Магний как металл


Магний - важный для человека металл

Магний — очень легкий серебристо-белый металл. Он почти в 5 раз легче меди, в 4,5 раза легче железа. Температура плавления магния сравнительно невысока— всего 650°С, но в обычных условиях расплавить магний довольно трудно: нагретый на воздухе до 550 °С, он вспыхивает и мгновенно сгорает ослепительно ярким пламенем (это свойство магния широко используют в пиротехнике).

Чтобы поджечь этот металл, достаточно поднести к нему зажженную спичку, а в атмосфере хлора он загорается даже при комнатной температуре. При горении магния выделяется большое количество ультрафиолетовых лучей и тепла: 4 грамма этого «топлива» хватит, чтобы вскипятить стакан ледяной воды.

Магний - металл для авиации

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.

Магний применяется как восстановитель в производстве некоторых ценных металлов – ванадия, хрома, титана, циркония. Магний, введенный в расплавленный чугун, модифицирует его, т.е. улучшает его структуру и повышает механические свойства.

Значение магния, как макроэлемента, в жизнедеятельности проявляется в том, что он является универсальным регулятором биохимических и физиологических процессов в организме. Металл магний, вступая в обратимые связи со многими органическими веществами, обеспечивает возможность метаболизма около 300 ферментов, в частности креатинкиназы, аденилатциклазы, фосфофруктокиназы, K-Na-АТФазы, Са-АТФазы, ферментов белкового синтеза, гликолиза, трансмембранного транспорта ионов.

фактов о магнии, символ, открытие, свойства, использование

Что такое магний

Серебристо-белый прочный металл, магний (произносится как mag-NEE-zhi-eem), принадлежит к семейству щелочноземельных металлов. Обозначается химическим символом Mg, он легко горит на воздухе с характерным ярким белым светом [1, 2] . Восьмой по численности элемент в земной коре, магний содержит 15 изотопов с массовыми числами от 20 до 34, из которых только Mg-24, Mg-25 и Mg-26 встречаются в природе [4] .

Символ магния

Где находится магний

Он существует в смешанном состоянии в виде минералов, таких как доломит, магнезит и карналлит. Однако основным источником металла, из которого ежегодно добывается 85 000 тонн, является морская вода, которая содержит 1,3 миллиарда килограммов на каждый кубический километр [1] .

История

Происхождение своего названия: Он происходит от Магнезии, района в Греции под названием Восточная Фессалия [1]

Кто первым открыл: Джозеф Блэк

Год и дата открытия: 1755

Когда, где и как было обнаружено

В 1755 г. при нагревании магнезита и известняка Блэк обнаружил новый элемент, извлеченный из прежнего.В 1789 году валлийский хирург Томас Генри обнаружил минерал, содержащий недавно обнаруженный элемент, подозревая, что он раньше использовался в Турции для изготовления курительных трубок.

В 1792 году Антон Рупрехт создал элемент нечистой формы путем нагревания магнезии древесным углем. Однако его полное выделение было проведено британским химиком Хамфри Дэви в 1808 году путем электролиза оксида магния. Лишь в 1831 году значительное количество нового металла было приготовлено и получено французским ученым по имени Антуан-Александр-Брут Бюсси [1] .

Магний

Идентификационный номер

Атомный номер 12 [1]
Номер CAS 7439-95-4 [1]
Положение в периодической таблице [1] Группа Период Блок
2 3 с
Расположение магния в Периодической таблице

Классификация, свойства и характеристики магния

Общая недвижимость

Относительная атомная масса 24.305 [1]
Атомная масса / вес 24,305 единиц атомной массы [6]
Молярная масса / молекулярная масса 24,305 г / моль [5]
Массовое число 24

