Magie (Mg) là kim loại tương đối cứng, màu trắng bạc, nhẹ, dễ bị xỉn màu khi để ngoài không khí. Các hợp kim magie có trọng lượng nhẹ, độ bền cao, và dễ dàng chế tạo. Magie cũng là nguyên tố hợp kim chính trong hợp kim nhôm. Các hợp kim magie được ứng dụng rất phổ biến trong công nghiệp và đời sống, trong các ngành hàng không, phụ tùng ô tô, dụng cụ cầm tay, hàng thể thao... Mg kim loại còn được sử dụng rất phổ biến trong ngành gang, thép. Nguồn chế tạo magie chủ yếu từ các loại quặng như magnezit, dolomit. Trên thế giới rất nhiều nước đã nghiên cứu chế tạo magie theo nhiều phương pháp khác nhau. Ở nước ta trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh của các ngành công nghiệp phụ trợ, hợp kim magie được dùng nhiều để chế tạo vỏ điện thoại, máy tính... Số lượng các cơ sở sản xuất gang thép ngày một tăng kéo theo lượng tăng về magie để làm chất biến tính và chất khử lưu huỳnh. Ngoài ra với diện tích bờ biển và đại dương rộng lớn, nhu cầu về hợp kim chống ăn mòn, hợp kim để bảo vệ cấu kiện làm việc trong môi trường nước với lượng nguyên tố hợp kim Mg cũng rất lớn.

Nguồn nguyên liệu để chế tạo magie ở nước ta rất phong phú, điển hình là dolomit và magnezit. Nguồn quặng magnezit có ở Gia Lai có trữ lượng 11,13 triệu tấn, nguồn dolomit để chế tạo Mg ở nước ta gần như vô tận, riêng tỉnh Thanh Hóa đã có nhiều mỏ, ở huyện Hà Trung, Nga Sơn trữ lượng rất lớn. Các mỏ đều có giao thông thuận tiện, thành phần quặng rất phù hợp để chế tạo magie. Tuy nhiên cho đến nay, ở nước ta chưa có một nghiên cứu nào về chế tạo magie kim loại, toàn bộ magie đều phải nhập ngoại. Vì vậy, việc nghiên cứu, xây dựng phương pháp chế tạo magie kim loại từ quặng nước nhà không những chỉ đáp ứng nhu cầu về nguồn cung magie cho nước nhà mà còn là phương pháp sử dụng, chế biến tài nguyên nước nhà một cách hợp lý, có lợi.

Trước tình hình đó nhóm nghiên cứu do TS. Ngô Xuân Hùng, Viện công nghệ xạ hiếm, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thăm dò công nghệ điều chế magie kim loại bằng phương pháp nhiệt kim” nhằm xây dựng quy trình chế tạo magie kim loại từ quặng dolomi. Sản phẩm tổng hợp được có hàm lượng Mg 98%. Đối tượng nghiên cứu là dolomit Nga Sơn, Thanh Hóa có thành phần chính là CaCO3.MgCO3.

Đây là đề tài đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu chế tạo magie từ quặng dolomit bằng phương pháp nhiệt kim chân không. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu của đề tài, có thể đi đến một số kết luận như sau:

-  Đề tài đã thực hiện nghiên cứu chế tạo magie kim loại từ dolomit, đã lựa chọn phương pháp Pidgeon với nhiệt độ hoàn nguyên tương đối thấp (1000-1250 oC). Chi phí thực nghiệm vừa đủ, phù hợp với kinh phí và thời gian thực hiện đề tài. Đã chế tạo được 300g magie kim loại có hàm lượng 98,70% Mg. Quặng dolomit Thanh Hóa có thành phần chính là (Ca, Mg) CO3, hàm lượng MgO đạt 22,0%; CaO là 31,0%, sau khi làm giàu, nâng cao hàm lượng bằng cách nung ở 1000oC, thời gian nung 5 giờ để khử CO2 và hơi nước. Hàm lượng tăng lên: MgO đạt 36,0%; CaO đạt 54,0%, dolomit được nghiền trộn cùng với ferosilic và ép viên để chế tạo magie kim loại.

- Đề tài đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm, tìm ra được các thông số hợp lý để sản xuất magie kim loại từ dolomit đó là: Nhiệt độ hoàn nguyên 1200 độ C; Thời gian hoàn nguyên 3 giờ; Tỷ lệ chất hoàn nguyên dùng 30% ferosilic (72%Si).

- Đề tài đã đưa ra được quy trình chế tạo magie từ quặng dolomit cùng với hệ thống thiết bị chế tạo magie từ quặng dolomit.

Kết quả đề tài đã được đăng trên Tạp chí “Thử nghiệm ngày nay” số 13 tháng 11/2018 ISSN 2588-1469.

Các kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần nâng cao sự hiểu biết của cán bộ Trung tâm Công nghệ vật liệu, Viện Công nghệ xạ hiếm về công nghệ điều chế magie kim loại. Hơn nữa, Magie kim loại là vật liệu được sử dụng nhiều trong đời sống dân sinh và sản xuất hàng công nghiệp. Bột magie cũng được ứng dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất pháo hoa, pháo sáng hoặc dùng làm chất hoàn nguyên sản xuất titan kim loại do đó nhóm đề tài đề xuất nghiên cứu quá trình sản xuất magie kim loại ở quy mô lớn hơn.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 16649/2019) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

P.T.T (NASATI)