Магнезий: свойства, минералы и применение¶

Магнезий — обобщающее название группы минералов и химических соединений на основе магния, а также исторически сложившееся именование оксида магния (MgO) и продуктов его переработки. В узком минералогическом смысле термин закрепился за природным оксидом магния — периклазом, а в технической и торговой практике под магнезием понимают прежде всего магнезиальные порошки, вяжущие вещества и огнеупорные материалы, получаемые из магнезита и других магнийсодержащих пород.

¶Терминология и происхождение названия

Название восходит к латинскому magnesia — топониму Магнесия в Малой Азии, откуда в древности доставляли минералы, содержащие магний. Долгое время «магнезией» называли разные вещества, включая магнитный железняк и тальк, что породило устойчивую терминологическую путаницу.

В современном употреблении различают:

• магний — химический элемент (Mg), лёгкий серебристо-белый металл;
• магнезит — природный карбонат магния MgCO₃;
• магнезия — оксид магния MgO, а также сульфат магния (горькая, или английская, соль);
• магнезий — преимущественно собирательное и устаревающее обозначение минералов и материалов на основе оксида магния.

¶Минералы и сырьё

Основные природные источники магния и его соединений:

Промышленное значение имеют прежде всего магнезит и доломит, а также морская вода и рассолы соляных озёр, служащие источником магния.

¶Получение

Магнезиальные материалы получают двумя основными путями.

Обжиг природного сырья. Магнезит и доломит обжигают при температурах от 700 до 2000 °C. При умеренном нагреве (700–1000 °C) образуется каустический магнезит — активный порошок, применяемый в вяжущих. При 1500–2000 °C получают периклазовый порошок — плотный огнеупорный материал.

Извлечение из растворов. Из морской воды и рассолов магний осаждают в виде гидроксида или карбоната, затем перерабатывают в оксид. Электролизом расплавленных солей получают металлический магний.

¶Свойства

Оксид магния — тугоплавкое соединение с температурой плавления около 2800 °C, химически стойкое, плохо проводящее тепло и электричество. Эти свойства определяют его ценность как огнеупорного и электроизоляционного материала.

Магнезиальные вяжущие (каустический магнезит в сочетании с раствором хлорида или сульфата магния) обладают способностью быстро твердеть на воздухе, образуя прочный искусственный камень. В отличие от портландцемента они не требуют водного затворения и не твердеют во влажной среде.

¶Применение

¶Огнеупоры

Периклазовые и периклазохромитовые изделия — основа футеровки металлургических печей, конвертеров, цементных вращающихся печей. Магнезиальные огнеупоры выдерживают контакт с расплавленным металлом и шлаками.

¶Вяжущие и строительство

Магнезиальный цемент (цемент Сореля) применяют для производства ксилолитовых полов, фибролитовых плит, штукатурок и искусственного камня. Материал отличается высокой прочностью на истирание и низкой истираемостью, но чувствителен к влаге.

¶Химия и промышленность

Оксид магния служит наполнителем в резинах и пластмассах, нейтрализующим агентом, катализатором, компонентом удобрений и кормовых добавок. Сульфат магния используется в медицине, текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности.

¶Металлургия

Магний и его сплавы применяют для раскисления и десульфурации стали, в производстве лёгких конструкционных сплавов, в качестве восстановителя в металлотермии.

¶Магнезий в медицине

В медицинской традиции «магнезией» называют сульфат магния и оксид магния. Сульфат магния применяют как слабительное, спазмолитическое и противосудорожное средство, а также при гипертонии и дефиците магния. Оксид магния используют как антацид и слабительное. Магний участвует в работе ферментных систем, мышечном сокращении и костном обмене; его недостаток связывают с судорогами и нарушениями сердечного ритма.

¶Экономика и добыча

Крупнейшие производители магнезита — Китай, Австрия, Греция, Турция, Бразилия, Россия и КНДР. Китай доминирует на мировом рынке магнезиальных огнеупоров, что делает цены на этот материал чувствительными к экспортной политике страны. В России месторождения магнезита разрабатываются на Урале (Саткинское) и в Красноярском крае.

¶Опасность и обращение

Пыль оксида магния при высоких концентрациях раздражает дыхательные пути; при работе с порошками применяют средства защиты. Металлический магний горюч, его стружка и пыль взрывоопасны, тушить их водой нельзя. Магнезиальные вяжущие при затворении выделяют тепло и требуют соблюдения технологических режимов.

¶Интересные факты

• Магний — один из самых распространённых элементов земной коры, но в чистом виде в природе не встречается из-за высокой химической активности.
• Название «магнезия» исторически применялось и к магнитному железняку, что долгое время путало минералогов.
• Температура плавления периклаза выше, чем у большинства металлов, включая железо.
• Магнезиальные огнеупоры способны работать в печах непрерывно в течение месяцев без замены футеровки.