DE661010C

DE661010C - Verfahren zur Gewinnung von metallischem Magnesium

Info

Publication number: DE661010C
Application number: DEO19226D
Authority: DE
Original assignee: Osterreichisch Amerikanische Magnesit AG
Current assignee: Osterreichisch Amerikanische Magnesit AG
Priority date: 1931-07-08
Filing date: 1931-07-12
Publication date: 1938-06-09

Description

Verfahren zur Gewinnung von metallischem Magnesium Die Gewinnung von Magnesium durch Reduktion von i@Iagncsiumoxyd mit Kohle begegnet der großen Schwierigkeit, daß das Metall vermöge seiner sehr großen Verwandtschaft zu Sauerstoff schon bei einer Temperatur wenig unter der Reduktionstemperatur mit dem gebildeten Kohlenoxyd stürmisch unter Rückbildung- von Ma gnesiuinoxyd und Kohle reagiert. Diese rückläufige Reakticm reicht bis in die Tcinpcraturgcbicte unterhalb von ¢50°C. Man läßt daher die Reaktion in einer indifferenten oder reduzierend-eji Gasatmosphäre, vorzugsweise in einer Wasserstoffatmosphäre, vor sich gehen, und zwar unter Durchführung eines starken Gasstromes, um die Reaktionsgase zu verdünnen und gleichzeitig die bei dem Verfahicnsgang entstehenden Magnesiumdämpfe durch den Gasstrom rasch aus dem Reaktionsraum herauszuschaffen. -An dieser Arbeitsweise haben die späteren Vorschläge ausnahmslos festgehalten. Zu einer wirksamen Verdünnung der Reaktionsgase ist aber der Zusatz der 5- bis iofaclicn,Menge Wasserstoff auf das gebildete Kohlenoxyd erforderlich. ],Es müssen also neben der festen Reaktionsmischung große Mengen des zur Verdünnung zugesetzten Gases auf die Reaktionstemperatur (die bei der thermischen Reduktion von Magnesiumoxyd mit Kohle zwischen 2ooo und 2500°C liegt) miterliitzt werden, um hernach zum Zwecke der Kondensation von dieser hohen Temperatur auf tiefe Temperaturen abgekühlt zu werden. Hierdurch wird an zwei Stellen unnütz. Energie verausgabt.
Die Erfindung zeigt einen Weg zur Vermeidung dieses Übelstandes. Sie geht von der Erkenntnis aus, daß die Reaktion

