வெனேடியத்தின் அறிமுகம்
வெனேடியம் (V) என்பது வெள்ளியைப் போன்ற சாம்பல் நிறம் கொண்ட, நீளக்கூடிய மற்றும் தகடாக்கக்கூடிய ஒரு இடைநிலைத் தனிமம் ஆகும். இது தனிம அட்டவணையில் 23வது இடத்தில் உள்ளது. இது சிறந்த அரிப்பு எதிர்ப்பையும், குறிப்பாக மற்ற உலோகங்களுடன் இணையும்போது குறிப்பிடத்தக்க வலிமையையும் கொண்டுள்ளது. மற்ற சில தனிமங்களைப் போல அதிகம் கிடைக்காத போதிலும், அதன் தனித்துவமான பண்புகள் பல்வேறு தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் இதை விலைமதிப்பற்றதாக ஆக்குகின்றன.
வெனேடியத்தின் பொதுவான அன்றாடப் பயன்பாடுகள்
வெனேடியத்தின் பன்முகத்தன்மை, அன்றாட வாழ்க்கையை நேரடியாகவோ அல்லது மறைமுகமாகவோ பாதிக்கும் எண்ணற்ற பயன்பாடுகளுக்கு வழிவகுக்கிறது.
1. உயர் வலிமை எஃகு உலோகக் கலவைகள்
உலகளவில் உற்பத்தி செய்யப்படும் வெனேடியத்தின் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க பகுதி எஃகில் ஓர் கலப்புப் பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. வெனேடியத்தின் சிறிய அளவைச் சேர்ப்பது எஃகின் வலிமை, கடினத்தன்மை மற்றும் தேய்மான எதிர்ப்பை கணிசமாக அதிகரிக்கிறது, குறிப்பாக உயர் வெப்பநிலை பயன்பாடுகளில் இது சிறந்தது. இந்த ‘ஃபெரோவெனேடியம்’ பின்வரும் உற்பத்திக்கு முக்கியமானதாகும்:
- கருவிகள்: குறடு, துரப்பண பிட்கள், வெட்டுக் கருவிகள் மற்றும் அறுவை சிகிச்சை கருவிகள் வெனேடியத்தால் மேம்படுத்தப்பட்ட நீடித்துழைப்பைப் பெறுகின்றன.
- வாகனக் கூறுகள்: கார்கள் மற்றும் வணிக வாகனங்களில் சேஸ், எஞ்சின் பாகங்கள், ஸ்பிரிங்குகள் மற்றும் அச்சுகள் வலிமைக்கும் குறைக்கப்பட்ட எடைக்கும் வெனேடியம் எஃகை நம்பியுள்ளன.
- கட்டுமானம்: பாலங்கள், கட்டிடங்கள் மற்றும் ரயில்வே தண்டவாளங்களில் பயன்படுத்தப்படும் கட்டமைப்பு எஃகு கடுமையான பாதுகாப்பு மற்றும் நீடித்துழைப்புத் தரங்களை பூர்த்தி செய்ய பெரும்பாலும் வெனேடியத்தைக் கொண்டுள்ளது. இந்தியாவில், உள்கட்டமைப்பு திட்டங்கள் பெரும்பாலும் இத்தகைய மேம்பட்ட எஃகை பயன்படுத்துகின்றன.
2. ஆற்றல் சேமிப்பு: வெனேடியம் ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ பேட்டரிகள் (VRFBs)
பெரிய அளவிலான ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளில் வெனேடியம் முக்கியப் பங்காற்றுகிறது. வெனேடியம் ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ பேட்டரிகள் (VRFBs) நீண்ட காலத்திற்கு அதிக அளவு ஆற்றலைச் சேமிக்கும் திறனுக்காக முக்கியத்துவம் பெற்று வருகின்றன, இது கட்டம் அளவிலான பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது. இந்த பேட்டரிகள் கரைசல் மின்பகுளி கரைசல்களில் உள்ள வெவ்வேறு ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளில் உள்ள வெனேடியம் அயனிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது நீண்ட சுழற்சி ஆயுள், விரைவான பதில் மற்றும் எளிதான விரிவாக்கத்திறன் போன்ற நன்மைகளை வழங்குகிறது. இந்தியா சூரிய மற்றும் காற்றாலை மின்சாரம் போன்ற புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மூலங்களை அதிகமாக ஒருங்கிணைத்து வருவதால், VRFBs ஆற்றல் கட்ட நிலைப்படுத்தல் மற்றும் சேமிப்பிற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தீர்வை வழங்குகின்றன.
