Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von Metallen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von Metallen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver fahrens.
Es sind Verfahren zur Gewinnung von Metallen auf thermischem Wege im technischen Massstab be kannt, bei d-,nen das Metall im dampfförmigen Zu stand aus dem Reaktionsgut entsteht. Dabei wird nach dem sogenannten Retortenverfahren gearbeitet und die für die Reaktion erforderliche Wärme durch Strahlung auf das Reaktionsgut übertragen. Die Re torten bestehen aus zunderfestem Stahl oder aus keramischen Massen, und die Wandtemperatur kann eine Temperatur von 1200 C nicht übersteigen. Bei l200, C ist die Wärmeübertragung auf das Reak tionsgut jedoch so gering, dass sehr lange Reaktions zeiten erforderlich sind.
Auch bei Drehöfen, die beispielsweise für die thermische Magnesiumgewinnung vorgeschlagen wur den, wird die Reaktionswärme durch Strahlung auf das Reaktionsgut übertragen.
Hierbei kann das Material an der Oberfläche bis auf etwa 1350 C erhitzt werden. Überschreitet man diese Temperatur, dann beginnt die Mischung zu kleben und setzt die Reaktionsmuffel zu. Die Re aktionszeiten in Drehöfen betragen wegen der noch verhältnismässig geringen Energieaufnahme bei 1350,- C noch mehrere Stunden.
Dazu kommt die Diskontinuität vieler solcher Verfahren mit Strahlungsheizung, welche die Raum- Zeitausbeute der Öfen auch stark herabsetzt, so dass bisher noch keine Apparatur von grosser Leistung auf diesem Wege entstehen konnte.
Beispielsweise nimmt eine Mischung von 100 Ge- wichtsteilen gebrannten Dolomites, 38 % MgO ent- haltend, und 26 Gewichtsteilen Ferrosilizium, 75 % Si enthaltend, in brikettierter Form bei einer Ein dringungstiefe von 20 mm und einer Oberflächen temperatur von 1350 C während der Reaktion knapp 1 Watt pro Quadratzentimeter Oberfläche auf.
Alle bisher bekannten Verfahren, die mit Wärme übertragung durch Strahlung arbeiten, überschreiten demzufolge nie eine Einstrahlungsdichte von 1 Watt pro Quadratzentimeter Oberfläche des Reaktions gutes. Verfahren zur Gewinnung des Magnesiums auf thermischem Wege, denen andere Mischungen zu grunde liegen, bewegen sich entsprechend ihres ähnlichen Energiebedarfes in den gleichen Grenzen.
Es wurde nun gefunden, dass sich diese Nachteile durch die vorliegende Erfindung vermeiden lassen. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren gelingt es, in kontinuierlicher Arbeitsweise dem Reaktionsgut die Energie durch Strahlung auf die Oberfläche zuzu führen und die Reaktion in kurzer Zeit durchzu führen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Me tallen, deren Siedepunkt bei 10 Torr zwischen 400 und 2000 C liegt, durch thermische Reduktion der Oxyde dieser Metalle mittels eines als Reduk tionsmittel wirkenden Elementes unter Zuführung der zur Durchführung der Reaktion erforderlichen Wärmemenge durch Strahlung, das dadurch gekenn zeichnet ist, dass die Strahlung auf die Oberfläche des in einer Schicht ausgebreiteten Reaktionsgutes erfolgt, das entstandene Metall dampfförmig abgezo gen und der nach der Reaktion verbleibende, nicht flüchtige, heisse Rückstand im Reaktionsraum nach unten abgesenkt und als Unterlage für weiter auf gebrachtes frisches Reaktionsgut verwendet wird.
