دانلود تحقیق منیزیم

منیزیم: اطلاعات کلی منیزیم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Mg و عدد اتمی 12 می‌باشد.

منیزیم ، هشتمین عنصر فراوان است و تقریبا" 2% پوسته زمین را تشکیل می‌دهد و سومین عنصر فراوان محلول در آب دریا به حساب می‌آید.

کاربرد اصلی این فلز قلیایی خاکی ، بعنوان عامل آلیاژ ساز برای ساخت آلیاژ آلومینیم – منیزیم می‌باشد.

خصوصیات قابل توجه منیزیم ، فلزی سبک ، سفید رنگ و نسبتا" محکم است ( یک‌سوم از آلومینیوم سبکتر ) که در معرض هوا به‌آرامی کدر می‌گردد.

پودر این فلز ، هنگامیکه در معرض هوا قرار گیرد، گرم شده ، با شعله‌های سفید رنگی می‌سوزد.

اگرچه به شکل نوارهای باریک به‌آسانی محترق می‌شود، سوختن مقادیر زیاد آن دشوار است.

کاربردها ترکیبات منیزیم ، بخصوص اکسید منیزیم ، بیشتر بعنوان مواد دیرگداز در کوره‌های تولید آهن و فولاد ، فلزات غیرآهن ، شیشه و سیمان ، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اکسید منیزیم و سایر ترکیبات هم در صنایع عمرانی ، شیمیایی و کشاورزی بکار می‌روند.

عمده کاربرد منیزیم بصورت یک افزودنی آلیاژساز به آلومینیوم است که از این آلیاژ ، بیشتر در قوطی‌های مواد آشامیدنی استفاده می‌گردد.

همچنین آلیاژ های منیزیم ، اجزای ساختاری اتومبیل‌ها و ماشین‌آلات را تشکیل می‌دهند.

کاربرد دیگر این فلز ، کمک به جداسازی گوگرد از آهن و فولاد است.

سایر کاربردها منیزیم ، مانند آلومینیم ، محکم و سبک است، بنابراین اغلب در چرخهای مرغوب که mag wheels نامیده می‌شوند، بکار می‌رود.

آلیاژ این فلز در ساخت هواپیما و موشک ضروری است.

منیزیم در صورتیکه بعنوان عامل آلیاژ ساز بکار رود، خصوصیات تولیدی ، مکانیکی و جوش خوردن آلومینیم را ارتقا می‌دهد.

عامل افزودنی برای پیشرانهای معمولی و مورد استفاده در تولید گلوله‌های کوچک گرافیت در چدن.

عامل کاهنده برای ساخت اورانیوم خالص و فلزات دیگر از نمکهایشان.

هیدروکسید آن در شیر منیزی ، کلرید و سولفات آن در سولفات دومنیزی و سیتراتهای آن در پزشکی کاربرد دارند.

مگنزیت Dead-burned برای مقاصد دیر گداز از قبیل آجر و آسترهای محافظ در کوره‌ها مورد استفاده است.

منیزیم همچنین در دمای 4000 درجه فارینهایت قابل اشتعال و احتراق است.

دمای فوق‌العاده زیادی که برای سوزاندن منیزیم نیاز است، این عنصر را تبدیل به ابزاری راحت برای شروع آتشهای ناگهانی هنگام تفریحات سالم در فضای باز می‌کند.

پودر کربنات منیزیم ( MgCO3) توسط ورزشکاران رشته‌هایی چون ژیمناستیک و وزنه برداری ، برای افزایش میزان چسبیدن دست به وسایل ( دستگاهها و هالتر ) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سایر کاربردها عبارتند از فلاش دوربین عکاسی ، منور بمبهای آتش‌زا.

منیزیم در تولید کلروفیل به کار می رود و در نتیجه عمل فتوسنتز موثر می باشد.

در بذرها، منیزیم به مقدار زیاد یافت می شود.

علایم کمبود منیزیم در گیاه زردی بین رگبرگهاست.

علایم کمبود ابتدا در برگهای پیر مشاهده می شود.

و در صورت کمبود شدید، برگ ها شروع به ریزش می کنند.

در خاک منیزیم نسبتاً سریع شسته شده و از دسترس گیاه خارج میگردد.

برای رفع کمبود منیزیم از کربنات و سولفات منیزیم استفاده می شود.

