DE664737C

DE664737C - Process for purifying magnesium

Info

Publication number: DE664737C
Application number: DEM128054D
Authority: DE
Original assignee: MAGNESIUM PRODUCTS Inc
Current assignee: MAGNESIUM PRODUCTS Inc
Priority date: 1933-07-11
Filing date: 1934-07-12
Publication date: 1938-09-03

Description

Verfahren zur Reinigung von Magnesium Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von Magnesium durch Destillation von unreinem Magnesium und Kondensation der gebildeten Magnesiumdämpfe unter solchen Bedingungen, daß das Metall in hoher Reinheit erhalten wird.Methods for Purifying Magnesium The invention relates to a method of purifying magnesium by distilling impure magnesium and condensation of the formed magnesium vapors under such conditions that the Metal is obtained in high purity.

In gebräuchlicher Weise hergestelltes Magnesiummetall ist verhältnismäßig unrein und enthält verschiedene Stolte, die bei dem normalen Siedepunkt des Magnesiums eine nennenswerte Dampfspannung besitzen und daher zusammen mit dem Magnesium überdestillieren, so daß ein verunreinigtes Kondensat erhalten wird. Deshalb führt die Destillation und Kondensation von Magnesium, wenn sie nach den für die Destillation, von anderen Stoffen üblichen Verfahren vorgenommen wird, nicht zu dem gewünschten Ergebnis.Conventionally made magnesium metal is proportionate impure and contains various stolts that occur at the normal boiling point of magnesium have a significant vapor tension and therefore distill over together with the magnesium, so that a contaminated condensate is obtained. That is why the distillation leads and condensation of magnesium, if after being used for distillation, from others Substances made using customary procedures do not produce the desired result.

Es sind bereits Verfahren zur Reinigung von unreinem Magnesium durch Destillation vorgeschlagen worden, bei welchen di-- Verdampfung bei einer Temperatur, die unterhalb des normalen Siedepunktes des Magnesiums liegt, vorgenommen.. wird. Bei diesen Verfahren wird die gesamte Destillation und Kondensation unter vermindertem Druck durchgeführt. Es ist- auch bereits versucht worden, die Verdampfung des Magnesiums bei einer Temperatur unterhalb seines Schmelz-Punktes in Gegenwart eines inerten Gases, wie Argon, bei Atmosphärendruck oder bei einem verminderten Druck, wobei jedoch, der Gesamtdruck größer als der Partialdruck des Magnesiums bei der Verdampfungstemperatur war, durchzuführen. Diese Versuche sind jedoch ergebnislos verlaufen, da die Verdampfung (Sublimation) des Magnesiums in dieser Weise nur äußerst langsam von statten ging. Man ist daher dazu übergegangen, bei der Sublimation des Magnesiums einen absoluten Druck anzuwenden, der geringer ist als der Dampfdruck des Magnesiums bei seinem Schmelzpunkt. Bei diesem Verfahren gehen sowohl die Verdampfung als auch die Kondensation des Magnesiums in hohem Vakuum vor sich. DieAufrechterhaltung eines Vakuums, insbesondere eines hohen Vakuums, ist jedoch mit großen Nachteilen verbunden. Ein solcher Nachteil besteht z. B. darin, daß in dieser Weise nur diskontinuierlich gearbeitet werden kann. Auch muß große Sorgfalt darauf verwendet werden, den Apparat luftdicht zu halten, was nicht nur Schwierigkeiten bietet, sondern auch die lästige Folge hat, daß die Dichtungen von Zeit zu Zeit ausgewechselt oder ausgebessert werden müssen.Processes for the purification of impure magnesium are already in place Distillation has been proposed in which di- evaporation at a temperature which is below the normal boiling point of magnesium. In these processes, all of the distillation and condensation is reduced Pressure carried out. Attempts have also already been made to evaporate magnesium at a temperature below its melting point in the presence of an inert Gas, such as argon, at atmospheric pressure or at a reduced pressure, wherein however, the total pressure is greater than the partial pressure of the magnesium at the evaporation temperature was to perform. However, these attempts were unsuccessful because of the evaporation (Sublimation) of magnesium was extremely slow in this way. One has therefore gone over to an absolute sublimation of magnesium To apply pressure which is less than the vapor pressure of magnesium at its Melting point. In this process, both evaporation and condensation go of magnesium in a high vacuum. Maintaining a vacuum, in particular a high vacuum, however, is associated with great disadvantages. Such a disadvantage consists z. B. is that in this way only work discontinuously can. Great care must also be taken to keep the apparatus airtight hold, which not only presents difficulties, but also has the annoying consequence, that the seals must be replaced or repaired from time to time.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zu schaffen, das alle Vorteile und keinen der Nachteile einer Destillation und Kondensation unter vermindertem Druck besitzt. Die Erfindung bezweckt, das Arbeiten unter vermindertem Druck auf einen Teil der Anlage zu beschränken oder in manchen Fällen ,ganz auszuschalten.The present invention aims to provide a method all of the advantages and none of the disadvantages of distillation and Has condensation under reduced pressure. The invention aims to work under reduced pressure to a part of the system or in some Cases to turn off completely.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht das Verfahren zur Reinigung von Magnesium durch Verdampfen bei einer Temperatur unterhalb des normalen Siedepunktes, d. h. also unterhalb i i 20° C, und Kondensation der gebildeten Magnesiumdämpfe darin, daß man die Kondensation der Magnesiumdämpfe bei einem Druck nahe bei Atmosphärendruck, diesem gleich oder Über Atmosphä,rendruick, also ohne Anwendung eines Vakuums, durchführt.According to the present invention, the method of purification is of magnesium by evaporation at a temperature below the normal boiling point, d. H. so below i i 20 ° C, and condensation of the magnesium vapors formed in that the condensation of magnesium vapors at a pressure close to atmospheric pressure, at the same or above atmospheric pressure, i.e. without applying a vacuum.

