নিকেল নিষ্কাশন

**নিকেলের নিষ্কাশন** হলো আকরিক থেকে নিকেল ধাতু উৎপাদনের জন্য প্রয়োজনীয় প্রক্রিয়াসমূহের সমষ্টি। এর মধ্যে নিকেলযুক্ত ধাতুর বর্জ্য পুনর্ব্যবহারও অন্তর্ভুক্ত (২০০৫ সালে ব্যবহৃত নিকেলের ৪০% পুনর্ব্যবহৃত ছিল)।

নিকেল দুই ধরনের আকরিক থেকে নিষ্কাশিত হয়: ল্যাটেরাইট এবং সালফাইড। বিশ্বের নিকেল মজুদের ৭০% ল্যাটেরাইট হলেও উৎপাদনের মাত্র ৪০% এ থেকে আসে। ল্যাটেরাইট আকরিক প্রধানত ফেরোনিকেল উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়, আর সালফাইড আকরিক থেকে খুব বিশুদ্ধ নিকেল পাওয়া যায়।

ল্যাটেরাইট বা সালফাইড যাই হোক না কেন, নিকেল আকরিক তখনই খনন করা হয় যখন এর নিকেলের পরিমাণ ১.৩% ছাড়িয়ে যায়। এই নিম্ন পরিমাণের কারণে প্রক্রিয়াগুলো জটিল ও বৈচিত্র্যময় হয়ে ওঠে, যা আকরিকের প্রকৃতি এবং শেষ পর্যায়ে নিকেলের কাঙ্ক্ষিত গুণমানের ওপর নির্ভর করে।

## ইতিহাস

জুলস গার্নিয়ে ১৮৬৩ থেকে ১৮৬৬ সাল পর্যন্ত নিউ ক্যালেডোনিয়া ভ্রমণ করেন এবং সর্বোচ্চ ৬–৭% নিকেলযুক্ত একটি আকরিক আবিষ্কার করেন, যা তার সম্মানে গার্নিয়েরাইট নামে পরিচিত। সেখানে ১৮৭৫ সালে নিকেল উৎপাদন শুরু হয়। তখন জলীয় ধাতুবিদ্যা সমর্থকদের সাথে গার্নিয়ের পাইরোমেটালার্জিক্যাল প্রক্রিয়ার পক্ষে তর্ক চলছিল।

১৮৮৩ সালে কানাডিয়ান প্যাসিফিক রেলওয়ে নির্মাণের সময় অন্টারিওর সাডবারি বেসিন-এ নিকেল আবিষ্কৃত হয়। এই আবিষ্কারের ফলে ইউরোপ থেকে ব্যাপক অভিবাসন ঘটে। এই অঞ্চলের প্রচুর নিকেলের কারণে এটি "নিকেল রাজধানী" নামে পরিচিত হয়।

১৯০৫ সালে সাডবারি (কানাডা)-তে সালফাইড আকরিক থেকে নিকেল উৎপাদন প্রক্রিয়া উন্নত হয়, যা তামা ও কোবাল্ট-সমৃদ্ধ। এর ফলে ল্যাটেরাইটের উৎপাদনকে ছাড়িয়ে যায়।

১৯২১ সালে ফিনল্যান্ডের পেটসামো অঞ্চলে নিকেল শিরা আবিষ্কৃত হয়। ১৯৩৫ সালে কানাডিয়ান কোম্পানি ইনকো সেখানে নিষ্কাশন শুরু করে।

১৯৩৫ সালে জোসেফ স্তালিন সাইবেরিয়ায় নরিলস্ক শহর গড়ে তোলার সিদ্ধান্ত নেন নরিলস্ক নিকেল কোম্পানির মাধ্যমে নিকেল খনির জন্য, যেখানে নরিল্লাগ নামে জোরপূর্বক শ্রমশিবিরও ছিল।

শীতকালীন যুদ্ধ-এর পর ১৯৪০ সালে রাশিয়া-ফিনল্যান্ডের মধ্যে পেটসামো অঞ্চলের নিকেল নিষ্কাশন জার্মান-সোভিয়েত কনসোর্টিয়াম (IG Farben ও Krupp) ভাগ করে নেয়। দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের পর সোভিয়েত কোম্পানি নরিলস্ক নিকেল রুশ নিকেল শিল্পকে উন্নত করে।

