Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
La présen-te invention concerne un procédé d'éli-
minati.on des impuretés métalliques contenues dans le
mac~nésium par injec-tion d'un derivé halocJéne de bore.
I,e magnesium,obtenu par reaction métallothermique
et, en particulier, par la mé-thode de réduction silico~
thermiyue de la dolomie ou de la magnésle sous pression
:réduite dans un laitier fondu a environ 1 600C, à base
de CaO, SiO2, A12O3 et MgO, (procédé Magnétherm, brevet
français n 1.194.556 correspondant au brevet des Etats-
Unis n 2.971.833 délivré au nom de SOFREM), peut avoir une
teneur en éléments métalliques tels que silicium, fer ou
manyanese, estimee, dans certains cas, trop elevee par
rapport à di~erses specifications selon leur utilisation~
en particulier dans le domaine des qualites dites de haute
pureté~
Pour purifier le magnésIum" Magnétherm" , on a
utilise la mé-thode de sublimation qui convient, en general,
pour les qualites dites de haute pureté, mais l'operation
de sublimation est lente, coûteuse et presente le defaut
de consommer une quantite importante dlenergie electrique.
Quant au raffinage par segrégation, selon le
brevet français n 1.594.154 (correspondant au brevet des
Etats-Unis n 3.671.229), d'ALUMINIUM PECHINEY, il ne
convient pas pour les impuretés métalliques dites
" péri.tectiques" telles que le manganèse.
Il est connu d'eliminer certaines des impuretes
du magnesium, et notamment le manganèse, le Eer et le
silicium, par injection de tetrachlorure de titane TiC14.
Ce procédé a été décrit dans le brevet des Etats-Unis
n 2.779.672 de DOW CHEMICAL C. Cependant, le taux
d'élimination auquel il conduit reste encore très insuffi-
sant, la teneur résiduelle en manganèse étant de l'ordre
de 200 à 500 ppm.
... L'objet de la présente invention est un procede
d'élimination des impuretes metalliques dans le magnésium
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liquide, qui peut s'appliquer soit comme complement a un
traitement préliminaire avec un affinant quelconque tel
que le TiCl~ ou des flux halogénés, soit comme traitement
un:Lque d'afEinage, e-t qui conduit a un niveau de pureté
compatible avec les exigences de toutes les applications
connues de magnésium de haute puret~.
Ce procédé consiste à injec-ter dans le magnésium
liquide, par un moyen approprié, un derivé halogéné de
bore tel que le -trichlorure BC13, le trifluorure BF3 ou
les fluoborates alcalins, alcalino-terreux ou de magnesium.
De façon surprenante, on a cons-tate que le pro-
cede d'affinage avec un derive de bore ne laissait dans
le magnésium qu'une teneur residuelle en bore de l'ordre
de 1 ppm, ou même moins, qui ne presente aucun inconve-
nient, quels que soient les usages du metal ainsi purifie.
Parmi les dérives de bore utilisables pour la
mise en oeuvre de l'invention, le trichlorure convient
par-ticulierement bien, en raison de son point d'ebulli-
tion de + 125C, qui permet de le stocker a l'etat
liquide, et sous une pression modérée, dans un cylindre
en acier. Pour assurer un entra~nement régulier et une
bonne repartition du sC13 dans la masse de magnesium
liquide a affiner, il est preférable de l'entralner dans
un courant de gaz inerte sec, tel que de l'argon. La
quantité de dérive halogéne injecte dans le Mg, corres-
pondaune quantite de bore pur comprise entre 0,05 et
5 kg et, de préférence, entre 0,1 et 1 kg par tonne de
magnesium brut. Pour BC13, par exemple, qui contient 9,2%
de B pur, cela correspond à une quantite de 0,54 a 54 kg
et,de préférence, de 1,09 à 10,9 kg de sC13 par tonne de
magnésium.
Le fluoborate de potassium, finement pulverise,
peut etre egalement entralné par un courant de gaz iner-
-- te, par tout procédé connu.
