विद्युतधातुकर्म
विद्युतधातुकर्म (इलेक्ट्रोमेटलर्जी) धातु विज्ञान में एक विधि है जो इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा धातुओं का उत्पादन करने के लिए विद्युत ऊर्जा का उपयोग करती है। यह साधारणतया धातु के उत्पादन में अंतिम चरण होता है और इसलिए पाइरोमेटलर्जी या हाइड्रोमेटलर्जी संचालन से पहले होता है।[1] इलेक्ट्रोलिसिस एक पिघले हुए धातु ऑक्साइड (स्मेल्ट इलेक्ट्रोलिसिस) पर किया जा सकता है, जिसका उपयोग हॉल-हेरॉल्ट प्रक्रिया के माध्यम से एल्यूमीनियम ऑक्साइड से एल्यूमीनियम का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग पाइरोमेटालर्जिकल धातु उत्पादन (इलेक्ट्रोरिफाइनिंग) में अंतिम शोधन चरण के रूप में किया जा सकता है और इसका उपयोग हाइड्रोमेटालर्जी (इलेक्ट्रोविनिंग) द्वारा उत्पादित जलीय धातु नमक समाधान से धातु को कम करने के लिए भी किया जाता है।
प्रक्रियाएं
इलेक्ट्रोमेटलर्जी मेटल इलेक्ट्रोडपोजिशन की प्रक्रियाओं से संबंधित क्षेत्र है। इन प्रक्रियाओं की चार श्रेणियां हैं:
- इलेक्ट्रोलीज़
- इलेक्ट्रोविनिंग, अयस्क से धातु का निष्कर्षण[2]
- विद्युत शोधन धातुओं का शुद्धिकरण है।[2] इलेक्ट्रोडपोजिशन द्वारा धातु पाउडर का उत्पादन इस श्रेणी में शामिल है, या कभी-कभी इलेक्ट्रोविनिंग, या एक अलग श्रेणी आवेदन के आधार पर है। [2]
- इलेक्ट्रोफॉर्मिंग, इलेक्ट्रोप्लेटिंग के माध्यम से साधारणतया पतले, धातु के पुर्जों का निर्माण[2]
- इलेक्ट्रोपॉलिशिंग, किसी धातु के वर्कपीस से सामग्री को हटाना
- एचिंग, औद्योगिक रूप से विकिपीडिया को रासायनिक मिलिंग के रूप में जाना जाता है
अनुसंधान रुझान
तरल ऑक्साइड इलेक्ट्रोलिसिस
स्टीलमेकिंग में तरल ऑक्साइड इलेक्ट्रोलिसिस पारंपरिक विस्फोट भट्टी के रूप में कोक (ईंधन) के बजाय कम करने वाले एजेंट के रूप में इलेक्ट्रॉनों का उपयोग कर रहा है। इस्पात उत्पादन के लिए, यह विधि कैथोड पर एक अक्रिय एनोड (कार्बन, प्लेटिनम, इरिडियम या क्रोमियम-आधारित मिश्र धातु)[4] और लौह अयस्क का उपयोग करती है। इस पिघले हुए ऑक्साइड सेल में विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया 1600 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकती है, एक ऐसा तापमान जो लौह अयस्क और इलेक्ट्रोलाइट ऑक्साइड को पिघला देता है।[5] फिर इस प्रतिक्रिया के बाद तरल लौह अयस्क विघटित हो जाता है।
इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रिया मुख्य उत्पाद के रूप में तरल शुद्ध लोहा और इसके उपोत्पाद के रूप में ऑक्सीजन का उत्पादन करेगी। क्योंकि यह प्रक्रिया प्रक्रिया में कोक नहीं जोड़ती है, कोई CO2 गैस नहीं बनती है। तो कोई सीधा ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन नहीं होता है। इसके अतिरिक्त, यदि ऐसी सेल को चलाने के लिए बिजली अक्षय स्रोतों से आती है, तो इस प्रक्रिया में शून्य उत्सर्जन हो सकता है। यह तकनीक निकल, क्रोमियम और फेरोक्रोमियम के उत्पादन के लिए भी लागू की जा सकती है।
वर्तमान में मैसाचुसेट्स स्थित बोस्टन मेटल कंपनी इस तकनीक को औद्योगिक स्तर तक बढ़ाने की प्रक्रिया में है।[6]
डायरेक्ट डीकार्बराइजेशन इलेक्ट्रोरिफाइनिंग
इस पद्धति का उद्देश्य स्टील की कार्बन सामग्री को कम करना है। यह प्रक्रिया सेकेंडरी स्टीलमेकिंग उद्योग के लिए उपयुक्त है, जो स्टील स्क्रैप को रीसायकल करता है, जिसके फीडस्टॉक में कार्बन की मात्रा बहुत अधिक होती है।[7] इस पद्धति का उद्देश्य उपस्थित पारंपरिक पद्धति को बदलना है जो कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करने और CO2 बनाने के लिए ऑक्सीजन को उड़ाकर लोहे की कार्बन सामग्री को कम करने के लिए बेसिक ऑक्सीजन फर्नेस (बीओएफ) का उपयोग करती है।
