NO124001B - - Google Patents
Download PDFInfo
- Publication number
- NO124001B NO124001B NO2520/68A NO252068A NO124001B NO 124001 B NO124001 B NO 124001B NO 2520/68 A NO2520/68 A NO 2520/68A NO 252068 A NO252068 A NO 252068A NO 124001 B NO124001 B NO 124001B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- magnesium
- slag
- silicon
- oxide
- aluminum
- Prior art date
Links
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 56
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 claims description 51
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 45
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 34
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 29
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 24
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 24
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 23
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 claims description 20
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 18
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KMWBBMXGHHLDKL-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[Si] Chemical compound [AlH3].[Si] KMWBBMXGHHLDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- 229910000789 Aluminium-silicon alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 4
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- YLUIKWVQCKSMCF-UHFFFAOYSA-N calcium;magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Mg+2].[Ca+2] YLUIKWVQCKSMCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 3
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018619 Si-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000212342 Sium Species 0.000 description 1
- 229910008289 Si—Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- -1 magnesium metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/20—Obtaining alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/22—Obtaining magnesium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/06—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by carbides or the like
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
Fremgangsmåte for fremstilling av
magnesium ved metallotermisk reduksjon
av magnesiumoksyd.
Foreliggende oppfinnelse angår fremstilling av metallisk magnesium ved metallotermisk reduksjon av magnesiumoksyd ved høye temperaturer. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte av den art hvor metallisk silisium, vanligvis i form av en ferro-silisium-legering, og magnesiumoksyd, vanligvis i form av kalsinert dolomitt, reagerer med hverandre i et elektrisk ovn-kondensatorsys-
tem som vanligvis holdes under et høyt vakuum.
Ved en slik prosess, kjent som "magnatherm"-prosess, skjer oksydasjon av silisium og reduksjon av magnesiumoksyd i nærvær av et smeltet slaggbad ved temperaturer over 1300-1400°C. Under det høye vakuum utvikler det seg magnesiumdamp med meget lavt partielt trykk og kondenseres deretter til smeltet eller fast magnesiummetal1.
"Oppbrukt" ferrosilisiumlegering og en stor mengde slagg tappes periodisk fra ovnen i smeltet form. Da ovn-kondensatorsystemet er holdt under et høyt vakuum for å fremme den ønskede reaksjon og å fordampe magnesiumproduktet, krever den periodiske fjernelse av slagg og av oppbrukt legering fra "ovnen at vakuumet brytes og prosessen avbrytes. Fremgangsmåten ér derfor i det vesentlige en chargevis prosess.
US-patent 2 971 833 er rettet på den kjente "magnethérm"-prosessen og åpenbarer ikke den slagg som anvendes ved foreliggende fremgangsmåte (den kjente slagg har et.meget høyere kalsiumok-sydinnhold) , og heller ikke åpenbares det spesielle reduksjonsmiddel som anvendes ved foreliggende fremgangsmåte.
En slik fremgangsmåte.ble utført bare i liten kommersiell målestokk og den er ikke i- stand til å konkurrere med hell med den nå i stor teknisk målestokk brukte fremgangsmåte for fremstilling av magnesium, nemlig med elektrolysen av smeltet magnesiumklorid.
En annen velkjent metallotermisk prosess for fremstilling av magnesium, "Pidgeon"-prosessen, er likeledes en chargevis prosess som var drevet bare i forholdsvis liten kommersiell målestokk. Ved denne prosess blir magnesiumoksyd i form av kalsinert dolomitt,<q>g metallisk silisium, i form av ferrosilisium, innført i- batterier av små utvendige opphetede retorter, i hvilke skjer en reaksjon i "fast tilstand" ved temperaturer av llO0-1200°C. Under disse betingelser frigjøres metallisk magnesium fra reaksjonssonen som en damp med meget lavt partialtrykk, og det er derfor nødvendig å holde retortebatteriene under et meget høyt vakuum.
