DE1194151B - Vorrichtung zur Herstellung von Metallen, insbesondere von Magnesium und Calcium, durch Reduktion ihrer Oxyde - Google Patents

Vorrichtung zur Herstellung von Metallen, insbesondere von Magnesium und Calcium, durch Reduktion ihrer Oxyde

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DE1194151B
DE1194151B DED44179A DED0044179A DE1194151B DE 1194151 B DE1194151 B DE 1194151B DE D44179 A DED44179 A DE D44179A DE D0044179 A DED0044179 A DE D0044179A DE 1194151 B DE1194151 B DE 1194151B
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DE
Germany
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wedge
condenser
condensation
retort
oxides
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Application number
DED44179A
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English (en)
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Desmond Mathew Peplinski
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Dominion Magnesium Ltd
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Dominion Magnesium Ltd
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Publication date
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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
    • 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
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Description

  • Vorrichtung zur Herstellung von Metallen, insbesondere von Magnesium und Calcium, durch Reduktion ihrer Oxyde Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kong densation von Metallen bei ihrer Herstellung durch Reduktion der Oxyde und zur Entfernung des niedergeschlagenen Metalls aus dem Kondensator.
  • Bekanntlich werden Erdalkalimetalle, insbesondere Magnesium und Calcium, durch Reduktion von Metalloxyden mit Silicium oder anderen geeigneten Reduktionsmitteln in einer Retorte bei hoher Temperatur unter Vakuum hergestellt. Das Metall wird dabei in der Retorte verdampft und gelangt in einen Kondensator, in dem es sich niederschlägt. Der Kondensationskörper wird dann aus dem Kondensator herausgenommen. Es ist zweckmäßig, die Kondensation bei einer Temperatur vorzunehmen, die so hoch wie möglich ist, d. h. unmittelbar unter dem Schmelzpunkt des Metalls liegt, um kleine Kristalle zu bilden und ein dichtes Kondensat zu erhalten. Wenn jedoch die Temperatur den Schmelzpunkt des Metalls überschreitet, wird dieses flüssig und geht im wesentlichen verloren. Die Temperaturregelung in der Kondensationszone ist also für die Erzielung eines guten Produkts und eines guten Ausbringens sehr wichtig. Da die Kondensatentnahme aus dem mit der Retorte vakuumdicht verbundenen Kondensator Schwierigkeiten bereitet, wurde bisher üblicherweise die Kondensation in herausnehmbaren Kondensatoreinsätzen vorgenommen. Die Kühlung erfolgt durch einen den Kondensator umschließenden Kühlmantel. Jedoch ist es besonders wegen des Vakuums schwierig, die Temperatur der zylinderförmigen Kondensationszone im Einsatz zu regulieren, da der direkte Weg der Wärmeleitung vom Kondensat zum Kühlmedium über einen großen Teil der Oberfläche des Kondensats durch einen Raum unterbrochen ist, in dem hohes Vakuum herrscht. Es läßt sich somit auch durch Variation der Kühlung, z. B. durch Veränderung des Kühlmittelflusses im Kühlmantel, keine ausreichende Regulierung der Kondensationstemperatur erreichen.
  • Da in den bisher üblichen Apparaturen der Kondensationsraum zylindrische Form besitzt und somit die Kühlflächen an allen Stellen des Kondensators gleichen Abstand von der Mittelachse der Retorte haben, kann auch keine örtlich verschiedene Kühlwirkun- auf den zu kondensierenden Metalldampf ausgeübt werden.
  • Gemäß der Erfindung sollen die Metalldämpfe mittels einer billigen, wiederverwendbaren Vorrichtung kondensiert werden, mit deren Hilfe die Kondensationstemperatur genau reguliert werden kann, so daß Verluste durch zu hohe Kondensationstemperaturen vermieden und Kondensate der gewünschten Dichte erhalten werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht leichte und wirksame Entfernung der Kondensats aus dem Kondensator in Form von zwei Halbzylindem oder, genauer gesagt, zwei konischen Seginenten eines konischen Zylinders, die sich bequem stapeln und zum Versand bringen lassen.
  • Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallen durch Reduktion ihrer Oxyde bei hoher Temperatur im Vakuum und zur Kondensation der dabei gebildeten Metalldämpfe, insbesondere zur Herstellung von Magnesium und Calcium durch Reduktion ihrer Oxyde, be- stehend aus einer Retorte mit einem geschlossenen heißen Ende und einem offenen kalten Ende sowie einem röhrenförmigen Kondensator, dessen heißes Ende vakuumdicht mit dem kalten Ende der Retorte verbunden ist, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kondensator sich über einen größeren Teil seiner Länge einwärts verjüngt und daß darin längs seiner Achse ein Keil angeordnet ist, dessen Seitenwände sich einwärts zum heißen Ende hin konisch nähern, und dessen obere Wand und untere Wand lose in den konischen Teil des Kondensators eingesetzt sind.
