3. Металлургия цветных металлов
3.3. Производство магния
|
Содержание магния в земной коре около 2,4 %. В природе он находится в виде соединений – силикатов, хлоридов, карбонатов и сульфатов. Для производства магния используют главным образом магнезит, доломит и карналлит. Большие запасы магния в виде хлористых солей содержатся в морской и солёной воде озёр. Металлический магний получают электролитическим (около 70 % общего производства) и термическим (около 30 %) способами. Электролитический способ заключается в получении хлорида магния из исходного сырья и его электролизе. Хлористый магний получают обжигом магнезита или доломита или хлорированием образовавшегося оксида магния при 800–900 oС в присутствии восстановителя (углерода): MgCO3 = MgО + CO2; MgCO3·CaCO3 = MgO + CaO + 2CO2; MgO + Cl2 + C = MgCl2 + CO. Электролиз расплавленного MgCl2 проводят в электролизёрах в расплаве солей MgCl2, NaCl, KCl, CaCl2. Термические способы (силикотермический и карботермический) заключаются в восстановлении магния из обожжённого магнезита MgCO3 или доломита CaMg[CO3]2 кремнием или углеродом. При нагревании происходит разложение магнезита: MgCO3 > MgO + CO2. При карботермическом способе восстановителями служат углерод или оксид углерода. По реакции: MgO + C - Mg + CO процесс протекает при нагревании до 2 000 оС, и магний получается газообразным. Восстановитель может быть в виде древесного угля, кокса или антрацита. Возможен и более сложный механизм восстановления: MgO + CO - Mg + CO2; CO2 + C > 2CO. Силикотермический способ основан на реакции: 2MgO + Si - 2Mg + SiO2. Реакция протекает в сторону образования магния при температуре не ниже 2 300 оС. С понижением давления реакция протекает при более низких температурах. Например, при давлении 1 мм рт. ст. образование магния происходит уже при 1 500 oС. В присутствии оксида кальция и давлении 1 мм рт. ст. температуру реакции удаётся снизить до 1 150–1 200 оС. Полученный магний подвергают рафинированию переплавкой в тигельных печах |
