Verfahren zur Herstellung von Magnesium durch Reduktion magnesiahaltiger Rohstoffe. Zur Gewinnung von Magnesium durch Reduktion magnesiahaltiger Rohstoffe ist unter anderem auch die Verwendung eines Lichtbogenofens bereits vorgeschlagen wor den.
Dabei wurde vorgesehen, eine Mischung von Magnesiumoxyd oder Magnesiumkarbonat mit Kohle, gegebenenfalls unter Zugabe von Teer als Bindemittel, als Elektrode zu. ver wenden, und in einer Wasserstoff- oder Kohlenwasserstoffatmosphäre zu arbeiten, wobei Magnesiumdampf und gleichzeitig Wasserdampf gebildet und durch im Über schuss verwendeten Wasserstoff aus dem Ofen weggeführt werden sollte. Die Konden sation des Magnesiumdampfes sollte unter halb 1200 C erfolgen und das Metall so von den übrigen Gasen bezw. dem Wasserdampf getrennt werden.
Dieser Vorschlag stellte sich von vorn herein als ein technisch hoffnungsloses Unter fangen dar, da Magnesium bekanntlich so- wohl durch Wasserdampf, wie auch durch äas bei der Reaktion einer kohlenstoffhalti gen Elektrode sich notwendigerweise bildende Kohlenstoffmonoxyd alsbald reoxydiert wer den musste.
Gegenstand der Erfindung ist ein Ver fahren zur Herstellung von Magnesium durch Reduktion von magnesiahaltigen Roh. stoffen im elektrischen Lichtbogenofen mit Hilfe von keine gasförmigen Oxydationspro dukte liefernden Reduktionsmitteln, wie z. B.
Silizium (Ferrosilizium) und/oder Aluminium und andere, bei dem die fortlaufende Ein- führung des Reaktionsgemisches in den Ofen mittels einer metallischen, mit dem Reaktionsgemisch gefüllten Hohlelektrode er folgt und wobei die aus Elektrodenende und Beschickung gebildete, als Ansatzstelle für den Lichtbogen dienende Kuppe im Masse ihrer Abschmelzung durch Nachschieben der Elektrode nachgestellt wird,
Die Umsetzung von Magnesia bezw. magnesiahaltigen Rohstoffen mit Hilfe von Silizium (Ferrosilizium) und/oder Aluminium ist an sich bekannt. Soweit man aber für die Durchführung dieser die Anwendung von Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes der Reaktionsrückstände, also das Arbeiten mit flüssiger Schlacke, in Vorschlag brachte, wurde die Verwendung eines elektrischen Schachtofens vorgeschlagen, in dem das Reaktionsgemisch zwischen einer eisernen Bodenelektrode und einer stabförmigen Kopf elektrode aus Kohle durch Widerstandsbe- heizung zum Schmelzen bezw. auf die Reak tionstemperatur gebracht wurde.
Die Einfüh rung des Reaktionsgemisches erfolgte dabei durch eine seitliche Öffnung unterhalb des Schlackenspiegels mit Hilfe eines sich hin- und herbewegenden Kolbens.
Es hat sich nun überraschenderweise er geben, dass die kontinuierliche Einführung des Reaktionsgemisches mittels einer (bei spielsweise in der Achse des Ofens, also senkrecht zum Schlackenspiegel angeordne ten) metallischen, vorzugsweise eisernen Hohlelektrode möglich ist. Dabei kann die Reaktion bereits im untersten Teil der Elek trode beginnen, also dicht oberhalb der Über gangsstelle des Stromes zum flüssigen Schlackenspiegel bezw. der Ansatzstelle des Lichtbogens unter Bildung einer Verschluss- kuppe aus gesinterter Beschickung, die einer seits ein Herabfallen der darüberlagernden Mischung in den Schlackensumpf auch ohne Anwendung besonderer Bindemittel verhin dert,
anderseits aber infolge ihrer verhält nismässig guten Leitfähigkeit einen Strom übergang bezw. ein Ansetzen des Licht bogens auf der ganzen Querschnittsfläche der Elektrode gewährleistet.
Die Vorteile dieses Verfahrens gegenüber dem bekannten bestehen einmal darin, dass die Reaktionszone frei über der Schlacken schmelze steht, so dass die sich entwickeln den Magnesiumdämpfe rasch und ungehin dert entweichen bezw. in an sich bekannter Weise durch einen Wasserstoffstrom aus dem Ofen in den Kondensationsraum geführt werden können. Weiter sind im Reaktions raum keinerlei kohlenstoffhaltige Teile (Gra- phitelektroden) vorhanden, so dass die Mög lichkeit einer Reoxydation des gebildeten Magnesiumdampfes durch Kohlenoxyd voll kommen entfällt.
Endlich kann auch der Nachschub des Reaktionsgemisches selbst tätig im Masse der Nachstellung der Elek trode unter Fortfall mechanisch bewegter. schwierig abzudichtender Teile erfolgen, zu mal die Reaktionsmischung in der Hohlelek trode selbst abdichtend wirkt. Die Um setzung erfolgt, wie die Erfahrung gezeigt bat, vollkommen ruhig und gleichmässig.