Nach einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird die Verdampfung im Vakuum, vorzugsweise im hohen Vakuum, durchgeführt, wogegen die Kondensation bei einem Druck vorgenommen wird, der etwa dem Atmosphärendruck entspricht oder größer ist als dieser. Zur Durchführung dieser Arbeitsweise kann eine Anlage dienen, bei welcher die Vorrichtung zur Verdampfung. des Magnesiums durch eine unmittelbar hinter dieser Vorrichtung angeordneten Vakuumpumpe unter Vakuum gesetzt werden kann, wogegen die anderen Teile der Vorrichtung unter annähernd normalem Druck oder Überdruck stehen. Diese Anordnung ermöglicht es, die Verd.ampfungstemperatur so weit zu erniedrigen, daß sich keine nennenswerten M ragen von Verunreinigungen mit dem Magnesium verflüchtigen, und den restlichen Teil des Verfahrens bei normalem Druck, jedenfalls ohne Unterdruck, durchzuführen. Hierdurch wird die Gefahr des Eindringens von Luft in das Kondensationssystem vermindert.According to one embodiment of the present method, the evaporation in a vacuum, preferably in a high vacuum, carried out, while the condensation is carried out at a pressure which corresponds approximately to atmospheric pressure or bigger than this. A system can be used to carry out this mode of operation, in which the device for evaporation. of magnesium by an immediate a vacuum pump arranged behind this device can be put under vacuum, whereas the other parts of the device are under approximately normal pressure or overpressure stand. This arrangement makes it possible to lower the evaporation temperature that no noteworthy protrusions of impurities with the magnesium evaporate, and the rest of the process at normal pressure, in any case without negative pressure, perform. This increases the risk of air entering the condensation system reduced.

