İçeriğe atla

Pidgeon süreci

Pidgeon işleminden elde edilen buharla biriktirilmiş magnezyum kristalleri

Pidgeon süreci veya Pidgeon prosesi, silikotermik indirgeme yoluyla magnezyum metali üretim yöntemlerinden biridir.[1] Pratik üretim için kabaca 35-40 MWh/ton metal üretilmesi gerekir ki bu da erimiş tuz elektrolitik üretim yöntemleriyle aynı seviyede olmakla birlikte teorik minimum 7 MWh/ton değerinin üzerindedir.

Kimya

Bu sürecin temel kimyasal denklemi şöyledir:

Si(k) + 2 MgO(k) → SiO2(k) + 2 Mg(g) (yüksek sıcaklık, damıtma kaynama bölgesi)

Silisyum ve periklaz tepkimeye girerek silika ve magnezyum üretir.

Ellingham diyagramlarına göre bu reaksiyon termodinamik olarak elverişsiz olsa da, Le Chatelier'in denge prensibine uygun olarak, sürekli ısı sağlanması ve ürünlerden birinin uzaklaştırılmasıyla, yani magnezyum buharının damıtılmasıyla yine de sağa doğru yönlendirilebilir. Magnezyum metalinin atmosferik basınçtaki kaynama noktası nispeten düşüktür ve sadece 1090 °C'dir. Kaynama noktası vakumda daha da düşüktür. Düşük sıcaklıklara izin verdiği için vakum tercih edilir.

Silisyumun en yaygın kullanılan ve en ucuz şekli ferrosilis alaşımıdır. Alaşımdaki demir, reaksiyonlarda seyirci konumundadır.

Bu reaksiyonun magnezyum hammaddesi, çeşitli yollarla elde edilebilen magnezyum oksittir. Her durumda, reaksiyon sıcaklıklarında gaz halinde olacak ve magnezyum buharını takip ederek reaksiyonu tersine çevirecek olan su ve karbondioksiti uzaklaştırmak için hammaddelerin kalsine edilmesi gerekir.

Bunun bir yolu, deniz veya göl suyu yoluyla magnezyum klorürün hidroksite hidrolize edilmesidir ve ardından suyun uzaklaştırılmasıyla magnezyum okside kalsine edilmesidir. Diğer bir yol ise karbondioksit giderimi ile magnezyum okside kalsine edilmiş manyezit (MgCO3) kullanmaktır.

Şimdiye kadar en çok kullanılan hammadde dolomittir, burada reaksiyon bölgesinde bulunan kalsiyum oksit oluşan silikayı temizler, ısı açığa çıkarır ve ürünlerden birini tüketir, böylece dengenin sağa doğru itilmesine yardımcı olur.

(Ca,Mg)CO3(k) → CaO. MgO(k) + CO2(g) (dolomit kalsinasyonu)
(Fe,Si)(k) + 2 MgO(k) ↔ Fe(k) + SiO2(k) + 2 Mg(g)
CaO + SiO2 → CaSiO3

Pidgeon prosesi, ince toz haline getirilmiş kalsine dolomit ve ferrosilisin karıştırıldığı, briketlendiği ve nikel-krom-çelik alaşımından yapılmış fırınlara (retort) doldurulduğu kesikli bir prosestir. Fırının sıcak reaksiyon bölgesi kısmı ya gazla, ya kömürle ya da elektrikle bir fırın içinde ısıtılırken, çıkarılabilir bölmelerle donatılmış yoğunlaştırma bölümü fırından uzanır ve su ile soğutulur. Damıtma sayesinde çok yüksek saflıkta magnezyum kronlar üretilir ve bunlar daha sonra yeniden eritilerek külçe hâline getirilir.