منیزیم (Magnesium) یکی از فلزات قلیایی با علامت اختصاری Mg در گروه IIa در جدول تناوبی مطالعه می شود.

منیزیم به رنگ سفید نقره ای و بسیار روشن می باشد.

این فلز به دلیل وزن کم و قابلیت شکل دهی مکانیکی آن، مدت ها به عنوان فلز ساختمانی در صنعت شناخته می شد.

منیزیم داکتیل است و از نظر شیمیایی بسیار فعال است.

دارای ساختار کریستالی HCPاست و هنگامی که گرم شود چکش خوار می گردد.

در آب سرد بسیار آهسته واکنش می کند و هوای خشک روی آن اثر نمی گذارد ولی در هوای مرطوب تیره می شود و تشکیل یک پوشش محافظ نازک کربنات منیزیمی (MgCO3·Mg(OH)2) می دهد.

هنگامی که گرم می شود پودر منیزیم یا نوار آن مشتعل شده و با نور سفید شدید می سوزد و گرمای زیادی آزاد می کند که تشکیل اکسید منیزیم یا منیزیا (MgO) می دهد.

آتش منیزیم نمی تواند بوسیله آب خاموش شود زیرا آب با هالوژن ها و بیشتر اسید ها واکنش می کند.

خواص شیمیایی منیزیم یکی از فلزات قلیایی روی زمین است که دارای حداقل واکنش پذیری می باشد.

در صورتی که گرم شود با آب برای تشکیل هیدروکسید منیزیم و هیدروژن واکنش می کند ولی این واکنش به آهستگی صورت می گیرد.

نوارهای منیزیم در هوا با نور سفیدی می سوزند تا اکسید منیزیم تشکیل شود.

این فلز همچنین با هر یک از هالوژن­ها برای تشکیل هالید منیزیممربوطه واکنش می کند و نیز با نیتروژن برای تشکیل نیترید منیزیم در دماهای بالا واکنش می کند.

هنگامی که با گوگرد حرارت داده می شود، سولفید منیزیم تشکیل می شود.

منیزیم به سرعت با اسید ها واکنش می دهد و جایگزین هیدروژن اسید می شود.

منیزیم محدوده وسیعی از ترکیبات یونی را تشکیل می دهد.

این ترکیبات بطور عمومی بیشتر از عناصر سنگین گروه تمایل به انحلال دارند.

منیزیم همچنین با کربن پیوند کوالانسی تشکیل می دهد.

ود.

طور کلی نامگذاری آلیاژهای منیزیم شامل سه بخش می باشد: بخش 1: نشان دهنده 2 عنصر آلیاژی اصلی شامل دو حرف است که بیانگر دو عنصر آلیاژی اصلی است و بصورت کاهش درصد (یا اگر درصد عناصر برابر بود به ترتیب حروف الفبا) منظم می شوند.

این حروف شامل: A-Aluminum, E-Rare Earth, H-Thorium, K-Zirconium, M-Manganese, Q-Silver, S-Silicon, T-Tin and Z-Zinc.

بخش 2: مقدار دو عنصر اصلی را نشان می دهد و شامل شماره های کلی است که بر اساس حروف الفبا می باشد.

بخش 3: آلیاژها با درصد مشابه دو عنصر آلیاژی اصلی از هم جدا می شوند، که شامل یکی از حروف زیر است: حروف مورد استفاده برای نشانه گذاری عناصر آلیاژی موجود در آلیاژهای منیزیم A- اولین ترکیب B- دومین ترکیب C- سومین ترکیب مشخص شده در ASTM D- خلوص بالا E- مقاومت به خوردگی بالا منیزیم کار شده و آلیاژهای منیزیم بوسیله ترکیب حروف و اعداد تعریف می شوند.

این حروف مشخص کننده عناصر آلیاژی هستند که در آلیاژ منیزیم استفاده می شود.

ممکن است پس از حروف، اعداد بیاید که درصد عناصر در آلیاژ منیزیم را نشان می دهد.

همچنین ممکن است حروف اضافی، پس از نمایانگر درصد یباید که نشان دهنده اصلاح کننده های آلیاژ است.

برای مثال حرف A به معنی 1، B به معنی 2 و C به معنی 3 می باشد.