Die Verdampfung des unreinen Magnesiums kann gefördert werden, indem man ein indifferentes Gas, zweckmäßig im Kreislauf, durch das System leitet. Zu den indifferenten Gasen, welche verwendet werden können, gehören auch reduzierende Gase, wie beispielsweise Wasserstoff, welche mit dein metallischen Magnesium nicht reagieren.The evaporation of the impure magnesium can be promoted by an inert gas, expediently in a circuit, is passed through the system. to the inert gases that can be used also include reducing gases Gases, such as hydrogen, which do not contain metallic magnesium react.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird in .der gesamten Anlage, also auch im Destillationsofen, ohne Vakuum gearbeitet, indem der Druck in der Verdampfungszone und im Kondensator nahe bei ,oder über Atmosphärendruck gehalten wird. Für diese Ausführungsform des Verfahrens ist es Bedingung, daß die Magnesiumdämpfe durch einen Strom eines indifferenten Gases aus dem Destillationsraum herausgespült werden. Vorzugsweise wird das indifferente Gas im, Kreislauf durch das System geleitet. Dadurch, daß man die Temperatur des DestillationsL, ofens auf der gewünschten Höhe hält und die Partialdrucke der Magnesiumdämpfe und des indifferenten oder reduzierenden Gases geeignet einstellt, kann man die Beschafienheit der Dämpfe so beeinflussen, daß eine nennenswerte Verdampfung der in dem Metall vorhandenen unerwünschten Verunreinigungen verhindert wird. In dieser Weise werden dieselben Ergebnisse erzielt wie bei Verwendung eines sehr hohen Vakuums mit allen Vorteilen der wirtschaftlichen Gewinnung eines rcinein Metalls, während die Nachteile, die die Verwendung einer Vakuumapparatur mit sich bringt, insbesondere die Gefahr des Eindringens von Luft in die Apparatur, vollkommen vermieden sind. Dies ermöglicht die Verringerung der Anlagekosten, vermindert die notwendige Überwachung und Wiederherstellung bei Erzielung eines vollkommen zufriedenstellenden Erzeugnisses.According to another embodiment of the invention, in .the entire Plant, also in the distillation furnace, worked without a vacuum by increasing the pressure in the evaporation zone and in the condenser close to or above atmospheric pressure is held. For this embodiment of the method it is a condition that the Magnesium vapors from a stream of an inert gas from the distillation room be flushed out. The inert gas is preferably circulated through directed the system. By raising the temperature of the distillation furnace holds the desired level and the partial pressures of the magnesium vapors and the indifferent or reducing gas, you can determine the nature of the vapors affect so that a significant evaporation of the existing in the metal unwanted contamination is prevented. In this way they become the same Results obtained as when using a very high vacuum with all the advantages the economic extraction of a rcine in metal, while the disadvantages, the the use of a vacuum apparatus brings with it, in particular the risk of Penetration of air into the apparatus are completely avoided. this makes possible the reduction in investment costs reduces the need for monitoring and restoration in achieving a perfectly satisfactory product.

Bei Mitverwendung indifferenter Gase kann man in der Verdampfungszone auch eineng höheren Druck als im Kondensator einstellen, wobei der Druck im Kondensator zweckmäßig auf Atmosphärendruck gehalten wird. Dies ist von Vorteil, da hierdurch die Destillations: geschwindigkeit vergrößert wird.If indifferent gases are used, one can in the evaporation zone also set a higher pressure than in the condenser, whereby the pressure in the condenser is expediently kept at atmospheric pressure. This is an advantage because of it the distillation speed is increased.

Die Erfindung ermöglicht es ferner, eine Destillationsanlage zu verwenden, bei der die Beschickung kontinuierlich bewegt werden kann, so daß man sich die wirtschaftlichen Vorteile, die mit einer kontinuierlichen Destillation und Kondensation erzielt werden, zunutze machen kann.The invention also makes it possible to use a distillation plant, in which the feed can be moved continuously, so that you get the economic Advantages that can be achieved with continuous distillation and condensation, can make use of.

In Abb. i und 2 der Zeichnung sind zwei verschiedene Anlagen zur Durchführung des Verfahrens schematisch gezeigt.In Fig. I and 2 of the drawing are two different systems for implementation of the process shown schematically.

