Металлургия магния

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» (ФГБОУ ВПО ВСГУТУ)

Реферат

на тему: Металлургия магния

Выполнил: ст-т II курса

группы Б411 Гармаев Б.

Проверил: доцент Гуляшинов А.Д.

Улан - Удэ

2013

Введение

МАГНИЙ (лат. Magnesium), Mg (читается «магний»), химический элемент IIА группы третьего периода периодической системы Менделеева, атомный номер 12, атомная масса 24,305. Природный магний состоит из трех стабильных нуклидов: ²⁴Mg (78,60% по массе), ²⁵Mg (10,11%) и ²⁶Mg (11,29%). Электронная конфигурация нейтрального атома 1s²2s²p⁶3s², согласно которой магний в стабильных соединениях двухвалентен (степень окисления +2). Простое вещество магний -- легкий, серебристо-белый блестящий металл.

I. Физические и химические свойства магния

Физические свойства

Магний - серебристо-белый блестящий металл, сравнительно мягкий и пластичный, хороший проводник тепла и электричества. Почти в 5 раз легче меди, в 4,5 раза легче железа; даже алюминий в 1,5 раза тяжелее магния. Плавится магний при температуре 651 оС, но в обычных условиях расплавить его довольно трудно: нагретый на воздухе до 550 оС он вспыхивает и мгновенно сгорает ослепительно ярким пламенем. Полоску магниевой фольги легко поджечь обыкновенной спичкой, а в атмосфере хлора магний самовозгорается даже при комнатной температуре. При горении магния выделяется большое количество ультрафиолетовых лучей и тепла - чтобы нагреть стакан ледяной воды до кипения, нужно сжечь всего 4 г магния.

Магний расположен в главной подгрупп второй группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Порядковый номер его - 12, атомный вес - 24,312. Электронная конфигурация атома магния в невозбужденном состоянии 1S22S2P63S2; валентными являются электроны наружного слоя, в соответствии с этим магний проявляет валентность II. В тесной связи со строением электронных оболочек атома магния находится его реакционная способность. Из-за наличия на внешней оболочке только двух электронов атом магния склонен легко отдавать их для получения устойчивой восьмиэлектронной конфигурации; поэтому магний в химическом отношении очень активен.

На воздухе магний окисляется, но образующаяся при этом окисная пленка предохраняет металл от дальнейшего окисления. Нормальный электронный потенциал магния в кислой среде равен -2,37в, в щелочной - 2,69в. В разбавленных кислотах магний растворяется уже на холоде. Во фтористоводородной кислоте нерастворим вследствие образования пленки из труднорастворимого в воде фторида MgF2; в концентрированной серной кислоте почти нерастворим. Магний легко растворяется при действии растворов солей аммония.

Химические свойства

Конфигурация внешних электронов атома Магния 3s². Во всех стабильных соединениях Магний двухвалентен. В химическом отношении Магний - весьма активный металл. Нагревание до 300-350 °С не приводит к значительному окислению компактного Магния, так как поверхность его защищена оксидной пленкой, но при 600-650 °С Магний воспламеняется и ярко горит, давая оксид магния и отчасти нитрид Mg₃N₂. Последний получается и при нагревании Магния около 500 °С в атмосфере азота. С холодной водой, не насыщенной воздухом, Магний почти не реагирует, из кипящей медленно вытесняет водород; реакция с водяным паром начинается при 400 °С. Расплавленный Магний во влажной атмосфере, выделяя из Н₂О водород, поглощает его; при застывании металла водород почти полностью удаляется. В атмосфере водорода Магний при 400-500 °С образует MgH₂.