## প্রাথমিক আকরিক

### ল্যাটেরাইট

ল্যাটেরাইট সাধারণত উষ্ণমণ্ডলীয় অঞ্চলে পাওয়া যায়। এগুলো বিশেষভাবে নিউ ক্যালেডোনিয়া, ইন্দোনেশিয়া, ফিলিপাইন এবং কিউবাতে খনন করা হয়। নিকেলের পরিমাণ ১.৩% এবং কোবাল্ট ০.১% ছাড়ালে এই আকরিক খনন করা হয়।

ল্যাটেরাইট হলো জটিল খনিজ, যা টেকটোনিক গতির কারণে সমুদ্রের পেরিডোটাইট তল উঠে আসার পর ক্ষয়প্রাপ্ত হয় (যেমন নিউ ক্যালেডোনিয়ায়)। এগুলো তাই পৃষ্ঠের আমানত। পেরিডোটাইট (যাতে অলিভিন ও পাইরক্সিন মিশ্রিত) ক্ষয়ের ফলে মাটির পৃষ্ঠ থেকে বেডরক পর্যন্ত উল্লম্ব বিভাজন ঘটে:

* লিমোনাইট, যাতে হাইড্রেটেড আয়রন (গোয়েথাইট) বেশি এবং ম্যাগনেসিয়া কম। এটি আমানতের আয়রন ক্যাপ গঠন করে;
* কিছু আমানতে (যেমন পশ্চিম অস্ট্রেলিয়া) লিমোনাইটের নিচে স্মেকটাইট যেমন ননট্রোনাইট;
* স্যাপ্রোলাইট যেমন গার্নিয়েরাইট। লিমোনাইটের বিপরীতে এতে ম্যাগনেসিয়া বেশি এবং আয়রন কম।

স্তরের গঠন জলবায়ু ও মাটির বয়সের ওপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়। প্রতিটি স্তর ২ থেকে ৫ মিটার পুরু। বৃষ্টি ও উদ্ভিদ পৃষ্ঠের লিমোনাইট স্তর থেকে ম্যাগনেসিয়া ও সিলিকা ধুয়ে নেয়, আয়রন, নিকেল ও কোবাল্ট সমৃদ্ধ করে। দ্রবীভূত নিকেলও পারকোলেশন-এর মাধ্যমে নিচে নেমে গভীর স্যাপ্রোলাইট স্তরকে সমৃদ্ধ করে। এই ক্ষয় ১০ লক্ষ থেকে ১ কোটি বছর ধরে চলে এবং আমানতভেদে ভিন্ন হয়।

File:Nickel_limonite_below_laterite_cuirass._C_011.jpg|উপর থেকে নিচে: ল্যাটেরাইটিক ক্রাস্ট (আয়রন ক্যাপ), নরম লিমোনাইট, আল্ট্রাম্যাফিক পাথর বেসমেন্ট, ইয়াতে, নিউ ক্যালেডোনিয়া।
File:Laterit.jpg|কুয়াওয়া, নিউ ক্যালেডোনিয়ার ল্যাটেরাইট খনি। শুধু পৃষ্ঠের স্তর খনন করা হয়।
File:Greek_nickel_deposits_in_Magoula_viotias.JPG|ইউবোয়া, গ্রিস-এ ল্যাটেরাইট খনি, লারকো পরিচালিত।


### সালফাইড আকরিক
ল্যাটেরাইটের বিপরীতে সালফাইড আকরিকের গঠন জলবায়ু-নিরপেক্ষ। এগুলো কানাডা ও উত্তর সাইবেরিয়াতে পাওয়া যায়। সালফাইড আমানতের উৎপত্তি:

* পৃথিবীর ভূত্বকের মধ্য দিয়ে ম্যাগমা উত্থান;
* ভূতাপীয় জলের উপস্থিতিতে ধাতু ঘনীভূত হওয়া।

