镁 简介(发现和发展史)

文摘   科学   2024-04-01 11:59   浙江  

引言什么是镁、镁的发现、镁的来源、镁的特点、镁的发展史

什么是镁

镁是一种金属元素,英文名称:magnesium,元素符号Mg,原子序数12,属于元素周期表上的IIA 族碱土元素。镁是银白色、轻质且有延展性的金属。密度为1.74g/cm³,熔点为650℃,沸点为1090℃,化合价+2,电离能7.646 ev。金属镁无磁性,且有良好的热消散性。

镁具有比较强的还原性,能与热水反应,放出氢气,燃烧时能产生眩目的白光,镁与氟化物、氢氟酸和铬酸不发生作用,也不受苛性碱侵蚀,但极易溶解于有机和无机酸中,镁能直接与氮、硫和卤素等化合,包括烃、醛、醇、酚、胺、脂和大多数油类在内的有机化学药品与镁仅轻微地或者根本不起作用。镁能和二氧化碳发生燃烧反应,因此镁燃烧不能用二氧化碳灭火器灭火。
    镁最早是作为药物出现的(苦土,成分氧化镁)。镁具有调节神经和肌肉活动、增强耐久力的神奇功能。镁也是高血压、高胆固醇、高血糖的“克星”,还有助于防治中风、冠心病和糖尿病、心脏病等。成人每日适合的镁供给量为200~300毫克。在植物中也具有重要的作用。

生物友好性,镁是维持人体/作物生命活动的必需元素


镁的发现
早在1755年,Joseph Black先生在石灰石中分离出一种叫做苦土的东西,换成科学的语言就是分离出了氧化钙中的氧化镁。在希腊一个叫做“Magnesia”的地方生产这种苦土。Davy在发明了电解法制取金属元素后,看到了有关苦土中这种未知的金属元素的文献,顿时产生了极大的兴趣。1808年,Davy成功地用电解法制得镁汞齐,第一次获得金属镁。

1828年法国科学家比西(A.A.B.Bussy) 用钾还原熔融氯化镁得金属镁。1833年,英国科学家法拉第(M Faraday)又用电解熔融氯化镁的方法制得金属镁,但在当时镁仍然是实验室的珍品。1886年才在德国开始用后一种方法进行镁的工业生产。中国于20世纪50年代用熔盐电解法开始以工业规模生产镁。


镁的来源和分布
镁资源类型丰富,分布广泛。除了储量丰富的固态含镁矿物,含镁蒸发型矿物(海水,卤水,盐湖)资源可谓是取之不尽。当前含镁资源储量完全可以满足人类对镁的需求量,甚至在未来的一段时间内都不成问题。天然卤水可以看作是一种可回收的资源,因而人类开采的镁在相对较短的时间内就会再生。
镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一含镁矿物主要来自白云岩、菱镁矿、水镁矿和橄榄石等。海水、天然盐湖水也是含镁丰富的资源

在地壳中的存在形式

美国地质调查局(USGS)2015年公布的数据显示,全球已探明的菱镁矿资源量达120亿吨,储量24亿吨中国5亿吨占总量21%中国是世界上镁资源最为丰富的国家之一,镁资源矿石类型全,分布广,储量产量均居世界第一。菱镁矿资源主要分布在辽宁,白云石资源遍及山西、宁夏、河南、吉林、青海、贵州等省区。


镁的产量和分布
从全球镁行业产量情况来看,全球镁锭产量较为稳定每年产量在100万吨左右,而中国是全球镁锭主产国,从2016-2020年中国镁锭产量市占率均保持在85%以上。具体来看,2021年全球镁产量约为120万吨,我国镁产量为94.88万吨,占比84.7%。中国有色金属工业协会镁业分会数据:2023年全球原镁产能163万吨 全球原镁产量100万吨,中国原镁产量82.24万吨。

从国内原镁产量分布来看,我国有色金属镁行业主要集中于陕西、山西、新疆等资源大省,陕西和山西两省产量占到全国镁锭产量的84%。而陕西榆林地区占中国原镁产量的60%以上,是我国主要的原镁产区。榆林地区企业主要采用兰炭尾气炼镁,形成了煤—兰炭—电—硅铁—镁的完整产业链,生产兰炭时产生的尾气可作为燃料能源来生产金属镁。


镁的提炼

硅热还原法炼镁

电解法炼镁


镁行业产业链


镁合金的特点

1重量轻: 镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者,它的比重为铝合金的68%,锌合金的27%,钢铁的27%,它除了做3C产品的外壳、内部结构件外,还是汽车、飞机等零件的优秀材料。 

2比强度高,比刚度高镁合金的比强度明显高于铝合金和钢,比刚度与铝合金和钢相当,而远远高于工程塑料,为一般塑料的10倍。在不减少零部件的强度下,可减轻铝或铁的零部件的重量。镁合金的比重虽然比塑料重,但是,单位重量的强度和弹性率比塑料高,所以,在同样的强度零部件的情况下,镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。

3减震、消震性能好:在相同载荷下,减振性是铝的100倍,钛合金的300500倍,比钢高上千倍。减少外部振动对内部精密电子、光学组件的干扰。

4导热散热性能良好: 一般金属的热传导性是塑料的数百倍,镁合金的热传导性略低于铝合金及铜合金,远高于钛合金。室温下纯镁的热导率为158W/m·K),Mg-Zn 系和Mg-Mn 系变形镁合金的热导率可达110140W/m·K),其总体散热性能优于铝合金。 应用范围:在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。

5电磁波屏蔽性:镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好,因此,使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。无磁性、屏蔽性好的特点。 3C产品的外壳(手机及电脑)要能够提供优越的抗电磁保护作用,而镁合金外壳能够完全吸收频率超过100db的电磁干扰。镁合金压铸壳体代替塑料壳体改善通话质量

6工艺性能良好:镁合金比其他金属的切削阻力小,比铝易加工,使加工效率增加延长加工刀具寿命;加工成本低,加工能量仅为铝合金的70%

7耐有机物和碱的腐蚀性能好:容易发生腐蚀,兼具强度和降解速率可控的镁合金在石油钻采领域。常规需要做表面处理。耐有机物和碱的腐蚀性能好。

8、可回收性好:只要花费相当于新料价格的4%,就可将镁合金制品及废料回收利用。

9具有良好的能源特性:纯镁的理论储氢量高达7.6%,作为电池负极材料使电池具有很高的理论比容量(2.22A·h/g),可作为储氢材料和电池负极材料


镁的发展史



参考文献:

[1]  根据网络资料进行整理。

[2] ...









 




镁合金见闻录
记录镁及镁合金科技要闻;解读行业论文;宣传镁及镁合金行业应用。
 最新文章