علم الكيمياء
تاريخ الكيمياء والعلماء المشاهير
التحاضير والتجارب الكيميائية
المخاطر والوقاية في الكيمياء
اخرى
مقالات متنوعة في علم الكيمياء
كيمياء عامة
الكيمياء التحليلية
مواضيع عامة في الكيمياء التحليلية
التحليل النوعي والكمي
التحليل الآلي (الطيفي)
طرق الفصل والتنقية
الكيمياء الحياتية
مواضيع عامة في الكيمياء الحياتية
الكاربوهيدرات
الاحماض الامينية والبروتينات
الانزيمات
الدهون
الاحماض النووية
الفيتامينات والمرافقات الانزيمية
الهرمونات
الكيمياء العضوية
مواضيع عامة في الكيمياء العضوية
الهايدروكاربونات
المركبات الوسطية وميكانيكيات التفاعلات العضوية
التشخيص العضوي
تجارب وتفاعلات في الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
مواضيع عامة في الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء الحرارية
حركية التفاعلات الكيميائية
الكيمياء الكهربائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع عامة في الكيمياء اللاعضوية
الجدول الدوري وخواص العناصر
نظريات التآصر الكيميائي
كيمياء العناصر الانتقالية ومركباتها المعقدة
مواضيع اخرى في الكيمياء
كيمياء النانو
الكيمياء السريرية
الكيمياء الطبية والدوائية
كيمياء الاغذية والنواتج الطبيعية
الكيمياء الجنائية
الكيمياء الصناعية
البترو كيمياويات
الكيمياء الخضراء
كيمياء البيئة
كيمياء البوليمرات
مواضيع عامة في الكيمياء الصناعية
الكيمياء الاشعاعية والنووية
الصناعات الالكتروليتية Electrolytic industries
المؤلف:
GEORGE T . AUSTIN
المصدر:
SHREV ‘ S CHEMICAL PROCESS INDUSTRIES
الجزء والصفحة:
ص 419
18-9-2016
2292
الصناعات الالكتروليتية Electrolytic industries
تستهلك الصناعات الكيميائية قدرا كبيرا من الطاقة الكهربائية ، لس فقط لتأمين القدرة للمحركات الكهربائية، بل ايضا لرفع درجات الحرارة ولإحداث تغيير كيميائي مباشر. وتحدث الطاقة بشكلها الكهربائي تفاعلات كيميائية تستخدم في الصناعات الالكتروليتية التي سنتحدث عنها في هذا الفصل . والحرارة التي تنتجها الكهرباء هي مصدر درجة الحرارة العالية اللازمة في الصناعات الحرارية الكهربائية ، والتي سنتحدث عنها في الفصل 15.
طورت معظم الطرق الالكتروليتية منذ الحرب العالمية الاولى ، وقلة منها كانت اقدم من ذلك التاريخ . تتراوح المواد التي تصنع بمساعدة الكهرباء من المواد الكيميائية التي تنتج ايضا بطرق اخرى ، كالصودا الكاوية ، والهيدروجين ، والمغنزيوم ، الى المواد الكيماوية التي لا يمكن في الوقت الحاضر تصنيعها بشكل اقتصادي بأية طريقة اخرى الا بالكهرباء ، كالألمنيوم وكربيد الكلسيوم (الجدول 1 -1 ) .
هناك عدد من المعادن الاخرى ، علاوة على الالمنيوم والمغنزيوم والصوديوم التي سندرسها في هذا الفصل ، تصنع إلكتروليتياً . ومن بين هذه المعادن الكادميوم cadmium ، والكروم chromium ، والنحاس copper ، والنيكل nickel والتيتانيوم titanium ، والزنك zinc . وتصنع بعض المعادن الاخرى على نطاق ضيق جداً . حذفت الدراسة حول معالجة هذه المعادن لأن معالجتها تترافق عادة بعمليات معدنية وتعدينية بدلا من الطرق الكيميائية .