Denne prosess kan heller ikke konkurrere med den elektrolytis-ke fremgangsmåte for fremstilling av magnesium fra magnesiumklorid, unntatt under spesielle betingelser og av spesielle årsaker.
Foreliggende oppfinnelse har som formål å tilveiebringe en forbedret metallotermisk fremgangsmåte som kan konkurrere med de kjente metoder for fremstilling av magnesium.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen går i henhold til det foran anførte ut på fremstilling av magnesium ved metallotermisk reduksjon av magnesiumoksyd, hvor en som reduksjonsmiddel virkende silisium-aluminium-legering og.et oksydasjonsmiddel innføres i. reaksjonssonen til en reduksjons<p>vn, hvis reaksjonssone holdes ved en temperatur på 1400-1700°C.og ovnen drives omtrent ved atmosfæretrykk eller under vakuum hvorved utvikles magnesiumdamp fra reaksjonssonen og magnesium kondenseres og utvinnes som et pro- dukt, og det karakteristiske ved fremgangsmåten er at det som reduksjonsmiddel anvendes en legering inneholdende 25-50 vekt% aluminium, 40-65 vekt% silisium og 0-20 vekt% jern, hvor forholdet av silisium til aluminium er minst 0,8:1, og som oksydasjonsmiddel anvendes en blanding av magnesiumoksyd og kalsiumoksyd inneholdende minst 50%
av sin vekt av magnesiumoksyd og med et molforhold av magnesiumoksyd til kalsiumoksyd på minst 2:1, og at i reaksjonssonen dannes et smeltet slagg som inneholder på vektbasis, med unntagelse av andre komponenter, 5-25% magnesiumoksyd, 15-35% aluminiumoksyd, 25-50%silisiumdioksyd og mindre enn 30% kalsiumoksyd.
Andre trekk ved fremgangsmåten vil fremgå av den følgende be-skrivelse.
Når man arbeider som ovenfor angitt, kan man frigjøre magnesiumdamp, selv ved atmosfærisk trykk, i mengder som svarer til en meget høy utnyttelse av legeringens silisiuminnhold. Nærværet av aluminium som reaktant i nær fysisk forbindelse med silisium og det smeltede slagg, stimulerer antagelig reduksjonsmidlet synergistisk til å reagere i en slik utstrekning at magnesiumdamp utvikler seg selv under atmosfærisk trykk, hvorved man eliminerer nødvendigheten av å holde systemet under et høyt vakuum.
Bruken av aluminium/silisium-legeringer med passende sammensetning gir således meget viktige fordeler sammenlignet med bruken av ferrosilisium. En klar fordel er muligheten av å gjennomføre reaksjonen ved eller omtrent ved atmosfærisk trykk. For det annet kan en større andel av silisiuminnholdet i reduksjonslegeringen brukes for å redusere magnesiumoksyd. Dessuten kan det aluminiumoksyd som er nødvendig i slaggen oppnås som et biprodukt av reaksjonen, hvorved forholdet av slaggen til de fremstilte magnesium-metaller fordelaktig kan minskes.
Det er videre funnet at hvis magnesiumoksydinnholdet av slaggen holdes ved en forholdsvis høy konsentrasjon, over ca. 5% og fortrinnsvis mellom 10 og 20%, økes betydelig tilbøyeligheten av silisium til å reagere med magnesiumoksyd for å danne magnesium. Den økede reaksjonshastighet av magnesiumoksyd med både aluminium og silisium øker vesentlig den produktive kapasitet av en .ovn med en bestemt størrelse. Den høye konsentrasjon av magnesiumoksydet i slaggen spiller således eri vesentlig rolle ved fremgangsmåten iføl-ge oppfinnelsen.
For å holde forholdet mellom slaggen og det fremstilte, magne-siummetall ved den praktisk talt laveste verdi, er det fordelaktig også å opprettholde en forholdsvis høy konsentrasjon av aluminiumoksyd i slaggen, nemlig større enn ca. 15% og fortrinnsvis mellom i 25 og 30%.
