Вопрос_1:

I. Приведите характеристику свойств магния и укажите области его применения.

II. Опишите последовательность технологического процесса производства магния из карналлита.

Ответ:

I. К основным физическим свойствам магния можно отнести его легкость и вибростойкость, хорошую обрабатываемость резанием и свариваемость. К химическим - высокий электродный потенциал.

В чистом виде этот металл имеет низкие прочность и коррозионную стойкость, поэтому основная область применения - получение магниевых сплавов (МА1, МА2). Сплавы на основе магния обладают наименьшей плотностью, что обуславливает их применение в тех конструкциях, где малая масса является основным требованием. Кроме того, магний используют в качестве легирующего элемента в сплавах с алюминиевой и цинковой основах, а также для получения высокопрочного чугуна. Высокая химическая активность металлического магния позволяет использовать его при магниетермическом получении таких металлов, как титан, цирконий, ванадий.

Сплавы магния устойчивы в бензине, керосине, смазочных маслах, плавиковой кислот, что позволяет изготавливать из них емкости для хранения нефти и нефтепродуктов, насосы для перекачки плавиковой кислоты.

Магниевые сплавы применяются также в авиационной, космической и автомобильной промышленности, при производстве аккумуляторных батарей; производстве титановой губки. Кроме того, способность магниевых сплавов абсорбировать водород позволяет сделать еще один шаг навстречу альтернативным видам энергии.

II. Производство магния из карналлита ведется в несколько этапов:

Добыча сырья (карналлит)

Обогащение карналлита

Обезвоживание карналлита

Электролитическое получение магния

Рафинирование магния

2) Карналлит представляет собой двойную соль хлоридов калия и магния. В природном карналлите велико содержание различных примесей, таких как хлорид натрия и кальция. От них избавляются в первую очередь в процессе обогащения. Процесс сводится к тому, что природный карналлит переводится в состояние горячего водного раствора. При дальнейшем охлаждении в нем выпадают кристаллы искусственного карналлита.

3) Процесс обезвоживания карналлита проводится в две стадии: получение обезвоженного карналлита (KCl*MgCl2*2H2O) и получения безводного карналлита (KCl*MgCl2). Первая стадия проходит в печах кипящего слоя. Полученный при сжигании природного газа горячий воздух подается через подину, на которой рассыпан измельченный карналлит. Порошок поднимается над подиной, перемешивается и образует воздушно-карналлитовую массу - кипящий слой. После обработки в печи КС карналлит содержит 3-4% влаги. Однако, при обезвоживании часть хлорида магния реагирует с водой, образуя оксид - нежелательную примесь. Далее обезвоженный карналлит помещают в хлоратор. Хлоратор состоит из трех камер: плавильника, хлорирующей камеры и миксера (отстойника). В первой камере карналлит расплавляют при помощи электрического тока. Расплав поступает в хлорирующую камеру. В нижнюю часть камеры подается хлор, пузырьки которого поднимаются и реагируют с оксидом магния. Далее расплав попадает в миксер, в котором копится и отстаивается. Примеси оседают на дно, а очищенный расплав карналлита идет на электролиз.

4) В электролизере, при постоянном электрическом токе, на графитовых анодах образуется хлор, а на стальных пластинах-катодах - жидкий магний. Хлор выводится из электролизера, а магний-сырец всплывает на поверхность электролита, откуда периодически удаляется при помощи вакуумного ковша. В процессе электролиза в электролите повышается концентрация других хлоридов за счет расходования хлорида магния. Поэтому периодически часть отработанного электролита удаляют из ванны и вместо него заливают расплав хлорида магния или карналлита. В результате частичного разложения примесей на дне ванны образуется шлам, который регулярно удаляют из ванны. 

5) Рафинирование магния осуществляется переплавкой его с флюсами. Целью рафинирования является очистка магния-сырца смесями из хлористых и фтористых солей с последующим разложением и осаждением примесей. Кроме того, в процессе переплавки на поверхности расплава образуется сплошная пленка, изолирующая металл от контакта с воздухом.

Вопрос_2: