VIII. 7. Производство магния и титана

Магний относится к числу наиболее легких металлов (удельный вес —1,74). Он обладает такими свойствами, как пластичность и ковкость. Температура плавления магния (651°) близка к темпера­туре плавления алюминия, а температура кипения почти в 2 раза ниже (1104°). В химическом отношении магний — довольно актив­ный металл — па воздухе он окисляется, а при нагревании до 500— 600° энергично горит белым ослепительным пламенем.

В чистом виде магний применяется в пиротехнике, фотоделе, для получения магнийорганичееких соединений. Подавляющая часть магния применяется в виде сплавов.

Сплавы магния находят применение в авиационной промышлен­ности, в тех отраслях машиностроения, где требуются легкие узлы и детали, в атомной технике. Важной областью применения магния является цветная металлургия, где с помощью магния восстанавли­ваются некоторые металлы, например титан. Поэтому не случайно производство титана и магния, как правило, концентрируется в од­ном месте.

Сырьем для получения магния являются магнезит, доломит, бнпгофит, карналлит. Получение магния и его руд осуществляется двумя способами — электролитическим и термическим. Наиболее распространен электролитический способ производства магния.

Электролитический способ получения основан на электролизе хлористого магния. Природный бишофит после обезвоживания под­вергается электролизу. Углекислые соединения магния переводятся и хлориды магния, а карналлит разделяется на соединения магния и калия. Углекислые соединения магния прокаливают. При этом образуются окись магния и углекислый газ. Затем окись магния хлорируют в присутствии углерода. При этом образуются хлористый магний и угарный газ.

Электролиз хлористого магния производится в герметизировап-

ных электролизерах при полном разделении анодного и катодного отделений во избежание соприкосновения металлического магния и хлора. В качестве электролита служит расплавленный хлористый магний. В электролите постоянно поддерживается концентрация хло­ристого магния, равная 10—16% от веса электролита.

При пропускании постоянного тока в катодном пространстве выделяется жидкий металлический магний, а в анодном — газооб­разный хлор. Магний и хлор отсасываются и очищаются путем рафи­нирования. Из магния делают трапециевидные отливки, а хлор посту­пает для хлорирования окиси магния. На 1 т магния расходуется электроэнергии 14—15 тыс. кВт • ч, обезвоженного хлористого маг­ния — 4,5 т, карналлита — 15 —16 т.

На размещение предприятий магниевой промышленности оказы­вает влияние ряд факторов, и прежде всего сырьевой и энергетиче­ский. Магниевые заводы тяготеют к районам сырья, хорошо обеспе­ченным дешевой электроэнергией. По термическому способу магний восстанавливается из окиси магния в ретортах под вакуумом. Для восстановления применяют ферросилиций и карбид кальция. Темпе­ратура в ретортах поддерживается па уровне, превышающем темпе­ратуру кипения магния. Восстанавливаемый магний в виде паров отводится в кристаллизатор и охлаждается.

Производство титана. Титан, будучи легким металлом (удельный вес — 4,5) и имея в то же время высокую температуру плавления (1668°), превышающую температуру плавления чугуна и стали, об­ладая антикоррозийностыо, получил широкое применение как важ­нейший конструкционный материал для создания авиационной, ра­кетной и атомной техники.

Для получения титана используются ильменит, или титановый железняк, и рутил, или двуокись титана.

Руды титана первоначально подвергаются обработке углеродом и одним из галогенов, чаще хлором. (Предварительно титановые руды обогащаются, плавятся для получения титанового шлака, ко­торый затем хлорируется.) Путем такой обработки получают четы-реххлористый титан. Последний вводится в реторту, куда до этого был помещен металлический магний, нагретый до 750—1000°С. Маг­ний, как химически более активный элемент, вступает в соединение с хлором и освобождает титан. Хлористый магний отсасывается под вакуумом, а титан в виде губки извлекается из реторты. Титановая губка промывается подкисленной водой, просушивается и измельча­ется. Затем измельченный титан или прессуют, или сплавляют в тиглях.

Что касается хлористого магния, то он подвергается электролизу по вышерассмотренному способу с образованием" магния и хлора, которые повторно используются для восстановления титана из его руд. Комбинирование магниевого ц титанового производства дает определенные экономические выгоды. Предприятия титановой про­мышленности при размещении комбинируются с магниевыми за­водами в центрах, хорошо обеспеченных дешевой электроэнер­гией.