વિરલ ખનિજો

વિરલ ખનિજો : પૃથ્વીના પોપડામાં તદ્દન જૂજ પ્રમાણમાં રહેલાં કેટલાંક ખનિજો. આ માટેનું વધુ ઉચિત નામ ‘વિરલ પાર્થિવ ખનિજો’ છે. લૅન્થેનાઇડ્ઝના સામૂહિક નામથી જાણીતાં પંદર તત્વો  લૅન્થેનમ, સીરિયમ, પ્રેસિયોડિમિયમ, નિયોડિમિયમ, પ્રૉમિથિયમ, સમેરિયમ, યુરોપિયમ, ગૅડોલિનિયમ, ટર્બિયમ, ડિસ્પ્રોશિયમ, હૉલ્મિયમ, એર્બિયમ, થુલિયમ, ઇટર્બિયમ અને લૂટિશિયમ (અણુક્રમાંક 57થી 71) તેમજ સ્કૅન્ડિયમ અને ઇટ્રિયમ મળીને કુલ 17 ધાત્વિક તત્વોનો સમૂહ વિરલ તત્વો તરીકે ઓળખાય છે. આ બધાં તત્વો પરસ્પર સમાન લક્ષણો ધરાવે છે. આ તત્વોનાં ધારક ખનિજોને વિરલ પાર્થિવ ખનિજો કહે છે.

ખનિજીય લક્ષણો-ખનિજો : વિરલ પાર્થિવ ધાતુઓ તેમની વધુ ઘનતા, ઊંચાં ગલનબિંદુ, ઊંચી ઉષ્માવાહકતા અને ઊંચી વીજવાહકતાના ગુણધર્મોના લક્ષણવાળી હોય છે. તેમને મુખ્ય બે સમૂહોમાં વિભાજિત કરવામાં આવેલી છે : (1) સીરિયમ ઉપસમૂહ અને (2) ઇટ્રિયમ ઉપસમૂહ. બંને ઉપસમૂહોનાં નામ તેમાં રહેલાં તત્વની વિપુલતા પરથી આપેલાં છે. સીરિયમ ઉપસમૂહ ઉપર દર્શાવેલા પ્રથમ સાત લૅન્થેનાઇડોનો સમાવેશ કરે છે, જ્યારે ઇટ્રિયમ ઉપસમૂહ બાકીના લૅન્થેનાઇડો અને ઇટ્રિયમનો સમાવેશ કરે છે. કુદરતમાં આ તત્વધારક વિરલ પાર્થિવ ખનિજો સંખ્યાબંધ મળે છે, તે પૈકીનાં વધુ મહત્વનાં ખનિજો તેમના રાસાયણિક બંધારણ અને લક્ષણો સહિત નીચેની સારણી 1માં આપેલાં છે :