Karbotermik yöntem

Magnezyuma giden karbotermik yöntem uzun zamandır magnezyum ekstraksiyonu için düşük enerjili bir yol olarak kabul edilmektedir.[2] İlk olarak 1920'lerde Fritz Johann Hansgirg tarafından öncülük edilmiş ve o zamandan beri iyileştirmeler yapılmıştır.[3] Çözümlerin geri dönüşüm oranını ele alması gerekir. Kimyasal süreç aşağıdaki gibidir:

C(k) + MgO(k) → CO(g) + Mg(g)

Tarihsel arka plan

Bu süreç 1940'ların başında Kanada Ulusal Araştırma Konseyi'nden (NRC) Lloyd Montgomery Pidgeon tarafından icat edilmiştir.[4] İlk tesis 1941 yılında inşa edilmiş ve Dominion Magnesium tarafından Haley Station, Ontario'da işletilmiştir. Bu tesis en son Timminco Metals tarafından 63 yıl boyunca işletilmiştir.

Dolomitin silikotermik indirgenmesi ilk olarak 1938 yılında Amati tarafından tezinin arşivlendiği Padova Üniversitesi'nde geliştirildi. Hemen ardından Bolzano'da şu anda Bolzano süreci olarak bilinen yöntemle endüstriyel üretim kuruldu. Süreç, iki yıl sonra Pidgeon tarafından kullanılanlara benzer şekilde dışarıdan ısıtmalı imbikler kullanmaktadır.[5]

Son 10 yılda Pidgeon prosesi dünya magnezyum üretimine büyük ölçüde hakim olmuştur. Çin, neredeyse sadece bu yönteme dayanan başlıca bir magnezyum tedarikçisidir. []

1990'ların ortalarından önce dünya magnezyum metal üretimi pazarına elektroliz süreci hakimdi ve ABD baskın tedarikçi konumundaydı. Dow Chemical, 80 yılı aşkın bir süre boyunca ABD patent 2.888.389 numaralı patent aracılığıyla, Freeport, Teksas yakınlarında deniz suyundan elde edilen magnezyum klorür elektrolizine dayalı 65 kton/y kapasiteli bir tesis işletmiştir. Dow, 1998 yılında tesis kapanana kadar ana magnezyum metal tedarikçisi konumunda bulunmuştur. 2005 yılı itibarıyla ABD'de tek bir üretici, Utah'ta, artık feshedilmiş olan Magcorp'tan doğan bir şirket olan US Magnesium bulunmaktadır.[6][7] Obama yönetiminin başlarında Çin'den yapılan ithalata %111 oranında ad valorem antidamping vergisi uygulanmıştır.[8] 2017 yılına gelindiğinde ABD'nin Tianjin Magnesium International ve Tianjin Magnesium Metal'e uyguladığı gümrük vergileri %339,6'ya yükselmiştir.[9]

2005 yılı itibarıyla ABD, 1995 yılında 311 kton/yılın 140'ını (%45) karşılaştırıldığında, 615 kton/yılın yaklaşık 45'ini (%7) üretmiştir. Buna karşılık, 2005 yılında Çin, 615 kton/yılın 400'ünü (%65) üretirken, 1995'te bu rakam 311 kton/yılın 12'sini (%4) karşılamıştır. Magnezyum metalinin fiyatı 1995'te 2300 $/ton'dan 2001'de 1300 $/ton'a düşmüştür, ancak artan ferrosilikon, enerji ve nakliye maliyetleri ve dünya çapında ciddi anti-damping vergileri beklentisi nedeniyle 2004'te 2300 $/ton'un üzerine çıkmıştır.[]

Yukarıda belirtildiği gibi, termal proseslerin enerji verimliliği elektrolitik proseslerle karşılaştırılabilir düzeydedir ve her ikisi de kabaca 35-40 MWh/ton gerektirir.[] Pidgeon yöntemi teknolojik olarak daha az karmaşıktır ve damıtma/buhar biriktirme koşulları nedeniyle yüksek saflıkta bir ürüne kolaylıkla ulaşılabilir.

