МАГНИЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Магний впервые выделил Х.Дэви в 1808 дистилляцией ртути из магниевой амальгамы, которую он получил электролизом полужидкой смеси оксидов магния и ртути.
Магниевые руды.
Также по теме:
Магний широко распространен в природе и составляет около 2% земной коры. Из 60 с лишним источников иона магния на поверхности и в недрах земли в качестве сырья для промышленного производства металлического магния используются только шесть: брусит (гидроксид магния), карналлит (гексагидрат двойного хлорида магния и калия), доломит (двойной карбонат кальция и магния), магнезит (карбонат магния), озерные и скважинные (пластовые) воды и морская вода, в которой содержится 0,13% хлорида магния. Для электролитического процесса использовались также раствор хлорида магния, являющийся отходом производства поташа, и выпарная морская соль.
Ресурсы.
Ресурсы для производства магния буквально неисчерпаемы. Практически в любой стране имеются большие запасы доломита. Крупные залежи магнезита найдены в Австралии, Греции, Испании, Италии, Канаде, КНР, Мексике, странах СНГ, США, Югославии и других странах. Широко распространен также карналлит, который используется в производстве магния только в странах СНГ.
Галилео. Эксперимент. Магний в кислороде
ПРОИЗВОДСТВО
Также по теме:
АЛЮМИНИЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Магний получают двумя основными способами: электролизом расплавленного хлорида магния и термическим восстановлением оксида магния.
Электролитический способ.
Существуют четыре электролитических процесса, различающихся способами получения исходного хлорида магния, но во всех случаях сырьем служит карналлит, содержащий шесть молекул воды. Первые четыре молекулы удаляются нагреванием на воздухе, однако при дальнейшем нагревании образуются нежелательные оксиды и оксихлориды. Полное обезвоживание достигается разными методами.
По технологии фирмы «Доу» обезвоживание завершается отделением остаточной воды в электролизере. При этом растворяется анод, в шламе электролизера образуется оксид магния, и выделяется влажный хлор.
Магниевые заводы в России, Украине и Казахстане работают на обезвоженном карналлите. На первой стадии обезвоживания – распылительной сушке – без гидролиза удаляются четыре молекулы воды из шести. Полученный продукт может транспортироваться по пневможелобам и не слеживается при перевозке в закрытых товарных вагонах на дальние расстояния. Окончательное обезвоживание осуществляется плавлением и хлорированием на металлургических заводах.
Исходным продуктом для процесса фирмы «И.Г. Фарбениндустри» служит кальцинированный с каустиком оксид магния высокой чистоты, который может быть получен разными способами. Этот оксид хлорируется непосредственно в присутствии углерода, что дает обезвоженный хлорид магния для электролизера. Все три отмеченных процесса требуют использования хлора, являющегося побочным продуктом электролиза.
По технологии фирмы «Норск гидро» хлорид магния сначала обрабатывается в распылительных сушилках для удаления основной массы воды. Окончательное обезвоживание осуществляется в грануляционной башне в атмосфере сухих паров соляной кислоты.
День рождения цеха металлургии магния
Электролизеры, конструкции которых весьма разнообразны, могут быть разделены на два основных типа: фирмы «Доу» в виде нефутерованной стальной ванны с наружным подогревом, способной сохранять расплав в жидком состоянии при отключении электроэнергии, и фирмы «И.Г. Фарбениндустри» – с внутренним подогревом.
Металлотермический способ.
В промышленности применяются три разных процесса термического восстановления. Все они периодические, вакуумные, основаны на использовании ферросилиция в качестве восстановителя, для двух из них исходным материалом служит доломит.
Процесс Пиджона проводится в реторте малого диаметра с внешним подогревом, которая дает около 120 кг магния в сутки. Заводы с технологией Пиджона имеются в Канаде, Японии и Индии. В процессе Больцано, применяемом в Италии и Бразилии, используется нагреваемая изнутри электропечь, которая дает свыше 2 т металла в сутки. Процесс «Магнетерм» отличается от двух предыдущих тем, что позволяет периодически удалять без нарушения вакуума расплавленный шлак, увеличивая тем самым объем плавки. Печь сопротивления нагревается изнутри, для разжижения шлака вводится флюс из оксида алюминия, и размер суточной плавки достигает 11 т. Процесс «Магнетерм» применяется в США, Франции, Югославии и Японии.