L'injection propremen-t dite dans la masse de
magnésium liquide peut être effectuee par une cles techni-
qucs bicn connues cle l'homme de l'art, en particulier
par une canne en matériau approprie, plongeant: dans le
fond ~e 1.a poche contenant le magnesium liquide, ou par une
tuyère traversant la paroi de l.a poche à prox.imite du
:Eond, ou par tout autre procede equivalent.
La reaction du derive halogene de bore sur le
magnesium conduit vraisemblablement à la formation du
bore 11 naissant", qui reagit sur les elements tels que
Fe, Mn, Si, en donnant des borures stables, de densite
très superieure a celle du magnésium liquide a 700-750C,
qui decantent rapidement. Cette decantation peut etre
facilitee par les additions de flux halogenes habituelle-
ment pratiquées dans la fonderie de magnésium.
EXEMPLES DE MISE EN OEUVRE
Dans ces différents exemples, le magnésium
liquide etait place dans une poche en acier et porté a
une température comprise entre 700C et 750C.
Le cylindre contenant le BC13 etait suspendu a
un moyen de pesage precis et muni d'un moyen de chauffa-
ge permettant de le porter a une temperature comprise
entre 20 et 60~C. Le réglage de débit etait assure par
une vanne de regulation asservie à la variation du poids
du cylindre.
EXEMPLE 1:
7 1~0 kg de magnesium, prealablement a~flne au
TiC14, ont ete traites par injection de 35 kg de BC13,
entralne par un courant d'argon sec et à raison de
20 kg par heure, au moyen d'une lance en acier, a une
temperature de 730C. On a obtenu les resultats suivants:
~ . i
Impuretes en ppm Fe Si Mn
_ _ .-
.... Avant injection de BC13 28 18 530
. _ _ ...
Apres injection de BC13 20 10 I <30 .
9~
EXEMPI.E 2:
De la même façon, et a la même cadence, on a
traité 9 405 kg de magnésium préalablement affiné au
TiCl~, par injection de 33 kg de BC13 sous argon. On
a obtenu les résultats suivants:
Impuretés en ppm ~ Fe L S= L ~n
Avan-t injec-tion 30 <20 450
_
Apres injection <20 <20 <30
___ _ .
EXEMPLE 3:
2 700 ]cg de magnésium thermique brut ont été
directemen-t -traités par 21,5 kg de BC13, a 750C, a une
cadence correspondant a 12 kg/h de BC13~ On a ob-tenu
les résultats suivan-ts:
Impuretés en ppm _~ ~r
Avant injection 1 80 970
Apres injection l <10 <50
L'affinage préalable au TiC14, tel qu'il es-t
décrit dans le brevet des Etats-Unis n 2.779.672
précédemment cité, se révele efficace pour abaisser la
teneur en silicium, mais tres insuffisant en ce qui
concerne le manganèse et le fer.
La demanderesse a constaté que, pour cet affi-
nage préalable, le TiC14 p~uvait être remplacé partielle-
ment ou totalement par du chlorure ferrique FeC13,
sublimé et entxalne par un couran-t d'argon sec. Des
mélanges formés de 10 à 100% de FeC13 et de 0 a 90~ de
6~
TiC14 donnent satisfaction et permettent d'abaisser la
teneur en silicium par exemple de 1500/1000 ppm à env.
100 ppm.
Par ailleurs, on a constaté que certaines impu-
retés métalliques qui ne se rencontrent pas de fa~on
habituelle dans le magnésium, mais qui peuven-t s'y
trouver accidentellement, tellesque le chrome et le
nickel, sont également éliminées par le traitement au
BC13, jusqu'à une teneur comprise entre 10 et 30 ppm.
Des dosages de bore eEfectues sur le magnésium
traité au BC13 ont é-té effectues par spectropho-tocolo-
rimetrie du complexe forme avec le bleu de methylene.
La teneur residuelle en bore est comprise entre
0,5 et 1,5 ppm, ce qui autorise notammen-t llemploi de
ce metal pour la production de titane ou de zirconium
de haute purete par le procede Kroll de reduction de
TiC14 ou ZrC14 par le magnesium.