I,1- O -;- C l1- C O

bei hohen Temperaturen fast vollständig nach der rechten Seite der Gleichung hin abläuft und das Gleichgewicht erst unterhalb der Reaktionstemperatur im umgekehrten Sinne verschoben ist. Daraus ergab sich, daß es bei Aufrechterhaltung einer entsprechend hohen Temperatur im Reduktionsraum möglich ist, die zur Verdünnung des Kohlenoxyds erforderlichen großen Gasmengen nicht schon in der Reaktionszone, sondern erst hinter dieser zuzuführen, vorausgesetzt, daß das Gemisch der Reaktionsprodukte mit dem Verdünnungsgas sodann beim Austritt aus dem Reduktionsraum plötzlich auf jene niedere Temperatur abgekühlt wird, bei der metallisches Magnesium und entsprechend verdünntes Kohlenoxyd nebeneinander beständig sind. Mit dem Vorschlag, bis zum Verlassen des geheizten Reduktionsraumes eine Abkühlung des Dampf-Gas-Gemisches und damit eine Umkehrung der Reaktion ohne besondere Verdiinnung der Gaspliasc zu vermeiden und die Verdünnungsgase den dampf- und gasförmi--en Reaktionsprodukten erst an der Stelle zuzusetzen, wo diese den geheizten Reaktionsraum verlassen, ist eine die einschlägige Technik beherrschende Maßnahme grundsätzlich verlassen worden. Die Reduktionstemperatur wurde natürlich in allen Fällen erreicht, aber sie wurde keineswegs bis zum Verlassen der Dämpfe und Gase aus dem l,'#eaktionsraum aufrechterhalten. Es ist unvermeidlich, daß die Dämpfe und Gase durch große Mengen eines Verdünnungsgases, die im Reaktionsraum hinzutreten, schon am Wege zur Kondensationsvorrichtung abgekühlt werden, -was die Verschiebung des Gleichgewichts nach links zwangsläufig zur Folge hat.
Demgemäß besteht das Wesen des erfundenen Verfahrens darin, daß bei der Gewinnung von metallischem Magnesium aus iVIagnesiumoxyd oder Magnesiumoxyd enthaltenden oder Magnesiumoxyd liefernden Ausgangsstoffen durch Reduktion mit Kohle und Verflüchtigung des Magnesiums die dampf- und gasförmigen Reaktionsprodukte bis zum Verlassen des Reduktionsraumes auf einer so hohen Temperatur gehalten werden, daß das Gleichgewicht der Reaktion Mg O + C ' A4- + C O bei geringer Verdünnung der Ofenatmosphäre durch Wasserstoff oder ein anderes gegen Magnesium inertes oder reduzierendes Gas oder selbst ohne jeden Zusatz eines solchen Gases praktisch nach rechts verschoben und dadurch eine Rückoxydation des metallischen Magnesiums durch das vorhandene Kohlenoxyd vermieden ist, und daß die Reaktionsprodukte beim Austritt aus dem heißen Reduktionsraum unter Zufuhr von erheblichen Mengen inerter oder reduzierender Gase auf eine Temperatur, bei der metallisches Magnesium und Kohlenoxyd unter entsprechender Verdünnung nebeneinander beständig sind, so plötzlich abgekühlt werden, daß das für eine Rückoxydation der Magnesiumdämpfe gefährliche Temperaturintervall rasch durchlaufen wird. Hierdurch vermeidet man es ohne Minderung des Erfolges, diese große Gasmenge auf die Reaktionstemperatur mitzuerhitzen und von dieser hohen Temperatur auf die Kondensationstemperatur abzukühlen. Zweckmäßig wird das die Verdünnung bewirkende Gas in gekühltem Zustand eingebracht.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist auf der Zeichnung dargestellt. Die Fig. i zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, und die Fig.2 eine Einzelheit in größerem Maßstab.
Der elektrische OfenA mit den Elektrodeo B, B1 steht durch ein Rohr D mit einer Filtereinlage E in Verbindwig. Nahe dem Boden des Ofens iniindet eine Leitung G, durch die Wasserstoff in den Reaktionsraum eingeführt werden kann. Die Einrichtungen zur Einführung und Verteilung des Verdünnungsgases sind in dem Auslaßkanal3 für die gas- und dampfförmigen Reaktionsprodukte, der zweckmäßig mit einem Kühlmantel i versehen ist, angeordnet. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Vorrichtung ist in der Mittelachse des Auslaßkanals 3 ein wassergekühlter Zylinder z angeordnet, in dessen Mantel ein mit der Zuleitung 5 des Verdünnungsgases verbundener Hohlring 4 eingesetzt ist, der an der Außenwand Bohrungen 6 aufweist. U m die Herausschaffung der gas- und dampfförmigen Reaktionsprodukte durch Ejektorwirkung zu unterstützen, sind diese Bohrungen vorteilhaft derart angeordnet, daß ihre Achse mit der Strömungsrichtung der abziehenden Gase und Dämpfe einen spitzen Winkel bildet.
Die Reaktionsprodukte mischen sich beim Verlassen des heißen Ofenraumes mit dem aus den Bohrungen 6 ausströmenden kalten Verdünnungsgas, z. B. Wasserstoff, und bestreichen die wassergekühlten Wände des Zylindermantels i und Einsatzes 2, wodurch eine plötzliche Abkühlung herbeigeführt wird. In der Filteranlage wird der llagnesiumstaub abgeschieden, während das vom Magnesium befreite Gas durch den Stutzeitl-' abzieht. Das Gas kann nach Entfernung des bei der Reaktion gebildeten Kohlenoxyds -wieder in den Ofen zurückgebracht werden.
Es ist schon vorgeschlagen worden, bei der Gewinnung von Erdalkalimetallen oder 'Magnesium durch thermische Spaltung der oxydischen Verbindungen mit Reduktionsmitteln der Reoxydation dadurch entgegenzuwirken, daß die Kondensation der Dämpfe durch plötzliche Abkühlung von der hohen Bildungstemperatur auf die Kondensationstemperatur bewerkstelligt wird, wobei das metallische Magnesium als Staub gewonnen wird. Bei diesem Verfahren wurde jedoch die. Reduktion mit Aluminium oder Silicium bewerkstelligt, so daß C O aus dem Reduktionsmittel nicht entstanden ist; überdies ist selbst die sorgfältige Vermeidung jeder zufälligen Bildung von CO bei diesem Verfahren für ratsam gehalten worden.
Bekannt ist auch, mit Gasen gemischte Metalldämpfe mit Hilfe eines indilferetiteit gasförmigen Kühlmittels zur Verdiclittmg des Metalls abzukühlen. Es handelt sich bei diesem Vorschlag um Zink, Blei, Silber und Gold. Die Dämpfe dieser Metalle sind bei allen Temperaturen neben Kohlenoxyd beständig, weshalb denn auch bei diesem \ Fürfahren vorgeschlagen wird, das aus dein Gewinnungsverfahren licrr@ilirende Kohlenoxydgas als itidiilerentc,s @asfürmiges hülllmittel derart zii benutzen, daß an den Kondensationsraum ein Kühlraum angeschlossen ist, in welchem das -bei der Kondensation der 1Ietalldämpfe erhitzte Gas zwecks Wiedervenvenduitg auf die erforderliche Temperatur abgekühlt wird. Durch diesen Vorschlag ist die Erkenntnis, auf der die Erfindung beruht, und die daraus entsprungene Regel der Fachwelt nicht zugänglich geworden.

