Métodos de fundición de magnesio: electrólisis y proceso Pidgeon
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Las dos rutas principales hacia el magnesio metálico
El magnesio es el metal estructural más liviano, producido comercialmente mediante dos procesos fundamentalmente diferentes: electrólisis del cloruro de magnesio y reducción térmica del óxido de magnesio. La ruta electrolítica domina en América del Norte, Medio Oriente y partes de Europa donde hay electricidad de bajo costo-disponible; La ruta silicotérmica Pidgeon domina la producción en China, que suministra la mayor parte del magnesio del mundo.
Fundición de magnesio electrolítico
El proceso electrolítico comienza con cloruro de magnesio procedente de agua de mar, salmuera, magnesita o carnalita. El cloruro se purifica y deshidrata hasta obtener MgCl2 anhidro, que luego se electroliza en estado fundido: el magnesio metálico se deposita en el cátodo y el cloro gaseoso en el ánodo. El cloro se captura y se recicla en el paso de producción de cloruro. Las tecnologías celulares clave incluyen el proceso Dow (basado en agua de mar-), el proceso de carnalita y los procesos de cloruro de magnesia-(tipo AMC-). Debido a que el proceso funciona continuamente y recicla cloro, su uso de energía por tonelada es competitivo, normalmente 13 000-18 000 kWh, según el tipo de celda y la pureza del alimento. La alimentación anhidra de alta pureza es esencial, ya que el agua y el óxido en el electrolito provocan pérdidas y lodos.
El proceso Pidgeon (silicotérmico)
El proceso Pidgeon es una ruta de reducción térmica por lotes. La dolomita calcinada (dolima, CaO.MgO) se mezcla con ferrosilicio, típicamente FeSi75, y se briqueta. Las briquetas se cargan en retortas hechas de acero-resistente al calor, calentadas a aproximadamente 1150-1200 grados en alto vacío. El silicio reduce el óxido de magnesio: se desprende vapor de magnesio y se condensa en el extremo enfriado de la retorta como magnesio cristalino, que luego se funde y se moldea en lingotes. El proceso es relativamente simple y requiere una inversión modesta, razón por la cual se expandió rápidamente en China. Sus desventajas son la alta intensidad energética, la operación por lotes, la gran cantidad de mano de obra y la carga ambiental del acero de aleación de la retorta y el consumo de energía.
Comparación de procesos
| Parámetro | Ruta electrolítica | proceso de paloma |
| Materia prima | MgCl2 de salmuera/agua de mar/magnesita | Dolomita calcinada + ferrosilicio |
| Intensidad energética | Moderado-alto, dominado por la electricidad | Alto vacío térmico plus |
| Escala y continuidad | Continuo, a gran escala | Basado en lotes y réplicas- |
| Inversión | Alto | Más bajo |
| Carga ambiental | Menor por tonelada en plantas modernas | Más arriba, con problemas de polvo y energía. |
El papel del ferrosilicio
El ferrosilicio, normalmente FeSi75, es el reductor en el proceso Pidgeon: se consumen aproximadamente entre 1,1 y 1,3 toneladas de FeSi75 por tonelada de magnesio, lo que hace que el ferrosilicio represente una parte importante del coste de producción del magnesio. Por lo tanto, su precio y disponibilidad influyen directamente en la economía mundial del suministro de magnesio, y el contenido de silicio y los niveles de impurezas del ferrosilicio afectan la eficiencia de reducción y la vida útil de la retorta.
Pureza del producto y aplicaciones
Ambas rutas producen magnesio al 99,8% o más después del refinado. El magnesio se utiliza en aleaciones de aluminio (el mercado más grande), fundición a presión para componentes automotrices, desulfuración de acero, reducción de titanio y ánodos de sacrificio. La elección de la ruta de fundición no cambia las propiedades del metal, pero sí cambia la estructura de costos y la geografía del suministro, lo cual es importante para la contratación-a largo plazo.
Preguntas frecuentes
1. ¿Qué método de fundición de magnesio es mejor?
No existe una respuesta universal. La electrólisis es más eficiente energéticamente-y más limpia a escala, pero requiere mucho capital y energía barata. El proceso Pidgeon necesita menos inversión y es adecuado para regiones con dolomita, carbón y ferrosilicio disponibles, pero consume más energía- y mano de obra-. Elija según los recursos locales, el costo de la energía y el capital.
2. ¿Cuánto ferrosilicio se utiliza por tonelada de magnesio?
El consumo típico es de aproximadamente 1,1-1,3 toneladas de FeSi75 por tonelada de magnesio, dependiendo de la calidad del reductor, el control del proceso y la recuperación. Por lo tanto, el precio del ferrosilicio es un factor clave del costo de producción de la ruta Pidgeon.
3. ¿El magnesio Pidgeon es de menor calidad que el magnesio electrolítico?
No. Después del refinado, ambas rutas producen magnesio comercial de pureza comparable, normalmente entre 99,8 y 99,95 %. La ruta afecta el costo y la huella ambiental, no la calidad intrínseca del metal final.
4. ¿Por qué China domina la producción de magnesio?
China tiene abundante capacidad energética basada en dolomita, carbón-y ferrosilicio, que en conjunto favorecen el proceso Pidgeon. El corto flujo del proceso y la menor inversión permitieron un rápido crecimiento de la capacidad. Otras regiones dependen de la electrólisis donde existe energía hidroeléctrica o nuclear barata.
5. ¿Qué problemas ambientales están asociados con la fundición de magnesio?
El proceso Pidgeon consume mucha energía-y genera polvo, retortas gastadas y escoria; La energía basada en el carbón-añade emisiones indirectas. Las plantas electrolíticas deben gestionar con cuidado los residuos de cloro y cloruro. Los productores modernos están mejorando la eficiencia y el tratamiento de residuos en ambas rutas.
