<EMI ID = 105.1> <EMI ID = 106.1>
Japanese Patent No. 7202/1955. For a fixed volume
of the reduction furnace, the quantity of magnesium ore to be treated during a fixed period of time to carry out the operation in which briquettes manufactured in accordance with the invention are used for this purpose is twice as large as that obtained by applying
<EMI ID = 107.1>
Magnesian briquettes, produced in accordance with the invention, are attributable to the obvious acceleration
the rate of vaporization of magnesium, due to the various properties mentioned. From an operational point of view, these improvements make it possible to increase the
<EMI ID = 108.1>
substantially exceed that obtained when applying conventional methods.
In the case of typical conventional processes
<EMI ID = 109.1>
of 20 mmHg. In the case where the furnace operates using magnesian briquettes, according to the invention, the refining can be carried out perfectly at an internal pressure of 50 mmHg or even under normal pressure while giving the favorable results suapensed.
We will now give a description of the
process described in the present invention and in which
the necessary refining of the magnesium takes place in
using magnesian briquettes, in accordance with the present invention.
In a continuous operation, the magnesium manufacturing process according to the present invention is carried out in the form of a so-called pyrolytic reduction of magnesium oxide at high temperature, which process comprises the introduction of briquettes. raw in an electric oven in which
the slag is retained in the molten state and thus forces
briquettes to produce magnesium vapor.
<EMI ID = 110.1>
reduction reaction to progress inside the briquettes as they are retained in a floating state on the surface of the molten slag, so that the briquettes give off magnesium vapor and this vapor oond.ense , while subsequently the briquettes are allowed to dissolve in the molten slag, this after the vaporization of the magnesium from the briquettes is completed.
Briquettes are made using calcium oxide, magnesium oxide and components naturally present in raw magnesium and at least one element selected from the group of silicon
and ferrosilioium, if necessary, in the presence
a binder, added thereto. When the briquettes are introduced into the electric furnace, a calcium-silicon alloy is first produced inside the briquettes, but these briquettes remain in a floating state on the surface of the molten slag. The magnesium oxide then reacts with the alloy, calcium-silicon, to release the magnesium vapor. As soon as the briquettes are released from their magnesium, they are allowed to dissolve and sink into the molten slag.
In another possible composition, the briquettes are made by means of calcium oxide, d: an alloy
<EMI ID = 111.1>
magnesium oxide and compounds, naturally present in the ore of magnesium, ferrosilicon
and silicon. To manufacture the magnesian briquettes necessary to apply the process described in the invention, it is also possible to use a composition containing magnesium oxide, components naturally present in the magnesium ore and an alloy, calcium-silicon. Briquettes of any of the compositions mentioned should invariably remain
<EMI ID = 112.1>
keep their shape intact until the production of magnesium vapor, due to the reaction of magnesium oxide on the calcium-silicon alloy, present in the briquettes, is completed.
It is desirable that the molten slag have a specific gravity of 2.9 g / cm3. The physical properties that briquettes must have in order to meet the above requirements are such as specific weight
<EMI ID = 113.1>
<EMI ID = 114.1>
<EMI ID = 115.1>
magnesian briquettes, in accordance with the invention, As
<EMI ID = 116.1>
this diagram has been drawn up to apply the invention in practice. The straight lines which appear in the diagram represent lines of iso-dance of the quantities (in g / cm2) of the numerical values, indicated next to the lines. The shingles shown in A represents this
<EMI ID = 117.1>
following the reaction of roasted dolomite and silicon. This composition is identical to that of slag
well known to blast furnaces. With regard to the Magnetherm process, the slag is basically chosen in the vicinity of this composition. Zone B shows slag having an increased alumina concentration in order to lower the melting point of the slag. The slag to be used in the present invention is shown <EMI ID = 118.1>
<EMI ID = 119.1>
The points brought to light during research oriented towards the development of the process, in accordance with the present invention and the results of the experiments carried out in this connection, will be set out in the text which follows.