الجدول 1-1 . المواد الكيميائية والمعادن التي تصنع بطريقة كهرو كيميائية
المادة |
المعالجة |
MJ/Kg |
الفولطية في الخلية أو الفرن |
استهلاك الطاقة سنويا |
ألومينا مصهورة |
صهر كهربائي حراري |
8-12 |
100-110 |
كبير |
ألمنيوم |
إرجاع الألومينا إلكتروليتياً الى ألمنيوم |
75-95 |
5.50-7 |
كبير جداً |
أمونيا |
هيدروجين إلكتروليتي ، هدرجة ضغطية |
51 |
- |
قليل |
كادميوم |
ترسيب إلكتروليتي لثمالات الزنك – رصاص |
6 |
2.6 |
قليل |
كالسيوم |
إرجاع كهربائي حراري |
175-190 |
- |
قليل |
كربيد الكلسيوم |
إرجاع كهربائي حراري |
10-11 |
- |
كبير جداً |
سياناميد الكلسيوم |
إرجاع كهربائي حراري |
10 |
- |
كبير |
صودا كاوية ، كلور |
تحلل كهربائي حراري |
10.6 |
3.4-4.3 |
كبير جداً |
نحاس |
استخلاص النحاس إلكتروليتياً |
8-12 |
1.9-2.4 |
كبير |
|
تنقية إلكتروليتية |
0.7-1.3 |
0.18-0.4 |
كبير جداً |
فزوكروميوم 70 % |
صهر كهربائي حراري |
16-24 |
90-120 |
كبير |
فزومنغنيز 80 % |
إرجاع كهربائي حراري |
12-24 |
90-115 |
قليل جداً |
فزوموليبدينوم 50 % |
صهر كهربائي حراري |
24-32 |
50-150 |
قليل |
فزوسليكون 50 % |
صهر كهربائي حراري |
16-28 |
75-150 |
كبير جداً |
فزوتنغستن 70 % |
صهر وتنقية كهربائياً حرارياً |
12-16 |
90-120 |
قليل |
فزوفناديوم |
صهر كهربائي حراري |
16-28 |
150-250 |
قليل |
ذهب |
تنقية إلكتروليتية |
1.2 |
1.3-12.6 |
قليل جداً |
غرافيت |
تغيير كهربائي حراري |
12-16 |
80-200 |
كبير |
هيدروجين وأكسجين |
تحلل الماء القلوي كهربائياً |
438 |
- |
قليل |
هيبوكلوريت |
التحلل الكهربائي للمحلول الملحي بالمزج |
- |
- |
وسط |
حديد |
الإرجاع في فرن قوسي |
8-12 |
- |
لا شيء |
مصبوبات حديدية |
صهر كهربائي |
|
- |
|
|
نظم مزدوج |
0.55 |
|
قليل جداً |
|
مستمر |
1.78 |
|
|
حديد اسفنجي |
إرجاع كهربائي حراري بدرجة منخفضة |
1.6 |
- |
قليل جداً |
رصاص |
تنقية إلكتروليتية |
0.7 |
0.35-0.6 |
قليل |
مغنزيوم معدني |
تحلل كلوريد المغنزيوم كهربائياً |
60-100 |
6-7 |
كبير جداً |
المادة |
المعالجة |
MJ/Kg |
الفولطية في الخلية أو الفرن |
استهلاك الطاقة سنويا |
|
حمض الفسفور |
ارجاع كهربائي حراري الى فسفور ، اكسدة |
21 |
- |
كبير |
|
فسفور |
إرجاع كهربائي حراري |
32-43 |
- |
كبير |
|
هيدروكسيد البوتاسيوم |
تحلل محلول كلوريد البوتاسيوم كهربائياً |
8-9.5 |
- |
قليل |
|
كوارتز منصهر |
صهر كهربائي حراري |
40-63 |
- |
قليل |
|
سليكون |
إرجاع كهربائي حراري |
48 |
- |
قليل |
|
كربيد السليكون |
إرجاع كهربائي حراري |
25-30 |
75-230 |
كبير |
|
صوديوم معدني |
تحلل كلوريد الصوديوم المنصهر كهربائياً |
56-58 |
- |
كبير |
|
كلورات الصوديوم |
تحلل محلول كلوريد الصوديوم كهربائياً (مزج) |
20 |
2.8-3.5 |
قليل |
|
مصبوبات الفولاذ |
صهر الكهربائي لشحنة باردة |
2-2.4 |
- |
كبير |
|
صبّة فولاذية |
صهر كهربائي أو تنقية الشحنة المنصهرة |
0.8 |
- |
كبير |
|
زنك (توتياء) |
ترسيب إلكتروليتي |
11-12 |
3.5-3.7 |
كبير جداً |
ان كلفة الطاقة الكهربائية هي عادة العامل الحاسم في الصناعات الكهربائية الكيميائية . ولذلك توطدت هذه الصناعات في المناطق التي تكون فيها هذه الطاقة رخيصة ، كشلالات نياجارا ، وشمال غربي المحيط الهادي ، والنرويج . ولكن انخفاض اسعار الطاقة في طريقه الى الزوال بسبب تزايد الطلب الشعبي عليها . الامر الذي دفع كثيرا من الشركات الى محاولة انشاء مصانعها وراء حدود الولايات المتحدة .
يشير الجدول الى كمية الطاقة اللازمة لإنتاج 1 طناً من مختلف المواد المدرجة فيه . ويمكن تصنيع الصوديوم ، والالمنيوم ، والمغنزيوم على نحو اقتصادي فقط باستخدام التيار المستمر كعامل كيميائي . استخدمت مجموعات محركات التوليد ، والمولدات اللاحلقية ، والمقومات القوسية الزئبقية لإنتاج التيارات منخفضة الفولطية عالية الأمبيرية اللازمة ، لكنها هجرت جميعها ، رغم أن بعضها ما زال يستخدم حتى الآن . وعلى ضوء الرغبة بالتيار المويجي الخفيف ، فإن مقومات الطور المتعدد في الحالة الصلبة والمقومات الموجهة بالسليكون هي خيارات التيار .