Magnezyum Üretim Yöntemleri
Dünyanın en büyük magnezyum üreticisi ve ihracatçısı Çin’dir. Çin, 800 000 ton’dan fazla yıllık birincil magnezyum üretimi ile, toplam dünya birincil magnezyum üretiminin %85-90’nını karşılamaktadır.
Magnezyum üretim metalürjisi incelendiğinde, her ne kadar 7 farklı hammaddeden 60 farklı teorik üretim yöntemine rastlanırsa da en yaygın üretim yöntemi, dolomit cevherlerinin ferrosilisyum ile ısıl indirgenmesi esasına dayanan Pidgeon Prosesi’dir. Çin birincil magnezyum üretiminini %90’dan fazlası Pidgeon Prosesi ile gerçekleşmektedir. Bununla birlikte diğer %10’luk birincil üretim elektroliz ve geridönüşüm yolu ile yapılmaktadır.
Dünya magnezyum cevherlerinin miktarı 12 milyar ton olarak tahmin edilmektedir ve bu miktarın önemli bir kısmı, Çin, Rusya, Kuzey Kore, Avustralya, Slovakya, Brezilya, Türkiye, Hindistan, ve Kanada da bulunmaktadır.
Magnezyum, iyonik formda ve 1S22P63S2 elektron konfigürasyonuna sahiptir. Son 3S orbitalinde taşıdığı 2 elektron dolayısı ile düşük iyonizasyon enerjisine sahiptir. Bu denenle doğada sadece 2 değerlikli olarak rastlanır. Magnezyumun düşük redüksiyon potansiyeli, doğada metalik olarak bulunamamasının temel nedenidir:
Mg2+ + 2e- = Mg E ̊= -2.375 V
Bütün birincil magnezyum yöntemleri, magnezyuma 2 elektronun, transfer edilerek, metalik magnezyuma dönüşebilmesi için indirgen (redüktan) gerektirir. İndirgenler uygun potansiyele sahip elektrik akımı, çeşitli formlarda karbon, silisyum bazlı malzemeler (FeSi), CaC2 ve alüminyum olabilir.
Teorik olarak dolomitten termal redüksiyon ile metalik magnezyum eldesi en optimum yöntem olarak görülmese de, teknik ve ekonomik olarak, henüz daha iyi bir yöntem bulunamamıştır.
Termal redüksiyon prosesi aşağıdaki aşamaları içerir:
1. Dolomit kalsinasyonu,
2. Kalsine edilmiş dolomit (dolim) ve indirgenin karıştırılması ve preslenmesi,
3. Dolime-indirgen karışımının vakum altında ısıtılması,
4. Serbest kalan magnezyum buharlarının kondensasyonu,
5. Kondanse olmuş magnezyumun ergitilmesi, rafinasyonu ve alaşımlandırılması.
Dolomitin dekompozisyonuna neden olan kalsinasyon reaksiyonu basit bir reaksiyondur. Dolomit dekompozisyonu ya da kalsinasyon reaksiyonu yüksek sıcaklıklarda endotermik olarak çalışır:
MgCO3.CaCO3 → MgO + CaO + 2CO2
Dolimde (kalsine dolomit) aranan fiziksel özelliklere bağlı olarak, kalsinasyon sıcaklığı 780 ̊C ile 1450 ̊C arasında değişir. Kalsinasyon koşulları, redüksiyon koşullarını doğrudan etkiler.
Redüksiyon prosesinde, kalsine dolomit, silisyum ya da alüminyum gibi bir indirgen ile karıştırılır ve 1150 ̊C – 1400 ̊C arasında ve düşük basınç altında (10-100 Pa) ısıtılarak, MgO, buhar fazında metalik magnezyuma indirgenir.