Geçmişte, ABD'nin yanı sıra, diğer büyük magnezyum üreticileri arasında geleneksel olarak Norveç/Kanada'dan Norsk Hydro ve daha az ölçüde, hepsi de ucuz ve bol hidroelektrik veya nükleer elektrik enerjisine sahip eski Sovyetler Birliği ülkeleri, Brezilya ve Fransa yer almıştır.[] Haziran 2004'te Avustralyalı Magnesium International şirketi Mısır'daki Sokhna'da Dow elektrolitik prosesini kullanarak 100 kton/yıl kapasiteli bir izabe tesisi planlarken, İsrail ise pazara yeni giren bir şirkete ev sahipliği yapmaktadır.[10]

Kaynakça

  1. ^ Weidenhammer (2018). "The Development of Metallurgy in Canada Since 1900" (PDF). Transformation Series. Collection Series. Collection and Research Division of the Canada Science and Technology Museums Corporation. 20 (1). 20 Aralık 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 7 Mart 2024. 
  2. ^ "Magnesium: current and alternative production routes". University of Wollongong Engineering. 1 Ocak 2010. 19 Şubat 2024 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mart 2024 – University of Woolongong vasıtasıyla.  Birden fazla yazar-name-list parameters kullanıldı (yardım); Yazar |ad1= eksik |soyadı1= (yardım)
  3. ^ "Carbothermal reduction of magnesium: CSIRO's Magsonic process". Magnesium Technology. 2012. 2012 – Researchgate vasıtasıyla.  Birden fazla yazar-name-list parameters kullanıldı (yardım); Yazar |ad1= eksik |soyadı1= (yardım)
  4. ^ "The Pidgeon Process in Magnesium Production". National Research Council Canada. 16 Şubat 2004. 23 Şubat 2005 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  5. ^ Friedrich, Horst E.; Mordike, Barry L. (2006). Magnesium Technology. Springer Science & Business Media. doi:10.1007/3-540-30812-1. ISBN 3-540-20599-3. 
  6. ^ "MagCorp Magnesium Chloride Plant". 12 Şubat 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mart 2024. 
  7. ^ Forbes.com - Magazine Article
  8. ^ Kramer, Deborah A. (August 2011). "2009 Minerals Yearbook: Magnesium" (PDF). U.S. Department of the Interior. U.S. Geological Survey. 1 Nisan 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 7 Mart 2024. 
  9. ^ "2017 Minerals Yearbook: Magnesium" (PDF). U.S. Department of the Interior. U.S. Geological Survey. April 2020. 
  10. ^ "Magnesium International looks outside Australia". Euromoney Global Limited. metalbulletin.com. 10 Haziran 2004. 24 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mart 2024. 

Dış kaynaklar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Dolomit</span> kalsiyum ve magnezyumlu karbonat birleşiminde mineral

Dolomit, kalsiyum ve magnezyumlu karbonat birleşiminde meydana gelen bir mineral.

<span class="mw-page-title-main">Bakır</span> Atom numarası 29 olan, 1B geçiş grubundaki metalik element

Bakır, Cu sembollü ve 29 atom sayılı bir kimyasal elementtir. Çok yüksek termal ve elektrik iletkenliği olan yumuşak, dövülebilir ve sünek bir metaldir. Yeni açığa çıkmış saf bakır yüzeyi pembemsi-turuncu renklidir. Bakır, ısı ve elektrik iletkeni olarak yapı malzemelerinde, çeşitli metal alaşımların bileşiminde, som gümüş gibi kuyumculukta, kupronikel denizcilik donanımı ve madenî para yapımında ve konstantan yük ölçerlerde ve sıcaklık ölçen termokupllarda kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Cam</span>

Cam ya da sırça, saydam veya yarı saydam, genellikle sert, kırılgan olan ve sıvıların muhafazasına imkân veren, inorganik amorf yapıda katı bir malzeme. Antik çağlardan beri gerek inşaat malzemesi, gerekse süs eşyası olarak camdan faydalanılmaktadır. Günümüzde hâlen basit araç gereçlerden iletişime ve uzay teknolojilerine kadar çok yaygın bir kullanım alanı vardır. Örneğin pencere camları, cam ambalaj, ayna, lamba, sofra takımı ve optiklerde yaygın pratik, teknolojik ve dekoratif kullanıma sahiptir.

