магнієвий ПРОМИСЛОВІСТЬ
Магнієвий ПРОМИСЛОВІСТЬ. Магній вперше виділив Х.Деві в 1808 дистиляцією ртуті з магнієвої амальгами, яку він отримав електролізом полужидкой суміші оксидів магнію і ртуті.
Магнієві руди.
Магній широко поширений в природі і становить близько 2% земної кори. З 60 з гаком джерел іона магнію на поверхні і в надрах землі в якості сировини для промислового виробництва металевого магнію використовуються тільки шість: брусит (гідроксид магнію), карналіт (гексагідрат подвійного хлориду магнію і калію), доломіт (подвійний карбонат кальцію і магнію), магнезит (карбонат магнію), озерні і свердловинні (пластові) води і морська вода, в якій міститься 0,13% хлориду магнію. Для електролітичного процесу використовувалися також розчин хлориду магнію, який є відходом виробництва поташу, і випарну морська сіль.
Ресурси для виробництва магнію буквально невичерпні. Практично в будь-якій країні є великі запаси доломіту. Великі поклади магнезиту знайдені в Австралії, Греції, Іспанії, Італії, Канаді, КНР, Мексиці, країнах СНД, США, Югославії та інших країнах. Широко поширений також карналлит, який використовується у виробництві магнію тільки в країнах СНД.
ВИРОБНИЦТВО
Магній одержують двома основними способами: електролізом розплавленого хлориду магнію і термічним відновленням оксиду магнію.
Електролітичний спосіб.
Існують чотири електролітичних процесу, що розрізняються способами отримання вихідного хлориду магнію, але у всіх випадках сировиною служить карналлит, що містить шість молекул води. Перші чотири молекули видаляються нагріванням на повітрі, проте при подальшому нагріванні утворюються небажані оксиди і оксихлориди. Повне зневоднення досягається різними методами.
За технологією фірми «Доу» зневоднення завершується відділенням залишкової води в електролізері. При цьому розчиняється анод, в шламі електролізера утворюється оксид магнію, і виділяється вологий хлор.
Магнієві заводи в Росії, Україні та Казахстані працюють на обезвоженном карналіті. На першій стадії зневоднення - розпилювальної сушки - без гідролізу видаляються чотири молекули води з шести. Отриманий продукт може транспортуватися по пневможелобам і не злежується під час перевезення в закритих товарних вагонах на далекі відстані. Остаточне зневоднення здійснюється плавленням і хлоруванням на металургійних заводах.
Вихідним продуктом для процесу фірми «І.Г. Фарбениндустри »служить кальцинований з каустиком оксид магнію високої чистоти, який може бути отриманий різними способами. Цей оксид хлорується безпосередньо в присутності вуглецю, що дає зневоднений хлорид магнію для електролізера. Всі три зазначених процесу вимагають використання хлору, що є побічним продуктом електролізу.
За технологією фірми «Норск гідро» хлорид магнію спочатку обробляється в розпилювальних сушарках для видалення основної маси води. Остаточне зневоднення здійснюється в грануляційної вежі в атмосфері сухих парів соляної кислоти.
Електролізери, конструкції яких вельми різноманітні, можуть бути розділені на два основних типи: фірми «Доу» у вигляді нефутерованной сталевої ванни з зовнішнім підігрівом, здатної зберігати розплав в рідкому стані при відключенні електроенергії, і фірми «І.Г. Фарбениндустри »- з внутрішнім підігрівом.
Металотермічних спосіб.
У промисловості застосовуються три різні процеси термічного відновлення. Всі вони періодичні, вакуумні, засновані на використанні феросиліцію в якості відновника, для двох з них вихідним матеріалом служить доломіт.
Процес Піджон проводиться в реторті малого діаметра із зовнішнім підігрівом, яка дає близько 120 кг магнію на добу. Заводи з технологією Піджон є в Канаді, Японії та Індії. В процесі Больцано, що застосовується в Італії і Бразилії, використовується нагрівається зсередини електропіч, яка дає понад 2 т металу на добу. Процес «Магнетерм» відрізняється від двох попередніх тим, що дозволяє періодично видаляти без порушення вакууму розплавлений шлак, збільшуючи тим самим обсяг плавки. Піч опору нагрівається зсередини, для розрідження шлаку вводиться флюс з оксиду алюмінію, і розмір добової плавки досягає 11 т. Процес «Магнетерм» застосовується в США, Франції, Югославії та Японії.
Вторинний магній.
Магній легко регенерується, причому на це витрачається лише 5% енергії, необхідної для отримання первинного металу з природної сировини. У США щорічно регенерується більш 50 000 т магнію, з яких 80% використовується в сплавах на основі алюмінію, а 20% - в сплавах на основі магнію. З магнієвих сплавів на основі алюмінію робляться банки для напоїв.
ЗАСТОСУВАННЯ
Всі види промислового застосування магнію можна розділити на конструкційні і неконструкціонние. Конструкційні - це виготовлення деталей автомобілів, літаків і інших промислових виробів. На них йде близько 20% постачається промисловістю магнію.
У неконструкціонних видах застосування магній сплавляється, наприклад, з алюмінієм або використовується як реагент для десульфуризації чавуну і сталі. На це йде близько 80% промислових поставок магнію.
Конструкційні види застосування.
Магній придатний для лиття та звичайних методів металообробки. Як і більшість інших металів, він потребує легировании для підвищення міцності і твердості. Як легуючі елементів магнію найчастіше застосовуються алюміній, цинк, марганець, кремній, цирконій і рідкоземельні метали.
Магній відрізняється дуже хорошими литними властивостями. В автомобільній промисловості з магнію відливаються кришки клапанних механізмів, картери зчеплення, колеса, картери ведучого моста, карбюратори, каркаси сидінь, приладові дошки і фланці повітряних фільтрів. Неавтомобільних застосування охоплюють широкий спектр виробів, від комп'ютерних компонентів до рукояток спортивних луків.
Мала щільність магнію особливо важлива в авіаційно-космічних деталях, які виготовляються литтям в піщані форми і по виплавлюваних моделях. Деталі, що працюють при високих температурах, виготовляються зі сплавів магнію з цирконієм, сріблом, ітрієм і рідкоземельними металами. Типові вироби такого роду - картери коробок передач і редукторів, каркаси кабіни екіпажу, повітрозабірники і механізми реверсу тяги.
Магній застосовується також у вигляді виробів і напівфабрикатів, оброблюваних тиском, таких, як видавлені профілі, поковки, листової і товстолистовий прокат. З такої продукції виготовляються найрізноманітніші вироби, від хлібопекарських стелажів і тенісних ракеток до інструментів для оздоблювальної обробки бетону і оболонок ядерних тепловиділяючих елементів.
Неконструкціонние види застосування.
Порівняно невеликі добавки магнію підвищують міцність і корозійну стійкість алюмінію. Тому магній широко використовується як легуючий елемент для алюмінію.
Магній застосовується і у виробництві чавуну з кулястим графітом. Такий чавун отримують, додаючи в розплав невелике, але точно відоме кількість магнію; при цьому графіт в чавуні ніяк не пластинчасті лусочки, а сферичні включення, внаслідок чого виливки набувають підвищені міцність і пластичність. Литий чавун з кулястим графітом застосовується для виготовлення деталей автомобілів і сільськогосподарської техніки, труб та трубопровідної арматури.