NO834054L - Fremgangsmaate for fremstilling av saltbelagte magnesiumgranuler - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til

å dispergere smeltet magnesium eller magnesiumlegering i et smeltet saltholdig materiale, hvorved blandingen, etter størk-ning, inneholder en ønsket høyere vektprosent av magnesium-eller magnesiumlegering-granulene.

Forskjellige fremgangsmåter til fremstilling av saltbelagte magnesiumgranuler er blitt foreslått. F.eks. beskriver US-patent 3 881 913 og 3 96 9 104 en sentrifugalatomiseringsteknikk.

US-patentene 4 186 000 og 4 279 641 angår oppfinnelsesgjen-stander som er nær beslektet med den foreliggende. De beskriver en smelte av et saltholdig materiale i hvilket opp til 4 2 % smeltet magnesium eller magnesiumlegering dispergeres under om-røring, hvoretter dispersjonen kjøles til en størknet, sprø/knusbar saltmatriks-blanding inneholdende størknede magnesium- eller magnesiumlegering-granuler i dispergert tilstand. Magnesium-eller magnesiumlegering-granulene, fremdeles belagt med et tynt belegg av saltblandingen, skilles fra den knusbare saltmatriks ved fysiske metoder.

Den foreliggende oppfinnelse er en forbedret fremgangsmåte til fremstilling av en knusbar saltmatriks som dispergert deri inneholder magnesium- eller magnesiumlegering-granuler i mengder som reduserer den mengde salt som må resirkuleres eller fjernes når den knusbare saltmatriks pulveriseres for frigjør-else av magnesium- eller magnesiumlegering-granulene.

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av magnesium- eller magnesiumlegering-granuler dispergert i en knusbar saJLtmatriks ved at man blander smeltet salt og smeltet magnesium eller magnesiumlegering og deretter støper og fryser blandingen for å oppnå en størknet saltmatriks inneholdende størknede magnesium- eller magnesiumlegering-granuler dispergert deri,karakterisert vedat man

kontinuerlig innmater i en blander en smeltet strøm

av magnesium eller magnesiumlegering samtidig med en smeltet strøm av salt, hvor strømningsforholdene mellom de smeltede materialer er forhåndsbestemt til å gi en mengde opp til 82 volum% magnesium eller magnesiumlegering i

blandingen, hvorved det smeltede magnesium eller magnesiumlegeringen dispergeres som smådråper i det smeltede salt,

mens man kontinuerlig uttar den smeltede blanding fra blanderen og hurtig fryser blandingen, hvorved de faste magnesium- eller magnesiumlegering-granuler innesluttes i dispergert form i en knusbar saltmatriks.

Tegningen viser et flytskjema som visuelt hjelpemiddel ved beskrivelsen av visse utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse .

Det saltholdige materiale kan være hvilket som helst av de som allerede er nevnt for dannelse av beskyttende belegg på magnesium- eller magnesiumlegering-granuler, så som de som er beskrevet i ovennevnte patenter. Videre kan de saltholdige materialer (også kalt "matriks-materialer" her) inneholde betydelige mengder av findelte uoppløselige (ikke smeltede) bestand-deler, så som MgO eller andre oksyder eller forbindelser som ikke er smeltet ved de temperaturer som her anvendes. Densiteten .av den smeltede matriks kan være høyere eller lavere enn densiteten av det smeltede magnesium eller magnesiumlegeringen eller den kan være hovedsakelig like høy. Ved den foreliggende fremgangsmåte unngås i det vesentlige den skadelige dannelse av knipper av magnesiumpartikler under kjøletrinnet; sådan skadelig dannelse av knipper er i US-patent 4 186 000 og 4 279 641 angitt som grunnen til at 4 2 vekt% magnesium i den smeltede blanding ikke overskrides.

Magnesiumet eller magnesiumlegeringen kan inneholde ingredienser eller forurensninger som, med fordel, i det vesentlige kan opptas av den smeltede matriks, som kan inneholde egnede flussmidler.