<span class="mw-page-title-main">Nikel</span> atom numarası 28 olan ve simgesi Ni olan kimyasal bir element

Nikel, atom numarası 28 olan ve simgesi Ni olan kimyasal bir elementtir.

<span class="mw-page-title-main">Çinko</span> Element

Çinko, sembolü Zn, atom numarası 30 olan kimyasal bir elementtir. Oda sıcaklığında hafif kırılgan bir metaldir ve oksidasyon giderildiğinde parlak gri bir görünüme kavuşur. Periyodik tablonun 12. (IIB) grubunun ilk elementidir. Bazı açılardan çinko kimyasal olarak magnezyuma benzer: her iki element de yalnızca bir normal oksidasyon durumu (+2) gösterir ve Zn2+ ve Mg2+ iyonları benzer boyuttadır. Çinko, Dünya kabuğundaki en bol bulunan 24. element olup beş kararlı izotopu vardır. En yaygın çinko cevheri, bir çinko sülfür minerali olan sfalerittir.

<span class="mw-page-title-main">Kurşun</span> atom numarası 82 ve atom kütlesi 207,19 olan mavi-gümüş rengi karışımı bir element

Kurşun (Pb) atom numarası 82, atom kütlesi 207,19 olan mavi-gümüş rengi karışımı bir elementtir. 327,5 °C'ta erir ve 1740 °C'ta kaynar. Doğada, kütle numaraları 208, 206, 207 ve 204 olmak üzere 4 kararlı izotopu vardır.

<span class="mw-page-title-main">Tuz</span>

Basit bir kimyasal bileşik olan sodyum klorür (NaCl), diğer adıyla yemek tuzu, yüzyıllardan beri insanlar için büyük bir önemi olan bir gıda maddesidir. Tuzun önemini artıran en büyük özelliği de tarih öncesi zamanlarda besin maddelerini uzun süre saklamak için tuzu koruyucu madde olarak kullanmalarından gelmektedir. Eski zamanlarda et ve balık gibi besinler tuzun içinde kurutulup saklanarak bunların bozulması engellenmiştir. Tuz insan dahil tüm canlıların besin kaynaklarındandır ve ticari bakımdan da önemli bir maddedir. Dünyanın her yerinde rastlanabilen sofra tuzu tarih boyunca önemli bir ihtiyaç ve ticaret maddesi olmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Zirkonyum</span>

Zirkonyum metali ilk olarak 1789 yılında Martin Heinrich Klaproth tarafından keşfedilmiştir. 1824 yılında ise Jons Jakob Berzelius tarafından izole edilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Magnezyum</span> atom numarası 12 olan kimyasal element

Magnezyum (Mg), gümüş beyazlığında bir metaldir ve genellikle alaşım maddesi olarak, yani başka metallerle karıştırılarak kullanılır. Kimyasal simgesi Mg, atom numarası 12; atom ağırlığı 24,312 olan bu element en hafif metallerden biridir ve bu özelliğiyle önem kazanmıştır. Toz halindeki magnezyum kolayca tutuşur ve parlak bir alevle yanar. Bu özelliği nedeniyle, elektrikli fotoğraf makinesi flaşları çıkmadan önce, magnezyum yakılarak flaşlı fotoğraflar çekilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Olivin</span>

