Procédé pour la production simultanée du magnésium métallique et du carbure de calcium. La présente invention se rapporte à un procédé permettant d'obtenir simultanément du magnésium métallique et du carbure de calcium.
Suivant ce procédé on traite dans un four électrique et en présence de car bone une matière contenant des composés de magnésium et de calcium à une tempé rature élevée avec un agent réducteur ga zeux introduit dans ledit four et mis en contact intime avec la matière à traiter, et ceci de telle manière que cet agent suit mo difié par l'action du courant et agisse sous cette forme sur la matière en traitement, le magnésium étant libéré à l'état de va peur, tandis que le carbure de calcium pro duit par la réaction est recueilli séparément du magnésium.
Les composés du magnésium employés peuvent être des composés simples, tels que des oxydes, des carbonates, des silicates, etc., qui ont été convenablement calcinés. Comme composé de calcium on emploie de préférence l'oxyde de calcium. On peut aussi employer des composés plus complexes par exemple les dolomies, qui contiennent en plus du magnésium du calcium.
L'agent réducteur utilisé de préférence pour réagir sur la substance chauffée conte nant le magnésium et le calcium est l'hy drogène ou un gaz contenant de l'hydro gène, tel qu'un gaz ou des vapeurs hydre- carburés. Le gaz à l'eau et d'autres gaz ou vapeurs similaires peuvent être aussi utili sés en y ajoutant, si on le désire, un gaz neutre.
En soumettant de l'hydrogène à l'action du courant, par exemple à un chauffage in tense à résistance ou à un arc; électrique, en présence de la substance contenant du magnésium chauffé à une température éle vée, cet hydrogène change de caractère et il semble qu'il puisse être ainsi ionisé, rendu monoatomique ou dissocié, - acquérant, ainsi, des propriétés qui le font ressembler, en quelque sorte, à de l'hydrogène naissant. Dans ces conditions opératoires, cet hydre- gène réduit la matière à traiter et libère le magnésium à l'état de vapeur.
De façon similaire, lorsque des gaz hy drocarbures, du gaz à l'eau et d'autres gaz composés contenant de l'hydrogène sont soumis au traitement thermique et électri que ci-dessus défini, ces gaz hydrocarbures ou autres sont modifiés de caractère, de viennent dissociés et l'hydrogène ou les au tres gaz libérés acquièrent de nouvelles pro priétés, ressemblant alors, en quelque sorte, à un agent réducteur naissant et libérant le magnésium à l'état de vapeur.
Le procédé peut être mis en oeuvre par exemple comme suit- L'air est éliminé con venablement du four électrique employé. Un courant de l'agent réducteur gazeux est en voyé à traverb le four. La matière conte nant du magnésium et du calcium est pul vérisée et mélangée intimement avec une ma tière contenantdu carbone: charbon, coke, gou dron ou autre substance similaire. Ce mélange peut être aggloméré, briqueté ou moulé de façon convenable, cuit et carbonisé, si cela est nécessaire, de manière à former une masse solide de toute forme désirée. Cette masse solide peut être brisée en petits frag ments, pulvérisée ou chargée sous sa forme même dans le four.
Lorsque la masse est utilisée à l'état aggloméré ou moulé, elle peut avoir une résistance mécanique consi dérable et être utilisée comme électrode dans le four électrique. Dans ce four la charge est portée à une température élevée telle que le composé de magnésium est près de son point de disso ciation, ce qui facilite sa réduction.
L'agent réducteur gazeux, tel que l'hy drogène ou des substances libérant de l'hy drogène est envoyé à travers le four et, au contact de la charge, il réagit conjointement avec le carbone présent dans cette charge, sur le composé de magnésium de manière à réduire celui-ci et à libérer le métal sous la forme d'une vapeur qui est enlevée avec le courant de gaz traversant le four de préfé- rence dans un appareil de condensation appro prié où elle est recueillie et condensée dans une atmosphère non oxydante. Simultané ment avec la libération du magnésium il se forme du carbure de calcium qui peut être rassemblé dans un récipient convenable, ou sur la sole du four.
Le courant gazeux sor tant du condenseur où le métal est recueilli peut être condensé ultérieurement et traité en vue de la récupération de l'hydrogène ou des autres produits en excès qu'il con tient. Les réactions qui se produisent au cours du procédé ne sont pas connues exacte ment<B>;</B> il se peut qu'elles comprennent une réduction de l'oxyde de magnésium par l'hydrogène ionisé, peut-être par de la va peur de carbone ionisée, peut-être par le calcium naissant libéré au moment de la réduction de l'oxyde de calcium, peut-être aussi par le carbure de calcium fraîchement formé et chauffé de façon intense. De toute faon le magnésium est libéré à l'état de vapeur.
