નિકલનો પરિચય
નિકલ એ ચાંદી-સફેદ, સખત, ટીપી શકાય તેવું અને તાર બનાવી શકાય તેવું ધાતુ તત્વ છે. તે તેના કાટ પ્રતિકાર અને ઉચ્ચ-તાપમાન શક્તિ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જે તેને વિવિધ ઉદ્યોગોમાં મૂલ્યવાન બનાવે છે. તેનું રાસાયણિક પ્રતીક Ni છે અને તેનો પરમાણુ ક્રમાંક 28 છે.
નિકલના રોજિંદા ઉપયોગો
નિકલના અનન્ય ગુણધર્મો રોજિંદા જીવન અને ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં તેના વ્યાપક ઉપયોગોમાં ફાળો આપે છે.
1. સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ઉત્પાદન
નિકલ સ્ટેનલેસ સ્ટીલના ઉત્પાદનમાં મુખ્ય એલોયિંગ તત્વ છે, જે સામાન્ય રીતે ઑસ્ટેનિટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ્સ (દા.ત., 304 ગ્રેડ) ના 8-10% બનાવે છે. તેનો સમાવેશ કાટ પ્રતિકાર, નમ્રતા અને શક્તિમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે. આ ભારતમાં રસોડાના વાસણો, કુકવેર, સિંક અને આર્કિટેક્ચરલ ફિટિંગ્સ સહિત અસંખ્ય ઘરગથ્થુ વસ્તુઓમાં સ્પષ્ટ છે, જે તેમની ટકાઉપણું અને સ્વચ્છતા માટે વખણાય છે.
2. ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ અને કોટિંગ્સ
તેની ચમકદાર, આકર્ષક પૂર્ણાહુતિ અને કાટ પ્રતિકારને કારણે, નિકલનો ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. અન્ય ધાતુઓ પર નિકલના પાતળા સ્તરો જમા કરવામાં આવે છે જેથી રક્ષણાત્મક અને સુશોભિત કોટિંગ પ્રદાન કરી શકાય. બાથરૂમના ફિક્સર, ઓટોમોબાઈલ પાર્ટ્સ અને સાયકલના ઘટકો જેવી વસ્તુઓ માટે ભારતમાં આ એપ્લિકેશન સામાન્ય છે, જે તેમના દેખાવને વધારે છે અને તેમની આયુષ્ય લંબાવે છે.
3. બેટરી
નિકલ વિવિધ પ્રકારની રિચાર્જેબલ બેટરીમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. નિકલ-કેડમિયમ (Ni-Cd) અને નિકલ-મેટલ હાઇડ્રાઇડ (Ni-MH) બેટરી પોર્ટેબલ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી હતી. વધુ તાજેતરમાં, નિકલ-સમૃદ્ધ કેથોડ્સ અદ્યતન લિથિયમ-આયન બેટરીનો અભિન્ન ભાગ છે, જે સ્માર્ટફોન, લેપટોપ અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનોને શક્તિ આપે છે, જે ભારતમાં અપનાવવામાં નોંધપાત્ર વૃદ્ધિનો અનુભવ કરી રહ્યા છે.
4. સિક્કાકામ
નિકલ ધરાવતી મિશ્ર ધાતુઓ તેમની ટકાઉપણું, ઘસારા પ્રતિકાર અને નકલી વિરોધી ગુણધર્મોને કારણે સિક્કા બનાવવા માટે વારંવાર ઉપયોગમાં લેવાય છે. ઐતિહાસિક રીતે, ભારતીય ચલણના વિવિધ મૂલ્યોમાં નિકલ અથવા નિકલ મિશ્ર ધાતુઓનો સમાવેશ કરવામાં આવ્યો છે, જેમ કે ભૂતપૂર્વ 1 રૂપિયાનો સિક્કો, જે રોજિંદા વ્યવહારોમાં તેનો વ્યવહારિક ઉપયોગ દર્શાવે છે.
5. ઉત્પ્રેરણ
નિકલ સંયોજનો અસંખ્ય રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં ઉત્પ્રેરક તરીકે સેવા આપે છે, ખાસ કરીને હાઇડ્રોજનેશન પ્રક્રિયાઓમાં. ભારતમાં એક નોંધપાત્ર ઔદ્યોગિક ઉપયોગ વનસ્પતિ ઘીનું ઉત્પાદન છે, જ્યાં નિકલ ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ વનસ્પતિ તેલને હાઇડ્રોજનિત કરવા માટે થાય છે, પ્રવાહી તેલને અર્ધ-ઘન ચરબીમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
કુદરતી ઉપલબ્ધિ અને સ્ત્રોતો
નિકલ પૃથ્વીના પોપડામાં પાંચમું સૌથી પ્રચુર તત્વ છે. તે મુખ્યત્વે બે મુખ્ય પ્રકારના અયસ્ક થાપણોમાં જોવા મળે છે:
સલ્ફાઇડ થાપણો
આ થાપણો, જેમ કે પેન્ટલેન્ડાઇટ (Ni,Fe)$_9$S$_8$, સામાન્ય રીતે મેફિક અને અલ્ટ્રામેફિક અગ્નિકૃત ખડકોમાં જોવા મળે છે. મુખ્ય સલ્ફાઇડ થાપણો કેનેડા, રશિયા અને ઓસ્ટ્રેલિયામાં આવેલા છે.