Det er ennvidere funnet at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gir de fordelaktigste resultater når man unngår høye kon-sentrasjoner av kalsiumoksyd i'slaggen og når man brukér konsentra-sjoner av silisiurndioksyd som er større enn ca. 25%, fortrinnsvis mellom 30 og 45%. Konsentrasjonen av kalsiumoksyd bør holdes ved en verdi som er lavere enn ca. 30%, og den bør fortrinnsvis være mellom 10 og 20%.
Foreliggende oppfinnelse vedrører som det fremgår av
det foran anførte fremstilling av metallisk magnesium ved termisk reduksjon av magnesiumoksyd. Magnesiumoksyd bringes i en reaksjonssone i kontakt med et reduksjonsmiddel for å produsere magnesium som fordampes og gjenvinnes ved kondensering. Disse generelle trekk ved foreliggende fremgangsmåte er ikke nye.
Nyheten ved foreliggende oppfinnelse er den spesielle måte fremgangsmåten utføres på, nemlig: i en spesiell slagg med visse oksyderingsmidler og reduksjonsmidler og under spesifikke betingelser som skal klargjøres i forbindelse med en ytterligere omtale av teknikkens nivå .
Den primære forskjell mellom de fremgangsmåter som er åpenbart i flesteparten av de tidligere foreslåtte arbeidsmåter
som er prosesser av typen "fast tilstand" og hvor reaksjonen skri-der frem godt og vel under smeltepunktet for de reagerende stoffer, må sees å ligge i den kjensgjerning at foreliggende fremgangsmåte utføres i en smeltet slagg. Den smeltede slagg tilveiebringer et flytende reaksjonsmedium med de fordeler som dette medfører eller innebærer og som ikke kan sammenlignes med et system i "fast tilstand".
I US-patent 3 129 094 er det beskrevet reduksjonen av magnesium i nærvær av ferrosilisium i en slagg av en viss sammensetning som er meget forskjellig fra den spesielle sammensetning som e.r kommet til anvendelse ved foreliggende fremgangsmåte.
Patentskriftet anvender ferrosilisium som reduksjonsmiddel og reaksjonen utføres ved 1300-1400°C mens foreliggende fremgangsmåte anvender aluminium-silisium og en temperatur over 1400°C. Videre er det ingen antydning-om at oksydasjonsmidlet inneholder
en hovedmengde av magnesiumoksyd..
Den slagg som anvendes i henhold til US-patent 2 286 204 er overordentlig omfattende og åpenbarer ikke den spesielle slagg som anvendes ved foreliggende fremgangsmåte. Videre anvendes slag gen ved en annen og forskjellig prosess hvor karbon er reduksjonsmidlet.
Det norske patent 57 911 er rettet på en fremgangsmåte
ved temperaturer under smeltepunktet for reaksjonsresiduene og det anvendes en annen og forskjellig slagg. Formålet for foreliggende oppfinnelse er å opprettholde en sur slagg og å øke MgO-konsentrasjonen i slaggen, hvilket er utenfor området for det som er angitt i det norske patentskrift.
Anvendelsen av ferro-silisium-aluminiumlegeringer er blitt foreslått tidligere. De spesielle legeringer som f.eks. er foreslått i de tyske patenter nr. 722 449; 806 171 og 1 053 791, og i US-patent 2 971 833 adskiller seg fra de som kommer til anvendelse ved foreliggende fremgangsmåte.