The reaction resulting in the production of magnesium from roasted dolomite, this. by using silicon as a reducing agent, namely the reaction of the roasted aolomy on the silicon is expressed
<EMI ID = 120.1>
<EMI ID = 121.1>
The inventors discovered that in this reaction, 1) calcium oxide and silioium reacting very rapidly with each other to produce a calcium-silicon alloy and then 2) magnesium oxide
is reduced by said calcium-silicon alloy to give rise to magnesium vapor. high vapor pressure. This knowledge has led the inventors to discover a process for the production of magnesium exhibiting a very important advantage.
The rapid formation of said calcium-silicon alloy will be explained with reference to Figures 7 and 8.
Fig. 7 is a typical x-ray diffraction diagram that the present research has in main order obtained. In the diagram, A denotes a spectrum <EMI ID = 122.1>
D, E and F show the lines of the diffraction spectrum of the products, respectively obtained by mixing. silicon and calcium oxide in quantities, calculated,
<EMI ID = 123.1>
silicon and roasted aolooie in quantities
<EMI ID = 124.1>
Si / CAO - 5/4 and ferrosilioium, having a content of
<EMI ID = 125.1>
calculated to obtain a molecular ratio
<EMI ID = 126.1>
heat treatment in an argon atmosphere, at the temperature
<EMI ID = 127.1>
see that the lines of the diffraction spectrum, indicative of the characteristics of the different mixtures are found
<EMI ID = 128.1>
In the diffraction diagram D, the diffraction lines for the raw materials Si and CaO are practically extinct and in their place and place we have. observed numerous diffraction lines which indicate
<EMI ID = 129.1> understand the mechanism imagined by the inventors to theoretically explain how the reaction takes place.
<EMI ID = 130.1>
pure silicon.
<EMI ID = 131.1>
Si in CaSi2 in an operation in which briquettes, produced, by mixing silicon and calcium oxide in quantities to obtain a molecular ratio Si / CaO - 5/4 and prepared so as to have a specific gravity of 1.8 are heated in an argon atmosphere under the pressure of one atmosphere. In the graph, the ordinate measured on the vertical axis represents the reaction rate in% and the measured abscissa
<EMI ID = 132.1>
while the curves in the. upper column represents data involving temperatures of
<EMI ID = 133.1>
the solid-liquid reaction progresses to a considerable extent.
The inventors quantitatively measured for the first time the rate of calcium-silicon alloy formation as described above.
We will now describe how to easily produce magnesium vapor by reacting
<EMI ID = 134.1>
magnesium.
When considering the aforementioned production of calcium-silicon alloy, it is logical to assume that the reaction of calcined dolomite and silicon at high temperatures includes the following reactions of the components of formulas (2) to (5) and
that the vapor pressure of magnesium is expressed by
<EMI ID = 135.1>
<EMI ID = 136.1>
The formula. (2) expresses a reaction which gives rise to the calcium-silicon alloy. The trained
<EMI ID = 137.1>
above, m and n together denote the proportion of reactions of formula (4) and of formula (5) to
<EMI ID = 138.1> expresses a reaction in which Ca2SiO4 is formed by the raw material, the CaO coming from the reaction of the
<EMI ID = 139.1>
<EMI ID = 140.1>
sium, thermochemically defined starting from the formulas
<EMI ID = 141.1>
vapor pressure of magnesium defined by the formulas
(4) and (5).
In figure 9, the horizontal axis is graduated in percentages expressing the composition of the alloy
<EMI ID = 142.1>
magnesium vapor at 12000C. In the diagram, the curves shown in A and B represent the values calculated from the formula. (6) while the curve
<EMI ID = 143.1>
actually found. At 1200 [deg.] C, the calcium alloy
<EMI ID = 144.1>
FIG. 9 makes it possible to observe a tendency of the vapor pressure of magnesium to increase with the increase in the content of the calcium-silicon alloy in calcium.