3. இரசாயன வினையூக்கம்
வெனேடியம் சேர்மங்கள், குறிப்பாக வெனேடியம் பென்டாக்சைடு (V₂O₅), பல தொழில்துறை இரசாயன செயல்முறைகளில் சிறந்த வினையூக்கிகளாகும்.
- சல்பூரிக் அமில உற்பத்தி: வெனேடியம் பென்டாக்சைடு, உலகளவில் மிகவும் பரவலாக உற்பத்தி செய்யப்படும் தொழில்துறை இரசாயனங்களில் ஒன்றான சல்பூரிக் அமிலத்தை உற்பத்தி செய்வதற்கான தொடர்பு செயல்முறையில் பயன்படுத்தப்படும் முதன்மை வினையூக்கியாகும். சல்பூரிக் அமிலம் உரங்கள் (எ.கா., சூப்பர் பாஸ்பேட், டயமோனியம் பாஸ்பேட், இந்திய விவசாயத்தில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது), சவர்க்காரங்கள், சாயங்கள் மற்றும் பெட்ரோகெமிக்கல்கள் உற்பத்திக்கு அத்தியாவசியமானது.
- ப்தாலிக் அன்ஹைட்ரைடு உற்பத்தி: V₂O₅ பிளாஸ்டிக் மற்றும் வண்ணப்பூச்சுகளுக்கான முன்னோடியான ப்தாலிக் அன்ஹைட்ரைடு உற்பத்தியிலும் வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
4. நிறமிகள் மற்றும் சாயங்கள்
வெனேடியம் சேர்மங்கள் பல்வேறு வகையான துடிப்பான மற்றும் நிலையான வண்ணங்களை உற்பத்தி செய்கின்றன, இது அவற்றை நிறமிகள் மற்றும் சாயங்களாக மதிப்புமிக்கதாக ஆக்குகிறது.
- பீங்கான் மற்றும் கண்ணாடி: பீங்கான் மெருகூட்டல்கள், ஓடுகள் மற்றும் சிறப்பு கண்ணாடிகளில் மஞ்சள், நீலம், பச்சை மற்றும் கருப்பு நிறங்களை உருவாக்க வெனேடியம் அடிப்படையிலான நிறமிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த வண்ணங்கள் அவற்றின் வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் மங்குதலுக்கு எதிரான எதிர்ப்பிற்காக அறியப்படுகின்றன.
- வண்ணப்பூச்சுகள்: குறிப்பிட்ட வண்ணப்பூச்சுக் கலவைகளில் சில வெனேடியம் சேர்மங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
5. சிறப்பு சூப்பர்அலாய்கள்
அதன் அதிக வலிமை-எடை விகிதம், அதிக உருகுநிலை மற்றும் வெப்ப அதிர்ச்சிக்கு எதிர்ப்பு காரணமாக, வெனேடியம் மிகவும் தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கான சூப்பர்அலாய்களில் ஒரு கலப்பு தனிமமாக உள்ளது.
- விண்வெளித் தொழில்: ஜெட் எஞ்சின்கள், விமானச் சட்டங்கள் மற்றும் ராக்கெட்டுகளில் வெனேடியம் கொண்ட டைட்டானியம் உலோகக் கலவைகள் முக்கியமான கூறுகளாகும், அங்கு அதிக வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தங்கள் எதிர்கொள்ளப்படுகின்றன. இந்த பொருட்கள் விமானப் பயணத்தில் எரிபொருள் திறன் மற்றும் பாதுகாப்புக்கு பங்களிக்கின்றன.
- அணு உலைகள்: இது முதன்மைப் பயன்பாடு இல்லாவிட்டாலும், வெனேடியம் உலோகக் கலவைகள் நியூட்ரான் கதிர்வீச்சுக்கு நல்ல எதிர்ப்பைக் காட்டுகின்றன, இது அணு உலை தொழில்நுட்பத்தில் சில கூறுகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.