Claims

PATRNTANSPRÜ- CIIR: I. Verfahren zur Gewinnung von metallischem Magnesium aus oxydischen Magnesiumverbindungen durch Reduktion mit Kohle und Verflüchtigung des Magnesiums, dadurch gekennzeichnet, daß die dampf- und gasförmigen Reaktionsprodukte bis zum Verlassen des Reduktionsraumes auf einer so hohen Temperatur gehalten «erden, daß das Gleichgewicht der Reaktion Mg O [- C #_ Mg -j- C O bei geringer Verdünnung der Ofenatmosphäre durch Wasserstoff oder ein anderes gegen Magnesium inertes oder reduzierendes Gas öder selbst ohne jeden Zusatz eines solchen Gases praktisch nach rechts verschoben und daß die Reaktionsprodukte beim Austritt aus dem heißen Reduktionsraum unter Zufuhr von erheblichen Mengen vorzugsweise gekühlter, inerter oder reduzierender Gase auf eine Temperatur, bei der metallisches Magnesium und Kohlenoxyd unter entsprechender Verdünnung nebeneinander beständig sind, plötzlich abgekühlt werden. z. Elektrischer Ofen zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen zur Einführung und Verteilung des Verdünnungsgases in dem Auslaßkanal für die gas- und dampfförmigen Reaktionsprodukte, der zweckmäßig mit einem Kühlmantel versehen ist, angeordnet sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittelachse des Auslaßkanals ein wassergekühlter Zylinder (z) angeordnet ist, in dessen Mantel ein mit der Zuleitung des Verdünnungsgases verbundener Hohlring (q.) eingesetzt ist, der an der Außenwand Bohrungen (6) aufweist, deren Achse zweckmäßig mit der Strömungsrichtung der abziehenden Gase und Dämpfe einen spitzen Winkel bildet.