3.5. Металлургия магния

3.5.1 Общие сведения о магнии

Магний - серебристо-белый металл. Важнейшее его физическое свойство -малая плотность, равная 1,738 г/см³ (при 20 °С).

При хранении магния в сухом воздухе на его поверхности обра­зуется окисная пленка, предохраняющая металл при небольшом нагре­вании (до 200 °С) от дальнейшего окисления; в этих условиях корро­зионная стойкость чистого магния превышает стойкость низкоуглеродистой стали. Однако во влажном воздухе его коррозия значительно усиливается. На него практически не действуют керосин, бензин и минеральные масла. Он не стоек в водных растворах солей (кроме фтористых) и растворяется во многих минеральных и органических кислотах.

Магний в виде слитков или изделий не огнеопасен. Возгорание маг­ния может произойти лишь при температуре, близкой к точке его плавления (651 °С), или после расплавления, если он не изолирован от кислорода воздуха. Применение покровного флюса обеспечивает безопасное плавление и нагревание этого металла. Порошкообразный магний или тонкая магниевая лента легко загорается от спички и горит ослепительно белым пламенем. Магний немагнитен и не искрит при ударах или трении.

Предел прочности и другие механические свойства магния в боль­шой степени зависят от его чистоты и способа приготовления образца (литой, деформированный); при температуре 20 °С Ств = 115 - 200 МПа (11,5 - 20 кгс/мм²), 6 = 8 - 11,5 %; НВ 30 - 36.

Как конструкционный материал магний не применяют из-за низких механических свойств. Наи­большее количество магния расходуют на приготовление его сплавов с другими металлами. Применяют магний и как раскислитель при получении некоторых тяжелых ме­таллов, а также для изготовления различных реактивов. Порошок магния в смеси с окислителями широко исполь­зуют для изготовления осветительных ракет, в фото- и кинотехнике.

Основное достоинство сплавов магния—их легкость ( ρ = 1,8 кг/л). По прочности они уступают сплавам А1, хорошо воспринимая ударные нагрузки. Прекрасно обра­батываются резанием, шлифуются и полируются. Широ­ко применяются в машиностроении там, где главное зна­чение имеет масса (авиация, ракетная техника и др.).

Со многими металлами магний обра­зует сверхлегкие сплавы. Распространены системы спла­вов Mg—Al—Zn. Их механические свойства почти в два раза лучше, чем у металлического магния. Основные марки литейных сплавов магния МЛ4, МЛ5, МЛ12 со­держат 5 – 9 % Al, 2 –5 % Zn, до 0,5% Мn, остальное - Mg.

3.5.2. Сырьевые источники магния

Магний - один из распространенных металлов в земной коре (по Ви­ноградову -2,1 %). В свободном виде он не встречается, а является составляющей многих горных пород в виде карбонатов, силикатов или растворен в морской и озерной воде в виде хлоридов и сульфатов.

В настоящее время для получения магния применяют магнезит, доломит, карналлит, а также морскую воду и отходы ряда производств.

Магнезит - углекислый магний MgC0₃. Природный белый ми­нерал – твердость 4-4,5 ; плотность – 2,2 – 3,14 г /см ³ магнезит обычно содержит карбонат кальция, кварц, а также примеси других минералов, включающих окислы алюминия и железа. Используется для производства огнеупоров и вяжущего материала в химической промышленности. Также является рудой для получения магния и его солей.

Рис. Магнезит

Для производства магния применяют только чистый каустический магнезит, полученный по реакции MgC0₃ == MgO + СО₂ при нагре­вании (обжиге) природного магнезита до температуры 700 - 900 °С.

Доломит - горная порода, представляющая собой двойной кар­бонат кальция и магния MgC0₃*СаСО₃, твердость 3,5 – 4,0; плотность 2,9 – 3,2 г/см³. Доломиты обычно содержат примеси кварца, кальцита, гипса и др. Доломит, так же как и магнезит, применяемый магниевой промышленностью, предварительно обжигают до получения смеси окислов MgO и СаО. Применяют доломит ьакже для производства огнеупоров, в химической промышленности, в производстве стекла.

Рис. Доломит

Карналлит КС1*MgCl₂ * 6H₂O - природный хлорид магния и ка­лия - очень гигроскопичное кристаллическое вещество, обычно окра­шенное примесями в розовый, желтый или серый цвет; твердость – 2,5; плотность 1,6 г/ см³.

Рис. Карналлит

Используется для получения магния, хлора и калийных солей.

Неисчерпаемые запасы магния (бишофита MgCl₂* 6Н₂О) находятся в морской воде; в среднем в 1 кг воды содержится 3,8 г MgCI₂, 1,7 г MgS0₄ и 0,1 г MgBr. Морскую воду пока редко используют для полу­чения бишофита, так как во многих странах имеются соляные озера, в воде которых содержание хлористого магния значительно выше, чем в морской воде. Кроме того, сырьем для получения магния теперь служат отходы ряда производств. При этом особенно широко исполь­зуют хлористый магний, получаемый при извлечении титана.

Рис. Бишофит