பூமியில் வெனேடியம் இயற்கையாகக் காணப்படுதல்
வெனேடியம் இயற்கையில் தனித்த தனிமமாக காணப்படுவதில்லை. இது பூமியின் மேலோட்டில் ஒப்பீட்டளவில் அதிக அளவில் காணப்படும் தனிமமாகும், இது 20வது அதிக அளவில் காணப்படும் தனிமமாக தரவரிசைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இது பொதுவாக பல்வேறு தாதுக்கள் மற்றும் பிற இயற்கை வளங்களில் காணப்படுகிறது.
- இரும்புத் தாதுக்களுடன் தொடர்பு: வெனேடியத்தின் முதன்மை வணிக ஆதாரம் டைட்டானிஃபெரஸ் மேக்னடைட் தாது ஆகும், இதில் இரும்பு, டைட்டானியம் மற்றும் வெனேடியம் உள்ளன. இந்த வைப்புகள் உலகளவில் காணப்படுகின்றன, சீனா, ரஷ்யா மற்றும் தென் ஆப்பிரிக்கா போன்ற நாடுகளில் குறிப்பிடத்தக்க இருப்புக்கள் உள்ளன.
- யுரேனியம் தாதுக்கள்: வெனேடியம் சில யுரேனியம் தாங்கும் மணற்கல் வைப்புகளிலும் காணப்படுகிறது, அதாவது கார்னோடைட் (ஒரு பொட்டாசியம் யுரேனியம் வெனேடேட் கனிமம்).
- பாஸ்பேட் பாறைகள் மற்றும் பாக்சைட்: பாஸ்பேட் பாறை வைப்புகள் மற்றும் பாக்சைட் (அலுமினியத்தின் முதன்மைத் தாது) ஆகியவற்றில் வெனேடியத்தின் தடய அளவுகள் இருக்கலாம்.
- புதைபடிவ எரிபொருட்கள்: கச்சா எண்ணெய் (குறிப்பாக வெனிசுலா மற்றும் மத்திய கிழக்கின் கனமான கச்சா எண்ணெய்கள்), நிலக்கீல், நிலக்கரி மற்றும் எண்ணெய் ஷேல்களில் குறிப்பிடத்தக்க அளவு வெனேடியம் காணப்படுகிறது. இந்த புதைபடிவ எரிபொருட்களை எரிக்கும்போது, வெனேடியம் உருவாகும் சாம்பலில் குவிகிறது.
இந்தியாவில், கர்நாடகா மற்றும் ஒடிசா போன்ற பகுதிகளில் டைட்டானிஃபெரஸ் மேக்னடைட் தாதுக்கள் வடிவில் வெனேடியம் இருப்புக்கள் அறியப்படுகின்றன. கூடுதலாக, இறக்குமதி செய்யப்பட்ட கனமான கச்சா எண்ணெய் அல்லது இந்திய நிலக்கரியைப் பயன்படுத்தும் மின் உற்பத்தி நிலையங்களால் உருவாகும் பறக்கும் சாம்பலிலிருந்து வெனேடியம் பிரித்தெடுக்கப்படலாம், இதில் சில சமயங்களில் உயர்ந்த வெனேடியம் அளவுகள் இருக்கும்.
பிரித்தெடுத்தல் மற்றும் தொழில்துறை செயலாக்கம்
வெனேடியம் பிரித்தெடுக்கும் செயல்முறை சிக்கலானது, மூலப்பொருளைப் பொறுத்து பெரிதும் மாறுபடும்.
1. டைட்டானிஃபெரஸ் மேக்னடைட் தாதுவிலிருந்து பிரித்தெடுத்தல்
இது மிகவும் பொதுவான முறையாகும்.
- உருகுதல்: டைட்டானிஃபெரஸ் மேக்னடைட் தாது முதலில் ஒரு வெடிப்பு உலைக்களத்தில் உருக்கப்பட்டு வார்ப்பிரும்பு உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. இந்த செயல்முறையின் போது, வெனேடியம் முன்னுரிமையாக ஆக்சிஜனேற்றம் அடைந்து, ஒரு துணைப் பொருளாகிய கசடுகளில் குவிகிறது.