Olivin, yüksek sıcaklık silikat minerali ailesidir. Rengi siyahtan zeytin yeşiline değişir. Olivin adını, tephroit (Mn2SiO4), monticellit (CaMgSiO4), larnit (Ca2SiO4) ve kirschsteinite (CaFeSiO4)içeren mineraller grubuyla ilgili bir yapıya denir. Ortorombik simetride kristalleşen olivin grubu minerallerden (Mg,Fe)-olivinlerde Mg2SiO4 ve Fe2SiO4 uç üyeleri arasında tam bir katı çözelti oluştururlar. Ayrıca Fe ve Mn olivinler arasında da sürekli bir seri bulunmaktadır.. Ultrabazik ve bazik kayaçlarda görülen önemli bir mafik mineraldir. Dünit adı verilen ultrabazik kayalar %90,100 olivinden oluşur. Dolomitik Kireç taşı bölgesel ve kontak metamorfizmaları sırasında yüksek dereceli metamorfizma koşullarında forsterit bakımından zengin olivinler oluşur. Olivinlerin kimyasal bileşimleri -plajioklaslarda An (anortit) cinsinden olduğu gibi- içerisinde barındırdığı forsterit (Fo) yüzdesi ile ifade edilir. Örneğin Fo47 şeklindeki bir ifade mineralin % 47 forsteritten, % 53 fayalitten oluştuğunu gösterir.

<span class="mw-page-title-main">Redoks</span> Atomların oksidasyon durumlarının değiştiği kimyasal reaksiyon

Redoks atomların oksidasyon durumlarının değiştiği bir tür kimyasal reaksiyondur. Redoks reaksiyonları, kimyasal türler arasında elektronların fiili veya biçimsel aktarımı ile karakterize edilir, çoğunlukla bir tür oksidasyona, diğer türler indirgemeye uğrar. Elektronun çıkarıldığı kimyasal türlerin indirgenmiş olduğu söyleniyor. Başka bir deyişle:

<span class="mw-page-title-main">Kireç</span>

Kireç, kireç taşının çeşitli derecelerde (850-1450 °C) pişirilmesi sonucu elde edilen, suyla karıştırıldığında, tipine göre havada veya suda katılaşma özelliği gösteren, beyaz renkli, inorganik esaslı bir bağlayıcı madde türüdür.

Nitrik asit, HNO3 kimyasal formülüne sahip oldukça aşındırıcı bir inorganik asittir. Kezzap olarak da bilinir. Saf hâldeki bileşik renksizdir. Ancak uzun süre bekleyen eski asitler azot oksitleri ve suya ayrışması nedeniyle sarı renge dönebilme özelliğindedirler. Piyasada bulunan nitrik asitlerin çoğu % 68'lik bir konsantrasyona sahiptir. Çözelti, %86'dan fazla HNO3 içerdiğinde, dumanlı nitrik asit olarak adlandırılır. Mevcut azot dioksit miktarına bağlı olarak, dumanlı nitrik asit ayrıca %86’nın üzerindeki konsantrasyonlarda kırmızı dumanlı nitrik asit veya %95’in üzerindeki konsantrasyonlarda beyaz dumanlı nitrik asit olarak tanımlanır.

<span class="mw-page-title-main">Kimyasal tesisi</span>

Kimyasal tesisi, genellikle büyük ölçekte kimyasallar üreten bir endüstriyel proses tesisidir. Bir kimyasal tesisinin genel amacı, maddelerin kimyasal veya biyolojik dönüşümü ve birbirlerinden ayrılması yoluyla maddi zenginlik yaratmaktır. Kimyasal tesisleri üretim sürecinde özel ekipmanlar, üniteler ve teknolojiler kullanırlar. Polimer, ilaç, gıda, bazı içecek üretim tesisleri, enerji santralleri, petrol rafinerileri veya diğer rafineri çeşitleri, doğal gaz işleme ve biyokimya tesisleri, su ve atık su arıtım tesisleri, kirlilik kontrol ekipmanları gibi diğer tesis çeşitlerinin hepsi, akışkan sistemleri ve kimyasal reaktör sistemleri gibi kimyasal tesis teknolojilerine benzer teknolojiler kullanmaktadır. Bazı kaynaklar bir petrol rafinerisinin, bir ilaç veya bir polimer üreticisinin de bir kimyasal tesisi olarak kabul etmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Magnezyum nitrat</span>

Magnezyum nitrat Mg(NO3)2(H2O)x formülüne sahip inorganik bileşikleri ifade eder. Formüldeki, x = 6, 2 ve 0 olabilir. Hepsi beyaz renkli katılardır. Susuz madde higroskopiktir, havada bekletildiğinde hızlı bir şekilde hekzahidrat oluşturur. Bütün tuzları hem suda hem de etanolde çok çözünür.

