ПРОИЗВОДСТВО ЛЕГКИХ МЕТАЛЛОВ

Литература:

1. Металлургия легких металлов. Николаев И.В. и др. – М.; Металлургия, 1997

2. Металлургия магния и других легких металлов. Стефанюк С.Л. – М.; Металлургия, 1985

3. Металлургия алюминия. Борисоглебский Ю.В. и др. – Новосибирск; Наука, 1999

4. Металлургия легких металлов. Беляев А.И. – М.; Металлургия, 1970

5. Краткий справочник по металлургии цветных металлов. Гудима Н.В., Шейн Я.П. – М.; Металлургия, 1975

6. Производство алюминия. Янко Э.А. – С.-Пб.; Изд-во С.- Пб. Ун-та, 2007

7. Производство цветных металлов. Уткин Н.И. – М.; Интермет инжиниринг,

8. Металлургия алюминия. Троицкий И.А., Железнов В.А. – М.; Металлургия, 1977

9. Общая металлургия. Автор любой.

Введение

К легким металлам относятся металлы с плотностью менее 5 г/см³ (14). Это металлы в основном 1 и 2 группы ПС Менделеева: литий – Li; натрий – Na; калий – К; рубидий – Rb; цезий – Cs; берилий – Ве; магний – Mg; кальций – Ca; стронций – Sr; барий – Ва; алюминий – Al. (титан – Ti; бор – В; кремний – Si)

В связи с общностью свойств современные способы получения легких металлов основываются на одних принципах. Большинство легких металлов получают электролизом расплавленных солей или электротермическими способами. Их обычно не получают восстановлением углеродом из-за большого расхода энергии и сложности процесса. Электролизом водных растворов получить нельзя из-за выделения водорода на катоде.

Сам раб № 1 Основные свойства легких металлов. Их применение в н/х.

Сделать таблицу с колонками: элемент; порядковый номер; атомная масса; валентность; плотность при н/у; температура плавления; температура кипения, стандартный электродный потенциал.

Основные физико- химические свойства. Их значение в н/х, применение.

Раздел 1. Металлургия магния

Тема 1.1 Свойства магния и области его применения

§ 1 История открытия магния и развития магниевого производства

Впервые магний был получен в 1808 г. Хемфри Деви из оксида магния. Он получил электролизом амальгаму магния, отогнал из неё ртуть и выделил элементарный магний. В последующие годы большинство исследователей получали магний восстановлением хлорида магния парами натрия или калия. В 1829 Бюсси провел восстановление магния натрием из безводного хлорида магния MgCl₂.

В 1830 г. Фарадей получил первый электролитический магний электролизом расплавленного MgCl₂.

1852, Бунзен - электролиз расплава MgCl₂ с применением наружной керамической перегородки для отделения капель магния от хлора.

1856, Матиссен – электролизом двойного хлорида KCl * MgCl₂

1865, Сент – Клер Девиль – электролизом с добавками CaF₂ для улучшения слияния капель магния

К концу XIX века почти полностью была разработана технология электролитического способа производства магния и начато его промышленное освоение сначала в Германии, а затем и в других странах

Промышленное производство магния началось в 60 годах 19 века с метода натриетермического восстановления. С 80 годов основное значение приобрел электролиз расплавленной смеси MgCl₂ с KCl и NaCl. К началу первой мировой войны в Европе началось промышленной производство магния. В России в это время 1914 -1915 проводились исследования электролиза магния (Федотьев, Воронин, Антипин, Гребенщиков). Производство началось лишь в 30 годах 20 века. Научные разработки в области магния – ВАМИ (Всесоюзный алюминиево-магниевый институт).

1931 – пуск магниевого цеха Опытного алюминиево - магниевого завода в Ленинграде

1935 – Днепропетровский магниевый завод в Запорожье (ДМЗ)

1936 – Магниевый завод в Соликамске (СМЗ)

1943 – магниевый завод в Березниках

В отличие о производства других цветных металлов производство магния не сталкивается с проблемами истощения природных мировых ресурсов: морская вода, природные и технологические рассолы практически неисчерпаемы. Проблему составляет энергоемкость производства.

§ 2 Основные свойства магния

Элемент 2 группы ПС Менделеева Д.И. Порядковый номер 12

Атомная масса А_r = 24,312 г/моль.

Стандартная степень окисления + 2; в субсоединениях + 1.

Плотность магния при 20 ⁰С ρ = 1,74 г/см³; при температуре плавления 1,57 г/см³.

Температура плавления 650 ⁰С

Температура кипения 1107 ⁰С.

Стандартный электродный потенциал φ⁰ = - 2,37 В

Электрохимический эквивалент магния q = М / z * F , г / А*ч

q = 24,312 / (2 * 26,8) = 0,454 г / А*ч

Магний – металл серебристо – белого цвета с гексагональной решеткой и плотной упаковкой.

При нормальной температуре на воздухе магний медленно окисляется, покрываясь тонкой пленкой оксида. С повышением температуры скорость окисления магния увеличивается и особенно быстро при температуре выше 350⁰ С. Оксидная пленка пористая, поэтому защитными свойствами не обладает. Заметное влияние на скорость окисления магния оказывает влага, содержащаяся в воздухе.

В слитках или изделиях магний не опасен, но легко загорается в расплавленном и порошкообразном состоянии (этим обусловлено его применение в пиротехнике).

С кипящей водой взаимодействует с выделением водорода и с образованием студенистого осадка гидроксида. Магний интенсивно растворяется во всех минеральных кислотах, кроме плавиковой и хромовой. В растворах едких щелочей магний химически стоек вплоть до температуры кипения. На коррозионную стойкость магния сильное влияние оказывают примеси: железо, никель, медь и хлориды.

Является хорошим восстановителем. Имеет сильную химическую активность, вытесняя менее активные металлы из их химических соединений.

Со многими металлами магний образует сплавы, имеющие выгодное сочетание плотности, механических и технологических свойств, хорошо поглощающие вибрацию.