11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

1

Metalurgia 7

Metalurgia 7

Andrzej Modrzyński

METALURGIA

MAGNEZU

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

2

MAGNEZ

MAGNEZ



Temperatura topnienia

-

651

o

C



Temperatura wrzenia - 1107

o

C



Gęstość

- 1.75 g/cm

3



Pierwiastek metaliczny
o bardzo małej gęstości



Używany do produkcji
stopów Mg i Al

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

3

Podstawowe rudy magnezu

Podstawowe rudy magnezu



Magnezyt ( MgCO

3

)

-28.8%Mg



Dolomit ( MgCO

3

CaCO

3

)

-

13.2%Mg



Karnalit ( MgCl

2

KCl 6H

2

O)-

8.8%Mg



Woda morska (MgCl

2

,MgSO

4

)-

0.14%Mg

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

4

TRUDNOŚCI PRODUKCYJNE

TRUDNOŚCI PRODUKCYJNE



CIEKŁY MAGNEZ JEST BARDZO LEKKI

- 1.58 g/cm

3

w T = 700

o

C



JEST LŻEJSZY OD ELEKTROLITU
(GROMAZI SIĘ NA POWIERZCHNI

ELEKTROLITU)



GWAŁTOWNIE REAGUJE Z TLENEM
( PALI SIĘ GDY T T

TOPNIENIA )



NALEŻY UTRZYMYWAĆ TEMPERATURĘ

CIEKŁEGO MAGNEZU PONIŻEJ 700

o

C

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

5

PROCESY OTRZYMYWANIA

PROCESY OTRZYMYWANIA

MAGNEZU

MAGNEZU



PROCES PIROMETALURGICZNY

( REDUKCJA TLENKÓW

MAGNEZU
W WYSOKIEJ TEMPERATURZE )



ELEKTROLIZA CHLORKU

MAGNEZU

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

6

PROCES REDUKCJI TERMICZNEJ

PROCES REDUKCJI TERMICZNEJ

RUDY WĘGLANOWE

ROZKŁAD RUD

WĘGLANOWYCH NA

TLENKI

PRAŻENIE

REDUKCJA TLENKÓW

MAGNEZU

PRZY OBNIŻONYM CIŚNIENIU

( REDUKTOREM W PROCESIE

JEST

MIELONY ŻELAZOKRZEM )

KONDENSACJA PAR

MAGNEZU

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

7

REAKCJE CHEMICZNE

REAKCJE CHEMICZNE

1.ROZKŁAD WĘGLANÓW

CaCO

3

MgCO

3

CaO MgO + CO

2

2. REAKCJE REDUKCJI

- Pidgeon Proces ( T=1200

o

C – p=13Pa )

2(CaOMgO)+ Si(Fe-Si) 

2{Mg}

(g)

+ Ca

2

SiO

4(s)

+ Fe

(s)

-Magnetherm Proces ( T= 1500

o

C - p= 10kPa )

2(CaOMgO)+ Si(Fe-Si) + n  Al

2

O

3



 2{Mg}

(g)

+ {(2CaO)  SiO

2

nAl

2

O

3

}

(l)

+ Fe

(l)

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

8

PIEC PRÓŻNIOWY – METODA PIDGEON

PIEC PRÓŻNIOWY – METODA PIDGEON

PARY

Mg

PRÓŻNIA

GRZANIE

WSAD

KONDENSO
R

TYGIEL

Mg

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

9

METODA PIDGEON ( 1940 )

METODA PIDGEON ( 1940 )



Wsad :
- kalcynowany dolomit – 2cz.wag.
- Mielony ( Fe-Si)

- 1cz.wag.



T procesu – 1200

o

C



Ciśnienie w komorze reakcyjnej

13,3 Pa



Czystość magnezu – 99,95 – 99,98

%

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

10

Metoda

Metoda

Bolzano

Bolzano

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

11

Metoda

Metoda

Bolzano

Bolzano



T procesu - 1200

o

C



Ciśnienie w komorze - < 400 Pa



Wydajność

- 2t Mg/ 24 godz.



Wsad do otrzymania 1 t magnezu;
- kalcynowany dolonit

- 5 t

- Fe-Si ( 78%)

- 0,7 t



Czystość magnezu – od 99,98 –

99,99%

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

12

PROCES REDUKCJI

PROCES REDUKCJI

CIĄGŁY

CIĄGŁY

- METODA

- METODA

MAGNETHERM

MAGNETHERM

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

13

PROCES REDUKCJI CIĄGŁY

PROCES REDUKCJI CIĄGŁY

- METODA MAGNETHERM

- METODA MAGNETHERM



Proces przebiega zgodnie z

reakcją;

2CaO.MgO

(s)

+Al

2

O

3(s)

+ Fe-Si

(s)



CaSiO

4

. Al

2

O

3(l)

+ Mg

(g)



T procesu 1550- 1600

o

C



Ciśnienie – o,4 – 0,7 Pa

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

14

Procesy elektrolizy

Procesy elektrolizy

Dwa typy procesów:



Elektroliza MgCl

2

otrzymanego z

magnezytu, wody morskiej



Dwie metody otrzymywania MgCl

2

:

- chlorowanie MgO lub MgCO

3

w obecności węgla lub CO
-Odwodnienie karnalitu ( MgCl

2

.

.

KCl.

6H

2

O)

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

15

PRODUKCJA MAGNEZU- ELKTROLIZA

PRODUKCJA MAGNEZU- ELKTROLIZA

MgCl

MgCl

2

2

ETAP I – OTRZYMYWANIE BEZWODNEGO

MgCl

2

METODĄ CHLOROWANIA

MgCl

2

2H

2

O  Mg(OH)Cl + HCl +

H

2

O

MgCl

2

H

2

O  Mg(OH)Cl + HCl

Mg(OH)Cl  MgO + HCl

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

16

ELEKTROLIZA MgCl

ELEKTROLIZA MgCl

2

2

- ELEKTROLIT

- ELEKTROLIT

SKŁ

AD

ELE

KT

RO

LITU

SKŁAD ELEKTROLITU

•MgCl

2

- 15%

•CaCl

2

– w celu zwiększenia

gęstości

elektrolitu i

jego przewodności

•KCl i NaCl – dla zwiększenia
gęstości

elektrolitu

oraz obniżenia

temperatury topnienia i

rozpuszczalności Mg

•CaF

2

i NaF – małe ilości

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

17

BUDOWA ELEKTROLIZERA

BUDOWA ELEKTROLIZERA

A

K

K

11.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMaT. PP

18

PRZEBIEG PROCESU ELEKTROLIZY

PRZEBIEG PROCESU ELEKTROLIZY

RÓWNANIE PROCESU ELEKTROLIZY

MgCl

2

+ CaCl

2

+ NaCl + KCl 

Mg

++

(l)

+ Ca

++

(l)

+ Na

+

(l)

+ K

+

(l)

+

6Cl

-



 Mg

(l)

+ Ca

++

(l)

+ Na

+

(l)

+ K

+

(l)

+

3Cl

2(g)