Cette vapeur peut être entraînée hors du four par le courant gazeux d'hydro gène ou d'hydrocarbures en excès, ou par des gaz non oxydants, dans un appareil de condensation convenable, et recueilli, comme produit de condensation, ainsi que cela a été ci-dessus décrit.
Le procédé peut être exécuté, soit. de façon intermittente; une charge étant intro duite dans le four et réduite et le four étant ensuite chargé à nouveau, soit de façon con tinue, c'est-à-dire la charge étant envoyée de façon continue dans le four, soit à l'état de masse pulvérisée, de masse cokéfiée, bri sée ou de briquettes, ou d'électrodes coké fiées gui sont introduites dans le four de façon continue ou de tiges longues cokéfiées qui sont envoyées de façon continue dans la zone de réaction du four.
Le dessin ci-joint donne, à titre d'exem ple, et de façon schématique, la coupe trans versale verticale d'un type de four pouvant être utilisé pour la mise en aeuvre du pro cédé. _ Dans ce dessin, 1 est la chambre du four dans laquelle des électrodes 2 et 3 pénètrent à travers des paliers 4 isolés élec triquement et refroidis à l'eau. Le fond du four est pourvu d'une ouverture 5 au-dessous de laquelle est un creuset amovible 6 qui reçoit le carbure de calcium et qui est cons truit de manière à former un joint étanche avec le fond de la chambre du four.
Le four est pourvu d'un couvercle amovible 7, d'un bouchon de sûreté 8 et d''un orifice d'admission 9 qui est relié à une source de gaz neutre ou autre, constituée ici, par le réservoir 10. Le four est, en outre, pourvu d'un orifice d'échappement 11 relié à un con- denseur 12 à température élevée ; ce conden- seur est lui-même relié par une canalisation 13 à un condenseur à basse température 14.
L'électrode 2 représentée est tubulaire et reliée à une source d'hydrogène ou d'un gaz approprié contenant de l'hydrogène, cette source étant, ici, constituée par un réservoir 15 qui envoie dans le four cet hydrogène ou ce gaz en quantité réglée; au moins une partie de l'hydrogène vient en contact aver l'arc et est ionisée et, dans cet état d'ionisation, réagit et réduit à l'état de métal le composé de magnésium, tandis que le composé de calcium est trans formé en carbure de calcium. -Le mélange des matières à traiter est représenté comme ayant été amené sous la forme d'une élec trode 3 en opérant par agglomération ou de toute autre façon.
Comme résultat de la réaction, le carbure de calcium se rassemble dans le creuset 6, tandis que le magnésium est entraîné par l'excès de gaz ou par les gaz neutres venant du réservoir 10 et con duit dans le condenseur 12 d'où les autres produits gazeux qui peuvent être condensés à des températures plus basses passent à travers le tuyau 13 dans le condenseur 14, les produits non condensés étant pompés à travers le condenseur 18 dans le récipient 19 pour condensation et traitement complé mentaires, les gaz restants étant recueillis dans le gazomètre 20, ainsi que cela est représenté.
Process for the simultaneous production of metallic magnesium and calcium carbide. The present invention relates to a process for simultaneously obtaining metallic magnesium and calcium carbide.
According to this process, a material containing magnesium and calcium compounds is treated in an electric furnace and in the presence of carbon at a high temperature with a gaseous reducing agent introduced into said furnace and brought into intimate contact with the material to be treated. , and this in such a way that this agent follows modified by the action of the current and acts in this form on the material under treatment, the magnesium being released in the state of scared, while the calcium carbide produced by the reaction is collected separately from the magnesium.
The magnesium compounds employed can be simple compounds, such as oxides, carbonates, silicates, etc., which have been properly calcined. As the calcium compound, calcium oxide is preferably used. It is also possible to use more complex compounds, for example dolomites, which additionally contain calcium magnesium.
The reducing agent preferably used to react with the heated substance containing magnesium and calcium is hydrogen or a gas containing hydrogen, such as hydrogen gas or vapors. Water gas and other similar gases or vapors can also be used with the addition, if desired, of a neutral gas.
