Раздел 4 Металлургия магния и титана

Свойства магния и области его применения

Магний - серебристо-белый легкий металл, очень легкий. Его плотность ниже, чем у алюминия и составляет 1,739 г/см³. Но по прочности магний примерно в два раза превосходит алюминий.

В периодической системе элементов Д.И.Менделеева магний находится во II группе 3-го периода под номером 12. Атомная масса 24,31. Температура плавления 651 ^ºС, температура кипения 1107 ^ºС.

В ряду напряжений магний находится среди наиболее электроотрицательных металлов, его электродный потенциал равен -2,38 В.

Обладает хорошими механическими свойствами. Тягуч, легко прокатывается в тонкие листы.

В сухом воздухе на поверхности магния образуется матово-белая оксидная пленка, которая защищает металл от дальнейшего окисления даже при нагревании до 350-400 ^ºС. Во влажной среде коррозионная стойкость магния снижается, особенно при температуре выше 380 ^ºС. По этой причине нельзя гасить водой горящий магний.

Чистый магний в виде ленты, стружки или порошка легко загорается даже от спички и горит ослепительно ярким пламенем. При этом выделяется большое количество тепла (20 г горящего магния достаточно для закипания 1 л ледяной воды). В виде слитков магний не воспламеняется, но при температуре выше 650 ^ºС возгорание возможно.

Магний бурно реагирует с галогенами; при нагревании – с серой, углеродом, азотом.

С холодной водой реагирует медленно, из кипящей воды легко вытесняет водород.

Магний легко растворяется в большинстве разбавленных кислот, но хорошо противостоит действию плавиковой и хромовой кислот, растворов едких щелочей.

Основное количество магния потребляют в виде сплавов. Легирование магния алюминием и цинком повышает его механические и литейные свойства; добавки марганца повышают коррозионную стойкость.

Магниевые сплавы широко используются в самолето- и автомобилестроении.

Значительное количество магния используется в металлургическом производстве. В цветной металлургии он служит в качестве восстановителя для других металлов в магниетермии; в черной металлургии – в качестве раскислителя и модификатора.

Яркое свечение при горении магния используется в производстве осветительных ракет и снарядов.

Несмотря на низкую коррозионную стойкость, магний используют для защиты других металлов от коррозии. Деталь из магния соединяют с металлической конструкцией. Образуется гальванический элемент, в котором магний выступает активным электродом. Магний со временем разрушается, а металл самой конструкции сохраняется.

Оксид магния является основой при производстве магнезитовых огнеупоров. Находят применение и другие соединения магния.

Сырье для получения магния

В природе магний широко распространен, занимает 87% по массе, 8-е место. Но из-за высокой химической активности в свободном состоянии не встречается. Повсеместно распространены его соединения (каждый восьмой минерал содержит магний), главным образом карбонаты и силикаты в горных породах. В большом количестве хлориды и сульфаты магния встречаются в воде морей, океанов и соляных озер.

В настоящее время для производства магния используют следующие его минералы (таблица 4):

Таблица 4 – Важнейшие промышленные минералы магния

Минерал	Химическая формула	Содержание магния (в пересчете на MgO или MgCl2), %
магнезит	MgCO3	41-47
доломит	CaCO3·MgCO3	12-13
карналлит	MgCl2·KCl·6H2O	24
бишофит	MgCl2·6H2O	до 32

Месторождения магнезита в России есть на Урале (Саткинское), в Красноярском и Хабаровском краях, в Иркутской области. По добыче магнезита Россия занимает ведущие позиции.

К крупнейшим мировым месторождениям природного карналлита относится Соликамское (Коми-Пермяцкий АО).

Перспективными источниками природного бишофита являются соляные озера Заволжья, Сибири.