Brevet FR2355918A1 — publié le 19780120

La présente invention concerne un procédé pour recueillir le magnésium à partir d'un mélange gazeux chaud de magnésium et d'oxyde de carbone. Un tel mélange gazeux chaud de magnésium et d'oxyde de carbone est formé dans la réduction par le carbone de l'oxy- de de magnésium à des températures très élevées, par exemple au-dessus de 10000C. Durant la réduction, du magnésium et de l'oxyde de carbone sont formés tous deux à l'état gazeux et le magnésium doit être recueilli par condensation. I1 est, toutefois, difficile de recueillir le magnésium a' partir du mélange gazeux chaud, car le magnésium avec l'oxyde de carbone a tendance à se retransformer en oxyde de magnésium et en carbone.De nombreux procédés de recueil ont déjà été proposés, mais un inconvénient sérieux de ces procédés est que le magnésium est obtenu sous la forme d'une matière solide pyrophorique et ne peut être transformé en métal solide que par un traitement difficile et coûteux. Le brevet GB 545 435 et le brevet Us 2 391 713 proposent donc un procédé pour recueillir le magnésium à partir d'un mélange gazeux chaud de magnésium et d'oxyde de carbone, selon lequel le mélange gazeux est refroidi rapidement par mise en contact intime avec un métal fondu dans lequel le magnésium est absorbé en même temps. Par exemple, le plomb et l'étain ont été proposés parce que ces métaux ont un bas point de fusion. Un inconvénient de l'utilisation du plomb est, toutefois, qu'il est assez volatil et qu'il est difficile d'obtenir le magnésium à l'état pur à partir de l'alliage plomb-magnésium formé. L'étain est un métal coûteux à utiliser. De plus, les alliages du magnésium avec le plomb et l'étain sont peu utilisés dans la technique. La demanderesse a maintenant trouvé que ces inconvénients ne sont pas présents si on utilise un alliage aluminiummagnésium fondu. Des alliages aluminium-magnésium sont utilisés dans la technique sur une grande échelle et, si on le désire, le magnésium peut etre recueilli facilement à partir de l'alliage par distillation. L'invention concerne un procédé pour recueillir le magnésium à partir d'un mélange gazeux chaud de magnésium et d'oxyde de carbone, selon lequel le mélange gazeux est refroidi rapidement par mise en contact avec un métal fondu dans lequel le magnésium est absorbé en même temps, caractérisé en ce que le métal fondu est un alliage aluminium-magnésium. L'alliage contient de préférence au moins 25, en poids et en particulier au moins 305 en poids de magnésium. Des alliages aluminium-magnésium comprenant de 30 à 70OJ en poids de magnésium sont particulièrement utilisables.Tous les alliages de ces dernières compositions ont des températures de liquidus (points de fusion) à au moins 2000C environ au-dessous des points de fusion de l'aluminium pur (6600C) et du magnésium pur (6490C), comme on le voit d'après le diagramme des phases des alliages alu minium-magnésium représenté sur la figure. Sur la figure, le pourcentage atomique de magnésium est porté sur l'axe horizontal et la température en 0C sur l'axe vertical. Le pourcentage en poids de magnésium est porté sur l'axe horizontal supérieur. A l'extrémité gauche de l'axe horizontal, le pourcentage de Al est donc de 100V, et à l'extrémité droite le pourcentage de Mg est de 100. La ligne supérieure discontinue, appelée aussi la ligne de liquidus, qui passe par les températures de 6600, 4500, 451,50, 4620, 4470 et 6490, indique les températures de liquidus des alliages. Du diagramme de phases, on peut déduire qu'un alliage comprenant 75 en poids de magnésium est entièrement fondu à 4500C.Quand le pourcentage en poids de magnésium augmente, la température de liquidusvarie légèrement jusqu'à ce que la plus basse température de liquidus soit atteinte à un pourcentage en poids de magnésium de 67,7 à une température de 437 C. La température de liquidusmonte rapidement avec des pourcentages plus élevés de magnésium. En conséquence, des alliages aluminium-magnésium comprenant de 30 à 701; environ en poids de magnésium peuvent être utilisés à une telle température relativement basse dans le procédé selon l'invention. Un avantage est de plus que la pression de vapeur de magnésium de l'alliage aluminium-magnésium est inférieure à celle du magnésium pur à la même température, ce qui assure une absorption maximale de magnésium de la phase gazeuse dans l'alliage. Dans les conditions d'équilibre à régler de nouveau après le refroidissement du mélange de gaz, le magnésium est absorbé dans l'alliage aluminium-magnésium. I1 est évident que l'alliage aluminium-magnésium ne doit pas absorber une quantité de chaleur telle que la pression de vapeur de magnésium de l'alliage devienne égale à la pression partielle de vapeur du magnésium dans le mélange gazeux qui arrive. Un autre avantage est que le magnésium peut étre volatilisé facilement à partir de l'alliage aluminium-magnésium formé, car la pression de vapeur de l'aluminium est négligeable. Le mélange gazeux de magnésium et l'oxyde de carbone peut être mis en contact intimement avec l'alliage aluminiummagnésium fondu par plusieurs techniques, par exemple une technique dans laquelle une grande surface de l'alliage fondu est présente, ce qui facilite l'absorption du magnésium. Par exemple, la vapeur de magnésium peut etre passée à contrecourant le long de gouttelettes d'alliage liquide. On préfère une technique dans laquelle l'alliage est pulvérisé en gouteldF tes dans le mélange gazeux chaud de magnésium et d'oxyde de carbone. L'alliage aluminium-magnésium fondu est de préférence pulvérisé au sommet dans la zone de refroidissement, qui a, par exemple, la forme d'un tube, et l'alliage nouvellement formé est recueilli au fond de la zone de refroidissement et déchargé. Pour une quantité en poids donnée de magnésium gazeux, le refroidissement est effectué de préférence avec une quantité en poids d'alliage aluminium-magnésium liquide 10 à 50 fois plus grande. Cela est nécessaire parce qu'un degré très élevé de refroidissement est généralement nécessaire et que la magnésium condensé doit de plus être absorbé dans l'alliage. La température de l'alliage aluminium-magnésium qui est introduit dans la zone de refroidissement est généralement la température de liquidus de l'alliage ou plus élevée. La température ne doit généralement pas dépasser 8000C, car le refroidissement est alors insuffisant et des quantités excessives d'alliage sont nécessaires. La température sera généralement maintenue aussi basse que possible pour économiser de l'énergie. La température et la pression du mélange gazeux magnésium-oxyde de carbone chaud peuvent varier entre de larges limites. La température est comprise généralement entre 10000C et 20000C et la pression entre 1 mm et 760 mm de Hg. On peut régler les pressions utilisées dans la zone de condensation en refoulant à l'extérieur une quantité plus grande ou plus petite d'oxyde de carbone gazeux. L'alliage aluminium-magnésium enrichi en magnésium peut être évacué par écoulement ou l'alliage peut être recyclé éventuellement après qutune partie du magnésium a été enlevée, par exemple par distillation, ou de l'aluminium peut être ajouté à l'alliage à recycler. Un recyclage et un refroidissement de l'alliage seront habtuellement avantageux, car beaucoup de chaleur doit être évacuée du système. Exemple Un mélange gazeux constitué de quantités équimoléculaires de magnésium et d'oxyde de carbone et qui a été obtenu en faisant réagir de la magnésie avec du carbone à 15000C est passé à une vitesse de gaz de 50 m/s à travers un tube isolé disposé verticalement ayant une longueur de 4 m et un diamètre de 20 cm. Des gouttelettes d'un alliage aluminium-magnésium contenant 46,8/S en poids de magnésium sont pulvérisées dans ce tube. Le diamètre moyen des gouttelettes est de 0,3 mm et la température au moment de la pulvérisation est de 4600C. La pression du mélange gazeux est maintenue à 25 mm de Hg au moyen d'une pompe reliée au tube. La température du gaz s'abaisse rapidement en raison du contact du gaz avec les gouttelettes liquides, de sorte que le magnésium gazeux se condense et est absorbé dans les gouttes. Les gouttes sont recueillies au fond du tube et évacuées. La température de l'alliage évacué est alors de 6550C. Pour une quantité de 1 kg de magnésium introduite dans le tube à l'état gazeux, on pulvérise une quantité de 30 kg de l'alliage ci-dessus. L'alliage magnésium-aluminium évacué contient 48,4t' en poids de magnésium. I1 en résulte que 96% du magnésium gazeux a été absorbé dans l'alliage liquide magnésium-aluminium. REV7NDICATIONS 1 - Un procédé pour recueillir le magnésium à partir d'un mélange gazeux chaud de magnésium et dioxyde de carbone, selon lequel le mélange gazeux est refroidi rapidement par mise en contact avec un métal fondu, dans lequel le magnésium est absorbé en même temps, caractérisé en ce que le métal fondu est un alliage aluminium-magnésium. 2 - Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage contient au moins 25,' en poids de magnésium. 3 - Un procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'alliage contient au moins 30V en poids de magnésium. 4 - Un procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'alliage contient un pourcentage en poids de magnésium comprise entre 30 et 70% en poids. 5 - Un procédé selon l'une des revendications I à 4, caractérisé en ce que l'alliage est pulvérisé sous la forme de gouttelettes dans le mélange gazeux chaud. 6 - Le magnésium recueilli au moyen d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 5.