Magnesium on kahdeksas yleisin elementti maailmankaikkeudessa ja maankuoressa. Sillä on laaja käyttötarkoitus teollisuudessa ja se on myös tärkeä osa lääkkeitä. Sitä käytetään usein alumiiniseoksena; magnesiumin lisääminen keventää alumiinin painoa vaikuttamatta negatiivisesti sen mekaanisiin, valmistus- ja hitsausominaisuuksiin. Magnesiumia käytetään myös pyrotekniikassa ja se voi auttaa rauhoittamaan vatsavaivoja.
Huolimatta siitä, että se on helppo löytää, magnesiumia ei koskaan löydetä vapaasta luonnosta. Tämän seurauksena on kehitetty monia erilaisia menetelmiä magnesiumin erottamiseksi muista aineista.
Magnesiumin tuotantotekniikat
Käytettävän resurssin sijainnista ja tyypistä riippuen tarkentamiseen voidaan käyttää monenlaisia tuotantomenetelmiä magnesium metalli. Tämä johtuu kahdesta tekijästä. Ensinnäkin magnesiumia on hyvin runsaasti, mikä mahdollistaa tuotannon monissa paikoissa. Toiseksi sen loppukäyttösovellukset ovat hintaherkät, mikä kannustaa ostajia etsimään jatkuvasti mahdollisimman alhaisia kustannuslähteitä.
Uuttaminen dolomiitista ja magnesiittimalmista
Sähkökemiallisia prosesseja käytetään metallin uuttamiseen dolomiitista ja magnesiittimalmista. Kun dolomiitti murskataan, paahdetaan ja sekoitetaan meriveden kanssa suurissa säiliöissä, magnesiumhydroksidi laskeutuu pohjaan. Kuumennus, koksin sekoittaminen ja reagointi kloorin kanssa tuottaa sitten sulaa magnesiumkloridia. Tämä voidaan elektrolysoida vapauttaen magnesiumia, joka kelluu pintaan.
Uuttaminen merisuolasta
Magnesium uutetaan myös suolaliuoksista, joka sisältää noin 10 prosenttia magnesiumkloridia. Näissä lähteissä oleva magnesiumkloridi sisältää edelleen merkittäviä määriä vettä, ja se on kuivattava, jotta magnesiumkloridi saataisiin vedettömäksi, ennen kuin se voidaan elektrolysoida metallin tuottamiseksi.
Suolavedessä voi olla myös korkea magnesiumpitoisuus. Ensimmäisen merivedestä uutetun magnesiummetallin tuotti Dow Chemicals Texasin Freeportin tehtaallaan vuonna 1948. Freeportin laitos toimi vuoteen 1998 asti, mutta tällä hetkellä ainoa jäljellä oleva suolaisen magnesiumin tuottaja on Kuolleenmeren magnesium Oy. (Israel) - Israel Chemicals Ltd: n yhteisyritys ja Volkswagen AG.
Uuttaminen Pidgeon-prosessin kautta
Viimeisten 20 vuoden aikana yhdestä vähiten tehokkaista magnesintuotantomenetelmistä on omituisella tavalla tullut yleisin. Tohtori Lloyd Pidgeonin kehittämä Pidgeon-prosessi on sekä energia- että työvoimavaltainen termisen pelkistyksen muoto.
Tässä prosessissa suljetut, nikkeli-kromiterässeoksesta valmistetut retortit täytetään kalsinoidun dolomiittimalmin ja ferropiiniseoksella, joita kuumennetaan, kunnes muodostuu magnesiumkruunu. Jokainen sykli kestää noin 11 tuntia, vaatii tyhjiöputkien manuaalisen täyttämisen ja tyhjentämisen, ja kuluttaa noin 11 tonnia raaka-aineita jokaista tuotettua magnesiumitonnia kohti.
Syy Pidgeonin prosessin laajaan käyttöön johtuu tuotannon siirtymisestä hiilirikkaisiin maakuntiin Pohjois-Keski-Kiinassa, jossa työ- ja energiakustannukset ovat huomattavasti alhaisemmat kuin muulla magnesiumin tuotannolla alueilla. Magnesium.comin mukaan Kiina tuotti vuonna 1992 vain 7 388 tonnia magnesiumia. Vuoteen 2010 mennessä tämän määrän arvioitiin olevan 800 000 tonnia eli yli 85% maailman tuotannosta.
Monet maat Kiinan lisäksi tuottavat edelleen magnesiumia, mukaan lukien Venäjä, Israel, Kazakstan ja Kanada. Vuotuinen tuotanto kussakin näistä maista on kuitenkin alle 40 000 tonnia.