Magnesiumlegeringene består overveiende av magnesium, med mindre mengder av innlegerte metaller, eksempelvis aluminium, kobber, mangan, vanadium og lignende. Ønskeligheten eller ikke-ønskeligheten av å ha et spesielt legeringsmetall i magnesiumet bestemmes mer av den endelige anvendelse av de saltbelagte granuler enn av hva som kan oppnås ved den foreliggende fremgangsmåte .

I alminnelighet involverer fremgangsmåten en kontinuerlig innmating av det magnesiummetall- og salt-holdige materiale til en beholder forsynt med et røreverk, hvor temperaturen er tilstrekkelig til å tilveiebringe blandingen som en smeltet, om-rørbar masse, mens den smeltede masse kontinuerlig uttas fra en posisjon i beholderen som er i tilstrekkelig avstand fra innmatningsposisjonen. Den smeltede masse som tas fra den nevnte beholder, blir kontinuerlig tilført en kjølt overflate, hvorved den smeltede blanding størkner, slik at det oppnås små størknede metallgranuler innesluttet i en størknet knusbar matriks. Den kjølte overflate er fortrinnsvis en bevegelig overflate, så som en roterende trommel, et roterende bord eller en "endeløs" metallplate, slik at det oppnås et relativt tynt avsetningslag av smeiten, hvorved det oppnås en hurtig varme-overføring fra smeiten.

Omrøringen av den smeltede blanding i blandebeholderen kan utføres ved anvendelse av røreskovler eller -blader, eller den kan utføres ved anvendelse av statiske blandere som omfatter en rekke faste blader eller fluidum-delere som tilveiebringer tall-rike delinger og gjenforeninger av fluider som strømmer deri-gjennom. Slike statiske blandere er velkjente (i USA kalles de gjerne "interfacial surface generators"). Blant de mange publi-kasjoner som beskriver slike statiske blandere og patenter som angår slike, nevnes eksempelvis "Chemical Engineering", av 19. mai 196 9, side 94. Valget av statisk blander til bruk ved den foreliggende oppfinnelse bør gjøres under hensyntagen til den høye temperatur og den korroderende virkning av den smeltede blanding som er involvert.

Ved fremstillingen av de omrørte blandinger av smeltet magnesium (eller magnesiumlegering) og smeltet salt slik at det dannes små dråper av det smeltede magnesium dispergert i den kon-tinuerlige fase av smeltet salt, synes det å være et maksimums-innhold av magnesium som kan anvendes uten at noen av smådråpene av magnesium flyter sammen igjen før de blir størknet i inter-vallet etter omrøringen, men under kjølingen. Når noen av smådråpene flyter sammen igjen, kan de koalescere under dannelse av større partikler enn ønsket, eller de kan danne knipper av partikler. Denne koalescering eller knippedannelse av partikler nedsetter produktiviteten når formålet med utførelsen av fremgangsmåten er å fremstille hovedsakelig kuleformede, adskilte partikler med partikkelstørrelser innenfor et gitt område.

Denne knippedannelse eller koalescering av smeltede partikler

er i US-patent 4 186 000 angitt som grunnen til at mengden av magnesium eller magnesiumlegering i smeiten begrenses til ca.

4 2 vekt%.

Det er blitt funnet, i et gitt tilfelle, at volumet av mellomrommene i en charge av kuleformede magnesiumpellets, med en fordeling av partikkelstørrelser i området fra 8 til 100 mesh, er av størrelsesorden 38 %. Hvis volumet av mellomrommene fylles med smeltet salt som har en densitet omtrentlig lik densiteten av smeltet magnesium, så utgjør saltet 38 vekt% (eller volum%) av det hele. Magnesiumpartiklene utgjør da altså 6 2 vekt% (eller volum%) av det hele. Dette kan påvises ved at en charge av magnesiumpartikler plasseres i en målesylinder hvor det tilsynelatende volum lett kan avleses, hvoretter man tilset-ter tilstrekkelig fluidum til å fylle mellomrom-volumet til top-pen av chargen av magnesiumpartikler. Avhengig av magnesiumpar-tiklenes partikkelstørrelsesfordeling vil volumet av væske som er påkrevet for å fylle mellomrommene, være litt mer eller litt mindre enn 38 %. Det vil lett forstås at de mindre magnesiumpartikler vil ligge i mellomrommene mellom meget større partikler ( i prinsippet på samme måte som små kuler blant sitroner eller appelsiner), og dette vil ha en virkning på hvor vidt det nevnte mellomromvolum i blandingen av partikkelstørrelse^vil væ-re mer eller mindre enn 38 %. Innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelses idé bemerkes at mellomromvolumet i en charge av magnesiumkuler i alminnelighet vil falle i området 32-42 %, hvilket volum fylles med den smeltede saltblanding. Det volum av den smeltede blanding (magnesium og salt) som er fylt med magnesiumpartiklene, vil således i alminnelighet ligge i området 68-82 %. Mest vanlig vil volumet av magnesiumpartikler i den smeltede blanding utgjøre 62+2 % av det samlede volum.

