NO160861B - Fremgangsmaate for fjerning av metalliske urenheter fra magnesium. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fjerning av metalliske urenheter inneholdt i magnesium, ved hjelp av et halogenert derivat av bor.

Magnesium som fremstilles ved en metallotermisk reaksjon og spesielt ved silikotermisk reduksjon av dolomitt eller magnesiumoksyd under redusert trykk i et smeltet slagg ved en temperatur på ca. 1600° C, basert på CaO, SiC>2, AI2O3 og MgO (magneterm-prosessen, FR-PS 1 194 556 tilsvarende US-PS 2 971 833) kan inneholde andeler av metalliske elementer som silisium, jern eller mangan, som i enkelte tilfelle ansees å være for høyt i forhold til forskjellige spesifikasjoner, avhengig av den ønskede bruk, spesielt med henblikk på de aspekter som kalles høyrenhetskvaliteter.

For å rense <n>Magnétherm"-magnesium har man benyttet en sublimeringsmetode som generelt er egnet for de såkalte høyrenhetskvaliteter, men sublimeringsarbeidet er et langsomt og kostbart arbeide og lider under den mangel at det forbrukes en vesentlig mengde elektrisk energi.

Hva angår raffinering ved segregering som beskrevet i FR-PS

1 594 154 tilsvarende US-PS 3 671 229, er denne prosess Ikke egnet for de metalliske urenheter som kalles "peritektiske" urenheter slik som mangan.

Det er kjent at noen av urenhetene i magnesium og mer spesielt mangan, jern og silisium kan fjernes ved inn-sprøyting av titantetraklorid, T1C14. Denne fremgangsmåte er beskrevet i US-PS 2 779 672. Imidlertid er mengden urenheter som kan fjernes ved å gjennomføre denne prosess fremdeles meget utilfredsstillende med restmanganinnhold i størrelsesorden 200 til 500 ppm.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for el imi-

i

nering av metalliske urenheter fra flytende magnesium og den kan gjennomføres enten som en operasjon som er et supplement

til en tidligere behandling ved bruk av et hvilken som helst raffineringsmiddel slik som T1C14 eller halogenerte flussmidler, el;ler som en enkelt raffineringsbehandling, og som gir et renhetsnivå som er forenelig med kravene til alle de kjente anvendelser for høyrenhetsmagnesium.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for fjerning av metalliske urenheter fra magnesium, spesielt jern, silisium og mangan, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at et halogenert derivat av bor sprøytes inn i det smeltede magnesium.

Fortrinnsvis anvendes det som halogenert derivat av bor bortrifluorid, bortriklorid og alkalimetall-, jordalkali-metall- og magnesiumfluorborater.

Overraskende ble det nemlig funnet at raffineringsprosesser som brukte et borderivat kun efterlot en restmengde av bor i magnesiumet i størrelsesorden 1 ppm eller sågar mindre, noe som ikke gir grunn til noen mangler, uansett den bruk magnesiumet er ment å anvendes til.

Blant borderivatene som kan benyttes for å gjennomføre oppfinnelsen i praksis er triklorid spesielt egnet på grunn av dets kokepunkt som er +12,5<*>C, noe som tillater at det kan lagres i flytende tilstand og under et moderat trykk i en stålsylinder. For å sikre at BCI3 regulært mates til og jevnt fordeles i den flytende masse av magnesium som skal raffi-neres, er det gunstig at det føres med i en strøm av tørr lntertgass som argon. Mengden av halogenert derivat som sprøytes inn i dette magnesium tilsvarer en mengde ren bor som ligger mellom 0,05 og 5 kg og fortrinnsvis 0,1 og 1 kg pr. tonn råmagnesium. Når man for eksempel bruker BC13 som inneholder 9,2£ ren bor tilsvarer dette en mengde på 0,54 til 54 kg,og fortrinnsvis ved 1,09 til 10,9 kg BC13 pr. tonn magnesium.

Finpulverisert kalsiumfluorborat kan også føres med ved hjelp av en inertgasstrøm ved bruk av en hvilken som helst kjent prosess.

Det aktuelle innsprøytningstrinn for halogenert derivat inn i massen av flytende magnesium kan gjennomføres ved en av de prosedyrer som er velkjente for fagmannen, spesielt ved hjelp av et rør av et egnet metall som senkes til bunnen av smeltekaret som inneholder det flytende magnesium, eller et rør som passerer gjennom veggen av karet nær bunnen av dette, eller ved hjelp av en hvilken som helst ekvivalent prosess.