Die Übertragung der zur Durchführung der Re aktion erforderlichen Wärmemenge durch Strahlung kann unter Anwendung einer so hohen Energiedichte erfolgen, dass die Oberfläche des Reaktionsgutes im Durchschnitt pro cm2 eine Energie aufnimmt, die zwischen 1 und 10 Watt, vorzugsweise zwischen 4 und 8 Watt, liegt, wobei das Reaktionsgut gege benenfalls teilweise oder ganz in einen Erweichungs- zustand übergeht. Der Ausdruck im Durchschnitt bedeutet, dass eine Energie von insgesamt 10 bis 100 kW pro m2 übertragen wird.
Der heisse Rückstand ruht zweckmässig auf einem Rost, wo er beim Abkühlen zerfällt und durch den Rost hindurch abgeführt wird. Dabei ist es vorteil haft, dass der Rost bewegt und damit die Sink geschwindigkeit des Rückstandes gesteuert wird.
Bei dem vorliegenden Verfahren kann mit Vorteil ein als Gleitschicht zwischen dem absinkenden Rückstand bzw. ;nicht umgesetzten Reaktionsgut und der Ofenwand dienendes, in bezug auf die vor zunehmende Reaktion inertes Material verwendet werden, das sich etwa in Höhe der Reaktionszone dauernd erneuert und das mit dem absinkenden Rückstand bzw. Reaktionsgut ganz oder teilweise nach unten wandert. Das Reaktionsgut kann dabei gegebenenfalls teilweise in einen Erweichungszustand übergehen.
Als Gleitschicht kann Rückstand verw-.ndet wer den. Es kann aber auch hierzu eine bei der Reak tionstemperatur weder sinternde noch schmelzende Komponente verwendet werden. Dabei kann das als Gleitschicht dienende Material dauernd von den Seitenwänden her, im Winkel zur senkrechten Achse des Ofens, etwa in der Höhe der Reaktionszone, durch die Ofenwand hindurch zugeleitet werden.
Das als Gleitschicht dienende Material kann auch in grösseren Stücken als das Reaktionsgut durch an der Decke des Ofens befindliche Einfüllöffnungen zu gegeben werden, wobei die Korngrösse des Gleit- schichtmaterials vorzugsweise grösser als die des Reaktionsgutes ist, so dass dieses Material über aus gebreitetes Reaktionsgut zur Ofenwand rollt.
Bei spielsweise besteht das Reaktionsgut aus 100 kg gebranntem Dolomit mit 30 /o MgO-Gehalt von der Korngrösse 2 bis 10 mm und 17,5 kg Ferrosilizium 75 a/c,ig von der Korngrösse 0,5 mm bis 2 mm; das Gleitschichtmaterial -hat dabei eine Korngrösse von 15 bis 30 mm Durchmesser.
Das als Gleitschicht dienende Material kann aber auch durch an der Decke befindliche Eintrags öffnungen für das Reaktionsgut über Drehteller bzw. andere rotierende Verteilervorrichtungen, in gewissen Zeitabständen, etwa solchen von 15 bis 30 Minuten, eingefüllt werden. Dabei kann die Drehzahl der Verteilervorrichtung für die Zeit des Zuführens von Gleitschichtmaterial erhöht werden. Diese Drehzahl richtet sich nach dem Durchmesser des Ofens; im all gemeinen hat sich hierbei eine Erhöhung auf das 11/.2- bis 2fache gegenüber der normalen Drehzahl als vorteilhaft erwiesen.
Das Reaktionsgut und der Rückstand können dabei durch Zwischsnbehälter mit Schleusenventilen in den Reaktionsraum ein- bzw. aus diesem ausgetragen werden, wobei die Ein tragung des Reaktionsgutes durch eine oder mehrere öffnungen an der Decke des Reaktionsraumes erfol gen kann.