Физические свойства

Цвет / внешний вид Серебристо-белый [1]
Точка плавления / точка замерзания 650 ° C (1202 ° F) [1]
Точка кипения 1090 ° C (1994 ° F) [1]
Плотность 1.74 г / см 3 [1]
Стандартное / естественное состояние при комнатной температуре (твердое тело / жидкость / газ) твердое вещество [1]
Ковкость Да
Пластичность Да (низкая пластичность)
Твердость 2,5 Мооса [6]
Удельная теплоемкость 1.02 Дж г -1 K -1 [4]
Теплопроводность 156 Вт · м -1 K -1 [4]
Электропроводность 22,4 x 10 6 Sm -1 [4]

Химические свойства

Воспламеняемость Горючий [3]
Степени окисления (числа) 2 [1]

Атомные данные магния (элемент 12)

Валентные электроны 2 [7]
Электронная конфигурация (конфигурация благородного газа) [Ne] 3s 2 [1]
Атомная структура [4]
- Количество электронов 12
- Количество нейтронов 12
- Количество протонов 12
Радиус атома
- Атомный радиус 1.73 Å [1]
- Ковалентный радиус 1,40 Å [1]
Ионный заряд +2
Энергия ионизации [1]

(кДжмоль -1 )

1-й 2-я 3-й 4-я 5-й 6-я 7-й
737,75 1450.683 7732,692 10542.519 13630,48 18019,6 21711,13

Атомная структура магния (модель Бора)

Что такое магний, обычно используемый для

  • Так как Mg легкий, он используется в производстве сумок для багажа, автомобильных сидений, ноутбуков, электроинструментов и фотоаппаратов. [1] .
  • Так как металл почти на 1/3 -го на легче алюминия, его сплавили с последним и использовали в строительстве самолетов, ракет и автомобилей [1, 3] .
  • Его способность гореть ослепительным пламенем в воздухе способствует искровому эффекту фейерверков, зажигательных бомб, бенгальских огней и вспышек [1] .
  • Магний используется для удаления примесей серы из стали и жидкого чугуна [1] .
  • Обычная добавка в чугун и токопроводящие топлива [1] .

Каковы токсические эффекты элемента магния

Вдыхание порошка магния может повредить горло, легкие и глаза.Последствия более опасны при более высоких уровнях, затрагивая мышцы и нервы [8] .

Интересные факты

  • Терпкий вкус минеральной воды является результатом добавления магния [9] .
  • Он присутствует в хлорофилле растений, а также в костях человека [1] . Фактически, изображение, используемое для Mg, представляет собой хлорофилл.

Магний Цена

Стоимость чистого магния оценивается где-то между 3 и 4 долларами за 100 граммов.

Список литературы

  1. http://www.rsc.org/periodic-table/element/12/magnesium
  2. https://education.jlab.org/itselemental/ele012.html
  3. https://www.radiochemistry.org/ periodictable / elements / 12.html
  4. https://www.chemicool.com/elements/magnesium.html
  5. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/magnesium#section=Top
  6. http : //periodictable.com/Properties/A/MohsHardness.al.html
  7. https: //www.toppr.com / guides / chemistry / structure-of-atom / valency /
  8. http://www.chemistryexplained.com/elements/LP/Magnesium.html
  9. https://www.oughttco.com/interesting-magnesium-element -факты-603362
.

Магний

Химический элемент магний относится к щелочноземельным металлам. Он был открыт в 1808 году Хамфри Дэви.

