JPS58126938A - マグネシウム回収法 - Google Patents

マグネシウム回収法

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JPS58126938A
JPS58126938A JP57164789A JP16478982A JPS58126938A JP S58126938 A JPS58126938 A JP S58126938A JP 57164789 A JP57164789 A JP 57164789A JP 16478982 A JP16478982 A JP 16478982A JP S58126938 A JPS58126938 A JP S58126938A
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JP
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magnesium
temperature
composition
vapor
vapor composition
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JP57164789A
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English (en)
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ジユリアン・エム・アベリイ
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    • 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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酸化マグネシウムからマグネシウムを製造する
だめのカーボサーミック(carbothermic)
法に関する。更に″特に、本発明は炉がスが冷却するに
つれて一酸化炭素によるマグネシウム蒸気の逆酸化を大
きく減少させる手段を供するもので、この逆酸化が従来
カーボサーミックマグネシウム法の商業的開発の成功を
阻害していた。
アーク炉に炭素で還元による酸化マグネシウムからマグ
ネシウムの製造がマグネシウムの商業的製造にとって理
論上置も効率的かつ低摩な方法であることは当業者に長
い間認められている。特K、これはケイ素又はアルミニ
ウムのような還元剤が電気エネルギーを要する費用のか
かる予備操作を必要とするメタロチーミック法に優る多
くの利点を供する。カーボサーミック法では、アーク炉
中で炭素によりマグネシア含有原料に高温還元を行なわ
せる。最初に生じた生成物は理論的に大体マグネシウム
蒸気と一酸化炭素ガスの50−50混合物である蒸気組
成物を含む。この反応に対する  3熱力学的計算によ
れば大気圧での理論的反応平衡温度は約1875℃であ
りそして合理的な速度でこの反応を行なわせるためには
、2000℃のオーダーの温度で操作することが必要で
あると判明した。この熱力学的強制は望ましくなく、そ
の理由は一酸化炭素との反応によシ酸化マグネシウムを
生成するマグネシウムの過剰の逆酸化を阻止するのにす
ばやく十分に、炉ガスを殆ど1875°Cの平衡温度に
冷却することが極めて困難にするからである。図示のよ
うに可逆的である、MgO+ 02Mg + C0 問題の反応はCOの大気圧で約1875℃で平衡に達し
、この温度以下にMgとCOのガス混合物を冷却する場
合にはマグネシウムの酸化の方へ激しく進み、そして1
875℃以上2000℃の操作温度では反応は右へ迅速
に進み酸化マグネシウムの実質上完全な還元を行なって
マグネシウム蒸気と一酸化炭素を生成する。
他方、本出願人は約1875℃以下の温度で1500℃
での反応速度が1875.’Oの平衡温度での速度の1
%以下であるような程度まで一酸化炭素によるマグネシ
ウム蒸気の逆酸化の速度が温度と共に急速に減少するこ
