CH202005A - Rotary kiln for the thermal extraction of magnesium. - Google Patents

Rotary kiln for the thermal extraction of magnesium.

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CH202005A
CH202005A CH202005DA CH202005A CH 202005 A CH202005 A CH 202005A CH 202005D A CH202005D A CH 202005DA CH 202005 A CH202005 A CH 202005A
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CH
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reaction
magnesium
reaction chamber
condensation
diameter
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Aktiengesellsc Farbenindustrie
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Ig Farbenindustrie Ag
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B26/00Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/20Obtaining alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/22Obtaining magnesium

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Description

  

  Drehofen für die thermische     Gewinnung    von     lliagnesium.       Für die thermische Gewinnung von Mag  nesium durch Reduktion von     magnesiahalti-          gen    Rohstoffen mit Hilfe von Silizium, Alu  minium und ähnlichen keine gasförmigen Oxy  dationsprodukte liefernden Reduktionsstoffen  sind schon Öfen der     verschiedensten    Bauweise  vorgeschlagen worden.

   Allen diesen Ofen  typen haftet jedoch der Nachteil an, dass sie  für die Durchführung des Verfahrens im gross  technischen     Massatabe    nicht geeignet sind,  und zwar deshalb, weil sich die besonderen  Bedingungen, unter denen das Verfahren durch  geführt werden muss, bei einer Vergrösserung  der Vorrichtungen auf die hierdurch bedingten  Abmessungen erschwerend bemerkbar machen.  Für eine Durchführung des Verfahrens bei  Atmosphärendruck, d. h. in einer Wasserstoff  atmosphäre, sind die meisten Werkstoffe bei  einer Vergrösserung der Abmessungen der  Öfen den auftretenden Beanspruchungen bei  den hohen Reduktionstemperaturen nicht mehr  ausreichend gewachsen.

   Wird aber das Ver-    fahren bei entsprechend niedrigeren Tempe  raturen unter Anwendung eines hohen Va  kuums durchgeführt, so ergibt sich die Auf  gabe, die einzelnen Teile der     Vorrichtung     vakuumdicht auszubilden und auch das zu  verarbeitende     Rohstoffgemisch    und die festen       Reaktionsrückstände,    sowie das erzeugte Me  tall in den Ofen ein-     bezw.    aus ihm auszu  schleusen oder     sonstwie    abzuführen, was be  sonders dann erhebliche     apparative    Schwie  rigkeiten bereitet, wenn durch Anwendung  eines Drehofens oder dergleichen das Reak  tionsgemisch während der Umsetzung umge  wälzt werden soll.

       In    wärmetechnischer Ein  sicht erweist sich ein     langgestreckter    Ofen  wegen der erheblichen Ausstrahlungsverluste  als ungünstig. Auch einer     Beheizung    des  Reaktionsgemisches durch strahlende Wärme,  insbesondere durch im Ofen selbst angeord  nete     Wärmestrahlungselemente,stellen    sich bei       langgestreckter    Bauweise des Ofens erhebliche  Schwierigkeiten konstruktiver Art entgegen.      Gegenstand der Erfindung ist ein Ofen  zur thermischen Erzeugung von Magnesium.  Er kann so gebaut werden, dass seine Lei  stungsfähigkeit grosstechnischen Anforderun  gen entspricht, indem in ihm beispielsweise  250 kg Magnesium und mehr je Tag erzeugt  werden können.  



  Der erfindungsgemässe Ofen ist gekenn  zeichnet durch einen zylindrischen Reaktions  raum, dessen Durchmesser mindestens gleich  seiner Länge ist, und der in der Mitte seiner  Längserstreckung, aber     tangential    angeordnet,  eine Öffnung für die Zuführung des Reak  tionsgemisches und für die Austragung der  festen Reaktionsrückstände aufweist.  



  In der beiliegenden Zeichnung ist ein Aus  führungsbeispiel des Ofens dargestellt.  



       Fig.    1 ist ein Längsschnitt und       Fig.    2 ein Schnitt nach Linie     a-a    von       Fig.    1.  



