CH282788A - Procédé de fabrication du magnésium par réduction à haute température. - Google Patents

Procédé de fabrication du magnésium par réduction à haute température.

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CH282788A
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Camescasse Pierre
Mathieu Francois
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Fonderie De Beaufort
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    • 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


  Procédé de fabrication du magnésium par réduction à haute température.    Il est connu que l'on peut obtenir indus  triellement du magnésium par réduction à  haute température de son     oxyde    - ou de  corps en contenant - au moyen de réduc  teurs donnant des     produits        d'Oxydation        110n     volatils, tels que le silicium, l'aluminium, le       silieo-aluminium.     



  Dans le cas où le réducteur est. le silicium  ou     l'aluminium,    et où le produit. à réduire est  la dolomie calcinée, le terme de la réaction  est constitué par une scorie de silicate de  chaux ou d'aluminate de chaux, ou un     mé-          laTTge    de ceux-ci.  



  Le     nla-nésium    s'échappe à l'état. de       vapeur    et est recueilli sur un condenseur  approprié.  



  On a proposé diverses méthodes pour  favoriser une telle réduction. Tous les pro  cédés connus dans ce domaine font. appel à  des réactions entre solides, la matière pre  mière étant toujours portée à la température  de réaction et réduite en phase solide. Il s'en  suit les inconvénients suivants  1. Nécessité de     mélanger    intimement les  matières réactionnelles pour accélérer la réac  tion et la rendre suffisamment complète.  



  2. Impossibilité d'accroître l'épaisseur de  la masse réactionnelle au-delà de quelques       décimètres,    par suite de la difficulté de faire  pénétrer assez     rapidement    les calories dans  cette masse peu conductrice et de permettre    une évacuation rapide des vapeurs de magné  sium formées.  



  3. Obligation d'évacuer des résidus qui  sont à l'état. solide.  



  Pratiquement ces difficultés ont eu les  conséquences suivantes:  a) elles ont. rendu indispensable une pré  paration mécanique poussée des matières, en  particulier une agglomération compliquée et  coûteuse du mélange réactionnel;  b) elles ont. rendu industriellement irréali  sable une marche continue du four de réduc  tion, et nécessité de faire la réduction sous  un vide très poussé pour abaisser la tempé  rature de marche;  c) elles ont rendu impossible la cons  truction d'unités de production de plus de  quelques centaines de kilos par opération.  



  Ainsi, on a. employé le plus souvent des  cornues fixes de faible capacité, tandis que  l'emploi de fours tournants permettait de       construire    des unités de production un peu  plus grandes, au prix d'autres inconvénients:  étanchéité moins bonne, métal souillé de pous  sières.  



  La. présente invention a pour but de remé  dier, au moins partiellement, à ces inconvé  nients. Elle comprend un procédé de fabrica  tion de magnésium par réduction à haute  température de corps contenant de l'oxyde de  magnésium au moyen de réducteurs donnant.      des produits d'oxydation non volatils, carac  térisé en ce que l'on effectue cette réduction  dans un four en versant les corps contenant  de l'oxyde de magnésium et le réducteur dans  de la scorie, provenant de la réduction, main  tenue à l'état liquide.  



  Il a en effet été observé que la magnésie  se dissout très rapidement dans cette scorie  maintenue à l'état liquide et que la réduction  de la magnésie y progresse très rapidement,  la teneur en magnésie de la scorie pouvant  être alors abaissée à une valeur très infé  rieure à celle obtenue dans les techniques  précédemment en usage.  



  On remarque en outre que la. formation de  bulles de vapeur de magnésium an sein de la  scorie     entraine    un bouillonnement du bain,  qui accélère la. réaction et provoque le déga  gement rapide de la vapeur métallique.  



  L'introduction des corps contenant de  l'oxyde de magnésium et du réducteur peut  être faite simultanément ou successivement  dans la scorie maintenue à l'état liquide.  



  La chaleur à apporter au sein du bain  fondu, pour maintenir celui-ci à l'état liquide  et compenser     l'endothermicité    de la réaction,  peut être obtenue par effet Joule, le bain  fondu ou la scorie résiduelle étant conduc  teurs de l'électricité aux températures de  réaction.  