と、そして露点より少し上の1100℃の温度では、マ
グネシウム蒸気が急速に凝縮されるならばマグネシウム
の逆酸化は実質上起こらないことを見出した。
逆酸化が微弱になる温度までマグネシウムと一酸化炭素
を含むカーボサーミック反応からの反応生成物を冷却す
る従来の試みは不成功であることが判明している。メタ
ンガス、固体粉末マグネシウム及び比較的冷えたく65
0℃−670℃)液体マグネシウムと比較的冷えた塩化
マグネシウムの流れを含む非常に種々の冷却剤を使用す
ることが提案されている。微弱な逆酸化が起こる温度ま
で蒸気マグネシウムを冷却するのに必要な熱を抽出する
ために十分な量でこれらの冷却剤を使用することが提案
されているが、得られた冷却があまりにも遅いので、各
アプローチは不成功であることが判っている。即ち、こ
れらのアプローチの何れもが蒸気マグネシウムが約18
75℃と1500℃間の温度範囲内に実質上の滞留時間
を経験するように冷却の速度をとる。1875℃と15
00℃の間の滞留時間中には、蒸気マグネシウムは一酸
化炭素と完全接触するので、これらの方法を不経済にし
かつ商業上実行できない程かなシの逆酸化が起こる。
蒸気マグネシウムが実質上の逆酸化なしに回収できる、
酸化マグネシウムからマグネシウムを生成するためのカ
ーボサーミック法を供することが極めて望ましい。更に
、1875℃と約1500°Cの温度範囲内で一酸化炭
素と接触した蒸気マグネシウム生成物に対する滞留時間
が最小である方法を供することが極めて望ましい。更に
実質上純粋なマグネシウムが容易に回収できる方法を供
することが極めて望ましい。
本発明は一酸化炭素とマグネシウムとの反応が殆ど又は
全くない温度まで一酸化炭素と蒸気マグネシウムを含む
蒸気生成物を冷却する方法を供する。更に、本発明は電
極によシ発生した電気アークの存在でマグネシア含有フ
ィーPと炭素質還元剤からマグネシウム蒸気が製造され
るカーボサーミック法を使用できるように十分に迅速に
蒸気マグネシウムを冷却する手段を供する。蒸気マグネ
シウムを冷却するこの手段は約1100°Cのマグネシ
ウム蒸発温度まで実質上瞬間的に蒸気マグネシウムを冷
却するのに十分な量でマグネシウムの蒸発温度に近い温
度を有する液体マグネシウムを含む。酸化物を含まない
蒸気塩化マグネシウム又は塩化マグネシウムフラックス
組成物を含有する蒸気と混合した不活性ガスを導入する
ことによりこの冷却の手段を補助できる。更に、液体マ
グネシウムで冷却に続いて第二冷却工程によりこの方法
を補助でき、これによってマグネシウムのためのフラッ
クスが完全接触のため蒸気マグネシウムの中に噴霧され
る。
第1図に示すように、本発明の方法は主として酸化マグ
ネシウムとコークスのような炭素質還元材料からなる反
応床14の中に延びる電極12f:有する炉10を使用
する。導管16によって炉1゜には酸化マグネシウムと
コークスを導入し、導管    亨にはまた反応中大気
に対して導管を閉ぢるための装置を設ける。この反応床
14は炉床18の上にのる。この反応床中で反応を開始
させかつ維持させたい場合には、酸化マグネシウムと炭
素の間に反応を行なわせてマグネシウム蒸気と一酸化炭
素を生成するために電極12の間に電気アークを発生さ
せる。反応中、マグネシウムと一酸化炭Xを含む蒸気組
成物は炉の頂部の方へ上昇しそして開口20全通してそ
こから出る。入口20では、蒸気組成物は一般に約22
00℃と約1900℃の間の温度である。従って、この
蒸気組成物の温度は蒸気マグネシウムと一酸化炭素の間
に逆酸化が殆ど又は全くないような十分に上昇した範囲
内である。マグネシウムーー酸化炭素蒸気組成物を約1
900℃以下の温度に冷却する前に、加熱器22で約1
100℃から1400℃、好ましくは約1200℃から
約1400℃の温度に加熱した溶融塩化マグネシウムと
接触させ、そしてその後に蒸気組成物と中で完全接触の
ため開口20の中に導入する。別法として、蒸気マグネ
シウムの接触をアルカリ全域塩化物を含有するがその沸
点近くの温度、即ちその沸点の約200℃以内の?Ki
を有する酸化物を含まない液体塩化マグネシウムフラッ