  In der Zeichnung ist A ein in Form     eines     liegenden Zylinders ausgebildeter Reaktions  raum, dessen Durchmesser gleich oder grösser  ist als die Länge des Zylinders. Der Reak  tionsraum ist von einer gut wärmeisolierenden  keramischen     Ausmauerung    B begrenzt. Die  Eintragung des Reaktionsgemisches und die  Austragung der festen Reaktionsrückstände  erfolgt durch eine gemeinsame Öffnung C,  die in der Längsmitte des     Reaktionsraumes    A,  aber     tangential    zu seinem Umfange angeord  net und nach dem Innern des Reaktionsrau  mes zu trichterförmig erweitert ist.

   Die     tan-          gentiale    Anordnung der Ein- und Austritts  öffnung C hat einmal den Vorteil, dass das  einzuführende Gut bei Eintritt in den Ofen  in stetigem Strom in seine normale Bahn  bewegung durch die Drehung des Ofens über  geführt wird, ein Vorteil, der für die Aus  tragung des Reaktionsrückstandes in umge  kehrtem Sinne ebenfalls erreicht wird.

   In  folge der     tangentialen    Anordnung der     Ein-          und        Austragsöffnung    wird gegenüber einer  radialen Anordnung derselben erreicht, dass  ihre trichterförmige Erweiterung tiefer in das  Ofeninnere verlegt wird, so dass das     unaus-          gewuchtete    Drehmoment des Beschickungs  trichters verringert wird.

      Die     Beheizung    des Reaktionsgutes erfolgt  durch in der Mitte des Reaktionsraumes um  die Achse desselben angeordnete, an sich be  kannte     Wärmestrahlungselemente    D; diese  Anordnung ist einmal durch die gedrungene  Form des Reaktionsraumes, die die Verwen  dung von nur an den Stirnflächen des Reak  tionsraumes abgestützten, im übrigen jedoch  freitragenden Strahlungselementen gestattet,  dann aber auch dank der     tangentialen    Zu  führung des Reaktionsgemisches möglich,  welch letztere eine Beschädigung der     Wärme-          atrahlungselemente    durch das zugeführte feste  Reaktionsgemisch unmöglich macht.  



  Die Abführung der bei der Reaktion ent  wickelten     Magnesiumdämpfe    erfolgt in der  Achse des Ofens durch eine Öffnung E, die  so eng gehalten ist, dass sie eine möglichst  weitgehende Wärmeabschirmung des Kon  densationsraumes von dem Reaktionsraum er  möglicht.     1)ie    Dämpfe gelangen dann in den  Kondensationsraum F von verhältnismässig  grossen Abmessungen, der als in der Achse  des Ofens angeordneter, kühl- und heizbarer  Zylinder ausgebildet ist. An seinem von dem  Reaktionsraum abgewendeten Ende trägt der  Kondensationsraum eine     Abstichöffnung        G     und ferner, ebenfalls in axialer Anordnung,  einen Vakuumstutzen H.  



  Als Werkstoff für den     Kondensationsraum     kommt keramisches Material wegen der Ge  fahr einer Reaktion des erzeugten Magne  siums mit den Bestandteilen desselben, sowie  wegen der Gefahr einer Fugenzerstörung  durch das heisse     111agnesium    nicht in Frage.  Bleibt somit als Werkstoff hierfür nur Me  tall übrig, so muss dieses der Forderung ent  sprechen, dass es bei den in Frage kommen  den Temperaturen     vakuumdicbt    und auch  wasserstoffdicht ist und von geschmolzenem  Magnesium nicht angegriffen wird. Aus letz  terem Grunde scheiden die sonst als wärme  beständig bekannten, nickelhaltigen Eisen  legierungen von vornherein aus.

   Die meisten  der dann noch verbleibenden     wärmebeBtän-          digen    Legierungen sind jedoch nicht     wasser-          stoff        bezw.    vakuumdicht.

   Es wurde jedoch  gefunden, dass     Eisen-Chrom-Legierungen    mit      etwa 5 bis 30 %,     vorzugsweise    etwa 6 bis       8%        Chrom,        die        gegebenenfalls        zur        Verringe-          rung    der     Verzunderung    auch noch Silizium  in Mengen von 0,5 bis 10% und     bezw.    oder       Aluminium        in        Mengen        von        0,

  7        bis    2     %        ent-          halten    können, den hier vorliegenden Anfor  derungen völlig gewachsen sind.  