સારણી 1      

	ખનિજો	રાસાયણિક બંધારણ	લક્ષણો
		ફૉસ્ફેટ ખનિજો
1	મૉનેઝાઇટ	પરિવર્તી પ્રમાણવાળા	દળદાર કે ઘસડાઈ આવેલા
		થોરિયમ ઑક્સાઇડ	કણો સ્વરૂપે; રંગ : આછા
		અને સિલિકેટ સહિત	પીળાથી ઘેરો કથ્થાઈ; ચૂર્ણ
		(Ce, La, Di) PO4	રંગ : સફેદ; ચમક : રાળમય;
			કઠિનતા : 5.5; વિ. ઘ. :
			4.9થી 5.3.
2	ઝેનોટાઇમ	Y2O3, P2O5 . તેમાં	મુખ્યત્વે ઘસડાઈ આવેલા કણો
		એર્બિયમ, સીરિયમ,	સ્વરૂપે; રંગ : ઝાંખા પીળાથી
		થોરિયમ અને સિલિકોન	રતાશ પડતો કથ્થાઈ; ચૂર્ણ-
		હોઈ શકે.	રંગ : ઝાંખા કથ્થાઈથી પીળાશ
			પડતો; ચમક : રાળમયથી
			કાચમય; કઠિનતા : 4.5;
			વિ. ઘ. : 4.5
		કાર્બોનેટ ખનિજો
1	બેસ્ટનેસાઇટ	(RF) CO3	રંગ : મીણ જેવા પીળાથી
		[R = Ce, La,	રાતો કથ્થાઈ; કઠિનતા : 4.5
		Nd.Pr]	વિ. ઘ. : 4.95
		ઑક્સાઇડ ખનિજો
1	સમરસ્કાઇટ	(R3II R2III Nb, Ta)	રંગ : મખમલી કાળો;
		6O21 [RII = Fe,	ચૂર્ણરંગ : ઘેરો રાતો-કથ્થાઈ;
		Ca, VO2 વગેરે;	કઠિનતા : 5.6;
		RIII = Ce, Y વગેરે.]	વિ.ઘ. : 5.6થી 5.8
		સિલિકેટ ખનિજો
1	ઍલેનાઇટ	(Ca.Fe)2 .	રંગ : કથ્થાઈથી કાળો;
		(Al, Fe, Ce)3	ચમક : આછી ધાત્વિકથી
		(SiO4)3 . (OH).	રાળમય; કઠિનતા : 5.5થી 6;
		સીરિયમધારક એપિડોટ	વિ. ઘ. : 3થી 4.2
2	ગૅડિનાઇટ	Be Fe Y2 Si2 O10	રંગ : કાળાથી લીલો કાળો,
	(ઇટ્રિયમ-	નોંધપાત્ર પ્રમાણવાળા	કથ્થાઈ; ચમક : કાચમયથી
	ધારક	સીરિયમ, સ્કૅન્ડિયમ	ગ્રીઝ જેવી; કઠિનતા : 6થી 7;
	ખનિજ)	વગેરે ધરાવતો જટિલ	વિ. ઘ. : 4થી 4.5
		સમૂહ

ભારત તેમજ અન્ય દેશોમાં વિરલ ખનિજો માટેનો મુખ્ય સ્રોત મૉનેઝાઇટ છે. બેસ્ટનેસાઇટ મોટા પ્રમાણમાં ચીન અને યુ.એસ.માંથી તથા ઝેનોટાઇમ મલેશિયા, થાઇલૅન્ડ અને ઑસ્ટ્રેલિયામાંથી મળે છે.

ઉત્પત્તિસ્થિતિ-પ્રાપ્તિસ્થિતિ : વિરલ ખનિજો આલ્કલાઇન અંતર્ભેદકો અને તેમાંથી પરિણમતા ભૌતિક સંકેન્દ્રણો સાથે સંકળાયેલાં હોય છે. ઍસિડ અંતર્ભેદકો અને પેગ્મેટાઇટ જેવા આલ્કલાઇન અંતર્ભેદકોમાં તે અનુષંગી ઘટકો તરીકે મળે છે. પેગ્મેટાઇટમાં તે ક્યારેક મોટા સ્ફટિકો રૂપે અથવા મોટા કદના દળદાર જથ્થા રૂપે રહેલાં હોય છે. એપેટાઇટ અને ફ્લોરાઇટમાં રહેલા કૅલ્શિયમને તે સામાન્ય રીતે તો સીરિયમ કે ઇટ્રિયમ સમૂહનાં તત્વો વિસ્થાપિત કરીને વિરલ ખનિજો બનાવે છે.