Магний вытесняет большинство металлов из водных растворов их солей; стандартный электродный потенциал Mg при 25 °С - 2,38 в. С разбавленными минеральными кислотами Магний взаимодействует на холоду, но в плавиковой кислоте не растворяется вследствие образования защитной пленки из нерастворимого фторида MgF₂. В концентрированной H₂SО₄ и смеси ее с НNО₃ Магний практически нерастворим. С водными растворами щелочей на холоду Магний не взаимодействует, но растворяется в растворах гидрокарбонатов щелочных металлов и солей аммония. Едкие щелочи осаждают из растворов солей гидрооксид Магния Mg(OH)₂, растворимость которой в воде ничтожна. Большинство солей Магния хорошо растворимо в воде, например сульфат магния, мало растворимы MgF₂, MgCО₃, Mg₃(PO₄)₂ и некоторые двойные соли.

При нагревании Магний реагирует с галогенами, давая галогениды; с влажным хлором уже на холоду образуется MgCl₂. При нагревании Магний до 500-600 °С с серой или с SO₂ и H₂S может быть получен сульфид MgS, с углеводородами - карбиды MgC₂ и Mg₂C₃. Известны также силициды Mg₂Si, Mg₃Si₂, фосфид Mg₃P₂ и других бинарные соединения. Магний - сильный восстановитель; при нагревании вытесняет другие металлы (Be, Al, щелочные) и неметаллы (В, Si, С) из их оксидов и галогенидов. Магний образует многочисленные металлоорганические соединения, определяющие его большую роль в органических синтезе. Магний сплавляется с большинством металлов и является основой многих технически важных легких сплавов.

Важнейшие области применения магния

Магний применяют в виде металлических пластин при защите от коррозии морских судов и трубопроводов. Защитное действие магниевого «протектора» связано с тем, что из стальной конструкции и магниевого протектора (магний стоит в электрохимическом ряду напряжений левее, чем железо) создаётся электрическая цепь. Происходит разрушение магниевого протектора; основная же стальная часть конструкции при этом сохраняется. В металлургии магний используют как «раскислитель» - вещество, связывающее вредные примеси в расплаве железа. Добавка 0,5% магния в чугун сильно повышает ковкость чугуна и его сопротивление на разрыв. Используют магний и при изготовлении некоторых гальванических элементов.

Сплавы магния играют в технике очень важную роль. Существует целое семейство магниевых сплавов с общим названием «электрон». Основу их составляет магний в сочетании с алюминием (10%), цинком (до 5%), марганцем (1-2%). Малые добавки других металлов придают «электрону» различные ценные свойства. Но главным свойством всех видов «электронов» является их лёгкость (1,8 г/см³) и прекрасные механические свойства. Их используют в тех отраслях техники, где особенно высоко ценится лёгкость: в самолёто- и ракетостроении. В последние годы созданы новые устойчивые на воздухе магниево-литиевые сплавы с совсем малой плотностью (1,35 г/см³). Их использование в технике очень перспективно. Магниевые сплавы цены не только из-за своей лёгкости. Их теплоёмкость в 2-2,5 раза выше, чем у стали. Аппаратура из магниевых сплавов нагревается меньше стальной. Используют и сплав алюминия с большим содержанием магния (5-30%). Этот сплав «магналит» твёрже и прочнее алюминия, легче обрабатывается и полируется. Число металлов, с которыми магний образует сплавы, велико. Из диаграммы, иллюстрирующей правило Юм-Розери, ясна удивительная особенность магния не смешиваться в расплаве со своим близким по положению в таблице Менделеева соседом - бериллием. Из-за сильного различия межатомных расстояний не образует магний сплавов и с железом.

Среди кислородных соединений Mg нужно отметить оксид магния MgO, называемый также жжёной магнезией. Он применяется в изготовлении огнеупорных кирпичей, т.к. температура его плавления 2800^оС. Жжёная магнезия используется и в медицинской практике.

Интересны силикаты магния - тальк 3MgO*4SiO₂*H₂O и асбест CaO*MgO*4SiO₂, обладающие высокой огнестойкостью. Асбест имеет волокнистое строение, поэтому его можно прясть и изготавливать из него спецодежду для работы при высоких температурах. Карбонаты и силикаты магния в воде нерастворимы.