Вторичный магний.
Магний легко регенерируется, причем на это затрачивается лишь 5% энергии, необходимой для получения первичного металла из природного сырья. В США ежегодно регенерируется более 50 000 т магния, из которых 80% используется в сплавах на основе алюминия, а 20% – в сплавах на основе магния. Из магниевых сплавов на основе алюминия делаются банки для напитков.
ПРИМЕНЕНИЕ
Все виды промышленного применения магния можно разделить на конструкционные и неконструкционные. Конструкционные – это изготовление деталей автомобилей, самолетов и других промышленных изделий. На них идет около 20% поставляемого промышленностью магния.
В неконструкционных видах применения магний сплавляется, например, с алюминием или используется в качестве реагента для десульфуризации чугуна и стали. На это идет около 80% промышленных поставок магния.
Конструкционные виды применения.
Магний пригоден для литья и обычных методов металлообработки. Как и большинство других металлов, он нуждается в легировании для повышения прочности и твердости. В качестве легирующих элементов магния чаще всего применяются алюминий, цинк, марганец, кремний, цирконий и редкоземельные металлы.
Магний отличается очень хорошими литьевыми свойствами. В автомобильной промышленности из магния отливаются крышки клапанных механизмов, картеры сцепления, колеса, картеры ведущего моста, карбюраторы, каркасы сидений, приборные доски и фланцы воздушных фильтров. Неавтомобильные применения охватывают широкий спектр изделий, от компьютерных компонентов до рукояток спортивных луков.
Малая плотность магния особенно важна в авиационно-космических деталях, которые изготавливаются литьем в песчаные формы и по выплавляемым моделям. Детали, работающие при высоких температурах, изготовляются из сплавов магния с цирконием, серебром, иттрием и редкоземельными металлами. Типичные изделия такого рода – картеры коробок передач и редукторов, каркасы кабины экипажа, воздухозаборники и механизмы реверса тяги.
Магний применяется также в виде изделий и полуфабрикатов, обрабатываемых давлением, таких, как выдавленные профили, поковки, листовой и толстолистовой прокат. Из такой продукции изготовляются самые различные изделия, от хлебопекарных стеллажей и теннисных ракеток до инструментов для отделочной обработки бетона и оболочек ядерных тепловыделяющих элементов.
Неконструкционные виды применения.
Сравнительно небольшие добавки магния повышают прочность и коррозионную стойкость алюминия. Поэтому магний широко используется в качестве легирующего элемента для алюминия.
Магний применяется и в производстве чугуна с шаровидным графитом. Такой чугун получают, добавляя в расплав небольшое, но точно известное количество магния; при этом графит в чугуне образует не пластинчатые чешуйки, а сферические включения, вследствие чего отливки приобретают повышенные прочность и пластичность. Литой чугун с шаровидным графитом применяется для изготовления деталей автомобилей и сельскохозяйственной техники, труб и трубопроводной арматуры.
Магний используется в качестве восстановителя в производстве бериллия, титана, циркония, гафния и урана. В электрохимии он широко применяется в качестве растворимого (расходуемого) анода для предотвращения коррозии стали в подземных складских резервуарах, трубопроводах и бытовых водонагревателях. Благодаря высокой долговечности при хранении он применяется также в аварийных электрических аккумуляторах и активируемых морской водой радиогидроакустических буях. И наконец, он применяется в качестве одного из химикатов для реакций Гриньяра в производстве фармацевтических препаратов, духов и тетраметилсвинца – присадки к бензину. См. также СПЛАВЫ; МАГНЕЗИТ; МАГНИЙ; МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ; СВАРКА.