લેટેરાઇટ થાપણો
આ ઉષ્ણકટિબંધીય અને ઉપ-ઉષ્ણકટિબંધીય પ્રદેશોમાં અલ્ટ્રામેફિક ખડકોના તીવ્ર હવામાન દ્વારા રચાય છે. ઉદાહરણોમાં ગાર્નિયરાઇટ અને લિમોનાઇટનો સમાવેશ થાય છે. ઇન્ડોનેશિયા, ફિલિપાઇન્સ અને ન્યૂ કેલેડોનિયા જેવા દેશો નોંધપાત્ર લેટેરાઇટ નિકલ ભંડાર ધરાવે છે.
ભારતમાં, જાણીતા નિકલ થાપણો પ્રમાણમાં નાના અને છૂટાછવાયા છે, જે મુખ્યત્વે ઓડિશા (સુકીંદા ખીણ), ઝારખંડ અને નાગાલેન્ડમાં જોવા મળે છે. જોકે, આ મોટે ભાગે નિમ્ન-ગ્રેડના લેટેરાઇટિક અયસ્ક છે, અને ભારત હાલમાં તેની ઔદ્યોગિક જરૂરિયાતો માટે આયાતી નિકલ પર ખૂબ આધાર રાખે છે.
ઔદ્યોગિક નિષ્કર્ષણ અને પ્રક્રિયા
નિકલ માટે નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિ મોટાભાગે અયસ્કના પ્રકાર પર આધાર રાખે છે:
સલ્ફાઇડ અયસ્કમાંથી
સલ્ફાઇડ અયસ્ક સામાન્ય રીતે પાયરોમેટાલર્જિકલ પદ્ધતિઓ દ્વારા પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. અયસ્કને કચડીને, પીસીને અને ફ્લોટેશન દ્વારા કેન્દ્રિત કરવામાં આવે છે. પછી આ કેન્દ્રિત પદાર્થ રોસ્ટિંગ અને ઇલેક્ટ્રિક ભઠ્ઠીઓમાં ગાળણક્રિયામાંથી પસાર થાય છે જેથી નિકલ-આયર્ન મેટ ઉત્પન્ન થાય. આ મેટને કન્વર્ટિંગ જેવી પ્રક્રિયાઓ દ્વારા વધુ શુદ્ધ કરવામાં આવે છે અને પછી ઉચ્ચ-શુદ્ધતા નિકલ મેળવવા માટે ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક રિફાઇનિંગ અથવા કાર્બોનિલેશન (મોન્ડ પ્રક્રિયા) કરવામાં આવે છે.
લેટેરાઇટ અયસ્કમાંથી
લેટેરાઇટ અયસ્ક સામાન્ય રીતે હાઇડ્રોમેટાલર્જિકલ અથવા પાયરોમેટાલર્જિકલ માર્ગોનો ઉપયોગ કરીને પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. હાઇડ્રોમેટાલર્જિકલ અભિગમમાં ઘણીવાર ઉચ્ચ-દબાણ એસિડ લીચિંગ (HPAL) અથવા વાતાવરણીય એસિડ લીચિંગ, ત્યારબાદ દ્રાવક નિષ્કર્ષણ અને ઇલેક્ટ્રોવિનિંગનો સમાવેશ થાય છે જેથી નિકલ કેથોડ્સ ઉત્પન્ન કરી શકાય. લેટેરાઇટ્સની પાયરોમેટાલર્જિકલ પ્રક્રિયામાં ફેરોનિકલ, જે લોખંડ અને નિકલનું મિશ્ર ધાતુ છે, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ઉત્પાદન માટે યોગ્ય છે, તેનું ઉત્પાદન કરવા માટે રોટરી કિલ્ન ઇલેક્ટ્રિક ફર્નેસ (RKEF) ટેકનોલોજીનો સમાવેશ થઈ શકે છે.
જ્યારે ભારત પાસે કેટલાક નિકલ સંસાધનો છે, ત્યારે દેશનું સ્થાનિક ઉત્પાદન ન્યૂનતમ છે. ભારતીય ઉદ્યોગોમાં સ્ટેનલેસ સ્ટીલ, બેટરી ઉત્પાદન અને ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ માટે ઉપયોગમાં લેવાતો મોટાભાગનો નિકલ રિફાઇન્ડ મેટલ અથવા ફેરોનિકલ તરીકે આયાત કરવામાં આવે છે. ભારતના સ્વદેશી નિમ્ન-ગ્રેડના લેટેરાઇટિક થાપણો માટે આર્થિક રીતે સક્ષમ નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયાઓ વિકસાવવાના પ્રયાસો ચાલુ છે.