நிக்கல் தாது பதப்படுத்தும் செயல்முறை மற்றும் தொழில்நுட்பம்

நிக்கல் தாது பதப்படுத்தும் செயல்முறை மற்றும் தொழில்நுட்பம்

நிக்கல் என்பது பல்வேறு நவீனத் தொழில்களில் பெருகிவரும் முக்கியப் பங்கைக் கொண்ட ஒரு மூலோபாய உலோகம் ஆகும். துருப்பிடிக்காத எஃகு தயாரிக்கப் பயன்படுவதைத் தவிர, மின்சார வாகன மின்கலங்கள், விண்வெளித் தொழிலுக்கான சிறப்பு உலோகக் கலவைகள் மற்றும் மின்முலாம் பூசுதல் ஆகியவற்றின் உருவாக்கத்திலும் நிக்கல் ஒரு முக்கிய மூலப்பொருளாக உள்ளது. உலகளாவிய தேவை அதிகரித்து வருவதால், குறிப்பிட்ட தரங்கள், உயர் செயல்திறன் மற்றும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சுற்றுச்சூழல் பாதிப்பு ஆகியவற்றைக் கொண்ட பொருட்களை உற்பத்தி செய்வதற்காக, நிக்கல் தாது பதப்படுத்தும் செயல்முறைகளும் தொழில்நுட்பங்களும் வேகமாக வளர்ந்து வருகின்றன. இந்தக் கட்டுரை, சுரங்கத் தொழில் முதல் சுத்திகரிப்பு வரை, நிக்கல் தாது பதப்படுத்துதலின் பொதுவான நிலைகள் மற்றும் முக்கிய தொழில்நுட்பங்களைப் பற்றி விவாதிக்கிறது.

நிக்கல் தாதுவின் வகைகள்: லேட்டரைட் மற்றும் சல்பைடு

பொதுவாக, நிக்கல் தாது இரண்டு முக்கிய வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகிறது: லேட்டரைட் நிக்கல் தாது மற்றும் நிக்கல் சல்பைடு தாது. லேட்டரைட் தாது, வெப்பமண்டலப் பகுதிகளில் உள்ள அல்ட்ராமாஃபிக் பாறைகளின் வானிலையினால் உருவாகிறது மற்றும் பொதுவாக மேற்பரப்பிற்கு அருகில் காணப்படுகிறது. லேட்டரைட்டில் பெரும்பாலும் லிமோனைட் மற்றும் சாப்ரோலைட் போன்ற கனிமங்களில் நிக்கல் அடங்கியுள்ளது. அதே சமயம், சல்பைடு தாது மாக்மாட்டிக் செயல்முறைகள் மூலம் உருவாகிறது மற்றும் பென்ட்லாண்டைட் போன்ற சல்பைடு கனிமங்களில் நிக்கலைக் கொண்டுள்ளது. இந்தக் கனிமப் பண்புகளின் வேறுபாடுகள், பயன்படுத்தப்படும் பதப்படுத்தும் முறையை கணிசமாகத் தீர்மானிக்கின்றன.

சல்பைடு தாதுக்களை மிதவைச் செயல்முறைகள் மூலம் செறிவூட்டுவது பொதுவாக எளிதானது, ஆனால் லேட்டரைட் தாதுக்கள் மிகவும் சவாலானவை, ஏனெனில் நிக்கல் ஆக்சைடு/ஹைட்ராக்சைடு கனிமங்களின் ஒரு கலவையில் சிதறிக் காணப்படுகிறது. எனவே, பல தாதுக்கள் வெப்ப உலோகவியல் (உருகுதல்) அல்லது உயர் அழுத்த நீர் உலோகவியல் வழிமுறைகள் மூலம் பதப்படுத்தப்படுகின்றன.