Зона данных

Классификация: Магний - щелочноземельный металл
Цвет: серебристо-белый
Атомный вес: 24.305
Состояние: цельный
Температура плавления: 650 o С, 923 К
Температура кипения: 1090 o C, 1363 K
Электронов: 12
Протонов: 12
Нейтронов в наиболее распространенном изотопе: 12
Электронные оболочки: 2,8,2
Электронная конфигурация: 1 с 2 2 с 2 2p 6 3 с 2
Плотность при 20 o C: 1.738 г / см 3
Показать больше, в том числе: тепла, энергии, окисления,
реакций, соединений, радиусов, проводимости
Атомный объем: 13,97 см 3 / моль
Состав: ГПУ: гексагональный плотно упакованный
Твердость: 2,5 МОС
Удельная теплоемкость 1,02 Дж г -1 K -1
Теплота плавления 8.48 кДж моль -1
Теплота распыления 146 кДж моль -1
Теплота испарения 127,4 кДж моль -1
1 st энергия ионизации 737,7 кДж моль -1
2 nd энергия ионизации 1450,6 кДж моль -1
3 rd энергия ионизации 7732.6 кДж моль -1
Сродство к электрону 78 кДж моль -1
Минимальная степень окисления 0
Мин. общее окисление нет. 0
Максимальное число окисления 2
Макс. общее окисление нет. 2
Электроотрицательность (шкала Полинга) 1,31
Объем поляризуемости 10.6 Å 3
Реакция с воздухом сильнодействующий, w / ht ⇒ MgO, Mg 3 N 2
Реакция с 15 M HNO 3 сильнодействующий ⇒ NO x , Mg (NO 3 ) 2
Реакция с 6 M HCl легкая ⇒ H 2 , MgCl 2
Реакция с 6 М NaOH нет
Оксид (оксиды) MgO
Гидрид (-ы) мг H 2
Хлорид (ы) MgCl 2
Атомный радиус 150 вечера
Ионный радиус (1+ ион)
Ионный радиус (2+ ионов) 86 вечера
Ионный радиус (3+ ионов)
Ионный радиус (1-ионный)
Ионный радиус (2-ионный)
Ионный радиус (3-ионный)
Теплопроводность 156 Вт м -1 К -1
Электропроводность 22.4 x 10 6 См -1
Температура замерзания / плавления: 650 o С, 923 К

Магний металлический. Изображение предоставлено Maral10.

Джозеф Блэк исследовал magnesia alba (карбонат магния) как лекарство от несварения желудка, когда он сделал свои химические открытия. Молоко магнезии, сделанное с гидроксидом магния, теперь используется для облегчения пищеварения. Гидроксид имеет преимущество перед карбонатом Блэка: его реакция с желудочной кислотой (HCl) не выделяет углекислый газ, поэтому не вызывает отрыжку.Однако он образует хлорид магния, который является слабительным.

Магний дает яркий белый свет во время фейерверков.

Открытие магния

Доктор Дуг Стюарт

Когда-то считалось, что магний и кальций - одно и то же вещество. В 1755 году шотландский химик Джозеф Блэк экспериментально показал, что они разные. Черный написал:

«Мы уже экспериментально показали, что magnesia alba [карбонат магния] представляет собой соединение своеобразной земли и неподвижного воздуха.” (1)

Магний был впервые выделен сэром Хамфри Дэви в 1808 году в Лондоне, Англия. Дэви построил большую батарею и использовал ее для передачи электричества через соли. При этом он открыл или впервые выделил несколько щелочных и щелочноземельных металлов.

В случае магния метод Дэви был подобен тому, который он использовал для бария, кальция и стронция.

Дэви сделал пасту из влажного оксида магния и красного оксида ртути. (2)

Сделал углубление в пасте и поместил примерно 3.5 граммов металлической ртути, которая действует как отрицательный электрод. Он использовал платину в качестве положительного электрода. Дэви провел эксперимент под нафтой (жидким углеводородом, под которым, как он обнаружил, он мог безопасно хранить калий и натрий).

Когда через пасту пропускали электричество, на ртутном электроде образовывалась амальгама магния и ртути. (В более поздних экспериментах Дэви использовал влажный сульфат магния вместо оксида и получил амальгаму намного быстрее.) (2)

Затем ртуть была удалена из амальгамы нагреванием, чтобы оставить металлический магний. (2)

В лекции Королевскому обществу в июне 1808 года Дэви описал, что полученный им магний не был чистым из-за трудностей с полным удалением ртути из магния. Однако он смог заметить, что на воздухе металл превращался в белый порошок, набирающий вес, когда он вступал в реакцию с кислородом и возвращался в свою оксидную форму. (2)

Дэви решил, что логичным названием нового металла будет «магний», но вместо этого назвал его «магний».
Он думал, что название «магний» было «нежелательным, но магний уже применялся к металлическому марганцу…»

К 1812 году Дэви изменил свое мнение, после «откровенной критики некоторых философских друзей», и новый металл стал известен как магний, а металлический марганец стал известен как… марганец. (3)

Название магния происходит от названия магнезии, которую Дэви использовал в своем эксперименте. Магнезия - это район Фессалии в Греции, где был обнаружен магнезия альба [карбонат магния].

