Тема 1.6. Виробництво магнію

1. Властивості магнію та його застосування.

2. Магнієві руди.

3. Одержання магнію в електролізері.

4. Магнієві сплави, їх класифікація та маркування.

Властивості і застосування магнію

Магній – сріблясто-білий метал. В земній корі міститься 2,1% магнію. Густина магнію 1,7 г/см³, температура плавлення t_пл = 651^оС, межа міцності на розрив σ_В = 115 – 200 МПа, відносне видовження δ = 8 – 11,5%, твердість НВ 30-36.

В сухому повітрі на поверхні магнію утворюється оксидна плівка, яка запобігає окисленню магнію до 200^оС; у вологому повітрі корозія магнію значно посилюється. Магній стійкий проти керосину, бензину, мінеральних масел; не стійкий у розчинах солей, у багатьох кислотах.

При температурі, близькій до температури плавлення, магнієві вироби можуть загорітися. Магній у вигляді порошку або стрічки загорається від сірника і горить білим полум’ям. Не має магнітних властивостей.

Магнієві сплави широко використовують в приладобудуванні, транспортному машинобудуванні, особливо в літакобудуванні.

Магнієві руди

У вільному вигляді магній не зустрічається через високу хімічну активність, є складовою гірських порід у вигляді карбонатів, силікатів, розчинений у морській воді у вигляді хлоридів і сульфатів.

Для виробництва магнію застосовують:

1. магнезит MgCO₃ (його випалюють при 700 – 900^оС для одержання каустичного магнезиту:

MgCO₃ = MgО + СО₂)

2. доломіт MgCO₃^.СаСО₃ (його також попередньо випалюють:

MgCO₃^.СаСО₃ = MgО^.СаО + 2СО₂)

3. карналіт MgCl₂^.KCl^.6H₂O

4. бішофіт MgCl₂^. 6H₂O – одержують з морської води

5. відходи ряду виробництв.

Одержання магнію в електролізері

Стадії електролітичного одержання магнію:

1. одержання чистих безводних солей магнію;

2. електроліз цих солей в розплавленому стані;

3. рафінування магнію.

Безводні солі магнію одержують:

• хлоруванням магнезиту (в електричних шахтних печах при 800 – 900^оС газоподібним хлором);

• збезводнювання хлориду магнію з бішофіту та карналіту (в трубчастих печах при 100 – 180^оС).

Електроліз проводять в розплавлених хлоридах магнію, калію, натрію, кальцію (такий електроліт має меншу температуру плавлення і вищу електропровідність). Анодами є графітовані плити, катодами – стальні пластини. Магній виділяється на катоді і спливає на поверхню у вигляді крапель, тому що його густина менше, ніж густина електроліту. На аноді виділяється газоподібний хлор.

Діафрагма відокремлює анодний і катодний простір, щоб уникнути взаємодії хлору і магнію. Хлор пузирками спливає на поверхню і відсмоктується через труби, потім використовується для хлорування оксидів магнію або титану.

Магнієві ванни з’єднують по 60 – 100 штук.

Температура електролізу – 690 – 720^оС; напруга ванни – 4,6 – 6 В; сила струму – 30 – 70 кА.

Магній видобувають з електролізеру не рідше одного разу на добу з допомогою вакуумних ковшів через трубу. Видобутий магній містить більше 0,1 % домішок. Тому його завжди рафінують.

Магній рафінують флюсами в тигельних печах опору. В тигель заливають рідкий магній, додають флюс (хлористі солі лужних і лужноземельних металів), нагрівають до 720^оС та інтенсивно перемішують з флюсом; у флюсі розчиняються домішки. Потім при вимкненій печі проводять відстоювання магнію від флюсу та домішок.

Первинний магній має три марки:

Мг96, Мг95, Мг90 (містять відповідно 99,96%, 99,95%, 99,90% магнію).