The equilibrium pressure of the magnesium vapor in the temperature interval was also measured
<EMI ID = 145.1>
inventors have never attempted to measure the equilibrium pressure of the vapor of magnesium at these high temperatures.
Concretely, grilled dolomite and metallic silicon were both pulverized until particles were obtained which were fine enough to pass through an 80 mesh sieve. The powders obtained were mixed in calculated amounts of <EMI ID = 146.1>
The resulting mixture was molded into briquettes with an apparent specific gravity of 1.8 g / m³. The briquettes thus prepared are heated in an argon atmosphere at a temperature of 1200 [deg.] C, under normal pressure for five minutes, so as to produce in the oven, an alloy. The specimen briquettes thus heated were then tested for magnesium vapor equilibrium pressure. The results obtained were as follows:
<EMI ID = 147.1>
It was found that all of these results were governed by the following expression
<EMI ID = 148.1>
This formula makes it possible to see that the temperature at which the vapor pressure of magnesium reaches
<EMI ID = 149.1>
In contrast to the Magnetherm process, a granular dolomite is introduced and dissolved in a molten, multicomponent slag in which a granular ferrosilicon, separately introduced into the slag.
<EMI ID = 150.1>
in said slag, this as indicated by formula (8) with the result that said reaction produces magnesium.
<EMI ID = 151.1>
The equilibrium pressure of the vapor of magnesium existing in this case is expressed by the following formula (9)
<EMI ID = 152.1>
<EMI ID = 153.1>
magnesium vapor, thermochemically fixed, provided that the components involved in formula 8 each have the number 1 as an activity quantity and that a indicates the activity quantity of each component in the molten slag.
A test carried out in order to achieve that the
<EMI ID = 154.1>
a high level is difficult to achieve because this effort implies the need to raise the melting point
of. slag. At temperatures of around 1600 [deg.] C,
the equilibrium pressure of the magnesium vapor indicated by formula (9) is only of the order of several tens of mmHg. In contrast, in the reaction, in accordance with the present invention, a
extremely high equilibrium pressure of the above-described mannesium vapor. Therefore, the rapidity of the reaction and the conversion can both be maintained at extremely high levels without the need to reach a particularly high temperature.
had a higher degree of vacuum in the reduction operation.
In addition, the possibility of accelerating the consumption of the electrodes) due to the reaction of the carbon
electrodes on the molten slag and that of the gases
<EMI ID = 155.1>
which these products react with the magnesium vapor to produce impurities such as C, Si and MgO within the condensed magnesium, is reduced to a noticeable extent. This observation suggests that the process described in the present invention achieves magnesium of a high degree of purity.
We will now describe the concrete measures proposed in the present invention to allow the aforementioned effect to manifest in all its fullness as well as the measures adopted to control.
the composition of the molten slag, the temperature, the other operating conditions, etc.
When briquettes of a specific weight
<EMI ID = 156.1>
while they remain in a floating state, on the surface of the molten slag, that. such that said reaction which produces the calcium-silicon alloy and generates magnesium vapor proceeds rapidly. While this reaction is in progress, the briquettes used as raw material are retained at a relatively lower temperature than that of the molten slag, this because of the endothermic nature of said reaction.
They are not easily "wetted" by the molten slag, this because the magnesium vapor vaporizes at the start of the briquettes and there is still silicon alloy left inside the briquettes. Therefore, the dissolution of briquettes inside the molten slag can be minimized. Since the reaction that produces magnesium is almost complete, the
<EMI ID = 157.1>
temperature close to that of the molten soorie and
at the same time, the "wetting" of the briquettes by the molten slag is increased to a corresponding extent.
Therefore, the briquettes are quickly dissolved. After that, they do not react any longer and their composition remains unchanged. For this reason, the compositions of the molten slag are at all times identical to those of the residual briquettes, in which the vaporization of the magnesium is practically complete. This means that said composition is uniformly distributed throughout the interior of the oven.