Det som er åpenbart i den tidligere norske søknad 1684/68 adskiller seg fra gjenstanden for foreliggende søknad hvilket fremgår klart når man sammenligner de typer av slagg som kommer i betraktning. I søknad 1684/68 er slaggen basisk, mens ved foreliggende fremgangsmåte er den sur. Nyheten ved foreliggende søknad beror derfor bl.a. på definisjonen av slaggen som dannes ved foreliggende fremgangsmåte. Videre skal bemerkes at bruken av en sur slagg er mere tilfredsstillende enn en basisk slagg. Fig. 1 er et tre-komponenters diagram som viser de foretrukne sammensetninger av kalsiumoksyd, aluminiumoksyd og silisiumdioksyd i den smeltede slagg. Fig. 2 er et tre-komponenters diagram som viser .de foretrukne sammensetninger av den reduserende legering.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen erkarakterisert vedbruken av en aluminium-silisiumlegering for å redusere magnesiumoksyd i reaksjonssonen av en reduksjonsovn ved temperaturer over 1400°C og ved nærværet av et smeltet slaggbad med den generelle sammensetning:
Den fordelaktigste sammensetning av det smeltede slagg synes å være ca. 20% kalsiumoksyd, ca. 15% ganesiumoksyd, ca. 30%
aluminiumoksyd og ca. 35% silisiumdioksyd.
Alternativt kan sammensetningen av det smeltede slagg de-fineres ved hjelp av kurver vist på fig. 1. Således dekker det brede sammensetningsområde av den smeltede slagg de slagger som har 5-25%. magnesiumoksyd, og kalsiumoksyd, silisiumdioksyd og aluminiumoksyd i de mengder som er representert av kurven 10 på fig. 1. På lignende måte omfatter det foretrukne sammensetningsområde av den smeltede slagg 10-20% magnesiumoksyd og de resterende komponenter i de mengder som er vist av kurven 12 på fig. 1. Det bør nevnes at de på fig. 1 angitte prosentmengder angår for enkelthetens skyld den smeltede slagg uten dens magnesiumoksydinnhold, dvs. 5-25%
og fortrinnsvis 10-20% av den samlede slagg. således utgjør den samlede mengde av de tre komponenter 100%, men representerer sammensetningen av slaggen unntatt magnesiumoksyd.
I foretrukne utføreIsesformer for oppfinnelsen er sammensetningen av det smeltede slagg slik at forholdet av aluminium- og magnesiumoksyder til silisiumdioksyd er lavere enn 1,6:1, at den samlede mengde av aluminium- og magnesiumoksyder er mindre enn 50% av slaggen og at forholdet av kalsium- og magnesiumoksyder til silisiumdioksyd er lavere enn 1,6:1.
De fleste metallurgiske slagger har et høyt innhold av CaO - minst 40% og vanligvis 50%, av og til ennå mere. Slike slagger er kjent som basiske slagger og de erkarakterisert vedet forholdsvis skarpt smeltepunkt og danner en flytende slagg med lav viskositet ved liten overhetning. Slagg med den tidligere angitte sammensetning er på den andre side betegnet som sure slagger og de erkarakterisert vedet temmelig ubestemt smeltepunkt, og de danner temmelig viskøse, glassaktige slagger som krever betydelig overhetning for å oppnå en lavere viskositet.
De tidligere angitte sammensetninger dekker et vidt område av smeltepunktet. innenfor dette område er mange kombinasjoner mulige, men de må velges omhyggelig da det er nødvendig å danne en slagg i hvilken blandinger av oksyder er slik at det oppnås en passende kombinasjon av smeltepunkt og viskositet. For å oppnå dette kan et flussmiddel, f.eks. flusspat, tilsettes til slaggen om ønsket.
Oksydasjonsmidlet som innføres i reaksjonssonen er hen-siktsmessig en blanding av oksyder, såsom magnesiumoksyd og kalsiumoksyd. En stor del av oksydasjonsmidlet er imidlertid magnesiumoksyd, dvs. magnesiumoksyd-malm. En mindre del av oksydasjonsmidlet kan være. kalsinert dolomitt, en ekvimolar kombinasjon av magnesiumoksyd, avledet fra CaMg (002)2» Det er imidlertid ikke nødvendig å bruke kalsinert dolomitt.i oksydasjonsmidlet, og magnesiumoksyd alene er tilfredsstillende i visse tilfeller. I hvert tilfelle må
det mplare forhold av magnesiumoksyd til kalsiumoksyd i oksydasjonsmidlet være minst 2:1.