Die Verteilung des Reaktionsgutes im Reaktions raum kann durch Drehteller mit periodisch variabler Umdrehungszahl erzielt werden. Das Material kann aber auch in gewissen Zeitabständen in freiem Fall auf die Kuppe eines im Ofen gebildeten Rückstands kegels aufprallen, z. B. in Zeitabständen von etwa 5 Minuten bei einer Materialmenge, die ausreicht, um einen Rückstandskegel mit einer 10 mm starken Schicht des Reaktionsgutes zu bedecken. Zusätzlich kann dabei, zwecks Vermeidung der Entmischung pulsierend, etwa mit Gasstössen eines Inertgases, ge arbeitet werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen konti nuierlichen Verfahrens kann ein senkrecht angeord neter Ofen verwendet werden, der folgende Haupt teile umfasst: einen Reaktionsraum mit auswechsel barem, mit einer Strahlungsheizung versehenen Ober teil, einen gegebenenfalls kühlbaren, bewegten, die Sinkgeschwindigkeit des Rückstandes steuernden Rost, einen unter dem Rost angeordneten, den Rückstand auffangenden Unterteil, Zwischenbehälter mit Schleusenventilen zum Eintragen des Reaktions gutes und Austragen des Rückstandes, an der Decke des Oberteils angebrachte Öffnungen zur Einbrin gung des Reaktionsgutes in den Ofen,
Drehteller mit periodisch variabler Umdrehungszahl zur Verteilung des Reaktionsgutes im Ofen und eine Abführungs- und Kondensierungseinrichtung für das dampfförmig freigesetzte Metall.
Zur Zuführung des Gleitschichtmaterials an den Seitenwänden des Ofens kann ein schräg nach unten verlaufendes Rohrsystem mit Vorratsbehältern und einer Eintragsvorrichtung für das Gleitschichtmate- rial angeordnet werden.
Die Energie wird dem Reaktionsgut mit beson derem Vorteil mit grosser Einstrahlungsdichte auf der Oberfläche zugeführt. Die Oberfläche des Reak tionsgutes kann von einer Strahlungsquelle aus, die über dem Material angeordnet ist, so intensiv be strahlt werden, dass die Oberfläche des Reaktions gutes pro Quadratzentimeter eine Energie aufnimmt, die zwischen 1 und 10 Watt, vorzugsweise zwischen 4 und 8 Watt, liegt.
Dabei können infolge der hohn Energiedichte im Reaktionsgut verschiedene Erweichungszustände durchlaufen werden. Dem Grad der Erweichung kann durch Varia tion der Schichtdicke des Reaktionsgutes Rechnung getragen werden. Beim Arbeiten mit dünnen Schich ten, wie solchen von 1 bis 20 mm, kann die Ein strahlungsdichte und damit die Leistung des Ofens bei gleichem Erweichungsgrad des Reaktionsgutes beträchtlich erhöht werden. Das Reaktionsgut kann auch in dickerer Schicht, etwa solchen bis zu 70 mm, unter der Strahlungs quelle ausgebreitet werden, jedoch ist zwecks Er reichung hoher Leistungen in einer Einheit eine möglichst dünne Schicht bis etwa 20 mm vorteilhaft.
Die elektrische Belastung des Ofens kann so gross gewählt werden, dass nach Abzug der Strahlungs- und Kühlwasserverluste die obengenannte Nutz energie übrigbleibt, die auf eine relativ kleine Ober fläche des Reaktionsgutes eingestrahlt wird. Dadurch gegebenenfalls auftretende Erweichungserscheinungen bis zum Schmelzen der Reaktionsmasse stören den kontinuierlichen Betrieb nicht, da der nach der Reak tion verbleibende Rückstand in dem gleichen Masse abgesenkt werden kann, wie oben auf die Reaktions zone dauernd weiteres Material aufgegeben wird.
Der Rückstand ruht vorzugsweise auf einem Rost, dessen Stäbe von einem Kühlmittel durchflossen sein können. Auf diesem Rost findet die stärkste Kühlung statt, so dass spätestens hier die abreagierte Mi schung erstarrt, zerspringt oder in den Fällen, wo er Calciumorthosilikat enthält, infolge Modifikations- wechsel zu einem feinen Pulver zerrieselt. Der so zerteilte Rückstand fällt von selbst durch den Rost und kann als abgekühltes Pulver aus dem Ofen aus geschleust werden.