Die vorzugsweise gemahlene und gut ge mischte Beschickung kann lose in die Hohl elektrode eingefüllt werden. Ein Feststamp fen oder die Zugabe besonderer Bindemittel ist im allgemeinen nicht erforderlich; doch können gegebenenfalls zweckmässig wasser freie, anorganische Salze, insbesondere Chlo ride wie MgCl, in geringen Mengen als solche Verwendung finden.
Im allgemeinen erweist es sich als zweckmässig, im Interesse einer einfachen Entfernung der oxydischen Reaktionsprodukte aus dem Ofen auf eine dünnflüssige, abstechbare Schlacke hinzu arbeiten, was am einfachsten dadurch ge schieht, dass dem Reaktionsgemisch, ohne Änderung des Verhältnisses zwischen Base (M-0 bezw. MgO -I- Ca0) und Reduktions mittel,
beispielsweise des günstigsten Ver hältnisses von 4 Mol Base auf 1 Mol Sili zium, Kieselsäure (Sand) oder Tonerde bezw. Ton, gegebenenfalls auch Flussspat zugesetzt wird. Hierdurch wird gleichzeitig eine gute Ausbildung der Verschlusskuppe am untern Ende der Elektrode begünstigt. Auf eine Ab bindung des Reaktionsgemisches mit den sonst üblichen kohlenstoffhaltigen Stoffen wie Teer, Pech und ähnlichen wird jedoch hewusst verzichtet, um die Entstehung von Kohlenoxyd unter allen Umständen zu ver meiden.
Während in Hohlelektroden geringe ren Durchmessers die sich bei der Reaktion ausbildende Verschlusskuppe ohne weiteres imstande ist, die Last der darüber lagernden. noch nicht umgesetzten losen Beschickung zu tragen, erweist sich bei grösserem Elek- trodendurchmesser die Zumischung metal lischer Stoffe bezw. Einlagen (Magnesium-, Eisen- oder Aluminiumspäne, Blechstreifen und ähnliche) zur Beschickung zwecks Er höhung des Zusammenhaltes derselben und zur Verbesserung des Lichtbogenansatzes als nützlich.
Die metallische Hohlelektrode selbst be steht zweckmässig aus Eisen oder Aluminium und wird im Masse des Abschmelzens am untern Rande derselben in den Ofen vorge schoben, wobei man sie in an sich bekannter Weise durch Aufschweissen von Ergänzungs stücken am obern Rande endlos verlängern kann. Der Ofen kann entweder unter Vakuum betrieben oder mit einer In.ertgas- atmosphäre (Wasserstoff), zweckmässig un ter geringem Überdruck, beschickt werden; die sich am Boden sammelnde Schlacke und das von der Elektrode abschmelzende Metall werden zweckmässig von Zeit zu Zeit abge stochen.
<I>Beispiel:</I> In einen mit einer Bodenelektrode aus Eisen ausgerüsteten, geschlossenen elektri schen Schachtofen, der vor Inbetriebnahme mittels einer durch die Decke eingeführten Kohleelektrode auf etwa 1200' vorgeheizt wurde, wird ein mit der Reaktionsmischung gefülltes, zunächst am untern Ende mit einer Blechscheibe verschlossenes Eisenblechrohr an Stelle der Kohlelektrode eingeführt und mit der Stromleitung verbunden.
Die fein gemahlene Reaktionsmischung besteht aus 25 Teilen Ferrosilizium (90%ig) und 100 Teilen gebranntem Dolomit mit<B>38%</B> MgO und 10 Teilen Kieselsäure (Sand). Bei An- legung einer Spannung von 50 Volt tritt so fort Lichtbogenbildung ein, und es findet ein kontinuierliches Abschmelzen der Elektrode unter gleichmässiger Entwicklung von Mag nesiumdampf statt.
Die Hohlelektrode wird im Masse des Verbrauches nachgestellt, der art, dass die Stromstärke auf möglichst gleichmässiger Höhe gehalten wird. Gleich zeitig wird dem Ofen durch eine seitliche Zuleitung Wasserstoff zugeführt; die sich entwickelnden Magnesiumdämpfe werden durch diesen in einen Kondensationsraum geführt, wo sie in an sich bekannter Weise zu metallischem Magnesium verdichtet wer den. Auf 100 Teile Dolomit ergab sich eine Ausbeute von 16 Teilen metallisches Magne sium. Der Stromverbrauch belief sich auf 12,5 KWh pro kg Mg.
Die sich bildende Schlacke bestand im wesentlichen aus Cal ciumsilikaten und enthielt nur noch wenige Prozent Mg0.
Die Einführung der Beschickung in elek trische Ofen durch eine Hohlelektrode aus Kohlenstoff ist an sich bekannt. Bei der be kannten Arbeitsweise vollzieht sich jedoch die Umsetzung der Beschickung, die durch die Elektrode als loses Gemisch in kontinuier lichem Strom in den Ofen eingeführt wird, im Ofenherd, so dass die Hohlelektrode im übrigen lediglich als Stromzuführung dient und entsprechend auch nur im Masse ihres Verbrauches als solche nachzustellen ist. Im Gegensatz hierzu ist bei dem vorliegenden Verfahren die Hohlelektrode metallisch, wo bei der metallische Elektrodenmantel an der Ansatzstelle des Lichtbogens mit der Be schickung ein einheitliches Ganzes bildet, so.
dass alsdann eine Nachstellung der Elektrode entsprechend der abgeschmolzenen Menge der aus Beschickung und Elektrodenende gebil deten Kuppe erfolgen muss.