Det vil være klart at hvis en magnesiumoksydholdig dolo-mittsten med et forholdsvis stort forhold av magnesiumoksyd til kalsiumoksyd-innhold er tilgjengelig, kan det være fordelaktig å erstatte vanlig dolomittisk kalk, delvis eller helt , med kalk dannet fra en slik sten, og å minske derved mengden av magnesiumoksyd som trenges som magnesiumoksyd. På den annen side, hvis dolomittisk kalk ikke er tilgjengelig eller ikke er ønsket, er det klart at kalk dannet fra kalksten kan brukes for å skaffe det kalsiumoksyd som er nødvendig for dannelsen av en passende slagg.
Ved fremgangsmåten ifølge, oppfinnelsen er det meget fordelaktig å holde i reaksjonssonen en temperatur på minst ca. 1400°C
for å oppnå gode reaksjonsbetingelser, men temperaturer høyere enn ca. 1700°C er uønsket da de skaffer vanskelige konstruksjons- og arbeidsproblemer. Det er derfor fordelaktig å bruke en slagg hvis smeltepunkt ikke er høyere enn ca. 1600°C, for å kunne bruke tilstrekkelig overhetning for å gjøre slaggen tilstrekkelig flytende uten å trenge overdrevenet høye temperaturer. Således, foretrekkes en temperatur på ca. 1400-1700°Ci reaksjonssonen, skjønt i visse tilfeller er høyere eller lavere temperaturer hensiktsmessige og kan være ønsket.
på den annen side kan slagg med' forholdsvis høy viskosi-
tet brukes ved foreliggende fremgangsmåte, fordi det ikke finnes i ovnen noe lag av fast materiale gjennom hvilket slaggen må passere
for å nå tappehullet og fjernes fra ovnen. således er problemet
med slaggviskositeten ikke så stort som i de fleste metallurgiske prosesser, men det utgjør allikevel ennå en faktor som krever opp-merksomhet .
Generelt er sammensetningen av slaggen bestemt i foreliggende prosess av forholdet av aluminium til silisium innført som re-duks jonsmidlet , av graden av utnyttelsen av silisium som reduksjonsmiddel, hvilket av økonomiske grunner bør være størst mulig, og av de relative mengder av magnesiumoksyd innført som magnesia og som dolomittisk kalk.
Det her brukte uttrykk "aluminium-silisium-legering" om fatter de reduksjonsmidler som når de tilsettes til det smeltede slagg i reaksjonssonen av en reduksjonsovn, som beskrevet ovenfor,
gir metallisk aluminium og silisium.
Bruken av Al-Si-Fe-legeringer som reduksjonsmiddel kan være fordelaktig, særlig på grunn av at disse aluminium-silisium-legeringer er lett tilgjengelige. Aluminium i form av slike legeringer kan fremstilles ved velkjente smelteprosesser i elektrisk ovn. Når aluminiuminnholdet av legeringen øker, er en liten meng-
de jern fordelaktig, eller av og til nødvendig for å hindre en over-dreven forflyktigelse av aluminium og silisium fra ovnen. Det an-
tas vanligvis at aluminiuminnholdet av slike legeringer er av prak-tiske grunner begrenset til høyst ca. 60%. I disse tilfeller er jerninnholdet vanligvis større enn ca. 5%.
For en maksimal utnyttelse av silisiuminnholdet er det
på den annen side fordelaktig å ha et forholdsvis lavt jerninnhold i reduksjonsmidlet ifølge oppfinnelsen. Men dette ønskemål må ba-lanseres mot den gunstige virkning av jerninnholdet på omkostnin-
gene ved fremstillingen av reduksjonsmidlet, som nevnt ovenfor.
Et jerninnhold på ca. 10% synes tilfredsstillende når dis-
se faktorer tas i betraktning, men det kan være høyere eller lave-
re uten å fravike fra oppfinnelsens ramme, f.eks. 0-20%.