Во Франции в 1830 году Антуан Бюсси опубликовал свою работу, показывающую, как можно получить чистый металлический магний. Бюсси читал публикацию Фридриха Велера 1828 года о том, как он получил чистый алюминий путем реакции хлорида алюминия с калием. По аналогии

.

Магний: применение и применение - Металпедия

Магний: применение и применение - Металпедия
  • Магний - самый легкий из всех сплавов легких металлов и поэтому является отличным выбором для инженерных приложений, когда вес является критическим элементом конструкции. Он прочный, хорошо отводит тепло, хорошо демпфирует и легко доступен. Его свойства позволяют легко сваривать, ковать, отливать или обрабатывать. Его можно сплавить с другими металлами, что сделает их более полезными.Чистый магний используется редко из-за его летучести при высоких температурах, а также он чрезвычайно агрессивен во влажной среде. Поэтому использование магниевых сплавов при разработке деталей для авиакосмической и автомобильной промышленности имеет решающее значение.
  • Чистый магний
  • Горящий магний дает белый свет. Это делает его идеальным для фейерверков, бенгальских огней и вспышек. Он также действует как агент для производства урана из соли. Ионы элемента необходимы каждому живому организму.Именно поэтому соль магния включают в удобрения и еду. Во многих случаях бромид магния используется как седативное средство. Магний также используется для удаления серы из железа и стали.
  • Подробнее о соединениях
  • Этот элемент имеет множество соединений. Наиболее важными с коммерческой точки зрения являются сульфаты, карбонаты, хлориды, гидроксиды и оксиды. Они используются при обработке текстиля, дублении кожи, изоляционных материалах, удобрениях, косметике и керамике.Цитраты магнезии и гидроксид магния используются в медицине. Элемент может взаимодействовать с органическими галогенидами.
  • Магниевые сплавы
  • Магниевые сплавы используются во всем мире для различных целей. Они являются предпочтительным материалом для снижения веса без ущерба для общей прочности. Способность гасить вибрацию также полезна в приложениях, в которых необходимо уменьшить внутренние силы быстроходных компонентов.
  • Наиболее распространенные приложения:
  • • Детали самолетов и ракет
  • • Подушки авиационных двигателей, шарниры управления, топливные баки, крылья
  • • Автомобильные колеса, кожухи, картеры трансмиссии, блоки цилиндров
  • • Велосипеды и другое спортивное снаряжение
  • • Погрузочно-разгрузочное оборудование
  • • Лестницы
  • • Ноутбуки, телевизоры, сотовые телефоны
  • • Багаж
  • • Переносные электроинструменты, бензопилы, кусторезы, уборщики сорняков
  • • Полиграфическое и текстильное оборудование
  • • Рулевые колеса и стойки, рамы сидений
  • Магниевые сплавы также использовались в качестве замены некоторых конструкционных пластмасс из-за их более высокой жесткости, высокой способности к переработке и более низкой стоимости производства.
  • Сегодняшний интерес к магниевым сплавам для автомобильной промышленности основан на сочетании высоких прочностных свойств и низкой плотности. В автомобилестроении снижение веса улучшит характеристики транспортного средства за счет уменьшения сопротивления качению, а энергия используется для ускорения, тем самым снижая расход топлива и, кроме того, можно добиться снижения выбросов парникового газа CO2.
  • В 20-е годы прошлого века магний начал появляться в автомобильной промышленности.Легкий металл стал использоваться в гоночных автомобилях, что повысило их конкурентоспособность. Примерно десять лет спустя магний начал использоваться в коммерческих транспортных средствах, таких как Volkswagen Beetle, которые содержали около 20 кг (44,09 фунта) материала. Интерес к использованию магния в автомобильной промышленности вырос за последнее десятилетие в ответ на растущее влияние окружающей среды и законодательства. Топливная эффективность, повышенная производительность и экологичность являются первоочередными задачами.
  • Использование магния в транспортных средствах может снизить общий вес и улучшить каждое из этих условий.Многие крупные автомобильные компании уже заменили сталь и алюминий магнием в различных частях своей продукции. Audi, DaimlerChrysler (Mercedes-Benz), Ford, Jaguar, Fiat и Kia Motors Corporation - лишь некоторые из этих компаний. В настоящее время магний используется в коробках передач, рулевых колонках и кожухах подушек безопасности водителя, а также в рулевых колесах, каркасах сидений и крышках топливных баков.