Der gekühlte Rost kann dauernd oder periodisch bewegt oder gedreht werden, wodurch die Menge des durch den Rost abfallenden Rückstandes gere gelt und damit die Sinkgeschwindigkeit des nach unten wandernden Rückstandes auf dem Rost ge steuert werden kann. Die Roststäbe können auch so ausgebildet sein, dass durch ihre Bewegung stückiger Rückstand zerkleinert und durchgeschleust werden kann.
Die Durchführung des kontinuierlichen Ver fahrens im Vakuum kann dadurch ermöglicht wer den, dass das Reaktionsgut und der Rückstand durch Zwischenbehälter mit Schleusenventilen in den Re aktionsraum ein- bzw. aus diesem ausgetragen wer den, wobei die Reaktionsmischung von oben aus in möglichst gleichmässiger Schicht auf die Oberfläche des Rückstandes aufgegeben wird. Dabei kann man so verfahren, dass man das Material durch eine oder mehrere Öffnungen an der Decke des Ofens herunter fallen lässt. Zur Vermeidung einer Entmischung kann das Material auch in kurzen Zeitabständen im freien Fall in solchen Mengen aufgegeben werden, dass die Oberfläche des Rückstandes jeweils mit einer dünnen Schicht von 1 bis 20 mm Dicke bedeckt wird.
Diese pulsierende Arbeitsweise gewährleistet ein dauerndes Abschrecken der Materialoberfläche im Ofen und dadurch ein besonderes lockeres Gefüge des Rückstandes, der sich durch einfache Roste unten leicht austragen lässt.
Das Reaktionsgut kann aber auch durch beson dere Vorrichtungen möglichst gleichmässig aufgegeben werden, etwa über einen Drehteller in der Mitte des Ofendeckels. Durch periodisch variable Umdrehungs geschwindigkeit des Tellers lässt sich eine grosse Fläche in gleichmässiger Schichtdicke kontinuierlich beschicken.
Als Strahlungsheizung kann jede Heizquelle die nen, die im obern Teil des Ofens angebracht werden kann. Als elektrische Heizquelle sind sowohl Licht bogen- als auch Widerstandsheizung--n -möglich. Als Widerstandsmaterial sind alle hochtemperaturbestän- digen Metalle, etwa Molybdän, Wolfram und deren elektrisch leitenden Verbindungen, wie Silizide und Carbide, verwendbar.
Ebensogut können Heiz elemente aus Kohle oder Graphit im obern Teil des Ofens als stromdurchflossene Strahlungskörper an gebracht werden. Im obern Ofenteil kann auch eine indirekte Gasheizung angeordnet werden, wobei darauf zu achten ist, dass die Feuerungsgase mit den Metalldämpfen nicht in Berührung kommen.
Ein die Strahlungsquelle tragender Oberteil des Ofens wird zweckmässigerweise so konstruiert, dass er leicht ausgewechselt werden kann.
Das dampfförmig freigesetzte und abgezogene Metall kann in einem Kondensator, der mit dem Ofen in Verbindung steht, zu flüssigem Metall nieder geschlagen und dort abgestochen werden.
Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Durchführung in einem gasdicht abgeschlossenen Ofen bei allen Druckverhältnissen, also auch im Vakuum; es ist insbesondere durchführbar bei abso luten Gasdrucken von 0,1 bis 800 mm Hg-Säule in dem zur Durchführung des Verfahrens benutzten Ofen. Es kann in beliebiger Inertgasatmosphäre ge arbeitet werden, z. B. in Wasserstoff- oder Edelgas atmosphäre.
Unter dem Rost kann sich ein den Rückstand auffangender Unterteil des Ofens befinden. Der Ofen kann ausserdem am obern und am untern Ende je einen Zwischenbehälter aufweisen. Diese können zum Eintragen des Reaktionsgutes bzw. zum Austragen des Rückstandes oben und unten mit je einer Schleuse versehen sein. Weiter kann der Ofen an der Decke des Oberteils eine oder mehrere Öffnungen zur Ein bringung des Reaktionsgutes besitzen. Das Reaktions- gut kann im Ofen durch einen oder mehrere Dreh teller mit periodisch variabler Umdrehungsgeschwin digkeit verteilt werden.
