UA45307C2

UA45307C2 - Спосіб виготовлення металевого магнію, спосіб виготовлення оксиду магнію (варіанти) і спосіб виготовлення вогнетривкого матеріалу на основі оксиду магнію

Info

Publication number: UA45307C2
Application number: UA95062663A
Authority: UA
Inventors: Джон ЕНГЕЛЛ; Йенс Сьондерберг ФРЕДЕРІКСЕН; Карстен Агерстед НІЛЬСЕН
Original assignee: Магнезіум Текнолоджіз Лімітед
Priority date: 1992-11-16
Filing date: 1992-11-16
Publication date: 2002-04-15
Also published as: KR950704525A; KR100252611B1

Abstract

Металічний магній та чистий оксид магнію одержують вуглецево-термічним відновленням вихідного матеріалу, наприклад, оксиду магнію, що містить невеликі кількості оксидів Fе, Si, Са та Аl та / або магній-силікатних мінералів, наприклад, олівіну, при тиску, нижчому за атмосферний. Металевий магній випаровують з відновлювальної зони і у другій зоні конденсації осаджують чистий металевий магній та чистий оксид магнію. Si частково випаровують у вигляді SiO, що осаджують у першій зоні конденсації, що міститься перед другою зоною конденсації, частково перетворюють у реакційній суміші на SiC та сплав Si та Fe. Вихідні матеріали можна також переробити способом, у якому їх магнієвий компонент перетворюють у реакційній суміші на оксид магнію, у той час, як решту компонентів перетворюють на SiC та сплав Si та Fe. Au та цінні перехідні елементи можна вилучити шляхом вилуговувуння сплаву Si та Fe.

Description

Опис винаходу

Настоящее изобретение относится к способам переработки исходного материала, вьібранного из группь, 2 состоящей из оксида магния, содержащего незначительнье количества оксидов Ее , Зі, Са и АЇї, природньх и промьішленно полученньїх магнийсиликатньхх минералов и их осмесей, например, оливина, путем углеродотермического восстановления и к способам производства металлического магния, чистого оксида магния (МоО) и огнеупорньїх масс, состоящих из Мо, Ма 251054, и 5іС, путем углеродотермического восстановления исходньїх материалов, вьібранньїх из виішеприведенной группь,

В общем, металлический магний получают посредством злектролитических и термических способов. При применений термических способов в качестве исходньїх материалов используют две группьї минералов/горньїх пород.

Первая группа, в которой оксид магния связан с диоксидом углерода, включает, например, минераль! магнезит и доломит. 19 Вторая группа, в которой оксид магния связан с диоксидом кремния, включаєт, например, минерал оливин.

Хотя минераль! во второй группе, например, оливин, встречаются в большом количестве отложений и имеют вьісокое содержание магния, в промьішленности для производства магния используют главньм образом магнезит и доломит, т.е, исходнье материаль из первой группь!.

Зто обусловлено тем фактом, что бьіло найдено, что можно более легко удалить и отделить СО» из членов первой группь, чем удалить и отделить БІО» из членов второй группь!.

В общем, для удаления в отделения 5іО» из второй группь! біло предложено два класса способов: мокрье методь, в которьїх рудьі обрабатьнвают сильньмми минеральнь!ми кислотами, и прямье методь! восстановления, в которьїх магнийоксидньй компонент рудь! восстанавливают и удаляют в виде газообразного Ма.

Прямьсе методь! можно разделить на две группьі. В первой группе прямьїх методов восстановления, которьіе с 22 предлагались только в связи с восстановлением оксидов металлов, т.е. не силикатов металла, использовали Го) восстановители, образующие газообразнье продуктьі реакции, содержащие кислород, например, восстановление МоаО углеродом в качестве восстановителя при атмосферном давленийи и температуре 185070 приводит в образованию Мо и СО в качестве газообразного продукта реакций, содержащего кислород, или применяли другие способьї углеродотермического восстановления, смотри, например, ОЗ РБЗ 2268779 в (ЗЕІРЕКТ) и 05 РБ 2582119 и 2582120 (НАМЗОІКО). Га»)

Когда смесь силиката магния, например, оливина (Мао хх Бе,зіОд; ХО - 1), и углерода нагревают до температурь! в интервале от 13007 до 2200"С, происходят следующие реакции: о (1) (Мог-хгех)ВіОд(тв) з (14. х (14 2)) С(тв) «» ю (2-х) Масств) ж (1 - 2х) БІО(г) (1 - х(1 ж 2)) СО(г) к х"Ві,ге(1Х(сплав 5і и Еє) З (19 Мао»зіОд(тв) я З С(тв) є» 2 Мао (тв)к5іс(тв)» 2 СОсг) (173 Ма»зіОд(тв) я З С(тв) є» « 20 2 Ма (п-5ід(г)к З СО(Г) з (1779 Ма»БіОд(тв) жк 5 С(тв) «є» с 2 Ма (г -8іс(г)н 4 СО(г) з (2) МоОтв) «С(тв) «» Ма(г) - СО(г) (3) БіО(г) «С(тв) «є» Іі (тв/ж) «СО(г) (4) 5Іі (тв/ж) ї- С(тв) «» 5ІС(тв) «г» где: (тв), (ж) и (г) обозначают соответственно твердую, жидкую и газообразную фазу.

При возрастаний температурь! и уменьшенийи давления зти равновесия, кроме равновесия (4), сдвигаются і-й вправо. о Подобнье реакции происходят при углеродотермическом восстановлений МоО, содержащего примеси, о 50 например, оксидов Ре, зі, Са и АЇ, и которьій в последующем будет отнесен к "сирому Мао".

Благодаря образованию газообразньїх компонентов Ма (г) и 5іО (г), может происходить перемещение Ма и "І ЗО в пределах реакционной смеси, и Ма и 5іО можно даже удалить из нее путем испарения.

Таким образом, твердьій Мо можно собрать путем конденсаций испарившегося металлического Ма в отдельной зоне конденсации, т.е. в конденсаторе, расположенном на расстояний от реакционной смеси.

Проблема, неотьемлемо связанная с первой группой прямьїх методов, заключается в возможности обратной реакции (смотри уравнение 2), между магнием и продуктом реакции, содержащим газообразньій кислород, о посредством чего магний окисляется до оксида магния. ко Зту проблему можно решить во второй группе прямьїх методов при использований восстановителей, которье образуют не газообразнье продукть! реакции, например, при восстановлениий магнийсодержащих руд бо кремнием, алюминием, карбидом кальция или карбидом кремния.

Методьі, принадлежащие ко второй группе прямьїх методов восстановления, описань! в ряде описаний к патентам, например, 2372571, 2379576, 2527722, 2527724 и 2570232 (НАМ5ОЇІКО), а также используются на практике, например, в способе НАМ5О|КОСа упомянутом вьіше, способах Ріїдеопа и ВоїЇгапо (реакция между обожженньм доломитом и ферросилицием при температуре около 12007"С и пониженном давлений) и в 65 магнийтермическом способе (восстановлениє обожженного доломита ферросилицием в присутствий оксида алюминия при температуре около 16007С и давлении 4КРа). В способах, относящихся к предшествующему уровню техники, предлагались другие различнье решения проблемьі! избежания обратной реакции: в связи с углеродотермическим восстановлением МоаО, например следующим образом: свести к минимуму обратную реакцию вьходящего газа, получающегося при углеродотермическом Восстановлений МОаО путем: - мгновенного резкого охлаждения газа, виіходящего из углерода термической зоньії, например ударного охлаждения путем инжектирования охлаждающей средь или путем бьістрого адиабатического охлаждения, смотри, например 05 РБ5 2582119 и 2582129 (НАМЗОІКО), описание Европейской заявки на патент Мо 75836 (АМЕКУХ) и 05 РЗ 4200264 (НОКІ) или 70 - осаждения Мо при пониженном давлении, смотри, например, ОЕ Р5 49329 (КМОРГЕК), 05 РЗ 2257910 (КІКК) и Тгапзв. Іпвії. Міп. Мега). 99. Мау-А!цдиві 1990, сс.С1О5 -СІ (М/ЛМАМО еї. аї).

При углеродотермическом восстановлениий силикатов магния количество полученного СО возрастает по сравнению с количеством СО, полученного при углеродотермическом восстановлениий оксида магния, потому что СО получаєется не только при восстановлении МОоО, но также и при восстановлений 510».

Если во время углеродотермического восстановления Мод» 5іО; увеличить давление, из реакционной смеси будут испаряться возрастающие количества 5іО, что приведет к увеличению соотношения ЗіІО/Ма в газе, вьходящем из реакционной смеси.

Найболее близким по технической сущности к предлагаемому способу получения металлического магния является процесс (см. патент США Мо 4 437 886, кл. С22В 26/22), сущность которого состоит в следующем. бмесь из первого количества оксида магния, второго количества материала, образующего карбид, которьй либо является материалом, вьібираемьм из группьї материалов, состоящей из кальция, алюминия, бора, кремния, оксида кальция, оксида алюминия, оксида бора и оксида кремния, либо является смесью двух и более зтих материалов, и масса которого равняется 1095 и менее от массь! первого количества и третьего количества углерода, которое, по крайней мере, зквивалентно молекулярной массе оксида магния плюс материала, с Образующего карбид, нагревается в восстановительной печи при давлений в диапазоне от приблизительно 5 до 200торр и температуре, по крайней мере, 1600"С. Материал, образующий карбид, соединяется с углеродом и і) образует карбид, которьй вьізьівает протекающую оодновременно с реакцией, вьізьваемой углеродом, восстановительную реакцию и восстанавливает оксид магния, вьісвобождая при зтом парьії магния, которье бьістро охлаждаются путем адиабатического расширения и образуют металлический магний, при зтом ї- зо материал, образующий карбид, переходит в оксидную форму. Материал, образующий карбид, снова возвращаеєтся в процесс и многократно используется для образования карбида и восстановления новьсх о количеств оксида магния. со

Однако, указанньій известньій способ не позволяет получить металлический магний достаточно вьісокой степени чистотьі, поскольку он не позволяет избежать загрязнения конечного продукта МоО и С, и продуктами, о зв получаемьми из 5ІО». «Е

Первая задача, которую необходимо решить с помощью настоящего изобретения, состоит в обеспечений углеродотермического способа получения Мо из исходньїх материалов, вьібранньїх из группьі, состоящей из оксида магния, содержащего незначительнье количества оксидов Ге, 5і, Са и А!: природньїх и промьішленно полученньїх магнийсиликатньхх материалов и их смесей, например оливина при использованийи, которого « избегают загрязнения конечного магниевого продукте в с (І) Мас и С, полученньіми посредством вьішеупомянутой обратной реакции, и . (ІЇ) продуктами конденсации, получающимися из 510, например, Мо»зіО», зі, ЗіС, 5іобо и т.д. а В соответствий с предшествующим уровнем техники сьірой оксид магния, т.е. оксид магния, содержащий примеси, например, оксидь Ре, Зі, Са и АЇІ, получают путем обжига гидроксида магния, карбоната магния или основного карбоната магния. їх Гидроксид магния получают в большом масштабе из морской водьі с помощью способа, в котором Ма(ОН)» осаждают путем добавления гидроксида кальция. о Осажденньй гидроксид магния обьічно содержит в качестве примесей следовье количества оксидов В, Са, оо Зі, АІ и Ге. Зти загрязняющие примеси оказьвают вредное воздействие на поведение оксида магния во время 5р спекания и при последующих применениях, в связи с чем бьіли предпринять! значительнье усилия для о удаления зтих примесей, что привело к вьісоким расходам, связанньїм с переработкой.

