DE676063C - Verfahren zur elektrothermischen Herstellung von gediegenem metallischem Magnesium durch Reduktion oxydischer Magnesiumverbindungen - Google Patents

Verfahren zur elektrothermischen Herstellung von gediegenem metallischem Magnesium durch Reduktion oxydischer Magnesiumverbindungen

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DE676063C
DE676063C DEA82246D DEA0082246D DE676063C DE 676063 C DE676063 C DE 676063C DE A82246 D DEA82246 D DE A82246D DE A0082246 D DEA0082246 D DE A0082246D DE 676063 C DE676063 C DE 676063C
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DE
Germany
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magnesium
coal
oxide
reduction
reducing
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Expired
Application number
DEA82246D
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English (en)
Inventor
Dr E H Konrad Erdmann
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American Magnesium Metals Corp
Original Assignee
American Magnesium Metals Corp
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Publication date
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Classifications

    • 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

Description

  • Verfahren zur elektrothermischen Herstellung von gediegenem metallischem Magnesium durch Reduktion oxydischer Magnesiumverbindungen Die Erfindung bezieht sich auf die elektrothermische Herstellung von metallischem Magnesium durch Reduktion oxydischer MagnesiumverBindungen.
  • Schon in den achtziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts wurde versucht, die Verhüttung mit Kohle, die in der Zinkgewinnung eine s-o bedeutende Rolle spielt, auch für die Gewinnung des Magnesiums zu verwenden. Diese Versuche scheiterten aber .an der Umkehrbark eit der Reaktion MgO+C = M;g+CO. Lange Zeit hindurch war sogar zweifelhaft, ob Magnesia durch elektrisch erhitzten Kohlenstoff überhaupt reduzierbar ist; durch wissenschaftliche Versuche ist diese Frage schließlich in positivem Sinne erledigt worden (Sla d e, Journ. Chem. Soc. 1908, 327 ff.), ein praktisches Ergebnis wurde jedoch auch hierdurch nicht erzielt. Angesichts dieser Schwierigkeiten ,ging die Technik vielmehr um das Jahr i 9 i 5 herum ;auf die aluminothermisch@e und silicothermische Reduktion über, um die Bildung von Kohlenoxyd aus dem Reduktionsmittel zu vermeiden; mit demselben Ziel ist später auch die Verwendung von Ferrosiliciüm und von C.alciumcarbid als Reduktionsmittel empfohlen - worden. Die grundsätzliche Lösung der so, lange @erfolglos versuchten Verhüttung von Magnesiumoxyd mit Kohle, dem billigsten Reduktionsmittel, brachte erst vor wenigen Jahren der üb.ergang ,auf ein zweistufiges Verfahren, in dessen erstem Gang das den heißen Ofen verlassende Gemisch von Gasen und ,1agnesiumdämpfen auf eine-Temperatur unterhalb des Erstarrungspunktes des Magnesiums sprunghaft abgekühlt und in dieser Weise zu möglichst -axydfreiem Staub verdichtet wird, der sich dann im zweiten Arbeitsgang, nach der Entfernung des Kohlenoxyds, auf verschiedenen Wegzen, vorzugsweise durch Hierausdestillieren des Metalls im Vakuur3@,-in flüssiges Magnesium überführen läßt.
  • Die Erfindung bezieht sich auf die eia-` setzeng von Magnesiumoxyd mit Kohlenstoffs in diesem zweistufigen Verfahren und besteht in ihrem Wesen darin, daß der im ersten Gang erhaltene Magnesiumstaub nach dem Entfernen des Kohlenoxyds in Gegenwart von Reduktionsmitteln, die auf das Magnesium -oxydierend wirkende Gase nicht liefern, auf eine Temperatur erhitzt wird, b:ei welcher das betreffende Reduktionsmittel dem noch vorhandenen und dem. durch Umkehrung der Reaktion wiedergebildeten Magnesiumoxy d den Sauerstoff entzieht; das hierbei in Dampffarm entweichende Magnesium wird hernach zu einem flüssigen oder festen Niederschlag verdichtet.
  • Dadurch, daß man im zweiten Arbeitsgang aus dem Staub nicht einfach das vorhandene Magnesium herausdestilliert, sondern die Reduktion mit Hilfe von Reduktionsmitteln vervollständigt, die kein Kohlenoxyd liefern, wird ohne wesentliche Erschwerung des Arbleitsganges eine bessere Ausbeute erzielt. Die Mehrauslage für das kostspieligere Reduktionsmittel der zweiten Art, das im zweiten Gang vorhanden zu sein hat, wird angesichts der kleinen Mengen, die in dieser Stufe erforderlich sind, hierdurch weitaus aufgewogen. Der Mehraufwand an Wärme ist nicht beträchtlich, da die Reduktionstemperatur für alle diese Reduktionsmittel tief unter der Temperatur liegt, bei welcher die Verhüttung , von Magnesium@oxyd mit Kohle durchgeführt werden muß, se daß es genügt, das Gemisch von Magnesiumstaub und Reduktionsmittel im zweiten Gang auf ,eine Temperatur zu erhitzen, die nicht sehr weit über der Destillationstem.peratur des Magnesiums bei gewöhnlichem Druck liegt, wobei auch die Möglichkeit eines Arbeitens unter überdruck besteht. Geeignete Reduktionsmittel der zweiten Art sind z. B. Aluminium, Silicium (.oder Ferrosilicium) oder Calciumca rbid.