Schliesslich kann der Ofen mit einer Abführungs- und Kondensierungseinrich- tung für Metalldampf versehen sein.
Da bei dem vorliegenden Verfahren die Reak tionsmassen zum Teil in teigigem Zustand anfallen, wobei die feste Phase mengenmässig der flüssigen weit überlegen sein kann, war es schwierig, ein Ver fahren zu finden, nach dem man solche Prozesse in gasdicht abgeschlossenen Apparaten oder unter Va kuum kontinuierlich betreiben kann. Dies um so mehr, als bei diesen Reaktionen so starke Sintererschei- nungen auftreten können, dass die Reaktionsmassen bei der Reaktionstemperatur zum Kleben kommen und ein vollkommenes Niederschmelzen unmöglich ist.
Das dabei auftretende Anbacken der Reaktions masse an den Ofenwandungen kann so weit führen, dass die gesamte Masse im Ofen festsitzt und nicht nach unten abwandert.
Beim vorliegenden Verfahren kann das Anbacken des Reaktionsgutes dadurch unterbunden werden, dass zwischen dem absinkenden Reaktionsrückstand und der Ofenwand ein in bezug auf die jeweils durchzuführende Reaktion inertes Material als Gleitschicht verwendet wird, das bei den Reaktions bedingungen noch nicht sintert. Das Gleitschicht- material kann als Pulver oder als körniges Gut oder als Gemisch von Pulver und Körnern angewandt werden.
Diese Gleitschicht braucht nicht sehr dick aus gebildet zu sein. Es genügt beispielsweise eine Schicht mit einer Dicke von 2 cm. Man kann aber auch mit dickeren Schichten arbeiten, beispielsweise mit Schichten von 20 cm und mehr, so dass an diesen Stellen des Ofens die keramische Wärmeisolation teilweise oder ganz eingespart und durch das Gleit- schichtmaterial ersetzt wird.
Das Gleitschichtmaterial kann in Höhe der Re aktionszone an der innern Ofenwand in dem Masse dauernd erneuert werden, in dem die absinkende Reaktionsmasse durch Zugabe von neuer Reaktions mischung aufwächst. Die Gleitschicht wandert mit dem Reaktionsgut und dem Reaktionsrückstand nach unten, verhindert dabei die Berührung des Reak tionsgutes mit der Ofenwand und wird unten durch die bereits beschriebenen Austragsvorrichtungen, wie beispielsweise Roste, entweder getrennt vom Rück stand oder auch gemeinsam mit diesem abgenommen.
Bei Gleitschichten beispielsweise einer Stärke von oberhalb 5 cm ab kann in der Nähe des Aus tragsorgans ein als Wehr dienendes Abschirmblech die Hauptmenge des Gleitmaterials am Absinken verhindern, so dass selbst bei dicken Gleitschichten nur ein geringer Teil des Gleitmaterials mit der Re aktionsmasse absinkt. Die Gleitschicht ist nicht ge bunden an Öfen mit rundem Querschnitt. Sie kann bei allen Ofenformen angewandt werden.
Weiter wurde gefunden, dass als Gleitschicht- material in vielen Fällen eine bei Reaktionstempera tur nicht sinternde oder schmelzende Komponente verwendet werden kann.
Es ist aber in manchen Fällen auch möglich, als Gleitschichtmaterial den Rückstand zu verwenden, der den Ofen bereits passiert hat.
Die Zuführung des Gleitschichtmaterials kann im Winkel, etwa einem solchen zwischen 30 bis 90 , zur senkrechten Achse des Ofens von den Seitenwänden her erfolgen. Bei runden Öfen kann beispielsweise das Gleitmaterial radial durch die Ofenwand zuge leitet werden.