І Вьісокочистьй оксид магния получают при расплавлений оксида магния (Мо90) путем злектродуговой плавки.

В зтом способе, которьій описан, например, в Кадех Кипазнац 1958, Ней 2, р.91-104 (ЕІРЕЇ ТАШЕК ет аї.), очистки Мао достигают вследствие миграции примесей через жидкую пли газообразную фазу в направлений 5в поверхности перед и после охлаждения расплавленной загрузки МоО.

После затвердевания примеснье частицьі! твердого блока Мао удаляют механическими средствами. Таким (Ф, образом, когда используют зтот способ, кроме неотьемлемьїх вьісоких расходов знергии, необходимьх для ка расплавления МоО, получают относительно вьісокое соотношение отходов производства к продукту.

Кроме того, известно получение тонкого порошка оксида магния (периклаза) подходящего для производства бор Ккачественной керамики, с помощью способа, в котором металлический магний испаряют при температуре 7007С или вьіше в потоке инертного газа и смешивают с кислородсодержащим газом для обеспечения потока реакционной смеси, в котором парь! магния окисляются до тонких частиц оксида магния, которне собирают из реакционной смеси, например с помощью фильтра, смотри заявку ЗВ (Великобритания) на патент Мо 2183622 (УО5НІБА). 65 Найиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу получения оксида магния является способ получения мелкозернистого порошка оксида магния (см. патент Великобританий Мо 2141701, кл. СО1Е

5/04) Сущность его состоит в том, что мелкозернистьйй порошок оксида магния вьісокой плотности получают с использованием процесса, в ходе которого магний испаряется при температуре 7007"С или вьше в потоке инертного газа и смешивается с газом, содержащим молекулярньй кислород, при зтом температура области окисления магния регулируется в диапазоне от 800"С до 1600"С, а значения парциальньїх давлений испаренного магния и кислорода в области окисления магния регулируются до уровня 0,09 атмосферь и менее и уровня, составляющего 1/2 и более, от давления испаренного магния.

Недостатки известньїх способов производства оксида магния заключаются в необходимости использования в качестве исходного материала дорогостоящего магния. При зтом конечньїй продукт содержит оксидь Са, зі, АЇ у) М ге.

Вторая задача, которую нужно решить способом настоящего изобретения, состоит в обеспечении способа получения вьісокочистого магния из не дорогостоящих исходньїх материалов, при зтом вьісокочистьій продукт окись магния по существу не содержит оксидь Са, зі, АІ и Ге.

Хорошо известно, что огнеупорнье материаль! получают путем спекания порошка оливина при температуре /5 В интервале 15407 - 17107С в окислительньїх условиях и при атмосферном давлении. Чтобьї избежать образования легкоплавких фаз, содержание оксидов кальция, алюминия и железа в исходном оливине должно бьїть достаточно низким, обьічно менее, чем 795 вес., смотри ШіІтапп ЕпсуКіорадіє дег Тесппізспеп Спетіе, дп

Еайоп, мої. І, радез 561-562, но даже когда используют зти количества оливина, полученньій спеченньй продукт не может бьть классифицирован как огнеупорньй материал, ообладающий вьісокими 2о Зксплуатационньіми качествами.

БІС является примером огнеупорного материала с вьісокими зксплуатационньми качествами. Он может бьїть получен в злектрической печи путем восстановления БІО 2 углеродом при температуре около 2200" - 240026.

Оксид магния технического сорта может бьіть, кроме того, обработан путем спекания при температурах до с 190072 до получения обожженного намертво оксида магния, которьій является важньм огнеупорньм о материалом, используемь!м при производстве стали.

Возрастающая потребность в огнеупорньїх материалах с вьсокими зксплуатационньми качествами, используемьїх в современном производстве стали, переключила потребности рьінка на чистье вьісокоплотнье спекшиеся материаль!. ї- зо Найболее близким по технической сущности к предлагаемому способу переработки исходньїх материалов является процесс (см. патент США Мо 4 437 886, кл. С22В 26/22), сущность которого состоит в следующем. о

Смесь из первого количества оксида магния, второго количества материала, образующего карбид, которьй со либо является материалом, вьібираемьм из группьї материалов, состоящей из кальция, алюминия, бора, кремния, оксида кальция, оксида алюминия, оксида бора и оксида кремния, либо является смесью двух и более о

Зз5 Зтих материалов, и масса которого равняется 1095 и менее от массь! первого количества и третьего количества («р углерода, которое, по крайней мере, зквивалентно молекулярной массе оксида магния плюс материала, образующего карбид, нагревается в восстановительной печи при давлений в диапазоне от приблизительно 5 до 200торр и температуре, по крайней мере, 1600"С. Материал, образующий карбид, соединяется с углеродом и образует карбид, которьй вьізьівает протекающую оодновременно с реакцией, вьізьваемой углеродом, « восстановительную реакцию и восстанавливаєт оксид магния, вьісвобождая при зтом парь! магния, которне в с бьістро охлаждаются путем адиабатического расширения и образуют металлический магний, при зтом материал, образующий карбид, переходит в оксидную форму. Материал, образующий карбид, снова ;» возвращаеєтся в процесс и многократно используется для образования карбида и восстановления новьсх количеств оксида магния.

Недостатком известного способа получения огнеупорного материала является то, что в нем используется ї5» дорогостоящее сьірье. Кроме того, известньій способ не позволяет извлечь ценньіе металлические злементь, содержащиеся в магнийсиликатньїх горньїх породах и минералах в низких концентрациях, например Мп, Ст, Мі, о Ай и члень группьї платинь. оо Третья задача, которую можно решить способом настоящего изобретения, состоит в обеспечений простого и не дорогостоящего способа получения огнеупорньїх материалов с вьісокими зксплуатационньми качествами, в о котором используют не дорогостоящее сьірье, вьібранное из группьії, состоящей из оксида магния, содержащего

І незначительнье количества оксидов Ге, 5і, Са и АЇ, природньїх и промьішленно полученньїх магнийсиликатньїх минералов; и их смесей, например оливина.

Кроме того, желательно обеспечить общий способ переработки членов вьішеупомянутой группь, ПпОозволяющий извлечь ценнье металлические злементьі, содержащиеся в магнийсиликатньх горньїх породах и минералах в низких концентрациях, например Мп, Ст, Мі, Ам и члень группь! платиньі!. (Ф, Описание изобретения ка 1. Магний

Бьіло найдено, что первую задачу можно решить с помощью способа получения металлического магния бо путем улеродотермического восстановления исходного материала, вьібранного из группьі, состоящей из оксида магния, содержащего незначительнье количества оксидов Ге, 5і, Са и АїЇ; природньїх и промьішленно полученньїх магнийсиликатньїх минералов и их смесей, например, оливина, которьй включает: - смешивание исходного материала с углеродом в количестве: до крайней мере Імоль С/моль 5іО» плюс по крайней мере Тмоль С/моль БеО, плюс по крайней мера 1,3моля С/моль Ре2жОз, плюс по крайней мера Імоль 65 С/моль Мао; - предпочтительно в количестве по крайней мере 2моля С/моль 5іО» плюс по крайней мере Тмоль С/моль

ЕеО, плюс по крайней мере 1,3моля С/моль Ре»Оз, плюс по крайней мере Тмоль С/моль Мао; - в особенности в количестве по крайней мере З моля С/моль 5іО» плюс 1їмоль С/моль Бео, плюс 1,3мМоля

С/моль Ре»жОз, плюс ТІмоль С/моль Мао; - предпочтительно в количестве менее, чем 4моля С/моль 5іОо плюс 2моля С/моль РеО, плюс 4моля С/моль

Ее2О3з, плюс 2 моля С/моль Моо; - нагревание смеси в восстановительной зоне до температурь ТТ, в интервале 14007 - 1700С, предпочтительно менее, чем 15007"С, при давлениий р, в интервале 0,01 - 1,75кРа, предпочтительно 0,2 - 1,1кРа, в частности 0,3 - 0,7 кРа; - восстановление оксида железа, содержащегося в исходном материале, в восстановительной зоне до железа; - восстановление диоксида кремния, содержащегося в исходном материале, до БІО которьій частично превращается в 5іС и сплав 5і и Ре, "Зі ,ЖБе"в восстановительной зоне, частично испаряется из восстановительной зоньі и превращается в 5іС, 5і и/или М9255іО, взаймодействия с углеродом в отдельной 75 первой зоне конденсации при давлениий рі. в интервале 0,01 - 1,1кРа, предпочтительно 0,2 - О,8вкРа, в частности 0,3 - О,7кРа, при температуре Ту вьіше чем;

Тнтн7С- СІЯ оот318 2109 ру - 19,92 где рі вніражено в кРа, и ниже (Тмин 7 1007С), предпочтительно (Туин ї 507), в частности (Туин 7 25"7С) и в любом случає ниже Т,: - восстановление оксида магния исходного материала до газообразного металлического магния в восстановительной зоне; - испарение упомянутого газообразного металлического магния из восстановительной зоньі и конденсацию с газообразного металлического магния в отдельной второй зоне конденсации, расположенной за первой зоной о конденсации, при давлении ро внутри интервала 0,01 - 1,їкРа, предпочтительно 0,2 - 0О,в8кРа, в частности 0,3 - 0,7кРа, при температуре То менее, чет 638"С, предпочтительно в интервале 2007 - 600"С, в частности в интервале 2507 - 540"С; и - удаление СО, образованного посредством вьішеупомянутьїх способов восстановления, из второй зонь о конденсациий и поддержание давления ро при предварительно вьбранном значений путей использования о насоса; - посредством чего температурньій градиент между первой зоной конденсации и второй зоной конденсаций (СО поддергивают настолько большим, насколько зто возможно; и ю - посредством чего р» « рі « ру.

Зо Основная мьісль первого аспекта изобретения состоит в регулирований способов переноса газообразного « магния и 5іІО путем углеродотермической реакции сьтрого оксида магния и магнийсиликатньїх минералов, т.е. регулированиий местонахождения образования продуктов и побочньїх продуктов путем вьібора соответствующих значений и градиентов следующих параметров процесса: давления (значения и градиента), температурь « (значения и градиента) и процентного содержания углерода в загрузке (значения) в реакционной зоне и в первой и второй зоне конденсации. в с Испарившийся материал извлекают путем конденсации при пониженньїх температурах, Таким образом, з» вопарившйися ЗіО (г) извлекают по существу в виде 5і (тв) или 5іС (тв) в сконструированном подходящим образом первом конденсаторе, работающем при температуре ниже, чем температура слоя, и вьіше, чем температура (Туин), где Мо (тв) может образовьвваться путем обратной реакции в соответствий с (2) Ма (г) ї- СО (г) -» МО (тв) « С (тв). те Испарившийся Ма (г) можно затем извлечь в сконструированной подходящим образом втором конденсаторе, с работающем при температуре ниже Туин В виде Ма (тв), при зтом обратной реакции (2 ) избегают посредством работь! при низком давлений в посредством поддержания большого температурного градиента между первьім и о вторьім конденсатором. («в 50 Вьгодно использовать 5 молей углерода (С) или более на каждую молекулу оливина (Ма»5іО)), когда що целью является получение чистого Мао (тв) или МоО (тв), хорошо отделенного от кремнийсодержащих фаз путем углеродотермического превращения оливина.

