Chemistry chapter 10: Mineral Resources Metals and Non-metals

খনিজ সম্পদ: ধাতু-অধাতু

(Mineral Resources: Metals and Non-metals)

Figure: নানা বর্ণের খনিজ পাথর

টিন, লোহা, তামা, সোনা, চিনামাটির তৈরি থালাবাসন, প্রাকৃতিক গ্যাসসহ হাজার হাজার প্রয়োজনীয় সামগ্রী আমরা পারিবারিক জীবন, শিল্পকারখানাসহ বিভিন্ন ক্ষেত্রে প্রতিনিয়ত ব্যবহার করে আসছি। এগুলো মৌলিক, যৌগিক বা বিভিন্ন মৌল ও যৌগের মিশ্রণ হতে পারে। এদের মধ্যে অনেক পদার্থ খনি থেকে পাওয়া যায়। খনিজ সম্পদ কী? কীভাবে খনি থেকে ধাতু ও অধাতু পাওয়া যায়? আবার সেগুলোকে কীভাবে সংরক্ষণ করা যায় বা এগুলো থেকে কীভাবে অন্য কোনো প্রয়োজনীয় সামগ্রী তৈরি করা যায় সেগুলো নিয়েই এ অধ্যায়ে আলোচনা করা হবে।

Printed page 234

এ অধ্যায় পাঠ শেষে আমরা

• খনিজ সম্পদের ধারণা দিতে পারব।
• শিলা, খনিজ ও আকরিকের মধ্যে তুলনা করতে পারব।
• ধাতুসমূহের নিষ্কাশনের উপযুক্ত উপায় নির্ধারণ করতে পারব।
• ধাতুসংকর তৈরির কারণ ব্যাখ্যা করতে পারব।
• সালফারের উৎস এবং এদের কতিপয় প্রয়োজনীয় যৌগ প্রস্তুতের বিক্রিয়া, রাসায়নিক ধর্মের বর্ণনা এবং গৃহে, শিল্পে ও কৃষিক্ষেত্রে তা ব্যবহারের গুরুত্ব বিশ্লেষণ করতে পারব।
• খনিজ দ্রব্যের সসীমতা, যথাযথ ব্যবহার ও পুনর্ব্যবহারের গুরুত্ব বিশ্লেষণ করতে পারব।
• খনিজ দ্রব্যের ব্যবহারে সতর্কতা এবং সংরক্ষণে আগ্রহ প্রদর্শন করতে পারব।

Printed page 235

১০.১ খনিজ সম্পদ (Mineral Resources)

খনিজ সম্পদ (Mineral Resources) বলতে সাধারণভাবে ভূতাত্তিক প্রক্রিয়ায় প্রাকৃতিকভাবে শিলা বা মৃত্তিকার মধ্যে সৃষ্ট কঠিন, তরল বা গ্যাসীয় পদার্থকে বোঝায়, যা উত্তোলন ও প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে অর্থনৈতিক কাজে ব্যবহার করা যায়। সহজ ভাষায়, খনিজ সম্পদ হল সেই সব উপাদান যা পৃথিবীর অভ্যন্তর থেকে আহরণ করা যায় এবং যা বিভিন্ন শিল্প ও অন্যান্য কাজে ব্যবহার করা হয়।

খনিজ সম্পদকে সাধারণত দুই ভাগে ভাগ করা যায়:

১. ধাতব খনিজ (Metallic Minerals): যে সকল খনিজ থেকে ধাতু নিষ্কাশন করা যায়, যেমন- লোহা, তামা, সোনা, রুপা ইত্যাদি।

২. অধাতব খনিজ (Non-metallic Minerals): যে সকল খনিজ থেকে ধাতু পাওয়া যায় না, যেমন- চুনাপাথর, কয়লা, খনিজ তেল, প্রাকৃতিক গ্যাস ইত্যাদি।

খনিজ সম্পদ মানুষের জীবনযাত্রার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

