Acheson process
ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ (ಸಿ. ಐ. ಸಿ) ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಎಡ್ವರ್ಡ್ ಗುಡ್ರಿಚ್ ಅಚೆಸನ್ ಅವರು ಅಚೆಸನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ (SiO2) ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಸಿಲಿಕಾ ಅಥವಾ ಸ್ಫಟಿಕ ಮರಳಿನ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲವನ್ನು ಅದರ ಧಾತುರೂಪದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಪುಡಿ ಕೋಕ್ನಂತೆ ಕಬ್ಬಿಣದ ಬಟ್ಟಲಿನಲ್ಲಿ ಬಿಸಿ ಮಾಡುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಕುಲುಮೆಯಲ್ಲಿ, ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಫೆರಿಕ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಗರಗಸದ ಧೂಳಿನ ಜೊತೆಗೆ ಇತರ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ರಾಡ್ನ ಸುತ್ತಲೂ ಕರಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಕೋರ್ ಆಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ರಾಡ್ಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕೋಕ್ ಬೆಡ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ಕೋಕ್ನ ಕಣಗಳ ಮೂಲಕ ಪರಸ್ಪರ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ರಾಡ್ಗಳ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು 1700-2500 °C ಗೆ ಬಿಸಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಕಾರ್ಬೊಥರ್ಮಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ನ ಪದರವು (ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಅದರ ಆಲ್ಫಾ ಮತ್ತು ಬೀಟಾ ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ) ಕಾರ್ಬನ್ ಮಾನಾಕ್ಸೈಡ್ನ (ಸಿಒ) ರಾಡ್ ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಸುತ್ತಲೂ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ನ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ನಾಲ್ಕು ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಿವೆಃ C + SiO2 → SiO + CO SiO2 + CO → SiO + CO2 C + CO2 → 2CO SiO + 2C → SiC + CO ಈ ಒಟ್ಟಾರೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಹೆಚ್ಚು ಎಂಡೋಥರ್ಮಿಕ್ ಆಗಿದೆ, ನಿವ್ವಳ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯೊಂದಿಗೆ SiO2 + 3C + 625.1 kJ → α-SiC + 2 CO ಡಿಸ್ಕವರಿ 1890 ರಲ್ಲಿ ಅಚೆಸನ್ ವಜ್ರವನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿದನು ಆದರೆ ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ನ ನೀಲಿ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ರಚಿಸಿದನು, ಅದನ್ನು ಅವನು ಕಾರ್ಬೋರಮ್ ಎಂದು ಕರೆದನು. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅತಿಯಾಗಿ ಬಿಸಿಯಾದಾಗ ಆವಿಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅನ್ನು ಬಿಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ಅವರು ಕಂಡುಕೊಂಡರು. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಬದಲಿಗೆ ಇಂಗಾಲದಿಂದ ಪ್ರಾರಂಭಿಸುವಾಗ, ಸಿಲಿಕಾದಂತಹ ಅಶುದ್ಧತೆ ಇದ್ದಾಗ ಮಾತ್ರ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ, ಅದು ಮೊದಲು ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಅವರು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ಅವರು 1896ರಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ತಯಾರಿಕೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಪೇಟೆಂಟ್ ಪಡೆದರು. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದ ನಂತರ, ಅಚೆಸನ್ ಪ್ರತಿರೋಧಕ ತಾಪನವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಕುಲುಮೆಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದರು, ಅದರ ವಿನ್ಯಾಸವು ಇಂದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಆಧಾರವಾಗಿದೆ. ಅಕೆಸನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಔದ್ಯೋಗಿಕ ಒಡ್ಡುವಿಕೆಗಳ ಕಾರ್ಸಿನೋಜೆನಿಸಿಟಿಯ ಬಗ್ಗೆ ಮಾನವರಲ್ಲಿ ಸಾಕಷ್ಟು ಪುರಾವೆಗಳಿವೆ. ಅಕೆಸನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಔದ್ಯೋಗಿಕ ಒಡ್ಡುವಿಕೆಗಳು ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ. ಅಕೆಸನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೊದಲ ವಾಣಿಜ್ಯ ಸ್ಥಾವರವನ್ನು ನ್ಯೂಯಾರ್ಕ್ನ ನಯಾಗರಾ ಜಲಪಾತದಲ್ಲಿ ಅಕೆಸನ್ ನಿರ್ಮಿಸಿದರು, ಅಲ್ಲಿ ಹತ್ತಿರದ ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ಶಕ್ತಿಯ ತೀವ್ರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಅಗ್ಗವಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. 1896ರ ಹೊತ್ತಿಗೆ, ದಿ ಕಾರ್ಬೋರಂಡಮ್ ಕಂಪನಿಯು 1 ದಶಲಕ್ಷ ಪೌಂಡ್ಗಳಷ್ಟು ಕಾರ್ಬೋರಂಡಮ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತಿತ್ತು. ಅನೇಕ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ಮೊದಲ ಅಚೆಸನ್ ಸ್ಥಾವರದಂತೆಯೇ ಅದೇ ಮೂಲ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಮೊದಲ ಸಸ್ಯದಲ್ಲಿ, ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಮರಳಿಗೆ ಮರದ ಪುಡಿ ಮತ್ತು ಉಪ್ಪನ್ನು ಸೇರಿಸಲಾಯಿತು. 1960ರ ದಶಕದಲ್ಲಿ ಉಪ್ಪಿನ ಸೇರ್ಪಡೆಯು ಉಕ್ಕಿನ ರಚನೆಗಳನ್ನು ನಾಶಪಡಿಸಿದ್ದರಿಂದ ಅದನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಯಿತು. ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಕೆಲವು ಸ್ಥಾವರಗಳಲ್ಲಿ ಮರದ ಪುಡಿ ಸೇರಿಸುವುದನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸಲಾಯಿತು. ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು, ಇಂಗಾಲದ ಪುಡಿ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾವನ್ನು ಟಾರ್ನಂತಹ ಬೈಂಡರ್ನೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ಗಳು ಅಥವಾ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ಗಳಂತಹ ಆಕಾರದಲ್ಲಿ ಒತ್ತಿದ ನಂತರ ಬೇಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಂತರ ಅವುಗಳನ್ನು ಬಿಸಿಮಾಡುವ ಪ್ರತಿರೋಧಕ ಅಂಶವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಹರಳಾಗಿಸಿದ ಇಂಗಾಲದಿಂದ ಸುತ್ತುವರೆದಿರುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾದ ಕಾಸ್ಟ್ನರ್ ಉದ್ದವಾರು ಗ್ರಾಫೈಟೈಸೇಶನ್ ಕುಲುಮೆಯಲ್ಲಿ, ಗ್ರಾಫೈಟೈಸ್ ಮಾಡಬೇಕಾದ ವಸ್ತುಗಳು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ. ರಾಡ್ಗಳನ್ನು ಇಂಗಾಲದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿ ಉದ್ದವಾಗಿ ಕೊನೆಯಿಂದ ಕೊನೆಯವರೆಗೆ ಇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ನೇರವಾಗಿ ಬಿಸಿಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಅವುಗಳ ಮೂಲಕ ಪ್ರವಾಹವು ಹರಿಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಹರಳಾಗಿಸಿದ ಇಂಗಾಲವು ಉಷ್ಣ ನಿರೋಧಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಕುಲುಮೆಯು ಅಚೆಸನ್ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೋಲುತ್ತದೆ. ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸಲು, ಸುಮಾರು 9 ಮೀಟರ್ ಉದ್ದ, 35 ಸೆಂಟಿಮೀಟರ್ ಅಗಲ ಮತ್ತು 45 ಸೆಂಟಿಮೀಟರ್ ಆಳದ ಕುಲುಮೆಗೆ () ನ ಆರಂಭಿಕ ಪ್ರವಾಹದೊಂದಿಗೆ ಸುಮಾರು 20 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನಡೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ತಾಪಮಾನದ ಗುಣಾಂಕದಿಂದಾಗಿ ಇಂಗಾಲವು ಬಿಸಿಯಾಗುತ್ತಿದ್ದಂತೆ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ತಣ್ಣಗಾಗಲು ವಾರಗಳೇ ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸಾಧಿಸಬಹುದಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ನ ಶುದ್ಧತೆಯು 99.5% ಆಗಿದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅದರ ಅಪಘರ್ಷಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ ಆಭರಣ ತಯಾರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಉಪಯುಕ್ತ ವಸ್ತುವಾಗಿತ್ತು ಮತ್ತು ಇದು ಅಚೆಸನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೊದಲ ವಾಣಿಜ್ಯ ಅನ್ವಯವಾಗಿತ್ತು. ಆಕ್ಸನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮೊದಲ ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಯಿತು. ಅರೆವಾಹಕವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ನ ಸಂಭಾವ್ಯ ಬಳಕೆಯು ಲೆಲಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು, ಇದು ಅಚೆಸನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿತ್ತು, ಆದರೆ ಸಿಲಿಕಾನ್-ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಶುದ್ಧತೆಯ ಮೇಲೆ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಅನುಮತಿಸಿತು. ಈ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಒಂದು ಲೂಬ್ರಿಕಂಟ್ ಆಗಿ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಮೌಲ್ಯಯುತವಾಯಿತು. ಹೆಚ್ಚಿನ ಓದುವಿಕೆ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಕಾರ್ಸಿನೋಜೆನ್ಗಳು ಐಎಆರ್ಸಿ ಗ್ರೂಪ್ 1 ಕಾರ್ಸಿನೋಜೆನ್ಗಳು