- •Часть 2
- •3. Металлургия магния Свойства и области приминения магния.
- •Удельная теплоемкость жидкого магния, Дж/моль:
- •Применение
- •Минералы магния
- •Обезвоживание хлорида магния (бишофита)
- •Обезвоживание карналлита
- •Поэтому процесс ведут в две стадии
- •Хлорирование окиси магния
- •Технологические схемы Карналитовая схема
- •Магнезитовая схема
- •Смешанная схема
- •Печь кс
- •Печь скн (Рис 19, 20.)
- •Хлоратор
- •Сравнение скн и хлоратора
- •3.1.Основы электрометаллургии магния Физико-химические свойства электролитов
- •Состав используемых электролитов
- •Показатели электролиза
- •Электродные процессы. Катодные процессы.
- •Анодные процессы
- •Процессы в объеме электролита
- •Влияние различных факторов на выход по току.
- •Конструкции магниевых электролизеров. Общие сведения.
- •Диафрагменные электролизеры
- •Диафрагменный электролизер с верхним вводом анодов.
- •Диафрагменный электролизер с боковым вводом анодов
- •Диафрагменный электролизер с нижним вводом анода
- •Общие плюсы диафрагменных (относительно бездиафрагменных)
- •Общие минусы
- •Бездиафрагменный электролизер
- •Технология электролиза Питание электролизера
- •Извлечение шлама
- •Извлечение магния
- •Регулировка температуры
- •Отсос газа из электролизера
- •Поточная технология электролиза карналлита
- •3.2. Рафинирование магния
- •3.3. Производство магния термическими способами
Применение
Протекторная защита (морские суда, трубопроводы, …)
Черная металлургия (чугун с шаровидным графитом, десульфуризация)
Магнийтермия (напр. TiCl4 + 2Mg = 2MgCl2 + Ti и др (V, Cr, Zr, U, W))
Авиация (невысокая плотность Mg сплавов, при высок. мех. прочн.)
Автомобилестроение (2000 г. 116 кг Al, 3,6 кг Mg в США)
Пиротехника (яркий свет и большая температура при горении)
Атомная энергетика
Огнеупоры (магнезитовый кирпич, асбест )
Химия
Северная Америка потребляет 52% от общего потребления магния, Европа – 23%, Азия – 20%
Таблица 3.3. Запад Отгрузка магния потребителям, тыс. тонн
|
1985 |
1990 |
1999 |
Легирование алюм. сплавов |
121 |
130 |
159 |
Литье под давлением |
30 |
36 |
133 |
Восстановление Ме |
11 |
9 |
5 |
Десульфуризация |
19 |
28 |
42 |
Химия |
8 |
7 |
11 |
Минералы магния
Содержание в земной коре 2,35%. Уступает только Al (7.5%), железу (4,2%) и кальцию (3,3%).
В природе содержится более 200 минералов:
Карбонаты (самые распространенные)
Магнезит MgCO3 %Mg=28.8
Доломит MgCO3·CaCO3 %Mg=13,2
Хлориды
Бишофит MgCl2 ·6H2O %Mg=12
Карналит KCl·MgCl2·6H2O %Mg=8,8
Cульфаты
Кизерит MgSO4·H2O %Mg=17,6
Каинит MgSO4·KCl·3H2O %Mg=9,8
Лангбейнит 2MgSO4·K2SO4 %Mg=11,7
Силикаты
Оливин MgSiO3 %Mg=34,6
Серпентинит 3MgO·2SiO2·2H2O %Mg=26,3
Асбест 2MgO·2SiO2·2H2O %Mg=20,3
Тальк 3MgO·4SiO2·H2O %Mg=19,2
Гидроксиды
Брусит Mg(OH)2 %Mg=41,6
Магнезит MgCO3 –представляет собой природный карбонат магния, загрязненный соединениями кремния, железа, алюминия, кальция и марганца. Магнезит, используемый в производстве магния, почти не должен содержать примесей. Наиболее вредные примеси: SiO2 и Fe2O3.
Месторождения – Урал (г.Сатка), Красноярск, Хабаровск, Китай, США, Греция, Канада, Австралия.
Примеси, % CaO=0,2-2; SiO2=0,2-1,8. Содержания окислов Fe и Al(R2O3) 0,4-1,9 %
Твердость 5, уд. вес ~3 г/см3, трудно растворимый минерал.
Доломит MgCO3·CaCO3 – Использование его для непосредственного электролитического получения магния нецелесообразно (при хлорировании - низкое содержание MgCl2). Основной минерал для термических методов получения магния.
Легко поддается обогащению обжигом при 900-10000С
Твердость 3,5-4. Уд.вес 2,86 г/см3
Месторождения – г. Сатка, Изварское в Ленинградской обл., США, Китай, Канада.
Природные растворы. Основная масса в морской воде океан - 0,38% MgCl2 0,16% MgSO4 (в 1м3 около 1кг магния). Средиземное море –0,31% MgCl2, 0,24% - сульфата.
Мертвое море 9%, Залив Кора-Богаз-Гол - 30%, оз. Кучук – 15%.
В воде Сивашского залива около 36 млн. т. солей магния.
Карналлит - находится в природе в виде залежей, состоящих из смеси различных минералов (галит (NaCl), ангидрид (СaSO4) и сильвинит (KCl)). Только в России применяют для получения магния.
Месторождения – Соликамск, на Волге, Германия, США.
Твердость 1-2, уд.вес 1,6 г/см3
Хлор-магниевые растворы. Маточные растворы полученные в виде побочного продукта при комплексной переработке природных калийно-магниевых солей с целью получения из них калийных удобрений, например хлорида и сульфата калия. Содержание, % 25-30 MgCl.
Возвратный безводный хлорид магния. Побочный продукт при восстановлении тетрахлорида титана магнием. Состав, % 98-99 MgCl.