Oxyde de magnésium

Communément appelée magnésie, il doit son nom à la peuplade grecque des Magnètes, originaire de Thessalie, qui combattit à Troie, implanta deux colonies en Ionie, et laissa aussi à la postérité les noms de magnésium (cf. Magnésium) et magnétisme (cf. Fer).

C’est dans la région de Magnésia sur Maeander (une rivière qui faisait beaucoup de… méandres, déjà du temps d’Homère !) que l’on trouvait un minéral naturel, la « périclase » composée d’oxyde de magnésium mélangé à de l’oxyde de fer Fe3O4… qui devait ainsi prendre le nom dérivé de magnétite, attirable à l’aimant.

L’oxyde de magnésium, de formule MgO, est une poudre blanche hygroscopique. De masse molaire M= 40,3, c’est un oxyde réfractaire dont la température de fusion est de 2 800°C. Il peut être obtenu par calcination de la brucite, Mg(OH)2, mais sa production se fait principalement à partir de deux voies principales :

    • le carbonate de magnésium présent dans le minerai magnésite, par simple calcination entre 800 et 1 000 ° C
      MgCO3 ------> MgO + CO2
    • le chlorure de magnésium extrait de saumures naturelles ou de l’eau de mer, certaines mers fermées ou lacs en étant particulièrement riches. On procède alors en deux étapes :
    1. précipitation de l’hydroxyde par la chaux dans une saumure concentrée
      MgCl2 + CaO + H2O ------> Mg(OH)2 + CaCl2
    2. puis calcination de l’hydroxyde
      Mg(OH)2 ------> MgO + H2O

La température de calcination détermine la microstructure et la granulométrie de la magnésie obtenue :

    • en dessous de 1 000°C, la granulométrie est fine, le produit est peu cristallisé et peu aggloméré, il est réactif. La poudre obtenue est utilisée comme pigment en peinture, charge dans le papier et pour certaines matières plastiques. Sous sa forme hydratée, c’est évidemment un agent de neutralisation,
    • entre 1 000 et 1 500 °C, mieux cristallisée, moins réactive, c’est un engrais pour les sols un peu acides, il entre aussi dans certaines compositions d’aliments pour bétail. C’est également un additif alimentaire anti-agglomérant, dans les crèmes notamment (code E 530),
    • Entre 1 500 et 2 000°C, on obtient un matériau fritté, c’est à dire avec une granulométrie plus grossière, des particules bien cristallisées, très stables même à haute température.

Cette magnésie est utilisée comme matériau réfractaire pour la fabrication de briques ou de blocs pour la construction de fours et comme revêtements internes des creusets, en métallurgie de l’acier notamment. Les poudres sont liées avec un liant organique et un peu de fluorure de lithium et environ 5 % d’eau après pressage sous forme de briques, un séchage à 60 °C, suivi d’un frittage à 1 700 °C.

Pour les procédés d’aciéries à l’oxygène, on ajoute souvent du brai qui se transforme en graphite lors du frittage et qui donne une meilleure résistance à l’abrasion par l’acier fondue et le laitier en modifiant le mouillage à la surface du revêtement réfractaire du convertisseur.

Une mention particulière doit être faite au sujet de la magnésie électro-fondue. A très haute température, la magnésie peut devenir conductrice de l’électricité, elle est alors fondue au four électrique et façonnée en blocs ou objets divers qui trouvent leur application dans le chauffage domestique, les résistances industrielles, et les bougies pour l’automobile en dehors des applications pour les hauts réfractaires.

La magnésie ne doit pas être confondue avec le carbonate de magnésium qui est improprement appelé magnésie. Le carbonate de magnésium a une structure cristallographique où l’on peut identifier facilement des plans de clivage qui lui confèrent une propriété très utilisée dans différents sports : c’est de se déposer facilement sur les mains par simple frottement d’un bloc de carbonate. La poudre blanche ainsi produite sert ensuite aux athlètes pour mieux agripper l’appareil comme par exemple les barres fixes ou parallèles sans glisser.

Pensée du jour
« A très haute température ou à très haut niveau, la magnésie aide à la performance »

Sources

Pour en savoir plus

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