  • Eine wirksame Regulierung der Kondensationstemperatur wird durch die Verjüngung des Kondensators zu seinem heißen Ende hin und durch die Anordnung eines Keils längs der Mittelachse des Kondensationsraums ermöglicht. Durch eine regulierbare Kühlung außen am Kondensatormantel und durch entsprechende Stellung des Keils innerhalb der Vorrichtung läßt sich die Kondensatortemperatur in der gewünschten Weise einstellen und halten. Die Wärmeableitung erfolgt, insbesondere bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der der Keil an seinem kalten Ende mit einer in den Kondensationsraum eingesetzten Scheibe verbunden ist, schnell und wirksam über Metallteile. Wenn die Kondensation beendet ist, kann man den Keil, auf dem sich der Metalldampf kondensiert hat, ohne jede Schwierigkeit aus der Vorrichtung nehmen, und das in Form von zwei konischen Zylindersegmenten auf dem Keil niedergeschlagene Metall entfernen.
  • Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Figuren beschrieben.
  • F i g. 1 ist ein Längsschnitt längs der Mittellinie der aus der Retorte und dem Kondensator bestehenden Einheit und zeigt den eingesetzten Keil; F ig. 2, 3 und 4 zeigen den Keil als Draufsicht, Seitenansicht und Stimansicht, In F i g. 1 ist eine Retorte 1 zentral in eine Ofenwand 2 eingesetzt. Die Retorte besteht gewöhnlich aus dickwandigem legiertem Stahl und hat ein geschlossenes heißes Ende 3 und ein offenes kaltes Ende 4. Der rohrförmige Kondensator 5 ist an seinem heißen Ende 6 vakuumdicht mit dem kalten Ende 4 der Retorte beispielsweise durch die Stumpfschweißnaht 8 verbunden. Der Kondensator besteht gewöhnlich aus legiertem Stahl von geringerer Wanddicke und hat am kalten Ende 7 einen abnehmbaren Dekkel 9, der vakuumdichten Abschluß beispielsweise durch die Gummidichtung 10 ermöglicht. Ein Wassermantel 11 umgibt den Kondensator 5. Mit Hilfe der Leitung 12 kann Vakuum im System erzeugt werden.
  • Der Kondensator 5 verjüngt sich nach innen zum heißen Ende 6 hin über wenigstens einen größeren Teil seiner Länge mit einem Winkel von 0,5 bis 10'.
  • Der als Unterlage für den Kondensationskörper dienende Keil 13 steht aufrecht im Kondensator 5 längs dessen Achse. Er besteht aus den Seitenwänden 14, die die größeren Oberflächen bilden, einer oberen Wand 15, einer unteren Wand 16, die die Schmalseiten bilden, einem breiten kalten Ende 17 und einem schmalen heißen Ende 18. Die obere Wand 15 und die untere Wand 16 verlaufen analog dem Einsatz konisch und sind locker in diesen eingesetzt. Die Seitenwände 14 nähern sich einwärts zum heißen Ende 18 hin in einem Winkel von 0,5 bis 10'. Der Keil kann an seinem kalten Ende 17 mit der quer verlaufenden Scheibe 19 versehen sein. In dieser Scheibe 19 befindet sich eine öffnung 20 zur Aufnahme eines Hakens, der dazu dient, den Keil und den Kondensationskörper zu lösen und aus dem Kondensator zu ziehen. Am Umfang der Scheibe können die Ansätze 21 angeordnet werden, die das Herausziehen des Kondensationskörpers aus dem Kondensator erleichtern.
  • Nachdem die Beschickung 22, bestehend aus einem Metalloxyd und einem Reduktionsmittel, in die Retorte gefüllt worden isf, wird der Keil eingesetzt und nach innen zum heißen Ende des Kondensators geschoben, bis die Scheibe 19 und die obere Wand 15 und die untere Wand 16 in lose Berührung mit dem Kondensator kommen. Geeignet ist ein Spielraum bis zu etwa 5 mm. Der Deckel 9 wird dann dicht aufgesetzt, das Vakuum erzeugt und die Ofentemperatur erhöht. Das Metalloxyd wird zu Metall reduziert, das verdampft. Die Scheibe 19 wirkt als Wärmeabschirmung, und der WassermanteI dient zur Regulierung der Temperatur auf der heißen Seite der Scheibe 19 in der Kondensationszone. In der Praxis kann die Kondensationszone sich bis in das Ende der Retorte erstrecken. Die Metalldämpfe kondensieren zu einem Kondensationskörper 23 in der Kondensationszone in zwei halbrunden Segmenten 24 auf jeder Seite des Keils 23. Der Keil muß so lang sein, daß er den gesamten Kondensationskörper aufnimmt und etwas über diesen hinausragt.
