ম্যাগনেসিয়াম প্রসেসিং, বিভিন্ন পণ্য ব্যবহারের জন্য ম্যাগনেসিয়াম আকরিক প্রস্তুত।
ম্যাগনেসিয়াম (এমজি) একটি রূপালী সাদা ধাতু যা অ্যালুমিনিয়ামের মতো দেখা যায় তবে ওজন এক তৃতীয়াংশ কম হয়। প্রতি ঘন সেন্টিমিটারে কেবল 1.738 গ্রাম ঘনত্বের সাথে এটি হালকা কাঠামোগত ধাতব হিসাবে পরিচিত। এটিতে একটি হেক্সাগোনাল ক্লোজ-প্যাকড (এইচসিপি) স্ফটিক কাঠামো রয়েছে, যাতে কম কাঠামোয় কাজ করার সময় এই কাঠামোর বেশিরভাগ ধাতুর মতো এটিরও নমনীয়তার অভাব থাকে। তদতিরিক্ত, এর খাঁটি আকারে এটি বেশিরভাগ কাঠামোগত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য পর্যাপ্ত শক্তি অভাব করে। যাইহোক, অ্যালোয়িং উপাদানগুলির সংযোজন তার বৈশিষ্ট্যগুলিকে এমন পর্যায়ে উন্নত করে যে castালাই এবং পোড়া ম্যাগনেসিয়াম উভয়ই ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, বিশেষত যেখানে হালকা ওজন এবং উচ্চ শক্তি গুরুত্বপূর্ণ।
ম্যাগনেসিয়াম উচ্চ তাপমাত্রায় অক্সিজেনের সাথে দৃ strongly় প্রতিক্রিয়াশীল; শুষ্ক বাতাসে 645 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড (1,190 ° ফা) এর উপরে, এটি একটি উজ্জ্বল সাদা আলো এবং তীব্র উত্তাপের সাথে পোড়া হয়। এই কারণে, ম্যাগনেসিয়াম পাউডার পাইরোটেকনিকগুলিতে ব্যবহৃত হয়। ঘরের তাপমাত্রায়, জল-দ্রবীভূত ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রোক্সাইডের একটি স্থিতিশীল ছায়াছবি ধাতব পৃষ্ঠের পৃষ্ঠে গঠন করে, বেশিরভাগ বায়ুমণ্ডলের ক্ষয় থেকে রক্ষা করে। ক্লোরিন, অক্সিজেন এবং সালফারের সাথে স্থিতিশীল মিশ্রণগুলির গঠন করে এমন একটি শক্তিশালী বিক্রিয়াশীল হওয়ায় ম্যাগনেসিয়ামের একাধিক ধাতববিদ্যার অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে যেমন টাইটানিয়াম টেট্রাক্লোরাইড থেকে টাইটানিয়াম উত্পাদন এবং বিস্ফোরণ-চুল্লি আয়রনের ক্ষয়রূপে। এর রাসায়নিক বিক্রিয়াটি ম্যাগনেসিয়াম যৌগগুলিতেও স্পষ্ট যা শিল্প, ওষুধ এবং কৃষিতে বিস্তৃত প্রয়োগ করে।
ইতিহাস
ম্যাগনেসিয়ামটি ম্যাগনেসিয়াম কার্বনেট খনিজ ম্যাগনেসাইট থেকে নামটি পেয়েছে এবং পরিবর্তে এই খনিজটির নাম থেসালির প্রাচীন গ্রীক অঞ্চল ম্যাগনেসিয়ায় পাওয়া ম্যাগনেসাইট জমাগুলির কাছে ধার্য ছিল বলে জানা যায়। কথিত আছে যে ব্রিটিশ রসায়নবিদ হাম্ফ্রি ডেভী ১৮৮৮ সালে পার্থকে ক্যাথোড হিসাবে ব্যবহার করে আর্দ্র ম্যাগনেসিয়াম সালফেটকে ইলেক্ট্রোলাইজ করে ম্যাগনেসিয়ামের মিশ্রণ তৈরি করেছিলেন। প্রথম ধাতব ম্যাগনেসিয়ামটি 1828 সালে ফরাসী বিজ্ঞানী এ.