MAGNESIO

MAGNESIO (XXI, p. 920; App. II, 11, p. 242)

Metallurgia. - Notevoli miglioramenti sono stati realizzati in questi ultimi anni nel processo di elettrolisi del cloruro di m. in bagno salino fuso (XXI, p. 920). L'aumento di potenzialità delle celle, fino a 60.000 A, la scelta della composizione ottimale dell'elettrolito (costituito attualmente da 40 ÷ 50% di NaCl e/o KCl, da 25 ÷ 35% di CaCl₂ e per il resto da MgCl₂) e una più accurata conduzione degl'impianti hanno permesso di diminuire il consumo di energia elettrica a 18 ÷ 20 kWh/kg di m. con produzioni giornaliere per ciascuna cella di 500 kg di metallo.

Pur rimanendo pertanto tale processo il più importante e diffuso, risultano tuttavia ancora competitivi alcuni procedimenti basati sulla riduzione dell'ossido di m. con silicio, mentre hanno totalmente perduto importanza la riduzione con carbonio (processo Hansgirg) o con altri elementi (processo Murex e simili).

In particolare, la riduzione con silicio che si basa sostanzialmente sulla reazione tra dolomite calcinata e ferro-silicio secondo lo schema:

è stata trasformata con successo in procedimento industriale da Amati in Italia e, con modalità diverse, da L. M. Pidgeon in America negli anni di poco precedenti la seconda guerra mondiale. Oggi, però, solo in qualche impianto si fa ancora ricorso alle piccole storte, capaci di produrre pochi kg di m. a ogni operazione, tipiche dei processi originari, mentre sono sempre più frequenti le realizzazioni di grandi unità, alcune delle quali con possibilità teorica di operare in continuo, come nei processi Knapsack-Griesheim, Magnétherm, Amati-Ravelli.

Processo Knapsack-Griesheim. - In questo procedimento si utilizza una speciale storta (fig. 1), nella quale il riscaldamento della carica, a temperatura strettamente controllata, si ottiene per irraggiamento mediante resistori elettrici posti all'interno.

Durante il funzionamento la storta è mantenuta in depressione, in quanto collegata a pompe da vuoto, e la miscela di dolomite calcinata e di ferro-silicio a 70 ÷ 80% di Si finemente macinata vi è introdotta per mezzo di un distributore rotante (1), che provvede, di volta in volta, a formarne un sottile strato sulla griglia (2) posta sotto le resistenze radianti (3). La reazione è piuttosto rapida e i residui della carica, immediatamente rimossi dalla griglia da un estrattore a spirale (4), sono fatti uscire dalla valvola di scarico posta in basso (8). I vapori del m. attraverso il collettore (5) sono inviati su un filtro a letto di dolomite granulare (6) continuamente rinnovata e condensati allo stato liquido nella colonna (7), in fondo alla quale è posto un crogiolo (9) da cui periodicamente si spilla il m. raccolto.

La produzione, di circa 1 t/giorno, potrebbe essere continua se non esistessero notevoli difficoltà dovute alla irregolare estrazione dei residui e ai frequenti intasamenti delle valvole e della griglia.

Processo Magnétherm. - È in funzione da diversi anni a Beaudean (Francia) un impianto che sfrutta questo procedimento. La storta è costituita, in pratica, da un forno elettrico ad arco di particolare costruzione (fig. 2), in cui è possibile raggiungere temperature di regime di oltre 1500 °C. Questo permette, se la reazione tra dolomite calcinata e ferrosilicio è fatta avvenire in presenza di adatte quantità di allumina, la completa fusione dei residui e quindi il loro facile allontanamento, come scoria liquida, attraverso il canale di colata posto sul fondo del forno. I vapori di m., che si liberano dalla reazione, passano per mezzo del collettore in alto nel condensatore a colonna termostatica dove si trasformano in metallo liquido che si raccoglie nel crogiolo alla base della colonna. Ogni unità ha una produzione di circa 2 t/giorno di m., teoricamente continua. Anche in questo caso, però, difficoltà causate dall'incrostarsi delle scorie residue sulle pareti e sul fondo rendono, in pratica, semicontinuo il processo.

