Χαρακτηριστικά, ιδιότητες και εφαρμογές μαγνησίου

Το μαγνήσιο είναι το ελαφρύτερο από όλα τα μεταλλικά στοιχεία και χρησιμοποιείται κυρίως στα δομικά κράματα λόγω του ελαφρού βάρους, της αντοχής και της αντοχής στη διάβρωση.

Υπάρχουν πάνω από 60 διαφορετικά μεταλλεύματα που είναι γνωστό ότι έχουν περιεκτικότητα σε μαγνήσιο 20% ή μεγαλύτερη, καθιστώντας το όγδοο πιο άφθονο στοιχείο στο φλοιό της γης. Αλλά όταν υπολογίζονται τα υδάτινα σώματα, το μαγνήσιο γίνεται το πιο άφθονο στοιχείο στην επιφάνεια της γης. Αυτό συμβαίνει λόγω της σημαντικής περιεκτικότητας μαγνησίου σε αλμυρό νερό, η οποία είναι κατά μέσο όρο περίπου 1290 μέρη ανά εκατομμύριο (ppm). Ωστόσο, παρά την αφθονία της, η παγκόσμια παραγωγή μαγνησίου είναι μόνο περίπου 757.000 τόνοι ετησίως.

Ιδιότητες

• Ατομικό σύμβολο: Mg
• Ατομικός αριθμός: 12
• Στοιχείο Κατηγορία: Αλκαλικό μέταλλο
• Πυκνότητα: 1,738 g / cm³ (20 ° C)
• Σημείο τήξης: 1202 ° F (650 ° C)
• Σημείο ζέσεως: 1994 ° F (1090 ° C)
• Σκληρότητα του Moh: 2.5

Χαρακτηριστικά

Τα χαρακτηριστικά του μαγνησίου είναι παρόμοια με το αλουμινένιο αλουμίνιο. Δεν έχει μόνο τη χαμηλότερη πυκνότητα όλων των μεταλλικών στοιχείων, καθιστώντας την ελαφρύτερη, αλλά είναι επίσης πολύ ισχυρή, εξαιρετικά ανθεκτική στη διάβρωση και εύκολα μηχανικά κατεργάσιμη.

Ιστορία

Το μαγνήσιο ανακαλύφθηκε ως ένα μοναδικό στοιχείο το 1808 από τον Sir Humphrey Davy αλλά δεν παράγεται σε μεταλλική μορφή μέχρι το 1831 όταν ο Antoine Bussy έκανε μαγνήσιο κατά τη διάρκεια ενός πειράματος με αφυδατωμένο χλωριούχο μαγνήσιο.

Η εμπορική παραγωγή ηλεκτρολυτικού μαγνησίου ξεκίνησε στη Γερμανία το 1886. Η χώρα παρέμεινε ο μοναδικός παραγωγός μέχρι το 1916, όταν η στρατιωτική ζήτηση μαγνησίου (για εκρηκτικές και σφαίρες ανίχνευσης) οδήγησε στην παραγωγή στις ΗΠΑ, τη Μεγάλη Βρετανία, τη Γαλλία, τον Καναδά και τη Ρωσία.

Η παγκόσμια παραγωγή μαγνησίου έπεσε στα ύψη μεταξύ των πολέμων, αν και η γερμανική παραγωγή συνέχισε να υποστηρίζει τη ναζιστική στρατιωτική επέκταση. Η παραγωγή της Γερμανίας αυξήθηκε σε 20.000 τόνους μέχρι το 1938, αντιπροσωπεύοντας το 60% της παγκόσμιας παραγωγής.

Για να καλύψουν τη διαφορά, οι ΗΠΑ υποστήριξαν 15 νέες εγκαταστάσεις παραγωγής μαγνησίου, και μέχρι το 1943, κατείχε παραγωγική ικανότητα άνω των 265.000 τόνων μαγνησίου.

Μετά τον Β Παγκόσμιο Πόλεμο, η παραγωγή μαγνησίου υποχώρησε και πάλι καθώς οι παραγωγοί προσπαθούσαν να βρουν οικονομικές μεθόδους για να εξάγουν το μέταλλο προκειμένου να καταστήσουν την τιμή ανταγωνιστική του με το κόστος του αλουμινίου.

Παραγωγή

Ανάλογα με τη θέση και τον τύπο του πόρου που χρησιμοποιείται, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια μεγάλη ποικιλία μεθόδων παραγωγής για τη βελτίωση του μετάλλου μαγνησίου. Αυτό οφείλεται τόσο στο γεγονός ότι το μαγνήσιο είναι τόσο άφθονο, καθιστώντας δυνατή την παραγωγή σε πολλές τοποθεσίες και στις εφαρμογές τελικής χρήσης των δευτερεύοντων μετάλλων που είναι τόσο ευαίσθητες στις τιμές ώστε να ενθαρρύνουν τους αγοραστές να αναζητούν συνεχώς τη χαμηλότερη δυνατή πηγή κόστους.