  • Использование магния в автомобильной промышленности может обеспечить больше, чем просто снижение веса.В течение многих лет росло желание определить проблемы, решения и возможности, связанные с использованием магния в транспортных средствах. Использование магния в передней части автомобиля обеспечивает не только меньшую общую массу автомобиля, но также позволяет смещать центр тяжести к задней части, улучшая управляемость и возможности поворота. Кроме того, частоты, снижающие вибрацию и общий шум, могут быть достигнуты за счет настройки деталей из магния. Стальные компоненты в транспортных средствах могут быть заменены цельной литой частью из магния, что увеличивает прочность материала и позволяет устанавливать корпуса на место.Эта способность к литью также требует меньшего количества инструментов и калибров, что снижает производственные затраты.
  • По данным Партнерства США по автомобильным материалам (USAMP), к 2020 году 350 фунтов магния заменят 500 фунтов стали и 130 фунтов алюминия на автомобиль, что приведет к общему снижению веса на 15%. В свою очередь, такая экономия веса приведет к экономии топлива от 9% до 12% без каких-либо радикальных изменений конструкции. Учитывая большое количество автомобилей, производимых во всем мире, такая экономия веса может привести к значительному снижению выбросов углекислого газа в атмосферу, уменьшая его вредное воздействие на глобальное потепление.Именно по этой причине магний известен как зеленый металл 21 века.
  • В настоящее время из магниевых сплавов можно изготавливать различные автомобильные детали, такие как блок цилиндров, колеса, рулевые колонки, сиденья, передние консоли и капоты.
  • Легковые автомобили, фургоны и грузовики - не единственные транспортные средства, в конструкции которых используется магний. Аэрокосмическая промышленность имеет долгую историю использования металла во многих областях, как гражданских, так и военных.Очень важно снизить вес воздушных и космических кораблей, а также снарядов, если мы хотим добиться снижения выбросов и повышения эффективности использования топлива. Эти изменения также приведут к снижению эксплуатационных расходов. Магний является идеальным материалом для использования в этих областях из-за ограниченных постоянных улучшений в снижении веса алюминия, высокой стоимости слоистых материалов с металлическими волокнами и плохих ударных и повреждающих свойств пластмасс низкой плотности при воздействии экстремальных температур. Магний содержится в реверсорах тяги самолетов Боинг 737, 747, 757 и 767, а также в двигателях и картерах трансмиссии самолетов и вертолетов.
  • Космические аппараты и ракеты также содержат магний и его сплавы. Снижение отрываемого веса имеет большое значение в их конструкции, и необходим материал, способный выдержать экстремальные условия, с которыми они сталкиваются во время их эксплуатации. Магний способен противостоять экстремально высоким температурам, воздействию озона, а также частицам высокой энергии и материи. Он также используется в большом количестве в межконтинентальных баллистических ракетах, таких как Titan, Atlas и Agena.
  • В первой половине прошлого века магний был впервые представлен в медицинской промышленности как ортопедический биоматериал.Есть много характеристик и свойств, которые делают магний очень привлекательным вариантом для использования в имплантатах и ​​аналогичных областях. Другие распространенные материалы имплантатов имеют плотность в диапазоне 3,1–9,2 г / см3, тогда как плотность естественной кости составляет 1,8–2,1 г / см3 (112,37–131,10 фунт / фут3). Магниевые сплавы гораздо более сопоставимы, их плотность составляет 1,74–2,0 г / см3 (108,62 фунта / фут3). Магний также намного больше похож на натуральную кость, чем другие материалы, в отношении вязкости разрушения, модуля упругости и предела текучести при сжатии.Магний не только обеспечивает механические и физические свойства, необходимые для этих применений, но также проявляет некоторые особые характеристики.