بعنوان مثال در AZ91A : A- نشان دهنده آلومینیوم، این عنصر آلیاژی دارای بیشترین مقدار است.

Z- نشان دهنده روی است، این عنصر آلیاژی دارای دومین مقدار در آلیاژ است.

9- نشان دهنده مقدار گرد شده درصد آلومینیوم است که بین 9.4-8.6 می باشد.

1.

نشان دهنده درصد روی در آلیاژ است.

A- حرف آخر در اینجا نشاندهنده اولین بهینه سازی می باشد.

علامت مربوط به عملیات حرارتی نیز ممکن است با یک خط فاصله به اسم آلیاژ اضافه شود.

ترکیبات آلیاژهای منیزیم منابع اصلی ترکیبات منیزیم شامل: آب دریا (کلرید منیزیم، MgCl2) و مینرال ها شامل: دولومیت (MgCO3.CaCO3) مگنزیت (MgCO3) کارنالیت (6H2O.MgCl2.

KCl) تولید منیزیم از آب دریا: در تولید منیزیم از نمک دریا، منیزیم بعنوان هیدروکسید رسوب کرده و بوسیله واکنش با اسید هیدروکلریک، به کلرید تبدیل می شود.

کلرید منیزیم بوسیله تبخیر محلول بازیافت شده و فلزمنیزیم بوسیله الکترولیز نمک مذاب بدست می آید.

دو فرایند اصلی برای استخراج منیزیم وجود دارد: فرایند سیلیکوترمیک و الکترولیتی.

منیزیم بطور عمومی بوسیله الکترولیز هالیدهای منیزیم بدست می آید.

فرایند سیلیکوترمیک: منیزیم بوسیله فرایند سیلیکوترمیک که در آن اکسیدهای مختلط که بوسیله کلسیناسیون دولومیت، تشکیل می شوند، در دماهای بالا با فروسیلیسیوم کاهش یافته و کریستال هایمنیزیم تشکیل می شوند.

این فرایند، شامل احیای اکسید منیزیم مذاب بوسیله فروسیلیسیوم تحت فشار گاز در دمای حدود 1400 درجه سانتی گراد می باشد.

منیزیم فلزی در این فرایند تشکیل شده، تبخیر می شود و سپس دور از منطقه گرم، تقطیر می گردد.

منیزیم تقطیر شده دارای خلوص 99.95% است و سپس مجددا ذوب و ریخته گری می شود.

فرایند الکترولیت: اولین مرحله از این فرایند فراهم کردن کلرید منیزیم که بطور جزئی دهیدراته شده و یا کارنالیت دهیدراته می باشد.

تغذیه های سلول صنعتی شامل مخلوطی از کلرید منیزیم دهیدراته، کلرید منیزیم جزئی دهیدراته شده و یا کارنالیت دهیدراته می باشد.

کلرید منیزیم دهیدراته شده بوسیله یکی از این دو روش فراهم می شود: کلریده کردن اکسید منیزیم و یا دهیدراته کردن آب نمک کلرید منیزیم.

سلول الکترولیتی شامل مخزن آجر کاری شده است که به محفظه های کاتد و آند تقسیم شده است.

آند گرافیتی هوا- خنک شونده یا آب- خنک شونده و کاتد فولادی در الکترولیت متشکل از کلریدهای قلیایی با افزودنی کلرید منیزیم، غوطه ور می شوند.

دمای کاری بین 750-680 درجه سانتی گراد است.

کلرید منیزیم در سلول الکترولیتی مطابق واکنش زیر تجزیه می شود: MgCl2 → Mg + Cl2 (g) منیزیم فلزی در کاتد تشکیل شده (روشن تر از الکترولیت است) و شناور می شود تا در قسمت کاتد جمع شود.

کلر که محصول فرعی این فرایند است در آند جمع می شود.

از نظر تجاری منیزیم فلز بسیار مهم با کاربردهای زیاد می باشد.

این فلز تنها دو سوم چگالی آلومینیوم را دارد.

به راحتی ماشین کاری، ریخته گری، فورج و جوشکاری می شود.

از این فلز بطور گسترده ای در آلیاژها مخصوصا با آلومینیوم و روی و منگنز استفاده می شود.

آلیاژهای منگنز، از سال 1910 در آلمان استفاده می شده است.

