Vendredi, Février 11 2011 04: 27

Magnésium

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Gunnar Nordberg

Le magnésium (Mg) est le métal structurel le plus léger connu. Il est 40% plus léger que l'aluminium. Le magnésium métallique peut être laminé et étiré lorsqu'il est chauffé entre 300 et 475 ºC, mais il est cassant en dessous de cette température et est susceptible de brûler s'il est chauffé bien au-dessus. Il est soluble dans et forme des composés avec un certain nombre d'acides, mais n'est pas affecté par les acides fluorhydrique ou chromique. Contrairement à l'aluminium, il résiste à la corrosion alcaline.

Occurrence et utilisations

Le magnésium n'existe pas à l'état pur dans la nature, mais se trouve généralement sous l'une des formes suivantes : dolomie (CaCO3·MgCO3), magnésite (MgCO3), brucite (Mg(OH)2), périclase (MgO), carnallite (KClMgCl2· 6H2O) ou kiesérite (MgSO4· H2O). De plus, on le trouve sous forme de silicate dans l'amiante et le talc. Le magnésium est si largement répandu sur la terre que les installations de traitement et de transport du minerai sont souvent les facteurs déterminants dans le choix d'un site pour l'exploitation minière.

Le magnésium est utilisé, principalement sous forme d'alliage, pour les composants d'avions, de navires, d'automobiles, de machines et d'outils à main pour lesquels légèreté et résistance sont requises. Il est utilisé dans la fabrication d'instruments de précision et de miroirs optiques, et dans la récupération du titane. Le magnésium est également largement utilisé dans les équipements militaires. Parce qu'il brûle avec une lumière si intense, le magnésium est largement utilisé dans la pyrotechnie, les fusées éclairantes, les balles incendiaires et traçantes, et dans les ampoules flash.

L'oxyde de magnésium a un point de fusion élevé (2,500 XNUMX ºC) et est souvent incorporé dans les revêtements des réfractaires. C'est également un composant des aliments pour animaux, des engrais, des isolants, des panneaux muraux, des additifs pétroliers et des éléments chauffants électriques. L'oxyde de magnésium est utile dans l'industrie des pâtes et papiers. De plus, il sert d'accélérateur dans l'industrie du caoutchouc et de réflecteur dans les instruments optiques.

D'autres composés importants comprennent chlorure de magnésium, hydroxyde de magnésium, nitrate de magnésium et sulfate de magnésium. Le chlorure de magnésium est un composant des extincteurs et de la céramique. C'est aussi un agent en ignifugation du bois et en fabrication textile et papier. Le chlorure de magnésium est un intermédiaire chimique pour oxychlorure de magnésium, qui est utilisé pour le ciment. Un mélange d'oxyde de magnésium et de chlorure de magnésium forme une pâte utile pour les sols. L'hydroxyde de magnésium est utile pour la neutralisation des acides dans l'industrie chimique. Il est également utilisé dans le traitement de l'uranium et dans le raffinage du sucre. L'hydroxyde de magnésium sert d'additif résiduel au mazout et d'ingrédient dans le dentifrice et la poudre d'estomac antiacide. Nitrate de magnésium est utilisé en pyrotechnie et comme catalyseur dans la fabrication de produits pétrochimiques. Sulfate de magnésium a de nombreuses fonctions dans l'industrie textile, notamment le lestage du coton et de la soie, l'ignifugation des tissus, la teinture et l'impression des calicots. Il trouve également une utilisation dans les engrais, les explosifs, les allumettes, l'eau minérale, la céramique et les lotions cosmétiques, ainsi que dans la fabrication de papiers nacrés et givrés. Le sulfate de magnésium augmente l'action blanchissante de la chaux chlorée et agit comme agent correcteur d'eau dans l'industrie brassicole et comme cathartique et analgésique en médecine.

Alliages. Lorsque le magnésium est allié à d'autres métaux, tels que le manganèse, l'aluminium et le zinc, il améliore leur ténacité et leur résistance à la déformation. En combinaison avec le lithium, le cérium, le thorium et le zirconium, des alliages sont produits qui ont un rapport résistance/poids amélioré, ainsi que des propriétés de résistance à la chaleur considérables. Cela les rend inestimables dans les industries aéronautique et aérospatiale pour la construction de moteurs à réaction, de lance-roquettes et de véhicules spatiaux. Un grand nombre d'alliages, contenant tous plus de 85 % de magnésium, sont connus sous le nom général de métal Dow.

Dangers

Rôles biologiques. Ingrédient essentiel de la chlorophylle, les besoins en magnésium du corps humain sont en grande partie assurés par la consommation de légumes verts. Le corps humain moyen contient environ 25 g de magnésium. C'est le quatrième cation le plus abondant dans l'organisme, après le calcium, le sodium et le potassium. L'oxydation des aliments libère de l'énergie, qui est stockée dans les liaisons phosphate à haute énergie. On pense que ce processus de phosphorylation oxydative s'effectue dans les mitochondries des cellules et que le magnésium est nécessaire à cette réaction.

Une carence en magnésium produite expérimentalement chez le rat entraîne une dilatation des vaisseaux sanguins périphériques et plus tard une hyperexcitabilité et des convulsions. Une tétanie similaire à celle associée à l'hypocalcémie s'est produite chez les veaux nourris uniquement avec du lait. Les animaux plus âgés souffrant d'une carence en magnésium ont développé des « décalages d'herbe », une condition qui semble être associée à une malabsorption plutôt qu'à un manque de magnésium dans le fourrage.

