3.5.3. Общие принципы производства магния

Металлический магний получают двумя способами: электролитиче­ским и термическим.

Электролитический способ получения магния в настоящее время яв­ляется основным. Этот метод предусматривает получение магния в не­сколько стадий, основными из которых являются: получение чистого безводного хлорида магния, электролиз расплавленного хлорида и ра­финирование магния.

Рис. . Принципиальная технологическая схема получения магния электро­литическим способом

В зависимости от вида перерабатываемого сырья и способа получе­ния хлорида возможны варианты технологических схем получения элек­тролитического магния (рис. 161).

3.5.4. Получение безводного хлорида магния

Сырьем для получения безводного хлорида магния мо­гут служить карналлит, бишофит и магнезит. Однако ме­тоды подготовки МgCl₂ к электролизу из этих видов сырья различны.

Обезвоживание искусственного карналлита протекает по схеме:

MgCl₂*KCl*6H₂O  MgCl₂*KCl*2H₂O MgCl₂*KCl

Первую стадию проводят в трубчатых вращающихся печах длиной 35 -40 м и диаметром 3,0 - 3,5 м при темпера­туре на загрузочном конце печи ниже 120°С, а на разгру­зочном - не выше 500 - 560 °С. При такой операции сте­пень обезвоживания составляет 85 - 90 %. Обезвоженный в трубчатых печах карналлит содержит 6 - 8 % Н₂0 и до 2,5 % МgО.

Вторая стадия обезвоживания с целью полного удаления влаги и отстаивания MgO проводится путем плавки в стационарных карналлитовых печах непрерывного действия (СКН) или в хлораторах.

Безводный карналлита содержит, %: 49 – 51 MgCl₂; 40 - 46 KCl; 6 – 7 NaCl;

0,5 – 1,0 MgO; 0,01 – 0,1 H₂O.

3.5.5.Электролитический способ получения магния

Электролитическая сущность процесса электролитического получения магния заключается в следующем. В хлоридном расплаве в результате электролитической диссоциации образуются катионы металлов Mg²⁺, Na⁺, K⁺ и анионы хлора Cl^-.

Под воздействием постоянного тока на катоде разряжаются только катионы по электролитической реакции

Mg²⁺ + 2 e  Mg.

Анодный процесс сводится в разряду ионов хлора

2Cl^- - 2 e  Cl₂

В процессе электролиза, проводимом при 690 – 720⁰ С, магний получают в жидком виде.

Процесс электролитического получения магния и хлора проводится в электролитической ячейке, представленной на рис. 13.4.

Рис. 13.4. Электролизер для получения магния:

1 - анод; 2 – катоды; 3 - диаф­рагма, отделяющая анодное и ка­тодное пространства; 4 - труба для отвода хлора из анодного пространства; 5 - катодные шины

Анодами служат графитированные плиты 1, катодами - стальные пласти­ны 2. Так как плотность расплавленно­го электролита больше, чем плотность магния при температуре электролиза, то выделяющийся на катоде жидкий магний, не растворяясь в электролите, в виде капель всплывает на его поверхность. На аноде выделяется газообразный хлор, который так­же поднимается и выбрасывается из электролита. Во избежание взаимодействия хлора и магния и короткого замыкания анода и като­да расплавленным магнием вверху устанавливают перегородку, ко­торую принято называть диафрагмой 3. Выделяющийся в анодном пространстве хлор отсасывают через трубы и используют, например, для хлорирования окиси магния или двуокиси титана.

Магниевые ванны соединяют последовательно в серии из 60 - 100 шт. Напряжение источника постоянного электрического тока на ванне колеб­лется в пределах 5,5 -7,5 В.

Извлекают магний из электролизера не реже одного раза в сутки с помощью вакуумного ковша. Извлеченный из ванн магний обычно содержит более 0,1 % при­месей поэтому он всегда подвергается очистке.