এ.এ.বি.বি দ্বারা উত্পাদিত হয়েছিল। এর মধ্যে Bussy। তার কাজ ধাতব পটাসিয়াম দ্বারা গলিত ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড হ্রাস জড়িত। 18৩৩ সালে ইংলিশ বিজ্ঞানী মাইকেল ফ্যারাডে প্রথম গলিত ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইডের তড়িৎ বিশ্লেষণ দ্বারা ম্যাগনেসিয়াম তৈরি করেছিলেন। তাঁর পরীক্ষাগুলি পুনরাবৃত্তি করেছিলেন জার্মান রসায়নবিদ রবার্ট বুনসেন।
গলিত কার্নালাইটের তড়িৎ বিশ্লেষণের উপর ভিত্তি করে অ্যালুমিনিয়াম আন্ড ম্যাগনেসিয়ামফ্যাব্রিক হেমলিনজেন 1886 সালে প্রথম সফল শিল্প উত্পাদন জার্মানিতে শুরু করেছিলেন। হেমলিনজেন পরবর্তীকালে শিল্প জটিল আইজি ফারবেইনডাস্ট্রি-র অংশ হয়ে ওঠেন, যা 1920 এবং 30-এর দশকে, প্রযুক্তির পাশাপাশি প্রচুর পরিমাণে গলিত এবং মূলত জল-মুক্ত ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড (বর্তমানে আইজি ফারবেন প্রক্রিয়া নামে পরিচিত) উত্পাদন প্রক্রিয়া তৈরি করেছিল। এই পণ্যটিকে ম্যাগনেসিয়াম ধাতু এবং ক্লোরিনে বৈদ্যুতিনকরণের জন্য। আইজি ফারবেনের অন্যান্য অবদানগুলি হ'ল অসংখ্য কাস্ট এবং ম্যালেবল এলোয়, রিফাইং এবং প্রোটেকটিভ ফ্লাক্স, পেটা ম্যাগনেসিয়াম পণ্য এবং বিপুল সংখ্যক বিমান এবং অটোমোবাইল অ্যাপ্লিকেশনগুলির বিকাশ। দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের সময় আমেরিকা যুক্তরাষ্ট্রের ডাউ কেমিক্যাল কোম্পানি এবং যুক্তরাজ্যের ম্যাগনেসিয়াম ইলেকট্রন লিমিটেড গ্যালভাস্টন বে, টেক্সাস এবং উত্তর সাগর থেকে ইংল্যান্ডের হার্টলপুলের সমুদ্রের জলের থেকে ম্যাগনেসিয়ামের বৈদ্যুতিন হ্রাস শুরু করে। কানাডার অন্টারিওতে একই সময়ে, এলএম পিজনের বাহ্যিকভাবে বহিস্কার রিটার্নগুলিতে সিলিকন সহ ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইডকে তাপমাত্রায় হ্রাস করার প্রক্রিয়া চালু করা হয়েছিল।
যুদ্ধের পরে, সামরিক প্রয়োগগুলি বিশিষ্টতা হারিয়েছে। ডাউ কেমিক্যাল পেড়া পণ্য, ফটোগ্রাভিং প্রযুক্তি এবং উপরিভাগের চিকিত্সা ব্যবস্থার উন্নয়নের মাধ্যমে বেসামরিক বাজারগুলিকে প্রশস্ত করে। বৈদ্যুতিক বিশ্লেষণ এবং তাপ হ্রাস উপর ভিত্তি করে এক্সট্রাকশন। এই প্রক্রিয়াগুলিতে রিটার্নগুলির অভ্যন্তরীণ হিটিং (১৯ such১ সালে ফ্রান্সে প্রবর্তিত চৌম্বকীয় প্রক্রিয়া), ডিহাইড্রেটেড ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড প্রিলগুলি (১৯ 197৪ সালে নরওয়েজিয়ান সংস্থা নর্স্ক হাইড্রো দ্বারা প্রবর্তিত) থেকে নিষ্কাশন এবং ইলেক্ট্রোলাইটিক সেল প্রযুক্তির উন্নয়নের মতো সংশোধন করা হয়েছিল To প্রায় 1970।