Das Gleitmaterial kann aber auch von oben her durch eine oder mehrere Einfüllöffnungen an der Decke des Ofens zugegeben werden. Wenn durch dieselbe Einfüllöffnung auch Reaktionsmischung zu gegeben wird, so kann das Gleitschichtmaterial min destens etwa von der doppelten Korngrösse der grössten Körner des Reaktionsgutes sein, damit das Gleitschichtmaterial über die gegebenenfalls kegel förmig ausgebreitete Mischung bis an die Ofenwand rollt.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Gleit- material über eine oder mehrere Eintragsöffnungen an der Decke des Ofens, die mit je einem Drehteller ausgestattet sind, zuzuführen. Bei normalen Dreh geschwindigkeiten des Tellers kann Reaktionsgut auf die Oberfläche von bereits klebrigem Reaktionsgut gestreut werden. In bestimmten Zeitabschnitten kann kurzzeitig mit erhöhter Drehgeschwindigkeit des Tellers das Gleitschichtmaterial eingefüllt werden, das entsprechend der grösseren Wurfweite bis an die Ofenwand geschleudert wird. Die Drehgeschwindig keit richtet sich bei jedem Ofen nach der erforder lichen Wurfweite bis an die Ofenwand.
Bei betrieb lichen Störungen, die eine zu starke Vermischung von Reaktionsgut und Gleitschicht zur Folge haben können, wobei Reaktionsgut mit der Ofenwand zu stark in Berührung kommt, kann es vorkommen, dass die Reaktionsmasse an der Ofenwand hängen bleibt. In solchen Fällen kann das normale Absinken der Reaktionsmasse durch einen plötzlichen Gas druckunterschied zwischen dem Raum über der Oberfläche des Reaktionsgutes und dem Raum unter dem Austragsrost wieder in Gang gebracht werden.
Die Vorrichtungen zur Durchführung des Ver fahrens gemäss der Erfindung können in verschie dener Weise ausgebildet sein.
Auf beiliegender Abbildung ist als Beispiel eine Ausführungsform einer Vorrichtung für den Betrieb unter Vakuum dargestellt. Hierbei herrscht ein abso luter Gasdruck von 0,1 bis 100 mm Hg-Säule in der Apparatur. An den Stellen 26 und 27, wo die Va kuumpumpe angeschlossen ist, herrscht das beste Vakuum. Im Ofen an der Stelle 6, wo das Metall dampfförmig entsteht, herrscht der höchste Druck, der beispielsweise bis 100 mm Hg-Säule ansteigen kann. Die Zuführung des Reaktionsgutes geschieht nach dem Prinzip der doppelten Schleusen. In den Behälter 1 wird bei geschlossenem Ventil 2 Luft ein gelassen und Reaktionsgut eingefüllt.
Nach dem Verschliessen und Evakuieren des Behälters 1 wird das Ventil 2 geöffnet und das Material in den Behäl ter 3 abgelassen. Von hier aus läuft das Reaktions gut über eine Verteilervorrichtung 4 in den Ofen und wird von einem Verteilerapparat 5, der in der Abbil dung beispielsweise als Drehteller dargestellt ist, auf der Oberfläche des Rückstandes 6 ausgebreitet. Im wärmeisolierten Oberteil 7 des Ofens, der mittels Flansch 8 mit dem Mittelteil 9 des Ofens verbun den ist, befindet sich die Strahlungsquelle 10, die in dieser als Beispiel aufgezeichneten Form eine aus Graphit bestehende elektrische Widerstandsheizung darstellt und die aus mehreren Teilen zusammen gesetzt sein kann.
Das dampfförmig entwickelte Me tall strömt durch den Stutzen 32 über eine Staub kammer 11, die cyklonartig ausgebildet oder in be kannter Weise mit Prallwänden ausgestattet sein kann, zum Kondensator 12. Die Staubkammer 11 wird auf Temperaturen oberhalb der Kondensations temperatur der Metalldämpfe gehalten, das heisst auf 800 bis 1200 C. An der Stelle, wo die Metalldämpfe in die Staubkammer eintreten, herrscht etwa 1200 C, und da, wo sie die Kammer verlassen, werden 800 C aufrechterhalten. Die Staubkammer 11 dient gleich zeitig als Kondensator für leicht kondensierbare Ver unreinigungen des Metalls.