  • Statt die Reduktionsmittel zweiter Art dem Magnesiumstaub erst vor dem Beginn des zweiten Ganges zuzusetzen, kann man sie mit Vorteil im ersten Gang erzeugen, indem man der Beschickung neben einem entsprechenden überschuß von Kohle Oxyde zus--tzt, die bei der Arbeitstemperatur mit Kohle Carbide bilden oder durch dieselbe zu Metallen reduziert werden, welche das Magnesiumoxyd zu reduzieren vermögen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens geht man von magnesiumhaltigen Rohstoffen ,aus, welche geeignete Oxyde als natürliche Beimengungen enthalten, wie dies vor allem beim gebrannten Dolomit c" er Fall ist. Aus diesem. am leichtesten zuglichen magnesiumhaltigen Rohstoff wird Temperaturen, bei denen die Verhüttung des Magnesiumoxyds durch Kohle mit geeigneter Geschwindigkeit vor sich geht (oberhalb von i c)oo°), gleichzeitig aus dem Calcium,oxyd Calciumcarbid gebildet, das sodann im zweiten.Gang b zi T°mp eraturen von i i 5 o bis 1500° als Reduktionsmittel wirkt. Wird an St°llt von Dolomit gebrannter dolomitischer Magnesit oder gebrannter Magnesit als Ausgangsstoff verwendet, so kann der Kalkgehalt durch natürliche oder künstliche Zuschläge auf die gewünschte Höhe gebracht werden oder ein anderes Oxyd von geeigneter Natur, wie Aluminiumoxyd oder Siliciumdioxyd, z. B. in Form von Sand, zugeschlagen werden. In allen Fällen sind auch Gemische von geeigneten Oxyden verwendbar. Im Rohstoff :oder in den Zuschlägen von Natur aus vorhandenes Eisenoxyd wirkt nicht schädlich,. sondern nützlich.
  • Ist zu Beginn des zweiten Ganges ein überschuß an Reduktionsmittel im Gemisch vorhanden, so kann dieser durch Einbringung frischer Mengen von Magnesiumoxyd nutzbar gemacht werden. .
  • Die aus Gemischen des Ausgangsstoffes mit dem betreffenden Oxyd Moder Oxydgemisch und Kohle bestehende Beschicltung kann nach einem früheren Verfahren (vgl. Patent 652 517) in den praktisch leeren hocherhitzten Redtiktio@nsraum iü gleichmäßig kleinen Teilgaben eingeführt werden. Wird von Rohstoffen ausgegangen, deren Magnesiumoxy dgehalt im Verhältnis zu der vorhandenen Menge an glicht flüchtigen Begleitstoffen hoch genug ist, so, läßt sich mit dieser Arbeits; weise erzielen, daß von den dampf- und g.as= fö.rmigen Reaktionserzeugnissen auch die gebildeten Reduktionsmittel zweiter Art in das Kondensat mitgerissen werden. Zur Ausführung dieses Verfahrens kann man beispielsweise kleine Teilgaben der Beschickung in Form von Briketten in den leeren hocherhitzten Reduktionsraum einwerfen oder das durch Zusatz geringer Mengen eines flüssigen Bindemittels plastisch und schlüpfrig gemachte Beschickungsgemisch dem Reduktionsraum vom Boden her in gleichmäßig kleinen Mengen zubringen.
  • Wird als Reduktionsmittel ein Metall verwendet, das bei den Arbeitstemperaturen gier Verhüttung von Magnesiumoxyd mit Kohle eine beträchtliche Dampfspannung hat oder dessen Siedepunkt sogar unterhalb dieser praktischen Arbeitstemperatur liegt, wie dies z. B. beim Aluminium der Fall ist, so geht das Metall bei der Umsetzung des Magtiesiumoxydes mit Kohle durch unmittelbare Verdampfung in die Gasphase und dadurch in das staubförmige Kondensat über. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens steht dem zusätzlichen Wärmeaufwand für die Mitver dampfung des Reduktionsmittels lln ersten Gang der Vorteil gegenüber, daß dieses in Form von unreinen, grob zerkleinerten Abfallstoffen, z. B. von Aluminiumspänen, eingebracht werden kann und in dem bei der Verdichtung entstehenden Magnesiumstaub dennoch in ungemein feiner Verteilung, bis zur kolloidalen Dispersion, vorhanden ist.
  • In der britischen Patentschrift 382 899 ist ein silioothermisches Verfahren beschrieben, das unmittelbar reines Magnesium liefern soll und daher einstufig ist. Die britische Patentschrift 413 6o6 schlägt einen besonderen Apparat in Gestalt einer drehbaren Trommel vor, der die 'kontinuierliche Reduktion von Magnesiumerz durch Silicium, gegebenenfalls in Mischung mit Aluminium und Eisen, gestattet, wobei eine feste Schlacke hinter bleibt. Von einem zweistufigen Prozeß, bei dein die Reduktion in der ersten Stufe mit Kohle durchgeführt wird, ist auch in dieser Patentschrift nicht die Rede. Die .schweizer Patentschrift 146912 betrifft ein Verfahren zur Reduktion von Magnesia durch Aluminiumoder Silicium mit der Maßgabe, daß die Reduktion nicht im Vakuum, sondern unter atmosphärischem Druck erfolgen soll. Eine vorgängige Reduktion der Magnesia mit Kohle ist auch hier nicht vorgesehen.