Интерес к магнию и сплавам на его основе обусловлен, с одной стороны, сочетанием важных для практического использования свойств, а с другой стороны, большими сырьевыми ресурсами магния. Велика сфера использования магния и магниевых сплавов со специальными химическими свойствами, например в источниках тока и для протекторов при защите стальных сооружений от коррозии.

В СНГ, как и за рубежом, имеются большие запасы минерального сырья магния, удобные для его извлечения. Это месторождения твёрдых солей, содержащих магний, а также рассолы ряда соляных озёр. Кроме того, магний может извлекаться из морской воды. Таким образом для магния не стоит проблема истощения сырьевых ресурсов, которая приобретает всё большее значение для многих других, промышленно важных металлов. Хотя магний является одним из основных промышленных металлов, но объём его производства продолжает заметно уступать объёму производства алюминия и стали.

Определённую ориентировку в потребностях промышленности в магнии даёт рассмотрение его производства и потребления в развитых капиталистических и развивающихся странах. После второй мировой войны и вплоть до начала 70-х годов XX столетия в них наблюдался непрерывный рост производства и потребления магния, затем произошла его стабилизация. Крупнейшим производителем магния в капиталистических странах являются США, доля которых в общем производстве несколько больше 50%.

Конструкционные магниевые сплавы - это лишь одна, причём не самая большая по объёму область применения магния. Магний широко используется как химический реагент во многих металлургических процессах. В частности, он применяется в чёрной металлургии для обработки чугуна с целью десульфурации.

Применение

· Применение магния в авиации

Магний чрезвычайно легок, и это свойство могло бы сделать его прекрасным конструкционным материалом, но, увы - чистый магний мягок и непрочен. Поэтому конструкторы используют магний в виде сплавов его с другими металлами. Особенно широко применяются сплавы магния с алюминием, цинком и марганцем. Каждый из компонентов вносит свой «пай» в общие свойства: алюминий и цинк увеличивают прочность сплава, марганец повышает его антикоррозионную стойкость. Ну, а магний? Магний придает сплаву легкость - детали из магниевого сплава на 20...30% легче алюминиевых и на 50...75% - чугунных и стальных. Есть немало элементов, которые улучшают магниевые сплавы, повышают их жаростойкость и пластичность, делают устойчивее к окислению. Это литий, бериллий, кальций, церий, кадмий, титан и другие.

Порошковый магний

Но есть, к сожалению, и «враги» - железо, кремний, никель; они ухудшают механические свойства сплавов, уменьшают их сопротивляемость коррозии.

Магниевые сплавы находят широкое применение. Авиация и реактивная техника, ядерные реакторы, детали моторов, баки для бензина и масла, приборы, корпуса вагонов, автобусов, легковых автомобилей, колеса, масляные насосы, отбойные молотки, пневмобуры, фото и киноаппараты, бинокли - вот далеко не полный перечень областей применения магниевых сплавов.

· Применение магния в металлургии

Сплавы на основе магния являются важным конструкционным материалом в авиационной и автомобильной промышленности благодаря их лёгкости и прочности. Цены на магний в слитках в 2006 году составили в среднем 3 долл/кг. К 2010 году цены на Мг-90 выросли до 4,6$ за кг.

Наиболее ранней областью применения металлического магния было, по-видимому, использование его в качестве восстановителя. В 1965 г. Н.Н.Бекетов впервые применил магний для вытеснения с его помощью алюминия из расплавленного криолита. Этот процесс в 80-е годы прошлого века применялся промышленно на первом немецком алюминиевом заводе в Гмелингене. Несколько позже начали использовать способность порошка магния и тонкой магниевой ленты гореть ослепительно белым пламенем с выделением большого количества тепла. Это свойство магния получило применение в фотографии для моментальных съемок, а также в пиротехнике и для военных целей (для изготовления осветительных ракет). В обоих случаях магний обычно смешивается с веществами, легко отдающими кислород. Ракетный осветительный состав, например, может содержать 45% Mg, 48% NaNO3 и 7% связующего органического вещества. Наиболее важным практическим применением магния было использование его в качестве основы различных легких сплавов. Затем он стал использоваться и в других областях техники, благодаря своим специфическим физико-химическим и механическим свойствам. По мере развития металлургии магния его получали все в более чистом виде, что открывало для этого металла новые области применения.