Реакция будет происходить в соответствия о (1) Ма925510, (тв) ї- 5С (тв) -» 2Ма (г) к- БІС (тв) - 4СО (г). 59 Зто обеспечиваеєт полное испарение магния и максимальное содержание кремния в слое в виде карбида

ГФ) кремния (и Бі ,бе, когда присутствует железо). Таким образом, количество ЗО (г), которое будет 7 сконденсировано в виде 5Іі (тв) или 5іІС в первом конденсаторе, будет возможно очень незначительньм.

Настоящее изобретение, касающееся получения чистого Мао (тв), основано на очистке газовой фазь, образованной путем углеродотермической переработки магнийсиликатньїх материалов и горньїх пород, а также 60 загрязненного оксида магния, путем конденсация испарившегося 5іО (г) в виде 5і (тв) или 5іС (тв) в сконструированном подходящим образом первом конденсаторе. Зто найболее зффективно осуществляют путем образования ІС (тв) в соответствий с (335 2С -, віС я СО при температуре вьіше Туин, где Мас (тв) может образовьвваться путем обратной реакции между Ма (г) и СО б5 (7). Тмия определяют с помощью следующего уравнения (робщ В КРа):

Тмин - -32217 (2 109 (Робщ) - 19,92371 - 273,15

Как упоминалось вьіше, Біо взаймодействует с углеродом в первой зоне конденсации. Упомянутой зоне вьігодно придают форму одиночной трубьі или ее вьіполняют в виде множества параллельно расположенньх труб, вьіполненньх из химически активного углерода или покрьїтьїх химически активньі!м углеродом.

Исходньіми материалами, подходящими для использования в вьішеупомянутой способе, являются: - сьірой оксид магния, т.е. оксид магния, содержащий незначительнье количества примесей, например оксидь Ее, 5і, Сам АЇ, - силикать! магния, т.е. природнье и промьішшленно полученнье магнийсиликатнье минеральі. 70 Сьрой оксид магния содержит обожженнье (обработаннье нагревом при температуре приблизительно 100072) соединения, полученнье из магнезита, брусита, кизерита или подобнье промьішленно полученнье материаль, например отработанную футеровку печи, вьіполненную из периклаза, или пьіли фильтров с фабрик обжига магнезита.

Сьірой оксид магния содержит более 5095 МоО, в частности, более 8095 Ма9О. Предпочтительно содержание 75 СаО будет составлять менее 195, в частности менее 0,595,

Предпочтительно содержание щелочньїх металлов будет составлять менее 195, в частности менее 0,395 в пересчете на оксидь.

Предпочтительно сумма других летучих злементов, например 5 и СІ, и металлов, подобньх 7п, Са, На и т.д., будет менее 195 в частности менее 0,595.

Силикать! магния включают природнье или обожженнье (обработаннье нагревом при температуре 10007С) силикатнье минераль, например оливинь, серпентиньії, вермикулитьї, антофиллить, кумингтонить, знстатить, пиропьі, шпинели и подобнье промьішленно полученньюе соединения, содержащие Ма в качестве основного компонента, которне определень! ниже.

Предпочтительно силикать! магния содержат более 2595 Мо, в частности более 4095 Мао. сі

Предпочтительно содержание Сас составляет менее 195, в частности менее 0,595. о

Предпочтительно содержание щелочньїх металлов составляет менее 195, в частности менее 395 в пересчете на оксидь!.

Если содержание АІ2О5з вьіше, чем 3905, температура реакции в восстановительной зоне должна бьіть менее 155072 для того, чтобьії избегать образования карбида алюминия. -

Предпочтительно сумма других летучих злементов, например З и СІ и металлов, подобньх 7п, Са, На и т.д., додана бьїіть менее 195, в частности менее 0,595. о

Силикать! магния, кроме того, включают природньсе горньіе породьі, состоящие из более чем 5095 силикатов.й -- с магния, которне определень вьіше, предпочтительно из более чем 8095, в частности горнье породьі, состоящие из более чем 9095 силикатов, и промьішленньсе отходь, богатье силикатом магния вьісокого качества, например о использованнье форстеритовье футеронки печи. ч;Е

К настоящем контексте термин "углерод" включаєт материаль, богатье углеродом, например, антрацит, углеродную сажу и кокс.

Зта богатье углеродом материаль! в общем имеют следующий состав: « содержание углерода » 9095 шщ с зольность «290 ц летучие компоненть! « 890 п » Предпочтительно: содержание углерода » 9695 зольность «195 с» летучие компоненть! «390 с Предпочтительно: содержание углерода » 98,595 (95) зольность «0,595 о 50 летучиекомпоненть! «195 "І Исходньій материал предпочтительно измельчают до средней крупности частиц, менее чем 45мм.

Материал, богатьій углеродом, имеет предпочтительно среднюю крупность частиц около 100нм. Реакционную смесь вводят предпочтительно в восстановительную зону в виде брикетов, имеющих пористость около 57905.

Большой температурньй градиент между первой и второй зоной конденсации может бьїть получен посредством методов закалки предложенньїх для использования в углеродотермическом способе переработки,

Ф, которьіїй описан в описаний патента, обсужденного вьіше. ко В соответствии с предпочтительньми вариантами: - большой температурньій градиент между первой и второй зоной конденсации обеспечивают путем бо бвістрого охлаждения, включающего введение газа из первой зоньі конденсации в рассеивающее сопло, работающее в условиях недостаточного расширения, зжектирование смешанного газа через рассеивающее сопло и создание возможности смешанному газу адиабатически расширяться при сверхзвуковой скорости, вследствие чего козффициент расширения в сопле вьбирают в интервале 12,5 - 2, предпочтительно в интервале 12,5 - 6; 65 - диоксидкремниевьїй компонент исходного материала превращают в реакционной смеси по существу в 5іС путем использования добавленного углерода в количестве, взятом в интервале З - 4Аммоля С/моль ЗО 5» плюс 1

- 2 моля С/мольБес, плюс З - 4 моля С/моль Ре2»О3з плюс 1 - 2 моля С/моль Мао; - температурньй градиент между восстановительной зоной и первой зоной конденсации поддерживают настолько большим, насколько зто возможно; - в качестве исходного материала используют оксид магния, содержащий незначительнье количества оксидов Ге, 5і, Са й АЇ; - в качестве исходного материала используют оливин; - когда содержание АІ2Оз в исходной реакционной смеси более 195 вес., Т. менее, чем 15507; -"8і,Ре" и металлическое железо отделяют от остатка в восстановительной зоне традиционньіми способами, 7/0 например магнитньм или злектростатическим разделением или флотацией, после чего А и переходнье злементь), например Мп, Ст, АІ, и металльй из платиновой группьі извлекают общепринятьми способами, например вьіщелачиванием и - ІС, образованньій в восстановительной зоне и первой зоне конденсации, извлекают в виде побочного продукта из остатка соответственно в восстановительной зоне и первой зоне конденсации.

Извлеченньйй 5іС представляет микропродукт вьісоОкой чистоти.

Магний, в зависимости от условий во второй зоне конденсации может осаждаться в виде макрокристаллов, а также в виде пирофорной массь, которую можно расплавить и сформовать в слитки общепринятьми способами. 2. Оксид магния

Кроме того, бьіло найдено, что вторую задачи можно решить способом получения чистого оксида магния путем углеродотермического восстановления исходного материала, вьібранного из группьії, состоящей из оксида магния, содержащего незначительнье количеств оксидов Ге, 5і, Са и АЇ; природньх и промьшленно полученньїх магнийсиликатньїх минералов; в их смесей, например оливина, которьй включает; - смешивание исходного материала с углеродом в количестве с по крайней мере Імоль С/моль ЗіО» плюс по крайней мере тїмоль С/моль Рео, плюс по крайней мере Змоля

С/моль Ре»Оз, плюс по крайний мере Тїмоль С/моль Мао; о - предпочтительно в количестве по крайней мере 2моля С/моль 5іО» плюс по крайней мере Тмоль С/моль

ЕеО, плюс по крайней мере Змоля С/моль Бе2О3з, плюс по крайней мере їмоль С/моль МдО; в частности в количестве по крайней мера Змоля С/моль 5іО» плюс їІмоль С/моль БеО, плюс Змоля С/моль Бе2О3, плюс

Лмоль С/моль МоО; предпочтительно в количестве менее, чем 4моля С/моль ЗіОо плюс 2моля С/моль Гео, плюс 4моля С/моль Ре2»Оз, плюс 2моля С/моль Мао. о - нагрев смеси в восстановительной зоне до температурь! Т, в интервале 14002 - 17009С, предпочтительно (З менее, чем 15002С, при давлений р, в интервале 0,01 - 10 (-16381..(Т,- 273) ж 10,03) кРа, о предпочтительно « 0,2 - 10 (-16381.. (Ту 273)7 ж 10,03) кРа, в частности 0,3 - 1,75кРа; « - восстановление железо-оксидного компонента в реакционной смеси до железа; - восстановление диоксидкремниевого компонента исходного материала до 5іО, которьй частично З с превращают в восстановительной зоне в 5іС и сплав ЗіС, Ре, и/или М925іО; путем взаймодействия с углеродом з» в отдельной первой зоне конденсации при давлениий р/, где рі х р, и при температуре Т/ вьіше, чем

Тинсс-- ЗМ 2735 гір -19,92 ь где рі вьіражено в кРа, и ниже, чем (Тмин 7 10022), предпочтительно (Туин ж 5022), в частности (Туин й 1 25"С), и в любом случає ниже Т,; с - восстановление магнийоксидного компонента исходного материала, по крайней мере частичного газообразного металлического магния в восстановительной зоне; о - испарение газообразного металлического магния из восстановительной зоньі и взаймодействие «м газообразного металлического магния с СО, образованньїм в восстановительной зона, до МодО и С, и осаждение зтих продуктов реакции в виде смеси углерода и оксида магния в отдельной зоне окисления и зоне конденсации, расположенной за первой зоной конденсации, при давлениий ро, где ро х рі и при температуре То

В интервала от 6382 до Т., предпочтительно от 6502С до ТТ. - 50, в частности от 8002 до 100025; - удаление смеси углерода и оксида магния из зоньії окисления и конденсации и удаление углерода из

Ф) удаленного продукта, например окислением; и ка - удаление той части СО, которая бьіла образована в результате вьішеупомянутьїх способов восстановления не расходуется при реакции с МоО, из зоньї окисления и конденсациий и поддержание давления р 25 при бо предварительно вьібранном значений путем использования насоса; - посредством чего ро х рі х ру.