By subjecting hydrogen to the action of the current, for example to intense resistance heating or to an arc; electric, in the presence of the substance containing magnesium heated to a high temperature, this hydrogen changes character and it seems that it can thus be ionized, made monoatomic or dissociated, - thus acquiring properties which make it resemble, in a way, to nascent hydrogen. Under these operating conditions, this hydrogen reduces the material to be treated and releases the magnesium in the vapor state.
Similarly, when hydrocarbon gases, water gas and other compound gases containing hydrogen are subjected to the thermal and electrical treatment as defined above, these hydrocarbon or other gases are modified in character, of come dissociated and the hydrogen or the other gases liberated acquire new properties, resembling then, in a way, a nascent reducing agent and releasing the magnesium in the vapor state.
The process can be carried out, for example, as follows. Air is suitably removed from the electric furnace employed. A stream of the gaseous reducing agent is passed through the furnace. The material containing magnesium and calcium is pulverized and intimately mixed with a material containing carbon: charcoal, coke, tar or the like. This mixture can be suitably agglomerated, briquetted or molded, baked and charred, if necessary, so as to form a solid mass of any desired shape. This solid mass can be broken into small fragments, pulverized or charged in its own form in the oven.
When the mass is used in an agglomerated or molded state, it can have considerable mechanical strength and be used as an electrode in the electric furnace. In this furnace the charge is brought to a high temperature such that the magnesium compound is near its point of dissociation, which facilitates its reduction.
The gaseous reducing agent, such as hydrogen or substances releasing hydrogen, is sent through the furnace and, on contact with the charge, it reacts together with the carbon present in this charge, on the compound of magnesium so as to reduce this and to liberate the metal in the form of a vapor which is removed with the gas stream passing through the furnace preferably in a suitable condensing apparatus where it is collected and condensed in a non-oxidizing atmosphere. Simultaneously with the release of magnesium calcium carbide is formed which can be collected in a suitable container, or on the bottom of the furnace.
The gas stream exiting the condenser where the metal is collected can be subsequently condensed and processed for the recovery of hydrogen or other excess products therein. The reactions which occur during the process are not exactly known <B>; </B> they may include a reduction of magnesium oxide by ionized hydrogen, possibly by is afraid of ionized carbon, perhaps by the nascent calcium released at the time of the reduction of calcium oxide, perhaps also by the freshly formed and intensely heated calcium carbide. In any case, the magnesium is released in the vapor state.
This vapor can be carried out of the furnace by the gas stream of hydrogen or excess hydrocarbons, or by non-oxidizing gases, in a suitable condensing apparatus, and collected, as a condensation product, as has been described. above described.
The process can be performed, either. intermittently; a charge being introduced into the furnace and reduced and the furnace then being charged again, either continuously, that is to say the charge being continuously sent into the furnace, or in the mass state pulverized, coked, bri gated or briquette, or coked electrodes which are fed continuously into the oven or long coked rods which are continuously sent into the reaction zone of the oven.
The attached drawing gives, by way of example, and schematically, the vertical cross section of a type of oven which can be used for the implementation of the process. In this drawing, 1 is the furnace chamber into which electrodes 2 and 3 enter through bearings 4 electrically insulated and cooled with water. The bottom of the furnace is provided with an opening 5 below which is a removable crucible 6 which receives the calcium carbide and which is constructed so as to form a tight seal with the bottom of the furnace chamber.
The oven is provided with a removable cover 7, a safety plug 8 and an inlet 9 which is connected to a source of neutral gas or the like, here constituted by the tank 10. The oven is, moreover, provided with an exhaust port 11 connected to a condenser 12 at high temperature; this condenser is itself connected by a pipe 13 to a low temperature condenser 14.
The electrode 2 shown is tubular and connected to a source of hydrogen or of a suitable gas containing hydrogen, this source being, here, constituted by a reservoir 15 which sends this hydrogen or this gas in quantity into the furnace. settled; at least part of the hydrogen comes into contact with the arc and is ionized and, in this state of ionization, reacts and reduces the magnesium compound to a metal state, while the calcium compound is transformed made of calcium carbide. -The mixture of materials to be treated is shown as having been brought in the form of an electrode 3 by operating by agglomeration or in any other way.
As a result of the reaction, the calcium carbide collects in the crucible 6, while the magnesium is carried away by the excess gas or by the neutral gases coming from the tank 10 and led into the condenser 12 from where the others. Gaseous products which can be condensed at lower temperatures pass through pipe 13 into condenser 14, uncondensed products being pumped through condenser 18 into vessel 19 for further condensation and processing, the remaining gases being collected in the gasometer 20, as shown.