عملية بيشر

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

تُعدّ عملية بيشر عمليةً لإنتاج الروتيل ، وهو أحد أشكال ثاني أكسيد التيتانيوم ، من خام الإلمنيت . ورغم أنها تُنافس عملية الكلوريد وعملية الكبريتات، [ 1 ] [ 2 ] إلا أن عملية بيشر لا تُستخدم على نطاق واسع. [ 3 ]

يحتوي الإلمنيت، ذو الصيغة المثالية FeTiO₃ ، على 55-65% من ثاني أكسيد التيتانيوم ، والباقي أكسيد الحديد . تهدف عملية بيشر، كغيرها من عمليات التخصيب، إلى إزالة الحديد. وتستغل هذه العملية تحويل الحديدوز (FeO) إلى الحديديك (Fe₂O₃ ) . [ 4 ] ويمكن تحسين خامات الإلمنيت إلى روتيل صناعي بزيادة محتواها من ثاني أكسيد التيتانيوم إلى ما بين 90 و96%. [ 5 ]

تاريخ

طُوّرت هذه التقنية في أوائل الستينيات في غرب أستراليا [ 6 ] بمبادرة مشتركة بين القطاعين الصناعي والحكومي. سُمّيت العملية نسبةً إلى روبرت جوردون بيشر ، الذي اخترعها وطوّرها وقدّمها لصناعة الرمال المعدنية في غرب أستراليا أثناء عمله في مختبرات الكيمياء الحكومية في غرب أستراليا (التي سبقت مركز الكيمياء). [ 7 ] وحصلت العملية على براءة اختراع عام 1961. [ 8 ]

عملية

عمليات مختلفة تؤدي إلى إنتاج ثاني أكسيد التيتانيوم من خام الإلمنيت

تُعدّ عملية بيشر مناسبة للإلمنيت المتأثر بالعوامل الجوية والذي يحتوي على تركيزات منخفضة من الكروم والمغنيسيوم . [ 9 ] تتضمن عملية إزالة الجزء الحديدي من الإلمنيت أربع خطوات :

  1. أكسدة
  2. تخفيض
  3. التهوية
  4. الترشيح

أكسدة

تتضمن عملية الأكسدة تسخين الإلمنيت في فرن دوار مع الهواء لتحويل الحديد إلى أكسيد الحديد (III) :

4 FeTiO 3 + O 2 → 2 Fe 2 O 3 ·TiO 2 + 2 TiO 2

تُعد هذه الخطوة مناسبة لمجموعة من المواد الأولية التي تحتوي على الإلمنيت. [ 10 ]

تخفيض

يتم إجراء عملية الاختزال في فرن دوار باستخدام مادة البسودوبروكيت (Fe2O3.TiO2 ) والفحم والكبريت ، ثم يتم تسخينها إلى درجة حرارة أعلى من 1200 درجة مئوية . [ 11 ] يتم اختزال أكسيد الحديد الموجود في حبيبات المعدن إلى حديد فلزي لإنتاج الإلمنيت المختزل: 

Fe 2 O 3 ·TiO 2 + 3 CO → 2 Fe + TiO 2 + 3 CO 2

يتم فصل "الإلمنيت المختزل" عن الفحم قبل الخطوة التالية.

التهوية

تتضمن عملية التهوية إزالة الحديد المعدني المتكون في الخطوة السابقة عن طريق صدئه. تتم هذه العملية في خزانات كبيرة تحتوي على محلول كلوريد الأمونيوم بنسبة 1% ، حيث يُضخ الهواء عبر الخزان. ويتم تحريك الخزان باستمرار، مما يؤدي إلى صدأ الحديد وترسبه على شكل طبقة لزجة.

4 Fe + 3 O 2 → 2 Fe 2 O 3

ثم يتم فصل أكسيد الحديد الناعم عن جزيئات الروتيل الاصطناعي الأكبر حجماً.

الترشيح الحمضي

بعد إزالة معظم أكسيد الحديد، يتم ترشيح ما تبقى منه باستخدام حمض الكبريتيك بتركيز 0.5 مولار . [ 12 ]

مراجع

  1. ↑ ويلهام، ن. ج. (1996). "دراسة بارامترية للاختزال الكربوني الحراري المنشط ميكانيكيًا للإلمنيت". هندسة المعادن . 9 (12): 1189-1200 . Bibcode : 1996MiEng...9.1189W . doi : 10.1016/S0892-6875(96)00115-X .
  2. ↑ بنسون، إل إل؛ ميلور، آي؛ جاكسون، إم. (2016). "الاختزال المباشر للروتيل الاصطناعي باستخدام عملية FFC لإنتاج سبائك تيتانيوم جديدة منخفضة التكلفة" (ملف PDF) . مجلة علوم المواد . 51 (9): 4250-4261 . Bibcode : 2016JMatS..51.4250B . doi : 10.1007/s10853-015-9718-1 .
  3. ↑ سيبوم، هاينز؛ غوثر، فولكر؛ رويدل، أوسكار؛ حبشي، فتحي؛ وولف، هانز أوفه (2000). "التيتانيوم، وسبائك التيتانيوم، ومركبات التيتانيوم". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . doi : 10.1002/14356007.a27_095 . ISBN 978-3-527-30385-4.
  4. ↑ "الروتيل والإلمنيت - الإنتاج الأسترالي والملامح المحتملة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 23 فبراير 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 مارس 2008 .
  5. ↑ المنظمة العالمية للملكية الفكرية. (2023). "تقرير مشهد براءات الاختراع" . المنظمة العالمية للملكية الفكرية. تقارير مشهد براءات الاختراع. doi : 10.34667/tind.47029 . تاريخ الاسترجاع: 19 أكتوبر 2023 .
  6. ↑ "أطلس الموارد المعدنية الأسترالي - صحيفة حقائق الرمال المعدنية" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 30-08-2007.
  7. ↑ إرينغتون، ستيف، "روبرت غوردون (بوب) بيشر (1913-1997)" ، قاموس السير الذاتية الأسترالي ، كانبرا: المركز الوطني للسير الذاتية، الجامعة الوطنية الأسترالية ، تاريخ الاسترجاع : 12 يوليو 2026
  8. ↑ "معالجة المواد المحتوية على التيتانيوم" . خدمات براءات الاختراع CLAIMS . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أغسطس 2016 .
  9. ↑ "جامعة مردوخ تيتانيوم" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 2006-12-01.
  10. ↑ بروكارد، وارن جيه؛ كالي، كارمن؛ فليتشر، ستيفن؛ هورن، مايكل دي؛ سبارو، غراهام جيه؛ أوربان، أندرو جيه (2004). "تطبيق محفزات الأكسدة والاختزال من الأنثراكينون لتسريع خطوة التهوية في عملية بيشر". علم استخلاص المعادن بالمعالجة المائية . 73 ( 1-2 ): 111-121 . Bibcode : 2004HydMe..73..111B . doi : 10.1016/j.hydromet.2003.09.003 .
  11. ↑ "غرفة المعادن والطاقة في غرب أستراليا - صحيفة حقائق الرمال المعدنية" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 2008-07-04.
  12. ↑ "WIPO-WO/1994/003647. معالجة المواد التيتانيومية" . Patentscope . WIPO . تاريخ الاسترجاع: 21-05-2025 .

للمزيد من القراءة