2019 সালের হিসাবে, চীন বিশ্বের প্রায় 85 শতাংশ ম্যাগনেসিয়াম উত্পাদন করেছিল, এবং রাশিয়া, কাজাখস্তান, ইস্রায়েল এবং ব্রাজিল বাকি অংশের বেশিরভাগ উত্পাদন করেছিল।
আকরিক এবং কাঁচামাল
প্রকৃতির অষ্টম সর্বাধিক প্রচুর উপাদান, ম্যাগনেসিয়াম পৃথিবীর ভূত্বকের ২.৪ শতাংশ গঠন করে। এর শক্তিশালী প্রতিক্রিয়াশীলতার কারণে, এটি আদি রাষ্ট্রে ঘটে না, বরং এটি সমুদ্রের জল, ব্রাইন এবং শিলাগুলিতে বিভিন্ন ধরণের যৌগগুলিতে পাওয়া যায়।
আকরিক খনিজগুলির মধ্যে, সর্বাধিক সাধারণ হ'ল কার্বনেটস ডলোমাইট (ম্যাগনেসিয়াম এবং ক্যালসিয়াম কার্বনেটসের মিশ্রণ, এমজিসিও 3 · সিসিও 3) এবং ম্যাগনেসাইট (ম্যাগনেসিয়াম কার্বোনেট, এমজিসিও 3)। হাইড্রোক্সাইড খনিজ ব্রুকাইট, এমজি (ওএইচ) 2, এবং হ্যালিড মিনারেল কার্নালাইট (ম্যাগনেসিয়াম এবং পটাসিয়াম ক্লোরাইড এবং জলের একটি মিশ্রণ, এমজিসিএল 2 · কেসিএল · 6 এইচ 2 ও) এর চেয়ে কম দেখা যায়।
গ্রেট সল্ট হ্রদ (সাধারণত ওজন ম্যাগনেসিয়াম দ্বারা 1.1 শতাংশ) এবং মৃত সমুদ্র (3.4 শতাংশ) এর মতো প্রাকৃতিকভাবে উদ্ভূত ব্রিনগুলি থেকে ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইডটি পুনরুদ্ধারযোগ্য, তবে এখনও পর্যন্ত এর বৃহত্তম উত্স হ'ল বিশ্বের মহাসাগর। যদিও সমুদ্রের জলটি প্রায় আনুমানিক 0.13 শতাংশ ম্যাগনেসিয়াম, এটি প্রায় অক্ষয় উত্সকে উপস্থাপন করে।
খনিজ এবং কেন্দ্রীকরণ
ডলমাইট এবং ম্যাগনেসাইট উভয়ই প্রচলিত পদ্ধতিতে খনন এবং কেন্দ্রীভূত হয়। কার্নালাইটটি আকরিক হিসাবে খনন করা হয় বা দ্রবণ খনির মাধ্যমে পৃষ্ঠে আনা হয় এমন অন্যান্য নুনের মিশ্রণগুলি থেকে পৃথক করা হয়। প্রাকৃতিকভাবে ঘটে ম্যাগনেসিয়ামযুক্ত ব্রিনগুলি সৌর বাষ্পীভবন দ্বারা বড় পুকুরে ঘন হয়।
নিষ্কাশন এবং পরিশোধন
একটি শক্তিশালী রাসায়নিক বিক্রিয়াকারী, ম্যাগনেসিয়াম স্থিতিশীল যৌগগুলি গঠন করে এবং তরল এবং বায়বীয় উভয় অবস্থায় অক্সিজেন এবং ক্লোরিনের সাথে প্রতিক্রিয়া দেখায়। এর অর্থ হ'ল কাঁচামাল থেকে ধাতব উত্তোলন একটি শক্তি-নিবিড় প্রক্রিয়া যা সু-সুরযুক্ত প্রযুক্তিগুলির প্রয়োজন। বাণিজ্যিক উত্পাদন দুটি সম্পূর্ণ ভিন্ন পদ্ধতি অনুসরণ করে: পিগন প্রক্রিয়াটির মাধ্যমে ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইডের বৈদ্যুতিনায়ন বা ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইডের তাপ হ্রাস। বৈদ্যুতিন