Reaksjonen mellom det halogenerte borderivat og magnesium resulterer antagelig i dannelsen av "nascerende" bor som reagerer med elementer slik som Fe, Mn, Si og gir stabile borider med en spesifikk gravitet som er meget høyere enn den for det smeltede magnesium ved en temperatur på 700-750°C og som hurtig avsettes. Avsettingen kan lettes ved tilsetning av halogenerte flussmidler som vanligvis benyttes ved støping av magnesium.

Utførelsesformer

I de forskjellige utførelsesformer ble flytende magnesium anbragt i et stålstøpekar og temperaturen hevet til 700-750°C.

Sylinderen inneholdende BCI3 hang i en meget nøyaktig veie-innretning og var utstyrt med oppvarmingsinnretninger for å heve temperaturen til 20-60°C. Strømningshastigheten ble kontrollert ved en reguleringsventil, styrt avhengig av variasjonene i sylinderens vekti

Eksempel 1

7140 kg magnesium som på forhånd var raffinert ved bruk av TiCl4 ble behandlet ved å sprøyte Inn 35 kg BCI3 som ble ført med ved hjelp av en strøm av tørr argon I en mengde av

20 kg/time ved hjelp av en stållanse ved en temperatur av 730<*>C. De oppnådde resultater var som følger:

Eksempel 2

På samme måte og med samme hastighet ble 9405 kg magnesium som på forhånd var raffinert ved bruk av TICI4 behandlet ved å sprøyte inn 33 kg BCI3 i argon. De oppnådde resultater var som følger:

Eksempel 3

2700 kg råtermisk magnesium ble direktebehandlet ved hjelp av 21,5 kg BCI3 ved en temperatur på 750<*>C i en mengde tilsvarende 12 kg/time BCI3. De oppnådde resultater var som følger:

Den forangående raffinering ved bruk av TiCl.4 som beskrevet i det ovenfor nevnte US-PS2 779 672 er funnet å være effektiv for regulering av andelen av silisium, men meget utilfredsstillende hva angår mangan og jern.

Søkeren har funnet at ved den forangående raffinering kan TiCl4 helt eller delvis erstattes av jern(III)klorid (FeCl3) som sublimeres og føres med en strøm av tørr argon. Blan-dinger bestående av fra 10 til 100* FeCl3 og fra 0 til 90* T1C14 er tilfredsstillende og tillater at andelen silisium som skal reduseres for eksempel senkes fra 1500/1000 ppm til ca. 100 ppm.

I tillegg er det funnet at visse metalliske urenheter som Ikke generelt foreligger I magnesium men som tilfeldigvis kan opptre der slik som krom og nikkel, også fjernes ved behandling ved bruk av BCI3, ned til andeler på fra 10 til 30 ppm.

Gjennomføring av kvantitativ bestemmelse av mengden bor som ble gjennomført på dette magnesium efter behandling med BCI3 ble gjennomført ved spektrofotokolometri av komplekset dannet med metylen-blått.

Restborinnholdet er fra 0,5 til 1,5 ppm, noe som særlig tillater at metallet kan benyttes for fremstilling av høyrenhetstitan eller -zirkonium ved bruk av kromprosessen for reduksjon av TIC14 eller ZrCl4 ved hjelp av magnesium.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fjerning av metalliske urenheter fra magnesium, spesielt Jern, silisium og mangan, karakterisert ved at et halogenert derivat av bor sprøytes inn i det smeltede magnesium.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes et halogenert derivat av hor valgt blant bortrifluorid, bortriklorid og alkalimetall-, Jord-alkalimetall- og magnesiumfluorborater.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det halogenerte derivat av bor sprøytes inn i magnesiumet i en strøm av inert gass slik som argon.

4. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 3, karakterisert ved at det sprøytes inn et halogenert derivat tilsvarende en bormengde fra 0,05 til 5 kg og fortrinnsvis fra 0,1 til 1 kg pr. tonn magnesium.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at før innsprøyting av halogenert derivat av bor, sprøytes Jerntriklorid i ren form eller i form av en blanding med titantetraklorid, i en andel som kan være opptil 9056 T1C14 inn i det smeltede magnesium.