Способ получения металлического магния повышенной чистоты

(51) 22 26/22 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при производстве металлического магния. С целью повышения чистоты магния предложен способ термохимического восстановления в вакууме магния из магнийсодержащего сырья в присутствии карбида кальция, в котором в качестве магнийсодержащего сырья используют хлористый магний, получаемый при производстве губчатого титана, при массовом соотношении к карбиду кальция, равном 10,8, и процесс ведут при температуре 800-1000 С и давлении остаточных газов 13,33-1,33 Па.(72) Павлов Александр Владимирович Уласюк Светлана Михайловна(73) Акционерное общество Центр наук о земле,металлургии и обогащения(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО МАГНИЯ ПОВЫШЕННОЙ ЧИСТОТЫ 21120 Изобретение относится к области цветной металлургии и можем быть использовано при производстве металлического магния. Известен электролитический способ получения металлического магния О.А. Лебедев. Производство магния электролизом. М. Металлургия. 1988.-с.29-33. Для электролиза применяют безводный хлористый магний, либо карналлит, который получают после окончательного обезвоживания в виде расплава или в твердом виде. Расплав заливают в ванну, а твердый карналлит загружают в электролизер. В результате электролиза получают магний, хлор и отработанный электролит. Хлор используют для получения различных хлорпродуктов. Часто производство магния сочетают с производством титана, где хлор используют для получения четыреххлористого гитана, а магний для восстановления этого соединения до титана по реакции 422. Полученный хлористый магний возвращается в магниевый передел для производства магния и хлора. Недостатком способа является невысокая чистота магния для выпуска титана высших марок. Известен карботермический способ получения металлического магния, А.И. Иванов, М.Б. Ляндрес, О.В. Прокофьев. Производство магния М. Металлургия. 1979. - с.19-21. включающий восстановление оксида магния углеродом в дуговой электропечи при температуре 2000 С в атмосфере инертного газаССО. Недостаток способа в том, что процесс идет при большой температуре и магний получается не достаточно чистый. Наиболее близким к предлагаемому способу является карбидотермический способ М.А. Эйдензон. Металлургия магния и других легких металлов. М. Металлургия. 1964. - с.1681,основанный на восстановлении оксида магния карбидом кальция. Восстановление идет по реакцииСаС 22 С. Реакция протекает в вакууме (давление остаточных газов 133,3-266,6 Па) при температуре 1100-1200 С. В качестве исходного сырья используют природные материалы магнезит и доломит, которые предварительно обжигают для получения оксида магния. Недостатком способа является высокая температура процесса, и недостаточная чистота получаемого магния. Техническим результатом изобретения является повышение чистоты металлического магния и снижение расхода электроэнергии. Указанный технический результат достигается в способе получения металлического магния повышенной чистоты,включающем термохимическое восстановление в вакууме магния из магнийсодержащего сырья в присутствии карбида кальция, при этом в качестве магнийсодержащего сырья используют хлористый магний, получаемый при производстве губчатого титана, при массовом соотношении к карбиду кальция, равном 10.8, и процесс ведут при температуре 800-1000 С и давлении остаточных газов 13,33-1.33 П. Сущность способа заключается в следующем. В предлагаемом способе,получения магния повышенной чистоты путем восстановления хлорида магния карбидом кальция, в качестве исходного материала используют хлорид магния в отличие от прототипа, где применяют оксид магния. Хлорид магния является побочным продуктом титанового производства,получаемым при магниетермическом восстановлении тетрахлорида титана. По содержанию примесей ( 2) данный продукт является чистым,что позволяет использовать его при производстве металлического магния повышенной чистоты. Так, в предлагаемом способе по сравнению с известным уменьшается содержание в металлическом магнии примесей железа, алюминия и кремния. С целью создания условий полного протекания реакции 222 СаС 2 и минимизации расхода восстанавливающего реагента соотношение взаимодействующих веществ хлорида магния и карбида кальция выбирают равным 10,8. Установлено, что полное протекание реакции дополнительно обеспечивается понижением в системе давления газовой фазы до 13,33-1,33 Па. Кроме того, понижение давления в газовой фазе ведет к снижению температуры процесса на 200 С по сравнению с прототипом и соответственно снижению расхода электроэнергии. Исследования проводили на электропечи сопротивления, в которую вертикально помещалась кварцевая реторта диаметром 50 мм с конденсатором ( 100 мм и Н - 100 мм) из кварца. Тигель из железа армко с навеской материала устанавливался в реторте на подставку в зоне постоянных температур. Трубу с конденсатором через нижнюю часть, вакуумировали форвакуумным насосом. Давление остаточных газов в экспериментах колебалось от 1,33 до 13,33 Па. Пример. В качестве исходных материалов использовали- безводный хлористый магний АО УКТМК,содержащий около 2 примесей- технический карбид кальция, содержащий 75 основного соединения СаС 2. Шихту с размером зерен 0,1-0.2 мм, близкую к стехиометрическому составу с соотношением 22 - 1 0,8 в количестве 90 г помещали в железный тигель, затем в трубу электропечи и создавали в системе вакуум. Давление остаточных газов 13,33-1,33 Па. Температуру измеряли хромельалюмелевой термопарой в паре с милливольтметром с погрешностью 3 С. В результате исследований было установлено,что состояние близкое к равновесному в системе устанавливается через два часа, поскольку при двух и трехчасовой выдержках при 1000 С степень возгонки магния в конденсат составила 94,1 . Результаты опытов представлены в табл. 1. Таблица 1 21120 Влияние температуры на выход магния (выдержка 120 мин.) Сопоставительный анализ качества полученного нами магния повышенной чистоты с магнием,производимым другими способами, представлен в табл. 2. Таблица 2 Сравнительные показатели чистоты магния, получаемого различными способами Метод получения магния Электролитический Полученный в процессе карбидотермического восстановления магниевый конденсат содержит незначительные количества сопутствующих компонентов, что характеризует его как металл повышенной чистоты (табл. 2). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения металлического повышенной чистоты,включающий магния термо Содержание примесей в магнии,химическое восстановление в вакууме магния из магнийсодержащего сырья в присутствии карбида кальция, отличающийся тем, что в качестве магнийсодержащего сырья используют хлористый магний, получаемый при производстве губчатого титана, при массовом соотношении к карбиду кальция, равном 10,8, и процесс ведут при температуре 800-1000 С и давлении остаточных газов 13,33-1,33 Па.