A typical example is depicted in Figure 10. The diagram of Figure 10 shows typical results of a test performed by the method of the present invention.
(as indicated later in Example 1), in which the abscissa, plotted on the horizontal axis, represents the vertical height of the slag, from the surface of the molten slag to the furnace solu and in which the ordinate, plotted on the vertical axis, represents the concentrations of the individual component of the soorie according to the indicated heights. It can be seen that the composition of the molten slag is uniform inside the furnace and independent of its height in the furnace, <EMI ID = 158.1> described later in Comparative Example 1). It is clear from the diagram of Figure 11 that the magnesium oxide is in greater quantity in the layer of
molten slag, located near the surface of
<EMI ID = 159.1>
magnesium that has dissolved on the surface of the slag
<EMI ID = 160.1>
droplet form inside the molten slag to produce magnesium vapor. As a result of this reaction, the concentration of magnesium oxide in the molten slag gradually decreases in the
<EMI ID = 161.1>
The distribution of the concentration in the molten slag, as described above, is far from having minimal bearing on the maintenance of the molten state.
<EMI ID = 162.1>
in the text, referring to figures 12 and 13.
Figure 12 represents the results obtained by the method <EMI ID = 163.1>
and the other of these diagrams, the abscissa, plotted on the horizontal axis, represents the reaction rate ($) and the ordinate, plotted on the vertical axis, the melting point of the slag. Where the concentration distribution is uniform, a uniform web can be obtained by applying the process according to this <EMI ID = 164.1>
relatively 'low, Slag in the molten state., that. in a wide range of reduction rates, as clearly shown in Figure 12.
<EMI ID = 165.1>
tendency to present a vertical gradient as it is
<EMI ID = 166.1>
then reach relatively high temperatures to keep the slag in the summer t molten, as clearly shown in Figure 13. If the operating temperature
<EMI ID = 167.1>
ost in solid state unless magnesium production
<EMI ID = 168.1>
<EMI ID = 169.1>
all the more difficult as the temperature ot the rate
reduction must both be maintained at all
moment, at high levels.
The characteristic deals of the present invention, carried out based on considerations put in
Light in the description of the invention, made by the inventors will be described below.
The raw materials used for carrying out the process according to the present invention should only be mixed in respective amounts such as the slag remaining after completion of the reaction which produces the
1
magnesium, will fall thereafter within the conventional range of the compositions of the blast furnace slag.
<EMI ID = 170.1>
It follows that the components constituting the briquettes used as raw materials, should be such that the following molecular ratios are
<EMI ID = 171.1>
briquettes or it can be placed in the oven, alone, briquettes separately.
The components, each in powder form, are mixed in a predetermined ratio and the resulting mixture is molded to form briquettes. In this case, the alumina can be added to the other components and incorporated into said briquettes or it
<EMI ID = 172.1>
part, in both cases, in a quantity such as the above-mentioned molecular ratios: ;; sawing within the aforementioned intervals.
It is important that the briquettes, introduced into the oven, continue to float, remaining under a
<EMI ID = 173.1>
this until the end of the current reaction inside the briquettes. To meet these conditions, the briquettes must have a weight
<EMI ID = 174.1>
We will now describe the operating conditions of the furnace.
These operating conditions must be such that the reaction which generates, inside the briquettes, a calcium-silicon alloy as well as the reaction of reduction of the magnesium oxide by the caloium-silicon alloy is rapidly terminated and that the residual briquettes are then dissolved. In
According to the present invention, the temperatures at which this requirement is satisfied have been set to be between 1300 and 1700 [deg.] C. The pressure under which the interior of the furnace is to be maintained has been fixed in such a way that its value is between that provided by the above-mentioned relation Log P - 10.454 / T + 8.706 and
<EMI ID = 175.1>
as the operating temperature rises.