  Un mode avantageux de réalisation con  siste alors à utiliser un four étanche compor  tant une cuve de réaction     constituée    par un  récipient en tôle refroidi extérieurement et  dans lequel pénètrent les électrodes.  



  Pour le premier démarrage du four, on  charge dans la cuve la scorie à fondre, par  exemple un     silico-aluminate    de chaux pouvant  provenir d'une opération antérieure, et l'on  utilise les dispositifs classiques de fusion       électrothermique,    par exemple le démarrage  à l'are entre électrodes. Il est possible d'em  ployer également un résistor chauffé électri  quement, ou encore une cartouche     alumino-          thermique,    ou tout autre moyen permettant  d'obtenir la     fusion    de la masse.  



  Il est avantageux de charger une quantité  suffisante de scorie pour que, après fusion de    celle-ci, les électrodes soient. immergées. Une  fois formé le bain de scorie fondue, on main  tient. sa température par effet Joule, en  réglant soit l'écartement des électrodes, soit.  la tension qui est appliquée entre elles, et  l'on y verse les éléments du mélange réaction  nel, de préférence de     facon    continue.  



  La réduction commence dès l'arrivée de  ces éléments dans la scorie et se poursuit tan  dis que le niveau de la masse liquide monte  dans la cuve. Lorsqu'il atteint la partie supé  rieure de celle-ci, on interrompt     l'arrivée    du  mélange pendant qu'on évacue une partie de  la scorie, en conservant dans la région infé  rieure de la cuve la quantité voulue pour que  les électrodes restent     immergées.     



  Le procédé selon la présente invention  peut être appliqué sans faire appel aux pres  sions réduites. On obtient toutefois une meil  leure productivité du four, ainsi qu'une moin  dre consommation     d'énergie        électrique,    en  opérant sous pression réduite. L'emploi de  pressions comprises entre ?0 et.<B>100</B> mm de  mercure est     recommandé,    car il permet d'opé  rer la réduction à une température inférieure  à 1600 , avec une bonne productivité du four  et un rendement de condensation voisin de  l'unité, tout en récupérant le magnésium à  l'état liquide.  



  On peut opérer aussi à des     températures     et pressions inférieures et récupérer le métal  à l'état solide.  



  On utilise, de préférence, un des mélanges  suivants:  
EMI0002.0016     
  
    I. <SEP> Ferro-silicium <SEP> à <SEP> 75 <SEP> % <SEP> de <SEP> Si <SEP> 15 <SEP> 0/0
<tb>  Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> 34 <SEP> 1/o <SEP> de <SEP> <B>MgO</B> <SEP> 851/o
<tb>  II. <SEP> Ferro-silicium <SEP> à <SEP> 75 <SEP> % <SEP> de <SEP> Si <SEP> 17,6,%
<tb>  Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> 31% <SEP> de <SEP> <B>MgO</B> <SEP> 73,31/o
<tb>  Magnésie <SEP> 9,1%
<tb>  III.

   <SEP> Ferro-silicium <SEP> à <SEP> 75 <SEP> % <SEP> de <SEP> Si <SEP> <B>11,01/0</B>
<tb>  .Silico-aluminium <SEP> à <SEP> 33145 <SEP> % <SEP> <B>8,01/0</B>
<tb>  Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> 34 <SEP> % <SEP> de <SEP> <B>MgO</B> <SEP> 67,0%
<tb>  Magnésie <SEP> 14,01/o       Le dessin ci-joint représente, à titre  d'exemple, sur les     fig.    1, ? et 3, en une vue  en coupe verticale, des fouis permettant la  réalisation du procédé selon l'invention.      Dans l'exemple de réalisation représenté  sur la     fig.    1, le four est un four monophasé  avec électrode mobile E et sole conductrice S  en charbon.

   On produit le démarrage en fai  sant passer le courant entre la sole et l'élec  trode au moyen de quelques grains de char  bon, et de préférence en présence de scorie  résiduelle provenant d'une opération anté  rieure. On introduit par le tube A la masse  réactionnelle en pastilles ou en poudre; celle-ci  devient rapidement conductrice et. participe  su passage du courant. La scorie formée l'est.  aussi et l'on peut donc opérer en régime nor  mal en chargeant le four de telle manière que  l'électrode soit immergée dans le lit de scorie  fondue. La scorie épuisée est évacuée par  l'orifice 0, tandis que le     magésium    se con  dense en C.