Im Flüssigkondensator 12 wird der Metalldampf zu flüssigem Metall niederge schlagen, das auf die aus flüssigem Metall bestehende barometrische Säule 13, die zwischen den mit @/ an gegebenen Höhen 14 und 15 aufrechterhalten wird, abläuft. Die barometrische Säule 13 wird auf 650 bis 700 C gehalten, damit das oben zulaufende Me tall durch den bei 15 gebildeten Sumpf über den Ausgang 16 ablaufen kann.
Der Rückstand 6 wandert in dem Masse nach unten, wie der gekühlte Rost 17 den Rückstand an den Unterteil 18 abgibt. Sobald der Unterteil 18 reichlich zur Hälfte gefüllt ist, wird das Ventil 19 geöffnet und der Rückstand in den vorher evakuier ten Behälter 20 abgelassen. Bei geschlossenem Ventil 19 wird Luft in den Behälter 20 eingelassen und der Inhalt durch den Verschluss 21 abgelassen.
Die Stutzen 22 und 23 führen zu einer nicht auf gezeichneten Vakuumpumpe.
Oberhalb des Flüssigkondensators 12 befinden sich die beiden parallel geschalteten Kondensatoren 24 und 25, die mit den Leitungen 26 und 27 an die Vakuumpumpe angeschlossen sind und mit deren Hilfe in bekannter Weise das. restliche Metall, das im Flüssigkondensator 12 nicht flüssig kondensiert worden ist, abgeschieden wird.
Die Austragung des Reaktionsrückstandes kann aber auch unter Anwendung einer aus inertem Ma terial oder aus Rückstand bestehenden Gleitschicht in der Weise erfolgen, dass durch ein Rohrsystem 28 das Gleitschichtmaterial 29 beispielsweise radial von den Seitenwänden des Ofens her zugeleitet wird. Dabei dient im innern Teil des Ofens die Gleit- schicht 29 gleichzeitig als Wärmeisolation. Ein kurz über dem Austragsrost 17 angebrachtes Wehr 30 be wirkt, dass nicht die gesamte Schicht, sondern nur ein kleiner Teil davon nach unten wandert.
Das Re aktionsgut wird, wie bereits beschrieben, durch den Verteiler 5 eingetragen und bildet sich zu einem stumpfen Kegel 31 aus, der von der Gleitschicht 29 umgeben ist.
Die zur Durchführung solcher endothermer Re aktionen, deren Reaktionsteilnehmer im wesentlichen aus ausgesprochenen Wärmeisolatoren in fester Phase bestehen, benötigten Wärmemengen werden zweckmässig durch Strahlungsheizung zugeführt.
Im vorliegenden Beispiel sind hierfür schematisch Strahlungskörper 10 angegeben, die durch die Ent wicklung Joulescher Wärme auf die benötigten Temperaturen gebracht werden.
Durch die Zuleitung 33 können dabei inerte Gase in den Ofen eingeführt werden. Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass hierbei erstmalig in rein konti nuierlicher Arbeitsweise mit einem Rückstand gear beitet werden kann, der während der Reaktion ganz oder teilweise durch Erweichungszustände hindurch gegangen ist. Während der verhältnismässig langen Verweilzeit des Reaktionsgutes bei den notwendigen Reaktionstemperaturen können auch die in ihm vorhandenen Metalloxyde vollkommen reduziert wer den. Der absinkende Rückstand mit seiner Wärme kapazität, die beim Austragen nach andern Verfahren verlorengeht, wirkt hier auf grosser Fläche als Wärmeisolation des Ofens.
Dadurch werden erheb liche Wärmeverluste des Ofens vermieden.
