निकेलची ओळख
निकेल हे चांदीसारखे पांढरे, कठीण, वर्धनीय (malleable) आणि तन्य (ductile) धातूचे मूलद्रव्य आहे. ते गंजरोधक आणि उच्च तापमानातही मजबूत असते, ज्यामुळे ते विविध उद्योगांमध्ये मौल्यवान ठरते. त्याचे रासायनिक चिन्ह Ni आहे आणि अणुक्रमांक २८ आहे.
निकेलचे रोजचे उपयोग
निकेलचे अद्वितीय गुणधर्म दैनंदिन जीवनात आणि औद्योगिक प्रक्रियेत त्याच्या विविध उपयोगांना हातभार लावतात.
१. स्टेनलेस स्टीलचे उत्पादन
स्टेनलेस स्टीलच्या उत्पादनात निकेल एक महत्त्वाचा संमिश्र घटक आहे, विशेषतः ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टीलमध्ये (उदा. ३०४ ग्रेड) ते सहसा ८-१०% असते. त्याच्या समावेशामुळे गंजरोधकता, तन्यता (ductility) आणि मजबुती लक्षणीयरीत्या वाढते. हे भारतातील अनेक घरगुती वस्तूंमध्ये दिसून येते, ज्यात स्वयंपाकघरातील भांडी, कुकवेअर, सिंक आणि आर्किटेक्चरल फिटिंग्ज यांचा समावेश आहे, ज्या त्यांच्या टिकाऊपणा आणि स्वच्छतेसाठी महत्त्वाच्या मानल्या जातात.
२. इलेक्ट्रोप्लेटिंग आणि कोटिंग्ज
त्याच्या चमकदार, आकर्षक फिनिश आणि गंजरोधक क्षमतेमुळे, निकेलचा वापर इलेक्ट्रोप्लेटिंगमध्ये मोठ्या प्रमाणावर होतो. संरक्षणात्मक आणि सजावटीचे आवरण देण्यासाठी निकेलचे पातळ थर इतर धातूंवर जमा केले जातात. भारतातील बाथरूम फिक्स्चर, ऑटोमोबाईलचे भाग आणि सायकलचे घटक यांसारख्या वस्तूंसाठी हा अनुप्रयोग सामान्य आहे, ज्यामुळे त्यांचे स्वरूप सुधारते आणि त्यांचे आयुष्य वाढते.
३. बॅटरी
विविध प्रकारच्या रिचार्जेबल बॅटरीजमध्ये निकेल महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. निकेल-कॅडमियम (Ni-Cd) आणि निकेल-मेटल हायड्राइड (Ni-MH) बॅटरीज पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जात होत्या. अलीकडच्या काळात, निकेल-समृद्ध कॅथोड्स (cathodes) प्रगत लिथियम-आयन बॅटरीजचा अविभाज्य भाग आहेत, ज्या स्मार्टफोन, लॅपटॉप आणि इलेक्ट्रिक वाहनांना ऊर्जा देतात, ज्यांचा भारतात वापर मोठ्या प्रमाणात वाढत आहे.
४. नाणी
निकेल असलेल्या मिश्रधातूंचा वापर नाणी तयार करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर केला जातो, कारण ते टिकाऊ, झीज प्रतिरोधक आणि बनावटविरोधी (anti-counterfeiting) असतात. ऐतिहासिकदृष्ट्या, भारतीय चलनातील विविध नाण्यांमध्ये निकेल किंवा निकेल मिश्रधातूंचा समावेश होता, जसे की पूर्वीचे १ रुपयाचे नाणे, जे दैनंदिन व्यवहारांमध्ये त्याचा व्यावहारिक उपयोग दर्शवते.
५. उत्प्रेरकता (Catalysis)
निकेल संयुगे अनेक रासायनिक अभिक्रियांमध्ये, विशेषतः हायड्रोजनीकरण प्रक्रियेत उत्प्रेरक (catalysts) म्हणून काम करतात. भारतातील एक उल्लेखनीय औद्योगिक वापर म्हणजे वनस्पती तूप उत्पादन, जिथे निकेल उत्प्रेरक वापरून वनस्पती तेलांचे हायड्रोजनीकरण केले जाते, ज्यामुळे द्रव तेले अर्ध-घन चरबीमध्ये रूपांतरित होतात.