Благодаря большому химическому сродству к кислороду магний способен отнимать его у многих оксидов, также как и хлор у хлоридов. На этом свойстве магния основана магниетермия, открытая Бекетовым как способ получения других металлов вытеснением их магнием из соединений. Она приобрела большое значение для современной металлургии. В качестве примера можно указать, что магниетермия стала основным способом в производстве таких металлов, как бериллий и титан. С помощью магниетермия были получены такие трудно восстанавливаемые металлы, как ванадий, хром, цирконий и другие. Магний используется для рафинирования вторичного алюминия от примеси магния путем переплавки металла с жидкими хлоридными флюсами, содержащими криолит. В этом случае магний из металлической фазы переходит в солевую в форме фтористого магния. Большая химическая активность магния по отношению к кислороду позволяет применять его в качестве раскислителя в производстве стали и цветного литья, а также (в порошкообразном виде) для обезвоживания органических веществ (спирта, анилина и др.). Важное значение в современной химической технологии получил синтез сложных веществ с помощью магнийорганических соединений. Таким путем был синтезирован, в частности, витамин А. Высокий электроотрицательный электродный потенциал дал возможность с большим эффектом применять магний в качестве материала для анодов при катодной защите от коррозии стальных и железных сооружений, находящихся во влажном грунте. Легкая воспламеняемость дисперсного магния и способность его гореть ослепительным белым пламенем долгое время использовалась в фотографии. Магниевый порошок стали применять также в качестве высококалорийного горючего в современной ракетной технике. Введение небольшого количества металлического магния в чугун позволило значительно улучшить его механические (в частности, пластические) свойства. Глубокая очистка магния от примесей, достигнутая в последнее время, позволила использовать его в качестве одного из компонентов при синтезе полупроводниковых соединений.

II. Технология производства магния

Основной способ производства магния -- электролитический. Электролитическое получение магния из водных растворов невозможно, так как электрохимический потенциал магния значительно более отрицательный, чем потенциал разряда ионов водорода на катоде. Поэтому электролиз магния ведут из его расплавленных солей.

Основная составляющая электролита -- хлористый магний МgCl2, а для снижения температуры плавления электролита и повышения его электропроводности в него вводят NаСl, СаСl2, КСl и небольшие количества NaF и СаF2.

Основным сырьем для получения магния являются карналлит (МgСl2*КСl*6Н2О), магнезит (МgСО3), доломит (СаСО3*МgСО3), бишофит (МgСl2*6Н2О). Наибольшее количество магния получают из карналлита.

Основные этапы производства магния:

1. Карналлит;

2. Обогащение карналлита;

3. Обезвоживание карналлита;

4. Электролитическое получение магния;

5. Рафинирование магния;

6. Магний.

Обогащение карналлита является первой стадией его переработки. Сущность процесса обогащения сводится к отделению КСl и нерастворимых примесей путем перевода в водный раствор МgСl2 и КСl. При охлаждении полученного раствора в вакуум-кристаллизаторах выпадают кристаллы искусственного карналлита МgСl2*КСl*6Н2О, которые отделяют фильтрованием.

Карналлит обезвоживают в две стадии. Первую стадию проводят в трубчатых печах или печах кипящего слоя при 550--600° С. Под действием теплоты нагретых газов карналлит обезвоживается и после такой обработки содержит 3--4% влаги.

Вторую стадию обезвоживания осуществляют либо плавкой полученного после первой стадии карналлита в электропечах с последующим отстаиванием окиси магния, либо хлорированием карналлита в расплавленном состоянии.

Электролитическое получение магния. Для этой цели применяют электролизер, который изнутри футерован шамотным кирпичом. Анодами служат графитовые пластины, а катодами -- стальные пластины, расположенные по обе стороны анода.

Для электролитического разложения хлористого магния через электролит пропускают ток под напряжением 2,7--2,8 В.

