Файл: Беляев, А. И. История магния.pdf

подвергаются хлорированию анодным хлором с получе­ нием безводного расплавленного хлористого магния. Этот последний направляется в электролизеры, где в среде расплава, состоящего нз хлористого кальция, хло­ ристого натрия и хлористого калия, он подвергается электролизу с получением металлического магния.

Для электролиза служат ванны типа И. Г. Фарбениндустри, работающие при силе тока от 18 до 38 ка. Выход по току составляет 88% при расходе электро­ энергии постоянного тока 17—175 квт-ч на 1 кг магния. Общая производственная мощность завода в Херойя со­ ставляет до 25 тыс. г магния в год.

Норвегия в 1958 г. выпустила 9,3 тыс. г, а в 1964 г.—

25тыс. тмагния.

ВАвстралии в небольшом объеме выпуск магния на­ чался в 1943—1944 гг. Здесь в Ньюкасле работал за­ вод по карботермическому, а в Хабарте — по силикотермическому способу. Последний завод был оборудован ретортными печами. В 1952 г. Австралией выпущено

0,6 тыс. г магния. После этого потребность Австралии в магнии стала удовлетворяться за счет импорта металла из США, Норвегии, Англии и Канады.

В Канаде во время второй мировой войны был по­ строен завод для производства магния силикотермическим способом производительностью до 10 тыс. т магния

вгод [66]. В 1943 г. Канадой было выплавлено 3,2 тыс. т

ив 1944 г.— 4,8 тыс. г магния.

После почти полного прекращения выпуска магния

возросло до 3,2—3,3 тыс. г магния в год. В 1964 г. Японией было получено 2,9 тыс. тмагния.

В Италии в конце 30-х годов текущего столетия был вначале построен небольшой завод по производству си-

68

Г л а в а V

ИСТОРИЯ МЕТАЛЛУРГИИ МАГНИЯ В СССР

Знаменитый физико-химик академик Николай Нико­ лаевич Бекетов (1827—1911) был, по-видимому, первым русским ученым, который применил металлический маг­ ний в своих исследованиях. В 1865 г. он вытеснил с помощью магния из расплавленного криолита свобод­ ный алюминий, положив таким образом начало магниетермии. По этому поводу Бекетов писал: «Глиний (т. е. алюминий.—А. Б.) восстановляется магнием из своего фтористого соединения (из криолита, искусственно мною приготовленного), в чем я также убедился особенным опытом» [74]. К. сожалению, ученый не сообщил, ка­ ким образом или откуда им был получен магний.

Позже, в конце восьмидесятых годов прошлого сто­ летия, по магниетермическому способу Бекетова в тече­ ние нескольких лет производил алюминий завод в Гмелингене близ Бремена (Германия), где металлический магний для восстановления получался электролизом рас­ плавленного хлористого магния [22].

Великий русский химик Д. И. Менделеев (1834—1907) в последнем (прижизненном), восьмом издании своих «Основ химии», вышедшем в 1906 г., наряду с описа­ нием свойств магния кратко изложил историю его по­ лучения в свободном виде и следующим образом оха­ рактеризовал состояние современной ему техники про­ изводства этого металла: «В настоящее время (т. е. в начале текущего столетия — А. Б.) магний добывается заводским образом действием тока на обезвоженный, и сплавленный карналлит, т. е. двойную соль MgCb и КС1, так как током сперва разлагается MgCb, и маг­ ний на катоде (стенках железного тигля, где плавится карналлит) отлагается и сплавляется» [75].

70

Николай Николаевич Бекетов (1826—1911)

Техническая отсталость царской России и весьма ма­ лые масштабы производства электроэнергии препятство­ вали созданию собственной магниевой (так же как и алюминиевой) промышленности, и поэтому небольшое ко­ личество магния, которое потребляла Россия, ввозилось из Германии.

Однако начавшаяся первая мировая война заставила искать пути получения магния внутри страны.

Зимой 1914—1915 гг. в лаборатории технической электрометаллургии Петербургского политехнического института студент-дипломник Н. Н. Воронин под руко­ водством проф. П. П. Федотьева (1864—1934) выполнил научно-исследовательскую работу по изучению техниче­ ского электролиза расплавленного карналлита. Эта рабо­ та была первым в России систематическим исследова­ нием условий электролитического получения магния и преследовала, помимо научных, практические цели.

«Опыты в нашей лаборатории,— писал П. П. Федотьев,— намечены были в довольно большом масштабе

71

с целью приблизиться, по возможности, к условиям за­ водского получения магния» [76].

Перед проведением опытов собственно электролиза

водного хлористого магния. Безводный хлористый маг­ ний, применявшийся в качестве добавок при электроли­ зе, П. П. Федотьев и Н. Н. Воронин получали обезво­ живанием шестиводного хлористого магния (бишофита) в присутствии хлористого аммония.