Nach Abb. i ist ein. Destillationsgefäß oder ein Destillationsofen i vorgesehen, an den,u.nmittelbar, -und zwar in solcher Nähe als überhaupt praktisch durchführbar ist, eine Vakuumpumpe 2 angeschlossen ist, welche die in dem Ofen i erzeugten Dämpfe abzieht und einem Kondensator 3 zuführt. Der Druck im Kondensator ist größer als der im Destillationsofen. Deshalb kann die Temperatur dies Kondensators verhältnismäßig hoch seien, und zwar kann der Kondensator durch Zufuhr von Wärme in der Tat sogar auf gleicher Temperatur gehalten werden wie der Destillationsofen oder auf eine noch höhere Temperatur gebracht werden. Dies ist von Vorteil, da keine besonderen Mittel zur Kühlung des Kondensators erforderlich, sind. Mittels des an den Kondensator angeschlossenen Druckreglers q. kann in dem Kondensator 3 jeder gewünschte Druck aufrechterhalten und dadurch die Form, in der das Metall kondensiert wird, geregelt werden. Normalerweise wird im Kondensator flüssiges Magnesium erhalten, doch können Druck -und Temperatur so eingestellt werden, daß das Magnesium in fester Form kondensiert. Das System kann ohne Einführung eines indifferenten oder reduzierenden Gases betrieben werden, es .empfiehlt sich jedoch, das ganze Verfahren unter Zuhilfenahme eines solchen Gases durchzuführen. Zu diesem Zweck ist eine Pumpe 5 vorgesehen, die an die Auslaßseite des Druckreglers angeschlossen ist und die Gase durch den Vorerhitzer 6 über das Reduktionsventi17 in den Destillationsofen i befördert. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, einen überschuß an Gas aus der Anlage zu entfernen, was in beliebiger Weise geschehen kann. Das Magnesium wird aus dem Kondensator bei 8 entfernt. Falls der Kondensator 3 bei ungefähr derselben Temperatur arbeitet wie der Ofen i, ist, wenn überhaupt, nur ein sehr schwaches Vorerhitzen in dem Vorerhitzer 6erforderlich.According to Fig. I is a. Distillation vessel or a still furnace i intended to, and immediately, -and indeed in such proximity as at all practical is feasible, a vacuum pump 2 is connected, which i The vapors generated are drawn off and fed to a condenser 3. The pressure in the condenser is larger than that in the still. Therefore, the temperature of this capacitor can be be relatively high, namely the condenser can by supplying heat in fact even be kept at the same temperature as the still or brought to an even higher temperature. This is beneficial as there is no special means for cooling the condenser are required. Using the an pressure regulator connected to the condenser q. can in the capacitor 3 everyone Maintain the desired pressure and thereby the form in which the metal condenses will be regulated. Usually liquid magnesium is obtained in the condenser, but the pressure and temperature can be adjusted so that the magnesium in solid Form condensed. The system can be used without introducing an indifferent or reducing gas, but it is recommended to use the whole To carry out the procedure with the aid of such a gas. To this end a pump 5 is provided which is connected to the outlet side of the pressure regulator and the gases through the preheater 6 via the reduction valve 17 into the distillation furnace i promoted. In some cases it may be desirable to have an excess of gas to remove from the system, which can be done in any way. The magnesium is removed from the condenser at 8. If the capacitor 3 is about the same Temperature works like the furnace i, is only a very weak one, if at all Preheating in the preheater 6 is required.

