13

Дәріс 13

Магний металлургиясы

Дәрістің мақсаты: Магний өндіру технологиясы және қолданылуы туралы жалпы мәлімет алу

Жоспар:

1. Магнийдің қасиеттері мен қолданылуы

2. Магний өндіру технологиясы

Кілт сөздер: Магнезит, доломит, карналлит, шойынды модификациялау, хлорлы магниді алу, магний хлориді, электролиз, рафинадталған металл.

Магнийдің қасиеттері мен қолданылуы

Атомдық номері	12
Атомдық массасы	24,305
Тығыздығы, г/см³	1740
Балқу температурасы, °С	650

Магнийдің ерекше қасиеттерінің бірі - оның алюминийден 1,5 есе, темірден 4,5 есе кіші төмен тығыздығы - 1,74 г / см³. Ғалымдар магнийдің қатысуымен жеңіл, берік, термотұрақты қорытпалар қатарын ашты. Магнийді легірлеу үшін Ti, Al, Zn, Mn, Be, Li, Ce, Cd, Cu қолданылады.

Зымырандар мен ядролық реакторлар, қозғағыштар бөлшектері, бензин мен майлар бактары, вагондар, автобустар, жеңіл машиналар корпустары, дөнгелектер, фото - және киноаппараттар және т.б. магний қорытпаларынан жасалынады. Магний болатты қышқылсыздандыру, бірқатар металдарды (титан, ванадий, хром, цирконий) тотықсыздандыру, шойынды модификациялау үшін қолданылып, металлургияда үлкен рөль атқарады. Сонымен қатар, магний тотығы металлургиялық пештер құрылысында қолданылатын оттөзімді материалдар өндірісінде қолданылады.

Магний өндіру технологиясы

Магний өндірісіндегі негізгі шикізат болып магнезит MgCO₃, доломит MgCO₃ CaCO₃, карналлит MgCl₂  KCl  6H₂O қолданылады.

Металдық магнийді алудың екі әдісі бар: термиялық және электролиттік. Бірінші әдіс магний тотығының көміртегімен немесе кремниймен тотықсыздануына, ал екінші әдіс балқытылған хлорлы магнийдің MgCl₂ электролизіне негізделген. Негізінен металдық магнийді өндірудің электролиттік әдісі кеңінен таралған. Ол екі негізгі үрдістерден тұрады: бастапқы шикізаттан хлорлы магнийді алу және оның электролизі.

Хлорлы магниді алу үшін магнезитті немесе доломитті күйдіруден алынған магний тотығын 800 - 900^оС - те көміртегінің қатысуымен хлорлайды:

MgCO₃ = MgO + CO₂,

MgCO₃CaCO₃ = MgO + CaО + 2CO₂,

MgO + Cl₂ + C = MgCl₂ + CO₂.

Балқытылған магний хлоридінің электролизі шамотпен футеровкаланған тікбұрышты герметикалық ванна түріндегі элетролиздегіштерде іске асырылады (сурет 1). Анодтарды графиттен, ал катодтарды екі болат пластиналарынан жасайды. Электролит ретінде хлорлы тұздар MgCl₂ (7 - 15%), NaCl, KCl, CaCl₂ балқымасы қолданылады. Анод пен катод кеңістіктері оттөзімді диафрагмамен бөлінген. Тотықсызданғаннан кейін магний мен хлор әрекеттеспеуі қажет, өйткені осының салдарынан магний хлорда жанып кетеді:

Mg + Cl₂ = MgCl₂.

Электр тоғы электролит арқылы өткенде оны қыздырып, электрхимиялық үрдіс іске асады. Магний иондары катодта тотықсызданады:

Mg²⁺ + 2e = Mg.

Магнийдің тығыздығы электролит тығыздығынан кем, соның салдарынан ол қалқып шығып, ванна бетінде жинақталады. Таза магнийдің тотығуының алдын алу үшін ванна беті керамикалық қақпақпен жабылады. Балқыған магний вакуумды шөміштермен және сифондармен периодты түрде ваннадан шығарылады. Анодта түзілген хлор арнайы құбыр арқылы сорылып алынады.

Электролизден кейін магнийдің құрамында көп мөлшерде қоспалар болады. Оны тигельді пештерде қождамалармен өңдеу немесе ұшыру арқылы қайта балқытып рафинадтайды. Құрамында 99,9% - дан артық магний бар рафинадталған металл құю машинасында құйылады. Құю кезінде магний ағыны күкірт ұнтағын үрлеу арқылы тотығудан қорғалады.

1 - болат бүркенішіндегі отқа төзімді кірпіштен жасалған ванна;

2 - болат катодтары; 3 - графитті анодтар; 4 - отқа төзімді диафрагмалар.

Сурет 1 - Магнийлі электролиздегіш сұлбасы

Бақылау сұрақтары:

1. Магний қандай салаларда қолданылады?

2. Магнийдің негізігі минералдарын атаңыз.

3. Қақстандағы негізгі магний өндірушісін атаңыз.

4. Магнийді кендерден бөліп алудың негізгі сатыларын атаңыз.

5. Хлорлау барысында жүретін негізгі үрдістер мен реакцияларды атаңыз.

6. Электролиздегіштерде жүретін негізгі үрдістер мен реакцияларды атаңыз.

Глоссарий:

1. Металдық магнийді алудың термиялық әдісі - магний тотығының қөміртегімен немесе кремниймен тотықсыздануы.

2. Металдық магнийді алудың электролиттік әдісі - балқытылған хлорлы магнийдің MgCl₂ электролизіне негізделген.

Әдебиеттер

1. Набойченко С.С., Агеев Н.Г., Дорошкевич А.П. и др. Процессы и аппараты цветной металлургии. - Екатеринбург: УГТУ. 1997. - 648с.

2. Тарасов А.В., Уткин Н.И. Общая металлургия. - М.: Металлургия. 1997. - 592с.

3. Воскобойников В. Г., Кудрин В. А., Якушев А. М. Общая металлургия. - М.: Металлургия. 2000. - 765с.

4. Уткин Н.И. производство цветных металлов. Научное издание - интермет инжиниринг, 2004. - С.442.

5. Болотников Л.Е. Цветная металлургия. Научное издание. - М.: Знание, 1981. - С.63.

6. Дорохина Л.Н. и др. Легкие цветные металлы и сплавы. Справочник - М.: ЦНИИЭИцветмет. - 1999г.

7. Беляев А.И. Металлургия легких металлов: учебник для вузов - 6 - е изд. - М.: Металлургия, 1970. - С.367.

8. Худайбергенов Т.Е. Металлургия легких металлов. Алматы. Гылым. - 2001г.