আমাদের দেশে প্রচুর পরিমাণ প্রাকৃতিক গ্যাস পাওয়া যায় যা রান্নার কাজে, যানবাহনের জ্বালানি হিসেবে, বিদ্যুৎ উৎপাদনে বা বিভিন্ন শিল্পকারখানায় কাঁচামাল হিসেবে ব্যবহার করা হচ্ছে। মধ্যপ্রাচ্যের বিভিন্ন দেশে পেট্রোলিয়ামের খনি রয়েছে, যা তারা সারা পৃথিবীতে রপ্তানি করছে এবং সমস্ত পৃথিবীর খনিজ তেলের চাহিদা পূরণ করছে। দক্ষিণ আফ্রিকাতে রয়েছে সোনা ও হীরার খনি। এছাড়া বিভিন্ন দেশে বিভিন্ন ধরনের খনি পাওয়া যায়, যা দেশ তথা সমগ্র পৃথিবীর উন্নয়নে মুখ্য ভূমিকা পালন করছে।

Figure: চিত্র ১০.০১: ভূত্বকের প্রধান প্রধান উপাদান

লেবেল: অক্সিজেন ৪৬%, সিলিকন ২৭%, অ্যালুমিনিয়াম ৮.৪%, আয়রন ৫%, ক্যালসিয়াম ৪%, পটাশিয়াম ৩%, সোডিয়াম ৩%, ম্যাগনেসিয়াম ২%, অন্যান্য ২%

উপাদান	শতাংশ (%)
অক্সিজেন	46
সিলিকন	27
অ্যালুমিনিয়াম	8.4
আয়রন	5
ক্যালসিয়াম	4
পটাশিয়াম	3
সোডিয়াম	3
ম্যাগনেসিয়াম	2
অন্যান্য	2

বর্ণনা: বৃত্তাকার পাই-চার্ট; প্রতিটি অংশ ভূত্বকের একটি উপাদানের শতকরা পরিমাণ দেখায়। সবচেয়ে বড় অংশ অক্সিজেন, তারপর সিলিকন।

১০.১.১ শিলা (Rocks)

বিভিন্ন খনিজ পদার্থ মিশ্রিত হয়ে কিছু শক্ত কণা তৈরি হয়, ঐ শক্ত কণাসমূহ একত্র হয়ে যে পদার্থ তৈরি হয় তাকে শিলা বলে। এসব শিলা যেভাবে তৈরি হয়েছে তার উপর ভিত্তি করে শিলা সাধারণত তিন প্রকার: (i) আগ্নেয় শিলা, (ii) পালিলক শিলা ও (iii) রূপান্তরিত শিলা।

Printed page 236

আগ্নেয় শিলা (Igneous Rock)

আগ্নেয়গিরি থেকে যে গলিত পদার্থসমূহের মিশ্রণ বের হয় তাকে ম্যাগমা বলে। ম্যাগমা যখন ঠান্ডা হয়ে কঠিন পদার্থে পরিণত হয় তখন তাকে আগ্নেয় শিলা বলে। যেমন- গ্রানাইট। আগ্নেয় শিলা থেকে অনেক মূল্যবান খনিজ পাওয়া যায়।

Figure: চিত্র ১০.০২: আগ্নেয় শিলা, পালিক শিলা এবং রূপান্তরিত শিলা

বর্ণনা: তিনটি ছবি পাশাপাশি। বাঁদিকে গলিত লাভা বা উত্তপ্ত ম্যাগমা প্রবাহিত হচ্ছে; মাঝখানে স্তরে স্তরে সজ্জিত পাথরের স্তূপ; ডানদিকে কালো রঙের কয়লার টুকরার স্তূপ।

পালিক শিলা (Sedimentary Rock)

আবহাওয়া ও জলবায়ু ইত্যাদি পরিবর্তনের ফলে বৃষ্টির পানি, বাতাস, কুয়াশা, ঝড় ইত্যাদির কারণে মাটির উপরিভাগের ভূ-ত্বকের কাদামাটি, বালিমাটি ইত্যাদি ধুয়ে কোনো কোনো জায়গায় পলি আকারে জমা হয় তারপরে পলির মধ্যে জমে থাকা কণাগুলো বিভিন্ন স্তরে স্তরে সজ্জিত হয়ে যে শিলা তৈরি হয় তাকে পালিক শিলা বলে। যেমন- বেলেপাথর।