Etter å ha overveiet alle disse faktorer: produksjons-omkostningene, konsentrasjonen av aluminium og silisium, bruken av sammensetningen og egenskapene av silisiumslaggen, forholdet av slaggen til det dannede magnesium, sammensetningen og egenska-
per av slaggen, mengden og sammensetningen av den oppbrukte leger-
ing - får man følgende legeringssammensetninger som kan brukes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.
Innenfor området for disse legeringssammensetninger er forholdet av silisium til aluminium minst 0,8:1, fordelaktig større enn 1:1 og fortrinnsvis minst 1,4:1.
Alternativt kan sammensetningen av aluminium-silisium-reduksjonsmidlet ifølge oppfinnelsen representeres ved hjelp av tre-komponenters -diagrammet av fig. 2. Således ligger generelt sammensetningen av reduksjonsmidlet innenfor området begrenset av kurven 20 på fig. 2. Fortrinnsvis ligger sammensetningen av re-duks jonsmidlet innenfor området begrenset av kurven 22 på fig. 2.
De følgende eksempler skal vise de tekniske og økonomiske fordeler av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, men uten å be-grense oppfinnelsen.
EKSEMPLER
De følgende operasjoner utføres i en elektrisk reduksjonsovn koblet til et kondenseringskammer. Arbeidsmetoden består i å chargere ovnen med slagg og å tilføre varme inntil en passende viskositet er nådd ved en temperatur på over ca. 1400°C, hvoretter ok-sydas jonsmidlet og reduksjonsmidlet chargeres i små porsjoner. Periodisk tappes den smeltede slagg og eventuell ferrosilisiumlegering.Tilsetningen av oksydasjonsmidlet og reduksjonsmidlet og tappingen av slaggen og "oppbrukt" ferrosilisium "gjennomføres på
en slik måte at sammensetningen av slaggen er i det vesentlige konstant. Prosessen utføres i det vesentlige kontinuerlig.
Det i ovnen innførte oksydasjonsmiddel og reduksjonsmiddel og den tappede slagg hadde de i tabell I viste sammensetninger. Reaksjonene fant sted ved temperaturer som også er vist i tabell I og magnesiumdamp ble utviklet og kondensert ved atmosfæretrykk. Slaggsammensetningene er også vist i tabell I.
Fra td)ell I kan det sees at utnyttelsen av reduksjonsmidler var høy, for forholdet av den brukte legering til det dannede magnesium var lavt (0,7-1,1). Ennvidere var forholdet av den dannede slagg til det dannede magnesium også lavt (1,6:2,5). Sammenlignet med tidligere kjente prosesser, hvor slaggforholdet vanligvis er ca. 6:1, har det minskede forhold ifølge oppfinnelsen selvsagt en meget gunstig virkning på økonomien av prosessen. Dessuten til-later evnen av å fremstille magnesium ved atmosfæretrykk at man kan drive foreliggende fremgangsmåte som en kontinuerlig prosess, og gjør den ennå mere økonomisk for visse anvendelser.
I visse eksempler er temperaturen av den smeltede slagg høyere enn ønsket, f.eks. i eksempel 2, 5 og 6. I slike tilfeller kan et flussmiddel tilsettes for å forbedre viskositeten uten å kreve overdrevent høye temperaturer. Generelt er det fordelaktig å innstille driftsbetingelsene av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med henblikk på sammensetningen og mengdene av de innførte råmaterialer, slaggsammensetningen og temperaturen av reaksjonssonen, så at dét vesentlige alt aluminium og den største del av silisium i reduksjonsmidlet reagerer med magnesiumoksyd for å danne magne-
sium. Fortrinnsvis holdes ovnen ved eller omtrent ved atmosfære-
trykk, skjønt vakuum kan brukes, og vakuum kan i visse tilfeller foretrekkes.
Under visse betingelser kan det være fordelaktig å konden-sere magnesium under et lavere trykk, f.eks. helt ned til 0,5 atmos-færer, ved å brukeLen inert gass, såsom helium, argon eller hydro-
gen, for å holde i det lukkede ovn-kondensatorsystem et totalt trykk på ca. 1 atmosfære.
