Metel magnesiwm yw'r metel strwythurol ysgafnaf mewn defnydd diwydiannol cyffredin a'r wythfed elfen fwyaf helaeth yng nghramen y Ddaear. Mae ei gyfuniad o ddwysedd isel, cymhareb cryfder i bwysau ffafriol, dargludiad thermol a thrydanol da ac ymwrthedd defnyddiol i ymosodiad dŵr halen yn esbonio pam mae'r galw'n parhau i dyfu mewn cymwysiadau trafnidiaeth, awyrofod, meddygol ac electronig. Nid y cwestiwn masnachol fel arfer yw a ellir cael magnesiwm, ond pa un o'r llwybrau echdynnu sefydledig sy'n cyd-fynd â'r gofyniad deunydd crai, pris ynni a phurdeb sydd ar gael.
Deunyddiau Crai a Ffynonellau Magnesiwm
Nid yw magnesiwm byth yn cael ei ddarganfod yn y cyflwr metelaidd, felly mae pob llwybr yn cychwyn o gyfansoddyn. Y tri phrif borthiant yw dolomit, magnesite a magnesiwm sy'n cario heli neu ddŵr môr. Mae dolomit yn cyflenwi magnesiwm fel calsiwm magnesiwm carbonad cymysg a dyma'r porthiant clasurol ar gyfer lleihau silicothermig. Mae magnesit yn cael ei galchynnu i magnesia ar gyfer lleihau neu glorineiddio. Mae heli dŵr môr a llynnoedd halen, ynghyd â heli ffynnon a photash, yn cynnwys magnesiwm clorid a dyma'r porthiant dewisol lle mae cymhleth clor alcali neu gemegol halen eisoes yn bodoli, oherwydd gall y cam crynodiad rannu seilwaith gyda'r planhigyn presennol.
| Porthiant | Cyfansoddyn dwyn magnesiwm | Llwybr a ffefrir |
|---|---|---|
| Dolomite | Calsiwm magnesiwm carbonad, wedi'i galchynnu i ocsid | Gostyngiad thermol silicathermig |
| Magnesit | Magnesiwm ocsid ar ôl calchynnu | Gostyngiad thermol neu glorineiddiad |
| Dŵr môr a heli llyn halen | Magnesiwm clorid | Electrolysis halen tawdd |
Llwybr Un: Electrolysis Halen Tawdd
Electrolysis magnesiwm clorid yw'r llwybr safonol i fetel purdeb uchel lle mae porthiant clorid ar gael. Mae magnesiwm clorid anhydrus yn cael ei doddi â halwynau cludo ac mae cerrynt trydan yn cael ei basio drwy'r bath. Mae ïonau magnesiwm yn mudo i'r catod, lle maent yn cael eu lleihau i fetel tawdd sy'n arnofio ar yr electrolyt oherwydd ei ddwysedd is, ac mae clorin yn cael ei ryddhau yn yr anod. Mae'r metel yn cael ei dapio o bryd i'w gilydd neu ei godi o'r gell, ac mae'r sgil-gynnyrch clorin fel arfer yn cael ei ailgylchu i glorineiddio neu i'r gylched heli. Mae'r llwybr yn rhoi gwahaniad glân o fetel a nwy ac yn addas ar gyfer cynhyrchu parhaus mawr, ond mae'n sensitif i ddŵr ac ocsid yn y bwyd anifeiliaid, a dyna pam mae sychu porthiant a phuro toddi yn bwyntiau rheoli hanfodol.
Llwybr Dau: Gostyngiad Thermol
Mae lleihau thermol yn osgoi egni trydanol electrolysis ac yn lle hynny mae'n defnyddio pŵer lleihau cemegol. Yn y broses silicothermig, mae dolomit wedi'i galchynnu yn cael ei gymysgu â ferrosilicon a swm bach o fflworit, wedi'i fricsio a'i wefru'n retorts. Mae'r retorts yn cael eu cynhesu i tua 1150 i 1200 C a'u dal o dan wactod o tua 10 i 100 Pa, sy'n symud yr adwaith tuag at fagnesiwm metelaidd. Mae anwedd magnesiwm yn gadael y gwefr ac yn cyddwyso fel crisialau yn rhan oerach y retort, ac mae'r gweddill yn cael ei ollwng fel slag calsiwm silicad. Mae'r amrywiadau aluminothermig a carbothermig yn defnyddio alwminiwm neu garbon fel yr asiant lleihau ac yn cyrraedd tymereddau uwch; gallant roi allbwn uchel iawn ond maent yn fwy beichus o ran dylunio ffwrnais a rheoli cyddwysiad.
