MAGNESIO

MAGNESIO (XXI, p. 920)

Uno dei maggiori sviluppi industriali dell'ultimo decennio va registrato nel campo della fabbricazione del magnesio, che nel volger di pochi anni ha moltiplicato la sua potenzialità. Si deve in particolare alla guerra ed alla necessità delle costruzioni aeronautiche l'accrescersi delle iniziative al riguardo del magnesio, che furono particolarmente numerose negli Stati Uniti, dove la capacità produttiva era prevista in 300.000 t/anno. Tra gli sviluppi tecnici nel campo del magnesio va segnalato l'affermarsi, accanto al processo elettrolitico, ormai classico, dei metodi detti di riduzione termica. Altra novità è l'impiego delle acque marine come fonte di materia prima per la produzione del magnesio. Al termine della guerra vi è stato un notevole arresto nella produzione, proibita in Germania ed in Giappone.

Generalità sui metodi detti di riduzione. - La riduzione dei minerali di magncsio (dolomite, magnesite) è possibile soltanto sotto vuoto oppure in atmosfera di gas inerti nei riguardi del magnesio. Infatti questo metallo reagisce sia con l'ossigeno sia con l'azoto, formando rispettivamente ossido ed azoturo (Mg₃ N₂). Anche il carbone può usarsi come riduttore, ma occorre sottrarre all'azione dell'ossido di carbonio il metallo che si viene liberando, per impedirne la reazione. Sono stati proposti come riduttori anche l'alluminio, il ferrosilicio, il carburo di calcio.

Riduzione con carbone (processo Hansgirg, fig.1). - Magnesite e carbone puro si macinano e si bricchettano usando come legante del catrame. Il materiale così preparato viene introdotto in un forno trifase ad arco, di forma cilindrica, ed i vapori che si formano, sospinti dalla loro stessa pressione, entrano in una camera in cui si manda idrogeno a 200°. Il magnesio si condensa sotto forma di una polvere fine trascinata dalla corrente di idrogeno, al quale si mescola anche l'ossido di carbonio formatosi nella reazione (MgO+C → Mg + CO), in una serie di condensatori tubolari raffreddati ad acqua. Il magnesio che si condensa, impuro per ossido e per carburi, viene bricchettato con residui dì distillazione, le bricchette si distillano nel vuoto e i vapori di magnesio puro si raccolgono in tubi pieni d'olio, allo scopo di proteggerlo dall'aria. Il magnesio si separa dall'olio e si rifonde; esso ha una purezza che può raggiungere il 99,97%, ed è esente da cloro. Le operazioni sono completamente automatiche e si svolgono in ciclo continuo. Numerosi incidenti, talvolta gravi, hanno reso difficie l'affermarsi di questo processo (noto anche con il nome di "processo carbotermico"). Esso tuttavia è stato applicato in diversi impianti; si calcola che il consumo d'energia sia di 20-22 kwh/kg. di metallo.

Riduzione in atmosfera d'idrogeno (processo I. G.). - Esso consiste nella riduzione della dolomite con Fe-Si ad alto titolo, operando in storte, in atmosfera d'idrogeno, con un ciclo continuo di operazioni. Questo processo pare non abbia dato risultati soddisfacenti in Germania, poiché i forni costruiti nel 1938-39, per una capacità di 2 t. ognuno, producevano meno di 1/3 del previsto. Un impianto di questo tipo è stato costruito a Cogne (Val d'Aosta), entrando in produzione non senza inconvenienti.

Riduzione sotto vuoto (processo Amati). - Secondo questo sistema la dolomite calcinata e macinata viene mescolata in proporzioni esatte con il riduttore (ferro-silicio con 78-80% di Si) esso pure macinato, è bricchettata e poi inviata ai forni di riduzione sotto vuoto, costituiti di storte tubolari metalliche del diametro di circa 200 mm., capaci di produrre 25-30 kg. di magnesio al giorno. Esse sono disposte orizzontalmente e vengono riscaldate in forni elettrici mggruppati in batteria; ogni batteria è servita da un complesso di pompe a vuoto, comune a tutte le storte. (Scopo del vuoto è di prevenire l'ossidazione del magnesio che si forma e di abbassarne la temperatura di sublimazione). I vapori di magnesio si condensano nella parte più fredda delle storte, dalla quale quello si estrae sotto forma di masse cristalline, compatte, che si rifondono al forno elettrico colando poi in lingotti, che hanno una purezza anche del 99,9%. Dal 1939 la Società Anonima Italiana per il Magnesio lavora a Bolzano con questo sistema.

Riduzione sotto vuoto (processo Murex). - È basato sulla riduzione termica sotto vuoto della magnesite (o dolomite) calcinata, usando come riduttore il carburo di calcio, secondo la reazione:

proposta da Matignon. Magnesite calcinata e carburo si macinano in atmosfera inerte (anidride carbonica) e la miscela si bricchetta e si manda nelle storte, costituite di tubi d'acciaio dolce riscaldati con gas di gasogeno, e disposti verticalmente entro a camicie di lega Ni-Cr. Il magnesio puro al 99,99% si deposita in un condensatore raffreddato ad acqua, soprastante alla storta. A Rainham funziona dal 1935 un impianto della capacità di 1000 t: anno, consistente di 300 storte. Da ogni storta si raccolgono da 20 a 30 kg. di magnesio metallico, compatto, dopo un periodo di riduzione di 36 ore.