- வறுத்தல்: வெனேடியம் செறிவூட்டப்பட்ட கசடு நொறுக்கப்பட்டு, சோடியம் கார்பனேட் (Na₂CO₃) அல்லது சாதாரண உப்பு (NaCl) உடன் உயர் வெப்பநிலையில் (பொதுவாக 800-850°C) வறுக்கப்படுகிறது. இது கரையாத வெனேடியம் ஆக்சைடுகளை நீரில் கரையக்கூடிய சோடியம் வெனேடேட்டுகளாக மாற்றுகிறது.
- கரைத்தல்: வறுத்த பொருள் பின்னர் தண்ணீரில் கரைக்கப்படுகிறது, சோடியம் வெனேடேட்டுகளைக் கரைக்கிறது.
- வீழ்ப்படிவாக்குதல்: அம்மோனியம் குளோரைடு (NH₄Cl) சேர்ப்பதன் மூலமும் pH ஐ சரிசெய்வதன் மூலமும், வெனேடியம் கரைசலில் இருந்து அம்மோனியம் பாலிவெனேடேட் ((NH₄)₂V₆O₁₆) இன் சிவப்பு கேக்காக வீழ்ப்படிவாக்கப்படுகிறது.
- கால்சினிவேற்றம்: அம்மோனியம் பாலிவெனேடேட் கால்சினேற்றம் செய்யப்பட்டு (சூடுபடுத்தப்பட்டு) வெனேடியம் பென்டாக்சைடு (V₂O₅) உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது, இது “சிவப்பு கேக்” அல்லது “வெனேடியம் ஃபிளேக்” என்றும் அறியப்படுகிறது.
2. பெட்ரோலியப் பறக்கும் சாம்பலிலிருந்து பிரித்தெடுத்தல்
பெட்ரோலிய பறக்கும் சாம்பல் போன்ற ஆதாரங்களுக்கு (இந்தியாவில் எண்ணெய் எரிபொருள் மின் நிலையங்கள் அல்லது சுத்திகரிப்பு ஆலைகளில் பொதுவானது), இதேபோன்ற வறுத்தல் மற்றும் கரைத்தல் செயல்முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. வெனேடியம் கொண்ட பறக்கும் சாம்பல் ஒரு சோடியம் சேர்மத்துடன் வறுக்கப்பட்டு, பின்னர் சோடியம் வெனேடேட்டை மீட்டெடுக்க கரைக்கப்படுகிறது, அதைத் தொடர்ந்து V₂O₅ ஐப் பெற வீழ்ப்படிவாக்குதல் மற்றும் கால்சினிவேற்றம் செய்யப்படுகிறது. இந்தியாவின் ஆயில் அண்ட் நேச்சுரல் கேஸ் கார்ப்பரேஷன் (ONGC) தங்கள் கச்சா எண்ணெய் சுத்திகரிப்பு கழிவு நீரோடைகளில் இருந்து வெனேடியம் மீட்டெடுப்பதற்கான முறைகளை ஆராய்ந்துள்ளது.
3. ஃபெரோவெனேடியம் உற்பத்தி
எஃகு தயாரிப்பில் அதன் பயன்பாட்டிற்காக, வெனேடியம் பென்டாக்சைடு பொதுவாக ஃபெரோவெனேடியமாக, இரும்பு மற்றும் வெனேடியத்தின் ஒரு கலப்பு உலோகமாக, குறைக்கப்படுகிறது.
- V₂O₅ இரும்பு ஆக்சைடுகள், அலுமினியம் மற்றும் சில சமயங்களில் சிலிக்கான் ஆகியவற்றுடன் கலக்கப்பட்டு, பின்னர் ஒரு மின்சார வில் உலை அல்லது ஒரு அலுமினோதெர்மிக் வினை மூலம் குறைக்கப்படுகிறது. இதன் விளைவாக வரும் ஃபெரோவெனேடியம் கலப்பு உலோகம், 35-85% வெனேடியம் கொண்டு, அதன் வலிமை தரும் பண்புகளை வழங்க உருகிய எஃகில் சேர்க்கப்படுகிறது.