   Le pourtour du creuset est. muni  d'une réfrigération R par circulation d'eau,  de façon à provoquer la formation d'un     auto-          garnissage    de scorie solidifiée.  



  Le four est. étanche grâce à un dispositif  de fermeture P et est maintenu en légère  pression pendant les     manoeuvres    d'alimenta  tion ou de vidange au moyen d'un appoint  de gaz inerte (H2<B>OU CH-).</B>  



  Dans l'exemple de réalisation représenté  sur la     fig.        \?,    on opère dans un four triphasé  fonctionnant sur les mêmes principes. La  sole constitue le neutre.  



  Dans la forme de réalisation représentée  sur la     fig.    3, un four, formé par une cuve  en fer     F1,    est alimenté en courant triphasé  par six électrodes horizontales en graphite     E1.     La cuve est surmontée d'une virole conique  V, garnie intérieurement de réfractaire     V1,    et  fermée par un     bouchen    V2, également calori  fugé. La virole conique est raccordée à une  chambre de condensation cylindrique, avec  un condenseur axial, Cl, en fer, refroidi  par une     eirculation    d'eau.  



  La partie inférieure de la chambre de con  densation est agencée de manière à, permettre  l'évacuation du magnésium à l'état liquide.  Le magnésium se dépose d'abord à l'état  solide, et., quand le     condensat    a une épaisseur  suffisante, la température de sa surface  atteint 650  et le magnésium se liquéfie et    ruisselle jusqu'à la     partie    inférieure de la  chambre de condensation. Les variations du  débit de vapeur métallique n'affectent pas  le rendement de condensation, mais font seu  lement varier l'épaisseur de la couche de  métal solide. Une gouttière C2 conduit le  métal dans une marmite calorifugée C3.  L'alimentation en énergie électrique est faite  en basse tension, réglable entre 50 et 110 volts.

    La puissance peut être portée à 120 et même  150 k<B>W</B>, donnant une production de 12 à 15  kilos de magnésium à l'heure. Le premier dé  marrage. se fait à l'arc, entre une électrode  mobile, passant par le trou de coulée 01, et  l'électrode opposée.  



  La coulée de l'excédent de scorie épuisée,  qui n'est pas nécessaire pour l'opération sui  vante, est faite par l'orifice latéral 01, par  exemple toutes les 24 heures. Dans le cas où  l'on opère sous pression réduite, on doit casser  le vide pour cette coulée, et on en profite  pour évacuer le magnésium récupéré en C3,  et pour regarnir d'une nouvelle charge de  matières réactionnelles les silos ou trémies  étanches A2 qui alimentent les vis     A1,    ser  vant à l'introduction de ces matières réac  tionnelles dans le four. On peut aussi, si cela  est nécessaire, nettoyer le condenseur     C1    et  retirer le métal solide qui s'y trouve.  



  Pendant la marche du four, la tempéra  ture est. contrôlée par un pyromètre optique  à. travers la lunette V3. Le refroidissement  de la cuve     F1    est assuré par une rampe de  ruissellement     R1,    alimentée d'eau. Une couche  de scorie D vient se solidifier à l'intérieur  de la paroi de la cuve     F1    et en assure la       calorifugation.     



  <I>Exemple 1:</I>  On charge dans les trémies     (fig.    3), au  nombre de trois, 2 tonnes du mélange 1  contenant 0,3 tonne de     ferrosilicium    à 75%  Si et 1,7 tonne de dolomie calcinée à 34 %       MgO,    le tout préalablement broyé de façon  à passer au tamis à maille 50.

   La scorie ayant  été coulée jusqu'au niveau de l'orifice 01,  on ferme les orifices du four et l'on fait le  vide, tandis que l'on met en marche les     vis         d'alimentation; la vitesse de celles-ci est réglée  pour que les trémies soient vidées en 22 heu  res, et l'on règle la puissance du four pour  maintenir la température du bain entre  1500 et 1550  C, tandis que le vide, mesuré  à la sortie de la chambre de condensation,  est maintenu au voisinage de 25 mm de mer  cure. On constate un bouillonnement impor  tant du bain de scorie liquide, dû au dégage  ment rapide des vapeurs métalliques.  