クス組成物を用いて行なうことができる4゜[化マグネ
シウムフラックスの使用は衝撃冷却工程において純粋な
塩化マグネシウムを用いたものより更に蒸気マグネシウ
ムの温度を下げる利点を有するが、純粋なマグネシウム
を回収するため別の分離工程を必要とする欠点がある。
代表的なフラックス組成物はKCj (63重量%)、
Mgc、f 2(40重量%)又はMgCl2(50重
量%)、KCJ!(30重量%)及びNaCj (20
重量%)を含む。
液体塩化マグネシウム又は塩化マグネシウムフラックス
組成物と蒸気組成物間の完全接触を許すために、液体マ
グネシウムをスプレーとして導入する。更に、蒸気塩化
マグネシウム又はフラックス組成物がマグネシウムと一
酸化炭素の蒸気組成物によシ続いて加熱される温度を最
小にしながら液体塩化マグネシウム又はフラックス組成
物の実質上すべてが蒸発されるような条件下で液体塩化
マグネシウム又はフラックス組成物を導入する。
この方式で操作することにより、比較的冷却した条件1
例えば650℃から670℃で液体塩化マグネシウム又
はマグネシウムで冷却を行なう従来の提案に比較してか
なりの利点が得られる。ここに記載した方式で操作する
ことにより、マグネシウムと一酸化炭素の蒸気組成物か
ら抽出された熱の量は蒸気組成物から液体塩化マグネシ
ウム又はフラックス組成物へ顕熱の移動により単に還元
に基づくものよりむしろ導入された液体塩化マグネシラ
今又はフラックス組成物の蒸発の熱に殆ど等しい。ここ
に記載したように蒸気組成物を冷却するため蒸発の熱を
利用することによって炉10から取出された蒸気組成物
はマグネシウム露点近くに、即ち約1500℃以下、好
ましくは約1100°C以下そして更に好ましくは約1
050℃から1150℃の温度に実質上瞬間的に下げら
れる。
対照的に、低温液体マグネシウム又は塩化マグネシウム
を利用する従来技術は蒸気組成物の温度に所望の実質上
瞬間的減少を供せず、その理由はこれらの技術は液体マ
グネシウム又は塩化マグネシウム冷却剤の顕熱における
上昇に依存し、この冷却剤は液体塩化マグネシウム又は
フラックス組成物の蒸発の熱に依存する本発明で使用し
た技術より熱抽出がずっと遅い速度を示すからである。
従って本発明は一酸化炭素とマグネシウム間の逆反応が
実質上行なわれない高温範囲からマグネシウム蒸気の逆
反応が殆ど又は全く起こらないかなり低い温度に液体マ
グネシウムの温度が下げられる工程を供する。次にこの
低温範囲内の温度を有するマグネシウムを、マグネシウ
ムを凝縮しかつ回収するように顕熱の移動を利用して遅
い速度で冷却できる。
最初の冷却工程から生ず水蒸気組成物を開口20から導
管24を通して洗気(scrubbing )塔26を
通過させる。この洗気基26内には、マグネシウムと一
酸化炭素を含む蒸気組成物を、従来の塩化マグネシウム
組成物のようなマグネシウムのための溶融フラックス組
成物と接触させる。
代表的なフラックス組成物(重量で)4kMgC122
210−401510 cac1s        23  40  50  
25  25  4ONaC11sa   30  3
0  20  30  20KCJ         
 −2030152030アルカリ土塩化物   45
  50  50  65  40  50’k C5
171、Lit又はMgoのような他の成分が存在して
もよい。一般に、好適なフラックス組成物の論議のため
に、Pr1neiplsa of Magnsgium
Technology  I!、IF、 ICnals
y 、編、ベルが七ンゾレス(ロンドン、1966)第
27−33頁、第76−78頁、第84−125頁を参
照せよ。
註 フランクス舎1は400℃以下の融点と高い流動度
を有する。
周知のように、マグネシウムから未反応酸化マグネシウ
ムのような不純物を分離するためこのフラックス組成物
を使用する。−酸化炭素に富みかつマグネシウムを殆ど
又は全く含まない生成物がスを導管29を通して洗気基
26から取出す。第1表に示すフラックス組成物も初期
衝撃冷却工程に利用できる。第1図に示すように、溶融
