Термічні способи отримання магнію
Термічні способи отримання магнію засновані на відновленні його з оксидів або інших сполук більш активним металом, що володіє більшою спорідненістю до кисню, ніж магній.
Магній має високу спорідненість до кисню, і його оксид належить до дуже міцних оксидів. З цієї причини вибір відновлення і умов відновлення при отриманні магнію термічним способом - завдання дуже важка, незважаючи на уявну простоту технології.
В якості відновника для оксиду магнію можна використовувати кремній, алюміній, сілікоалюмінія і карбіди кальцію, алюмінію та інших металів, а також вуглець. При цьому відновлення можливо тільки при температурах, коли магній буде перебувати в пароподібному стані, тобто вище точки його кипіння (тисячі дев'яносто п'ять ° С). Зниженню температури відновлення сприяє знижений тиск (вакуум). У продуктах термічного процесу тільки магній виходить в пароподібному стані. Це дозволяє легко відокремити його від твердих фаз шляхом сублімації парів і подальшої їх конденсації в охолоджувальної зони печі.
В даний час в промисловості використовується тільки силікотермічеським спосіб отримання магнію. При цьому в якості відновника з економічних міркувань замість кремнію використовують найчастіше феросиліцій - сплав кремнію з залізом. Виробництво магнію вугле- і карбідотерміческій способами припинено і представляє історичний інтерес. Застосування алюмінію через його високу вартість виявляється недоцільним.
Присутність у вихідній шихті оксиду кальцію сприяє зниженню температури освіти магнію. Реакція силікотермічеським відновлення магнію кремнієм у присутності CaO виражається сумарним рівнянням
2MgO + Si + 2СаО * 2Mg + 2СаО • SiO2.
Взаємодія MgO з кремнієм у присутності CaO при атмосферному тиску йде в бік освіти магнію вже при 1700 ° С, а в вакуумі при залишковому тиску близько 13 Па - при 1150. 1200 ° С.
Зниження температури процесу відновлення магнію має велике практичне значення. Це в першу чергу дозволяє використовувати в якості вихідної сировини в сіліко- термічному процесі не чистий оксид магнію, а дешевший обпалений доломіт, що містить MgO і CaO приблизно в такому ж співвідношенні, як потрібно по стехіометрії реакції.
Вже згадана реакція протікає при температурі вище точки кипіння магнію, і він виділяється у вигляді пари, які легко видаляються з реакційної зони і потім конденсуються. Внаслідок виведення з зони реакції одного з її продуктів реакція практично проходить вправо до кінця.
Умови, при яких конденсується магній, що утворився при силікотермічеським відновленні, визначаються температурою і тиском парів магнію в зоні конденсації. Конденсація починається тоді, коли температура пара магнію знижується до величини, при якій фактичне його тиск стає рівним тиску насиченої пари.
Тиск пара магнію при температурі його плавлення (651 ° С) становить 3,2 • IO2 Па. Отже, якщо знизити тиск нижче за це значення, то магній буде конденсуватися тільки в твердому стані.
Виробництво магнію силікотермічеським способом складається з ряду технологічних операцій.
Доломіт перед дозуванням піддають дробленню і КАЛЬЦИНУЮЧА випалу в шахтних печах з подальшим ізмельче- нієм недогарка. Далі подрібнені доломіт і феросиліцій надходять на дозування і змішання. Готову шихту брикетують на валкових пресах. Брикети упаковують в паперові мішки і відправляють на відновлення.
Оксид магнію відновлюють до металу в горизонтальних вакуумних ретортних печах (рис. 145). Печі опалюють газом. Повний цикл операції в реторті триває 10 год. Спалювання газу регулюють так, щоб до кінця операції в реторті температура була ^ 1 165 ° С. У ретортной печі встановлено 20 реторт в один ряд.