Εκχύλιση μαγνησίου

Το μαγνήσιο είναι ένα ασημί-λευκό μέταλλο, που μοιάζει με αλουμίνιο, αλλά είναι το «ελαφρύτερο δομικό μέταλλο» με πυκνότητα μόνο 1,738 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό. Πάνω από τη θερμοκρασία των 645oC, το μαγνήσιο αντιδρά έντονα με το οξυγόνο και καίγεται με μια φωτεινή λευκή φλόγα. Οι διαδικασίες εξαγωγής μαγνησίου περιλαμβάνουν την ηλεκτρόλυση, η οποία αποτελείται από 2 στάδια:προετοιμασία της πρώτης ύλης και διάσπαση του μετάλλου και θερμική αντίδραση από τον δολομίτη. Το μαγνήσιο είναι το δεύτερο πιο άφθονο συστατικό στη φύση μεταξύ και των οκτώ στοιχείων. Αυτό το μέταλλο είναι εξαιρετικά αντιδραστικό και υπάρχει σε μια μεγάλη ποικιλία από άλμη, πετρώματα και θαλασσινό νερό. Αριθμοί μετάλλων μπορούν να σχηματιστούν από το μαγνήσιο χρησιμοποιώντας τη «θερμική αναγωγή» του άλατος του μαγνησίου και της οξειδωμένης μορφής του. Το πιο κοινό ορυκτό μεταλλεύματος μαγνησίου είναι ο δολομίτης. Ο δολομίτης είναι κατασκευασμένος με μαγνήσιο και ανθρακικό ασβέστιο. Άλλα μεταλλεύματα ορυκτού μαγνησίτη αποτελούνται από ανθρακικό μαγνήσιο και MgCO3. Η μεγαλύτερη πηγή μαγνησίου είναι το θαλασσινό νερό.

Χρήσεις του Mg:

• Το μαγνήσιο χρησιμοποιείται για την παρασκευή φαρμάκων στους φαρμακευτικούς τομείς.
• Οι λαμπτήρες φλας παράγονται με χρήση μαγνησίου. Όταν το μαγνήσιο καίγεται, παράγει ένα έντονο λευκό φως που βοηθά στο σκοτάδι να τραβήξετε μια φωτογραφία.
• Το μαγνήσιο χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή πολλών αλοιφών ή δισκίων. Αυτά τα φάρμακα χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία διαφόρων δερματικών παθήσεων.

Ιστορικό εξαγωγής μαγνησίου:

Άγγλος επιστήμονας Michael Faraday Το 1833, εξήχθη για πρώτη φορά το μαγνήσιο μέσω ηλεκτρόλυσης στο εργαστήριο. Μετά από αυτό, το 1886, στη Γερμανία, το Μαγνήσιο παρήχθη για πρώτη φορά βιομηχανικά από την «Aluminium and Magnesium Fabrik Hemelingen». Η Κίνα είναι η κορυφαία χώρα στον κόσμο που παράγει μεγάλη ποσότητα μαγνησίου και το έτος 2019 παρήγαγε περίπου το 85% του παγκόσμιου μαγνησίου.

Οριζόντια Διαδικασία Pidgeon – Ηλεκτρόλυση

Η ηλεκτρόλυση με χλωριούχο μαγνήσιο είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική παραγωγής μαγνησίου, αντιπροσωπεύοντας περίπου το 75% της παγκόσμιας παραγωγής. Ο Dr The "Dominion Magnesium" δημιούργησε τη "μέθοδος Pigeon" στον Καναδά το 1941. Περιλαμβάνει τη διάσπαση του δολομίτη και τη μείωση του οξειδίου του μαγνησίου.

Ο δολομίτης αποσυντίθεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες από 780 έως 1450oC χρησιμοποιώντας CaCO3 χρησιμοποιώντας μια χημική αντίδραση.

MgCO3.CaCO3 → MgO + CaO + 2CO2

Ο πυρωμένος δολομίτης ανάγεται με πυρίτιο ή αλουμίνιο στους περίπου 1150 έως 1400°C σε χαμηλή πίεση 3 έως 10 Pascal.

2MgO + 2CaO + Si → 2Mg + CaO.SiO2

3MgO + 2CaO + 2 l →3Mg + 2CaO.l2O3

Πλεονεκτήματα της διαδικασίας

• Οι αντιδράσεις των διαδικασιών είναι σχετικά απλές.
• Το κόστος της αντίδρασης είναι πολύ μικρότερο από άλλες διεργασίες εξαγωγής μαγνησίου.
• Η πηγή της απαιτούμενης θερμότητας είναι πολλαπλή.
• Το παραγόμενο μαγνήσιο είναι καλής ποιότητας.
• Απαιτεί χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.

Διαδικασία Vertical Pidgeon

Μια άλλη διαδικασία εκτός από την παραδοσιακή οριζόντια διαδικασία Pidgeon είναι η Vertical διαδικασία. Περιλαμβάνει τον αυτόματο χειρισμό όλων των υλικών μέσω της βαρύτητας. Στην κατακόρυφη διαδικασία, ένα μηχάνημα υψηλής τεχνολογίας παρακολουθεί τα υλικά συνεχώς. Αυτή η διαδικασία είναι πιο φιλική προς το περιβάλλον και εξασφαλίζει υψηλό ποσοστό παραγωγικότητας.

