Acheson process
एचसन प्रक्रिया का आविष्कार एडवर्ड गुडरिच एचसन ने सिलिकॉन कार्बाइड (एस. आई. सी.) और ग्रेफाइट को संश्लेषित करने के लिए किया था। प्रक्रिया इस प्रक्रिया में सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) के मिश्रण को सिलिका या क्वार्ट्ज रेत के रूप में और कार्बन को अपने मौलिक रूप में पाउडर कोक के रूप में लोहे के कटोरे में गर्म किया जाता है। भट्टी में, सिलिकॉन डाइऑक्साइड, जिसमें कभी-कभी फेरिक ऑक्साइड और आरी की धूल के साथ अन्य योजक भी होते हैं, को एक ग्रेफाइट छड़ के चारों ओर पिघलाया जाता है, जो एक कोर के रूप में कार्य करता है। इन छड़ों को इस तरह से डाला जाता है कि वे कोक के कणों के माध्यम से एक दूसरे के संपर्क में रहते हैं, जिसे आमतौर पर कोक बेड कहा जाता है। ग्रेफाइट छड़ के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है जो मिश्रण को 1700-2500 °C तक गर्म करता है। कार्बोथर्मिक प्रतिक्रिया का परिणाम सिलिकॉन कार्बाइड की एक परत (विशेष रूप से इसके अल्फा और बीटा चरणों में) है जो कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) के छड़ और उत्सर्जन के आसपास बनती है। सिलिकॉन कार्बाइड के उत्पादन में चार रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैंः C + SiO2 → SiO + CO SiO2 + CO → SiO + CO2 C + CO2 → 2CO SiO + 2C → SiC + CO यह समग्र प्रक्रिया अत्यधिक एंडोथर्मिक है, जिसमें एक शुद्ध प्रतिक्रिया SiO2 + 3C + 625.1 kJ → α-SiC + 2 CO डिस्कवरी 1890 में एचसन ने हीरे को संश्लेषित करने का प्रयास किया लेकिन अंत में सिलिकॉन कार्बाइड के नीले क्रिस्टल का निर्माण किया जिसे उन्होंने कार्बोरंडम कहा। उन्होंने पाया कि अधिक गर्म होने पर सिलिकॉन वाष्पित हो जाता है, जिससे ग्रेफाइट निकल जाता है। उन्होंने यह भी पाया कि जब सिलिकॉन कार्बाइड के बजाय कार्बन से शुरुआत की जाती है, तो ग्रेफाइट का उत्पादन केवल तभी होता है जब सिलिका जैसी अशुद्धता होती है, जिसके परिणामस्वरूप पहले कार्बाइड का उत्पादन होता है। उन्होंने 1896 में ग्रेफाइट बनाने की प्रक्रिया का पेटेंट कराया। इस प्रक्रिया की खोज के बाद, एचसन ने प्रतिरोधी ताप पर आधारित एक कुशल विद्युत भट्टी विकसित की, जिसका डिजाइन आज अधिकांश सिलिकॉन कार्बाइड निर्माण का आधार है। कैंसर सहसंबंध एचसन प्रक्रिया से जुड़े व्यावसायिक जोखिमों की कार्सिनोजेनेसिटी के लिए मनुष्यों में पर्याप्त प्रमाण हैं। एचसन प्रक्रिया से जुड़े व्यावसायिक संपर्क फेफड़ों के कैंसर का कारण बनते हैं। वाणिज्यिक उत्पादन एचसन प्रक्रिया का उपयोग करने वाला पहला वाणिज्यिक संयंत्र न्यूयॉर्क के नियाग्रा फॉल्स में एचसन द्वारा बनाया गया था, जहां पास के पनबिजली संयंत्र सस्ते में ऊर्जा गहन प्रक्रिया के लिए आवश्यक बिजली का उत्पादन कर सकते थे। 1896 तक, द कार्बोरंडम कंपनी 10 लाख पाउंड कार्बोरंडम का उत्पादन कर रही थी। कई वर्तमान सिलिकॉन कार्बाइड संयंत्र पहले एचसन संयंत्र के समान बुनियादी डिजाइन का उपयोग करते हैं। पहले पौधे में, शुद्धता को नियंत्रित करने के लिए रेत में भूसा और नमक मिलाया गया था। 1960 के दशक में स्टील की संरचनाओं को खराब करने के कारण नमक को जोड़ना समाप्त कर दिया गया था। उत्सर्जन को कम करने के लिए कुछ संयंत्रों में भूसे को जोड़ना बंद कर दिया गया था। सिंथेटिक ग्रेफाइट वस्तुओं के निर्माण के लिए, कार्बन पाउडर और सिलिका को एक बाइंडर के साथ मिलाया जाता है, जैसे कि टार, और इलेक्ट्रोड या क्रूसिबल जैसे आकार में दबाए जाने के बाद बेक किया जाता है। फिर वे दानेदार कार्बन से घिरे होते हैं जो उन्हें गर्म करने वाले प्रतिरोधी तत्व के रूप में कार्य करता है। अधिक कुशल कास्टनर लंबाई के अनुसार चित्रांकन भट्टी में, चित्रांकन की जाने वाली वस्तुओं, जैसे। छड़, कार्बन इलेक्ट्रोड के संपर्क में उन्हें लंबाई के अंत से अंत तक रखकर सीधे गर्म किया जाता है ताकि उनके माध्यम से धारा प्रवाहित हो, और आसपास के दानेदार कार्बन एक थर्मल इंसुलेटर के रूप में कार्य करता है, लेकिन अन्यथा भट्टी एचसन डिजाइन के समान है। वस्तुओं को समाप्त करने के लिए, लगभग 9 मीटर लंबी और 35 सेमी चौड़ी और 45 सेमी गहराई वाली भट्टी के लिए () की प्रारंभिक धारा के साथ लगभग 20 घंटे तक प्रक्रिया को चलाया जाता है, और नकारात्मक तापमान गुणांक के कारण कार्बन के गर्म होने पर प्रतिरोध कम हो जाता है, जिससे धारा में वृद्धि होती है। ठंडा होने में हफ्तों लगते हैं। प्रक्रिया का उपयोग करके प्राप्त की जा सकने वाली ग्रेफाइट की शुद्धता 99.5% है। सिलिकॉन कार्बाइड अपने अपघर्षक गुणों के कारण गहने बनाने में एक उपयोगी सामग्री थी, और यह एचसन प्रक्रिया का पहला व्यावसायिक अनुप्रयोग था। एचसन प्रक्रिया से सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग करके पहले प्रकाश उत्सर्जक डायोड का उत्पादन किया गया था। अर्धचालक के रूप में सिलिकॉन कार्बाइड के संभावित उपयोग ने लीली प्रक्रिया के विकास को जन्म दिया, जो एचसन प्रक्रिया पर आधारित थी, लेकिन सिलिकॉन-कार्बाइड क्रिस्टल की शुद्धता पर नियंत्रण की अनुमति दी। ग्रेफाइट एक स्नेहक के रूप में और उच्च शुद्धता वाले इलेक्ट्रोड के उत्पादन के लिए मूल्यवान बन गया। संदर्भ आगे पढ़ने वाली रासायनिक प्रक्रियाएँ कार्सिनोजेन आई. ए. आर. सी. समूह 1 कार्सिनोजेन