বিশ্লেষণ একবার বিশ্বের ম্যাগনেসিয়াম উত্পাদনের প্রায় 75 শতাংশ হিসাবে গণ্য হয়। একবিংশ শতাব্দীর গোড়ার দিকে, চীন যখন বিশ্বের শীর্ষস্থানীয় ম্যাগনেসিয়াম উত্পাদক হিসাবে আত্মপ্রকাশ করেছিল, সেখানে শ্রম ও শক্তির স্বল্প ব্যয় বৈদ্যুতিন বিশ্লেষণের চেয়ে কম দক্ষ হওয়া সত্ত্বেও পিজন প্রক্রিয়াটি অর্থনৈতিকভাবে কার্যকর হতে পেরেছিল।
তড়িদ্বিশ্লেষণ
ইলেক্ট্রোলাইটিক প্রক্রিয়া দুটি ধাপ সমন্বয়ে গঠিত: ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইডযুক্ত একটি ফিডস্টক প্রস্তুত এবং এই যৌগকে বৈদ্যুতিন কোষগুলিতে ম্যাগনেসিয়াম ধাতু এবং ক্লোরিন গ্যাসের মধ্যে বিচ্ছিন্নকরণ।
শিল্প প্রক্রিয়াগুলিতে, সেল ফিডগুলিতে বিভিন্ন গলিত লবণ থাকে যা অ্যানহাইড্রস (মূলত জল-মুক্ত) ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড, আংশিকভাবে ডিহাইড্রেটেড ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড বা অ্যানহাইড্রোজ কার্নালাইট সমন্বিত থাকে। কার্ন্যালাইট আকরিকগুলিতে উপস্থিত অপরিষ্কারগুলি এড়ানোর জন্য, ডিহাইড্রেটেড কৃত্রিম কার্নালাইট উত্তপ্ত ম্যাগনেসিয়াম- এবং পটাসিয়ামযুক্ত দ্রবণ থেকে নিয়ন্ত্রিত স্ফটিক দ্বারা উত্পাদিত হয়। আংশিক ডিহাইড্রেটেড ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড ডাউ প্রক্রিয়া দ্বারা প্রাপ্ত হতে পারে, যেখানে সামুদ্রিক জল একটি ফ্লকুলেটে মেশানো হয় হালকা পোড়া প্রতিক্রিয়াশীল ডলোমাইটের সাথে। একটি দ্রবীভূত ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রোক্সাইড স্থিতিশীল ট্যাঙ্কের নীচে প্রসারিত হয়, সেহেতু এটি গ্লাস হিসাবে পাম্প করা হয়, ফিল্টার করা হয়, হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইডে রূপান্তরিত হয় এবং 25 শতাংশ জলের পরিমাণে বাষ্পীভবনের পদক্ষেপে শুকানো হয়। গন্ধের সময় চূড়ান্ত ডিহাইড্রেশন হয়।
অ্যানহাইড্রস ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড দুটি প্রধান পদ্ধতি দ্বারা উত্পাদিত হয়: ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড ব্রিনের ডিহাইড্রেশন বা ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইডের ক্লোরিনেশন। পরবর্তী পদ্ধতিতে, আইজি ফারবেন প্রক্রিয়া দ্বারা উদাহরণস্বরূপ, হালকাভাবে পোড়া ডলোমাইট একটি ফ্লকুলেটে সমুদ্রের জলের সাথে মিশ্রিত হয়, যেখানে ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রোক্সাইড মেশিনে মিশ্রিত হয়, ফিল্টার হয় এবং ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইডে ক্যালসিন হয়। এটি কাঠকয়ালের সাথে মিশ্রিত হয়, ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড দ্রবণ যোগ করার সাথে গ্লোবুলেসগুলিতে গঠিত হয় এবং শুকানো হয়। গ্লোবুলগুলি একটি ক্লোরিনেটরে চার্জ করা হয়, একটি ইট-রেখাযুক্ত শ্যাফ্ট চুল্লি যেখানে তারা কার্বন ইলেক্ট্রোড দ্বারা প্রায় 1000-11,200 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড (1,800-22,200 ° ফাঃ) এ উত্তপ্ত হয়। চুল্লীতে পার্থোলের মাধ্যমে প্রবর্তিত ক্লোরিন গ্যাস ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইডের সাথে গলিত ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড তৈরি করতে প্রতিক্রিয়া জানায়, যা অন্তরগুলিতে ট্যাপ করে ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষে প্রেরণ করা হয়।
ম্যাগনেসিয়াম ব্রিনের ডিহাইড্রেশন পর্যায়ে সঞ্চালিত হয়। নর্স্ক হাইড্রো প্রক্রিয়াতে, বৃষ্টিপাত এবং ফিল্টারিংয়ের মাধ্যমে অমেধ্যগুলি প্রথমে সরানো হয়। পরিশোধিত ব্রাইন, যা প্রায় 8.5 শতাংশ ম্যাগনেসিয়াম ধারণ করে, বাষ্পীভবন দ্বারা 14 শতাংশে ঘনীভূত হয় এবং একটি বিলিং টাওয়ারে কণিকাতে রূপান্তরিত হয়। এই পণ্যটি আরও জল-মুক্ত কণায় শুকানো হয় এবং বৈদ্যুতিন কোষে পৌঁছে দেওয়া হয়।
ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষগুলি মূলত একাধিক স্টিলের ক্যাথোড এবং গ্রাফাইট অ্যানোডগুলিতে সজ্জিত ইট-রেখাযুক্ত জাহাজ। এগুলি সেল হুডের মাধ্যমে উল্লম্বভাবে মাউন্ট করা হয় এবং ক্ষারীয় ক্লোরাইড সমন্বিত একটি গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইটে আংশিকভাবে নিমজ্জিত হয় যেখানে উপরে বর্ণিত প্রক্রিয়াগুলিতে উত্পাদিত ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইডটি 6 থেকে 18 শতাংশের ঘনত্বের সাথে যুক্ত করা হয়। মূল প্রতিক্রিয়াটি হ'ল:
অপারেটিং তাপমাত্রা 680 থেকে 750 ° C (1,260 থেকে 1,380 ° F) পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়। প্রতি কেজি ম্যাগনেসিয়াম উত্পাদিত হয় বিদ্যুতের খরচ 12 থেকে 18 কিলোওয়াট-ঘন্টা। গ্রাফাইট আনোডগুলিতে ক্লোরিন এবং অন্যান্য গ্যাস তৈরি হয় এবং গলিত ম্যাগনেসিয়াম ধাতু লবণের স্নানের শীর্ষে ভেসে থাকে, যেখানে এটি সংগ্রহ করা হয়। ডিহাইড্রেশন প্রক্রিয়াতে ক্লোরিন পুনরায় ব্যবহার করা যেতে পারে।
তাপীয় হ্রাস