Πλεονεκτήματα της διαδικασίας:

• Η παραγωγική ικανότητα αυξάνεται σε 65 σε 70 kg από 30 kg ανά θάλαμο από ό,τι η οριζόντια
• Ο χρόνος παραγωγής είναι μικρότερος από άλλες διαδικασίες εξαγωγής μαγνησίου.
• Όλες οι διαδικασίες φόρτωσης και εκφόρτωσης του υλικού εκτελούνται τεχνικά και αυτόματα, μειώνοντας την κατανάλωση χρόνου.

Θερμική μείωση:

Στη διαδικασία θερμικής αναγωγής, ο δολομίτης αντιδρά με οξείδιο του μαγνησίου (MgO) και ασβέστη (CaO) σε υψηλή θερμοκρασία, σχεδόν περίπου 1.800 °C και ανάγεται με πυρίτιο. Ως αποτέλεσμα, παράγει Μαγνήσιο σε αέρια κατάσταση με σκωρία πυριτικού διασβεστίου ως υποπροϊόν. Η διαδικασία απαιτεί υψηλή θερμοκρασία και πίεση ατμών περίπου 100 kilopascal.

2CaO + 2MgO + Si → 2Mg + Ca2SiO4

Πλεονεκτήματα της διαδικασίας:

• Η διαδικασία έχει χαμηλό κόστος μείωσης.
• Φιλικό προς το περιβάλλον.

Σημείωση:Η πυριτική σκωρία που παράγεται ως υποπροϊόν έχει σημείο τήξης περίπου 2000oC. Μπορεί να μειωθεί στους 1500-1600oC με την προσθήκη αλουμίνας.

Διύλιση μαγνησίου

Το παραγόμενο μαγνήσιο από τις παραπάνω διαδικασίες αποτελείται από ακαθαρσίες. Το καθαρό μαγνήσιο δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε αυτή την κατάσταση. Προκειμένου να αφαιρεθούν οι ακαθαρσίες και να προστεθούν τα στοιχεία κράματος, το μέταλλο μεταφέρεται στο κατάστημα χύτευσης.

Αντοχή στη διάβρωση μαγνήσιο

Δεν υπάρχει σημαντική διάβρωση του καθαρού μαγνησίου σε θερμοκρασία δωματίου. Μπορεί να συμβεί σε μερικές σπάνιες περιπτώσεις όπου έρχεται σε επαφή με το νερό. Είναι κοινώς αποδεκτό ότι η διάλυση του μαγνησίου στο νερό ή στο υδάτινο περιβάλλον συμβαίνει λόγω ηλεκτροχημικής αλληλεπίδρασης με το νερό. Έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό υδροξειδίου του μαγνησίου και αερίου υδρογόνου. Η παρουσία οξυγόνου είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην ατμοσφαιρική διάβρωση. Η ευαισθησία μιας τέτοιας διαδικασίας στη συγκέντρωση οξυγόνου είναι σχετικά χαμηλή σε σύγκριση με άλλους μηχανισμούς.

Για την αποφυγή της διάβρωσης στο μαγνήσιο, μια φυσική επίστρωση επιφάνειας το προστατεύει. Οι παθητικές επικαλύψεις είναι αυτές που περιορίζουν τη ροή κατιόντων προς τα έξω. Επίσης, αντιστέκεται στα αρνητικά ανιόντα ή οξειδωτικά προς τα μέσα και θεραπεύει γρήγορα την τοπική διάσπαση. Η προστατευτική του ικανότητα καθορίζεται από τη δομή και τη σύνθεσή του, επηρεασμένη από περιβαλλοντικές και μεταλλουργικές συνθήκες, όπως είδη ηλεκτρολυτών και ακαθαρσίες μετάλλων.

Προκειμένου να βελτιωθεί η ποιότητα του μαγνησίου, είναι απαραίτητο να είναι ανθεκτικό στη διάβρωση. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί επαρκής ποσότητα μαγγανίου για να γίνει το μαγνήσιο ανθεκτικό στη διάβρωση. Μειώνει την παραγωγή αερίου υδρογόνου μέσα στο μέταλλο. Το αέριο υδρογόνο είναι ο βασικός παράγοντας για την αντίδραση διάβρωσης. Επιπλέον, μια μικρή ποσότητα αρσενικού μειώνει την πιθανότητα διάβρωσης του μαγνησίου.

Συμπέρασμα

Το μαγνήσιο είναι ένας ισχυρός χημικός παράγοντας που μπορεί να σχηματίσει μια σταθερή ένωση. Μπορεί να αντιδράσει με το οξυγόνο σε υψηλές θερμοκρασίες και ξηρό αέρα. Η διαδικασία εκχύλισης αυτού του έντονα ενεργού μετάλλου απαιτεί μια καλά διαμορφωμένη τεχνολογία και διαφορετικές ηλεκτροχημικές αντιδράσεις. Οι κρίσιμες διεργασίες που χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή μαγνησίου περιλαμβάνουν τη διαδικασία του περιστεριού και τη θερμική αναγωγή. Η λεπτομερής διαδικασία και οι αντιδράσεις της εκχύλισης μαγνησίου συζητούνται εδώ. Όλα τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα επισημαίνονται επίσης σε όλο το θέμα.