"還元が、900~1150°C、全圧0.01~5at及び混合物中の塩化アルミニウム及びマグネシウムの質量比3.69~1.00にて不活性ガス流中で実施されることを特徴とする、塩化マグネシウムの金属熱還元によるアルミニウム製造方法。薄肉セラミックノズルの内側に位置する円筒形反応器及び円錐形の下部を包含する前記方法を実施するためのデバイスであって、不活性ガス流中のマグネシウムのボイラ及び蒸発器の前方反応器、及びその後の塩化アルミニウムとの液体マグネシウム残留混合物を分離するデバイス、及びデバイスの全構成要素が耐火性材料で内張りされていることを特徴とするデバイス。技術的には、マグネシウムを用いた三塩化アルミニウムの金属熱還元の反応を用いることによって目的が達成される:2AlCL3g3Mgg=3MgCl212Al14ここで<<g>>は気体状態の指数であり、<<l>>は液体状態の指数である。したがって、反応4により、親物質は気体としてプロセスに導入され、生成物であるアルミニウム及び塩化マグネシウムは溶融液体として放出される。還元は、温度900~1150°C及び全圧0.01~5atmにて不活性ガスの気流中で実施され、当初混合物における塩化アルミニウムと金属マグネシウム質量の比はそれに対応して3.69~1.00である。この場合、マグネシウムの消費量はアルミニウム1kgにつきわずか1.35kgと予想されるが、電解マグネシウムの電力需要はアルミニウム1kgにつき17.9kW/hのオーダーになるであろう。この結果は、金属熱的方法で得られたマグネシウム、すなわちPidgeonV.A.Lebedev,V.I.Sedykh.MetallurgyofMagnesium.Irkutsk,2010,p.149の技術に従ってケイ素鉄を用いてドロマイトから予備還元されたマグネシウムの場合よりも良い。反応4に従い、この場合のエネルギーの総消費量は、アルミニウム1kgにつき13kWhを超えず、これはホールエルー法の消費量の値に匹敵し、マグネシウム熱様式のアルミニウム製造の発生において非常に優れた指数とみなすことができる。しかしながら、反応4に従ったマグネシウムを用いた三塩化物からのアルミニウム還元は、独立した科学的及び工学的問題である。本発明の基礎である反応4は、チタンのマグネシウム熱還元のプロトタイプとしての反応3よりも実施がはるかに単純である。ただし、皮肉に思われるかもしれないが、マグネシウムを用いた三塩化物からの還元によってアルミニウムを製造するためには、より高い温度及び圧力が必要である。実際には、還元剤としてのマグネシウムは沸点が1103~1107°C蒸気圧は1気圧であり、その融点は651°Cである。反応4の他の関与物質については、アルミニウムは660°Cで融解する。特に広範な液体状態はアルミニウムに特徴的で、沸点は2497°Cである。これは、アルミニウムはマグネシウムの沸点1107°Cで事実上蒸発しないことを意味する。塩化マグネシウムは708~714°Cで融解し、1412~1417°C以上で沸騰し、液体状態の温度が比較的広範囲である。最後に、三塩化アルミニウムは179.7°Cの温度で昇華し、通常の大気圧では液体状態であることができない。したがって、親物質、すなわち三塩化アルミニウム及びマグネシウムは1107°Cを超える温度で気体状態であるが、金属アルミニウム及び塩化マグネシウムは同じ温度で液体状態であり、これは連続的な高効率の生産を構成するのに便利な状況である。熱力学的計算の結果によって実証されるように、反応4プロセスは、-240kJのエンタルピー値及び1300K1027°Cの温度において-210kJのギブスエネルギー値によって特徴づけられる。これは、プロセスが自発的に進み、大量の熱を放出することを意味する。ただし、気体状態で約900°C過熱され部分的に一塩化物で解離する気体金属マグネシウム及び塩化アルミニウムの高い反応性のため、還元プロセスが高速になりすぎる可能性があることに注意する必要がある。さらに、反応4式中、指数<<g>>及び<<l>>は、高圧条件下でルシャトリエの法則及び熱力学第2法則に従う気体及び液体状態に対応するは、平衡がかなり右へシフトする。その反応速度に関しては、反応は爆発的に進み、その速度を制御するために、親元素である塩化アルミニウム及びマグネシウムは反応器に供給されるべき温度よりも低温の別々の不活性ガス流で供給する必要がある。前記条件においてマグネシウムの飽和蒸気圧はかなり高く、例えば927°Cで約0.19atになることから、還元のプロセスは900°Cの温度で起こることができる。