তাপীয় উত্পাদনে, ডলোমাইট ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড (এমজিও) এবং চুন (সিওও) হিসাবে ক্যালকিনিয়ড হয় এবং এগুলি সিলিকন (সি) দ্বারা কমে যায়, ম্যাগনেসিয়াম গ্যাস এবং ড্লিকসিয়াম সিলিকেটের ফলক পাওয়া যায়। প্রাথমিক প্রতিক্রিয়া, এন্ডোথেরমিক — অর্থাৎ এটি শুরু করতে এবং বজায় রাখতে তাপ প্রয়োগ করতে হবে। ম্যাগনেসিয়াম 100 কিলোপাস্কাল (1 বায়ুমণ্ডল) এর বাষ্পের চাপে 1,800 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড (3,270 ° ফাঃ) পৌঁছে দিয়ে তাপের প্রয়োজনীয়তা বেশ বেশি হতে পারে। প্রতিক্রিয়া তাপমাত্রা হ্রাস করার জন্য, শিল্প প্রক্রিয়াগুলি শূন্যতার মধ্যে চলে। তিনটি প্রধান পদ্ধতি রয়েছে যা তাদের তাপ সরবরাহের মাধ্যমগুলির দ্বারা পৃথক হয়। পিজন প্রক্রিয়াতে, গ্রাউন্ড এবং ক্যালসিনযুক্ত ডলোমাইট সূক্ষ্ম গ্রাউন্ড ফেরোসিলিকন মিশ্রিত হয়, ব্রিটিকেটেড হয় এবং নলাকার নিকেল-ক্রোমিয়াম-স্টিলের রিটার্টে চার্জ করা হয়। বেশ কয়েকটি রিটার্নগুলি তেল বা গ্যাস-চালিত চুল্লীতে আনুভূমিকভাবে ইনস্টল করা হয়, তাদের idsাকনা এবং সংযুক্ত কন্ডেনসার সিস্টেমগুলি চুল্লি থেকে প্রসারিত। 1,200 ° C (2,200 ° F) এর তাপমাত্রায় প্রতিক্রিয়াচক্রের পরে এবং 13 টি পাস্কেলের একটি হ্রাসযুক্ত চাপের অধীনে ম্যাগনেসিয়াম স্ফটিক (যাকে মুকুট বলা হয়) কনডেন্সারগুলি থেকে সরানো হয়, স্ল্যাগটি শক্ত হিসাবে সরিয়ে নেওয়া হয়, এবং প্রতিক্রিয়াটি রিচার্জ করা হয়। বল্জানো প্রক্রিয়াতে, ডোলমাইট-ফেরোসিলিকন ব্রিকুইটগুলি একটি বিশেষ চার্জ সমর্থন সিস্টেমে সজ্জিত করা হয় যার মাধ্যমে অভ্যন্তরীণ বৈদ্যুতিক উত্তাপটি চার্জ করা হয়। 400 টি পাস্কেলের নীচে একটি সম্পূর্ণ প্রতিক্রিয়া 1,200 ° C এ 20 থেকে 24 ঘন্টা সময় নেয়।
উপরোক্ত প্রক্রিয়াগুলি দ্বারা উত্পাদিত ডিক্সিলিয়াম সিলিকেট স্ল্যাগের প্রায় গলিত বিন্দু প্রায় 2,000 ° C (3,600 ° F) হয় এবং তাই এটি একটি কঠিন হিসাবে উপস্থিত হয় তবে চার্জটিতে অ্যালুমিনা (অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড, আল 2 ও 3) যুক্ত করে, গলনাঙ্ক 1,550–1,600 ° C (2,825–2,900 ° F) এ কমানো যেতে পারে। চৌম্বকীয় প্রক্রিয়াতে ব্যবহৃত এই কৌশলটির সুবিধা রয়েছে যে জল-শীতল তামার বৈদ্যুতিনের মাধ্যমে তরল স্ল্যাগ বৈদ্যুতিক প্রবাহের মাধ্যমে সরাসরি উত্তপ্ত করা যায়। হ্রাস প্রতিক্রিয়া 1,600 ° C এবং 400–670 পাস্কাল চাপে ঘটে। বাষ্পযুক্ত ম্যাগনেসিয়াম চুল্লিটির সাথে সংযুক্ত একটি পৃথক সিস্টেমে ঘনীভূত হয় এবং গলিত স্ল্যাগ এবং ফেরোসিলিকন ব্যবধানে আলতো চাপানো হয়।