Практические приемы получения безводного магниево­ го электролита, разработанные тогда П. П. Федотьевым, не утратили своего значения до сего времени и теперь еще нередко применяются в лабораторной практике.

Для опытов электролиза расплавленного карналлита была сооружена небольшая газовая печь (рис. 13). На кладке из огнеупорного кирпича был установлен шамот­ ный цилиндр, обернутый снаружи асбестом и стянутый железным кожухом. Цилиндр был покрыт асбестовым картоном, через отверстие в котором внутрь печи опу­ скали чугунный тигель высотой 16 см и диаметром 12 см, являвшийся электролизером и одновременно ка­ тодом. Тигель вмещал около 1,5 кг электролита. Ано­ дом служил угольный электрод диаметром 3 см, окру­ женный диафрагмой,— фарфоровым цилиндром от галь­ ванических элементов. Исследователи вели опыты элект­

и равным около 60%. При более длительном электро­ лизе с добавками в карналлит хлорида магния выход по току повышался и расход электроэнергии составлял 27,5 квт-ч/кг магния. При 800° выход по току снижал­

72

Павел Павлович Федотьев (1864— 1934)

дотьевым и Н. Н. Ворониным при электролизе карнал­ лита ниже точки плавления магния. В этом случае ме­ талл выделялся на служащей катодом внутренней повер­ хности тигля в виде рыхлого слоя довольно крупных кристалликов. Опыты при пониженных температурах по­ казали возможность достижения выхода по току 85% и выше при расходе электроэнергии около 20 квт-ч/кг металла.

Далее были проведены опыты по изучению влияния добавок фторида кальция, присутствия окиси магния и добавок не вполне обезвоженного электролита. Добавки '1 % фторида благоприятно действовали на слияние мел­ ких корольков магния в один или несколько крупных слитков. Присутствие до 5% окиси магния не вызыва­ ло снижения выхода по току. Были проведены также опыты электролиза расплавленной смеси хлористого маг­ ния с поваренной солью.4

Рис. 13. Магниевый электролизер (1914— 1915 гг.) П. П. Федотьева

Уже это краткое рассмотрение вопросов, изучавших­ ся при электролизе расплавленного карналлита в пер­ вой русской работе по электролитическому получению магния, говорит о ее глубине и достаточной полноте охвата не только теоретических, но и прикладных во­ просов.

Оценивая позднее свои опыты по электролизу рас­ плавленного карналлита, П. П. Федотьев в «Химико-тех­ нологических очерках» [77] писал: «Результаты этих многочисленных и выполненных в довольно крупном размере опытов дали много очень ценных указаний, ко­ торые могут найти непосредственное приложение к прак­ тике».

Действительно, обстоятельное изучение процесса электролиза карналлита в лабораторных условиях по­ зволило П. П. Федотьеву и его сотрудникам в 1916 и

:74

1917 гг. получать магний в большем количестве в опыт­ ной мастерской при Военно-химическом комитете в Пе­ трограде (ныне Государственный институт прикладной химии — ГИПХ — в Ленинграде). Здесь магний получа­ ли килограммами. Это позволило уже реально ставить вопрос об организации отечественной магниевой про­ мышленности. Однако, так же как и в случае получе­ ния алюминия, эта задача была решена только в ус­ ловиях советского государства [78, стр. 143]. Вскоре же после Великой Октябрьской социалистической рево­ люции были начаты геологические изыскания, которые показали наличие в недрах нашей страны огромных за­ пасов разнообразного магниевого сырья. В 1925 г. было открыто крупнейшее в мире Соликамское (ВерхнеКамское) месторождение калийно-магниевых солей (карналлитов) на Урале.

Первые сведения о наличии калия в Верхне-Камско,м районе относятся к 1896 г. Вопрос о калийных (а сле: довательно, и магниевых) солях в Соликамске подни­ мался затем в 1907, 1911 и 1915 гг. В 1917 г. в Со­ ликамск приезжал академик Н. С. Курнаков (1860— 1941), который на месте изучил состав горных пород и рассолов. Все указывало на широкое распространение калийно-магниевых солей в районе Соликамска.

Но со всей серьезностью вопрос о геологических разведках на калийные соли был поставлен лишь после Великой Октябрьской социалистической революции. В результате разведочных работ, выполненных под ру­ ководством проф. П. И. Преображенского, 9 октября 1925 г. скважина № 1 в районе Соликамска пересекла мощные залежи калийно-магниевых солей. В 1927 г. око­ ло Соликамска был заложен первый рудник, вступив­ ший в строй в 1934 г.

пяти столетий тому назад как источник поваренной соли,- а второй раз — после Великой Октябрьской социалисти­ ческой революции как богатейший источник калийных и магниевых солей [79].

Производственные достижения Советского Союза в 1931 г. обеспечили выполнение первой пятилетки в че­ тыре года. Встала задача составления плана второй' цятрлеткц [30—82].

4* 7S