Som velkjent er titan og andre metalliske oksyder av og
til tilstede i råmaterialer brukt for fremstilling av en aluminium-silisiumlegering, og det tilsvarende metall er derfor av og til tilstede i den dannede legering. Nærværet av slike "tramp"-metall-
er forstyrrer ikke fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og kan tåles eller elimineres ved passende metallurgiske metoder.
Det er innenfor rammen for oppfinnelsen mulig å bruke man-
ge forskjellige kombinasjoner av sammensetningen av legeringen og slaggen, mens man ennå opprettholder den ønskede lave slaggforhold og den høye utnyttelse av de metalliske reduksjonsmidler, idet det lukkede ovnkondensatorsystem drives vesentlig ved atmosfæretrykk, hvorved man kan drive ovnsprosessen på kontinuerlig måte. Arbeids-temperaturen holdes fordelaktig over ca. 1400°C, en temperatur som er tilstrekkelig lav for å unngå alvorlige driftsvanskeligheter,
men tilstrekkelig høy for å opprettholde en tilfredsstillende flui-ditet i den dannede slagg.
Det er også mulig å erstatte legeringen med blandingen
av ferrosilisium eller silisium og skrapaluminium-metall eller med legeringer som er syntetisk erholdt fra den for det beskrevne formål, og å erstatte dolomittisk kalk og magnesia helt eller del-
vis med kalk med høyt magnesiumoksydinnhold.
Claims (5)
1„Fremgangsmåte for fremstilling av magnesium ved metallotermisk reduksjon av magnesiumoksyd, hvor en som reduksjonsmiddel virkende silisium-aluminium-legering og et oksydasjonsmiddel inn-føres i reaksjonssonen til en reduksjonsovn, hvis reaksjonssone holdes ved en temperatur på 1400°C-1700°C og ovnen drives omtrent ved atmosfæretrykk eller under vakuum, hvorved utvikles magnesiumdamp fra reaksjonssonen og magnesium kondenseres og utvinnes som et pro-dukt ,karakterisert vedat som reduksjonsmiddel anvendes en legering inneholdende 25-50 vekt% aluminium, 40-65 vekt% silisium og 0-20 vekt% jern, hvor forholdet av silisium til aluminium er minst 0,8:1, og som oksydasjonsmiddel anvendes en blanding av magnesiumoksyd og kalsiumoksyd inneholdende minst 50% av sin vekt av magnesiumoksyd og med et molforhold av magnesiumoksyd til kalsiumoksyd på minst 2:1, og at i reaksjonssonen dannes et smeltet slagg som inneholder på vektbasis, med unntagelse av andre komponenter, 5-25% magnesiumoksyd, 15-35% aluminiumoksyd, 25-50% silisiumdioksyd og mindre enn 30% kalsiumoksyd.
2.Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat som reduksjonsmiddel anvendes en legering som inneholder 30-40% aluminium, 50-60% silisium og ca. 10% jern og har et forhold av silisium til aluminium på minst 1:1.
3.Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat det smeltede slagg inneholder 10-20% kalsiumoksyd, 10-20% magnesiumoksyd, 25-30% aluminiumoksyd og 30-45% silisiumoksyd.
4. Fremgangsmåte som angitt i krav 4,karakterisert vedat i damprommet av ovnen innføres en inert gass bestående av argon, helium eller hydrogen.
5. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav,karakterisert vedat. forholdet av aluminium- og magnesiumoksyder til silisiumoksyd i slagget er lavere enn 1,6, at aluminium- og magnesiumoksyder utgjør mindre enn 50% av slagget og at forholdet av kalsium- og magnesiumoksyder til silisiumdi-oksydet i slagget er lavere enn 1,6.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US64885667A | 1967-06-26 | 1967-06-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO124001B true NO124001B (no) | 1972-02-14 |
Family
ID=24602508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO2520/68A NO124001B (no) | 1967-06-26 | 1968-06-25 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3579326A (no) |
FR (1) | FR1580990A (no) |
IN (2) | IN141341B (no) |
NO (1) | NO124001B (no) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3994717A (en) * | 1970-04-06 | 1976-11-30 | Julian Avery | Metallothermic production of magnesium in the presence of a substantially static atmosphere of inert gas |
US3698888A (en) * | 1970-04-06 | 1972-10-17 | Julian Miles Avery | Metallothermic production of magnesium |
US4204860A (en) * | 1978-09-20 | 1980-05-27 | Reynolds Metals Company | Magnesium production |
US4498927A (en) * | 1983-03-10 | 1985-02-12 | Aluminum Company Of America | Thermal reduction process for production of magnesium using aluminum skim as a reductant |
US4478637A (en) * | 1983-03-10 | 1984-10-23 | Aluminum Company Of America | Thermal reduction process for production of magnesium |
GB8334022D0 (en) * | 1983-12-21 | 1984-02-01 | Shell Int Research | Magnesium |
US4582532A (en) * | 1985-05-02 | 1986-04-15 | Aluminum Company Of America | Thermal reduction process for production of calcium using aluminum as a reductant |
GB8716319D0 (en) * | 1987-07-10 | 1987-08-19 | Manchester Inst Science Tech | Magnesium production |
SA109300643B1 (ar) * | 2008-10-28 | 2014-11-12 | Electra Holdings Co Ltd | جهاز لتنقية شعاع الليزر وطريقة لتنقية شعاع الليزر |
-
1967
- 1967-06-26 US US648856A patent/US3579326A/en not_active Expired - Lifetime
-
1968
- 1968-06-25 NO NO2520/68A patent/NO124001B/no unknown
- 1968-06-26 FR FR1580990D patent/FR1580990A/fr not_active Expired
-
1973
- 1973-11-23 IN IN2577/CAL/1973A patent/IN141341B/en unknown
- 1973-11-23 IN IN2580/CAL/73A patent/IN141344B/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR1580990A (no) | 1969-09-12 |
IN141344B (no) | 1977-02-19 |
US3579326A (en) | 1971-05-18 |
IN141341B (no) | 1977-02-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2828199A (en) | Method for producing metals | |
US2607675A (en) | Distillation of metals | |
US2470305A (en) | Process for the production and refining of aluminium | |
US4216010A (en) | Aluminum purification system | |
NO124001B (no) | ||
US4204860A (en) | Magnesium production | |
US4033759A (en) | Process for producing magnesium utilizing aluminum metal reductant | |
US2396658A (en) | Process of producing magnesium and other metals | |
US4033758A (en) | Process for producing magnesium utilizing aluminum-silicon alloy reductant | |
US2391728A (en) | Production of alkali metals | |
US3658509A (en) | Process for the metallothermic production of magnesium | |
NO154400B (no) | Fremgangsmaate til ekstrahering av ikke-jern-metaller fra slagger og andre metallurgiske biprodukter. | |
US2766111A (en) | Method of producing refractory metals | |
US2753256A (en) | Method of producing titanium | |
US2668750A (en) | Purification of by-product halide salts | |
Kroll et al. | Laboratory preparation of lithium metal by vacuum metallurgy | |
NO811344L (no) | Fremgangsmaate ved utvinning av magnesium fra en dampblanding | |
US3994717A (en) | Metallothermic production of magnesium in the presence of a substantially static atmosphere of inert gas | |
JPS5836656B2 (ja) | 金属マグネシウムの製造方法 | |
US2783142A (en) | Method of producing titanium | |
US683089A (en) | Reducing oxids or other metallic compounds. | |
US2758831A (en) | Lined metal reduction apparatus | |
Kroll | Vacuum metallurgy: its characteristics and its scope | |
US1922429A (en) | Process of melting aluminum | |
US3698888A (en) | Metallothermic production of magnesium |