  • Магний естественным образом содержится в человеческом теле в виде иона, что соответствует примерно одному мольу у человека весом 155 фунтов (70 кг), половина которого хранится в костной ткани. Магний в организме способствует метаболическим реакциям, имеет хорошую биосовместимость и нетоксичен. Кроме того, имплантаты из магния без покрытия могут подвергаться биологическому разложению в жидкостях организма в результате коррозии, что устраняет необходимость в дополнительной операции по удалению имплантатов.Применение защитных покрытий может предотвратить проблемы с коррозией в ситуациях, когда требуется более постоянное решение. В настоящее время ведутся исследования и испытания различных сплавов и формул защитных покрытий с целью расширения спектра способов использования магния в медицинских целях.
  • На современном рынке малая и портативная электроника имеет тенденцию к росту. Спрос на компактные устройства, которые можно легко транспортировать, быстро растет, и магний часто является ключевым компонентом в удовлетворении этого спроса.Многие магниевые сплавы, используемые для замены пластмасс, такие же легкие, но они намного прочнее и долговечнее. Магний также лучше в отношении передачи и рассеивания тепла, а также его способности экранировать электромагнитные и радиочастотные помехи. Для многих электронных устройств требуются детали или корпуса сложной формы, которые возможны с использованием магния. Камеры, сотовые телефоны, ноутбуки и корпуса для портативных мультимедийных устройств - все это распространенное применение в дополнение к держателям жестких дисков.
  • Как и в других отраслях промышленности, магний ценится за использование в спортивном инвентаре из-за его легкого веса и ударопрочности.Магний также может принимать сложные формы, которые идеально подходят для использования в клюшках для гольфа, теннисных ракетках и рукоятках луков для стрельбы из лука. Демпфирующие эффекты сплавов также делают его хорошим кандидатом для велосипедных рам и шасси роликовых коньков, поскольку магний может поглощать удары и вибрацию. Это поглощение позволяет велосипедистам тратить меньше энергии и наслаждаться более плавной и комфортной поездкой. Магниевые опоры для прыжков также вошли в производство, поскольку они имеют минимальное скручивание из-за их высокого сопротивления деформации кручения.
  • Магний используется в оптических инструментах и ​​ручных инструментах. Владельцы очков часто хотят иметь эстетически приятную оправу, которая не ощущается при повседневном ношении, но достаточно прочная, чтобы ее можно было снимать и заменять в течение дня. Прицелы и бинокли должны быть устойчивыми, чтобы быть эффективными, а небольшой вес также способствует их рыночности. Магний позволяет удовлетворить эти критерии проектирования.
  • Ручные рабочие инструменты и устройства, такие как цепные пилы, ручные ножницы, ручные дрели, пневматические пистолеты для гвоздей и средства для удаления сорняков, являются идеальными кандидатами для применения магния. Низкая плотность, сравнительная прочность и возможности гашения вибрации - все это желательные характеристики при создании таких портативных инструментов.
  • Магний также нашел применение в небольших бытовых приборах, таких как пылесосы. Используя этот материал для вакуумной головки, она будет достаточно легкой, чтобы ее можно было легко перемещать, а также устойчивой к вмятинам при нормальном использовании при контакте с мебелью и другими препятствиями.
  • По мере дальнейшего осознания неотъемлемых преимуществ применения магния, способов его использования становится множество. Спрос на экологически чистые, легкие и пригодные для вторичной переработки материалы постоянно растет по мере продвижения к экологически безопасным продуктам, что может быть только выгодно для магниевой промышленности.
  • О нас Свяжитесь с нами
  • Metalpedia - это некоммерческий веб-сайт, цель которого - расширить знания о металлах и предоставить пользователям обширную справочную базу данных.Он в максимальной степени предоставляет пользователям достоверную информацию и знания. Если есть какое-либо нарушение авторских прав, пожалуйста, сообщите нам через нашу контактную информацию, чтобы незамедлительно удалить такой контент, нарушающий авторские права.
.