Figure: চিত্র ১০.০৩: শিলার বিভিন্ন স্তর

বর্ণনা: একটি পৃথিবীর গোলক, যার একটি অংশ কেটে ভেতরের স্তর দেখানো হয়েছে। কাটা অংশের পাশে একটি বড় করে আঁকা শিলার স্তরের খণ্ড রেখা দিয়ে সংযুক্ত; এতে উপরের স্তর থেকে নিচের স্তর পর্যন্ত একাধিক রঙের স্তর দেখা যাচ্ছে।

রূপান্তরিত শিলা (Metamorphic Rock)

আগ্নেয় শিলা, পালিক শিলা বিভিন্ন তাপ ও চাপে পরিবর্তিত হয়ে নতুন ধরনের যে শিলা তৈরি হয় সেগুলোকে রূপান্তরিত শিলা বলে। যেমন- কয়লা।

মাটির নিচে শিলার বিভিন্ন স্তর সৃষ্টির প্রক্রিয়া

মাটির নিচে শিলা বিভিন্ন স্তরে সজ্জিত থাকে।

Printed page 237

মাধ্যাকর্ষণ বল, তাপ, চাপ এবং প্রাকৃতিক শক্তির প্রভাবে মাটির নিচে শিলা বিভিন্ন স্তর সৃষ্টি করে।

১০.১.২ খনিজ ও আকরিক

খনিজ (Minerals): মাটির উপরিভাগে বা মাটির তলদেশে যেসকল পদার্থ থেকে আমরা প্রয়োজনীয় দ্রব্যাদি যেমন– বিভিন্ন প্রকার ধাতু বা অধাতু ইত্যাদি সংগ্রহ করে থাকি তাদেরকে খনিজ বলা হয়। যে অঞ্চল থেকে খনিজ উত্তোলন করা হয় তাকে খনি বলে।

আকরিক (Ores)

যে সকল খনিজ থেকে লাভজনকভাবে ধাতু বা অধাতুকে সংগ্রহ বা নিষ্কাশন করা যায় সে সকল খনিজকে আকরিক বলে। যেমন– গ্যালেনা ($\mathrm{PbS}$) থেকে লাভজনকভাবে লেড ধাতু নিষ্কাশন করা যায়, তাই গ্যালেনাকে লেড ধাতুর আকরিক বা লেড ধাতুর খনিজ বলা হয়। বক্সাইট থেকে লাভজনকভাবে অ্যালুমিনিয়াম ধাতু নিষ্কাশন করা যায়। অতএব বক্সাইটকে অ্যালুমিনিয়ামের আকরিক বা খনিজ বলা হয়। আবার, কাদামাটি থেকে লাভজনকভাবে অ্যালুমিনিয়াম ধাতু নিষ্কাশন করা যায় না, সেজন্য কাদামাটি শুধু অ্যালুমিনিয়ামের খনিজ কিন্তু আকরিক নয়। অতএব, আমরা বলতে পারি আকরিক হলে সেটা অবশ্যই খনিজ হবে কিন্তু খনিজ হলে সেটা আকরিক নাও হতে পারে। আয়রনের সালফাইডকে আয়রন পাইরাইটস ($\mathrm{FeS_2}$) বলা হয়। আয়রন পাইরাইটস থেকে আয়রন ধাতু নিষ্কাশন করা যায়।

খনিজ সম্পদের অবস্থান

আগে মনে করা হতো যে শুধু ভূগর্ভে বা মাটির নিচেই বুঝি খনিজ পদার্থ পাওয়া যায়। এখন আর এ ধারণা সঠিক বলা যায় না। কোনো কোনো খনিজ ভূগর্ভে আবার কোনো কোনো খনিজ ভূপৃষ্ঠে পাওয়া যায়। সালফার খনিজ ভূগর্ভে পাওয়া যায়। নেত্রকোনার বিজয়পুরে সাদা মাটি বা কেউলিন খনিজ ভূপৃষ্ঠেই পাওয়া যায়। কক্সবাজারের সমুদ্রের বালিতে জিরকোনিয়ামের খনিজ জিরকন, আবার লোহার খনিজ হেমাটাইট, অ্যালুমিনিয়ামের খনিজ বক্সাইট এগুলো অনেক জায়গাতে ভূপৃষ্ঠেই পাওয়া যায়। হ্যালোজেনসমূহের খনিজ সমুদ্রের পানিতে পাওয়া যায়।