Graddau Mireinio, Castio a Chyflenwi
Mae magnesiwm crai o'r retort neu'r gell yn cynnwys halen, ocsid ac amhureddau metelaidd, felly mae'n cael ei remelio o dan awyrgylch amddiffynnol a'i fireinio â fflwcs neu gan sparging nwy cyn castio ingot. Mae ingotau'n cael eu bwrw i siapiau safonol ar gyfer ail-doddi, a dyfynnir purdeb yn erbyn y fanyleb genedlaethol ar gyfer ingot magnesiwm cynradd, GB/T 3499, sy'n diffinio graddau fel Mg9999 gydag isafswm magnesiwm o 99.99% trwy Mg9995 ar 99.95% a Mg9990 ar 99.90%. Mae prynwyr yn dewis y radd yn ôl y terfynau amhuredd gweddilliol sy'n bwysig i'w aloi neu ar gyfer adweithydd desulphurisation, ac mae cyflenwyr fel arfer yn ychwanegu tystysgrif dadansoddi ar gyfer cynnwys haearn, silicon, nicel, copr a chlorid.
Prif Gymwysiadau a Thrin Diogelwch
Aloi alwminiwm: magnesiwm yw'r caledwr safonol ac mae'n cryfhau'r teuluoedd 5xxx a 7xxx.
Castio marw a rhannau strwythurol: mae aloion magnesiwm yn rhoi cydrannau ysgafn â waliau tenau ar gyfer cerbydau a dyfeisiau cludadwy.
Awyrofod a thrafnidiaeth: mae lleihau pwysau yn gwella llwyth tâl ac effeithlonrwydd tanwydd mewn fframiau awyr a strwythurau mewnol.
Dyfeisiau meddygol: mae aloion magnesiwm yn fiogydnaws ac yn fioamsugnol, felly fe'u defnyddir mewn gosodiad orthopedig.
Electroneg: mae sinciau gwres a gorchuddion ysgafn yn elwa ar y dargludiad thermol a thrydanol da.
Triniaeth dur a haearn: defnyddir magnesiwm ar gyfer dadsylffwreiddio metel poeth cyn gwneud dur.
Amddiffyniad cathodig: mae anodau magnesiwm yn amddiffyn piblinellau a thanciau claddedig trwy weithredu aberthol.
Mae magnesiwm yn fflamadwy fel troadau mân a phowdr, yn adweithio â dŵr ac asidau, ac yn llosgi â fflam llachar iawn, felly rhaid cadw storio a thoddi yn sych ac i ffwrdd o ffynonellau tanio. Mae awyru da, dillad amddiffynnol, cyfryngau diffodd sych a storfa bwrpasol gyda'r dosbarthiad awyrgylch ffrwydrol cywir yn rhan o arfer planhigion arferol, ac mae trin metel tawdd yn gofyn am orchudd fflwcs neu nwy amddiffynnol bob amser.
Cwestiynau Cyffredin
C: A ellir cael metel magnesiwm o ddŵr môr?
Oes. Mae dŵr môr a heli llyn halen wedi'u crynhoi i magnesiwm clorid, mae'r dŵr yn cael ei dynnu, ac mae'r halen anhydrus yn cael ei fwydo i gell electrolysis.
C: Beth yw'r llwybr lleihau thermol mwyaf cyffredin?
Y broses silicothermig, lle mae dolomit wedi'i galchynnu yn cael ei leihau gan ferrosilicon o dan wactod mewn retortiau wedi'u gwresogi'n allanol, gyda'r magnesiwm yn cyddwyso fel crisialau.
C: Pam mae gwactod yn cael ei ddefnyddio i leihau?
Mae lleihau'r pwysau yn tynnu anwedd magnesiwm o'r parth adwaith, sy'n gyrru'r gostyngiad ymlaen ac yn cadw'r metel rhag ailocsidio.
C: Sut mae purdeb wedi'i nodi?
Mae ingot magnesiwm cynradd wedi'i raddio o dan GB/T 3499, gyda graddau'n amrywio o Mg9999 ar 99.99% magnesiwm i lawr i radd safonol Mg9990 ar 99.90%.
C: A yw metel magnesiwm yn ddiogel i'w storio?
Mae ingotau solet yn sefydlog pan gânt eu cadw'n sych, ond mae troadau a phowdr yn fflamadwy a rhaid eu hynysu o ddŵr, asidau a ffynonellau tanio.
C: Beth yw magnesiwm a ddefnyddir ar wahân i aloion?
Fe'i defnyddir fel anod aberthol ar gyfer amddiffyniad cathodig, fel adweithydd dadsylffwreiddio mewn gwneud haearn a dur, ac mewn cyfryngau lleihau ar gyfer metelau eraill.