В результате электролитического разложения хлористого магния образуются ионы хлора, которые движутся к аноду и после разряда создают пузырьки хлора, выходящие из электролита. Ионы магния движутся к катоду и после разряда выделяются на поверхности, образуя капельки жидкого магния. Магний имеет меньшую плотность, чем электролит, поэтому он всплывает на его поверхность в катодном пространстве, откуда периодически удаляется с помощью вакуумного ковша.

В процессе электролиза в электролите повышается концентрация других хлоридов за счет расходования МgСl2. Поэтому периодически часть отработанного электролита удаляют из ванны и вместо него заливают расплав МgСl2 или карналлита. В результате частичного разложения примесей на дне ванны образуется шлам, который регулярно удаляют из ванны.

Рафинирование магния. В электролизных ваннах получают черновой магний, который содержит 5% примесей: металлические примеси (Fе, Na, К, Аl, Са) и не металл примеси (МgСl2, КСl, NaCl, СаСl2, МgО). Магний очищают (рафинируют) переплавкой с флюсами.

Минерально - сырьевая база

Рынок магния интересен тем, что он весьма невелик. Узость магниевого рынка вызвана небольшим применением этого металла в промышленности. Mеталл используется, в основном, для изготовления лёгких авиационных и автомобильных сплавов, магниевых протекторов для защиты от коррозии трубопроводов, резервуаров для нефтепродуктов, в качестве обессеривающего агента в чёрной металлургии, в прецизионном литье, для изготовления корпусов морских судов и в химической промышленности.

Эта рыночная ниша, где основной потребитель продукции - авиастроительная отрасль, живет по законам цикличности. Однако ожидания на закономерный подъем не оправдываются из года в год.

Более того, глубина падения превосходит самые пессимистичные прогнозы. Сегодня рынок лишь готовится к повышенному потреблению магния, только когда и как это произойдет - неизвестно, хотя специалисты ожидают роста рынка уже больше четырех лет.

Общемировой спрос на этот металл в первые годы нового века не дотягивает и до 400 тыс. тонн. Плохая конъюнктура на мировом рынке сохраняется и сегодня. По данным Международной магниевой ассоциации IMA, производство магния в мире на сегодняшний день составляет 415 тыс. тонн, т.е. имеется некоторое превышение предложения над спросом.

В течение 2002 года уровень цены магния снижался, поскольку китайские производители магния сбили общемировые цены на этот металл до 1600 долларов за тонну. В конце 2002 года еще был оптимистичный настрой, когда стоимость его немного выросла: китайские производители начали повышать цены на магний в ожидании демпинговой пошлины на свой товар в Европе. Это событие должно было произойти в конце 2002 года, но было отложено на начало 2003 года.

Однако война в Ираке скорректировала положительные тенденции. Разумеется, в сторону ухудшения.

Для сравнения: цены на магний в начале 90-х годов, когда после окончания холодной войны магний шагнул в гражданскую промышленность, колебались в пределах $3200-3300 за тонну.

В 1995-96 гг. была самая блестящая конъюнктура - цена на магний подскочила до $4500-4600 за тонну. Однако именно в это время на рынке впервые появились китайские производители, которые завалили рынок дешевым магнием.

2002 год стал очередным годом экспансии китайского магния на мировой рынок.

На конъюнктуре продолжают сказываться закрытие производств магния в Европе, перенос сроков реализации проектов по вводу новых мощностей из-за снижения цен на металл китайскими поставщиками.

Помимо российских прикамских предприятий Соликамского магниевого завода = СМЗ и Березниковской "Ависмы" во времена СССР выпуском магния занимались лишь завод в Калуше Украина, Запорожский титано-магниевый комбинат и Усть-Каменогорский комбинат Казахстан.

После развала Союза три последних были вынуждены свернуть производство магния.

Главные конкуренты российских заводов на мировом рынке:

1) норвежская компания "Норск Гидро" (Norsk Hydro), владеющая двумя предприятиями в Беканкуре (Канада) и в Порсгрюнне (Норвегия).