Кроме того бьіло найдено, что вторая задача может бьіть также решена способом производства чистого оксида магния путем углеродотермического восстановления исходного материала, вьібранного из группь, состоящей из оксида магния, содержащего незначительнье количества оксидов Ге, зі, Са и АЇ, ориродньх и 65 промьішленно полученньїх магнийсиликатньїх минералов, и их смесей, например оливина, которьій включает; - смешивание исходного материала с углеродом в количестве по крайней мере їмоль С/моль 5іО» плюс по крайней мере тїмоль С/моль Гео, плюс по крайней мере Змоля С/моль Ге»Оз плюс по крайней мере моль

С/моль МодО; предпочтительно в количестве по крайней мере 2моля С/моль 5іО» плюс по крайней мере Тїмоль

С/ моль РеО, плюс по крайней мере Змоля С/моль Ре»Оз, плюс по крайний мере Тмоль С/моль МодО; в частности

В количестве по крайней мере Змоля С/моль БІО» плюс моль С/моль Гео, плюс Змоля С/моль Ре2Оз, плюс 1моль С/моль Мао; предпочтительно в количестве менее, чем 4моля С/моль ЗіОо плюс 2моля С/моль ГБео, плюс 4моля С/моль Бе»жОз плюс 2моля С/моль Мао; - нагрев смеси в восстановительной зоне до температурь! Т, в интервала1400 - 170092С, предпочтительно менее, чем 15002С, при давлениий р, в интервале 0,01 - 10 (-16381..(Т,- 273) ж 10,03) кРа, предпочтительно 0,2 - 10 (-16381.. (Ту 273)7 ж 10,03) кРа, в частности 0,3 - 1,75кКРа; - восстановление железо-оксидного компонента исходного материала в восстановительной зоне до железа; - восстановление диоксидкремниевого компонента исходного материала до 5іО, которьй частично превращают в восстановительной зоне в 5іС в сплав 5іС и Ре, "5і,Ге" частично испаряют из восстановительной зоньі и превращают в ЗіС, и/или Ма»5іО; путем взаймодействия с углеродом в отдельной первой зоне конденсации при давлении р», где ру « р, и при температуре вьіше, чем

Тинсс-- ЗМ 2735 гір -19,92 где рі вніражено в кРа, и ниже (Туин 7 10022), предпочтительно (Туин ї 502), в частности (Туин 7 2590) и в любом случає ниже Т,; с - восстановлениє магнийоксидного компонента исходного материала, по крайний мере частично, до (С) газообразного металлического магния в восстановительной зоне; - мспарение упомянутого газообразного металлического магния из восстановительной зонь и взаймодействие газообразного металлического магния с отдельно добавленньм кислородосодержащим газом, м например молекулярньім кислородом, воздухом, СО», СО, НоО и их смесями, до образования оксида магния и осаждения оксида магния в отдельной зоне окисления и конденсации, расположенной после первой зонь (ав) конденсации, при давлений р», где ро « рі, и при температуре То в интервале от 6382 до Т3, предпочтительно с от 65022 до Ту - 50, в частности от 8002С до 100020; - удаление оксида магния из зоньі окисления и конденсации и, если необходимо, удаление углерода из що) з5 удаленного продукта путем окисления; и « - удаление газов, образованньїх при вьішеупомянутьїх процессах восстановления и окисления, из зонь окисления и конденсации и поддержание давления р о при предварительно вьбранном значений путем использования насоса; - посредством чего ро « рі « рр «

Основная мьісль второго аспекта настоящего изобретения является по существу той же самой, что и з с первого аспекта.

Испарившийся материал извлекают путем конденсации при пониженньїх температурах. Таким образом, ;» испарившийся 5іО (г) может бьїть извлечен в виде 5і (тв) в сконструированном соответствующем образом первом конденсаторе, работающем при температуре ниже температурь! слоя и вьіше, чем температура (Т мин), де Мао (тв) может образоваться посредством обратной реакции в соответствии с: їз (2) Ма (г) ї- СО (г) -» МоО (тв) « С (тв).

Испарившийся Ма (г) может бьіть затем извлечен в сконструированном соответствующим образом втором і-й конденсаторе, работающем при температуре ниже Туин, или в виде МоО (тв), смешанного с С (тв) в

Ге) соответствии с обратной реакцией, приведенной вьше, или в виде Мо (тв), когда отдельно добавляют молекулярньй кислород, воздух, СО, Н2оО в их смеси. о Вьгодно использовать 5 молей углерода (С) или более на каждьій моль оливина (Ма925іО)), когда целью "І является получение чистого Ма (тв) или МоО (тв), хорошо отделенного от кремнийсодержащих фаз путем углеродотермического превращения оливина.

Реакция будет происходить в соответствии с: (1) Ма925510, (тв) ї- 5С (тв) -» 2Ма (г) к БІС (тв) - 4СО (г)

Зто обеспечивает полное испарение магния и максимальное удержание кремния в слое в виде карбида і) кремния (и "5і,Ре", когда присутствует железо). Таким образом, количество 510 (тв), которое конденсируется в ко виде Зі (тв) или ІС в первом конденсаторе, будет возможно очень незначительньм.

Настоящее изобретение, касающееся производства чистого МоО (тв), основано на очистке газовой фазь, бо образованной при углеродотермической переработке магнийсиликатньїх минералов и горньїх пород, а также загрязненного оксида магния путем конденсации испарившегося 5іО (г) в виде 5і (тв) или 5іС (тв) в сконструированном соответствующим обрезом первом конденсаторе. Зто найболее зффективно осуществляют путем образования ІС (тв) в соответствии с: (335 2С -, віС я СО 65 при температуре вьіше ТУуин, ГДе Мао (тв) может образоваться путем обратной реакции между Ма (г) и СО (7). Тмия определяют с помощью следующего уравнения (Робщ в кРа):

Тмин - -32217 (2 109 (Робщ) - 19,9237! -273,15

Как упоминалось вьіше, 5ІО взаймодействуєт с углеродом в первой зоне конденсации. Упомянутую зону вьігодно вьіполняют в виде одиночной трубьі или в виде множества параллельно расположенньїх труб, изготовленньїх из химически активного углерода или покрьітьїх химически активньїм углеродом.

Исходньіми материалами, подходящими для использования в вьіше упомянутом способе, являются: - сьірой оксид магния, т.е. оксид магния, содержащий незначительнье количества примесей, например оксидь Ее, 5і, Сай ді - силикать! магния, т.е. природнье или промьішленно полученнье магнийсиликатнье минеральі.

Сьрой оксид магния включает обожженнье (обработаннье нагревом при температуре приблизительно 100072) соединения, полученнье из магнезита, брусита, кизерита или подобнье промьішленно полученнье материальі, например отработанную футеровку печи, вьіполненную из периклаза, и пьіли фильтров с фабрик обжига магнезита.

Сьрой оксид магния содержит более чем 8095 Мо, в частности, более 8095 МаО. Предпочтительно 75 содержание Сас будат составлять менее 195, в частности менее 0.595.

Предпочтительно сумма других летучих злементов, например 5 и СІ, и металлов, подобньх 7п, Са, Ре и т.д., будет составлять менее 195, в частности менее, чем 0,595.

Силикать! магния включают природнье или обожженнье (обработанньій нагревом при температуре 10007) силикатнье минераль, например оливинь, серпентиньії, вермикулитьї, антофиллить, кумингтонить, знстатить, пиропьі, шпинели и подобнье промьішленно полученньюе соединения, содержащие Ма в качестве основного компонента, которне определень! ниже.

Предпочтительно силикать! магния содержат более чем 2595 МодО, в частности более чем 4095 Мао. сі

Предпочтительно содержание Сас составляет менее 195, в частности менее чем 0,595. о

Предпочтительно содержание щелочньїх металлов составляет менее 195, в частности менее 0,395 в пересчете на оксидь.

Если содержание АІ2О5з вьіше, чам 3905, температура реакции в восстановительной зоне должна бьіть менее 15507С для того, чтобьї избежать образования карбида алюминия. -

Предпочтительно сумма друпих летучих злементов, например 5 и СІ, и металлов, подобньх 2п, Са, На и т.д., должна бьїть менее, чем 1905, в частности менее, чем 0,595. о

Силикать магния, кроме того, включают природньсе горнье породь, состоящие из более чем 5095 силикатов, со которье определимь! вьіше, предпочтительно из более чам 8095, в частности горньіе породьі, состоящие из более чем 9095 силикатов, и промьішленнье отходьі, богатье силикатом магния вьісокого качества, например що использованнье форстеритовье футеровки печи. ч;Е

В настоящем контексте термин "углерод" включаєет материаль, богатье углеродом, например антрацит, углеродную сажу в кокс.

Зти богатье углеродом материаль! в общем имеют следующий состав: « содержание углерода » 9095 шщ с зольность «2 ц летучие компоненть! « 890 п » Предпочтительно: содержание углерода » 9695 зольность «195 с» летучие компоненть! «390 с Предпочтительно: содержание углерода » 98,595 (95) зольность «0,595 о 50 летучиекомпоненть! «195 "І Исходньій материал предпочтительно измельчают до средней крупности частиц, менее чем 45мм.

В соответствии с предпочтительньми вариантами: - диоксидкремниевьїй компонент исходного материала превращают в реакционной смеси по существу в 5іС

Ф, путем использования добавленного углерода в количестве, взятом в интервале З - 4ммоля С/моль 510 5» плюс 1 ко - 2 моля С/мольБес, плюс З - 4 моля С/моль Ре2»О3з плюс 1 - 2 моля С/моль Мао; - температурньій градиент между восстановительной зоной и первой зоной конденсации поддерживают бо настолько большим, насколько зто возможно; - в качестве исходного материала используют оксид магния, содержащий незначительнье количества оксидов Ге, 5і, Са й АЇ; - в качестве исходного материала используют оливин; - когда содержание АІ2Оз в исходной реакционной смеси более 195 вес., Т. менее, чем 15507; 65 -"8і,Ре" и металлическое железо отделяют от остатка в восстановительной зоне традиционньіми способами, например магнитньм или злектростатическим разделением или флотацией, после чего А и переходнье злементь), например Мп, Сг, АІ, и металльй из платиновой груши извлекают общепринятьми способами, например вьіщелачиванием и - ІС, образованньій в восстановительной зоне и первой зоне конденсации, извлекают в виде побочного продукта из остатка соответственно в восстановительной зоне и первой зоне конденсации.

Извлеченньйй 5іС представляет микропродукт вьісоОкой чистоти. 3. Переработка силикатов магния.

Кроме того, бьіло найдено, что третью задачу можно решить способом переработки исходного материала, вьібранного из группьі, состоящей из оксида магния, содержащего незначительнье количеств оксидов Ре, зі, Са 7/0. М АїЇ; природньїх и промьішленно полученньїх магнийсиликатньїх минералов; и их смесей, например оливина, которьїй включает: - смешивание исходного материала с углеродом в количестве по крайней мере Імоль С/моль ЗіО» плюс по крайней мере тїмоль С/моль Рео, плюс по крайней мере Змоля

С/моль Ре»Оз, плюс по крайний мере Тїмоль С/моль Мао; 15 - предпочтительно в количестве по крайней мере 2моля С/моль 5іО» плюс по крайней мере Тмоль С/моль

БеО, плюс по крайней мере Змоля С/моль Бе2О3з, плюс по крайней мере ТїТмоль С/моль МодО; в частности в количестве по крайней мера Змоля С/моль 5іО» плюс їмоль С/моль Гео, плюс Змоля С/моль Ре2Оз, плюс 1моль С/моль Мао; предпочтительно в количестве менее, чем 4моля С/моль ЗіОо плюс 2моля С/моль ГБео, плюс 4моля С/моль Ре2»Оз, плюс 2моля С/моль Мао. 20 - нагревание смеси в реакционной зоне до температурь! т; в интервале 1400 - 18007С, предпочтительно менее, чем 1700"С, при давлении р, в интервале (-16381.. (Ту - 27337 ж 10,03) - 10 (-17043.. (Ту 2737 я- 10,75) кРа предпочтительно при 1700 - 17507 и около 101кРа (Татм), посредством чего: железооксидньій компонент исходного материала восстанавливают в реакционной смеси до железа, Ге! диоксидкремниевьїй компонент исходного материала, по крайней мере частично, превращают в реакционной о зоне в 5ІіС и сплав ЗіС, Бе и "5і,Ре" магнийоксидньій компонент о исходного материала превращают крайней мере частично, в оксид магния(периклаз): - удаление по существу полностью превращенной смеси в качестве конечного продукта из реакционной / че зоні; о - удаление СО, образованного посредством вьішеупомянутьїх способов восстановления, из реакционной зоньі и поддержание давления Ро в реакционной зоне при предварительно вьібранном значений путем «(9 использования насоса; и ою - по желанию, осаждение смеси МоаО, Мао»5іО», 5і и 5іС при удалений газа из реакционной зонь! в отдельной зоне конденсации, расположенной перед насосом, при давлений рі х р, и при температуре в интервале 800 - «КГ 150072 и извлечение упомянутого осажденного материала.