The speed of the reduction reaction increases as
and as the operating pressure decreases. It may therefore be desirable for the operating temperature to be increased and for the operating pressure to decrease without
that this adversely affects the reduction reaction itself. The above-mentioned upper limit of the temperature of
working pressure and the lower limit of the working pressure are nevertheless fixed taking into account the thermal resistance of the reaction equipment, the reactivity between the molten slag and the carbon of the electrodes, etc. Said lower limit of the temperature interval has been set in consideration of the highest temperature
low possible which allows the slag to remain in the molten state.
<EMI ID = 176.1>
electric whose interior is maintained under the above-mentioned operating conditions, they float on the molten slag and in time they are exposed to the ohaleur of the furnace. In an extremely short time, a molten calcium-silicon alloy forms inside the briquettes and this alloy immediately reacts, solid-liquid, with the solid magnesium oxide to release the magnesium vapor. Throughout this process the briquettes remain in a floating state. Residual briquettes in which said production of magnesium vapor is substantially complete are rapidly dissolved and converted to molten slag. The molten slag is discharged from the interior to the furnace at suitable time intervals to a large extent as is ordinarily done in the conventional electric furnace.
On the other hand, the magnesium vapor is conducted in a suitable known device such as for example a condenser in which it is liquefied or solidified by cooling and consequently obtained as a final product.
The effect of. The present invention as manifested in the production of briquettes, containing magnesium and in the production of metallic magnesium will be described in the text below, with reference to preferred versions of the invention and to examples allowing comparison. j
Example 1
Green briquettes, prepared by mixing ferrosilicon (alloy with a silicon content
<EMI ID = 177.1>
Calcined magnesite in amounts such that the following molecular ratios respectively take the
<EMI ID = 178.1>
been subjected to oalcination at 1200 [deg.] C for 30 minutes so as to become heat-treated magnesian briquettes, having a micro structure, comprising ferrosilicon grains, the diameter of the largest particle of which is 0.1 mm and other grains including
<EMI ID = 179.1>
pyrometric cone n [deg.] 30 and measuring 20 mm in average diameter. Under the operating conditions indicated below, these heat-treated magnesium briquettes were subjected to refining to produce magnesium.
<EMI ID = 180.1>
<EMI ID = 181.1>
Quantity of briquettes, introduced as raw material - 87.6 Kg / h
Pressure inside the furnace (atmosphere
<EMI ID = 182.1> The calculation against that this operation produced 17 kg of magnesium per hour.
Example 2
<EMI ID = 183.1>
in an amount such that the following molecular ratios take the following values:
<EMI ID = 184.1>
and that they acquire a microstructure, containing ferrosilicon grains whose diameter of the most
<EMI ID = 185.1>
<EMI ID = 186.1>
apparent to compression of 230 Kg / cm2 at temperature
<EMI ID = 187.1>
degree of refractoriness of the pyrometric cone n [deg.] 21 and that in diameter they measure 5 to 50 mm. Under the operating conditions indicated below, these briquettes were subjected to refining which made it possible to produce
<EMI ID = 188.1>
Quantity of briquettes introduced into the oven
<EMI ID = 189.1>
Calculation shows that this operation allowed
<EMI ID = 190.1>
Comparative example 1
Ferrosilicon and dolomite, each having
<EMI ID = 191.1>
<EMI ID = 192.1>
subsequently treated to form briquettes. Under the same operating conditions as those described in Example 1, (water.! The pressure inside the oven
17 mmHg), the mixed powder was processed by the method
<EMI ID = 193.1>
and dissolved in the molten slag and in which the
molten charge gave off magnesium vapor) * As a result, this treatment gave the following results
<EMI ID = 194.1>
Comparative example 2.