<span class="mw-page-title-main">Grignard reaktifi</span> Organik sentezlerde kullanılan organometalik bileşik

Bir Grignard reaktifi veya Grignard bileşiği, X'in bir halojen ve R'nin normalde bir alkil veya aril olduğu organik bir grup olduğu genel formül R−Mg−X'e sahip kimyasal bir bileşiktir. İki tipik örnek, metilmagnezyum klorür Cl−Mg−CH
3 ve fenilmagnezyum bromür (C
6H
5)−Mg−Br'dir. Organomagnezyum bileşiklerinin bir alt sınıfıdır.

<span class="mw-page-title-main">Bergius süreci</span>

Bergius süreci, yüksek uçuculuğa sahip bitümlü kömürün yüksek sıcaklık ve basınçta hidrojenasyonu ile sentetik yakıt olarak kullanılmak üzere sıvı hidrokarbon üretim yöntemidir. İlk olarak 1913'te Friedrich Bergius tarafından geliştirildi. 1931'de Bergius, yüksek basınçlı kimyayı geliştirdiği için Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü.

Biyocam, üç boyutlu bir SiO2 ağının Na2O, CaO ve P2O5' in dahil edilmesiyle değiştirildiği, özel olarak tasarlanmış silika bazlı bir cam serisidir. Biyocamın, onun kompozitlerinin ve diğer biyoaktif camların sentezi için geleneksel eriyik söndürme, sol-jel, alev sentezi ve mikrodalga ışıması dahil olmak üzere çeşitli yöntemlerle sentezlenmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Magnezyum klorür</span> İnorganik tuz: MgCl2 ve hidratları

Magnezyum klorür, MgCl
2 formülüne sahip kimyasal bileşiğin adıdır. Susuz şekline ek olarak, MgCl
2 çeşitli hidratlar MgCl
2·nH
2O şeklinde olur. Bu tuzlar, suda oldukça çözünür olan tipik iyonik halojenürlerdir. Magnezyum klorür tuzlu su veya deniz suyundan ekstrakte edilebilir. Kuzey Amerikada, magnezyum klorür esas olarak Büyük Tuz Gölü tuzlu suyundan üretilir. Ürdün Vadisi'ndeki Lut Gölü'nden benzer bir işlemle çıkarılır. Mineral bişofit olarak magnezyum klorür de eski deniz yataklarından, örneğin kuzeybatı Avrupa'daki Zechstein deniz yatağından çıkarılır. Bu, ilk okyanustaki yüksek magnezyum klorür içeriği ile açıklanabilir. Bazı magnezyum klorür deniz suyunun buharlaşmasından yapılır. Susuz magnezyum klorür, büyük ölçekte üretilen magnezyum metalinin başlıca öncüsüdür. Hidratlı magnezyum klorür en kolay bulunabilen formdur.

<span class="mw-page-title-main">Biyolojide magnezyum</span>

Magnezyum biyolojik sistemlerde temel elementtir. Magnezyum genellikle Mg2+ iyonu olarak oluşur. Yaşam için gerekli mineral besin maddesidir ve her organizmada her hücre türünde vardır. Örneğin, hücrelerdeki ana enerji kaynağı olan adenozin trifosfat (ATP), biyolojik olarak aktif olabilmesi için magnezyum iyonuna bağlanmalıdır. ATP genellikle Mg-ATP'dir. Bu haliyle magnezyum, DNA ve RNA sentezi ile ilişkili olanlar da dahil olmak üzere hücrelerdeki tüm polifosfat bileşiklerinin kararlılığında rol oynar.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.