વિરલ ખનિજોની પ્રાપ્તિ વ્યાપારી ધોરણે તો ભૌતિક સંકેન્દ્રણોમાંથી જ થાય છે. ભારતના પૂર્વ-પશ્ચિમ દરિયાઈ કંઠારપ્રદેશની રેતી આ ખનિજો માટેનો મુખ્ય પ્રાપ્તિસ્રોત છે; જેમાંથી તે ગાર્નેટ, મૅગ્નેટાઇટ, રુટાઇલ, ઇલ્મેનાઇટ, ઝિર્કોન અને સિલિમેનાઇટ જેવાં સહયોગી ભારે ખનિજો સાથે મળે છે. મૉનેઝાઇટ તેમજ અન્ય સહયોગી ખનિજોનો મૂળ માતૃસ્રોત દ્વીપકલ્પીય ભારતના પીઠપ્રદેશમાં રહેલા આલ્કલાઇન અંતર્ભેદકો છે, પરંતુ વ્યાપારી ધોરણે તેમનું ખનનકાર્ય એટલા માટે પરવડી શકે તેમ નથી, કારણ કે આ ખનિજો તેમાં વિખેરણ-સ્થિતિમાં રહેલાં છે.

વિતરણ : ભારતના પૂર્વ-પશ્ચિમ દરિયાઈ કંઠારપ્રદેશમાં ભૌતિક સંકેન્દ્રણો રૂપે મળતા મુખ્ય વિરલ પાર્થિવ ખનિજ મૉનેઝાઇટનું રાજ્યવાર વિતરણ સારણી 2 મુજબ છે.

સારણી 2

રાજ્ય	વિસ્તાર/જિલ્લો	માહિતી
આંધ્રપ્રદેશ	ભિમુનીપટનમ્,	પ્રાપ્ય મૉનેઝાઇટના અનામત
	વિશાખાપટનમ્ જિલ્લો	જથ્થાનો અંદાજ ઘણો મોટો
કેરળ	ક્વિલોન જિલ્લો	ભૌતિક સંકેન્દ્રણોમાં
		મૉનેઝાઇટની સરેરાશ માત્રા 0.5 %
તામિલનાડુ	મનાવલાકુરિચી,	ભૌતિક સંકેન્દ્રણોમાં
	ક્ધયાકુમારી જિલ્લો	મૉનેઝાઇટની સરેરાશ માત્રા 2 %
ઓરિસા	છત્તરપુર, ગંજમ જિલ્લો	ભૌતિક સંકેન્દ્રણોમાં
		મૉનેઝાઇટની સરેરાશ માત્રા 0.4 %

બિહાર, આંધ્ર અને રાજસ્થાનમાં આવેલા અબરખધારક પટ્ટાઓના પેગ્મેટાઇટ ખડકમાં તેમજ પ. બંગાળના પુરુલિયા જિલ્લાના ખડકોમાં અત્યંત છૂટક છૂટક વિખેરણ પામેલાં મૉનેઝાઇટ, ઝેનોટાઇમ, ઍલનાઇટ, ટ્રિપ્લાઇટ, ટૉર્બરનાઇટ, સમરસ્કાઇટ, કોલંબાઇટ, ટેન્ટેલાઇટ વગેરે જેવાં વિરલ ખનિજો રહેલાં છે.

અનામત જથ્થો : ભારત માટે વિરલ પાર્થિવ ખનિજો પૈકી મૉનેઝાઇટ જ એક માત્ર મુખ્ય ખનિજ ગણાય; જે ઑક્સાઇડ સ્વરૂપે રહેલું છે. ઑક્સાઇડના સંદર્ભમાં કુલ અનામત જથ્થો 1990માં કરેલી આકારણી મુજબ લગભગ 20 લાખ ટન જેટલો હોવાનો અંદાજ મૂકવામાં આવેલો છે. આ જથ્થો મુખ્યત્વે કેરળ અને તમિલનાડુના દરિયાઈ કંઠારપ્રદેશનાં ભૌતિક સંકેન્દ્રણો પૂરતો મર્યાદિત છે.

વીસમી સદીના છેલ્લા દસકાનું આ તત્વોનું દુનિયાભરનું કુલ સરેરાશ ઉત્પાદન તેમની ઑક્સાઇડ માત્રાના સંદર્ભમાં લગભગ 56,700 ટન થયેલું. ચીન તેમાં મોખરે હતું (20,000 ટન). વિરલ પાર્થિવ તત્વોના ઑક્સાઇડનો દુનિયાભરનો અનામત જથ્થો 4 કરોડ 80 લાખ ટન જેટલો હોવાનો અંદાજ મૂકવામાં આવેલો છે. તેમાં પણ ચીન 3 કરોડ 60 લાખ ટન જેટલો જથ્થો ધરાવે છે. તે પછી યુ.એસ. (65 લાખ ટન) અને ભારત (20 લાખ ટન), ઑસ્ટ્રેલિયા (7.5 લાખ ટન) તેમજ અન્ય દેશોનો ક્રમ આવે છે.