Magnesian briquettes, heat treated and of a composition such that the following molecular ratios have the following values:
<EMI ID = 195.1>
<EMI ID = 196.1>
of 2.3 g / om3, a compressive strength of 240 Kg / cm3 at room temperature, a degree of overall porosity <EMI ID = 197.1>
than those indicated in example 1.the yield in
<EMI ID = 198.1>
<EMI ID = 199.1>
In a canvas operation, the resistance to. compression at room temperature was so high that the briquettes could not disintegrate into a fine
<EMI ID = 200.1>
Since they had too much apparent specific gravity
high, the briquettes introduced into the furnace were partially submerged in the molten slag and therefore there was a slowdown in the evaporation of magnesium. The degree of refraotairity is also
too high, it was observed that the dissolution of the residual briquettes in the molten slag, which dissolved
would otherwise have happened quickly when completed
<EMI ID = 201.1>
regular way.
The aforementioned disadvantageous factors are
<EMI ID = 202.1>
Comparative example 3
Magnesian briquettes, thermally treated and having the same composition as those of the briquettes of Comparative Example 2, namely briquettes, having an overall apparent specific weight of
<EMI ID = 203.1>
<EMI ID = 204.1>
the same operating conditions as those of Example 1. Consequently, the magnesium yield was only <EMI ID = 205.1>
The metallic magnesium obtained as a result of
this treatment contained large quantities of inclusions consisting of powdered magnesia and other impurities, this, probably because the briquettes had been seriously disintegrated and reduced to a fine powder when they were introduced into the oven, this disintegration being due to the insufficiency of their apparent specific weight, their degree of porosity and
of their compressive strength.
Example 3
An electric furnace of a construction, shown in Figure 14, was used. In the diagram, 1 denotes a storage tank for briquettes used as raw materials, this tank being provided with a register unit capable of delivering briquettes. continuously or intermittently; 2, an entrance for raw materials, 3, an upper space inside the. oven;
<EMI ID = 206.1>
oven bottom; 6 a tap; 7, an outlet for the magnesium vapor; 8, a device for cooling the steam
<EMI ID = 207.1>
lined with carbon plates. The oven has a diameter
<EMI ID = 208.1>
Using as raw materials, 80% of
<EMI ID = 209.1>
<EMI ID = 210.1>
<EMI ID = 211.1>
<EMI ID = 212.1>
a particle size fine enough to pass through an 80 mesh tarp, briquettes having an apparent specific gravity of 1.8 g / cm3 and an average diameter of 10 mm. The interior atmosphere of the furnace was displaced by argon and the pressure inside the furnace was adjusted so as to create a vacuum of 50 mmEg. Reactor temperature. inside of
<EMI ID = 213.1>
briquettes and alumina. When the molten slag has increased in volume such that its level
<EMI ID = 214.1>
raw material was temporarily suspended lice allow the pressure inside the furnace to
<EMI ID = 215.1>
entire magnesium produced and half the volume of the molten slag was discharged from the furnace. Then we created a vacuum inside the oven until it reigned in
<EMI ID = 216.1> the raw materials. By repeating this cycle, the operation was performed in a stable manner. The operating conditions involved in this case and the results of the operation, calculated per hour are the following and the following:
<EMI ID = 217.1>
Comparative example 4
The same operation as that described in Example 1 was carried out except that the same roasted dolomite, the same ferosilicon and the same alumina as that and those used in Example 1 were each adjusted to
<EMI ID = 218.1>
5 to 14 millimeters and stored or stored in separate storage tanks. At the time of their introduction into the furnace, these materials are supplied in respective quantities such that they give the same mixing ratios as that of Example 1. The quantities of materials introduced into the furnace were set at such levels. that it cannot develop on the surface of the molten slag, no solid layer. The results obtained are those reproduced below
<EMI ID = 219.1>
The comparison of Example 3 and Comparative Example 4 clearly shows that the process described. in the present invention makes it possible to obtain magnesium with a significantly higher yield than that obtained <EMI ID = 220.1>
Example 4
The same operation as that described in Example 1 was carried out in its entirety, except that the amount of raw material introduced into the furnace was approximately doubled (approximately tripled compared to Comparative Example 1). In spite of the. increased amount of
raw materials introduced into the furnace operation a
could be performed in a stable manner without any operational disturbance. The results obtained by performing this operation were as follows:
<EMI ID = 221.1>