ஆரம்ப கட்டங்கள்: சுரங்கத் தொழில் மற்றும் தாது தயாரிப்பு

நிக்கல் பதப்படுத்தும் செயல்முறை, தாதுப் படிவின் ஆழம் மற்றும் வகையைப் பொறுத்து, திறந்தவெளி அல்லது நிலத்தடிச் சுரங்க முறைகளைப் பயன்படுத்திச் சுரங்கம் தோண்டுவதிலிருந்து தொடங்குகிறது. சுரங்கப் பணிக்குப் பிறகு, தாதுவானது ஒரு பதப்படுத்தும் மையத்திற்குக் கொண்டு செல்லப்பட்டு, பொதுவாக பின்வருவனவற்றை உள்ளடக்கிய தயாரிப்புப் படிநிலைகளுக்கு உட்படுத்தப்படுகிறது:

1. நொறுக்குதல்: தாதுவைக் கையாளுவதற்கும் பதப்படுத்துவதற்கும் எளிதாக்கும் வகையில் அதன் அளவைக் குறைத்தல்.
2. அரைத்தல்: மதிப்புமிக்க கனிமங்கள் அதிக அளவில் வெளிப்படுவதற்கு ஏதுவாக, நுண்ணிய துகள்களை உருவாக்குகிறது.
3. சலித்தல் மற்றும் வகைப்படுத்துதல்: அடுத்த செயல்முறையின் தேவைகளுக்கு ஏற்ப துகள் அளவுகளைப் பிரித்தல்.
4. உலர்த்துதல்: குறிப்பாக அதிக நீர் உள்ளடக்கம் கொண்ட லேட்டரைட் தாதுவைப் பொறுத்தவரை, வெப்ப உலோகவியல் செயல்முறைக்கு முன்னர் உலர்த்துதல் முக்கியமானது.

தயாரிப்புக் கட்டம், அடுத்தடுத்த செயல்முறைகளின் செயல்திறனில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. துகள் அளவு, ஈரப்பதம் மற்றும் தாதுவின் ஒருபடித்தன்மை ஆகியவை ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் நிக்கல் மீட்பு விகிதங்களைத் தீர்மானிக்கும்.

நிக்கல் சல்பைட் தாது பதப்படுத்தும் தொழில்நுட்பம்

நிக்கல் சல்பைடு தாதுக்களுக்கு, கனிமச் செறிவூட்டல் மற்றும் உருக்குதல் ஆகியவற்றின் கலவையே மிகவும் பொதுவான பதப்படுத்தும் முறையாகும்.

1. மிதத்தல் (நுரை மிதத்தல்)

மிதத்தல் என்பது கனிமங்களை அவற்றின் மேற்பரப்புப் பண்புகளின் அடிப்படையில் பிரிக்கும் ஒரு செயல்முறையாகும். அரைக்கப்பட்ட தாது, நீர், வேதிப் பொருள்கள் மற்றும் காற்றுடன் கலக்கப்படுகிறது. ஒரு சேகரிப்பானைச் சேர்த்த பிறகு, சல்பைடு கனிமங்கள் பொதுவாக அதிக நீர்வெறுப்புத் தன்மை கொண்டவையாக மாறுகின்றன. அதனால், அவை காற்றுக் குமிழ்களுடன் ஒட்டிக்கொண்டு நுரையாக மேலே எழுகின்றன. இந்த நுரை, நிக்கல் செறிந்த செறிவூட்டியாக மீட்கப்படுகிறது, அதே சமயம் மீதமுள்ள பொருள் கழிவுப் பொருளாக மாறுகிறது.

மிதத்தல் முறையின் நன்மை என்னவென்றால், உருக்குதல் நிலைக்குள் நுழைவதற்கு முன்பு அது நிக்கல் உள்ளடக்கத்தை கணிசமாக அதிகரிக்க முடியும், இதன் மூலம் அடுத்தடுத்த செயல்முறையில் ஆற்றல் சுமையைக் குறைக்கலாம்.

2. உருக்குதல் மற்றும் மாற்றம்

பின்னர், நிக்கல் செறிவூட்டமானது ஒரு உலையில் உருக்கப்பட்டு, நிக்கல், தாமிரம் மற்றும் இரும்பு ஆகியவற்றைக் கொண்ட ஒரு திரவ சல்பைடுப் பொருளான நிக்கல் மேட் தயாரிக்கப்படுகிறது. அடுத்த கட்டமாக, இரும்பு மற்றும் கந்தகத்தை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்வதன் மூலம், அந்த மேட் நிக்கல் செறிவடையதாக மாற்றப்படுகிறது. இறுதித் தயாரிப்பானது, தூய நிக்கலாகவோ அல்லது மின்கலன்களுக்கான நிக்கல் சல்பேட் போன்ற இடைநிலைத் தயாரிப்புகளாகவோ மேலும் பதப்படுத்தப்படலாம்.

