2.3.3 Термічний спосіб отримання магнію

                Думка про можливість отримання металевого магнію шляхом відновлення його оксиду за допомогою вугілля виникла порівняно давно – у 80- х рр. позаминулого століття, однак реалізація цього процесу у відчутних масштабах стала можливою тільки в 30-ті рр. минулого сторіччя. Карботермічний спосіб базується на оборотності реакції MgO+C+153 ккал  CO+Mg, рівновага якої при дуже високих температурах вище 20000С зміщено вправо.

                Основна методична перешкода, що виникала на шляху вирішення цієї проблеми, була пов'язана з тим, що коли суміш MgO і С нагрівали до високої температури, відновлення магнію дійсно відбувалося, але при поступовому охолоджуванні продуктів реакції (пароподібного Mg і С) знову утворювалися вихідні продукти – MgO і С. Було знайдено таке рішення: пароподібний магній і СО сталі розбавляти  великим  об'ємом  холодних відновних газів при різкому зниженні температури з 25000С до 2000С. Таким чином здійснюється «гартування» продуктів реакції, що запобігає  їх  зворотній  взаємодії, і в конденсаторі утворюється твердий порошкоподібний магній, так звана «пусьєра».

                На даний час практично процес проводять, розжарюючи суміш MgO (одержуваної випаленням природного магнезиту) з антрацитом у дуговій електричній печі. Пари, що виділяються, негайно розбавляють великим об'ємом сильно охолодженого водню. Металевий магній (що містить домішки MgO і С), що звільняється у вигляді пилу, потім переплавляють. Отримуваний так само метал характеризується високою чистотою (99,97%).

                Карботермічний спосіб не зіграв помітної ролі в історії виробництва магнію. Незважаючи на свою принципову простоту, він не зміг конкурувати з електролітичним способом з таких причин:

                1) питома витрата електрики при застосуванні карботермічного способу виявилася не нижче, ніж велектролітичному способі;

                2) електролітичний процес безперервний на всіх стадіях, тоді як карботермічний періодичний;

                3) операції з перероблення вибухонебезпечної пусьєри у компактний магній складні і трудомісткі.

                Значну роль в історії магнію зіграв іншийтермічний спосіб його отримання – силікотермічний (відновлення MgO кремнієм з отриманням вільного Mg). У 1917 р. Гросвенов запропонував відновити MgO елементарним кремнієм при нормальному тиску в атмосфері Н2. Відновлення MgO кремнієм і кремнеалюмінієвими сплавами у вакуумі вперше досліджували в 1925 р. П.Ф.Антипін і А.А.Моїсєєв.

                Силікотермічний спосіб виробництва магнію так само, як і карботермічний, почав запроваджуватися у промисловості перед Другою світовою війною і став широко застосовуватися під час війни, коли необхідно було швидко вводити в експлуатацію нові магнієві заводи. Цьому сприяли поширеність дешевої сировини для такого виробництва і порівняльна простота технології силікотермічного способу. У технології, прийнятій для промислового здійснення цього процесу, вихідною сировиною служить обпалений доломіт, а відновником - феросиліцій із вмістом не менше 75% Si. Суміш цих речовин розжарюють під сильно зменшеним тиском вище 2000С. Реакція в цих умовах йде за рівнянням 2(CaO(MgO)+Si)+124 ккал=Са2SiO4 + Мg причому єдиним летючим її продуктом є пари магнію.

                За минулі з того часу десятиліття силікотермічний спосіб промислового отримання магнію був істотно вдосконалений - від малопродуктивних, періодично працюючих реторт із зовнішнім нагрівом до безперервно діючих електротермічних установок, обладнаних сучасними засобами механізації і автоматизації.

                Можливість застосування поширеної і дешевої магнієвої сировини (магнезит, доломіт), різке скорочення шляху від руди до металу, нешкідливість виробництва, відсутність необхідності в постійному струмі й інші позитивні якості роблять силікотермічний спосіб виробництва магнію в його сучасному технологічному рішенні перспективним, причому, ймовірно, в першу чергу для тих країн, які не мають в своєму розпорядженні джерела хлормагнієвої сировини для електролізу.

                Правда, сумарна витрата електроенергії на 1 кг силікотермічного  магнію  (внаслідок  великої витрати її на виробництво  відновника - феросиліцію) не нижча, а навіть декілька вища, ніж витрата електроенергії на 1 кг електролітичного магнію, тобто становить трохи більше 20 кВт·год електроенергії змінного струму на 1 кг товарного металу.

                Ця обставина, а також надійність та масштабність електролітичного способу виробництва магнію не дозволяють поки успішно конкурувати з ним  силікотермічному  способу при нагоді   вільного   вибору   між ними. Проте значення термічних методів отримання магнію з кожним роком зростає.

                Отриманий чорновий магній містить до 2-5% різних домішок. Тому звичайно його піддають рафінуванню – переплавленню з флюсами, що містять хлориди магнію, барію, калію, натрію та ін. Переплавлення здійснюється в електропечах  при температурі 720°С протягом 0,5-1 год. Перемішування розплаву сприяє розчиненню домішок у флюсі, спливанню їх і переходу в шлак. Чистота рафінованого магнію досягає 99,9 %.

                Глибше очищення магнію можна здійснити його сублімацією (сублімацією) у вакуумі.