Παραδοσιακά, το μαγνήσιο παράγεται από δολομίτη και μαγνησίτη, καθώς και από χλωριούχο μαγνήσιο που περιέχει αλατούχο αλάτι (φυσικές εναποθέσεις άλατος).

Εφαρμογές

Λόγω των ομοιοτήτων του με το αλουμίνιο, το μαγνήσιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο για πολλές, αν όχι για τις περισσότερες, εφαρμογές αλουμινίου. Το μαγνήσιο εξακολουθεί, ωστόσο, να περιορίζεται από το κόστος εξαγωγής του, το οποίο καθιστά το μέταλλο περίπου 20% ακριβότερο από το αλουμίνιο. Λόγω των τιμολογίων εισαγωγής για το μαγνήσιο που παράγεται από την Κίνα, οι τιμές μαγνησίου των ΗΠΑ μπορεί να είναι σχεδόν διπλάσιες από εκείνες του αλουμινίου.

Πάνω από το ήμισυ του συνόλου του μαγνησίου χρησιμοποιείται σε κράματα με αλουμίνιο, τα οποία αποτιμώνται λόγω της αντοχής, της ελαφρότητάς τους και της αντοχής τους στο σπινθήρισμα και χρησιμοποιούνται ευρέως στα εξαρτήματα αυτοκινήτων. Στην πραγματικότητα, διάφοροι κατασκευαστές αυτοκινήτων χρησιμοποιούν χυτά κράματα μαγνησίου-αλουμινίου (Mg-Al) για να παράγουν τιμόνια, στήλες διεύθυνσης, στηρίγματα στήριξης, πίνακες οργάνων, πεντάλ και περιβλήματα πολλαπλών εισόδων, μεταξύ πολλών άλλων εξαρτημάτων. Τα χυτά από μαγνήσιο Mg-Al χρησιμοποιούνται περαιτέρω για την κατασκευή περιβλήματος κιβωτίου ταχυτήτων και συμπλέκτη.

Η υψηλή αντοχή και η αντοχή στη διάβρωση είναι κρίσιμα για τα κράματα αεροδιαστημικής, καθώς και για τα κιβώτια του ελικοπτέρου και του αγωνιστικού αυτοκινήτου, πολλά από τα οποία βασίζονται σε κράματα μαγνησίου.

Τα δοχεία μπύρας και σόδας δεν έχουν τις ίδιες απαιτήσεις με τα κράματα αεροδιαστημικής, ωστόσο χρησιμοποιείται μικρό ποσοστό μαγνησίου στο κράμα αλουμινίου που σχηματίζει αυτά τα δοχεία. Παρά τη χρήση μόνο μιας μικρής ποσότητας μαγνησίου ανά κουτί, αυτή η βιομηχανία εξακολουθεί να είναι ο μεγαλύτερος καταναλωτής του μετάλλου.

Τα κράματα μαγνησίου χρησιμοποιούνται επίσης σε άλλους κλάδους όπου οι ελαφρές, ανθεκτικές εφαρμογές κράματος είναι κρίσιμες, όπως σε αλυσοπρίονα και τμήματα μηχανημάτων, καθώς και σε αθλητικά είδη όπως οι ρόπαλα του μπέιζμπολ και οι ρόλοι αλιείας.

Μόνο το μεταλλικό μαγνήσιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αποστραγγιστήρας στην παραγωγή σιδήρου και χάλυβα, ως αποξειδωτικό στην θερμική μείωση του τιτανίου, του ζιρκονίου και του αφνίου και ως παράγοντα σχηματισμού κοννεύματος στην παραγωγή του οζώδους χυτοσιδήρου.

Άλλες χρήσεις για το μαγνήσιο είναι ως άνοδος για την καθοδική προστασία σε δεξαμενές χημικών αποθήκευσης, αγωγούς και πλοία, καθώς και στην παραγωγή βόμβων, εμπρηστικών βόμβων και πυροτεχνημάτων.

_Πηγές:

_{Για μια λεπτομερή ιστορία μαγνησίου, ανατρέξτε στην ιστορία του μαγνησίου του Bob Brown, που είναι διαθέσιμη στο Magnesium.com. http://www.magnesium.com}

_{USGS. Περιλήψεις ορυκτών εμπορευμάτων: Μαγνήσιο (2011).}

_{Πηγή: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/magnesium/}

_{Η Διεθνής Ένωση Μαγνησίου. www.intlmag.org}