Также по теме:
Литература:
Производство магния и титана. М., 1970
Сандлер Р.А., Ратнер А.Х. Физическая химия процессов производства магния. Л., 1978
Источник: www.krugosvet.ru
Где взять магний: советы химику-любителю
Если вы собрались сделать одним из хобби создание пиротехнических образцов, то перед вами первым делом встает проблема поиска необходимых компонентов для своей работы. И самый актуальный вопрос — где взять магний? Мы дадим на него развернутый ответ, попутно разобрав все уникальные особенности данного элемента.
Важное о магнии
Первым делом познакомимся с ним. Магний — один из распространенных элементов менделеевской таблицы. Занимает 2% состава земной коры — это седьмое место среди других составляющих. Его соли можно найти в морских водах, отложениях самосадочных озер.
Известно также более 200 природных соединений, содержащих в себе магний. Однако в промышленности в качестве сырья используют по большей мере доломит, магнезит и карналлит. Их месторождения образованы осадочным путем в докембрийский период. Наиболее крупные залежи расположены на территории РФ, США, Китая.
Это легкий бело-серебристый металл. Характерен ярким горением белого оттенка с выделением большого количества тепловой энергии.
Как определить магний?
Выясняя, где взять магний, важно знать его отличительные особенности, дабы не спутать данный металл с каким-либо другим.
Основные признаки следующие:
- Маленький вес. Магний легче, например, алюминия в два раза. Так что если перед вами деталь, которая поразительно невесома для своего размера, то, возможно, она из магния.
- Взаимодействие с кислотами. Найдя место, где можно взять магний, обязательно возьмите с собой 9-процентный уксус и наждачную бумагу. Зачистите поверхность найденной детали «шкуркой» и капните на нее небольшое количество уксуса. Магний выкажет себя выделением водорода.
- Горение. Наточите напильником немного стружки от найденной детали, после чего подожгите ее. Если опилки быстро сгорели, оставив после себя характерный белый осадок, то вы точно нашли искомое.
Применение
Магниевый порошок, прежде всего, применяется в военном деле и пиротехнической промышленности. Он необходим для создания легковоспламеняющихся сухих смесей. Из-за яркого белого пламени он незаменим для осветительных ракет, фейерверков белого цвета.
Широко используется и в химической экспериментальной практике, так как является активным восстановителем как в органических, так и в неорганических реакциях. Применяется и при получении водорода в лабораториях.
Выпуск продукции
Основных марок четыре: МПФ-1, МПФ-2, МПФ-3, МПФ-4. Их расхождения только в размере магниевых гранул.
Так как порошок отличается высокой химической активностью, то он поставляется в герметичной жестяной таре, не пропускающей воздух. Это обязательное условие хранения, так как взаимодействие его с кислородом может привести к самовозгоранию.
Покупка порошка или стружки
Самый простой способ «добычи» — это купить или заказать элемент. Где взять порошок магния? Вы можете найти магазин в своем городе либо заказать доставку почтой порошка или стружки на дом.
Сегодня магний продается не только в объемных промышленных тарах. Вы легко можете заказать его в емкости любой подходящей для вас фасовки. Так, например, 1 кг порошка магния обойдется вам, в среднем, в 300 рублей.
Покупку возможно совершить в интернет-магазинах «Алибаба», «Русхим», «Русский металл», «БВБ Альянс», Shilanet и прочих.
Где взять магний в домашних условиях?
Необязательно тратиться на приобретение элемента для своих опытов. Обследуйте свое жилище, приусадебный участок, двор, чердак или хранилище старых инструментов. Там вы сможете найти «сырье» совершенно бесплатно. Подскажем, где взять магний вероятно:
- Улитка старой бензопилы «Дружба» — элемент на 80% состоит из магниевого сплава.
- Двигатель автомобиля «Запорожец». Состав его крышки и блока цилиндров — магниевый сплав.
- Магниевые аноды для котла. Если вы не нашли их дома, купить элементы легко в магазинах стройматериалов и бытовой техники.
- Металлические точилки для карандашей. Если у вас нет таких собственных принадлежностей, их можно за небольшую цену купить в канцтоварах.
- Любые детали, имеющие надпись МГ-90.
