Acheson process
એચસન પ્રક્રિયાની શોધ એડવર્ડ ગુડરિચ એચસન દ્વારા સિલિકોન કાર્બાઇડ (સી. આઈ. સી.) અને ગ્રેફાઇટના સંશ્લેષણ માટે કરવામાં આવી હતી. પ્રક્રિયા આ પ્રક્રિયામાં સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ (SiO2) ના મિશ્રણને સિલિકા અથવા ક્વાર્ટઝ રેતીના સ્વરૂપમાં અને કાર્બનને તેના મૂળભૂત સ્વરૂપમાં પાવડર કોક તરીકે લોખંડના બાઉલમાં ગરમ કરવાનો સમાવેશ થાય છે. ભઠ્ઠીમાં, સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ, જેમાં કેટલીકવાર ફેરિક ઓક્સાઇડ અને લાકડાની ધૂળ સાથે અન્ય ઉમેરણો પણ હોય છે, તેને ગ્રેફાઇટ લાકડીની આસપાસ ઓગાળવામાં આવે છે, જે કોર તરીકે કામ કરે છે. આ સળિયાઓ એવી રીતે દાખલ કરવામાં આવે છે કે તેઓ કોકના કણો દ્વારા એકબીજાના સંપર્કમાં રહે છે, જેને સામાન્ય રીતે કોક બેડ કહેવામાં આવે છે. ગ્રેફાઇટ સળિયાઓમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે જે મિશ્રણને 1700-2500 °C સુધી ગરમ કરે છે. કાર્બોથર્મિક પ્રતિક્રિયાનું પરિણામ એ છે કે કાર્બન મોનોક્સાઇડ (CO) ના સળિયા અને ઉત્સર્જનની આસપાસ સિલિકોન કાર્બાઇડ (ખાસ કરીને તેના આલ્ફા અને બીટા તબક્કામાં) નું એક સ્તર રચાય છે. સિલિકોન કાર્બાઇડના ઉત્પાદનમાં ચાર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ છેઃ C + SiO2 → SiO + CO SiO2 + CO → SiO + CO2 C + CO2 → 2 CO SiO + 2 C → SiC + CO આ એકંદર પ્રક્રિયા અત્યંત એન્ડોથર્મિક છે, જેમાં ચોખ્ખી પ્રતિક્રિયા SiO2 + 3 C + 625.1 kJ → α-SiC + 2 CO ડિસ્કવરી 1890 માં એચિસને હીરાનું સંશ્લેષણ કરવાનો પ્રયાસ કર્યો હતો પરંતુ અંતે સિલિકોન કાર્બાઇડના વાદળી સ્ફટિકો બનાવ્યાં જેને તેમણે કાર્બોરમ કહ્યું હતું. તેમણે શોધી કાઢ્યું કે જ્યારે વધુ ગરમ થાય ત્યારે સિલિકોન બાષ્પીભવન થાય છે, ગ્રેફાઇટ છોડી દે છે. તેમણે એ પણ શોધ્યું કે જ્યારે સિલિકોન કાર્બાઇડને બદલે કાર્બનથી શરૂઆત કરવામાં આવે ત્યારે ગ્રેફાઇટ ત્યારે જ ઉત્પન્ન થાય છે જ્યારે સિલિકા જેવી અશુદ્ધતા હોય, જે પ્રથમ કાર્બાઇડનું ઉત્પાદન કરવામાં પરિણમે છે. તેમણે 1896માં ગ્રેફાઇટ બનાવવાની પ્રક્રિયાની પેટન્ટ કરાવી હતી. આ પ્રક્રિયાની શોધ કર્યા પછી, એચસને પ્રતિરોધક ગરમી પર આધારિત એક કાર્યક્ષમ વિદ્યુત ભઠ્ઠી વિકસાવી, જેની રચના આજે મોટાભાગના સિલિકોન કાર્બાઇડ ઉત્પાદનનો આધાર છે. કેન્સર સહસંબંધ એચસન પ્રક્રિયા સાથે સંકળાયેલા વ્યવસાયિક એક્સપોઝરની કાર્સિનોજેનિસિટી માટે મનુષ્યમાં પૂરતા પુરાવા છે. એચસન પ્રક્રિયા સાથે સંકળાયેલા વ્યવસાયિક એક્સપોઝર ફેફસાના કેન્સરનું કારણ બને છે. વાણિજ્યિક ઉત્પાદન એચસન પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરતો પ્રથમ વ્યાવસાયિક પ્લાન્ટ એચસન દ્વારા ન્યુ યોર્કના નાયગ્રા ધોધમાં બાંધવામાં આવ્યો હતો, જ્યાં નજીકના જળવિદ્યુત પ્લાન્ટ સસ્તી રીતે ઊર્જા સઘન પ્રક્રિયા માટે જરૂરી શક્તિનું ઉત્પાદન કરી શકે છે. 