  • Das Vakuum wird dann aufgehoben und der Dekkel 9 abgenommen. Ein Haken kann in die öffnung 20 in der Scheibe 19 eingeführt werden, die mit dem Keil und dem Kondensationskörper aus dem Kondensator herausgezogen wird. Es kann erforderlich werden, den Kondensationskörper loszuschlagen oder von der Scheibe 19 zu lösen. Um dies zu erleichtern, können die Ansätze 21 vorgesehen werden. Der herausgenommene Kondensationskörper läßt sich leicht durch Klopfen in zwei Hälften zerlegen und vom Keil lösen, der wieder verwendet werden kann.
  • Verunreinigungen mit hohem Dampfdruck aus der Beschickung strömen an der locker eingesetzten Scheibe 19 vorbei und kondensieren am kühlen Ende 7 des Kondensators und können in bekannter Weise aufgefangen und entfernt werden. Es ist zweckmäßig, eine wesentliche Kondensatorlänge auf der kalten Seite der Scheibe 19 vorzusehen.
  • Der Keil 13 besteht vorzugsweise aus zusammengeschweißtem Flußstahlblech von 6 bis 13 mm Dicke, jedoch könnte er auch in anderer Weise hergestellt werden, z. B. durch Gießen mit Verstärkungsrippen im Keil und im Blech. Das schmale Ende 18 hat zweckmäßig eine Breite von etwa 13 mm und das breite Ende 17 eine Breite von etwa 9 cm. Die Konizität der Oberflächen muß wenigstens 0,5' betragen, so daß die Trennung trotz Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Kondensationskörpers durch eine kleine axiale Bewegung erreicht werden kann. Eine Konizität von mehr als 10c> würde übermäßig große Apparaturen ohne zusätzlichen Nutzen erfordern. Bevorzugt wird ein Winkel von etwa 3'. Bei einem Kondensator mit einem mittleren Durchmesser von 25 cm beträgt die Keillänge etwa 25 bis 50 cm, vorzugsweise etwa 35 cm.
  • Bei der Herstellung von Kondensationskörpern aus Magnesium dürfen verunreinigendes Natrium und Kalium nicht in wesentlichem Umfange in der Kondensationszone kondensieren, und bei der Herstellung von Calcium muß wiederum Magnesium zum größeren Teil an der Scheibe 19 vorbeiströmen und an der kalten Seite dieser Scheibe kondensieren" wodurch ein reineres Produkt erhalten wird. Zu diesem Zweck ist im allgemeinen ein Spielraum von etwa 3 mm zwischen dem Scheibenrand und dem Kondensator bzw. ein Spielraum in der Größenordnung von 1 % der Querschnittsfläche geeignet. Ein größerer Spielraum läßt sich für ein besonderes unreines Ausgangsmaterial leicht einstellen, indem man den Keil etwas zum kalten Ende hin verschiebt oder den Durchmesser der Scheibe so verkleinert, daß diese Abmessung geringer ist als die Tiefe des Keils am kalten Ende.
  • Es ist ersichtlich, daß die Temperatur in der Kondensationszone genau reguliert werden kann, da die Wärme ausschließlich durch Metall zum Kühlmedium geleitet wird. Demgemäß können Kondensate der gewünschten Dichte hergestellt und Verluste durch zu hohe Kondensationstemperaturen vermieden werden-.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Herstellung von Metallen durch. Reduktion ihrer Oxyde bei hoher Temperatur im Vakuum und zur Kondensation der dabei gebildeten Metalldämpfe, insbesondere zur Herstellung von Magnesium und Caleium durch Reduktion ihrer Oxyde, bestehend aus einer Retorte mit einem geschlossenen heißen Ende und einem offenen kalten Ende sowie einem röhrenförrnigen Kondensator, dessen heißes Ende vakuumdicht mit dem kalten Ende der Retorte verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (5) sich über einen größeren Teil seiner Länge einwärts verjüngt und daß darin längs seiner Achse ein Keil (13) angeordnet ist, dessen Seitenwände (14) sich einwärts zum heißen Ende (18) hin konisch nähern und dessen obere Wand (15) und untere Wand (16) lose in den konischen Teil des Kondensators (5) eingesetzt sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (13) an seinem kalten Ende mit einer lose in den Kondensator eingesetzten Scheibe (19) versehen ist. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (19) eine zentrale öffnung (20) und an ihrem Umfang wenigstens einen der Retorte zugekehrten Ansatz (21) besitzt. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung des Kondensators (5) und des Keiles (13) 0,5 bis 100 beträgt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 383 209, 2 814 477, 3033549.
DED44179A 1963-04-23 1964-04-17 Vorrichtung zur Herstellung von Metallen, insbesondere von Magnesium und Calcium, durch Reduktion ihrer Oxyde Pending DE1194151B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19728075C1 (de) * 1997-07-02 1999-02-18 Logistikzentrum Inst Fuer Mate Retortenofen zur Produktion von Magnesium und Verwendung eines Horizontalkammer-Koksofens

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2383209A (en) * 1943-08-11 1945-08-21 Ford Motor Co Condensation device for retorts
US2814477A (en) * 1954-10-07 1957-11-26 Chauncey C Loomis Retort assembly
US3033549A (en) * 1960-08-12 1962-05-08 William J Ash Water cooled retort cover

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