镁在空气中燃烧-轻质金属——镁的自述

轻质金属——镁的自述

◎ 吕庆阶

我叫镁（Mg），是人类的好朋友。我呈银白色，常温下密度为1.75克/立方厘米，是最轻质的商用金属工程结构材料，熔点为650℃，沸点为1090℃。我的化学性质活泼，能导电、导热；合金加工性能良好，抗腐蚀强度大，韧性好，无磁性；在空气中易与氧气化合，燃烧时发出含紫外线的强光。

镁与钢、铝、塑料等工程材料相比，具有诸多的优异特性：一是比强度（强度与密度的比值）和比刚度高。密度小，质量轻，仅为铝合金质量的三分之二，在惰性气体保护下，机械加工性较好（制粉、切割），适合于压铸成型、液态成型，性能优越，而且具有薄壁铸造性能。二是电磁波屏蔽效果好，适用于生产便携式电脑外壳、手机外壳等。三是散热性好，用镁压铸的电脑壳或电视机外壳可以不需要散热孔，能防止尘埃异物进入机器内部。四是阻尼减震降噪能力强，吸震性好，可用于生产对震动敏感的电子零组件托架、避震器及气动工具等产品。另外，镁还可以集中回收再利用。

白云石矿

方镁石

水镁石矿

镁的合金应用自21世纪以来，主要用途是制造轻质合金。近年来，镁的合金开始代替钢铁和铝合金，广泛用于汽车、飞机、火箭、宇航器、船舰制造业，以及电动汽车、智能汽车、摩托车、电单车、3C产品等。

镁的轻质合金主要用于汽车制造，可使汽车质量每降低100千克，每百千米油耗减少0.7升；汽车质量每降低10%，燃油效率可以提高5.5%，并减少汽车废气排放和环境污染。一些发达国家不断加强对汽车等交通工具能源消耗和废气污染的限制，促使汽车制造厂重视轻量化汽车的发展，因此，越来越多的汽车制造厂选用镁轻质合金来生产新型环保的轻量化汽车。采用镁轻质合金生产绿色概念摩托车，整车减轻6000克，从而使摩托车的一氧化碳、氮氧化物排放量降低约70%，可达到并超过欧洲1号排放标准。

在传统工业中，镁作为金属还原剂，可用于钛、锆、铀、铍、铪等金属的还原；在生铁中加入0.05%的镁可制成球墨铸铁；纯净的金属镁在国防工业中可用于制造照明弹、燃烧弹。镁的主要矿物菱美矿在耐火材料工业上，可以制造镁砖、铬镁砖；在橡胶工业上，可作为硫化促进剂；在胶凝材料工业上，可用来制造含镁水泥（绝热和隔音效果好）；在化学工业上，可用来制造硫酸镁和含镁药剂。

当前，镁在高性能合金研制方面包括：一是阻燃镁合金。通过在镁合金中添加微量钡、镓、铼等表面活性元素，可开发镁、铝、锌、铼等阻燃镁合金，有效地阻止镁合金熔炼过程中的剧烈氧化燃烧，燃点从520℃大幅提高到760℃镁在空气中燃烧，实现阻燃镁合金无保护熔炼。二是低成本高强度铸造镁合金。利用稀土元素的强化效果，通过调整铼和锌的比例，开发低成本的高强度铸造镁合金。三是高强度耐高温变形镁合金。通过调整钆和钇、铼和锌的比例，综合运用固溶强化、时效强化、长周期有序结构强化和形变强化等，开发高强度耐高温的变形镁合金。目前，这些研制都取得了新突破和丰硕成果，使镁的应用领域得到不断拓展！

菱镁矿

白云岩

镁锭

近年来镁在空气中燃烧，镁的生产和消费呈快速上升趋势，是21世纪以来需求增长最快的几种金属之一。

自然界中含镁的矿物很多，如方镁石、氯镁石、水镁石、氟镁石、硼镁石、菱镁矿、水菱镁矿、白云石、羟磷镁石、硅镁石、光卤石等，但只有菱镁矿（含氧化镁47.81%）、白云石（含氧化镁21.7%）、水镁石（含氧化镁69.0%）是主要的工业矿物。镁的主要矿床类型有：碳酸盐岩中层状交代菱镁矿床、蛇纹岩中风化壳下隐晶质菱镁矿床、沉积型白云岩矿床（镁矿物为白云石）、水镁石矿床、光卤石矿床（海水、盐湖、卤水等）。

镁是地球上储量最丰富的轻质金属元素之一，蕴藏量丰富，在地壳中含量排第八位，地壳丰度为2%。据《世界矿产资源年评》，至2008年，世界上菱镁矿的储量为28亿吨，基础储量为47亿吨，主要分布在中国、俄罗斯、朝鲜、澳大利亚和土耳其等国。镁主要来自海水、卤水、白云石、菱镁矿和水镁石等含镁物质。美国地质调查局估计，世界上菱镁矿资源量约为120亿吨。此外，还有几百万吨水镁石和大量的炼镁白云岩（白云石）。另外，海水中则蕴藏着更多的镁，估计含镁6×1016吨。

中国的镁资源储量十分丰富，资源总量居世界第一。菱镁矿储量居世界首位，已探明储量31.45亿吨，占世界菱镁矿总储量的22.5%；白云石资源遍布全国各省（区），特别是山西、宁夏、河南、广西等省（区），现已探明储量40亿吨以上；中国4大盐湖区镁盐矿产资源远景储量数十亿吨。

镁资源在广西也非常丰富，含镁白云石矿遍布广西各市、县，估计资源储量在20亿吨以上。特别是柳城县，炼镁白云岩（白云石）矿储量超过4亿吨，潜在经济价值在4306亿元人民币以上。

（作者单位：广西区域地质调查研究院）

注：文章所附图片均来源于网络。

来源 |《南方自然资源》杂志

编辑 | 陈楚静

校对 | 周美

审核 | 莫萍

审签 | 韦玲

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