Under anvendelse av eksempelvis den ovenfor nevnte mengde på 62 volum% (eller vekt% hvis densiteten av det smeltede salt er hovedsakelig den samme som densiteten av magnesium), vil det sees at det oppnås en forbedring i den fremgangsmåte som er vist i US-patent 4 186 000. I dette patent vil den saltmengde som fjernes for frigjøring av de saltbelagte magnesiumpartikler fra inneslutningen, være langt større enn ved den foreliggende oppfinnelse. Således tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte ved hvilken en gitt charge av ingredienser gjennom smelte-, kjøle- og male-operasjonen gir en større mengde av saltbelagte granuler og en mindre mengde av fra-se-parert pulverisert salt. Dette reduserer også mengden og kost-nadene ved håndtering av det fraseparerte pulveriserte salt,

hva enten det resirkuleres til smelteoperasjonen eller anvendes på annen måte. Betydelige besparelser i varmeforbruk (energi) oppnås.

Det vises nå til flytskjemaet på tegningen. Smeltet salt fra en beholder 1 og smeltet magnesium eller magnesiumlegering fra en beholder 2 tilføres samtidig og kontinuerlig, i forhånds-bestemte mengder til en blander 3, i hvilken blandingen blandes godt slik at det bevirkes dispergering av det smeltede magnesium eller magnesiumlegeringen som smeltede smådråper eller granuler i det smeltede salt. Partikkelstørrelsesfordelingen kan regule-res i henhold til kjente metoder (f.eks. som beskrevet i US-patent 4 186 000, 4 279 641 og 4 182 498). Fra blanderen 3 blir den smeltede blanding kontinuerlig ført direkte til et nedkjøl-ingstrinn, som f.eks. til en kjølt roterende overflate 4, hvor blandingen nedlegges som en relativt tynn plate eller bånd og bringes til å fryse hurtig, slik at enhver betydelig koalescering eller knippedannelse av magnesiumgranulene unngås. Den størknede blanding blir kontinuerlig og bekvemt skrapet av fra den nevnte plate 4 ved anvendelse av en skraperinnretning 5, som også bryter opp den skjøre saltmatriks til størrelser som lett kan tilføres en mølle 6, f.eks. en hammermølle, og der brytes opp til mindre stykker. Fra møllen 6 blir det oppbrutte materiale ført gjennom en skånsomtmalende mølle 7, hvorved pulverise-ringen av saltmatriksen fullføres og magnesiumet frigjøres fra inneslutningen i saltmatriksen. Ved denne skånsomme maling blir saltet i det vesentlige fjernet fra magnesiumgranulene, bort-sett fra et relativt tynt, fastsittende overflatelag, og det på en slik måte at det ikke blir noen betydelig grad av utflatning, knusing eller sundbryting av magnesiumgranulene. Det gjenværen-de tynne saltbelegg på magnesiumgranulene er, som forklart i ovennevnte patenter, et fordelaktig trekk.

En sikteoperasjon eller annen fysisk separasjon av det pulveriserte salt fra de saltbelagte magnesiumgranuler lar seg lett utføre. En sikteoperasjon kan også tjene som en form-sortering, hvor eventuelle langstrakte granuler med sannsynlighet vil bli holdt tilbake på sikten, mens de mer kuleformede granuler faller igjennom.

