8.Магний өндірісіне арналған жабдық. Рдалары. Магнийден электролитті алу

Mg өндірісі үшін шикізат ретінде минералдар түріндегі магнезит, доломит, карналлит ж/е теңіз ж/е көлдің тұзды суынан алынатын бишофит қолданылады.

Магнезит — табиғи Mg карбонаты MgCO3 — құрамында 28,8% Mg бар, бірақ ол қоспалармен ластанған: кремний, темір, Al ж/е кальций.

Доломит — бұл Mg мен кальцийдің қос карбонаты СаСОа, MgCOe. Доломиттегі Mg тотығының үлесі 14-22%.

Карналлит — бұл Mg мен калийдің қос хлориді MgCl2 • КО • 6Н2О. Карналиттегі хлорлы Mg құрамы 12—30%. Mg тұзының табиғи ерітінділері Mg өндірісі үшін шексіз көз болып табылады. Осылай, мысалы, теңіз суының 1000 т құрамында 1 т Mg бар. Теңіз суы, көл тұздықтарында Mgдің негізгі қосылысы бишофит – алты сулы Mg хлориді MgCl2 • 6Н2О; құрамында 12% Mg бар.

Mg өндірісіне арналған кең тараған жабдық-электролиздік ванна. Mg алуға арналған электролиздік ванна электролитке ауа ылғалы мен цех атмосферасына хлордың түсуінің алдын алу үшін герметикалық болуы қажет. Практикада ваннаның 2 типі қолданылады, олар анодтардың түрімен – үстіңгі ж/е жанынан деп бөлінеді. Суретте анодты үстінен енгізетін ванна схемасы келтірілген. Анодтарды 1 крышка 7 арқ. енгізеді де, асбест ж/е арнайы массамен 8 тығыздайды. Графиттен жасалған анодтар қимасы 100—200 мм², бір қатарға шинамен 4 қосылады, 8-9 ай жұмыс жасайды, ал ваннаның жұмыс жасау мерзімі 12-14 ай. Анодтық ж/к катодтық кеңістіктерді бөліп тұратын диафрагмалар 5 ыстыққа төзімді материалдардан жасалады. Темір не болаттан құйылған катодтарды 2 шина 3 жалғастырып тұрады. Олар 4 жылға дейін қолданылады.

Э лектролиз кезінде хлор құбырымен 6 шығарылатын хлор бөлініп шығады. Ваннадағы кернеу 7 В. Ток күші 30 000—50 000 А. Mgден электролит алу. Электролиздік ваннада электролиз кезінде электролит кедергісі есебінен 700—750° ұстап тұрады. Электролит құрамы: 8—16% MgCl2; 25 — 35% СаС12; 25—35% NaCl; 18—25% КС1; 0,2% MgO; 0,3—0,5%.Fe ж/е SO₃ іздері. Катодты кеңістікке 13 балқыған ж/е құрғатылған Mg хлоридін н/се карналлит құяды. Электролиз кезінде MgCl2 ыдырайды: катодты кеңістікте Mg бөлінеді, ал анодтыда 14-хлор. 1 т металдық Mgге электролиз кезінде 2,9 т хлор шығады. Mgдің 11 меншікті салмағы электролитке 12 қарағанда кіші, сондықтан ол электролит бетіне катодты кеңістікке жүзіп шығады да, сонда жинақталады. Хлорды хлор құбырымен сорып алады. Металдық Mg вакуумды қазанға жүктеледі. 1 т Mgге 4,5 т сусыздандырылған MgCl2, 10 т жасанды карналлит ж/е 12 т табиғи карналлит қажет. Mgді электролизбен өндіру көрсеткіштері: 1 т Mgге кететін анод шығыны 20—25 кг/т, ток бойынша шығыс 80—90%, электр энергиясының шығыны 15 000-17 000 квтсағ. Сапаландыру, құрғату. Карналитті сапаландыру оны қайта өңдеудің бірінші кезеңі б.т. сапаландыру процесінің мәні КСl мен ерімейтін қоспаларды МgСl2 ж/е КСl сулы ерітінділерге айналдыру арқ. бөліп алу. Алынған ерітіндіні суытқанда, вакуум-кристаллизаторларда жасанды карналлит МgСl2•КСl•6Н2О кристалдары түседі, оны фильтрлеу арқ. бөліп алады. Карналитті 2 кезеңде құрғатады. Бірінші кезеңді трубалы пештерде н/се қайнап тұрған қабат пештерінде 550—600°С т-да өткізеді. Қыздырылған газдардың жылуының әсерінен карналлит құрғатылады ж/е осындай өңдеуден соң құрамында 3—4% су болады. Құрғатудың екінші стадиясын бірінші стадиядан кейін алынған карналлитті электр пештерінде балқытып, Mg тотығын тұрақтандыру арқ. н/се карналлитті балқыған күйде хлорлау арқ. жүргізеді. Тазалау. Электролиздік ванналарда өңделмеген алғашқы Mg алынады, онда 5% қоспалар болады: металдық қоспалар (Fе, Na, К, Аl, Са) ж/е бейметалдық қоспалар (МgСl2, КСl, NaCl, СаСl2, МgО). Mgді флюстармен қайта балқыту н/се оны қайта айдау арқ. тазалайды. Mgді флюстармен қайта балқыту арқ. тазалауды кедергі электр пештерінде н/се стационарлы н/се алынатын тигелі бар жалынды қыздыруда жүргізеді. Флюс ретінде хлорлы ж/е фторлы тұздар (MgCl2; КО; BaCl; NaCl; CaCl; CaF) қолд-ды. Металды 700— 750° С қыздырған соң, оны флюспен араластырады. Сосын металды суытады да, чушкаларға құяды. Тазалаудан кейін тазалығы 99,85—99,9% Mg алады. Айдау арқ. тазалау оның буларының серпімділігіне негізделген. Айдауды сатылы вакуумы бар герметикалық жабық реторталарда жүргізеді. 600° С-да, 0,1—0,2 мм.сын.бағ-да Mg буланады. Конденсация зонасында 450—500°С-да Mg реторта қабырғаларында таза жылтыр кристалдар түрінде тұнады. Mg үлесі 99,99%.