同時に、温度をマグネシウムの沸点1103~1107°Cよりもかなり高温に上げることは、この温度上昇によりプロセス速度があまりにも高くなりすぎると予想されることから合理的ではなく、そのため最高限度として1150°Cを設定することができる。反応器の気相の全圧は0.01~5.0atの範囲内に指定され、塩化アルミニウム及びマグネシウムの最適部分圧は実験的に特定される。全圧の上方値に向かいながらもその爆発限界に達することを避けることが望ましい。還元のために供給される気体混合物の組成は、反応4に関与する物質の化学量論比と一致すべきであり、反応器に供給される塩化アルミニウム及びマグネシウムの質量流量に関して3.69:1を成す。特許請求される発明の実現可能性に関しては、チタンをその四塩化物からマグネシウム熱的方法で得る類似の製造方法があることから、疑いの余地はない。さらに、特許請求されるアルミニウムの製造様式ははるかに単純になっている。マグネシウムはアルミニウムよりもはるかに電気陰性な金属でもある。ドロマイトの還元を従来の塩化マグネシウム電解方法と組み合わせてドロマイトからマグネシウムを製造する場合、電力入力はかなり小さくなり得る。さらに、このプロセスは自発的である。気体の塩化アルミニウム及びマグネシウムを親物質として使用し、生成物である液体の塩化マグネシウム及びアルミニウムを得るという様式は、密閉装置内で実現できる。これは自動化が容易であり、いかなる肉体労働又は機械的デバイス利用もプロセスに供給する必要がない。密閉装置を本発明に用いる点から、本発明の環境特性が十分に認められることは明白である。反応器あたりの生産性が高いデバイスを設計できる可能性、建設及び製造のインプットが少ないことは、提示する様式の実質的利点の1つである。本発明の実現可能性は、マグネシウム熱的方法を用いたチタンのその四塩化物からの抽出という強力で有効な産業が存在することによって、及びマグネシウム熱的方法の実施によるジルコニウム及びハフニウムの、それらの塩化物からの還元が平易に実現されることによって証明される。マグネシウム熱的方法によるチタン製造に関しては、当初は還元デバイスとして鋼製の円筒形容器が使用された。該容器は、例えばモリブデンめっきで内張りされたクロム-ニッケル鋼で作製することができた。後に、内張りは低炭素鋼製となった。プロセスは、金属溶融温度よりも低い温度で実現されることから、チタンはスポンジ様の固相状態で得られる。このスポンジを抽出するために反応器を冷却する必要がある。そのため、プロセス全体は、肉体労働入力を必要とし、反応器の効率を低下し、エネルギー入力を増大し、及び製造の環境特性を悪化する断続的プロセスとして特徴づけられることは避けられない。本発明で特許請求される、マグネシウムを用いたアルミニウムの金属熱還元のためのデバイスにおいて、プロセスは1100~1150°Cに達する高温で起こる。この条件において、得られる還元生成物であるアルミニウム及び塩化マグネシウムはいずれも液状であり、反応器の最下部に流れ落ちる。アルミニウムの融点は660°Cであるが、塩化マグネシウムの融点は708~714°Cであり、沸点はそれぞれ2497°C及び1412~1417°Cである。この理由から、反応器の最上部は反応器の有効体積を増大するために円筒形であるが、最下部は液体のアルミニウム及び塩化マグネシウムを収集するために円錐形となっている。反応帯の大部分は中空状で、そこに気体の塩化アルミニウム及びマグネシウムが導入されてさらに十分に混合されるが、円錐形部分に隣接する部分はラシヒリング型薄肉中空セラミック片のアタッチメントが充填されている。アタッチメントの使用により、アルミニウム及び塩化マグネシウムの液滴を生成する凝縮及び合体のプロセスが加速される。不活性ガス流は、マグネシウムを蒸発させるボイラ並びに残留するマグネシウム及び塩化アルミニウム蒸気混合物から液体マグネシウムを分離する装置に反応器を接続する。マグネシウム蒸発器であるボイラ及び液体マグネシウムを分離する装置は、いずれもデバイスの一体部分である。これらは反応器から分離しているが非常に近くに設置される。マグネシウムを用いて気相にてアルミニウムをその塩化物から還元する反応は、発熱反応であり、大量の熱の放出を伴い、プロセスは自発的である。還元の温度及び速度を厳密に制御するため、反応器及びマグネシウム分離デバイスには沸騰水しみ出し冷却システムが装備されている。流体相液体及び気体が本発明で使用される。流体相は高温において乱流状態で反応し、したがって高効率のプロセスを提供する。さらに、製造施設建設のための財務費用が、機器保全のための支出と共に低減する。"