Можно обратиться в пункт сбора металлолома. Узнайте о наличии магния и, на всякий случай, алюминия — сборщики часто путают их между собой.
Добыча в промышленных условиях
Основной путь получения магния на производстве — электролитическая плавка безводного хлорида магния в электролизной ванне. Так происходит расщепление его солей на ионы хлора и металла. Периодически из ванны подымается чистый магний и вместо него запускается новое сырье.
Актуален и термический способ. Создаются условия повышенной температуры, в которых протекает химическая реакция оксида магния с кремнием или коксом. В результате из доломита (исходного сырья) образуется высокоочищенный магний без прохождения этапа разделения на соли (кальция и магния) и проведения очистки. При этом способе источником извлечения металла также вполне может стать морская вода.
Теперь мы в курсе, где взять магний в промышленных и домашних условиях. Элемент для самостоятельных опытов можно также купить или заказать.
Источник: fb.ru
Магний как химический элемент таблицы Менделеева
М Магний является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 12 и обозначением Mg. Магний представляет собой ковкий легкий металл серебристо-белого цвета.
- Как был открыт Магний;
- Где и как добывают Магний;
- Распространенность Магния;
- Применение Магния;
- Интересные факты.
Как был открыт Магний
История открытия магния началась уже в древние времена. В Магнезии (современная Греция) были обнаружены два черных минерала. Им дали название «магнезы» — по месту их обнаружения. В те времена их считали «разнополыми металлами». Магний приняли за минерал мужского пола, так как он притягивал металлы.
А марганец женского пола за способность обесцвечивать стекло. Сейчас сложно определить как о нем стало известно в те времена, но в 17 веке магний уже был распространен повсеместно из-за его целебных свойств. В 1618 году фермер из Эпсома в Англии попытался дать коровам воду из колодца.
Коровы отказались пить из-за горького вкуса воды, но фермер заметил, что вода словно исцеляет царапины и сыпь. Вещество стало известно как соли Эпсома и его слава распространилась по всей Европе. Это вещество было в конечном счете признано гидратированным сульфатом магния.
Отделить магний из минерала удалось только в 1808 году. Английский ученый Хэмфри Дэви методом электролиза смог выделить чистый магний из магнетита и оксида ртути. Как оказалось позже, ему удалось выделить не чистый элемент, а только оксид магния.
В 1828 году французский химик Антуан Бюсси смог произвести небольшое количество чистого магния, нагревая сухой хлорид магния с калием в качестве восстановителя. В 1833 году Майкл Фарадей первым стал производить магний электролизом расплавленного хлорида магния. Основываясь на этих экспериментах, немецкий химик Роберт Вильгельм Бунзен работал в 1840-х и 1850-х годах над процессами производства магния электролизом расплавленных солей с использованием разработанного им метода Бунзена. В 1852 году он разработал электролизер для производства большого количества магния из расплавленного безводного хлорида магния. На сегодняшний день, этот способ является предпочтительным для производства магния.
Где и как добывают Магний
Ежегодная добыча магния составляет около миллиона тонн. Основными поставщиками магния являются Китай, Россия и США. При этом на Китай приходится порядка 80% от этого числа, а на Россию 15% и соответственно США около 5%. Добыча магния осуществляется и в других странах, но она в сравнении является незначительной.
Магний в основном добывается двумя способами. Первый заключается в электролизе расплава расплавленного хлорида магния в ячейках Даунса. Ячейки Даунса состоят из больших железных желобов, которые нагреваются снизу. В качестве анодов служат графитовые стержни.
Образующийся газообразный хлор собирается в верхней части ячейки и снова используется для производства хлорида магния из оксида магния. Кальций и хлорид натрия добавляют к расплавленной соли, чтобы понизить температуру плавления хлорида магния.
Второй метод заключается в термическом разложении оксида магния в контейнере. Этот процесс называется «процесс Pidgeon». В этом процессе участвуют хром, никель, сталь, барит, доломит и восстанавливающий агент. Смысл заключается в том, чтобы откачать вохдух и нагреть до колоссальных температур. Температура может достигать порядка 1500°C.