2 MgO + 2 CaO + Si → 2 Mg + 2 CaO.SiO2
3 MgO + 2 CaO + 2 Al → 3 Mg + 2 CaO.Al2O3
Kalsine dolomit ve kalsine manyezitin silisyum, alüminyum ve CaC2 ile ısıl indirgenmesini bulan Pidgeon, ekonomik olarak en uygun yöntemin kalsine dolomitin ferrosilisyum ile redüksiyonu olduğunu ortaya çıkarmıştır. Kalsine dolomit, ferrosilisyum ve fluorspar’dan oluşan karışım briketlendikten sonra, 1150-1250 ̊C’de ve 0,06-0,13 mbar vakum altında, ısıya dayanıklı çelik retortlar içinde reaksiyona girmekte ve oluşan magnezyum buharı, retortun soğuk ucuna yerleştirilmiş olan basit bir tüp kondanser üzerinden taç şekilli kristal taneler halinde birikmektedir.
Reaksiyon :
2MgO.CaOk + FeSik ↔ 2 Mgg + (Ca2SiO4)k + Fek
Reaksiyonun gaz fazındaki tek ürünü magnezyumdur ve retortun uç bölgesinde kondanse edilerek toplanmaktadır. Toplanan taç magnezyum, Reverber ya da pota tipli ergitme fırınlarında ergitilerek ve rafine edilerek külçe haline getirilir.
Pidgeon Prosesi 1930’lu yıllardan beri bilinen, denenmiş bir prosesidir. Öncelikle Çin’de kurulu olan entegre çelik tesislerinin, metalurjik kok üretim bölümlerinde elde edilen sıcak kömür gazları enerji kaynağı olarak kullanılmaktaydı. Ancak artan üretim, yeni magnezyum tesislerinin kok gazlaştırma tesisleri ile birlikte kurulmasını zorunlu kılmıştır.
Pidgeon Prosesi’nin diğer önemli bir avantajı ise, üretilen metal kalitesinin, yani metalik magnezyumun saflığının, özellikle otomotiv endüstrisinin ihtiyacını karşılayabilecek yüksek değerlerde olmasıdır.
Pidgeon Prosesinde, retort hacimlerinin sınırlı oluşu ve düşük üretkenlik, yatay retortlar yerine dikey retortların geliştirilmesine neden olmuştur.
Kaynaklar:
1. Dr. Jiang Binfan, Prof. Xia Dehong, “Systematic Energy Saving and Low Carbon Technologies for Pidgeon Process Improvement”, IMA 2021
2. W. Wulandari, M.A. Rhamdani, G.A. Brooks, B.J. Monaghan, “Distribution Impurities in Magnesium via Silicothermic Reduction” Swinburne University of Technology, EMC 2009
3. D. Choo, J. Park, G. Choi, Y. Kim, G. Han, G. Lee, K. Cho, “RIST’s New Continuous Thermal Reduction Process for Magnesium Production, IMA 2017
4. Mehmet Buğdaycı, Ahmet Turan, Onuralp Yücel, “Magnesium Production from Calcined Dolomite via the Pidgeon Process”, Magnesium and It’s Alloys, CRC Press, 2019
Uluslararası Alüminyumcular Birliği (International Alumininum Association, IAI) küresel alüminyum sektörüne hedef olarak koyduğu 2050 yılında sıfır karbon salınımı bağlamınd DEVAMI...
Giriş Niyetine – Fabrika Ayalarına Dönmek Bilimsel çalışma salt “insan odaklı” değildir. Yani içinde insan olsun ya da olmasın, doğada ve evrende olan biten DEVAMI...
Giriş Charles Dickens, 1859 yılında yazdığı “İki Şehrin Hikayesi” adlı romanında, Sanayi Devrimi’ni ve bu süreçte yaşadıklarını şu çarpıcı cümlelerle betimler DEVAMI...
Mühendislik: Bilinenden Daha Fazlası Üniversite giriş sınavı sonrası -biz her ne kadar mesleğimizin itibar kaybettiğini gözlemlesek de- meslek seçimi arefesindeki gen& DEVAMI...
Giriş Bütün alüminyum işleyen işletmelerde, son yılların eğilimi olabildiğince fazla hurda ya da daha genel bir deyişle ikincil malzeme kullanmak ve böylece karbon ayak izini d&uum DEVAMI...