Bei der Ausführungsform nach Abb.2 ist das Destillationsgefäß i mit dem Kondensator 3 verbunden, der mit dem Druckregter 4 in Verbindung steht. Eine Pumpe 5 befördert die Gase von dem Kondensator 3 durch den Vorerhitzer 6, und eine andere Pumpe 9 treibt sie durch den Destillationsofen i. Ein indifferentes oder reduzierendes Gas wird in beträchtlicher Menge in das System eingeführt und in der angegebenen Weise im Kreislauf verwendet. Das Destillationsgefäß i wird ,auf einer verhältnismäßig niederen Temperatur, die tiefer liegt als der normale Siedepunkt dies Magnesiums, gehalten. Die genaue Temptratu.r ist von den Dampfdruckern und der Beschaffenheit der Verunreinigungen, die in dem Metall enthalten sind, abhängig; in manchen Fällen sind äußert tiefe Temperaturen erforderlich, obwohl für normale Zwecke eine Temperatur von etwa 55o bis 65o" C entspricht. Dank dieser Anordnung stellt sich ein erheblicher Partialdruck der Magnesiumdämpfe ein, während die Partialdrücke der Dämpfe von unerwünschten Verunreinigungen äußerst gering sind. Der Restdruck wird von dem indifferenten oder reduzierenden Gas geliefert. # Die zugeführte Menge dieses Gases kann so groß sein, daß ein Druck nahe bei oder über Atmosphärendruck in dem Destillationsofen i aufrechterhalten wird. Der Gasstrom spült die Magnesiumdämpfe aus dem Destillationsofen und führt sie dem Kondensator 3 zu, in dem das Magnesium kondensiert wird und aus dem es bei 8 in flüssiger oder fester Form entfernt werden kann.In the embodiment according to Fig.2, the distillation vessel is i with connected to the condenser 3, which is connected to the pressure regulator 4. One Pump 5 conveys the gases from the condenser 3 through the preheater 6, and one other pump 9 drives them through the distillation furnace i. An indifferent or reducing gas is introduced into and into the system in a considerable amount used in the circuit as indicated. The distillation vessel i is, on a relatively low temperature, which is lower than the normal boiling point this magnesium. The exact Temptratu.r is from the steam printers and depending on the nature of the impurities contained in the metal; in some cases extremely low temperatures are required, although for normal ones Purposes a temperature of about 55o to 65o "C corresponds. Thanks to this arrangement there is a considerable partial pressure of the magnesium vapors, while the partial pressures the fumes from undesirable contaminants are extremely low. The rest of the pressure is supplied by the inert or reducing gas. # The amount supplied this gas can be so great that a pressure close to or above atmospheric pressure is maintained in the still i. The gas stream purges the magnesium vapors from the distillation furnace and leads them to the condenser 3, in which the magnesium is condensed and from which it can be removed at 8 in liquid or solid form can.

Zwischen dem Destillationsgefäß i und dem Kondensator 3 kann ein Ventil io @o.dgl. vorgesehen sein, das die Strömung des Gases mehr oder weniger drosselt, wodurch in. .dem Destillationsgefäß ein höherer Druck -und in dem übrigen Teil der Anlage ein niedrigerer Druck eingestellt werden kann. Dies ist von Vorteil, da bei Durchführung der Verdampfung unter höherem Druck ein höherer Druck des Magnesiumdampfes erzielt werden kann und der Druckunterschied (das Druckgefälle) zwischen Destillationsgefäß Bund Kondensator eine positive Strömtuig der Dämpfe -und eine Vergrößerung der Destillationsgeschwindigkeit hervorruft, während durch Einstellung eines verhältnismäßig niederen Druckes in dem restlichen Teil der Anlage die Schwierigkeiten verringert werden, die- mit dem Arbeiten bei höheren Drucken verbunden sind.Between the distillation vessel i and the condenser 3 can be a valve io @ or the like. be provided that the flow of the gas throttles more or less, As a result, a higher pressure in.. The distillation vessel - and in the rest of the System a lower pressure can be set. This is an advantage because Carrying out the evaporation under higher pressure a higher pressure of the magnesium vapor can be achieved and the pressure difference (the pressure drop) between the distillation vessel The condenser results in a positive flow of the vapors and an increase in the rate of distillation causes, while by setting a relatively low pressure in the remaining part of the plant the difficulties are reduced with the Working at higher pressures are associated.