नैसर्गिक उपलब्धता आणि स्रोत
निकेल हे पृथ्वीच्या कवचातील पाचवे सर्वात मुबलक मूलद्रव्य आहे. ते प्रामुख्याने दोन प्रकारच्या धातूंच्या ठेवीमध्ये (ore deposits) आढळते:
सल्फाइड साठे
हे साठे, पेंटलँडाईट (Ni,Fe)$_9$S$_8$ सारखे, सामान्यतः मॅफिक आणि अल्ट्रामॅफिक इग्नियस खडकांमध्ये आढळतात. प्रमुख सल्फाइड साठे कॅनडा, रशिया आणि ऑस्ट्रेलियामध्ये आहेत.
लॅटराईट साठे
हे उष्णकटिबंधीय आणि उपोष्णकटिबंधीय प्रदेशांमधील अल्ट्रामॅफिक खडकांच्या तीव्र हवामान बदलामुळे (weathering) तयार होतात. गार्निएराईट आणि लिमोनाईट ही त्याची उदाहरणे आहेत. इंडोनेशिया, फिलिपाइन्स आणि न्यू कॅलेडोनियासारख्या देशांमध्ये महत्त्वाचे लॅटराईट निकेल साठे आहेत.
भारतात, ज्ञात निकेल साठे तुलनेने लहान आणि विखुरलेले आहेत, जे प्रामुख्याने ओडिशा (सुकिंदा दरी), झारखंड आणि नागालँडमध्ये आढळतात. तथापि, हे मुख्यतः कमी-दर्जाचे लॅटराईट धातू आहेत आणि भारत सध्या आपल्या औद्योगिक गरजांसाठी मोठ्या प्रमाणावर आयात केलेल्या निकेलवर अवलंबून आहे.
औद्योगिक निष्कर्षण आणि प्रक्रिया
निकेल काढण्याची पद्धत मुख्यतः धातूच्या प्रकारावर अवलंबून असते:
सल्फाइड धातूंमधून
सल्फाइड धातूंवर सामान्यतः पायरोमेटलर्जिकल (pyrometallurgical) पद्धतींनी प्रक्रिया केली जाते. धातू ठेचला जातो, दळला जातो आणि प्लवन (flotation) द्वारे केंद्रित केला जातो. नंतर हा केंद्रित धातू विद्युत भट्ट्यांमध्ये भाजला जातो आणि वितळवला जातो, ज्यामुळे निकेल-लोह मॅट तयार होते. ही मॅट पुढे रूपांतरण (converting) आणि नंतर इलेक्ट्रोलाइटिक रिफायनिंग (electrolytic refining) किंवा कार्बोनिलायझेशन (मंड प्रक्रिया) (Mond process) सारख्या प्रक्रियेतून शुद्ध केली जाते, ज्यामुळे उच्च-शुद्धता निकेल मिळते.
लॅटराईट धातूंमधून
लॅटराईट धातूंवर सामान्यतः हायड्रोमेटलर्जिकल (hydrometallurgical) किंवा पायरोमेटलर्जिकल (pyrometallurgical) मार्गांनी प्रक्रिया केली जाते. हायड्रोमेटलर्जिकल दृष्टिकोनामध्ये अनेकदा उच्च-दाबाचे ऍसिड लीचिंग (HPAL) किंवा वातावरणीय ऍसिड लीचिंग समाविष्ट असते, त्यानंतर सॉल्व्हेंट एक्सट्रॅक्शन (solvent extraction) आणि इलेक्ट्रोविनिंग (electrowinning) द्वारे निकेल कॅथोड्स (cathodes) तयार केले जातात. लॅटराईटच्या पायरोमेटलर्जिकल प्रक्रियेमध्ये फेरोनिकेल (लोह आणि निकेलचा मिश्रधातू) तयार करण्यासाठी रोटरी किल्न इलेक्ट्रिक फर्नेस (RKEF) तंत्रज्ञान वापरले जाऊ शकते, जे स्टेनलेस स्टील उत्पादनासाठी योग्य आहे.
जरी भारतात काही निकेल संसाधने असली तरी, देशाचे घरगुती उत्पादन खूप कमी आहे. भारतीय उद्योगांमध्ये स्टेनलेस स्टील, बॅटरी उत्पादन आणि इलेक्ट्रोप्लेटिंगसाठी वापरले जाणारे बहुतेक निकेल शुद्ध धातू किंवा फेरोनिकेल म्हणून आयात केले जाते. भारताच्या स्थानिक कमी-दर्जाच्या लॅटराईट साठ्यांसाठी आर्थिकदृष्ट्या व्यवहार्य निष्कर्षण प्रक्रिया विकसित करण्याचे प्रयत्न सुरू आहेत।