鎂,作為地球上資源豐富、環保、分布廣泛的金屬元素,其應用潛力很大。人類進入21世紀后,鎂及鎂合金在金屬材料家族中扮演了越來越重要的角色,本文將帶你一覽工業上常用的最輕金屬之一—鎂的奧秘。
鎂的名稱來源
鎂的英文名稱為Magnesium,它的命名取自希臘文,原意是"美格尼西亞",因為在希臘的美格尼西亞城附近當時盛產一種名叫苦土的鎂礦(就是氧化鎂),古羅馬人把這種礦物稱為"美格尼西?阿爾巴(magnesia alba)","alba"的意思是"白色的",即"白色的美格尼西亞"。我國則根據這個詞的第一音節音譯成鎂化學符號為Mg,原子序數12,原子量24.3050 u,是一種銀白色的堿土金屬。
鎂的發現
1755年,約瑟夫·布萊克(Joseph Black,英國)在愛丁堡確認鎂是一種元素,辨別了石灰(氧化鈣,CaO)中的苦土(氧化鎂,MgO)。
1792年,Anton Rupprecht首次通過加熱苦土和木炭的混合物制取出不純凈的鎂金屬。
1799年,Thomas Henry發現另一種鎂礦石叫做海泡石(硅酸鎂),他說這種礦石在土耳其更多的用于制作煙斗。
1808年5月,英國化學家戴維(Sir Humphry Davy,17781829)電解汞和氧化鎂的混合物,得到鎂汞齊,將鎂汞齊中的汞蒸餾后,就得到了銀白色的金屬鎂。
1831年,法國化學家安托萬·布西使用氯化鎂和鉀反應制取了相當大量的金屬鎂。
鎂的分布
鎂是地球上儲量最豐富的輕金屬元素之一 。鎂在宇宙中含量第八,地殼豐度為2%,海水中含量第三,僅次于氯和鈉(溶解在海水中的鎂總量達6.1萬噸)。
鎂在自然界分布廣泛,主要以固體礦和液體礦的形式存在。固體礦主要有菱鎂礦、白云石等;液體礦主要來自海水、天然鹽湖水、地下鹵水等。雖然,逾60種礦物中均蘊含鎂,但是,全球所利用的鎂資源主要是白云石,菱鎂礦,水鎂石,光鹵石,和橄欖石這幾種礦物。其次為海水苦鹵、鹽湖鹵水及地下鹵水。
按照2020年全球鎂產量108.8萬噸測算,現存的鎂資源足以滿足幾百年的需求。根據統計局2019年數據,中國已探明菱鎂礦儲量達35億噸,其次還有白云石礦以及鹽湖鎂鹽(柴達木盆地氯化鎂和硫酸鎂探明儲量累計60.03億噸,基礎儲量31.37億噸)。
鎂的應用
鎂產業鏈構成
原鎂
原鎂的應用主要集中在鎂合金生產,煉鋼脫硫,還用在稀土合金、金屬還原、腐蝕保護及其他領域。很多鋼廠都采用鎂脫硫,使用鎂粒的脫硫效果比碳化鈣好;使用鎂犧牲陽極進行陰極保護,是一種有效的防止金屬腐蝕的方法,鎂犧牲陽極廣泛用于石油管道、天燃氣、煤氣管道和儲罐、冶煉廠、加油站的腐蝕防護以及熱水器、換熱器、蒸發器、鍋爐等設備。
鎂合金的應用
鎂合金具有良好的輕量性,切削性,耐蝕性,減震性,尺寸穩定和耐沖擊性,遠遠優質于其他材料。這些特性使得鎂合金在廣泛領域都有應用,比如交通運輸領域,電子工業,醫療領域,軍事工業等,這種趨勢只增不減。尤其在3C產品(計算機類、消費類電子產品、通訊類)、高鐵、汽車、自行車、航空航天、建筑裝飾、手持工具、醫療康復器械等領域應用前景好、潛力大,已經成為未來新型材料的發展方向之一。
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