3. மேம்பட்ட சுத்திகரிப்பு

மின்னாற்பகுப்பு அல்லது நீர் உலோகவியல் செயல்முறைகள் மூலம் சுத்திகரிப்பு செய்யப்படலாம். சில ஆலைகளில், உயர்தரமான ஒரு பொருளை உற்பத்தி செய்வதற்காக, தேர்ந்தெடுத்த கரைப்பு, கரைப்பான் பிரித்தெடுத்தல் மற்றும் வீழ்படிவாக்கல் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி மூலப்பொருள் கரைக்கப்பட்டுப் பிரிக்கப்படுகிறது.

நிக்கல் லேட்டரைட் தாது பதப்படுத்தும் தொழில்நுட்பம்

உலகின் நிக்கல் இருப்புகளில் கணிசமான பங்கு லேட்டரைட் தாதுக்களிலிருந்து, குறிப்பாக வெப்பமண்டலப் பகுதிகளில், கிடைக்கிறது. அவற்றைப் பதப்படுத்தும் முறை மிகவும் சிக்கலானது மற்றும் பொதுவாக வெப்ப உலோகவியல் மற்றும் நீர் உலோகவியல் ஆகிய இரண்டு முக்கிய வழிமுறைகளாகப் பிரிக்கப்படுகிறது.

1. வெப்ப உலோகவியல்: ஃபெரோநிக்கல் அல்லது NPI-க்கான RKEF

செங்கற்களுக்கான மிகவும் பொதுவான தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்று சுழல் மின் சூளை (RKEF) ஆகும். துருப்பிடிக்காத எஃகுத் தொழிலுக்கான மூலப்பொருளான ஃபெரோநிக்கல் அல்லது நிக்கல் பன்றி இரும்பை (NPI) உற்பத்தி செய்ய இந்த செயல்முறை பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

இந்த நிலைகளில் அடங்குபவை:
– சுழல் சூளையில் உலர்த்துதல் மற்றும் சுட்டெரித்தல்: ஈரப்பதத்தைக் குறைத்து, ஆவியாகும் பொருட்களை நீக்குகிறது. தாதுவானது, ஒரு ஒடுக்கி (பொதுவாக நிலக்கரி) மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட பாய்மத்துடன் கலக்கப்பட்டு சூடுபடுத்தப்படுகிறது.
– மின் உலையில் உருக்குதல்: சுட்டெரிக்கப்பட்ட தாது உயர் வெப்பநிலையில் உருக்கப்பட்டு, கசடிலிருந்து உலோகம் (இரும்பு-நிக்கல் கலவை) பிரிக்கப்படுகிறது.
– பொருள் சுத்திகரிப்பு: உருகிய உலோகம், குறிப்பிட்ட விவரக்குறிப்புகளுக்கு ஏற்ப வார்ப்பு செய்யப்படுகிறது அல்லது பதப்படுத்தப்பட்டு பொருட்களாக உருவாக்கப்படுகிறது.

RKEF-இன் நன்மைகள் அதன் தொழில்நுட்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் துருப்பிடிக்காத எஃகுக்கான தயாரிப்புப் பொருத்தம் ஆகியவை ஆகும். இருப்பினும், இந்தச் செயல்முறைக்குக் கணிசமான ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது, மேலும் இது பொதுவாக ஒப்பீட்டளவில் அதிக நிக்கல் உள்ளடக்கம் கொண்ட சாப்ரோலைட் தாதுக்களுக்கு மிகவும் உகந்ததாகும்.