Processo Amati-Ravelli. - Applicato dalla S. A. Italiana per il Magnesio nell'impianto di Bolzano, è in grado di produrre oltre 10.000 t/anno di metallo con poche storte di grande capacità. Ognuna di queste consiste schematicamente in un recipiente cilindrico di acciaio, di diametro 3 m e di altezza 5 m circa; l'apertura superiore, durante l'operazione, viene chiusa a perfetta tenuta di vuoto con una grande campana, pure in acciaio e a doppia parete per la circolazione, nell'intercapedine, dell'acqua per il raffreddamento. La carica, costituita da bricchette di dolomite calcinata e ferro-silicio, viene preparata a parte disponendola in strati di alcuni cm su dischi metallici di lega speciale, aventi un foro centrale e un diametro di poco minore di quello della storta.

I dischi con la carica vengono poi sovrapposti l'un l'altro fino a riempirne la storta. Una volta chiusa quest'ultima per mezzo della campana, ed effettuato il vuoto all'interno collegandola alle pompe da vuoto, si lascia passare, attraverso adatti contatti, corrente elettrica nei dischi metallici che, agendo da resistenze, permettono di riscaldare direttamente la carica a 1200 °C circa. Tale temperatura viene mantenuta per diverse ore fino a che tutto il m. si è liberato come vapore, per effetto della reazione, ed è andato a condensarsi sulla parete fredda della campana formando un deposito, del peso di circa 1,5 t, di cristalli grossolani. Con opportuni accorgimenti la storta viene quindi aperta e dalla campana si prelevano, staccandoli a colpi di scalpello, i cristalli di m., che sono inviati alla rifusione; si sostituisce quindi con una carica fresca quella esaurita, da cui a parte vengono recuperati poi i dischi metallici per usarli nuovamente, previa accurata pulitura.

Produzione e impieghi. - Ben lungi dall'aver raggiunto i livelli del periodo bellico, la produzione del m. risulta tuttavia in progressivo, anche se lento, aumento (v. tabella) e ha toccato nel 1976 quasi 241.000 t; essa è suddivisa tra pochi paesi produttori di cui appaiono fortissimi SUA, URSS e Norvegia. In Italia la produzione annua di m. oscilla intorno alle 8000 ÷ 9000 t (1971-1976) e, superando largamente il fabbisogno interno, permette di esportarne discrete quantità.

Gl'impieghi principali del m. sono, da un lato, quello di alligante dell'alluminio in diverse leghe leggere (Peraluman, Duralluminio, Anticorodal, ecc.), dove compare in tenori variabili da 0,3% a 5%, e, dall'altro, quello di metallo base nelle leghe ultraleggere, sia per getti in sabbia e in conchiglia, sia da lavorazione plastica, particolamiente da estrusione e laminazione. Nelle leghe per getti le composizioni più usuali prevedono la presenza dell'alluminio (6 ÷ 10%) con o senza lo zinco (0 ÷ 3%) e, più raramente, del solo zinco con torio (2 ÷ 3%) e/o zirconio (〈 1%) e terre rare (2 ÷ 3%); nelle leghe da lavorazione plastica, in generale, i tenori di alluminio e zinco sono più bassi e vi possono essere aggiunte di manganese fino a 1,2% circa.

Altri importanti consumi sono rappresentati dall'impiego del m.: a) come elemento nei processi metallotermici di estrazione di altri metalli (Ti, Zr, Hf, U, ecc.) e come desossidante e desolforante in particolari processi siderurgici; b) nella fabbricazione di anodi di sacrificio per la protezione catodica dell'acciaio; c) nella preparazione di prodotti chimici e di polveri piriche.

Bibl.: S. Fougner, New directions in electrolytic production of magnesium, T. M. S. Paper n° A74-51, Met. Soc. of AIME, New York 1974; E. F. Emley, Principles of magnesium technology, Oxford 1966.