Эти два предприятия производят более 100 тыс. тонн магния в год, тогда как заняты на этих них менее тысячи человека вместе со штаб-квартирой в Брюсселе;

2) мелкие китайские предприятия, каковых насчитывается более 100. 35 из них имеют мощности более 3000 тонн в год, а 30 - от 1000 до 2000 тонн.

В 2000 году суммарные производственные мощности китайских заводов составляли около 250 тысяч тонн, однако они не были загружены полностью - тогда Китай произвел суммарно 190 тысяч тонн металла.

Сегодня Китай является самым крупным производителем магния в мире. По оценкам специалистов, внутри страны в прошлом году было потреблено порядка 15 тысяч тонн, а в этом году прогнозируется 25 тысяч тонн благодаря продолжающемуся росту в автомобильной и сталелитейной промышленности страны.

Экспорт металла в 2002 году составил более 185,1 тыс. тонн, что на 18,2% больше, чем в 2001 году. Причем наибольший рост отмечен в производстве сплавов - 58,6%, что свидетельствует о намерениях китайцев диверсифицировать производство в сторону более качественного уровня продукции.

При этом лишь 3 из 100 китайских предприятий получают магний электролизом магниевых солей, в то время как остальные используют кремний-термический передел, дающий продукт с существенным количеством примесей.

12 китайских предприятий располагают оборудованием для производства расходуемых магниевых анодов, используемых в производстве магниевых протекторов, предотвращающих коррозию, а 10 компаний могут производить магниевый порошок и гранулы в количестве до 80 тысяч тонн в год.

Китай располагает огромными запасами магниевого природного сырья - 3,145 миллиардами тонн магнезита, из которых 78% подходят для производства металла. Кроме того, в стране имеются запасы доломитовых руд в количестве, превышающем 4 миллиарда тонн, а бассейн Chaidamu богат калиево-магниевыми рудами.

По мировым меркам оба российских завода являются средними предприятиями. На СМЗ с численностью работающих 3 тыс. человек имеется возможность производить всего около 20 тыс. тонн магния в год. Объем производства и поставок магниевой продукции АО "АВИСМА" в 2002 году составил 26 тыс. тонн.

При этом "АВИСМА" действовала с учетом негативных тенденций, сложившихся на рынке. Стратегическим направлением в деятельности предприятия стало заключение долгосрочных соглашений на поставку магния с крупнейшими мировыми потребителями, такими как Alkoa и Meridian в Северной Америке, Georg Fischer Moesner в Европе. В русле решения связанных с этим задач продолжалась работа над проектом создания комплекса по производству крупногабаритных магниевых слитков, в которых остро нуждаются потребители.

Продолжались работы по созданию и производству новых сплавов для применения в автомобильной промышленности.

Поиск путей снижения себестоимости магния шел постоянно. Это и попытка добиться снижения тарифов на электроэнергию - долго дискутировавшийся вопрос о возможности выхода компании на ФОРЭМ, уменьшение производственных затрат и накладных расходов, совершенствование схем поставок с постепенным переходом на поставки через дистрибьюторскую сеть АО "ВСМПО" - TIRUS.

Несколько уменьшился объем поставок российским потребителям - группе "Русский алюминий" и "СУАЛ-Холдингу". Зато увеличилась поставка магниевых протекторов для защиты от коррозии трубопроводов, резервуаров для нефтепродуктов, корпусов морских судов.

По отношению к предыдущему году отгрузки увеличились на 9% и составили 794 тонны. Основным потребителем протекторов было ЗАО "Татнефть" 45,5% от общего объема отгрузки.

В январе 2002 года рентабельность производства магния на "Ависме" составляла 18%, а год компания закончила с рентабельностью 3,5%, так как цены на мировом рынке были ниже себестоимости. С другой стороны, сказались и внутренние проблемы - непрекращающийся рост цен на энергоносители. И все же руководители предприятия надеются, что первый шаг в разрешении энергетических проблем принесёт положительные результаты.