Zufolge des Zirkulierens von Gas in der Anlage und der tiefen Temperatur der Destillation gestaltet sich die Durchführung des vorliegenden Verfahrens sehr wirtschaftlich, da der zur Destillation erforderliche Energiea:ufw ;and sehr gering ist. Durch das Arbeiten in einem geschlossenen System und die Druckregelung wird eine genaue rund wirksame Regelung des Verfahrens erzielt. Der Aufwand für die Instandhaltung und die Ausbesserungen der Anlage ist Lidbeträchtlich. Da es möglich ist, den Partialdruck der Magnesiumdämpfe genau einzustellen, wird ein Erzeugnis von hoher Reinheit erhalten.As a result of the gas circulating in the system and the low temperature the implementation of the present process is very much the distillation economical, since the energy required for distillation a: ufw; and very low is. By working in a closed system and the pressure control will a precise and effective regulation of the procedure is achieved. The effort for maintenance and the fixes to the appendix are considerable. Since it is possible to use the partial pressure of precisely adjusting the magnesium vapors, a product of high purity is obtained.

Ein gesonderter Vorerhitzer ist bei der b,^.-schriebenen Anlage nicht erforderlich. Eine Vorerhitzung des Gases kann, wenn sie erwünscht ist, auch im Destillationsofen vorgenommen werden. Selbstverständlich kann die Bewegung des Gases und die Regelung des Druckes mit Hilfe aller für Systeme mit Druckunterschieden innerhalb des Systems bekannten Hilfsmittel bewirkt werden.A separate preheater is not included in the system described in b, ^ .- necessary. A preheating of the gas can, if desired, also in the Distillation furnace can be made. Of course, the movement of the gas and the regulation of the pressure with the help of all for systems with pressure differences within the system known tools can be effected.

Unter der in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendetem Bezeichnung Destillation ist das Verfahren der Umwandlung fester oder flüssiger Stoffe in den dampfförmigen oder gasförmigen Zustand durch Zufuhr von Wärme gemeint, mit anderen Worten die Verdampfung im weitesten Sinne des Wortes, einschließlich der Verdampfung aus flüssiger Phase und der Sublimation. Kondensation soll die überführung von Stoffen aus dem dampfförmigen oder gasförmigen Zustand in die feste oder flüssige Phase bezeichnen.Under the designation used in the description and in the claims Distillation is the process of converting solid or liquid substances into the vapor or gaseous state meant by the addition of heat, with others Words evaporation in the broadest sense of the word, including evaporation from the liquid phase and sublimation. Condensation is said to be the transfer of substances from the vapor or gaseous state to the solid or liquid phase describe.

Claims

i. Process for cleaning magnesium by evaporation at a Temperature below normal boiling point, d. H. so below i 120 'C, and Condensation of the magnesium vapors formed, characterized in that d; ate the condensation of magnesium vapors at a pressure close to, equal to or equal to, atmospheric pressure takes place above atmospheric pressure, i.e. without the application of a vacuum.

2. Procedure according to claim i, characterized in that the evaporation in vacuum is carried out and the condensation takes place at a pressure which is about atmospheric pressure equals or is greater than this.

3. The method according to claims i or a, characterized in that the evaporation is carried out by the passage of inert gases, appropriately in the cycle, is promoted. q ..

Process according to claims i to 3, characterized in that the pressures in the evaporation and condensation space kept practically at the same level while the procedure was being carried out will.

5. The method according to claims 3 'and 4, characterized in that the pressure in the evaporation zone and in the condenser close to or above atmospheric pressure is held.

6. The method according to claims 3 and q., Characterized in "that a higher pressure set in the evaporation zone than in the condenser, -wherein the pressure in the condenser is expediently kept at atmospheric pressure.

7. Device for carrying out the method according to claims i to 4 and 6, characterized in that that between the evaporation space and the condensation space devices (vacuum pump, Throttle valves and the like) are arranged, which allow the pressure in the two To regulate rooms independently of each other.