Исходньїми материалами, подходящими для использования в вьішеупомянутом способе, являются: - сьірой оксид магния, т.е. оксид магния, содержащий незначительнье количества примесей, например « оксидь Ее, 5і, Сай АЇ, - силикать! магния, т.е. природнье и промьішленно полученнье магнийсиликатнье минеральі. о) с Сьрой оксид магния содержит обожженнье (обработаннье нагревом при температуре приблизительно "» 100072) соединения, полученнье из магнезита, брусита, кизеритайли подобнье промьішленно полученнье " материаль, например отработанную футеровку печи, виіполненную из периклаза, или пьіли фильтров с фабрик обжига магнезита.

Сьірой оксид магния содержит более 5095 МоО, в частности, более 8095 Ма9О. Предпочтительно содержание - Сао будет составлять менее 195, в частности менее 0,590, с Предпочтительно содержание щелочньїх металлов будет составлять менее 195, в частности менее 0,395 в пересчете на оксидь!.. о Предпочтительно сумма других летучих злементов, например 5 и СІ, и металлов, подобньх 7п, Са, На и т.д., о 20 будет менее 195 в частности менеє 0,595.

Силикать! магния включают природнье или обожженнье (обработаннье нагревом при температуре 10007С) "м силикатнье минераль, например оливинь, серпентиньі, вермикулитьї, антофиллить, кумингтонить, знстатить, пиропьї, шпинели и подобнье промьішленно полученнье соединения, содержащие Мао в качестве основного компонента, которніе определень!ї ниже.

Предпочтительно силикать! магния содержат более 2595 Мо, в частности более 4095 Мао.

ГФ! Предпочтительно содержание Сас составляет менее 195, в частности менее 0,595.

Предпочтительно содержание щелочньїх металлов составляет менее 190, в частности менее 395 в пересчете о на оксидь!.

Если содержание АІ2О5з вьіше, чем 3905, температура реакции в восстановительной зоне должна бьіть менее 60 15502 для того, чтобьі избегать образования карбида алюминия.

Предпочтительно сумма других летучих злементов, например З и СІ и металлов, подобньх 7п, Са, На и т.д., додана бьїіть менее 195, в частности менее 0,595.

Силикать! магния, кроме того, включают природньсе горньіе породьі, состоящие из более чем 5095 силикатов магния, которне определень вьіше, предпочтительно из более чем 8095, в частности горньіе породь, состоящие бо из более чем 9095 силикатов, и промьішленньсе отходь, богатье силикатом магния вьісокого качества, например использованньюе форстеритовье футеронки печи.

Зта богатье углеродом материаль! в общем имеют следующий состав: содержание углерода » 9095 зольность «2 летучие компоненть! « 890

Предпочтительно: 70 содержание углерода » 9695 зольность «19 летучие компоненть! «390

Предпочтительно: содержание углерода » 98,595 зольность «0,595 летучие компоненть! «190

Исходньій материал предпочтительно измельчают до средней крупности частиц, менее чем 45мм.

Материал, богатьій углеродом, имеет предпочтительно среднюю крупность частиц около 100нм. Реакционную Ємесь вводят предпочтительно в восстановительную зону в виде брикетов, имеющих пористость около 57905.

В соответствий с первьім предпочтительньім вариантом исходньій материал смешивают с углеродом: - в количестве 2,9 - З, Змоля С/моль 5іО» плюс 1,0 - 1,3моля С/ моль Гео, плюс 3,0 - З 4моля С/моль Ре»2О»з, плюс 0,0 - О0,25моля С/моль Мо, - предпочтительно в количестве 2,9 - 3.2моля С/моль 5іО», плюс 1,0 - 12моля С/моль Рео, плюс 3,0 - сч

З,2моля С/моль Ре2Оз, плюс 0,0 - О0,2моля С/моль Мао, - в частности в количестве 2,9 - З 1моля С/моль 5іО» плюс 1,0 - 1,05моля С/моль Рео, плюс 3,0 - З, 1моля о

С/моль Ре»Оз, плюс 0,0 - О,Бмоля С/моль Мао,

В соответствии с другими предпочтительньіми вариантами: - реакционную температуру Т, поддерживают в интервала 14002 - 15002С, и Мао и Мд»зіО; осаждают в зоне їм зо Конденсации путем инжекции кислородосодержащего газа, например молекулярного кислорода, воздуха, Со»,

СО, Но и их смесей; о - в качестве исходного материала используют оксид магния, содержащий незначительнье количества с оксидов Ге, 5і, Са й АЇ; - в качестве исходного материала используют оливин; що) - когда содержание АІ2Оз в исходной реакционной смеси более 195 вес., Т. менее, чем 15507; «г -"8і,Ре" и металлическое железо отделяют от остатка в восстановительной зоне традиционньіми способами, например магнитньм или злектростатическим разделением или флотацией, после чего А и переходнье злементьі, например Мп, Сг, АІ, и металльй из платиновой группьі извлекают общепринятьми способами, например вьіщелачиванием и « - З8ІС, образованньй в восстановительной зоне и первой зоне конденсации, извлекают в виде побочного -пв) с продукта из остатка соответственно в восстановительной зоне и первой зоне конденсации. - МадО, образованньій в восстановительной зоне и первой зоне конденсации, извлекают в виде побочного з продукта из остатка собственно в восстановительной зоне и первой зоне конденсации.

В дальнейшем изобретение, кроме того, описано со ссьілкой на рисунки, в которьх: фиг.1 опоказьваєт зкспериментальную аппаратуру лабораторного масштаба, использованную для їх зкспериментов, представленньмх в примерах 1 - 5: фиг.2 показьваєт зкспериментальную аппаратуру лабораторного масштаба, использованную для о зкспериментов, представленньх в примере 6; 2) фиг.3 показьівает аппаратуру для углеродотермической переработки магнийсиликатньїх минералов и горньїх пород; о фиг.4 показьівает фотографические снимки прореагировавшего слоя материала из примера 1, полученнье "М на сканирующем злектронном микроскопе; фиг.5 показьівает фотографические снимки столбчатьх кристаллов магния из примера 5, полученньюе на сканирующем злектронном микроскопе; фиг.б показьівает диаграммьії, иллюстрирующие вьіїход Мао (тв) из слоя и МоО, перешедшего в паровую фазу, в виде функции пониженного давления при углеродотермическом превращений оливина 613 при 1508 - іФ) 2"с (примерь! 1, 4 и 8). ко Фиг.1 показьшваєт зкспериментальную аппаратуру лабораторного масштаба, использованную для зкспериментов, представленньїх в примерах 1 - 55 имеющую злектрически нагреваемую камерную печь 1, бо рассчитанную на 1600"С, показана только теплоизоляция, камеру печи 2, термопару З для измерения температурь печи, милливольтметр 4, соединенньй с термопарой 3, реактор и трубку 6 конденсатора, состоящую из графитовой трубки с закрьітьмм концом, расположенной в б5 трубке из оксида алюминия с закрьтьм концом, имеющий загрузку б в конце трубки 5 реактора, первьй конденсат 7 в нагретом конце трубки 5 конденсатора и второй конденсат 8 в холодном конце трубки 5 конденсатора, прессостат 9 для регулирования давления газа в реакторе и трубке 5 конденсатора, пневматический клапан 10, регулируемьй прессостатом 9, пьілевой фильтр 11, вакуумньй насос 12, резервуар газа 13 для сбора отходящего газа из реактора/гтрубки 5 конденсатора, и монитор СО 14.

Фиг.2 показьваєт зкспериментальную аппаратуру лабораторного масштаба, использованную для 7/0 зкспериментов, представленньх в примере 6, имеющую: злектрически нагреваемую печь 1, рассчитанную 1600"С, для нагрева части реактора/трубки конденсатора реактора, злектрически нагреваемую печь 2, рассчитанную на 1400"С, для нагрева первой части конденсатора реактора/трубки конденсатора, злектрически нагреваемую печь З, рассчитанную на 1200"С, для нагрева второй части конденсатора реактора/трубки конденсатора, теплоизоляцию 4, между тремя злементами печи, реактор и трубку конденсатора, состоящую из графитовой трубки с закрьіть!м концом, расположенной внутри трубки из оксида алюминия с закрьтьм концом, имеющий часть б реакционной камерь в конце трубки 5 2о реактора, й первую часть 7 трубки 8 конденсатора, и вторую часть 8 трубки 5 конденсатора, фильтр частиц 9 для сбора порошка М9О-С, образованного во второй части 8 трубки 5 конденсатора, вакуум-плотную удаляемую крьішку 10, и с вакуумную трубу 11, ведущую к пневматическому клапану, регулируемому с помощью прессостата, между о конденсатором и вакуумньїм насосам.

Фиг.З показьівает аппаратуру для углеродотермической переработки магнийсиликатньїх минералов и горньїх пород, имеющую вакуумную замкнутую систему 1 для загрузки гранулированной сьірьевой смеси, расположенной на вершине ї- зо злектрически нагреваемой печи 2, рассчитанной по крайней мере на 1400"С, и предпочтительно на 18007С, с графитовой футеровкой для углеродотермической переработки сьірьевой смеси, о вакуумную замкнутую систему З для вьігрузки остаточного слоя материала из печи 2, со злектрически нагреваемьй первьіїй конденсатор 4 с системой регулирования температурь! для поддержания постоянной температурьі в диапазоне от 10007 до 15007"С, имеющий углеродную футеровку и содержащий о з5 Химически активньій углерод в форме, подходящей для образования ЗіС путем взаймодействия с «г

ЗіО-компонентом газовой фазьї, генерированной в печи 2, злектрически нагреваемьй второй конденсатор 5 для получения тонкого порошка МадО или металлического магния.

Для получения тонкого порошка Мао второй конденсатор снабжают системой регулирования температурь « для поддержания постоянной температурь! в диапазоне от 600" до 15007С и системой фильтрации для сбора з с тонких частиц н необязательно системой для регулируемого введения кислородсодержащего газа.

Для производства металлического магния второй конденсатор снабжают системой регулирования ;» температурьї для поддержания постоянной температурьі в диапазоне от 2007 до 6507"С и системой сбора сконденсированного металла.

Аппаратура имеет также зону большого температурного градиента б, расположенную между первьм ї5» конденсатором 4 и вторьім конденсатором 5. Зта зона может бьіть сконструирована в виде рассеивающего сопла для сверхзвукового адиабатического охлаждения ваза, проходящего из первого конденсатора 4 во второй 1 конденсатор 5. оо В заключение аппаратура имеет циклон 7 для осаждения частиц увлеченньїх отходящим газом из второго 5р Конденсатора 5, о фильтр 8 для тонких частиц, "І вакуумньй насос 9, дающий возможность поддерживать давление в диапазоне 10 - 105Ра в печи 2, в первом конденсаторе 4 и во второй конденсаторе 5, и вакуумную замкнутую систему 10 для вьігрузки металлического магния, образованного во втором Конденсаторе, фиг.4 показьівает фотографические снимки прореагировавшего слоя материала из примера 1, полученнье

Ф, на сканирующем злектронном микроскопе (методика 1: 150672, Робщ/Рравн - 0,79; З320мин). ко А) Просмотр (Мо 5359/01),

В) Микроннье сортированнье по величине кристалльї МодО и 5іС вместе с 5-микронной капелькой "5і,Ре", бо показаннье крупньім планом (Мо 5357/01),

Фиг.5 показьівает фотографические снимки столбчатьїх кристаллов магния из примера 5, полученнье на сканирующем злектронном микроскопе (методика 1: 151072, Робщ/Рравн - 0,029; 115МИН).