2. நீர் உலோகவியல்: கலப்பு ஹைட்ராக்சைடு வீழ்படிவுக்கான (MHP) HPAL

பொதுவாகத் தரம் குறைந்ததாகவும் ஆனால் ஏராளமாகவும் காணப்படும் லைமோனைட் தாதுவிற்கு, நீர் உலோகவியல் தொழில்நுட்பமே பெரும்பாலும் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது, குறிப்பாக HPAL (உயர் அழுத்த அமிலக் கரைப்பு).

HPAL முறையில், தாதுவானது அமிலத்துடன் (பொதுவாக சல்ஃபியூரிக் அமிலம்) கலக்கப்பட்டு, உயர் வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் ஒரு ஆட்டோகிளேவில் பதப்படுத்தப்படுகிறது. நிக்கல் மற்றும் கோபால்ட் ஆகியவை கரைசலில் கரைந்து, பின்னர் திடக் கழிவிலிருந்து பிரிக்கப்படுகின்றன. அதன்பிறகு, நிக்கல் மற்றும் கோபால்ட்டைப் பின்வரும் இடைநிலைத் தயாரிப்புகளில் வீழ்படிவாக்கலாம்:

– MHP (கலப்பு ஹைட்ராக்சைடு வீழ்படிவு): நிக்கல்-கோபால்ட் கலப்பு ஹைட்ராக்சைடு வீழ்படிவு.
– எம்.எஸ்.பி (கலப்பு சல்பைடு வீழ்படிவு): கலப்பு சல்பைடு வீழ்படிவு.

MHP அல்லது MSP தயாரிப்பானது, பின்னர் மின்கலன்களுக்கான மூலப்பொருளான நிக்கல் சல்பேட் மற்றும் கோபால்ட் சல்பேட்டாக மேலும் சுத்திகரிக்கப்படலாம்.

HPAL-இன் நன்மை என்னவென்றால், அதனால் தரம் குறைந்த தாதுவைப் பதப்படுத்தி, மின்கல விநியோகச் சங்கிலிக்கு ஏற்ற தயாரிப்புகளை உற்பத்தி செய்ய முடியும். அரிப்பை எதிர்க்கும் உபகரணப் பொருட்களின் தேவை, எச்ச மேலாண்மை, செயல்பாட்டுச் சிக்கலான தன்மை மற்றும் வினைப்பொருள் நுகர்வு ஆகியவை இதன் சவால்களில் அடங்கும்.

3. வளிமண்டலக் கசிவு மற்றும் மாற்று செயல்முறைகள்

HPAL-ஐத் தவிர, குறைந்த அழுத்தங்களில் வளிமண்டலக் கரைத்தலும் உள்ளது. இது பொதுவாக மெதுவான கரைதல் வீதத்தைக் கொண்டிருந்தாலும், எளிமையானதாக இருக்கக்கூடும். பொருளாதாரத்தை மேம்படுத்துவதற்காக, உயிரிவழிக் கரைத்தல் (நுண்ணுயிரிகளைப் பயன்படுத்துதல்) மற்றும் ஒருங்கிணைந்த வெப்ப உலோகவியல் மற்றும் நீர் உலோகவியல் செயல்முறைகளின் பயன்பாடு குறித்தும் ஆராய்ச்சி வளர்ந்து வருகிறது.

இடைநிலை மற்றும் இறுதித் தயாரிப்புகள்: NPI முதல் நிக்கல் சல்பேட் வரை

நிக்கல் பதப்படுத்தும் பொருட்கள் எப்போதும் தூய நிக்கலாக இருப்பதில்லை. தொழில்துறை தேவைகளைப் பொறுத்து, பதப்படுத்தப்பட்ட பொருட்களில் பின்வருவன அடங்கலாம்:
– NPI மற்றும் ஃபெரோநிக்கல்: பொதுவாக துருப்பிடிக்காத எஃகுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
– நிக்கல் மேட்: உருக்காலையிலிருந்து கிடைக்கும் ஒரு இடைநிலைத் தயாரிப்பு, இதனை மேலும் சுத்திகரிக்க முடியும்.
– MHP/MSP : நிக்கல்-கோபால்ட் சுத்திகரிப்புக்கான ஒரு இடைநிலைத் தயாரிப்பு, குறிப்பாக மின்கலன்களுக்கு.
– நிக்கல் சல்பேட் (NiSO₄): மின்கல எதிர்மின்வாய்களுக்கான ஒரு முக்கிய மூலப்பொருள்.
– தூய நிக்கல் உலோகம்: சிறப்பு உலோகக் கலவைகள் மற்றும் பிற பொறியியல் பயன்பாடுகளுக்கு.