1896 સુધીમાં, ધ કાર્બોરન્ડમ કંપની 1 મિલિયન પાઉન્ડ કાર્બોરન્ડમનું ઉત્પાદન કરી રહી હતી. ઘણા વર્તમાન સિલિકોન કાર્બાઇડ પ્લાન્ટ પ્રથમ એચસન પ્લાન્ટ જેવી જ મૂળભૂત ડિઝાઇનનો ઉપયોગ કરે છે. પ્રથમ છોડમાં, શુદ્ધતાને નિયંત્રિત કરવા માટે રેતીમાં લાકડાંઈ નો વહેર અને મીઠું ઉમેરવામાં આવ્યું હતું. 1960ના દાયકામાં મીઠાના ઉમેરા નાબૂદ કરવામાં આવ્યા હતા, કારણ કે તે સ્ટીલના માળખાને બગાડે છે. ઉત્સર્જન ઘટાડવા માટે કેટલાક પ્લાન્ટમાં લાકડાંઈ નો વહેર ઉમેરવાનું બંધ કરવામાં આવ્યું હતું. કૃત્રિમ ગ્રેફાઇટ વસ્તુઓનું ઉત્પાદન કરવા માટે, કાર્બન પાવડર અને સિલિકાને તાર જેવા બંધનકર્તા સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે, અને ઇલેક્ટ્રોડ અથવા ક્રુસિબલ્સ જેવા આકારમાં દબાવ્યા પછી શેકવામાં આવે છે. પછી તેઓ દાણાદાર કાર્બનથી ઘેરાયેલા હોય છે જે તેમને ગરમ કરતા પ્રતિરોધક તત્વ તરીકે કામ કરે છે. વધુ કાર્યક્ષમ કાસ્ટનર લંબાઈ મુજબ ગ્રાફિટાઇઝેશન ભઠ્ઠીમાં, ગ્રાફિટાઇઝ કરવાની વસ્તુઓ, દા. ત. સળિયાઓને કાર્બન ઇલેક્ટ્રોડ્સના સંપર્કમાં લંબાઈના અંતથી અંત સુધી રાખીને સીધા જ ગરમ કરવામાં આવે છે જેથી તેમાંથી પ્રવાહ વહે, અને આસપાસના દાણાદાર કાર્બન થર્મલ અવાહક તરીકે કામ કરે છે, પરંતુ અન્યથા ભઠ્ઠી એચસન ડિઝાઇન જેવી જ હોય છે. વસ્તુઓને પૂર્ણ કરવા માટે, આ પ્રક્રિયા આશરે 9 મીટર લાંબી અને 35 સે. મી. પહોળી અને 45 સે. મી. ઊંડાઈની ભઠ્ઠી માટે () ના પ્રારંભિક પ્રવાહ સાથે આશરે 20 કલાક સુધી ચલાવવામાં આવે છે, અને નકારાત્મક તાપમાન ગુણાંકને કારણે કાર્બન ગરમ થતાં પ્રતિકાર ઘટે છે, જેના કારણે પ્રવાહમાં વધારો થાય છે. ઠંડું થવામાં અઠવાડિયાઓ લાગે છે. પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવી ગ્રેફાઇટની શુદ્ધતા 99.5% છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ તેના ઘર્ષક ગુણધર્મોને કારણે ઘરેણાં બનાવવા માટે ઉપયોગી સામગ્રી હતી, અને એચસન પ્રક્રિયાનો આ પ્રથમ વ્યાવસાયિક ઉપયોગ હતો. પ્રથમ પ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડ એચસન પ્રક્રિયામાંથી સિલિકોન કાર્બાઇડનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવ્યા હતા. સેમિકન્ડક્ટર તરીકે સિલિકોન કાર્બાઇડનો સંભવિત ઉપયોગ લીલી પ્રક્રિયાના વિકાસ તરફ દોરી ગયો, જે એચસન પ્રક્રિયા પર આધારિત હતી, પરંતુ સિલિકોન-કાર્બાઇડ સ્ફટિકોની શુદ્ધતા પર નિયંત્રણની મંજૂરી આપી હતી. ગ્રેફાઇટ લુબ્રિકન્ટ તરીકે અને ઉચ્ચ શુદ્ધતા ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોડના ઉત્પાદન માટે મૂલ્યવાન બન્યું હતું. સંદર્ભો વધુ વાંચન રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ કાર્સિનોજેન્સ આઇએઆરસી ગ્રુપ 1 કાર્સિનોજેન્સ