11. Производство магния (физико-химические процессы, сущность).

Производство магния.

В чистом виде магний в природе не встречается вследствие своей высокой химической активности.

В качестве руд для производства магния обычно используют магнезит, содержащий преимущественно карбонат магния (MgC03), доломит, содержащий преимущественно двойной карбонат магния и кальция (MgCOa •СаС03), карналлит, содержащий двойной хлорид магния и калия (MgCls •КС1 •6Н20) и бишофит — шестиводный хлорид магния (MgCl2 •6Н20), получаемый из морской воды и воды некоторых озер путем испарения и кристаллизации.

Существуют электролитический и термические способы получения магния.

Электролитический способ получения магния. По этому способу сначала получают безводный хлорид магния (MgCl2), который затем, при помощи высококлассного электротехнического оборудования подвергают электролизу с целью получения магния.

Получение хлорида магния из бишофита и карналлита производится путем их обезвоживания нагревом. Получение хлорида магния из каустического магнезита производится путем обработки его при температуре 800° газообразным хлором в присутствии углерода в электрической печи:

MgO + Сl2 + С = MgCl2 + СО2

Электролиз хлорида магния производят в плотно закрытых электролитических ваннах. Как и при электролизе глинозема, электрический ток используется здесь для электрохимического процесса и для нагрева ванны; рабочая температура процесса около 750°, напряжение тока 6 в, сила тока 30 000—000 а.

Аноды изготовляют из графита, катоды — из стали в форме пластин; те и другие расположены в ванне вертикально и параллельно друг другу.

При электролизе на анодах выделяется газообразный хлор, который пузырьками всплывает на поверхность и по хлоропроводам отводится для дальнейшего использования; на катодах выделяется магний. Удельный вес электролита больше удельного веса магния, поэтому последний всплывает на поверхность электролита, откуда по мере накопления извлекается. С целью предупреждения взаимодействия хлора с магнием, рабочее пространство ванны разделяют на анодное и катодное с помощью огнеупорных перегородок, устанавливаемых между анодами и катодами.

Термические способы получения магния. За последние годы термические способы производства магния получили широкое распространение вследствие своей простоты. Сущность термических способов состоит в восстановлении окиси магния или нефтяным коксом в смеси с каменноугольным пеком, или металлами, сплавами и карбидами металлов (например, алюминием, ферросилицием, карбидом кальция и др.)

Легкие металлические сплавы на основе алюминия и магния с удельным весом меньше 3 г/см3 в последнее время получают все большее распространение в авиа, авто и вагоностроении, приборостроении и других отраслях промышленности.

Сплавы на основе алюминия делят на литейные и обрабатываемые давлением.

12. Производство титана (физико-химические процессы, сущность).

Производство Титана.

Титан и его сплавы являются ценными конструкционными сплавами. По сочетанию свойств они превосходят многие легированные стали и сплавы металлов. Получение металлического титана затрудняется его очень высокой химической активностью при повышенных температурах. Титан образует химические соединения и твердые растворы со многими элементами. Поэтому при производстве титана требуются особые условия, обеспечивающие достаточную чистоту производимого металла.

Для получения титана применяют магниетермический способ, который включает операции:

1) получение титановых концентратов;

2) производство титанового шлака;

3) производство четыреххлористого титана;

4) восстановление четыреххлористого титана магнием;

5) вакуумная сепарация реакционной массы;

6) плавка титановой губки в вакуумных печах.

Получение титановых слитков.

Титановые слитки получают переплавкой титановой губки в вакуумн элекрт дуговых печах. Расходуемый электрод изготавл. прессованием и измельченной титановой губки. Электрическая дуга горит между расходуемым электродом и ванной расплавленного металла, постепенно заполняющего изложницу, затвердевающего и образующего слиток.Наличие вакуума предожраняет металл от окисления и способствует его очистке от поглощенных газов и примесей. Для получения слитков может быть использована дробленная титановая трубка, загружаемая в печь дозатором.в этом случае дуга горит между расплавленным металлом и графитовым электродом, поднимаемым по мере заполнения изложницы металлом. Для обеспечения высокого качества слитков плавку повторяют два раза. При второй плавке расходуемым электродом служит слиток, полученный при первой плавке. Титановые сплавы выплавляют в электрических дуговых вакуумных печах, аналогичных применяемым для переплавки титановой губки. В качестве шихтовых материалов используют титановую губку и легирующие элементы в соответствии с заданным хим составом.

Литье