Purification of magnesium-lead alloy by molten salt electrolysis

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 1998

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: KADİR ÇITAK

Danışman: İSHAK KARAKAYA

Özet:

ERİMİŞ TUZ ELEKTROLİZİ YÖNTEMİ İLE MAGNEZYUM-KURŞUN ALAŞIMININ SAFLAŞTIRILMASI ÇITAK, Kadir Yüksek Lisans, Metalürji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. İshak KARAKAYA Ortak Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Ahmet GEVECİ Aralık 1998, 63 sayfa Magnezyumun, erimiş tuzlar elektrolizi yöntemiyle üretilme sürecindeki yüksek enerji tüketiminin başlıca sebebi, magnezyum ile klor gazının electrodlar arasında yeniden birleşmesidir (geri reaksiyon). Endüstriyel tekniklerde, geri reaksiyon miktarını azaltmak için elektrodlar arası mesafenin geniş tutulması, elektrolitin geçirgenliğine bağlı olarak meydana gelen gerilim kayıplarını artırır. Daha küçük electrodlar arası mesafeyi ve elektrod ürünlerinin kolayca ayrılmasını mümkün kılan laboratuvar boyutunda bir hücre [1,2], elektrolitik magnezyum üretiminde kullanıldı. Üstten daldırılan grafit bir anot ve hücrenin tabanına yerleştirilen bir katot, Mg-Pb alaşımı, electrolitik hücrenin başlıca özellikleridir. Bu hücre tasarımı sayesinde daha küçük elektrodlar arası mesafeyle elektroliz gerçekleştirilebilmiştir. Böylecemagnezyum üretimi için gerekli kilogram başına düşen enerji tüketimi azaltılmıştır. Yukardaki sonuçların mevcut endüstriyel uygulamalarla karşılaştırılabilmesi için Mg- Pb alaşımının rafinasyon verilerine ihtiyaç vardır. Mg-Pb alaşımının rafinasyonu, rafinasyon hücresinde Mg-Pb alaşımı anot yapılarak gerçekleştirildi. Bu nedenle, bu çalışmada, Mg-Pb alaşımının rafinasyonunu çalışmak için daha önceki çalışmalarda kullanılan hücre düzeneğinin kutuplan değiştirildi. Hücrenin akım verimliliği ve enerji tüketimi, 700°C de %20 MgCfe, %39.5 NaCl, %39.5 KC1 ve %1 NaF içeren bir elektrolit kullanılarak belirlendi. Hücre geometrisinin, akım yoğunluğunun ve elektrodlar arası mesafenin hücre işlevine olan etkilerini çalışmak için deneyler yapıldı. Sonuçlar 90° katot uç açısının, mümkün olan en küçük anot-katot mesafesinin ve 1 amp/cm2 akım yoğunluğunun rafinasyon hücresi için en uygun parametreler olduğunu gösterdi. 1 amp/cm2 akım yoğunluğunda, katot uç açısı 90° ve anot-katot mesafesi 1 cm olduğunda hücre voltajı 1.264 volttur. Bu değer 3.59 kWh/kg-Mg'lik bir enerji tüketimine karşılık gelir. Mg-Pb alaşımının üretimindeki enerji tüketim değerlerine bu sayı eklendiğinde yaklaşık 12.5 ile 15.5 k\Vh/kg-Mg enerji tüketimi bulundu. Bu sonuçlar endüstriyel magnezyum hücrelerinin kullandığı 18-20 kWh/kg-Mg enerji tüketimine göre daha düşüktür; dolayısıyla bu Çalışmada enerji daha verimli kullanılmıştır. Anahtar Kelimeler: Magnezyum, Rafinasyon, Magnezyum Klorür, Erimiş Tuz Elektolizi