Form-sortering kan også utføres ved anvendelse av et skrå-nende rystebord, som beskrevet i US-patent 4 182 4 98.

Det vil lett forstås at strømmen av salt og magnesium eller magnesiumlegering bare behøver å være kontinuerlig til det punkt hvor den størknede blanding uttas fra kjøleinnretningen. Etter størkningen er muligheten for koalescering eller knippedannelse av magnesiumgranulene ikke lenger til stede. Materialet kan således føres gjennom maletrinnene chargevis, om det ønskes, eventuelt under anvendelse av et holdekar eller -reser-voar for det størknede materiale.

Hvis det smeltede materiale størknes til meget tynne lag, hvor skjørheten av den størknede saltmatriks viser seg å være mer uttalt, så er det mulig å oppnå tilstrekkelig frakturering ved virkningen av skraperen, slik at materialet kan føres direkte til en avsluttende skånsomtmalende mølle uten at det er nød-vendig å anvende en intermediær mølle.

Strømmen av materialet gjennom blanderen tilveiebringes fortrinnsvis slik at utløpet er ved et punkt lengst mulig borte fra innløpet, hvorved det sikres god, grundig blanding på en ensartet måte. De smeltede materialer som tilføres blanderen, kan være forhåndsblandet før de tilføres blanderen, eller de kan blandes i denne.

De følgende eksempler vil ytterligere belyse oppfinnelsen.

Eksempel 1

I henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes

smeltet magnesium og smeltet saltblanding. Strømmer av det smeltede materiale tilføres jevnt og kontinuerlig den ene ende av en blander i et forhold på ca. 1,63 deler smeltet magnesium pr. del smeltet saltblanding. Materialene blandes godt i blanderen og uttas kontinuerlig fra blanderen og føres til en kjølt overflate, hvor størkning hurtig finner sted. Det størknede materiale underkastes en maling som er tilstrekkelig skånsom til å pulve-risere den knusbare (skjøre) saltmatriks uten at en betydelig mengde av de runde magnesiumgranuler undergår vesentlig form-forandring. Blandingen siktes, hvorved det findelte salt fra-skilles, og magnesiumgranulene, som fremdeles beholder et tynt belegg av fastsittende salt, blir tilbake på sikten.

Ca. 68 deler av saltbelagte magnesiumgranuler oppnås pr. 100 deler samlet utgangsmateriale, og saltbelegget utgjør 8,8 % av den samlede vekt av granulene.

Eksempel 2 (teknikkens stand; til sammenligning)

I det vesentlige i henhold til teknikkens stand blir en charge av smeltet materiale bestående av 4 2 deler smeltet magnesium og 58 deler smeltet saltblanding omrørt i en blandebehold-er, slik at det oppnås god dispergering av magnesiumet i saltet. Innholdet i blanderen helles over på en kjølt overflate og til-lates å størkne. Det størknede materiale underkastes maling som i eksempel 1 ovenfor og siktes for fjerning av det findelte pulveriserte salt. De saltbelagte magnesiumgranuler som blir tilbake på sikten, finnes å utgjøre 46 vektdeler, og granulenes saltinnhold finnes å være 8,7 vekt%.

Den tidligere kjente teknikk finnes således å gi 46 deler magnesiumgranulprodukt pr. 100 deler utgangsmateriale, sammen-lignet med 68 deler magnesiumgranulprodukt pr. 100 deler utgangsmateriale i eksempel 1 ovenfor.

Eksempel 3

I det vesentlige i henhold til eksempel 1 ovenfor anvendes smeltet magnesium og smeltet salt i forskjellige forhold i en kontinuerlig operasjon, hvor materialene føres gjennom en blander under omrøring. Materialet fra blanderen størknes, males og siktes. Den følgende tabell I viser data vedrørende magnesium-granulproduktet.

Det smeltede salt som tilføres blanderen sammen med smeltet magnesium, kan være en ny-fremstilt saltblanding, eller det kan være et saltslam eller en slagg fra magnesiumproduksjon eller en magnesiumstøpeoperasjon, og som allerede inneholder en relativt liten mengde magnesium. Hvis det smeltede salt allerede inneholder noe magnesium eller magnesiumlegering, så trenges mindre ytterligere magnesium for å bringe magnesiumkonsentrasjonen i blanderen på det ønskede nivå.