  Une fois l'opération terminée, on casse le       vide    et l'on coule la scorie en excès en enle  vant le tampon qui ferme l'orifice<B>01.</B> On  recueille ainsi 1,7 tonne environ d'une scorie       fondue        titrant        4,5        %        de        MgO.     



  D'autre part, on     ouvre    la marmite     C3    et  on- en sort un lingot de 270 kg de métal. On  sort également le condenseur Ci, sur lequel  restent environ 30 kg de métal solide. Le     con-          denseur    est remis en place après récupération  du métal. On ferme les orifices du four et on  procède à une nouvelle opération.  



  <I>Exemple</I>  On opère de la même façon que dans  l'exemple 1, mais en utilisant le mélange II.  Ce mélange étant plus riche en magnésie, il  suffit, pour 22 heures de fonctionnement con  tinu, de 1,7 tonne, soit 299,2 kg de     ferro-sili-          cium    à 75 0/0 -Si, 1246,1 kg de dolomie calcinée  à     34        %        de        MgO        et        154,7        kg        de        magnésie.     



  <I>Exemple 3:</I>  Avec le mélange III, il suffit de 1570 kg  soit 172,7 kg de ferro-silicium à 75 0l0 Si,  12'5,6 kg de     silico-aluminium    à 33/45 0/0,  1051,9 kg de dolomie calcinée et 219,8 kg de  magnésie. Le mélange, préalablement broyé  de façon à passer au tamis à mailles de 50,  est réparti entre les trois trémies, et l'opéra  tion se poursuit comme dans l'exemple 1. La  scorie évacuée en fin d'opération est un mé  lange de silicate et     d'ahuninate    de chaux.

Claims (1)

  1. REVENDICATION I: Procédé de fabrication de magnésium par réduction à haute température de corps con tenant de l'oxyde de magnésium au moyen de réducteurs donnant des produits d'oxydation non volatils, caractérisé en ce que l'on effec tue cette réduction dans un four en versant les corps contenant de 1#oxvde de magnésium et le réducteur dans de la scorie provenant de la réduction, maintenue à. l'état liqiüde. SOUS-REVENDICATIONS: 1. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on verse de façon continue dans la scorie liquide les corps contenant. de l'oxyde de magnésium et le réducteur. 2.
    Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on verse dans la scorie liquide simultanément les corps contenant de l'oxyde de magnésium et le réducteur. 3. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on verse dans la scorie liquide successivement, les corps contenant de l'oxyde de magnésium et le réducteur. 4. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on opère la réduction, sous une pression réduite, comprise entre 20 et 100 mm de mercure. 5.
    Procédé selon la. revendication I, carac térisé en ce qu'on engendre la chaleur néces saire par effet Joule au sein même de la masse en réaction, en utilisant la conducti bilité électrique de cette masse réactionnelle. 6. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on forme au moyen de la scorie un garnissage calorifuge sur la paroi latérale du creuset du four, par refroidisse ment extérieur de cette paroi. 7. Procédé selon la revendication I, exécuté de façon continue, caractérisé en ce qu'on évacue la scorie à l'état liquide. 8. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que les électrodes d'amenée de courant sont complètement immergées dans la scorie fondue.
    REVENDICATION II: Four pour la réduction électrothermique continue de corps contenant de l'oxt-de de magnésium, par le procédé selon la revendi cation I, caractérisé en ce qu'il comporte une cuve, alimentée en courant électrique passant dans la scorie fondue au moyen d'électrodes, ainsi qu'un dispositif de condensation per mettant la récupération du magnésium. SOUS-REVENDICATION: 9. Four selon la revendication II, carac térisé en ce que la cuve est surmontée d'une virole, portant une chambre de condensation, pour l'élimination du magnésium à l'état liquide et sa récupération dans un récipient extérieur.
CH282788D 1948-05-12 1949-05-10 Procédé de fabrication du magnésium par réduction à haute température. CH282788A (fr)

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