সালফাইড আমানতে সবচেয়ে সাধারণ খনিজ পেন্টল্যান্ডাইট। সালফার মূল শিলা থেকে আসে এবং নিকেল-আয়রনের মোলার অনুপাত ০.৩৪ থেকে ২.৪৫, গড় ১.১৫। এই খনিজ প্রায়শই পাইরহোটাইট ও ক্যালকোপাইরাইট-এর সাথে থাকে, সেইসাথে কোবাল্ট, রূপা ও প্ল্যাটিনাম গ্রুপ ধাতু। নিকেল নিষ্কাশনের জন্য ব্যবহৃত আমানতে ১ থেকে ৩% নিকেল থাকে।

পাইরহোটাইট ছাড়া সালফাইড নিকেল আমানতে খুব কম নিকেল সালফাইড খনিজ থাকে। তাই ল্যাটেরাইটের মতোই গ্যাঙ্গের প্রকৃতি নিষ্কাশন প্রক্রিয়াকে ব্যাপকভাবে প্রভাবিত করে।


File:Pentlandite_-_USGS_Mineral_Specimens_823.jpg|আমেরিকান পেন্টল্যান্ডাইট।
File:Nickel_Rim_South_mine.JPG|,সাডবারি, কানাডার *নিকেল রিম সাউথ মাইন*-এর হেডফ্রেম। সালফাইড আমানত সাধারণত গভীরে গড়ে ওঠে।

### চূড়ান্ত পরিশোধন

নিকেলকে শেষ পর্যায়ে বিশুদ্ধ করার জন্য মূলত চারটি পদ্ধতি ব্যবহৃত হয়:

* অক্সিজেনযুক্ত এবং পরবর্তীতে অক্সিজেনমুক্ত উত্তাপন (রোস্টিং);
* জলীয় ধাতুবিদ্যাগত প্রক্রিয়া;
* নিকেলের কার্বন মনোক্সাইড সংযোজন (কার্বনিলেশন) বা মন্ড প্রক্রিয়া;
* তড়িৎ বিশ্লেষণ।

#### ম্যাটের উত্তাপন
এই পদ্ধতি সাধারণত স্যাপ্রোলাইট চিকিৎসার সময় সালফার প্রবেশ করানোর ফলে যে কনভার্টার ম্যাট (বা "সাদা ম্যাট") তৈরি হয়, তার ওপর প্রয়োগ করা হয়। এটি তুলনামূলকভাবে কম ব্যবহৃত ধাতুবিদ্যাগত পথ। কনভার্টার ম্যাটে সাধারণত ৭৮% নিকেল এবং ২০% গন্ধক থাকে। এটিকে প্রথমে শক্ত করে চূর্ণ করা হয়, তারপর দু'বার উত্তপ্ত করা হয়। প্রথম ধাপে অক্সিজেনযুক্ত উত্তাপন করে গন্ধক বের করে দেওয়া হয়। দ্বিতীয় ধাপে অক্সিজেনমুক্ত উত্তাপন করে প্রথম ধাপে প্রবেশিত অক্সিজেন অপসারণ করা হয়। ফলে বিশুদ্ধ নিকেল পাওয়া যায়।

#### নিকেল গন্ধকযৌগের জলীয় পরিশোধন

পিয়ার্স-স্মিথ কনভার্টার থেকে আসা ম্যাট এবং আয়রন-সমৃদ্ধ ল্যাটেরাইট (লিমোনাইট ও স্মেকটাইট) চিকিৎসার ফলে পাওয়া গন্ধকযৌগ—উভয়কেই জলীয় ধাতুবিদ্যার মাধ্যমে শেষ পরিশোধন করা যায়। এই প্রক্রিয়াগুলো অত্যন্ত জটিল ও বৈচিত্র্যময়—একদিকে পেটেন্টের কারণে, অন্যদিকে আকরিকের ভিন্নতার জন্য। তবে নিকেল-সমৃদ্ধ উপাদানের পরিমাণ কম হওয়ায় জটিলতা লাভজনকতার ওপর খুব বেশি প্রভাব ফেলে না। সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হলো সব ধাতু যেন বর্জ্য ছাড়াই পুনরুদ্ধার করা যায়।