ખાણકાર્ય અને અલગીકરણ : ઇન્ડિયન રેર અર્થ્સ લિ. (કેન્દ્ર સરકાર હસ્તક) અને કેરળ મિનરલ્સ ઍન્ડ મેટલ્સ લિ. (કેરળ સરકાર હસ્તક) દ્વારા દરિયાઈ કંઠારની રેતી મેળવવામાં આવે છે; ખનનકાર્ય મજૂરો દ્વારા અને હાઇડ્રૉલિક ડ્રેજિંગ દ્વારા થાય છે. ઉપલબ્ધ રેતીજથ્થાને સૂર્યતાપમાં સૂકવ્યા પછીથી વીજચુંબકીય કે  વીજસ્થૈતિક (ઇલેક્ટ્રૉસ્ટૅટિક) અલગકારકો દ્વારા છૂટા પાડવામાં આવે છે અને આ રીતે મૉનેઝાઇટ કણો મેળવાય છે.

ઉપયોગો : વિરલ ખનિજોનો ઉપયોગ પેટ્રોલિયમ-શુદ્ધીકરણમાં, લોહ-પોલાદ અને કાચઉદ્યોગમાં થાય છે. લોહ-સીરિયમ(30 : 70)ની મિશ્રધાતુનો ઉપયોગ લાઇટરમાં તણખા મેળવવામાં થાય છે. વિરલ પાર્થિવ ધાતુઓમાંથી બનાવેલી જટિલ ‘મીશ’ (misch) ધાતુનો ઉપયોગ ‘પ્રોજૅક્ટાઇલ્સ’માં ‘ટ્રેસર બુલેટ’ તરીકે થાય છે, તેને સમેરિયમ સાથે ભેળવવાથી કાયમી ચુંબક બનાવી શકાય છે. સમેરિયમ-કોબાલ્ટ ચુંબક ઘણા લાંબા સમયથી ઉપયોગમાં છે, પરંતુ હવે તેની અવેજીમાં નિયોડિમિયમ-લોહ-બોરોન ચુંબક વપરાય છે. ડિસ્પ્રોશિયમની હાજરીથી ઉષ્મા-સ્થિરતા જળવાઈ રહે છે. પ્રકાશીય દૃગ્કાચ (optical lens), ટેલિવિઝન-ટ્યૂબ અને કાચની બનાવટોમાં વિરલ પાર્થિવ ધાતુઓ ચમક આપવા માટે વપરાય છે. ગૅસ મૅન્ટલ, ક્રૅકિંગ, ઉદ્દીપક, સંકેતન, ફોટોગ્રાફીમાં વિરલ પાર્થિવ ધાતુઓ ઉપયોગમાં લેવાય છે. સીરિયમ પ્રાપ્તિ ઉપરાંત, મૉનેઝાઇટ થોરિયમના સ્રોત તરીકે પણ મહત્વનું છે, તેમાં ThO₂નું પ્રમાણ 0.001 %થી માંડીને 31.5 % સુધીનું હોઈ શકે છે, પરંતુ જ્યાં જ્યાં મૉનેઝાઇટ મળે છે ત્યાં આ સરેરાશ 7.2 % જેટલી તો છે જ. મૉનેઝાઇટ કરતાં થોરિયમધારક અન્ય ખનિજો થોરાઇટ અને થોરિયેનાઇટમાં વધુ થોરિયમ હોવા છતાં થોરિયમ-પ્રાપ્તિ માટે મૉનેઝાઇટને વધુ પસંદગી અપાય છે.

ગિરીશભાઈ પંડ્યા