  Vorzugsweise erfolgt die Kondensation  der     Magnesiumdämpfe    durch entsprechende  Kühlung der Wände des Kondensationsrau  mes, worauf anschliessend während des Ofen  stillstandes, zwecks Entleerung und Füllung,  unter Zuführung von Wasserstoff durch den  Vakuumstutzen H der Kondensationsraum bis  über den Schmelzpunkt des Magnesiums be  heizt wird, so dass das Magnesium flüssig  abgestochen werden kann. Zum Zwecke der  Heizung des     Kondensationsraumes    ist dieser  von einer Heizspirale J umgeben. Er trägt  ferner zwecks Verringerung der Wärmeaus  strahlung eine Haube     .K,    die mit Luftklappen  L zur Erzielung einer rascheren Kühlwirkung  in der     Kondensationsstufe    versehen ist.



  Rotary kiln for the thermal extraction of lliagnesium. For the thermal recovery of magnesium by reducing magnesia-containing raw materials with the aid of silicon, aluminum and similar reducing substances that do not supply gaseous oxidation products, furnaces of the most varied of designs have already been proposed.

   However, all these furnace types have the disadvantage that they are not suitable for carrying out the process on a large technical scale, because the special conditions under which the process must be carried out arise when the devices are enlarged make the resulting dimensions more difficult to notice. To carry out the process at atmospheric pressure, i. H. in a hydrogen atmosphere, most materials are no longer able to cope with the stresses occurring at the high reduction temperatures when the dimensions of the furnaces are enlarged.

   However, if the process is carried out at correspondingly lower temperatures using a high vacuum, the task is to make the individual parts of the device vacuum-tight and also the raw material mixture to be processed and the solid reaction residues, as well as the metal produced the furnace on resp. out of it or otherwise discharged, which is particularly difficult in terms of equipment when using a rotary oven or the like, the reac tion mixture is to be circulated during the implementation.

       From a thermal point of view, an elongated furnace proves to be unfavorable because of the considerable radiation losses. A heating of the reaction mixture by radiant heat, in particular by heat radiation elements angeord designated in the furnace itself, are confronted with considerable structural difficulties in the case of an elongated construction of the furnace. The invention relates to a furnace for the thermal production of magnesium. It can be built in such a way that its performance corresponds to large-scale technical requirements, for example by producing 250 kg of magnesium and more per day.



  The furnace according to the invention is characterized by a cylindrical reaction chamber, the diameter of which is at least equal to its length, and which is arranged in the middle of its longitudinal extent, but tangentially, an opening for the supply of the reaction mixture and for the discharge of the solid reaction residues.



  In the accompanying drawing, an exemplary embodiment from the furnace is shown.



       Fig. 1 is a longitudinal section and Fig. 2 is a section along line a-a of Fig. 1.



  In the drawing, A is a reaction space designed in the form of a horizontal cylinder, the diameter of which is equal to or greater than the length of the cylinder. The reaction space is limited by a ceramic lining B with good thermal insulation. The entry of the reaction mixture and the discharge of the solid reaction residues takes place through a common opening C, which is arranged in the longitudinal center of the reaction space A, but tangential to its circumference and expanded into a funnel-shaped manner towards the interior of the reaction space.

   The tangential arrangement of the inlet and outlet opening C has the advantage that the material to be introduced is guided in a steady stream into its normal path movement as it enters the furnace by the rotation of the furnace, an advantage for the exit Carrying of the reaction residue in the opposite sense is also achieved.

   As a result of the tangential arrangement of the inlet and outlet openings, compared to a radial arrangement, the result is that their funnel-shaped enlargement is moved deeper into the furnace interior, so that the unbalanced torque of the charging funnel is reduced.

      The heating of the reaction material is carried out by the same arranged in the middle of the reaction chamber around the axis, be known heat radiation elements D; This arrangement is possible due to the compact shape of the reaction chamber, which allows the use of only supported at the end faces of the reac tion chamber, but otherwise cantilevered radiation elements, but then also thanks to the tangential supply of the reaction mixture, the latter damaging the heat - makes radiation elements impossible due to the solid reaction mixture supplied.



  The magnesium vapors developed during the reaction are discharged in the axis of the furnace through an opening E, which is kept so narrow that it allows the condensation space to be shielded from the reaction space as much as possible. 1) The vapors then pass into the condensation space F of relatively large dimensions, which is designed as a cylinder which is arranged in the axis of the furnace and can be cooled and heated. At its end facing away from the reaction chamber, the condensation chamber has a tapping opening G and furthermore, also in an axial arrangement, a vacuum connection H.