इलेक्ट्रोरिफाइनिंग में, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में डीकार्बराइजेशन प्रक्रिया होती है जो निष्क्रिय इलेक्ट्रोड, लावा और स्टील से बना होती है। इस प्रक्रिया के दौरान सेल से करंट प्रवाहित हुआ और इससे बना लावा और स्टील पिघल गया। स्लैग से ऑक्सीजन आयन स्टील पर कार्बन को विघटित और ऑक्सीकरण करता है और CO बनाता है। डीकार्बराइजिंग प्रतिक्रिया तीन चरणों में होती है।[7](विज्ञापन) का अर्थ है अवशोषित मध्यवर्ती
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इस सेल की कुल प्रतिक्रिया इस योजना का अनुसरण कर रही है[7]
SiO2 सीओ गैस के उत्पादन के अतिरिक्त, उपरोक्त प्रतिक्रिया के आधार पर स्लैग से आता है, यह विधि भी शुद्ध सिलिकॉन (स्लैग के आधार पर) का उत्पादन करती है। इस प्रत्यक्ष डीकार्बराइजेशन प्रक्रिया का लाभ यह है कि यह CO2 का उत्पादन नहीं करता है लेकिन CO जिसे ग्रीनहाउस गैस नहीं माना जाता है।
संदर्भ
- ↑ "Electrometallurgy", Physical Chemistry of Metallurgical Processes (in English), John Wiley & Sons, Ltd, pp. 523–557, 2016, doi:10.1002/9781119078326.ch12, ISBN 978-1-119-07832-6, retrieved 2020-09-24
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 Popov, K. I. (Konstantin Ivanovich) (2002). इलेक्ट्रोमेटालर्जी के मौलिक पहलू. Djokić, Stojan S., Grgur, Branimir N., 1965-. New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers. ISBN 0-306-47564-2. OCLC 51893969.
- ↑ D.R., George C. Marshall Space Flight Center Marshall Space Flight Center, AL 35812, National Aeronautics and Space Administration Washington, DC 20546-0001 Curreri, P.A. Ethridge, E.C. Hudson, S.B. Miller, T.Y. Grugel, R.N. Sen, S. Sadoway. Process Demonstration For Lunar In Situ Resource Utilization--Molten Oxide Electrolysis (MSFC Independent Research and Development Project No. 5-81). OCLC 703646739.
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ Allanore, Antoine; Yin, Lan; Sadoway, Donald R. (May 2013). "पिघला हुआ ऑक्साइड इलेक्ट्रोलिसिस में ऑक्सीजन विकास के लिए एक नई एनोड सामग्री". Nature (in English). 497 (7449): 353–356. doi:10.1038/nature12134. hdl:1721.1/82073. ISSN 1476-4687. PMID 23657254. S2CID 4379353.
- ↑ Allanore, Antoine; Ortiz, Luis A; Sadoway, Donald R (2011-04-19), Neelameggham, Neale R.; Belt, Cynthia K.; Jolly, Mark; Reddy, Ramana G. (eds.), "Molten Oxide Electrolysis for Iron Production: Identification of Key Process Parameters for Largescale Development", Energy Technology 2011 (in English), Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., pp. 121–129, doi:10.1002/9781118061886.ch12, ISBN 978-1-118-06188-6, retrieved 2022-11-22
- ↑ 6.0 6.1 "डीकार्बोनाइजिंग स्टील उत्पादन". Boston Metal (in English). Retrieved 2022-11-22.
- ↑ 7.0 7.1 7.2 Judge, William D.; Paeng, Jaesuk; Azimi, Gisele (October 2022). "पिघले हुए लोहे के सीधे डीकार्बराइजेशन के लिए इलेक्ट्रोरिफाइनिंग". Nature Materials (in English). 21 (10): 1130–1136. doi:10.1038/s41563-021-01106-z. ISSN 1476-4660. PMID 34580434. S2CID 237947963.