Кристалль! Ма образовались путем осаждения из паровой фазьі в самой холодной части конденсатора ( ; 6507С). 65 А) Просмотр (Мо 5300/01).

В) Крупньй план (Мо 5299/01).

Фиг.б6 показьівает диаграммьі, иллюстрирующие вьіїход МоО (тв) из слоя, и МоО, перешедшего в паровую фазу, в виде функции пониженного давления при углеродотермическом превращений оливина 613 при 1508 -

З"С (Примерь 1, 4 и 5).

В дальнейшем основная мьісль настоящего изобретения будет, кроме того, обьяснена со ссьілкой на фиг.б.

Продукть! реакции, образующиеся при соответствующим нагреве смесей, например оливина (Ма »25іОд) и углерода (С) зависят от молярного соотношения между реагентами и давления газа во время переработки. Так например, смесь Тмоля оливина (М95510О45) и Змолей углерода (С) может взаймодействовать в соответствий с реакцией (1) или (1") в зависимости от общего давления газа. 70 (7) Ма92551іО, (тв) - ЗС(тв) -» 2МаО(тв) к зіс(тв) - 2СОг) (2) Ма925іО, (тв) ї ЗС(тв) -» 2Ма(г) - 5ід(г) - ЗСО г)

Ма25іО4 и Змолями с при 1400 - 17507 " о,

Термодинамическое вьчисление показьмшвает, что реакция (1) будет происходить слева направо в температурном диапазоне от 14007"С до 17507"С, если парциальное давление СО(Рсо) меньше или равно С давлению (нРа), определенному уравнением (а) в таблице А. При термодинамическом равновесий о одновременнье парциальнье давления всех других важньх разновидностей газа Ма(г), зіФ(г), О (г) включенньїх в реакцию, определяются уравнениями (б), (с) и (4) в таблице А. Из определенного таким образом парциального давления основньїх разновидностей газа и массового баланса включенньїх реакций можно вьічислить общее давление газа (Рравн), состав и количество летучего материала и остаточньй состав слоя для і - равновесного превращения Ма »5іО); (тв) в МоО (тв) и ЗіС (тв) в соответствии с уравнением (1), при зтом о можно вьічислить минимальньй избьток добавленного углерода, необходимьїй для образования равновесного количества Ма (г) и ЗО (г). Общее равновесное давление газа Рравн вьічисленное таким образом, может бьть со представлено: ю (Рравн) - -17043 т я 10,705

Зо Если общее давление пара (Робщ) существующей газовой фазь! над реакционной смесью вьіше, чем Рравн; « реакция не будет происходить.

При равновесньх условиях (Рорщ/ Рравн) 7 1 вьічисленньй вьїход МОО (тв) из слоя изменяется от 86,495 при 14007С до 91,895 при 170070. «

Когда Робщ станет ниже Рравн, дальнейшеє испарение загрузки будет происходить в соответствий с реакцией 40. (17 и вход МОО (тв) и 5ІС (тв) в слое уменьшится. Таким образом, когда давление постоянно снижаєтся ниже в) с Рравн реакция (1") становится все более и более значительной по сравнению с реакцией (1). "» Зксперименть! показьвают, что реакция (17) является преобладающей, когда (Р общ/Рравн) 5 0.7, и что " вход МоО (тв) из слоя (реакция 1) составляет х 5906, когда (Робщ/Рравн) 5 0.2 (фиг.б), те. во время переработки иа оливина испаряется более, чем 9595 Мао.

Следует понимать, что хотя номинальная температура печи, которую используют для вьічисления Ро равн ве (1508 54. 27С на фиг.б) равна действительной температуре слоя, когда (Робщ/Рравн) » 1, зтот случай не является «сл таким случаем, когда общее давление уменьшается и парообразование становится преобладающим. При зтих условиях испарение приводит к охлаждению слоя до температурь), когда Р обу равно давлению газа при о устойчивом испарениий, или до температурь, когда парообразование уменьшается по кинетическим причинам (хе ав | 20 1400"С; пример 3). При номинальньїх температурах печи вьіше з 150072 и (Робщ/Рравн) ; т 0,1, скорость . испарения будет в значительной степени регулироваться скоростью, при которой подводят нагрев. Зто в общем з подобно тому, что происходит во время процессов возгонки. При зтих условиях номинальная температура печи отражаєт скорость подвода нагрева, а не температуру слоя. Таким образом, температура, равная 15087С, ря приводит в Робщ х ТкРа (Робщ/Рравн) ; з 0,1). Примерь 4, 5 и б являются характерньми примерами того, что происходит при том же самом Робущ й номинальной температуре печи в диапазоне от 14007С до 175075.

ГФ) Последующие примерь! описьвают более подробно предпочтительнье варианть! способа, изобретенного

ГФ для превращения силикатов магния (например оливина) в

А) огнеупорнье массь, состоящие из периклаза, карбида кремния и необязательно форстерита, обогащенного оксидом магния; бо В) хорошо разделеннье металлический магний и карбид кремния;

С) хорошо разделенньсе оксид магния и карбид кремния.

Химический состав и физические даннье сьірья, использованного в примерах 1 - б, даньі в таблице 1.

Состав и физические данньім гранулированньїх углерод-форстеритовьїх смесей, полученньїх из зтого сьірья и использованньхх в зкспериментах, представлень в таблице 2. 65 Зксперименть! осуществляли, в соответствии со следующими методиками.

Методика 1

Зкспериментальная аппаратура лабораторного масштаба, использованная в зтой части работь! для углеродотермического превращения при температурах между 12007 и 15007С и давлениях между 0,4 - 10кРа брикетированной сьірьевой смеси, показана на фиг.1.

Загрузки известной массьі поместили в реактор/конденсатор, графитовую трубку с закрьтьм концом, расположенную внутри трубки из оксида алюминия с закрьтьм концом. Затем реактор/конденсатор вакуумировали, заполнили Аг до желательного давления и ввели в предварительно нагретую печь со скоростью, соответствующей скорости нагрева около 50"С/мин. Для поддержания постоянного давления в /о реакторе/конденсаторе во время углеродотермичеокой реакций использовали пневматический клапан, расположенньйй перед вакуумньім насосом, которьій регулировал давление. Потом собрали газ, вьіделенньй в процессе и проверили концентрацию СО.

После углеродотермической обработки продукть! реакции в слое и различнье фракции, конденсированнье из паровой фазьі, отдельно собрали, взвесили и исследовали ХКО (дифракцией рентгеновских лучей), ТО 7/5 (термогравиметрией) и ЗЕМ/ЕОзЗ (сканирующей злектронной микроскопией/ ЕО5).

Методика 2

Зкспериментальная аппаратура лабораторного масштаба, использованная в зтой части работь! для углеродотермического превращения при температуре 15102С и давлений 1,1кРа брикетированной сьірьевой смеси, показана на фиг.2.

Загрузки известной массьі поместили в реактор/конденсатор, графитовую трубку с закрьтьм концом, расположенную внутри трубки из оксида алюминия с закрьтьм концом. Затем реактор/конденсатор вакуумировали, заполнили Аг до желательного давления и ввели в предварительно нагретую секцию печи со скоростью, соответствующей скорости нагрева около 502С/мин. Дли поддержания постоянного давления в реакторе/конденсаторе во время углеродотермической реакции использовали пневматический клапан, Га расположенньій перед вакуумньім насосом, которьій регулировал давление. Потом собрали газ, вьіделенньй в процессе, и проварили концентрацию СО. о

После углеродотермической обработки продукть! реакции в слое и различнье фракции, конденсированнье из паровой фазь, отдельно собрали, взвесили и исследовали ХКО, ТО и ЗЕМ/ЕЮ5. ча зо

Ф

11110101 ДОливин 613, вес, «бУглеродная сажа Овдувва Рівттивв 107, вес. З. со нин з нн нн 00000000: їй зв тя: - 10080000 тов 111 мо « мови з во що с тю

І» п т о вв 0000обледналеменюв! 00000061 г нн нн т ння сл пн я ПЗ 000овльютть///411111111111111111111111оюві о тя Пюшедьунелноя повержют 00000000 мак зв о ю 11 7 во го то его вв о

Зп |в)

в111111вої вого о й 1 олив ноя Утероднаясяка вес т 0000 размерориетюв 000000овхіхлм тв пористі 11001100 Боб

А) Получение огнеупорньїх масс, состоящих из пераклаза (Мо9О), карбида кремния (ЗіС) и следов форстерита (Мо25іО)), обогащенньїх оксидом магния

Пример 1

В зтом зксперименте 11,2г углерод-оливиновьїх брикетов смеси А (таблица 2) обработали в соответствий с методикой 1 при 15062С и давлениий газа (Робщ) 10,4кРа в течение 320 минут.

Давление (Робщ) вьібрали равньм 0,84 от равновесного давления газа (В равн), Как бьло вьчислено из термодинамических данньїх. Конец реакции определили через 320 минут посредством постепенного понижения вьіделения СО, которое определили в внікачанном отходящем газе. сч

Аналитические даннье фазового состава прореагировавшего слоя в осажденньїх продуктов в конденсаторе сведень в таблице 3. о

Прореагировавший слой состоял из вьісокопористьїх брикетов зеленоватого цвета. Присутствующие фазь! сортировали по величине на МоО, 5іС, капельки "5і,ге" и незначительнье остатки Ма»зіО; (смотри фиг.4).

Вьход Мао (тв) из слоя составил 6790. їм зо Часть превращенного материала слоя измельчили и капельки "Бі бе" удалили магнитом. На основе пространственного распределения фаз и общего веса пробь установили, что более чем 9595 во о первоначальньх 8,6295 вес. оксидов железа бьіло удалено таким путем. со

Анализ БЕМ/ЕОЗ показьіваєт, что переходнье злементь (Ст, Мп, Мі и РО, которне встречаются в следовьсмх количествах в оливине 613, сконцентрированьй в капельках "5Зі,Бе". Полуколичественньй анализ ЕО5 М показьівает средние концентрации в капельках "5і,Ре": 29овес. Ст, 0,39Уовес. Мп, Здовес. Мі и 0,19овес. РІ. «

Темераурасюяї 00000006 00000000 « ж валенета. 010101010101000000000000000вяжа000000000 З

С Ввмярюм 11101000 - ї» 000000000001111ововжвнс утеродюдовку 0000000 сбумма| сват в вс 0000000 межо 0000 Ммео) мо с г вас влорв3 вит 11911158 і

Фо пт МЕ НЕ ОО ОО ПО Око НО ПЕ ей 1ю60м00130138 05 яв 93111112, 2005 тя 00000000 нн зв о 00 -- 4 - хз овжеежеьь о 3 ю т 2 А Р ло жо 60

Пример 2.

В зтом зксперименте 12,6г углерод-оливиновьїх брикетов смеси А (таблица 2) обработали в соответствий с методикой при температуре 15802С и давлении газа (Робщ) 31,3кРа в течение 260 минут.