Магний

Магний - самый легкий конструкционный металл, используемый сегодня, примерно на 30% легче алюминия, и обычно используется в сплавах. Чистый магний при расплавлении сильно горит, но сплавы магния имеют более высокие температуры плавления и широко используются в автомобильной и авиационной промышленности.

Использование магния

Магний - третий по величине металл в строительстве (после железа и алюминия).

Почти 70% мирового производства магния используется для изготовления сплавов, которые имеют очень низкую плотность, сравнительно высокую прочность и отличную обрабатываемость.Эти сплавы содержат один или несколько элементов алюминия, цинка, марганца или кремния в различных количествах, в зависимости от того, как сплав будет обрабатываться.

Половина этих сплавов используется для литья под давлением с содержанием магния около 90%. Компоненты автомобилей, такие как сердечники рулевого колеса, кожухи коробки передач, конструкции приборной панели и опоры радиатора, часто изготавливаются из литых под давлением магниевых сплавов.

Цирконий и редкоземельные элементы добавляются в некоторые сплавы для повышения прочности.Эта группа сплавов обычно заливается в песок для изготовления таких деталей, как коробки передач вертолетов и вспомогательные коробки передач реактивных двигателей. Некоторые высокопроизводительные автомобили сделаны из магниевого сплава, как и кожухи для фотоаппаратов.

Другая половина магния, используемого в сплавах, используется в качестве легирующей добавки в алюминиевой промышленности. Сплавы используются в упаковке, в частности, в банках для напитков (напитков) и в фольге для защиты пищевых продуктов.

Большинство металлических банок для напитков, производимых в Соединенных Штатах, изготовлены из алюминия, легированного примерно 5% магния и небольшим количеством других элементов.В Европе и Азии металлическая банка содержит около 50% стали и 50% алюминиевого сплава, причем верхняя часть - это алюминиевый сплав.

Магниевые сплавы также используются в качестве расходуемых анодов. При соединении с менее химически активным металлом магний становится анодом электрического элемента и корродирует в большей степени, чем другой металл. Он используется для защиты корпусов стальных судов и подводных конструкций нефтяных платформ и трубопроводов от коррозии.

Еще одно очень важное применение магния - это производство титана.Таким образом используется около 10% мирового производства магния.

Еще 10% используется в производстве высококачественной стали для строительства, например, больших зданий и мостов. Его добавляют в расплавленном состоянии в расплавленное железо для удаления серы путем химической реакции, при этом шлак сульфида магния удаляется.

Возможно, одно из самых известных, но самых незначительных применений магния - это сигнальные ракеты, фейерверки и другие зажигательные устройства. Они содержат очень маленькие частицы магния, которые могут воспламениться.

Годовое производство магния

Эти цифры относятся к первичной добыче из руды и не включают вторичное производство из вторичных материалов.

Весь мир 910 000 тонн 1
Китай 800 000 тонн 1
США 70 000 тонн 2
Россия 30 000 тонн 1
Израиль 25 000 тонн 1
Казахстан 20 000 тонн 1

Данные из:
1 U.S. Геологическая служба, Обзор минерального сырья, 2016 г.
2 Последний доступный показатель - 2012 г. (Minor Metals Trade Association, 2012)

В 1993 году количество магния, производимого в Китае, было незначительным (около 5%), двадцать лет спустя Китай производит почти 90% мирового магния. Хотя в стране есть богатые месторождения подходящих магниевых руд, именно быстрый экономический рост привел к увеличению спроса в стране на продукцию с использованием магниевых сплавов. Это, в свою очередь, привело к остановке заводов во многих странах.В производственных процессах используется очень большое количество энергии, и по этой причине производство во многих странах является нерентабельным. Магний сейчас не производится в Западной Европе.