জলীয় পরিশোধনের ধাপগুলো সাধারণত এরকম:

* দ্রবণায়ন (লিচিং)—যা তিন রকমের রসায়ন দিয়ে করা যায়: ক্লোরিনযুক্ত দ্রবণে ক্লোরিন গ্যাস (পরে সাধারণত তড়িৎ বিশ্লেষণ করা হয়), অ্যামোনিয়ায় অক্সিজেন (শেরিট প্রক্রিয়া, যাতে নিকেল মেথেনামিন সালফেট (2Ni(NH₃)₆SO₄) অধঃক্ষেপিত হয়), অথবা সালফিউরিক অ্যাসিডে অক্সিজেন;
* দ্রবণ থেকে কোবাল্ট ও তামার অধঃক্ষেপ অপসারণের জন্য পরিশোধন—যা স্ফটিকায়ন বা তরল-তরল নিষ্কাশন দিয়ে করা হয়;
* হাইড্রোজেন দিয়ে বিজারণ—যার ফলে সংনাদিত (সিন্টার করা) নিকেল গুঁড়া ব্রিকেট আকারে পাওয়া যায়, অথবা তড়িৎ বিশ্লেষণ করা হয়।

ল্যাটেরাইট চিকিৎসা থেকে পাওয়া নিকেল গন্ধকযৌগে সাধারণত ৫৫% নিকেল, ৫% কোবাল্ট ও ৩৫% গন্ধক থাকে। এগুলো সালফাইড আকরিকের তুলনায় চিকিৎসা করা সহজ, কারণ এতে তামা থাকে না।

#### কার্বন মনোক্সাইড সংযোজন
নিকেলের কার্বন মনোক্সাইড সংযোজন বা মন্ড প্রক্রিয়া এমন একটি পরিশোধন পদ্ধতি যা আয়রনের পরিমাণ কম এমন ধাতব মিশ্রণ থেকে নিকেল খুব দক্ষতার সাথে আলাদা করতে পারে। ধাতুগুলোর মধ্যে নিকেলের একটি বিশেষ বৈশিষ্ট্য হলো—৫০ °C তাপমাত্রায় কার্বন মনোক্সাইডের সংস্পর্শে এসে এটি নিকেল টেট্রাকার্বনিল Ni(CO)₄ গ্যাসে পরিণত হয়। এই গ্যাসকে ২২০–২৫০ °C-এ উত্তপ্ত করলে আবার বিশুদ্ধ ধাতব নিকেল ও কার্বন মনোক্সাইডে বিভক্ত হয়ে যায়। সাধারণত গ্যাসকে ২৪০ °C তাপমাত্রায় রাখা নিকেল পেলেটের স্তরের মধ্য দিয়ে চালানো হয়। আয়রনও একই অবস্থায় আয়রন পেন্টাকার্বনিল তৈরি করতে পারে বলে, পরিশোধনের আগে ধাতুতে আয়রন যত কম থাকে তত ভালো। এজন্য মন্ড প্রক্রিয়া সাধারণত মানহেস-ডেভিড প্রক্রিয়ায় আয়রনমুক্ত করা কনভার্টার ম্যাটের ওপর প্রয়োগ করা হয়।

২০০৯ সালের হিসাবে বিশ্বব্যাপী উৎপাদিত ১৫ লক্ষ টন প্রাথমিক নিকেলের মধ্যে এই প্রক্রিয়ায় প্রায় ৩ লক্ষ টন নিকেল পরিশোধিত হয়।

#### তড়িৎ বিশ্লেষণ

তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমেও নিকেলকে বিশুদ্ধ করা যায়। নিকেল ক্যাথোডে জমা হয়, আর অ্যানোডে অক্সিজেন নির্গত হয়। তড়িৎলব্ধ দ্রব হিসেবে নিকেল গন্ধকযৌগ ও সালফিউরিক অ্যাসিডের মিশ্রণ ব্যবহার করা হয়। প্রায় ৭ দিন পর ক্যাথোড সংগ্রহ করা হয়।