Давление (Робщ) вьібрали равньмм 0,97 от равновесного давления газа (Р равн), Как бьіло вьічислено из бо термодинамических данньх. Конец реакции определили через 260 минут посредством постепенного понижения ввіделения СО, которое определили в вниікачанном отходящем газе.

Прореагировавший слой состоял из вьісокопористьїх брикетов зеленоватого цвета. Присутствующие фазь! сортировали по величине на МодО, зісС, капельки "Зі,ге" и незначительнье остатки Ма»5іО;. Материал в виде пара подробно не анализировали. Вьіход МОоО (тв) из слоя составил 82965.

Пример З

В зтом зксперименте 13,5г углерод-оливиновьїх брикетов смеси А (таблица 2) обработали в соответствий с методикой 1 при 14052С и давлений газа (Робщ) З.4кРа в течение 180 минут.

Давление (Робщ) вьібрали равньм 0,97 от равновесного давления газа (Р равн), как бьло вьічислено из 7/о термодинамических данньх.

Через 180 минут зксперимент прекратили, несмотря на то, что все еще наблюдали вьіделение СО, которое определили в вьікачанном отходящем газе.

Наблюдаемая потеря веса составила 18,795 вес., включая МоО, которьй не бьіл извлечен.

Прореагировавший слой состоял на вьісокопористьїх брикетов черно-зеленоватого цвета. Присутствующие 75 фазьї представляли оливин (39905 вес,), периклаз (1795 вес.), ЗіС (1195 вес.), "зі,Ре" (395 вес.) и углерод (1190 вес.).

Вьход Мао (тв) из слоя составил 44906, в то время как не прореагировавший оливин содержал около 5095 первоначального содержания Мао.

Кроме того, исследования брикетов смеси А (таблица 8) с использованием ОТА/ТО (дифференциального Ттермического анализа/термогравиметрии) Мейег показали, что когда для удаления газообразньх продуктов реакции использовали поток частого аргона (подсчитано: (Робщ - Раг) / Рравн з 0,97), при температуре 120090 происходило очень незначительное взаймодействие. Через 120 минут общая потеря веса составила только 490 вес. и образования периклаза (МодО) не наблюдали.

В) Получение хорошо разделенньїх металлического магния (Ма) и карбида кремния (5іС) Га

Пример 4

В зтом зксперименте 15г углерод-оливиновьїх брикетов смеси А (таблица 2) обработали в соответствии с і) методикой 1 при 15102С и давлений газа (Робщ) 1,1кРа в течение 103 минут.

Давление (Робщ) вьібрали равньм 0,079 от равновесного давления газа (Р равн), как бьіло вьічислено из термодинамических данньїх. Конец реакции определили через 103 минутьі посредством постепенного /їче понижения вьіделения СО, которое определили в вьікачанном отходящим газе.

Аналитические даннье фазового состава реализующего слоя и осажденньїх продуктов в конденсаторе о сведень в таблицу 4. со

Остаточньій слой материала состоял, главньмм образом, из капелек "Зі,Бе" вместе с незначительньм количеством пераклаза (Мо0с), следами 5ІіС, при зтом он не содержал форстерит. о

Благодаря низкому давлению и молярному отношению между Мао »25іО., углеродом, равному 1 : 3, большая чІ часть кремния и магния из оливина 613 в сьірьевой смеси бьістро испарялась в соответствии с реакцией:

Ма25іО, (тв) к ЗС (тв) -» 2Ма (г) - БІО (г) - ЗСО (г).

Кремний вновь осаждали в виде 5іС в самой нагретой части конденсатора (1480 - 20"С) вместе с « периклазом (Мос) и некоторьім количеством форстерита, образованного посредством обратной реакции.

Вьїход металлического магния, образованного в самой холодной части конденсатора (« 650"С), составил - с 28905 вес. Металлический магний содержал около 4,495 вес, периклаза (Мо90) в качестве основной примеси. ч Пример 5 » В зтом зксперименте 9,4г углерод-оливиновьж брикетов смеси А (таблица 2) обработали в соответствий с методикой 1 при 1510"7С и давлении газа (Робцщ) 0,4кРа в течение 115 минут.

Давление (Робщ) вьібрали равньм 0,029 от равновесного давления газа (Р равн), как бьіло вьічислено из ве термодинамических данньїх. Конец реакции определили через 115 минут посредством постепенного понижения с ввіделения СО, которое определили в вниікачанном отходящем газе.

Аналитические даннье фазового состава реагирующего слоя и осажденньїх продуктов в конденсаторе о сведень в таблицу 5. о 20 Остаточньїй слой материала состоял, главньім образом, из капелек "5і,Ре" и небольшого количества іс.

Благодаря низкому давлению и молярному отношению между Ма 2505 частью оливина и углеродом, "м равному 1 : З, большая часть кремния и магния из оливина 613 в сьірьевой смеси бьістро испарялась в соответствий с реакцией:

Ма25іО, (тв) к ЗС (тв) -» 2Ма (г) - БІО (г) - ЗСО (г). 29 Кремний повторно осаждали, главньмм образом в виде Зі, в самой нагретой части конденсатора (13007)

ГФ! вместе с форстеритом, образованньм путем обратной реакции, небольшим количеством периклаза (Мо) и следами 51С. ю Вьїход металлического магния, образованного в самой холодной части конденсатора (« 650"С), составил 74,695. Магний осадили в виде столбчатьїх кристаллов (фиг.5). Металлический магний содержал около 4,995 вес. 60 периклаза (Мо0О) в качестве основной примеси. Температураєля| 00000000 69100000 65 0одавленивтава/111111111111111111 жа

Время реакции 10Змин нення 0000000бумма, ване в/о вс 000000 Можой 0 Моб мо! с яю 1 е0000000001000000041

Сетюорово0104088000000000858 4 о юю в60030303383 жан 8500030303868 м юю вв 58- яви 13885 ж 55 з я 00000000 если шишишшшш и ши см 5» о

Темвраувасюяї 00000000 5ює 00000000

С давленета 1000000000000000000000бажа 11111100

С Врвмярващи 11110000 т з н'ринТТТнннннннншше Фо с 0000000 бумма, ве в вс 0000000 Мово мес; мо с ю зв ПО: ПОЕТ НЄ НО ПОЛЕ ПОЛОН НО по НОЯ - юр ви вяряер0000000510000014

Сваикювя000030000000838 « юю вя0130001308) 173 ов о втру зя01111111081111111в8| я -; с г ПОН: НС НО ноші о Мевлеченої лобі 11111111 Мобвсює 00001111 00 з т сл са 11111111 Зарузамосї 77777717 вою о 20 С) Получение хорошо разделенньїх оксида магния и карбида кремния.

Пример 6

Що. В зтом зксперименте 14,2г углерод-оливиновьїх брикетов смеси А (таблица 2) обработали в соответствий с методикой 2 при 15102С и давлении газа (Робцщ) 1,1кРа в течение 120 минут.

Давление (Робщ) вьібрали равньм 0,079 от равновесного давления газа (Р равн), как бьіло вьічислено из термодинамических данньх. Конец реакции определили через 120 минуть посредством постепенного

ГФ) понижения вьіделения СО, которое определили в вькачанном отходящим газе.

Аналитические даннье фазового состава реализующего слоя и осажденньїх продуктов в конденсаторе по сведень в таблицу 6.

Остаточньй слой материала состоял из 5іС, капелек "Зі,Ре" и небольшого количества остаточного углерода. 60 Единственной фазой, обнаруженной в конденсаторе 1, удержанной при 1360"С, бьл 51іС.

Материал, собранньй из конденсатора П, удержанньій при 800"С представлял тонкий черньій порошок, состоящий из периклаза (МоС) и углерода (С). Углерод удалили путем нагрева порошка до 800"7С на воздухе в течение 5 часов.

Полученньй порошок бьл бельм, и единственная фаза, обнаруженная с помощью ХКО (дифракции бо рентгеновских лучей), представляла периклаз (Мо90). Вьїход периклаза составил 9595 вес.

В вьішеприведенньїх зкспериментах в качестве исходного материала использовали оливин. Подобнье результать! можно получить с другими магнийсиликатньмми минералами и сьірой окисью магния. й

З емпераурасояї 0000000000000000000вює

С дввленютяа, 11000000

С Время 11000000 о 0000000111вооо вес уеродюдовку

ПОПИ ПУ Ос ОС НС НН НС АС НС і юри 16000001 вв 90000000 20 вової, 14000001 50,7 4 о вів 0 но

ПИ: НЕ нн см

С илею лю 00000111 мооваю оо о ча о

Claims

Формула винаходу Го) ІС)

1. Способ получения металлического магния путем углеродотермического восстановления исходного 32 материала, вьібранного из группьі, состоящей из оксида магния, содержащего незначительнье количества в оксидов Ге, 5і, Са и АїЇ, природньїх и промьішленно полученньїх магнийсиликатньїх минералов и их смесей, например оливина, отличающийся тем, что смешивают исходньій материал с углеродом в количестве 1-4моля С/моль ЗіО» плюс 1-2моля С/моль РеоО, плюс З--моля С/моль Ре 203, плюс 1-2моля С/моль МодО, нагревают « смесь в восстановительной зоне до температурь! Т, в интервале 14007-1700"С, при давлении р, в интервале 40 0,01-1,75кРа, восстанавливают железооксидньій компонент исходного материала в восстановительной зоне до З с железа, восстанавливают диоксидокремниевьій компонент исходного материала до 5іО, которьій частично з» превращают в восстановительной зоне в 51іС и сплав 5і и Ре, "5і,ге", частично испаряют из восстановительной зоньі и превращают в 5ІіС, Зі илили М925іО; путем реакции с углеродом в отдельной первой зоне конденсации при давлениий р. в интервале 0,01-1,1кРа при температуре Т. вьіше чем 45 е Тинн Я - поні ЦИ Ї -81315, сл гів р,-19,92 сю где рі вьіражено в кРа, но ниже Т,, восстанавливают магнийоксидньій компонент исходного материала в восстановительной зоне до газообразного металлического магния, испаряют газообразньій металлический («в) 50 магний из восстановительной зоньі и конденсируют газообразньій металлический магний в отдельной второй -ч зоне конденсации, расположенной за первой зоной конденсации, при давлений ро в интервале 0,01-1,1кРа, при температуре То» менее чем бЗВа С, и удаляют СО, образованньій посредством вьішеупомянутьїх процессов восстановления, из второй зоньі конденсации и поддерживают давление ро при предварительно вьібранном го значений путем использования насоса, посредством чего температурньй градиент между первой зоной о конденсации и второй зоной конденсации поддерживают настолько большим, насколько зто возможно и ще посредством чего ре «р. « г.