Недавно прошедшее собрание акционеров АО "АВИСМА" утвердило задачи на предстоящий период. Это - активный поиск путей снижения производственных затрат за счет инженерно-технических мероприятий, повышение качества магния и магниевых сплавов.

По словам топ-менеджеров, акционерное общество должно быть готово к борьбе за применение продукции в автомобильной промышленности, где в ближайшее время ожидается рост.

В то же время магниевым сплавам придется конкурировать с другими современными материалами, такими как пластик и сталь.

Существенно хуже, чем на "Ависме" складывались в последнее время дела на Соликамском магниевом заводе, крупнейшими акционерами которого, по состоянию на май 2002 года, являлись компания RGF - 50,03%, швейцарская фирма Minmet FC - 26%, основной поставщик карналлита - сырья для производства магния ОАО "Сильвинит" - 6%, ЗАО "ФТК" - 5%.

Если в 2000 году предприятие выработало 18021 тонну магния, в 2001 - 17195, то в 2002-м - всего лишь 16857 тонн.

При этом в 2000-м и 2001-м годах предприятие имело прибыль соответственно в 340 и 252 миллиона рублей, то прошлый год компания закончила с убытками в 151 миллион рублей. На текущий год менеджеры компании запланировали убытки в размере 155 миллионов рублей, хотя, по их расчётам, выручка на заводе увеличится на 250 миллионов рублей.

Технология получения магния

Основными видами сырья для производства магния являются магнезит, доломит, карналлит и бишофит. Главной составляющей магнезита является MgCO3, а доломита СаСО3 * MgCO3. Карналлит -- это природный хлорид магния и калия MgCl2 * КСl * 6Н2O. Бишофит (MgCl2 * 6Н2O) получается при переработке карналлита или выпаривается из воды соленых озер и морей. Наиболее распространен в настоящее время электролитический способ производства магния, при этом Mg в процессе электролиза получается из вводимого в электролит хлорида MgCl2. Технология производства магния этим способом включает три стадии: получение безводного хлорида магния MgCl2, электролиз с выделением из хлорида жидкого магния, рафинирование магния. Получение хлорида магния ведут тремя способами. Первый способ -- обезвоживание карналлита MgCl2 * KCl * 6Н2O. Процесс осуществляют в две стадии. Первую проводят, нагревая карналлит в трубчатых вращающихся печах или печах кипящего слоя. Вторую -- в основном в печах-хлораторах, имеющих плавильную камеру, где карналлит расплавляют при температурах 550--600 °С; две хлорирующие камеры, где продувкой хлором примеси (MgO) переводят в MgCl2 и копильник расплава (миксер). На некоторых заводах вторую стадию проводят в электрических печах сопротивления, где карналлит расплавляют при температуре ~500°С и сливают в миксер. В обоих случаях жидкий карналлит сливают из миксеров в ковш и везут в электролизный цех. Обезвоженный карналлит содержит, %: MgCl2 47-52; KCl 40-46; NaCl 5-8.

Второй способ производства хлорида магния заключается в хлорировании магнезита или оксида магния, получаемого путем предварительного обжига магнезита. Процесс ведут в шахтных электрических печах. В нижней части расположены в два ряда электроды 2; между ними находятся угольные брикеты, которые при прохождении электрического тока нагреваются до ~ 750 °С. Шихту загружают сверху, через фурмы 7 вдувают хлор. У фурм происходит хлорирование оксида магния: MgO + Сl2 + С = MgCl2 + СО. Хлористый магний плавится и скапливается на подине, периодически его выпускают в ковш и транспортируют в электролизный цех. Третий способ -- это получение МgСl2 в качестве побочного продукта в процессе восстановления титана магнием из TiCl4. Этот жидкий хлорид магния направляют в магниевое производство (Mg и титан обычно производят на одном предприятии).