২০০৯ সালে বিশ্বব্যাপী উৎপাদিত ১৫ লক্ষ টন প্রাথমিক নিকেলের মধ্যে প্রায় ২ লক্ষ টন নিকেল (৯৯.৯% বিশুদ্ধ) তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে পরিশোধিত হয়।
## অর্থনৈতিক দিক

### শিল্পগত বৈশিষ্ট্য
সকল খনন শিল্পের মতোই নিকেল খনির ক্ষেত্রেও আমানতের আকার সঠিকভাবে মূল্যায়ন করা অত্যন্ত জরুরি, কারণ আমানত শেষ হয়ে গেলে স্থাপনাগুলো অকেজো হয়ে যায়। ২০০৪ সালের হিসাবে একটি নিকেল খনি প্রকল্পের জন্য সর্বনিম্ন ২০ বছর ধরে বছরে ৪০,০০০ টন উৎপাদন ক্ষমতা থাকা প্রয়োজন।

একটি নিকেল খনি ও তার সংশ্লিষ্ট কারখানা চালু করতে যে বিনিয়োগ লাগে, তা খনন পদ্ধতির ওপর ব্যাপকভাবে নির্ভর করে। খোলা খনি (উন্মুক্ত খনন) ভূগর্ভস্থ খনির তুলনায় অনেক কম ব্যয়বহুল। অবশ্যই আকরিকের নিকেল সমৃদ্ধি যত বেশি, খনি ও কারখানা উভয়ের বিনিয়োগ খরচ তত কমে। ল্যাটেরাইট আকরিকের সমৃদ্ধি সাধারণত তিনের বেশি হওয়া উচিত নয়। বাস্তবে শিল্পোদ্যোগীরা দুই-এর বেশি সমৃদ্ধি প্রয়োজন এমন আকরিক পরিত্যাগ করে।

২১শ শতাব্দীর শুরুতে কিছু প্রকল্পে দেখা গেছে যে বছরে ৬০,০০০ টন ফেরোনিকেল উৎপাদনক্ষম একটি কারখানা নির্মাণে প্রায় ৪০০ কোটি ডলার লাগে (যেমন কোনিয়াম্বো প্রকল্প, নিউ ক্যালেডোনিয়া)। এর অর্থ বছরে প্রতি টন নিকেলের জন্য ৭০,০০০ ডলার বিনিয়োগ। লাভজনক ফেরোনিকেল কারখানার সর্বনিম্ন ক্ষমতা ৬০,০০০ টন/বছর বলে ধরা হয়। বিশুদ্ধ নিকেল উৎপাদনকারী কারখানার খরচও প্রায় একই রকম।

২০১০ সালে ফেরোনিকেল আকারে বাজারে নিকেলের দাম ছিল প্রতি টন ২৬,০০০ ডলার। একই সময়ে দক্ষ কারখানায় আকরিক থেকে ফেরোনিকেল তৈরির খরচ ছিল ৪,০০০ থেকে ৬,০০০ ডলার। বিক্রয়মূল্য ও উৎপাদন খরচের মধ্যে বড় পার্থক্যের অনেকটাই আসে মূলধনের ক্ষয় (অ্যামর্টাইজেশন) থেকে।

অনেক ধাতুবিদ্যাগত প্রক্রিয়ার মতোই নিকেল উৎপাদনেও শক্তি খরচ লাভজনকতার অন্যতম প্রধান বিষয়। কয়লার পরিবর্তে হাইড্রোকার্বন ব্যবহার, বাঁধ থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদন ইত্যাদি পদ্ধতি শক্তি খরচ কমানোর সাধারণ উপায়।

### অর্থনৈতিক গুরুত্ব
নিকেল আমানতযুক্ত অল্প কয়েকটি দেশের জন্য খনন ও ধাতুবিদ্যা অর্থনীতির একটি মূল স্তম্ভ হতে পারে। ২০১০-এর দশকে নিউ ক্যালেডোনিয়ার রপ্তানি আয়ের ৮০% আসে নিকেল খনি ও ধাতুবিদ্যা থেকে, যদিও উত্তোলিত আকরিকের মাত্র ৪৫% স্থানীয়ভাবে প্রক্রিয়াজাত হয়।