フラックスは導管28及び30を通して洗気基26に入
りそしてそこから複数のスプレーノズルが設けられる導
管32に送られる。一般に、蒸気マグネシウムの更に温
度減少を行なうためにこの溶融フラックスは通常には4
00℃から500℃の温度を有し、このためにこれは凝
縮されて液体を形成する。この液体マグネシウムと溶融
フラックスは洗気基26を通して下方へ送られそこから
液体はコンテナー36の中に流入する。コンテナー36
でハ、液体マグネシウムはフラックスを含む底層40の
上に浮ぶ頂層38に分離する。マグネシウムと溶融フラ
ックスのためのコンテナー36内の代表的な平衡温度は
約700℃から750℃である。この液体マグネシウム
を別の処理、例えば鋳造所44でマグネシウムインイツ
トを形成するため導管42を通して引出す。溶融フラッ
クス40を熱交換器48へ導管46を通して引出し、こ
のためフラックスを所望の温度忙冷却しかつ蒸気マグネ
シウムと接触に更忙使用のために導管50と導管28及
び30を通して送る。熱交換器4Bでは、導管52を通
して熱交換器48に入りそして導管54を通して蒸気と
して熱交換器48を離れる水を用いて従来の熱交換によ
るようにこのフラックスを冷却する。
第2図に言及すると、洗気塔の使用なしに本発明の方法
を略示する。この方法は電極12を設けた反応器10を
使用する。コークスと酸化マグネシウム反応体を開口1
6を通して反応器10に導入して反応床14を形成する
。反応床14は炉床18の上にのる。約1900’Oと
22oo℃の間の温度でコークスと酸化マグネシウムの
間で反応を行なわせることが望ましい時には、電力を電
極12に′供給してこれらの間にアークを起こす。マグ
ネシウムと一酸化炭素を含む蒸気反応生成物は反応床1
4から上昇しそして開口60を通して反応器10を出る
。反応器10を出る蒸気組成物は約1900℃から約2
200℃の温度、即ち一酸化炭素とマグネシウムの逆反
応が殆ど又は全く起こらない温度範囲を有する。前記に
説明したようにその蒸発温度近くの温度で導管62を通
して開口60に入る溶融塩化マグネシウム又はフラック
ス組成物とこの蒸気組成物を接触させる。前記のように
、蒸気反応組成物と溶融塩化マグネシウム又はフラック
ス組成物との接触が蒸気組成物の温度減少をマグネシウ
ム露点、即ち約1100℃まで行なう。マグネシウムと
一酸化炭素を含む結果の蒸気組成物が噴霧室64に入り
、その中でこれはマグネシウム生成物から不純物を除去
する効果を有する溶融フラックスのフラックスと接触し
そしてマグネシウム液体へマグネシウム蒸気の凝縮を行
なう。このマグネシウム液体は液体フラッフ   ”ス
6B上で浮遊層77を形成する。一般に、液体フラック
スと液体マグネシウムの温度は約700℃と750℃の
間である。所望に応じて例えば燃料として更に使用のた
めに導管70を通して未凝縮−酸化炭素を室64から取
出す。別の処理のため例えば鋳造所74でインプットを
形成するため導管72を通して液体マグネシウムをマグ
ネシウム層66から取出す。溶融フラックス68を導管
7Bによって熱交換器T6に向け、ここで導管8により
噴霧室64ヘリサイクルのため約400℃から700℃
の温度に冷却する。任意の従来の熱交換器76、例えば
導管82を通して入る冷却水を利用しそしてそこから蒸
気が取出されるものを使用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一具体例の略示図である。 第2図は本発明の第二具体例の略示図である。 代哩人浅村 皓 手続補正書(自発) 昭和57年10月ノz日 特許庁長官殿 l、事件の表示 昭和57年特許願願書164789  号3、補正をす
る者 事件との関係 特許出願人 住  所 氏 名   ジュリアン エム、アベリイ(名 称) 4、代理人 5、補正命令の日付 昭和  年  月  日 6、補正により増加する発明の数 明細書の浄書 (内容に変更なし) 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和夕Z年特許願書1mF’/  号 3、補正をする者 事件どの関係 特許出願人 4、代理人 昭和9r年1月:22日 6、補正により増加する発明の数 7、補正の対象