செயல்முறை வழிமுறையின் தேர்வு, தாதுவின் வகை, ஆற்றல் கிடைக்கும் தன்மை, வினைபடு பொருட்களின் செலவுகள், உள்கட்டமைப்பு, சுற்றுச்சூழல் விதிமுறைகள் மற்றும் இலக்குத் தயாரிப்புகள் ஆகியவற்றைப் பொறுத்து அமைகிறது.

சுற்றுச்சூழல் அம்சங்கள் மற்றும் ஆற்றல் திறன்

நிக்கல் பதப்படுத்துதல் செயல்முறையானது, வெப்ப உலோகவியலிலிருந்து வெளியாகும் வாயு வெளியேற்றம், அதிக ஆற்றல் நுகர்வு, நீர் உலோகவியலில் அமிலங்களின் பயன்பாடு, மற்றும் கழிவுப் பொருட்கள் மற்றும் கசடு மேலாண்மை உள்ளிட்ட தீவிர மேலாண்மை தேவைப்படும் சுற்றுச்சூழல் சவால்களை முன்வைக்கிறது. நவீன தொழில்நுட்பமானது, ஆற்றல் திறனை மேம்படுத்துதல், வீணாகும் வெப்பத்தைப் பயன்படுத்துதல், சுழற்சி நீரைச் சுத்திகரித்தல், மற்றும் நீண்டகாலப் பாதுகாப்பிற்காக எஞ்சியவற்றை நிலைப்படுத்துதல் ஆகியவற்றை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.

சில நாடுகளில், சுற்றுச்சூழல் தரநிலைகளைச் செயல்படுத்துவது, தொழில்துறைகளைத் தூய்மையான எரிசக்தி ஆதாரங்களைப் பயன்படுத்தவும், கார்பன் வெளியேற்றத்தைக் குறைக்கவும், மேலும் பொறுப்பான சுரங்க மற்றும் நில மீட்பு நடைமுறைகளை உறுதி செய்யவும் ஊக்குவிக்கிறது.

மூடுகிறது

நிக்கல் தாது பதப்படுத்துதல் மற்றும் தொழில்நுட்பம் ஆகியவை, பதப்படுத்தப்படும் தாதுவின் வகை மற்றும் விரும்பப்படும் இறுதிப் பொருளைப் பொறுத்து பெரிதும் அமைகின்றன. சல்பைடு தாதுக்கள், மிதத்தல் மற்றும் உருக்குதல் செயல்முறைகள் மூலம் பதப்படுத்தப்பட்டு, மேட் மற்றும் இறுதியில் தூய நிக்கல் அல்லது வேதிப் பொருட்கள் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. அதே சமயம், லேட்டரைட் தாதுக்கள் பெரும்பாலும் RKEF (சுத்திகரிக்கப்பட்ட இரும்பு ஆக்சைடு பதப்படுத்துதல்) மூலம் ஃபெரோநிக்கல்/NPI-ஐயும், HPAL மூலம் MHP/MSP-ஐயும் உற்பத்தி செய்யப் பதப்படுத்தப்படுகின்றன; இவை மின்கலப் பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றவை. ஆற்றல் மாற்றத்திற்கான நிக்கலின் தேவை அதிகரித்து வருவதால், பதப்படுத்தும் தொழில்நுட்பத்தில் புதுமைகளைப் புகுத்துவதும், மேம்படுத்தப்பட்ட நிலைத்தன்மை நடைமுறைகளும், நிக்கல் தொழில் அதன் சுற்றுச்சூழல் பாதிப்பைக் குறைத்துக்கொண்டு செழிக்க உதவுவதில் முக்கிய காரணிகளாக விளங்குகின்றன.