Производство магния

Магний находится в растворе в морской воде (около 1,3 кг м -3 магния) и в природных рассолах. Он также широко обнаружен в рудах магнезита (MgCO 3 ) и доломита (MgCO 3 .CaCO 3 ).

Магний в основном получают двумя способами:
a) термическое восстановление оксида магния
b) электролиз хлорида магния

До расширения производства в Китае электролиз был более распространенным методом производства в странах, где электроэнергия производилась относительно дешево.Однако большинство китайских заводов используют обновленную версию процесса термического восстановления, первоначально разработанного в Канаде в 1940-х годах для увеличения производства во время Второй мировой войны («Процесс Пиджена»).

(a) Процесс термического восстановления

Доломитовая руда измельчается и нагревается в печи для получения смеси оксидов магния и кальция. Этот процесс известен как кальцинирование:

Следующий шаг - восстановление оксида магния. Восстановителем является ферросилиций (сплав железа и кремния), который получают путем нагревания песка с коксом и железным ломом и обычно содержит около 80% кремния.

Оксиды смешивают с измельченным ферросилицием и превращают в брикеты для загрузки в реактор. Глинозем также может быть добавлен для снижения температуры плавления шлака. Реакция проводится при 1500-1800 К при очень низком давлении, близком к вакууму. В этих условиях магний образуется в виде пара, который конденсируется путем охлаждения примерно до 1100 К в стальных конденсаторах, а затем удаляется и разливается в слитки:

Прямая реакция является эндотермической, и положение равновесия находится в пользу оксида магния.Однако при удалении паров магния по мере их образования реакция завершается. Кремнезем соединяется с оксидом кальция с образованием расплавленного шлака, силиката кальция:

Этот процесс дает магний чистотой до 99,99%, что немного выше, чем при электролитических процессах.

(б) Электролитический процесс

За пределами Китая обычно предпочитают электролитический процесс.

Процесс включает две стадии:
i) производство чистого хлорида магния из морской воды или рассола
ii) электролиз плавленого хлорида магния

(i) Производство чистого хлорида магния из морской воды или рассола

Если в качестве сырья используется морская вода, ее обрабатывают доломитом, который превращается в смешанные оксиды путем нагревания до высокой температуры.Гидроксид магния выпадает в осадок, а гидроксид кальция остается в растворе. Гидроксид магния отфильтровывают и при нагревании легко образует чистый оксид.
Преобразование в хлорид магния достигается путем нагревания оксида, смешанного с углеродом, в потоке хлора при высокой температуре в электрической печи (рис. 1).

Рис. 1, иллюстрирующий производство хлорида магния из оксида магния.

Происходит несколько реакций:

Если источником магния являются рассолы, богатые хлоридом магния, раствор обрабатывают для удаления различных примесей, а оставшийся раствор хлорида магния концентрируют путем упаривания в несколько стадий.

Последняя стадия дегидратации должна проводиться в присутствии газообразного хлористого водорода, чтобы избежать гидролиза хлорида магния:

Разрабатывается новый процесс с использованием магнезита. Небольшие кусочки руды превращаются непосредственно в расплавленный хлорид магния путем нагревания хлором в электрической печи в присутствии монооксида углерода.

(ii) Электролиз плавленого хлорида магния

Полученный безводный хлорид магния непрерывно подается в электролитические ячейки (рис. 2), которые достаточно горячие, чтобы его расплавить.

При электролизе производят магний и хлор:

Рисунок 2, иллюстрирующий электролиз хлорида магния.

Расплавленный металл удаляют и разливают в слитки. Газообразный хлор возвращается в печь хлорирования.

Вторичное производство

Только около 3% от общего количества магния, используемого ежегодно, приходится на переработку, примерно 23 000 тонн.

Дата последнего изменения: 2 октября 2016 г.

.

Смотрите также