Riduzione sotto vuoto (processo Gentil). - Si basa sulla riduzione della magnesite in forni elettrici, usando come riduttore alluminio od una ferrolega contenente alluminio, ed operando sotto vuoto, in storte tubolari metalliche. È applicato in Francia dalla Società Astralm nei pressi di Tolosa, in forni da 120 kg./giorno.

Magnesio dall'acqua marina. - Questo processo va annoverato fra gli ultimi, in ordine di tempo, date le varie difficoltà che incontra la separazione e l'utilizzazione dei sali di magnesio contenuti nel mare, per adattarli all'alimentazione delle celle elettrolitiche. Le soluzioni proposte ed attuate sono due: una usa come precipitante la dolomite calcinata, l'altra la calce; in entrambi i casi si forma cloruro di calcio, che passa in soluzione, mentre precipita idrato di magnesio, successivamente convertito in cloruro per trattamento con soluzione di HCl. Il cloruro anidro, ottenuto per concentrazione ed essiccamento, può essere elettrolizzato con i soliti procedimenti, il cloro prodotto nell'elettrolisi si ricupera per dare parte dell'acido cloridrico necessario al processo.

Usi del magnesio. - La massima parte del magnesio viene usata per fabbricare leghe per colata. Durante la guerra si fabbricarono anche notevoli quantità di polvere di magnesio, impiegata per la confezione di bombe incendiarie e di proiettili traccianti. L'applicazione del processo di ossidazione anodica ha consentito di aumentare la resistenza del magnesio alla corrosione e di produrre, come avviene per l'alluminio, articoli colorati. Le migliorate caratteristiche del metallo ne rendono possibile l'impiego nella produzione di articoli casalinghi, mobili, attrezzi sportivi e un più largo uso nelle costruzioni navali.

Produzione. - Gli S. U., il Canada, l'Inghilterra, la Germania, la Francia hanno costruito nuovi stabilimenti o ampliato gli impianti esistenti per la produzione di questo metallo, che è aumentata più di 20 volte nel periodo 1933-43. Come è accaduto nel settore dell'alluminio, gli S. U. hanno ben presto superato la produzione complessiva di tutti gli altri paesi. Il governo ha destinato ingenti fondi statali alla costruzione di alcuni stabilimenti, capaci di produrre oltre 250.000 t. annue di magnesio e la cui entrata in esercizio ha consentito di aumentare la produzione statunitense, come è indicato nella tabella. Il Canada ha realizzato un'attrezzatura produttiva avente una potenzialità di circa 45.000 t. annue, ma l'ha utilizzata parzialmente durante la guerra. L'Inghilterra ha sviluppato la capacità dei proprî impianti, mentre le esigenze relativamente modeste del consumo hanno limitato le dimensioni dell'industria del magnesio in Francia e Italia. All'inizio della guerra, l'Italia possedeva due impianti, a Aosta e a Bolzano, per la fabbricazione del metallo, ma soltanto il secondo aveva dato risultati soddisfacenti.

La forte riduzione delle costruzioni aeronautiche, verificatasi alla fine della guerra, ha segnato una contrazione tale della domanda di magnesio da provocare l'arresto della produzione, soprattutto nei paesi che avevano accantonato ingenti scorte di metallo. Negli S. U., ad esempio, dopo una stasi durata per tutto il 1946, la produzione è stata ripresa a ritmo molto ridotto nel 1947. Gli impianti statali hanno sospeso ogni attività e la produzione è ottenuta dalla Dow Chemical Co., che ha rilevato alcuni stabilimenti governativi. All'inizio di tale anno, le scorte statali di metallo ammontavano ancora a 20-25.000 t., mentre altrettanto magnesio poteva essere ricavato dagli stocks di bombe incendiarie accantonate dagli S. U. Il consumo inglese si è mantenuto, invece, intorno a 20.000 t. annue, cifra di poco inferiore al massimo consumo registrato durante il periodo bellico. L'industria americana sta attrezzandosi per ridurre i costi di produzione, in vista anche della necessità di secondare le tendenze del mercato. Il prezzo del magnesio primario di 20,5 cents la libbra, è considerato attualmente ancora troppo elevato per favorire un maggiore impiego del metallo in sostituzione dell'alluminio.

Bibl.: Gmelin's Handbuch der anorganische Chemie. - S. N. 27 - Magnesium, Berlino 1937; V. M. Gus′kov, Magnij, sistematiceskoe sobranie patentov (Il magnesio, raccolta sistematica di brevetti), Mosca-Leningrado 1938; J. Alico, Introduction to magnesium and its alloys, Chicago 1945; E. F. Armstrong e L. Mackenzie Miall, Raw materials from the sea, Leicester s. a.; E. V. Pannell, Magnesium, its production and use, Londra 1944.