Claims (4)

  1. PATrNTANSPRÜCHI:; i. Verfahren zur elektrothermischen Hers;ellung von gediegenem metallischem :Magnesium durch Reduktion oxydischer Magnesiumverbindungen mit Kohle, wobei die entwickelten Magnesiumdämpfe zunächst in pulveriger Form, aber möglichst oxydfrei, verdichtet werden, und sodann aus dem staubförmigen Kondensat reines Magnesium herausdestilliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der irrersten Gang erhaltene Magnesiumstaub nach dem Entfernen des Kohlenoxyds, in Gegenwart von Reduktionsmitteln, die wie Silicium oder Aluminium Moder Calciumcarbid bei der Reduktion von Magnesiumoxyd Kohlenoxyd nicht entwickeln, auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der das in dem Magnesiumstaub enthaltene M,agnesiumexyd reduziert und das Magnesium verflüchtigt wird, worauf das in Dampfformentweichende Magnesium zu einem flüssigen oder festen Niederschlag verdichtet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionsmittel, die im zweiten Gang wirksam. sein sollen, bei der Reduktion des Magnesiumioxy,ds im erstem Gang erzeugt lverden, indem man der Beschickung neben einem entsprechenden überschuß von Kohle Oxyde zusetzt, die bei der Arbeitstempieratur mit Kohle Carbid bilden oder durch die Kohle zu auf Magnesiumoxy d reduzierend wirkenden Metallen reduziert werden.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle des Vorhandenseins von üb.-rschüssigem Reduktionsmittel zu Beginn des zweiten Ganges frische Mengen von Magnesiumoxyd in das' Guteingebracht werden,
  4. 4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Aluminium als Reduktionsmetall für das im Magnesiumstaub enthaltene Magnesium-@oxyd der Ausgangsmischtnlg metallisches Aluminium zugesetzt wird, das zusammen mit dem reduzierten Magnesium verflüchtigt und kondensiert wird.
DEA82246D 1936-04-02 1937-03-10 Verfahren zur elektrothermischen Herstellung von gediegenem metallischem Magnesium durch Reduktion oxydischer Magnesiumverbindungen Expired DE676063C (de)

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