Парообразный магний конденсируется на охлаждаемую воду подголовников за пределами печи . Магний, полученный таким образом, дополнительно очищают вакуумной перегонкой.
Вторым способом на сегодняшний день пользуется Китай и производит около 80% от общего объема магния.
Распространенность Магния
Что касается распространенности этого химического элемента во Вселенной, то тут можно отметить, что этот химический элемент является довольно распространенным. Он самовоспроизводится в крупных стареющих звездах в результате добавления трех ядер гелия в ядро углерода. Когда такие звезды взрываются как сверхновые, большая часть магния выбрасывается в межзвездную среду. Там уже соответственно магний может перебраться в другую звездную систему. Поэтому магний занимает почетное девятое место по распространенности во Вселенной.
Что же касается Земли, то тут можно отметить, что магний занимает четвертое место. Его опережают только железо, кислород и кремний. На долю магния приходится 13% от массы нашей планеты. Что же касается земной коры, то он занимает восьмое место по массе атомов. Если брать элементы растворенные в мировом океане, тот тут он замыкает тройку лидеров, после натрияя и хлора.
В природе в чистом виде он не встречается из-за высокой реакционной способности. По большей своей части он встречается в виде сульфатов, карбонатов, силикатов и хлоридов. Наиболее значимыми магнийсодержащими минералами являются доломит, магнезит, оливин, энстатит и кизерит. Еще к довольно известным минералам относят серпентин, тальк, сепиолит и карналлит.
Применение Магния
Применение магния очень широкое благодаря его легкодоступности и нетоксичности. Он затрагивает многие отрасли начиная от технических и заканчивая медициной. Технические подразумевают собой автомобиле строение, военно-космический комплекс, электронные устройства и многие другие. В автомобилестроении из магния изготавливаются многие части двигателя внутреннего сгорания.
В военно-космическом комплексе множество частей шатлов и ракетных установок. Все это благодаря маленькому весу и высокой прочности некоторых сплавов. В электронике нет ни одного устройства в котором бы не содержался бы магний. Банально мобильные телефоны, планшеты и ноутбуки имеют в своем составе печатные платы, динамики процессоры, которые изготавливаются с примесями магния.
Так же стоит отметить металлургическую промышленность. В сплавах многих коммерчески важных металлов присутствует примесь магния. Еще магний используется в качестве восстановителя при отделении урана, титана и разного рода солей. Так же можно добавить, что магниевая примесь используется в качестве легирующего металла при производстве алюминия.
В химической промышленности магний используется при изготовлении удобрений, чтобы компенсировать недостаток магния в почве. Так же некоторые соединения магния используются в качестве присадок к различным видам технических жидкостей и многое другое.
Интересные факты
Интересных фактов связанных с магнием достаточно много из-за широкого круга использования. Стоит начать с того, что магний является неотъемлемой частью жизни на Земле и для человека в том числе. Этот химический элемент является чрезвычайно важным для нормального функционирования человеческого организма из-за его влияния на белки ферментных реакциях.
Организм взрослого человека содержит около 20 грамм магния. Для сравнения кальция он содержит около 1000 грамм, поэтому даже небольшое отклонение от нормы может в той или иной степени сказываться на здоровье человека. Суточной нормой потребления магния является 300мг для мужчин и 270мг для женщин.
Нормальный уровень магния в сыворотке крови составляет 0,8–1,1 ммоль / л. Этот показатель вы можете проверить сдав соответствующий анализ в медицинской лаборатории. Недостаток магния способен вызывать беспокойство, нервозность, раздражительность, недостаток концентрации, усталость, общую слабость, головную боль , нерегулярное сердцебиение и мышечные спазмы. Бвли зарегистрированы случаи остановки сердца результатом чего явился недостаток магния в организме.
Кроме всего вышеперечисленного не стоит забывать, что магниевая стружка является взрывоопасным веществом. Причем магниевая пыль может самовоспламениться в воздухе. Еще интересным моментом является то, что на сегодняшний день известен 21 изотоп магния, что довольно-таки немало и причем стабильных из них только 3.
Источник: biobloger.ru