مصارف ساختاری اخیر آلیاژهای منیزیم در بدنه هواپیما، اجزاء موتور و چرخ ها می باشد و امروزه از این آلیاژها در بخش های موتور جت، موشک ها، راکت ها، ابزار قدرت پرتال، دوربین ها و ابزار نوری استفاده می شود.

دورالومین ومگنلیوم آلیاژهای منیزیم هستند.

این فلز همچنین در تکنیک های آتش زا خصوصا بمب های آتش افروز، منور، فشفشه و بعنوان فتیله مواد منفجره برای ترمیت بکار می رود.

همچنین ازمنیزیم در فلش عکاسی استفاده می شود و در سوخت بعضی از راکت ها و موشک ها اضافه می شود.

از این فلز در ساخت چدن نشکن (برای کروی کردن گرافیت ها) نیز استفاده می شود.

کاربرد مهم آن برای جلوگیری از خوردگی آهن و فولاد مورد استفاده در خطوط لوله و قسمت تحتانی کشتی می باشد.

بدین منظور، یک ورق منیزیمی بصورت الکتریکی به آهن متصل می گردد.

اکسیداسیون سریع منیزیم، از اکسیداسیون آهسته تر آهن و خوردگی آن جلوگیری می کند.

محصولات بر پایه منیزیم در محدوده وسیعی از خواص مکانیکی قابل دسترسی هستند.

استحکام کششی و سایر خواص مواد منیزیمی وابسته به ترکیب، شرایط (ریختگی یا کار شده)، جزئیات ساخت، عملیات حرارتی و سایر فاکتورها می باشد.

برای یک ترکیب مشابه، برخی از خواص مکانیکی بطور قابل توجهی با نوع محصول تغییر می کند.

بر این اساس، تعریف نوع ماده، به علاوه ترکیب آلیاژ مهم است.

همچنین جهت ساخت و ضخامت محصول، فاکتورهایی هستند که استحکام و سایر خواص را تحت تاثیر قرار می دهند.

در طراحی مهندسی، مهمترین خواص مکانیکی که معمولا باید در نظر گرفته شوند شامل موارد زیر می باشد: استحکام کششی و استحکام نهایی درصد ازدیاد طول استحکام تسلیم فشاری سختی مقاومت به ضربه محدوده پایداری محدوده ی مقاومتی اثرات منیزیم بر سلامتی انسان پودر منیزیم برای انسان خطرناک نمیباشد و خواص سمی آن پایین میباشد.

با تنفس منیزیم ممکن است ذرات حاصل از منیزیم باعث آسیب به مخاط دهان و قسمتهای فوقانی دستگاه تنفس میشود.

منیزیم باعث آسیبهای شدید در چشم میشود.

شعله حاصل از منیزیم تحت نام Welder's flash نامیده میشود شعله سفید رنگ شدیدی است که مشاهده آن بدون استفاده از عینک باعث آسیب شدید چشها میشود.

دستگاه گوارش: بلع مقدار قابل توجهی از پودر منیزیم باعث مسمومیت شدید میگردد.

تاکنون طعم منیزیم امتحان نشده است، اما به نظر میرسد که سرطانزا نباشد و به جنین آسیب نرساند.

پرتودهی بخار اکسید منیزیم باعث سوختگی میشود.

جوشکاری و فلزات مذاب سبب بروز تب بخار فلز شده و علائمی مانند، تب و لرز، استفراغ، تهوع و دردهای عضلانی را به همراه دارد.

این علائم بعد از 4 تا 12 ساعت پس از پرتودهی منیزیم بروز میکند و تا 48 ساعت طول میکشد.

بخار اکسید منیزیم از سوختن منیزیم بدست می آید.

خطرات فیزیکی: اگر منیزیم به شکل پودر یا ذره در محیط وجود داشته باشد ممکن است با هوا وارد واکنش شود و انفجار اتفاق افتد.

این انفجار تحت نام انفجار غبار یا Dust explosion شناخته شده است.

در شرایط خشک ، جابجایی ها، جریان هوا و ریختن منیزیم میتواند خطرناک باشد.

خطر شیمیایی: منیزیم در تماس با هوا یا محیط مرطوب خودبخود آتش میگیرد و بخارهای سمی و آزاردهنده تولید میکند.