हाइड्रोजन प्लाज्मा का उपयोग करके निकल निष्कर्षण की सतत् विधि

संदर्भ

मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट द्वारा नेचर में प्रकाशित एक अध्ययन में निकेल निकालने के लिए कार्बन-मुक्त, हाइड्रोजन प्लाज्मा विधि का प्रस्ताव दिया गया है।

निकल के बारे में

• निकल एक चांदी जैसी सफेद धातु है जो अपनी मजबूती, संक्षारण प्रतिरोध और मिश्र धातु बनाने की क्षमता के लिए जानी जाती है।
• प्राकृतिक उपस्थिति: यह प्राकृतिक रूप से अपने शुद्ध, धातु रूप में शायद ही कभी पाया जाता है।
  • इसके स्थान पर इसे सल्फाइड और लेटराइट अयस्कों से प्रायः तांबे, कोबाल्ट और लोहे जैसी अन्य धातुओं के साथ निष्कासित किया जाता है, ।
• प्राथमिक अयस्क: सल्फाइड अयस्क: जैसे, पेंटलैंडाइट।
  • लैटेराइट अयस्क: जैसे, गार्नियराइट (निकल-समृद्ध हरा खनिज)।
• शीर्ष वैश्विक उत्पादक: इंडोनेशिया सबसे बड़ा निकल उत्पादक है।
  • यह अपने प्रचुर लैटेराइट भंडार और घरेलू मूल्य संवर्धन पर रणनीतिक ध्यान केंद्रित करने के कारण विश्व के निकेल उत्पादन में 50% से अधिक का योगदान देता है।
• भारत में निकेल
  • ओडिशा के जाजपुर जिले में सुकिंदा घाटी अपने निकेलिफेरस लैटेराइट अयस्क भंडार के लिए जानी जाती है।
    • यह एक प्रमुख क्रोमाइट भंडार है और भारत में निकेल का एकमात्र ज्ञात भंडार है।
    • ये भंडार क्रोमाइट खदानों के लैटेराइट क्रोमाइट ओवरबर्डन (Chromite Overburden- COB) के भीतर निकेलिफेरस लिमोनाइट के रूप में पाए जाते हैं।
  • झारखंड के पूर्वी सिंहभूम जिले में तांबे के खनिजीकरण के साथ-साथ निकेल सल्फाइड के रूप में भी पाया जाता है।
    • इसके अलावा, यह झारखंड के जादुगोडा में यूरेनियम भंडार के साथ भी पाया जाता है।
  • निकल की अन्य रिपोर्ट कर्नाटक, केरल और राजस्थान से प्राप्त हुई हैं।
  • पॉलीमेटेलिक नोड्यूल्स निकल का एक अन्य स्रोत हैं।
• अनुप्रयोग: यह लिथियम-आयन बैटरी, इलेक्ट्रिक वाहन (EV) और नवीकरणीय ऊर्जा क्षेत्रों में एक प्रमुख घटक है।
  • निकल को जब लोहे में थोड़ी मात्रा में मिलाया जाता है, तो इसके गुण कई गुना बढ़ जाते हैं और उत्पाद कठोर एवं स्टेनलेस बन जाता है।
  • निकल के अन्य उपयोग सिरेमिक, विशेष रासायनिक बर्तन, रिचार्जेबल निकेल-कैडमियम भंडारण बैटरी, इलेक्ट्रॉनिक सर्किट, कंप्यूटर हार्ड डिस्क, आभूषण, काँच का हरा रंग और निकल यौगिकों की तैयारी से संबंधित है।
• बढ़ती वैश्विक माँग: वैश्विक माँग तेजी से बढ़ रही है और वर्ष 2040 तक इसके वार्षिक रूप से 6 मिलियन टन को पार कर जाने की उम्मीद है (IEA)।

पारंपरिक निकल निष्कर्षण:

• कई चरण: कैल्सीनेशन, स्मेल्टिंग, रिडक्शन और रिफाइनिंग।
• कार्बन को ‘रिड्यूसिंग एजेंट’ के रूप में उपयोग करता है, जिससे CO₂ का उत्सर्जन उच्च होता है।
• ऊर्जा-गहन और प्रदूषण जनित प्रक्रिया।

नई पद्धति: हाइड्रोजन प्लाज्मा-आधारित निष्कर्षण

• यह एक एकल-चरण धातुकर्म प्रक्रिया है जो विद्युत चाप भट्टी में संचालित होती है।
• हाइड्रोजन प्लाज्मा का उपयोग करता है (हाइड्रोजन गैस, जब विद्युत चाप में उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों के अधीन होती है, तो उच्च-ऊर्जा आयनों में विभाजित हो जाती है, जो प्लाज्मा अवस्था में प्रवेश करती है)।
  • प्लाज्मा पदार्थ की चौथी अवस्था है जो अत्यधिक गर्म, प्रतिक्रियाशील और तेजी से कार्य करने वाली होती है।
• हाइड्रोजन अपचायक के रूप में कार्बन का स्थान ग्रहण करता है।

हाइड्रोजन प्लाज्मा-आधारित निकल निष्कर्षण का महत्त्व

• कार्बन-मुक्त प्रक्रिया: जल (H₂O) एकमात्र उपोत्पाद है और यह पारंपरिक तरीकों की तुलना में CO₂ उत्सर्जन को 84% तक कम करता है।
• ऊर्जा कुशल: 18% तक अधिक ऊर्जा कुशल।
• गतिज रूप से बेहतर प्रक्रिया: प्लाज्मा की अत्यधिक प्रतिक्रियाशील और अस्थिर प्रकृति के कारण रासायनिक प्रतिक्रिया अधिक ऊर्जावान रूप से अनुकूल है।

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