Файл: Вяткин И.П. Рафинирование и литье первичного магния.pdf

магния с различным содержанием этих элементов. На­ пример, примесь алюминия нежелательна при исполь­ зовании магния в качестве восстановителя при произ­ водстве губчатого титана, а введение алюминия как легирующего компонента существенно улучшает меха­ нические свойства магния.

4. Прочие элементы: сера, аргон, гелий.

Эти элементы обеспечивают технологические условия приготовления и разливки магниевых сплавов и воз­ можность проведения других операций. При сгорании серы, применяемой при разливке магния и сплавов, об­ разуется целый ряд соединений, в частности сернистый

2.ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО МАГНИЯ-СЫРЦА ПРИМЕСЯМИ

Как мы указывали выше, магний, производимый электролитическим способом, содержит металлические и неметаллические примеси.

Примеси могут попадать в рабочий электролит элек­ тролизера, а из него,в магний-сырец с исходным сырьем;

В табл. 1 приведены результаты определения некото­ рых примесей в сырье и рабочем электролите электроли­ зеров, работающих на возвратном хлористом магнии ти­ танового производства и на карналлите.

Данные табл. 1 подтверждают положение о возмож­ ности загрязнения магния-сырца примесями, содержа­ щимися в сырье. Сравнение содержания примесей в электролите обеих схем [3] показывает, что разница невелика. ■

Кроме указанных в табл. 1 с сырьем поступают и дру­ гие примеси: натрий, калий и кальций.

Поступление железа, кремния, углерода, алюминия в электролит и переход их в магний-сырец возможно из узлов и деталей электролизера: катодов, диафрагм, ано­ дов, футеровки.

Футеровку электролизеров для получения магния из­ готавливают из шамотного кирпича, основу которого со­ ставляют окислы алюминия и кремния. Поскольку срод-

Ю

11

ство магния к кислороду больше, чем алюминия и крем­ ния, возможно протекание реакции:

3Mg+AlA=3MgO+2Al; 2Mg-j-SiOa=2MgO-fSi.

При этом происходит разрушение футеровки, наблю­ даются дополнительные потери магния и, кроме того, он загрязняется алюминием л кремнием, которые выделя­ ются в результате указанных реакций п растворяются в магнии-сырце.

Содержание железа в магнии-сырце определяется температурой магния. Достаточно большая продолжи­ тельность нахождения магния в электролитической ячей­ ке и при этом постоянный контакт его со стальным ка­ тодом и металлическим инструментом способствует предельному растворению железа в магнии при опреде­ ленной температуре.

В табл. 2 по данным различных авторов приведены значения растворимости железа в магнии при темпера­ турах технологической обработки магния и его сплавов.

По нашим данным, растворимость железа в магнии при температуре 700° С составляет 0,035—0,040%.

Никель может попадать в магний не только из сырья при карналлитовой схеме питания, но и при питании возвратным хлористым магнием.

Интерес к содержанию титана в магнии возник так­ же в связи с использованием в качестве сырья возврат­ ного хлористого магния титанового производства и при использовании титана для очистки магния от железа.

Втабл. 3 приведены значения растворимости титана

вмагнии.

Проводя исследования и разрабатывая процессы очистки магния от железа титаном, мы ориентировались

12

на величину растворимости титана, равную 0,014% (по м.ассе). Результаты советских исследователей по опреде­ лению содержания титана в магнии и данные авторов помещены ниже в гл. IV.

Неметаллические примеси — кислород, азот и водо­ род— попадают в магний-сырец из сырья, а также при контакте с атмосферой окружающего воздуха и при вы­ борке металла из электролизера, а примеси хлористых солей (электролита) — при выборке металла из электро­ лизера. Количество неметаллических примесей во мно­ гом определяется конструкцией электролизера: чем он герметичнее, тем меньше контакт магния-сырца с возду­

молекулярных объемов окисла и металла. Если это от­ ношение больше единицы, то пленка сплошная, доста­ точно прочная, защищающая металл от дальнейшего окисления. Так, у алюминия этот коэффициент равен 1,27, и струя жидкого алюминия при сливе находится

в«чулке» окиси.

Умагния коэффициент Пиллинга — Бэдворда равен

0,74; образующаяся окисная пленка-—несплошная рых­ лая. Особенность пленки окиси магния на жидком ме­ талле состоит в том, что она не защищает металл от проникновения кислорода и, кроме того, малотеплопро­ водна, что ведет к перегреву металла под ней и возгора­ нию его.

При взаимодействии магния с азотом образуется ни­ трид магния Mg3N2, загрязняющий магний. При взаи­ модействии нитрида магния с влагой воздуха происхо­ дит реакция

Водород является основной составляющей газов, рас­ творяющихся в магнии. Водород попадает в магний из влаги, содержащейся в воздухе, при электролизе недо­ статочно обезвоженного карналлита. По данным [7], при 700° С в 100 г магния растворяется 26 см3 водорода. Наличие в магнии избыточного водорода, выделяющего-

13

14