একই সময়ে কিউবার রপ্তানি আয়ের তৃতীয় বৃহত্তম উৎস নিকেল — পর্যটন ও চিনির পরে।

## বর্তমান ও ভবিষ্যৎ উন্নয়ন
ল্যাটেরাইট থেকে নিকেল নিষ্কাশন ২০শ শতাব্দীর শুরুতে নিউ ক্যালেডোনিয়ায় শুরু হলেও, সাডবারিতে সালফাইড আকরিক থেকে নিষ্কাশন শুরু হওয়ার পর এটি দ্রুতই গৌণ হয়ে পড়ে। তবে বর্তমান প্রকল্পগুলোর দিকে তাকালে দেখা যায়, সালফাইড আকরিক থেকে উৎপাদন স্থিতিশীল থাকবে বা কমবে, আর ল্যাটেরাইট থেকে উৎপাদন বৃদ্ধির প্রধান উৎস হবে।

বর্তমান গবেষণার একটি গুরুত্বপূর্ণ দিক হলো "সর্বভুক" প্রক্রিয়া উন্নয়ন — যা স্যাপ্রোলাইট ও স্মেকটাইট উভয় ধরনের ল্যাটেরাইট আমানত চিকিৎসা করতে পারে, অর্থাৎ আকরিক আলাদা না করেই নিষ্কাশন সম্ভব।

আকরিক সমৃদ্ধকরণ লাভজনকতার জন্য অপরিহার্য। কিন্তু "সব ল্যাটেরাইট আমানতই ভিন্ন। এজন্য প্রতিটি আকরিককে সতর্কভাবে পরীক্ষা করে দেখতে হয় যে কতদূর সমৃদ্ধ করা যাবে।" এজন্য কিছু কোম্পানি (যেমন লে নিকেল) সমৃদ্ধকরণের পক্ষে জোরালো যুক্তি দেয়, কিন্তু তাদের প্রক্রিয়ার বিস্তারিত তথ্য গোপন রাখে।

উল্লেখযোগ্য যে ২০০৫ সাল থেকে চীনে নিকেল পিগ আয়রন উৎপাদন পুনরায় শুরু হয়েছে। এটি এক ধরনের ফেরোনিকেল, যাতে বিস্ফোরণ চুল্লিতে ৪–১৩% এবং বৈদ্যুতিক চুল্লিতে ৮–১৫% নিকেল থাকে। ২০১০ সালে চীনে উৎপাদিত এই সস্তা বিকল্প ফেরোনিকেল বাজারের ১০% দখল করে। এর এক-তৃতীয়াংশ ছোট বিস্ফোরণ চুল্লি থেকে আসে (বাকিটা বৈদ্যুতিক চুল্লি থেকে), এবং ইন্দোনেশিয়া ও ফিলিপাইন থেকে ল্যাটেরাইট ব্যবহার করা হয়। চীনের এই উদ্ভাবন শিল্পোদ্যোগীদের কাছে গভীরভাবে পর্যবেক্ষণের বিষয়।

তবে ২০১৪ সালের জানুয়ারিতে ইন্দোনেশিয়া নিকেল আকরিক রপ্তানি নিষিদ্ধ করায় এই খাত হুমকির মুখে পড়ে, কারণ চীনের অর্ধেক সরবরাহ আসে সেখান থেকে। এর ফলে কিছু উৎপাদক ইন্দোনেশিয়াতেই বিস্ফোরণ চুল্লি নির্মাণ করে স্থানীয়ভাবে উৎপাদন শুরু করেছে।

## আরও দেখুন
* পেন্টল্যান্ডাইট
* গার্নিয়েরাইট
* বৈদ্যুতিক আর্ক চুল্লি
* তড়িৎ বিশ্লেষণ
* ক্রুপ-রেন প্রক্রিয়া
* মন্ড প্রক্রিয়া

## টীকা

## তথ্যসূত্র

## উৎস
* 

বিষয়শ্রেণী:নিকেল
বিষয়শ্রেণী:ধাতুবিদ্যা
বিষয়শ্রেণী:খনন