Des cas de tétanie magnésienne ressemblant à ceux causés par une carence en calcium ont été décrits chez l'homme. Dans les cas signalés, cependant, un "facteur de conditionnement", tel qu'un vomissement excessif ou une perte de liquide, a été présent, en plus d'un apport alimentaire inadéquat. Étant donné que cette tétanie ressemble cliniquement à celle causée par une carence en calcium, un diagnostic ne peut être posé qu'en déterminant les taux sanguins de calcium et de magnésium. Les taux sanguins normaux varient de 1.8 à 3 mg par 100 cm3, et il a été constaté que les personnes ont tendance à tomber dans le coma lorsque la concentration sanguine approche 17 mg pour cent. Des « tumeurs aéroformes » dues au dégagement d'hydrogène ont été produites chez des animaux en introduisant du magnésium finement divisé dans les tissus.

Toxicité. Le magnésium et les alliages contenant 85 % du métal peuvent être considérés ensemble dans leurs propriétés toxicologiques. Dans l'industrie, leur toxicité est considérée comme faible. Les composés les plus utilisés, magnésite et dolomite, peut irriter les voies respiratoires. Cependant, les fumées de l'oxyde de magnésium, comme celles de certains autres métaux, peuvent provoquer la fièvre des fondeurs. Certains chercheurs ont signalé une incidence plus élevée de troubles digestifs chez les travailleurs des usines de magnésium et suggèrent qu'une relation peut exister entre l'absorption du magnésium et les ulcères gastroduodénaux. Dans la fonderie de coulée de magnésium ou d'alliages à haute teneur en magnésium, des flux de fluorure et des inhibiteurs contenant du soufre sont utilisés afin de séparer le métal fondu de l'air avec une couche de dioxyde de soufre. Cela évite les brûlures lors des opérations de coulée, mais les fumées de fluorures ou de dioxyde de soufre pourraient présenter un plus grand danger.

Le plus grand danger lié à la manipulation du magnésium est celui du feu. De petits fragments de métal, tels que ceux qui résulteraient du meulage, du polissage ou de l'usinage, peuvent facilement être enflammés par une étincelle ou une flamme fortuite, et comme ils brûlent à une température de 1,250 XNUMX ºC, ces fragments peuvent provoquer des lésions destructrices profondes de la peau. Des accidents de ce type se sont produits lorsqu'un outil a été affûté sur une meule qui servait auparavant à meuler des pièces moulées en alliage de magnésium. De plus, le magnésium réagit avec l'eau et les acides, formant de l'hydrogène gazeux combustible.

Des éclats de magnésium pénétrant dans la peau ou pénétrant dans des plaies profondes pourraient provoquer des « tumeurs aéroformes » du type déjà mentionné. Ce serait plutôt exceptionnel ; cependant, les plaies contaminées par le magnésium sont très lentes à cicatriser. La poussière fine provenant du polissage du magnésium peut être irritante pour les yeux et les voies respiratoires, mais elle n'est pas spécifiquement toxique.

Mesures de sécurité et de santé

Comme pour tout processus industriel potentiellement dangereux, une attention constante est nécessaire lors de la manipulation et du travail du magnésium. Les personnes engagées dans la coulée du métal doivent porter des tabliers et des protections pour les mains en cuir ou en un autre matériau approprié pour les protéger contre les "éclaboussures" de petites particules. Des écrans faciaux transparents doivent également être portés comme protection faciale, en particulier pour les yeux. Lorsque les travailleurs sont exposés à la poussière de magnésium, les lentilles de contact ne doivent pas être portées et des douches oculaires doivent être immédiatement disponibles. Les travailleurs qui usinent ou polissent le métal doivent porter des combinaisons auxquelles de petits fragments de métal n'adhèrent pas. Une ventilation par aspiration locale suffisante est également essentielle dans les zones où des vapeurs d'oxyde de magnésium peuvent se développer, en plus d'une bonne ventilation générale. Les outils de coupe doivent être tranchants, car les outils émoussés peuvent chauffer le métal jusqu'au point d'inflammation.

Les bâtiments dans lesquels le magnésium est coulé ou usiné devraient être construits, si possible, avec des matériaux ininflammables et sans rebords ou protubérances sur lesquels la poussière de magnésium pourrait s'accumuler. L'accumulation de copeaux et de « copeaux » doit être évitée, de préférence par un balayage humide. Jusqu'à leur élimination finale, les raclures doivent être collectées dans de petits conteneurs et mises à part à intervalles sûrs. La méthode la plus sûre d'élimination des déchets de magnésium est probablement l'humidification et l'enfouissement.

Étant donné que l'inflammation accidentelle du magnésium présente un grave risque d'incendie, une formation en matière d'incendie et des installations de lutte contre les incendies adéquates sont essentielles. Les travailleurs doivent être formés à ne jamais utiliser d'eau pour combattre un tel incendie, car cela ne fait que disperser les fragments en feu et peut propager le feu. Parmi les matériaux qui ont été suggérés pour le contrôle de tels incendies figurent le carbone et le sable. Des poussières anti-incendie préparées dans le commerce sont également disponibles, dont l'une se compose de polyéthylène en poudre et de borate de sodium.

 

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