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)マグネシウムと一酸化炭素の実質上の反応が起こ
    る温度以上の温度を有し、マグネシウムと一酸化炭素を
    含む蒸気組成物からマグネシウムを回収する方法におい
    て、この蒸気組成物を約110000から1400℃の
    間の温度に加熱した塩化マグネシウム及び沸点とその沸
    点よシ約200’0下の間の温度に加熱した塩化マグネ
    シウム7−)ックス組成物からなる群から選択された冷
    却剤と接触させて前記の液体塩化マグネシウム又はフラ
    ックス組成物のかなシの部分を蒸発させそして一酸化炭
    素と1グネシウムの送酸化を最小にするために前記の蒸
    気組成物の温度を実質上瞬間的に約1500’0以下に
    下げること、そして凝縮したマグネシウムを回収するこ
    とを特徴とするマグネシウム回収法。
  2. (2)前記の液体塩化マグネシウムが約12oo℃から
    1400℃の間の温度を有する特許請求の範囲第1項の
    方法。
  3. (3)前記の冷却剤が酸化物を含まない塩化マグネシウ
    ムフ、ラックス組成物である特許請求の範囲第1項の方
    法。
  4. (4)前記の冷却剤と前記の蒸気組成物を接触させるこ
    とに続いて蒸気組成物をマグネシウムのための液体フラ
    ックス組成物と接触させ、これKよって蒸気マグネシウ
    ムを凝縮させる特許請求の範囲第1項の方法。
  5. (5)前記の冷却剤と前記の蒸気組成物を混合する前に
    不活性ガスを前記の蒸気組成物と混合し、この不活性ガ
    スが混合したマグネシウムと一酸化炭素の実質上の反応
    が起こる温度以上の温度を有する特許請求の範囲第1項
    の方法。
  6. (6)前記の冷却剤との接触に続いて使用した前記の溶
    融フラックスが塩化マグネシウムを含む特許請求の範囲
    第4項の方法。
  7. (7)マグネシウムと一酸化炭素の実質上の反応が起こ
    る温度以上の温度を有する、マグネシウムと一酸化炭素
    を含む蒸気組成物からマグネシウムを回収する方法にお
    いて、この蒸気組成物を約1100℃から1400℃の
    間の温度に加熱した塩化マグネシウム及びその沸点とそ
    の沸点よシ約200℃下の間の温度に加熱した塩化マグ
    ネシウムフラックス組成物から々る群から選択された液
    体冷却剤のスプレーと接触させること、この接触が前記
    の液体冷却剤の実質上すべてを蒸発させかつ約1500
    ℃以下に前記の蒸気組成物を冷却させるのに有効である
    こと、そして前記のマグネシウム゛を凝縮させるために
    減少した温度を有する前記の蒸気組成物を溶融7ラツク
    ス組成物と接触させることを含むマグネシウム回収法。
  8. (8)液体冷却剤と前記の蒸気組成物を混合する前に不
    活性ガスを前記の蒸気組成物と混合させ、この不活性ガ
    スが1900℃以上の温度を有する特許請求の範囲第7
    項の方法。
  9. (9)液体冷却剤と前記の蒸気組成物の接触に続いて不
    活性ガスを前記の蒸気組成物と混合させる特許請求の範
    囲第7項の方法。
JP57164789A 1981-09-21 1982-09-21 マグネシウム回収法 Pending JPS58126938A (ja)

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US304010 1981-09-21
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EP0075836A2 (en) 1983-04-06
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