پودر منیزیم چطور به دست می آید؟

پودر منیزیم (Magnesium Powder) یکی از فلزات بسیار واکنش‌پذیر و سبک است که به‌ویژه در صنایع پیروتکنیک، آلیاژسازی، هوافضا، داروسازی و متالورژی کاربرد فراوان دارد. روش‌های تولید پودر منیزیم متفاوت‌اند، اما در صنعت، از دو روش اصلی استفاده می‌شود:

✅ ۱. تولید از منیزیم فلزی جامد (روش مکانیکی – آسیاب)

این روش رایج‌ترین و کم‌خطرترین روش تولید پودر منیزیم است:

مراحل:

1. منیزیم فلزی خالص به‌صورت شمش، میله یا نوار تهیه می‌شود.
2. با دستگاه آسیاب (Ball Mill یا Hammer Mill)، فلز به پودر ریز خرد می‌شود.
3. محیط آسیاب معمولاً در اتمسفر بی‌اثر (آرگون یا نیتروژن خشک) یا همراه روغن معدنی انجام می‌شود تا از احتراق خودبه‌خودی جلوگیری شود.
4. پودر غربال می‌شود تا دانه‌بندی‌های مختلف (مش‌های گوناگون) به‌دست آید.

📌 نکته ایمنی: پودر منیزیم در حالت خشک بسیار قابل اشتعال و انفجاری است. هنگام آسیاب‌کاری باید از جرقه، گرما و تماس با هوا جلوگیری شود.

✅ ۲. روش شیمیایی – رسوب الکترولیتی یا تقلیل

در این روش ابتدا فلز منیزیم تولید شده، سپس به پودر تبدیل می‌شود:

الف) فرایند Pidgeon (کاهشی – صنعتی):

• از دولومیت (CaMg(CO₃)₂) استفاده می‌شود.

• با فروسیلیکون در دمای بالا (1200–1600°C) منیزیم احیا می‌شود:

  $$2MgO + 2CaO + FeSi \rightarrow 2Mg + Ca_2SiO_4 + Fe$$

• منیزیم به‌صورت بخار تولید شده، سپس میعان شده و در ادامه پودر می‌شود.

ب) الکترولیز نمک‌های منیزیم (مانند کلرید منیزیم):

• در حمام نمک مذاب MgCl₂، الکترولیز انجام می‌شود.
• منیزیم در کاتد رسوب می‌کند.
• سپس منیزیم جامد به پودر آسیاب می‌شود.

✅ ویژگی‌های پودر منیزیم تولیدی

✅ موارد استفاده

• پیروتکنیک (افکت‌های سفید و شدید نورانی)
• جوشکاری ترمیت
• متالورژی پودر (آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم)
• سوخت‌های موشکی
• داروسازی (به عنوان عامل احیای شیمیایی)

فرایند Pidgeon یکی از مهم‌ترین روش‌های صنعتی و سنتی استخراج فلز منیزیم (Mg) از سنگ معدن دولومیت (CaMg(CO₃)₂) است. این روش در کشورهایی مانند چین بسیار پرکاربرد است، زیرا تجهیزات ساده‌تر و سرمایه‌گذاری اولیه کمتری نسبت به الکترولیز دارد.

🔹 مراحل تبدیل دولومیت به منیزیم در فرایند Pidgeon:

✅ 1. آماده‌سازی دولومیت (Calcination)

• ابتدا دولومیت خام در دمای حدود 1000–1100°C در کوره دوار (rotary kiln) کلسینه می‌شود:

  $$CaMg(CO₃)₂ \rightarrow CaO + MgO + 2CO₂↑$$

• در این مرحله اکسید کلسیم (CaO) و اکسید منیزیم (MgO) به‌دست می‌آید.

✅ 2. اختلاط با عامل کاهنده (فرّوسیلیکون)

• مخلوطی از CaO + MgO با فرّوسیلیکون (FeSi) و گاهی فلورسپار (CaF₂) به‌عنوان کمک‌ذوب، ترکیب می‌شود.

✅ 3. احیای حرارتی (Reduction Furnace)

• مخلوط بالا در کوره‌های خلأ یا نیمه‌خلأ در دمای حدود 1150–1250°C حرارت داده می‌شود.

• در این شرایط MgO با Si موجود در FeSi واکنش می‌دهد:

  $$2MgO + 2CaO + FeSi \rightarrow 2Mg↑ + Ca₂SiO₄ + Fe$$

• بخار منیزیم (Mg vapor) آزاد می‌شود.

✅ 4. تقطیر و میعان

• بخار منیزیم به‌صورت گاز فلزی Mg از محفظه واکنش خارج و در کندانسورهای فلزی خنک (معمولاً با استفاده از فولاد ضدزنگ) سرد شده و به‌صورت جامد رسوب می‌کند (معمولاً به شکل کریستال‌های منیزیم خام یا گلوله‌ای).

✅ 5. تصفیه و پودر شدن

• منیزیم خام ممکن است تصفیه و ریخته‌گری شود.
• برای برخی کاربردها، آن را به‌وسیله آسیاب‌های مکانیکی تبدیل به پودر منیزیم می‌کنند.

🔸 ویژگی‌های فرایند Pidgeon:

🔹 نتیجه نهایی

خروجی این فرایند منیزیم فلزی با خلوص بالا است که به‌راحتی در قالب شمش یا پودر برای مصارف صنعتی و پیروتکنیک قابل‌استفاده است.