Вывод

Магний -- один из важных биогенных элементов, в значительных количествах содержится в тканях животных и растений (хлорофиллы). Его биологическая роль сформировалась исторически, в период зарождения и развития протожизни на нашей планете в связи с тем, что морская среда первобытной земли была преимущественно хлоридно-магниевая, в отличие от нынешней -- хлоридно-натриевой.

Магний -- часть солевого баланса живых организмов: недостаток магния ухудшает усвоение других микроэлементов, избыток -- их вымывание (замещение) Магний является кофактором многих ферментативных реакций. Магний необходим для превращения креатина фосфата в АТФ -- нуклеотид, являющийся универсальным поставщиком энергии в живых клетках организма. Магний необходим на всех этапах синтеза белка.

Дефицит магния может проявляться по-разному: бессонница, хроническая усталость, остеопороз, артрит, фибрмиалгия, мигрень, мышечные судороги и спазмы,сердечная аритмия, запоры, предменструальный синдром (ПМС). При потливости, частом употреблении слабительных и мочегонных, алкоголя, больших психических и физических нагрузках (в первую очередь при стрессах и у спортсменов) потребность в магнии увеличивается.

К пище, богатой магнием, относятся: кунжут, отруби, орехи. Магния совсем мало в хлебе, молочных, мясных и других повседневных продуктах питания современного человека. Суточная норма магния -- порядка 300 мг для женщин и 400 мг для мужчин. По результатам последних исследований обнаружено, что цитрат магния является наиболее усваиваемым продуктом, содержащим магний.

Одним из наиболее биологически целесообразных источников магния при транс кутанном (чрез кожном) всасывании является минерал бишофит, широко использующийся в целях медицинской реабилитации, физиотерапии и санаторно-курортного лечения. Преимуществом транс кутаного применения является высокая биодоступность ионов магния, насыщающего локальные проблемные зоны минуя выделительную систему.

Список используемой литературы

магний химический минеральный сырьевой производство

1. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2005 - 768с.

2. Тарасов А.В. Производство цветных металлов и сплавов. Справочник в 3-х томах. Т 1. Общие вопросы металлургии. - М.: Металлургия, 2001. - 344с.

3. Тарасов А.В. Производство цветных металлов и сплавов. Справочник в 3-х томах. Т 2. Кн. 1. Производство тяжелых цветных металлов. - М.: Металлургия, 2001. - 408с.

4. Тарасов А.В. Производство цветных металлов и сплавов. Справочник в 3-х томах. Т 2. Кн. 2. Производство легких, редких цветных и драгоценных металлов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. - 316 с.

5. Тарасов А.В. Производство цветных металлов и сплавов. Справочник в 3-х томах. Т.З. Вторичная металлургия тяжелых цветных металлов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2008. - 448 с.

6. Абрамов А.А. Технология переработки и обогащения руд цветных металлов: Учебное пособие для ВУЗов. В 2-х кн. - М.: Издательство МГГУ, 2005. - Кн. 2. Pb, Pb-Cu, Zn, Pb-Zn, Pb-Cu-Zn, Cu-Ni, Co-, Bi-, Sb-, Hg-содержащие руды. - 470с.

7. Гудима Н.В., Шейн Я.П. Краткий справочник по металлургии цветных металлов. - М.: Металлургия, 1975. - 536с.

8. Химическая технология неорганических веществ: В 2-х книгах. Кн. 1. Учебное пособие / Т.Г.Ахметов, Р.Т.Порфирьева, Л.Г.Гайсин и др.; Под ред. Т.Г.Ахметова. - М.: Высшая школа, 2002. 688с.

9. Химическая технология неорганических веществ: В 2-х книгах. Кн. 2. Учебное пособие / Т.Г.Ахметов, Р.Т.Порфирьева, Л.Г.Гайсин и др.; Под ред. Т.Г.Ахметова. - М.: Высшая школа, 2002. 533с.

10. Соколов Р.С. Химическая технология: Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений: В 2-х т. - М.: Издательство «Владос». 2003.

11. Кухлинг Х. Справочник по физике. - М.: Мир, 1985. - 520с.

12. Интернет-сайты.

Размещено на Allbest.ru