  As a material for the condensation chamber, ceramic material is out of the question because of the risk of a reaction of the generated magnesium with the constituents of the same, as well as because of the risk of joint destruction by the hot magnesium. If only metal remains as the material for this, then this must meet the requirement that it is vacuum-sealed and also hydrogen-tight at the temperatures in question and is not attacked by molten magnesium. For the latter reason, the nickel-containing iron alloys, otherwise known to be heat-resistant, are ruled out from the start.

   Most of the remaining heat-resistant alloys, however, are not hydrogen or hydrogen. vacuum tight.

   However, it has been found that iron-chromium alloys with about 5 to 30%, preferably about 6 to 8% chromium, which optionally also contain silicon in quantities of 0.5 to 10% and respectively to reduce scaling. or aluminum in amounts of 0,

  7 to 2%, the requirements here are fully up to.



  The condensation of the magnesium vapors is preferably carried out by appropriate cooling of the walls of the condensation room, whereupon the condensation chamber is heated to above the melting point of the magnesium while the furnace is at a standstill, for the purpose of emptying and filling, with the supply of hydrogen through the vacuum connection H, so that the Magnesium can be tapped in liquid form. For the purpose of heating the condensation space, it is surrounded by a heating coil J. He also wears a hood to reduce the Wärmeaus radiation .K, which is provided with air flaps L to achieve a faster cooling effect in the condensation stage.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Drehofen für die thermische Gewinnung von Magnesium, gekennzeichnet durch einen zylin drischen Reaktionsraum (A), dessen Durch messer mindestens gleich seiner Länge ist, und der in der Mitte seiner Längserstreckung, aber tangential angeordnet, eine Öffnung (C) für die Zuführung des Reaktionsgemisches und für die Austragung der festen Reaktions rückstände trägt. UNTERANSPRÜCHE: 1. Drehofen nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und Austrags öffnung (C) gegen das Ofeninnere trichter förmig erweitert ist. 2. PATENT CLAIM: Rotary furnace for the thermal production of magnesium, characterized by a cylin drical reaction space (A), the diameter of which is at least equal to its length, and in the middle of its longitudinal extent, but arranged tangentially, an opening (C) for the supply of the Reaction mixture and residues for the discharge of the solid reaction carries. SUBSTANTIAL CLAIMS: 1. Rotary kiln according to claim, characterized in that the inlet and outlet opening (C) is widened in the shape of a funnel towards the interior of the furnace. 2. Drehofen nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, gekennzeichnet durch nur an den Stirnflächen des Reaktionsraumes ab gestützte, im übrigen jedoch freitragende Wärrnestrahlungselemente, die in der Mitte des Reaktionsraumes um die Achse des selben angeordnet sind. 3. Drehofen nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch einen axial angeordneten, heiz- und kühlbaren Kondensationsraum (F), der mit dem Reaktionsraum durch eine axiale Öffnung (E) in Verbindung steht, dessen Durchmesser klein ist im Verhält nis zum Durchmesser des Reaktionsraumes. 4. Rotary furnace according to patent claim and sub-claim 1, characterized by heat radiation elements which are supported only on the end faces of the reaction chamber but are otherwise self-supporting and which are arranged in the center of the reaction chamber around the axis of the same. 3. Rotary kiln according to claim, characterized by an axially arranged, heatable and coolable condensation chamber (F) which is connected to the reaction chamber through an axial opening (E), the diameter of which is small in relation to the diameter of the reaction chamber. 4th Drehofen nach Patentanspruch und Unter anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Kondensationsraumes aus einer zunderbeständigen, nickelfreien Eisenchromlegierung mit 5 bis 30 % Cr besteht. 5. Rotary furnace according to claim and sub-claim 3, characterized in that the wall of the condensation space consists of a scale-resistant, nickel-free iron-chromium alloy with 5 to 30% Cr. 5. Drehofen nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 3 und 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wandung des Kon densationsraumes aus einer zunderbestän= digen, nickelfreien Eisenchromlegierung mit 6 bis 8 % Cr besteht. Rotary furnace according to claim and dependent claims 3 and 4, characterized in that the wall of the condensation space consists of a scale-resistant, nickel-free iron-chromium alloy with 6 to 8% Cr.
CH202005D 1937-03-27 1938-01-22 Rotary kiln for the thermal extraction of magnesium. CH202005A (en)

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