Det pulveriserte salt som frasiktes ved den foreliggende fremgangsmåte kan resirkuleres til det smeltede salt-utgangsmateriale sammen med eventuelt magnesium som kan være til stede i det frasiktede materiale.

Det ligger innenfor oppfinnelsens ramme at det i den smeltede blanding kan anvendes dispergeringsmidler som bidrar til å modifisere eller regulere partikkelstørrelsesområdet og fordelingen av magnesiumdråpene i blanderen, og som hjelpemiddel til å hemme koalesceringen av partikler i støpetrinnet eller størkningstrinnet. Endelig skal det nevnes at oppdelt karbon og borholdige forbindelser er kjent å virke som dispergeringsmidler. Det er overraskende blitt funnet at vesentlige mengder av jordalkalimetalloksyder, eksempelvis MgO, har en gunstig virkning som dispergeringsmidler. Når MgO anvendes som disper-geringsmiddel, bør det være i mer enn spormengder og bør fortrinnsvis være så meget som 4 % eller mer av den smeltede saltblanding. Et særlig effektivt område for MgO-dispergeringsmid-let er 4-15 % av den smeltede saltblanding.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av magnesium- eller magnesiumlegering-granuler dispergert i en knusbar saltmatriks ved blanding av smeltet salt og smeltet magnesium eller magnesiumlegering og påfølgende støping og størkning av blandingen for fremstilling av en størknet saltmatriks inneholdende dispergert deri størknede magnesium- eller magnesium-legering-granuler, karakterisert ved at man kontinuerlig tilfø rer en blander en smeltet strøm av magnesium eller magnesiumlegering samtidig med en smeltet strøm av salt, idet strømningsforholdene mellom de smeltede materialer forhåndsbestemmes slik at det tilveiebringes en mengde opp til 82 volum% av magnesium eller magnesiumlegering i blandingen, hvorved man dispergerer det smeltede magnesium eller magnesiumlegeringen som dråper i det smeltede salt, mens man kontinuerlig uttar den smeltede blanding fra blanderen og hurtig fryser blandingen, hvorved faste magnesium- eller magnesiumlegering-granuler innesluttes dispergert i den knusbare saltmatriks.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den størknede blanding underkastes maling for oppbryting av den knusbare saltmatriks og frigjøring av magnesium- eller magnesiumlegering-granulene som er innesluttet deri.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den størknede blanding males for pulverisering av den knusbare saltmatriks, hvoretter magnesium- eller magnesiumlegering-granulene, som fremdeles beholder et tynt belegg av salt på sin overflate, separeres fra det pulveriserte salt.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den størknede blanding males for pulverisering av den knusbare saltmatriks, og hvor de saltbelagte granuler av magnesium eller magnesiumlegering som derved frigjøres fra inneslutning i saltmatriksen, frasiktes fra det pulveriserte salt.

5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de fore- gående krav, hvor blanderen er en i produksjonsrekken inn-skutt statisk blander.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 4, hvor blanderen er en langstrakt intensiv blander med anordninger til å motta det smeltede materiale ved eller nær den ene ende, og utløpsanordninger for det smeltede materiale ved eller nær den annen ende.

7. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de fore-gående krav, hvor mengden av magnesium eller magnesiumlegering er i området fra 58% til 68%.

8. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de fore-gående krav, hvor det også tilveiebringes, sammen med den smeltede strøm til blanderen, i det minste ett additiv valgt fra MgO, findelt karbon og borholdige forbindelser, som hjelpemiddel til å modifisere eller regulere partikkelstørrelsesområdet og fordelingen av magnesium- eller magnesiumlegering-dråpene i blanderen.

9. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de fore-gående krav, hvor det smeltede salt overveiende består av en blanding av alkalimetallsalter og jordalkalimetallsalter.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, hvor saltblandingen også inneholder mindre mengder av metalloksyder og/eller forurensninger .