Printed page 238

ধাতুর নিষ্কাশন প্রক্রিয়ায় ভিন্নতা থাকে। কিছু কিছু অসক্রিয় ধাতু যেমন– সোনা, প্লাটিনাম এগুলোকে কখনো কখনো বিশুদ্ধ অবস্থায় পাওয়া যায়। কিন্তু কম বা অধিক সক্রিয় ধাতুসমূহ সাধারণত যৌগ হিসেবে প্রকৃতিতে পাওয়া যায়,যেমন– ধাতুসমূহের অক্সাইড, সালফাইড, নাইট্রেট, কার্বনেট ও অন্যান্য অনেক প্রকার যৌগ হিসেবে। তাই সক্রিয় ধাতুসমূহের যৌগগুলোকে বিজারিত করে বা তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় তাদের যৌগ থেকে পৃথক করা হয়। ধাতু আকরিক থেকে ধাতু নিষ্কাশনের অনেকগুলো ধাপ রয়েছে। ধাপগুলো হলো: (i) আকরিককে চূর্ণ-বিচূর্ণ করা (ii) আকরিক এর ঘনীকরণ (iii) ঘনীকৃত আকরিককে অক্সাইডে রূপান্তর (iv) ধাতব অক্সাইডকে মুক্ত ধাতুতে রূপান্তর (v) ধাতু বিশুদ্ধিকরণ। তবে একটি নির্দিষ্ট ধাতুর জন্য সব সময় সবগুলো ধাপ প্রযোজ্য নয়। প্রত্যেকটি ধাতুর ধর্মের উপর ভিত্তি করেই সেই ধাতুর জন্য প্রযোজ্য ধাপগুলো ব্যবহার করতে হবে। নিচে বিভিন্ন ধাপ সংক্ষেপে আলোচনা করা হলো।

(i) আকরিককে চূর্ণ-বিচূর্ণ করা

সাধারণত খনি থেকে যে আকরিককে উত্তোলন করা হয় তা যদি বড় এবং কঠিন শিলাখন্ড হয় তবে এই কঠিন শিলাকে চূর্ণ-বিচূর্ণ করা হয়। প্রথমে শিলাখন্ডকে জো ক্রাশারের সাহায্যে ছোট ছোট টুকরায় পরিণত করা হয় এবং তারপর বল ক্রাশারের সাহায্যে আকরিকের ছোট ছোট টুকরাকে মিহি দানায় বা পাউডারে পরিণত করা হয়।

(ii) আকরিক এর ঘনীকরণ

সাধারণত যে আকরিক থেকে ধাতু নিষ্কাশন করা হবে সেই আকরিক ব্যতীত অন্যান্য কিছু পদার্থ আকরিকের সাথে মিশ্রিত অবস্থায় থাকে। আকরিকের সাথে মিশ্রিত থাকা এসব পদার্থকে অপদ্রব্য বা খনিজমল বলে। কাজেই আকরিককে যখন চূর্ণ-বিচূর্ণ করে পাউডারের দানায় পরিণত করা হয় তখনো সেই পাউডার দানার মধ্যে বিভিন্ন অপদ্রব্য বা খনিজমল থাকে। যেমন– বক্সাইট আকরিককে খনি থেকে তোলার সময় বক্সাইট আকরিকের সাথে খনিজমল হিসেবে বালি মিশ্রিত থাকে। এই খনিজমলসমূহকে দূর করে বিশুদ্ধ আকরিক পাওয়ার জন্য যে পদ্ধতি প্রয়োগ করা হয় তাকে আকরিকের ঘনীকরণ বলা হয়। আকরিকের ঘনীকরণের জন্য বিভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। যেমন: হাইড্রোলাইটিক পদ্ধতি, চৌম্বকীয় পৃথকীকরণ, ফেনা ভাসমান পদ্ধতি, রাসায়নিক পদ্ধতি ইত্যাদি।

Figure: চিত্র ১০.০৪: জো ক্রাশার

বর্ণনা: একটি নীল রঙের জো ক্রাশার যন্ত্র দেখানো হয়েছে। উপরে একটি হপার বা প্রবেশপথ, সামনে জালিযুক্ত চাপ দেওয়ার অংশ এবং নিচে একটি আউটলেট দেখা যাচ্ছে।

Printed page 239