Способ получения металлического магния Советский патент 1933 года по МПК C25C3/04 C22B4/02 

Предлагаемый способ имеет целью разрешить проблему получения металлического магния непосредственно из природного сырья (напр, магнезита), избегнув при этом сложных дорогих процессов приготовления безводных солей хлористого магния, обойдя трудности так называемых оксидных способов (электролиза окиси магния в расплавленном фтористом магнии) и получая сразу металл высокой чистоты.

Способ получения металлического магния состоит в том, что расплавленные магниевые соли, безразлично, хлориды или фтористые соли с окисью магния и соответствующимих добавками {хотя, впрочем безусловно целесообразнее применять в данном случае именно фтористые соли) подвергаются электролизу в ванне типа нормальных электролизеров, применяемых для электролитического получения алюминия, но на дно которой наливается слой расплавленной меди, растворяющей выделяемый магний с образованием медно магниевого сплава.

Вследствие вь1сокого ур,сльиЪго веса медно-магниевого сплава отпадают все затруднения, связанные с электролизом раствора окиси магния во фтористых солях (необходимость рименения охлаждаемых водой диафрагм, сгорание части

(252)

всплывающего наверх более легкого магния и т. д.).

Медно-магниевый сплав после достижения достаточно высокой степени насыщения магнием выпускается из ванны и подвергается дестилляции в вакуумных, электропечах при температуре 900- 1100, при которой в гпубокогл вакууке магний нацело отгоняется и конденсируется в вид химически чистого металла в охлаждаемой части печи, а расплавленная медь возвращается обратно в электролитические ванны. Вместо меди для этого способа могут быть применены также и другие тяжелые металлы, достаточно легкоплавкие, легко растворяющие выделяемый магний и имеющие незначительную упругость паров при температуре порядка 800 -1100°, т. е. имеющие высокую температуру кипения, как например, олово, сплавы олова и меди и т. д., но наиболее подходящим тяжелым металлом для этой цели представляется именно медь.

Предлагаемый способ, по мнению изобретателя, дает возможность применять для электролиза неочищенное природное сырье, например, магнезит, чго является весьма важным обстоятельством, так как существующие способы, как правило, требуют основного сырья высокой степени чистоты, в данном же

случае загрязняющие примеси, состоящие, главным образом, из соединений железа и кремния, при электролизе переходят в медно-магниевый сплав, но при вакуум-дестилляции остаются в меди и при оборачивании этой меди постепенно в ней накапливаются, что, однако, не причиняет никакого вреда процессу, так как железо и кремний только увеличивают легкоплавкость медно-магниевых сплавов, если их содержание не превосходит предела их растворимости в этом сплаве. Когда же будет достигнут этот предел, из сплава отгоняется весь магний и медь подвергается электролитической рафинировке общеизвестными техническими приемами. Эта периодическая рафинировка меди обходится относительно очень недорого и, во всяком случае, дешевле, чем очистка больших количеств магниевого сырья.

Единственным затруднением процесса является относительная тугоплавкость меди, вследствие чего в начале электролиза и в конце операции вакуум-дестилляции медно-магниевого сплава в обоих этих случаях приходится поддерживать температуру выше 1100°, что технически крайне затруднительно как из-за аппаратурных соображений, так и из-за того, что магниевый электролит при такой температуре очень сильно летит и поэтому такой перегрев ванны влечет за собою большие потери фтористых соединений.

Эго затруднение преодолевается следующими приемами: либо к расплавленной меди в самом начале процесса прибавляется некоторое количество металлического магния (около 10%) и в дальнейшем при вакуум - дестилляции в обогащенном магнием сплаве оставляется некоторая (около 10%) часть магния, которая постоянно оборачивается в процессе, вследствие чего температура плавления меди понижается до 730, причём в процессе электролиза, по мере обогащения медно-магниевого сплава маснием, температура понижается еще более, либо к меди добавляется небольшое количество нейтральних высококипящих металлических добавок, понижающих температуру плавления меди, не изменяющих растворимости магния в расплавленной меди и не испаряющихся в вакууме, как например, олово кремний, ферросилиций и др.

Первая часть процесса-электролитическое получение медно - магниевого сплава - можзт быть заменена электротермическим получением такого же медно-магниевого сплава.

Электролитическое получение такого сплава производится в однофазных или трехфазных печах типа каобидных печей или печей для ферросплавов, путем восстановления окиси магния углем при высокой температуре в присутствии меди, растворяющей получаемый магний.

Схема этой операции аналогична операции получения алюминиево-медной бронзы из Окиси алюминия и медных стружек электротермическим путем, т.е. здесь сначала происходит восстановление окиси магния углем с образованием карбида магния и затем на поверхности меди карбид магния реагирует с остальной частью окиси магния по реакции:

Мд Сг + 2МдО 2 СО -f 3 Mg с образованием металлического магния, рзхтворяемого в момент образования медью.

Процесс вакуум-дестилляции магния известен и имеет техническое применение в следующей форме: он применяется для рафинировки нормального 99,5% магния, которая осуществляется перегонкой металла в вакууме в стальных герметически закрываемых ретортах, вделанных в электрическую печь при 850-900, причем перегоняющийся магний получается очень высокой чистоты (до 99,98%), в остатке же от перегонки собираются примеси и небольшое количество окиси магния, а также хлористого магния (увлекаемого металлом при хлоридном способе его получения и являющегося одной из главных причин, способствующих коррозии нерафинированного магния).

В такой же аппаратуре осуще вляется и настоящий процесс отгонки магния из магниево-медного сплава с той лишь разницей, что служащую резервуаром для расплавленного магниевомедного сплава часть печи приходится соответственно футеровать для предохранения от разъедающего действия расплавленной меди. Таким образом, идея

этого способа -это комбинация двух известных в отдэльности процессов: вопервых, процесса электролитического или электротермического получения магниевых сплавов и, во-вторых, метода отгонки магния вакуум-дестилляцией для выделения части магния из сплава его с медью, с вэзвращэнием медного сплава с оставшейся частью магния, причем здесь используется ббльшая легкость получения магниевых сплавов, чем чистого магния, и идея выделения части магния из таких сплавов, при разнице температур кипения магния и тяжёлого металла, являющегося базой сплава.

Предмет изобретения.

1. Способ получзния металлического магния электролитическим или электротермическим путем, отличающийся тем, что в качестве промежуточного сплава получают сплав магния с тяжелым аысококипящим металлом, например,

медью, после чего магний отгонжюг дестилляцией в вакууме, а оставшийся высококипящчй сплав возвращают в круговой процесс дая получения новых пэрцич обогащенного магнием сплава.

2.Видоизменение способа по п. 1, в случае пол/чения магния электролизом,

отличш)щееся тем, что с целью понижеНИИ температуры плавления промежуточного тяжелого сплава к нему в начале процесса прибавляют около 10% магния, а из получаемого промежуточного сплава отгоняют магний лишь частично, возвращая остающийся магниевый сплаа обратно в круговой процесс.

3.Прием выполнения способа пз пп. I и 2, отличающийся тем, что дяя сообщения промежуточному сплаву легкоплавкости к нему добавляют высококипящие примеси, легко сплавляющиеся с магнием и не испаряющиеся в вакууму например, олово, кремний, ферросилиций и др.