Temelde cevherden ya da hurdadan metal kazanımı (ekstraksiyonu) aynı rotayı izleyen prosesler. Birincil üretimde madencilik proseslerine, ikincil üretimde hurda toplama, cevher zenginleşti DEVAMI...
Halimiz Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli’nin (IPCC) hazırladığı “1,5°C Küresel Isınma Özel Raporu’na” göre; - İnsanlar, dünya DEVAMI...
Magnezyum Üretim Yöntemleri Dünyanın en büyük magnezyum üreticisi ve ihracatçısı Çin’dir. Çin, 800 000 ton’dan fazla yıllık birincil magn DEVAMI...
Giriş Geçtiğimiz aylarda Magnezyum ve Silisyum fiyatlarındaki öngörülemez artış, alüminyum sektörünün önemli gündemlerinden birisini oluşturdu. Ar DEVAMI...
Giriş Skandiyum, nadir toprak elementleri içerisinde yer alan ilginç bir element. Nadir toprak elementlerini oluşturan ana element grubu Lantanitler (atom numaraları 57’den 71&rsqu DEVAMI...
Giriş Birincil alüminyum üretimi küresel seragazı emisyonlarının %2’sinden sorumlu ve üretilen toplam elektrik enerjisinin %4’ünü tüketiyor. S&u DEVAMI...
Kripto dünyası, Nisan ayında gerçekleşecek bitcoin halving için kendini hazırlıyor. Bu tür olaylar yalnızca medyanın ve kamuoyunun kripto paralara olan ilgisini çekmekle kalmıyor, aynı zamanda bu olayların yarat DEVAMI...
Bundan 75 yıl önce üretilen ve 70200 model serisine ait Unimog, seri üretim hattından indirilen ilk araç olarak müşterisine teslim edildi. O günden bu yana sadece görsel olarak değil, aynı zamanda ç DEVAMI...
1979 yılında Ankara’da Orhan OBALI , Mehmet ÖZDEŞLİK ve Erdoğan YETİŞKEN tarafından, almış oldukları Elektronik eğitimi doğrultusunda; Elektronik cihazlar üretmek üzere kurulan Sistem Teknik 1985 yılında İstan DEVAMI...
Türkiye, ihracatta yakaladığı başarıyı her yıl artırarak sürdürürken, ülke ihracatına 14,5 milyar dolar ile önemli katkıda bulunan otomotiv sektörü de Automechanika Istanbul 2024 ile bu rakamı daha da i DEVAMI...
Çocuklar telefonlarında çok fazla zaman geçiriyorlar. Verilere göre 9-16 yaş arası Avrupalı çocukların yüzde 80’i her gün telefonlarından internete giriyor. Birleşik Krallık’ta çoc DEVAMI...
Türkiye girişimcilik ekosisteminin en büyük destekçilerinden Teknopark İstanbul çatısı altında faaliyetlerini yürüten ELECTRA IC, radar, kablosuz haberleşme, füze sistemleri, elektronik harp sisteml DEVAMI...
Türk ekonomisinde yaşanan yapısal sorunlar, işletmelerin finansman kaynaklarına erişimini sınırlarken; Plastik sektörü bunlara ek olarak hammadde fiyatlarındaki yüksek dalgalanma ve ithalata bağımlılık ile mücadele ed DEVAMI...
Küresel bir yeni nesil dijital güvenlik şirketi olan ESET, yüksek düzeyde optimize edilmiş bir tehdit algılama ve müdahale çözümü sunmak için yenilikçi Open XDR platformu Stellar Cybe DEVAMI...
Esvana Sanayi, vana sektöründe 30 yılı aşkın tecrübesiyle adından söz ettirmeye devam ediyor. Şirket, kelebek vanadan demontaj parçalarına, sürgülü vanadan çekvalf üretimine kadar geniş bi DEVAMI...
BHTS’2024 - 2. Boğaziçi Uluslararası Isıl İşlem Sempozyumu, MISAD-Metal Isıl İşlem Sanayicileri Derneği ve METEM-TMMOB Metalurji ve Malzeme Mühendisleri Odası Eğitim Merkezi iş birliği ile 25-26 Nisan 2024 tarihlerinde İstan DEVAMI...