Das Reaktionsgut kann als Pulver, als Granulat oder als geformtes Material in den Ofen eingebracht werden. Als Pulver kommt zweckmässig ein Material mit einer Feinheit in Betracht, die zwischen dem technisch herstellbar Feinsten und Teilchen von etwa 0,1 mm Durchmesser liegt. Als Granulat können Teilchen bis zu etwa 30 mm verwendet werden. Als geformtes Material kann solches in Betracht kom men, das mittels an sich bekannter Pressmaschinen zu wurstartigen Gebilden, zu Briketts oder derglei chen Gebilden geformt worden ist.
Sämtliche Metalle, deren Siedepunkt bei 10 Torr zwischen 400 und 2000 C liegt, lassen sich auf die sem Wege herstellen.
<I>Beispiel 1</I> 100 Gewichtsteile (pro Zeiteinheit) gebrannter Dolomit mit einem Gehalt von 3811/a MgO und 21 Gewichtsteile Ferrosilicium mit einem Gehalt von 751/@ Silicium werden in der oben angegebenen Apparatur auf 1600 C erhitzt und ergeben 23 Ge wichtsteile Magnesium und 98 Gewichtsteile eines Rückstandes aus 90 Gewichtsteilen Calciumortho- silicat und 8 Gewichtsteilen Ferrosilicium mit 33%- Slicium. Das <RTI
ID="0005.0040"> 3311/mige Ferrosilicium wird zurück gewonnen. Das Magnesium wird im Kondensator obiger Apparatur in flüssiger Form kondensiert. In der Apparatur herrscht ein absoluter Gasdruck von 0,1 bis 100 mm Hg-Säule. Die Energieaufnahme be trägt 6 Watt pro cm2.
Die Reaktion verläuft nach dem Schema:
EMI0005.0044
<I>Beispiel 2</I> Zur Herstellung von Magnesium nach der Reak tion
EMI0005.0045
2 <SEP> CaO <SEP> - <SEP> 2 <SEP> Mg0 <SEP> + <SEP> Si <SEP> <B>--></B> <SEP> 2 <SEP> Mg <SEP> + <SEP> Ca <SEP> 2Si <SEP> 04 werden 100 kg gebrannter Dolomit mit 13,2 kg Si licium in Form von 17,5 kg 750/m Silicium enthal tendem Ferrosilicium gemischt. Beide Rohstoffe liegen dabei in einer Korngrösse bis zu 10 mm vor und werden als gekörntes Gemenge eingetragen.
Das Gemisch wird laufend in einer Menge von 300 kg in der Stunde in einen Ofen nach der Ab bildung eingetragen, der durch eine Heizvorrichtung 10 auf 1500 bis 1600 C gehalten wird. Zugleich werden stündlich 30 kg aus gebranntem Dolomit be stehendes Gleitschichtmaterial 29 in Form von Kör nern von 2-10 mm Durchmesser durch das Rohr system 28 bzw. über die zentrale Einfüllöffnung in den Ofen eingeführt.
Beide Materialien wandern im Laufe von 20 Stunden im Ofen abwärts bis zum dauernd oder zeitweise bewegten Rost 17 und werden, nachdem sie ihn passiert haben, aus dem Ofen ausgetragen.
Die bei den angegebenen Ofentemperaturen unter einem Vakuum von 1 mm Quecksilbersäule ent wickelten Magnesiumdämpfe entweichen aus dem Ofen durch das Rohr 7 und werden in bekannter Weise zu flüssigem oder festem Magnesium konden siert.
In der Stunde werden 47 kg Magnesium, entspre chend 8011/o Ausbeute, gewonnen.
Die Höhe der Reaktionstemperaturen ist lediglich begrenzt durch den Punkt, an dem das verwendete Gleitmaterial selbst festzubacken beginnt. In der Apparatur herrscht ein absoluter Gasdruck von 0,1 mm bis 100 mm Hg-Säule. Die Energieaufnahme beträgt 5 Watt pro Quadratzentimeter.