2. Способ получения чистого оксида магния путем углеродотермического восстановления исходного бо материала, вьібранного из группьї, состоящей из оксида магния, содержащего незначительнье количества оксидов Ре, Зі, Са и АЇїЇ, природньїх и промьшшленно полученньїх магний силикатньїх минералов и их смесей, например оливина, отличающийся тем, что смешивают исходньій материал с углеродом в количестве 1-4моля С/моль ЗіО» плюс 1-2моля С/моль РеоО, плюс З--моля С/моль Ре 203, плюс 1-2моля С/моль МодО, нагревают смесь в восстановительной зоне до температурь! Т, в интервале 14008 -1700 в С при давлении р, в интервале б5 до1-1 ді-тезет "ст; катз нов) б восстанавливают железооксидньй компонент исходного материала в реакционной смеси до железа, восстанавливают диоксидкремниевьїй компонент исходного материала до 510, которьій частично превращают в восстановительной зоне в 5ЗіС и сплав бі и Ре "Бі,ге", частично испаряют из восстановительной зонь! и превращают в 5іС, Зі и/или Ма»5іО; путем реакции с углеродом в отдельной первой зоне конденсации при давлений рі, где рі. - ри температуре Т. вьіше, чем -32217 тю ТиннеС т и нн ТЗ, 2Іо9 Р, -19,92 где рі вніражено в кРа, но ниже Т,, восстанавливают магнийоксидньій компонент исходного материала в восстановительной зоне, по крайней мере частично, до газообразного металлического магния, испаряют газообразньйй металлический магний из 75 восстановительной зоньі и воздействуют на газообразньй металлический магний СО, образованньм в восстановительной зоне, до МдО и С и осаждают зти продукть! реакции в виде смеси углерода и оксида магния в отдельной зоне окисления и зоне конденсации, расположенной за первой зоной конденсации, при давлений ро, где ро: рі и при температуре Т» в интервале от 638 С до Ту, удаляют смесь углерода и оксида магния из Зоньі окисления и конденсации и удаляют углерод из удаленного продукта, например, посредством окисления, й удаляют часть СО, образованную посредством вьішеупомянутьїх способов восстановления, которая не бьіла израсходована при реакции с Ма, из зоньі окисления и конденсации и поддерживают давление ро при предварительно вьібранном значений путем использования насоса, посредством чего ре « рі « г. се

З. Способ получения чистого оксида магния путем углеродотермического восстановления исходного материала, вьібранного из группьі, состоящей из оксида магния, содержащего незначительнье количества (о) оксидов Ее, Зі, Са и АЇїЇ, природньїх и промьішленно полученньіїх магнийсиликатньїх минералов и их смесей, например оливина, отличающийся тем, что смешивают исходньій материал с углеродом в количестве 1-4моля С/моль ЗіО» плюс 1-2моля С/моль РеоО, плюс З--моля С/моль Ре 203, плюс 1-2моля С/моль МодО, нагревают їч- зр СМесь в восстановительной зоне до температурь! Т, в интервале 14008 -1700 в С при давлениийи р, в интервале (ав) . п лді-езві ст, катз ро оз Ха, с восстанавливают железооксидньй компонент исходного материала в реакционной смеси до железа, ю восстанавливают диоксидкремниевьїй компонент исходного материала до 510, которьій частично превращают в Зо восстановительной зоне в 5іС и сплав бі и Ее "Ві,ге", частично испаряют из восстановительной зонь и « превращают в ЗІіС, Зі и/или М92551О; путем взаймодействия с углеродом в отдельной первой зоне конденсации при давлении р,, где ро: рі и температуре Т. вьіше, чем т -0Й отв, їх 400 "мин 2Іо9 Р, -19,92 З с где рч вьіражено в кРа и ниже Т,, :з» восстанавливают магнийоксидньій компонент исходного материала, по крайней мере частично, в восстановительной зоне до газообразного металлического магния, испаряют газообразньй металлический 415 магний из восстановительной зоньі и воздействуют на газообразньй металлический магний отдельно їз добавленньім кислородсодержащим газом, например воздухом, СО», СО, НоО и их смесями, до оксида магния и осаждают оксид магния в отдельной зоне окисления и конденсации, при давлений р о, где ро рі, и при о температуре То в интервале от 6З8Ва С до Ту, удаляют оксид магния из зоньі окисления и конденсации и, если о необходимо, удаляют углерод из удаленного продукта путем окисления и удаляют газьі, образованнье путем ав! 20 вьішеупомянутьїх процессов восстановления и окисления, и поддерживают давления р 2 при предварительно вьібранном значений путем использования насоса, посредством чего « « «м роз ре ре.

4. Способ получения огнеупорного материала на основе оксида магния путем переработки исходного материала, вьібранного из группьі, состоящей из оксида магния, содержащего незначительнье количества 22 оксидов Ее, Зі, Са и АЇї, природньїх в промьішленно полученньїх магнийсиликатньїх минералов и их смесей, Ф! например оливина, отличающийся тем, исходньій материал смешивают с углеродом в количестве 1-4моля С/моль ЗіО» плюс 1-2моля С/моль РеоО, плюс З--моля С/моль Ре 203, плюс 1-2моля С/моль МодО, нагревают де смесь в восстановительной зоне до температурь! Т, в интервале 1400 8 -1800 в С при давлении р, в интервале бо уді-тезві "(Ттека?з рія оз), діра «(Текотз ро тв) о 1 посредством чего железооксидньій компонент исходного материала восстанавливают в реакционной смеси до железа, диоксидкремниевьй компонент исходного материала, по крайней мере частично, превращают в реакционной зоне в ЗіС и сплав Зі и Ре "5і,Бе" магнийоксидньій компонент исходного материала превращают, 65 по крайней мере частично, в оксид магния (периклаз), удаляют по существу полностью превращенную смесь в качестве конечного продукта из реакционной зоньії, удаляют СО, образованньій посредством вьішеупомянутьх способов восстановления, из реакционной зоньії и поддерживают давление р, в реакционной зоне при предварительно вьібранном значений путем использования насоса и, по желанию, осаждают смесь Мао, Ма»»5іО;, Зі и ЗіС из газа, удаленного из реакционной зоньі в отдельной зоне конденсации, расположенной перед насосом, при давлений р; р, и при температуре в интервале 8007-15007С и извлечение осажденного материала.

5. Способ по одному из пп. 1, 2, З или 4, отличающийся тем, что углерод вьібирают предпочтительно в количестве 2моля С/моль ЗіО» плюс Тмоль С/моль Рео, плюс Змоля С/моль БГе2жОз, плюс їмоль С/моль МОО, в частности в количестве Змоля С/моль ЗіОо плюс Тмоль С/моль БРеО, плюс Змоля С/моль БГе2»Оз, плюс моль 70 С/імоль МодО, предпочтительно в количестве 4моля С/моль 5іО»о плюс 2моль С/моль Гео, плюс 4моля С/моль Ее2О3з, плюс 2моль С/моль Мао.

б. Способ по одному из пунктов 1, 2, или З, отличающийся тем, что температура Т , составляет предпочтительно менее, чем 150070.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление р, предпочтительно 0,2-1,1, в частности 0,3-0,7кРа.

8. Способ по одному из пунктов 2 или 3, отличающийся тем, что давление р, предпочтительно 2-1 ді-тезет "(ту ко? |) но дз) ря

9. Способ по п. 4, отгличающийся тем, что температура Т, предпочтительно меньше чем 1700760.

10. Способ по п. 4, отличающийся тем, что давление р, равно 101кРа (Татм).

11. Способ по п. 100тличающийся тем, что давление р. составляет предпочтительно 0,2-0,8, в частности 0,3-0,7кРа.

12. Способ по одному из пунктов 1, 2 или З, отличающийся тем, что температура Т 4 ниже (Туин1007С), предпочтительно (Тмин720"С), в частности (Туминт257С).

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление ро предпочтительно составляет 0,2-0,8кРа, в частности Га 0,3-0,7кРа.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура Т » предпочтительно находится в интервале о 200-600", в частности 250-540.

15. Способ по одному из пунктов 2 или 3, отличающийся тем, что температура То находится в интервале предпочтительно от 6507 до ТТ. - 50"С, в частности от 800" до 100070. рч-

16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что большой температурньїй градиент между первой и второй зоной конденсации обеспечивают путем бьстрого охлаждения, включающего введение газа из первой зонь о конденсации в рассеивающее сопло, работающее в условиях недостаточного расширения, зжектирование со смешанного газа через рассеивающее сопло и создание возможности смешанному газу адиабатически расширяться при сверхзвуковой скорости, посредством чего козффициент расширения в сопле вьібирают в о интервале 12,5-2, в частности 12,5-6. «Її

17. Способ по одному из пунктов 71, 2 или З, отличающийся тем, что диоксидкремниевьй компонент исходного материала превращают в реакционной смеси по существу в 5іС путем использования добавленного углерода в количестве З-дмоля С/моль ЗіО 3 плюс 1-2моля С/моль БеО, плюс З-дмоля С/моль Ре 203, плюс « 1-2моля С/моль Мао.

18. Способ по одному из пунктов 1, 2 или З, отличающийся тем, что температурньій градиент между - с восстановительной зоной и первой зоной конденсации поддерживают настолько большим, насколько зто й возможно. и"?

19. Способ по одному из пунктов 1, 2 или 3, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют оксид магния, содержащий незначительньсе количества оксидов Ге, 5і, Сай АЇ.

20. Способ по одному из пунктов 71, 2 или 3, отличающийся тем, что в качестве исходного материала «» используют оливин.

21. Способ по одному из пунктов 1, 2 или 3, отличающийся тем, что когда содержание АІ2О3 в реакционной і-й смеси более чем 195вес., Т, менее чем 155070. оз

22, Способ по одному из пунктов 71, 2 или 3, отличающийся тем, что "5і,Ре" и металлическое железо отделяют от оостатка в реакционной зоне традиционньмми способами, например магнитньм или о злектростатическим разделением или флотацией, после чего А!и и переходнье злементьї, например Мп, Ст, Мі и "І металль; из платиновой группьї, извлекают обьічньіми методами, например вьіщелачиванием.

23. Способ по одному из пунктов 1, 2 или 3, отличающийся тем, что ЗІіС, образованньй в восстановительной зоне и первой зоне конденсации, извлекают в виде побочного продукта из остатка соответственно в Ввосстановительной зоне и первой зоне конденсации.

24. Способ по одному из пунктов 2 или З, отличающийся тем, что температура То находится в интервале от іФ) 6507 до Ту - 50, в частности от 800" до 100070. ко

25. Способ по одному из пунктов 2 или 3, отличающийся тем, что температурньій градиент между первой зоной конденсации и зоной окисления и конденсации поддерживают настолько большим, насколько зто бо воЗзМОжЖнНО.

26. Способ по п. 4, отличающийся тем, что исходньій материал смешивают с углеродом в количестве 2,9-3,3моля С/моль ЗО 3 плюс 1,0-1,З3моля С/моль РеО, плюс 3,0-3А4моля С/моль Ре 203, плюс 0,0-0,25 моля С/моль Мао, предпочтительно в количестве 2,9-3,2моля С/моль 5ІО 2 плюс 1,0-14,2моля С/моль Бео, плюс 3,0-3,2моля С/моль Ре2Оз, плюс 0,0-0,2моля С/моль Мо, в частности в количестве 2,9-3 моля С/моль ЗО 25 65 плюс 1,0-1,05моля С/моль Рео, плюс 3,0-3, моля С/моль Бе2Оз, плюс 0,0-0,15моля С/моль МоО.

27. Способ по п. 4, отличающийся тем, что температуру реакции Т К поддерживают в интервале

14007-15007С, и в зоне конденсации путем инжекции кислородсодержащего газа, например молекулярного кислорода, воздуха, СО», СО, НоО в их смесей, осаждают Мо и Мо»5іО».

28. Способ по п. 4, отличающийся тем, что МодО, образованньій в восстановительной зоне и первой зоне Конденсации, извлекают в виде побочного продукта из остатка соответственно в восстановительной зоне й первой зоне конденсаци. с щі 6) ї- «в) (зе) ІС) « -

с . и? щ» 1 (95) Ге Шо що іме) 60 б5