हेलियम: एक अद्वितीय गुणधर्म आणि वापर असलेले नैसर्गिक वायू उत्पादन

सामग्री

• हिलियम म्हणजे काय?
• हेलियम कोठून येते?
• काही नैसर्गिक गॅसमध्ये हीलियम का आहे?
• हीलियममध्ये नैसर्गिक गॅस रिच कोठे आहे?
• हेलियम वापर
• चुंबकीय अनुनाद प्रतिमा
• गॅस उचलणे
• शुद्धीकरण गॅस
• वातावरणीय उत्पादन नियंत्रित
• गळती शोध
• श्वासोच्छवासाचे मिश्रण
• वेल्डिंग गॅस
• हेलियम: एक नॉनरिनेव्हेबल रिसोर्स
• हेलियम ग्लूट्स आणि हेलियम कमतरता

हीलियम ब्लीम्पः हवामानातील बलून, ब्लीम्प्स आणि पार्टी बलूनसाठी लिफ्टिंग गॅस म्हणून हीलियमचा वापर झाल्याचे बर्‍याच लोकांनी ऐकले आहे. हे हीलियमचे अगदी लहान वापर आहेत. इतरांपेक्षा जास्त प्रमाणात हिलियम वापरणारा वापर वैद्यकीय सुविधांमधील एमआरआय (मॅग्नेटिक रेझोनान्स इमेजिंग) मशीनमधील मॅग्नेट्स थंड करतो. डेरेक जेन्सेनचा गुडियर ब्लिमप फोटो.

हिलियम म्हणजे काय?

हेलियम एक रासायनिक घटक आणि रंगहीन, गंधहीन, चव नसलेला, अक्रिय वायू आहे. त्यामध्ये कोणत्याही घटकाची सर्वात लहान अणु त्रिज्या असते आणि दुसर्‍या क्रमांकाचे अणु वजन असते. हे हवेपेक्षा हलके आहे.

बहुतेक लोकांना हे माहित आहे की हिलियमचा उपयोग ब्लिम्प्स आणि पार्टी बलूनमध्ये उचलण्यासाठी गॅस म्हणून केला जातो, परंतु ते वापरल्या जाणार्‍या दुसर्‍या मार्गाने ते नाव देऊ शकत नाहीत. वैद्यकीय सुविधांमध्ये वापरल्या जाणार्‍या चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआय) मशीन्ससाठी शीतलक वायू म्हणून हीलियमचा प्रथम क्रमांकाचा वापर आहे. हीलियमच्या इतर महत्त्वपूर्ण उपयोगांमध्ये हे आहे: वेल्डिंगसाठी एक संरक्षक गॅस, नियंत्रित वातावरणीय उत्पादनासाठी जड वायू, गळती शोधण्यासाठी वापरला जाणारा एक भग्न वायू आणि दबावातील श्वासोच्छवासाच्या मिश्रणासाठी कमी-स्निग्धता वायू.

हेलियम कोठून येते?

इथ्सच्या वातावरणात फारच कमी हिलियम उपस्थित आहे. हा इतका हलका घटक आहे की अर्थसत्ता गुरुत्वाकर्षण ठेवू शकत नाही. जेव्हा पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर अस्तित्वात असते, तेव्हा पृथ्वीवरुन बाहेर पडेपर्यंत अप्रसिद्ध हिलियम लगेच वाढण्यास सुरवात होते. पार्टीचे फुगे का वाढतात!

व्यावसायिकरीत्या तयार होणारी हेलियम जमिनीपासून प्राप्त होते. काही नैसर्गिक वायू क्षेत्रात पुरेसे हीलियम गॅसमध्ये मिसळलेले असते जे किफायतशीर किंमतीने काढले जाऊ शकते. अमेरिकेत काही फील्डमध्ये व्हॉल्यूमनुसार 7% हिलियम असतात. ज्या कंपन्या या भागांमध्ये नैसर्गिक वायूसाठी धान्य पेरतात त्या नैसर्गिक वायूची निर्मिती करतात, त्यावर प्रक्रिया करतात आणि उप-उत्पादन म्हणून हेलियम काढून टाकतात.

हेलियम धारण करणारा नैसर्गिक गॅस साठा: युनायटेड स्टेट्स मध्ये हीलियम-पत्करणे नैसर्गिक गॅस फील्डसाठी ठेव मॉडेल. ग्रॅनिटायड बेसमेंट खडकांमध्ये युरेनियम आणि थोरियमच्या किडण्यामुळे हेलियम तयार होते. मुक्त केलेला हीलियम उत्फुल्ल आहे आणि तळघरातील दोषांशी संबंधित असलेल्या छिद्रात पृष्ठभागाकडे सरकतो. हेलियम नंतर सच्छिद्र तलछट असलेल्या आवरणाद्वारे वरच्या दिशेने जाते, जोपर्यंत त्यास एनहायड्रिट किंवा मीठच्या पलंगाखाली नैसर्गिक वायूने ​​अडकवले नाही. हे फक्त नंतरचे-चिकाटीचे खडक आहेत जे लहान, बुयंट हिलियम अणू अडकवण्यास सक्षम आहेत. ही भौगोलिक परिस्थिती जगातील फक्त काही ठिकाणीच उद्भवते आणि म्हणूनच श्रीमंत हीलियमचे संचय दुर्मिळ आहे.

संबंधित: हेलियमचा नवीन वापर - हार्ड ड्राइव्ह

काही नैसर्गिक गॅसमध्ये हीलियम का आहे?

नैसर्गिक वायूमधून काढून टाकण्यात येणारा बहुतेक हिलियम युरेनियम आणि थोरियमच्या किरणोत्सर्गी क्षय पासून तयार होतो असे मानले जाते, एर्थथ कॉन्टिनेंटल क्रस्टच्या ग्रॅनिटायड खडकांमध्ये. अतिशय हलका वायू म्हणून तो आनंदी आहे आणि तो तयार होताच वरच्या दिशेने जाण्याचा प्रयत्न करतो. सर्वात श्रीमंत हीलियम संचय आढळतो जिथे तीन स्थिती अस्तित्वात आहेत: 1) ग्रॅनिटायड तळघर खडक युरेनियम आणि थोरियम समृद्ध असतात; 2) तळघर खडकांमध्ये फ्रॅक्चर आणि हीलियमसाठी सुटकेचे मार्ग उपलब्ध करण्यासाठी फॉल्ट केले जातात; आणि,)) तळघर दोषांवरील सच्छिद्र गाळाचे खडक हॅलाइट किंवा anनहाइड्राइटच्या अभेद्य सीलने लपविले आहेत. जेव्हा या तीनही अटी पूर्ण केल्या जातात तेव्हा हीलियम सच्छिद्र गाळाच्या थरात जमा होऊ शकतो.

हेलियममध्ये कोणत्याही घटकाची सर्वात कमी अणु त्रिज्या असते, सुमारे 0.2 नॅनोमीटर. म्हणून जेव्हा ते तयार होते आणि वरच्या दिशेने जाण्यास सुरवात करते तेव्हा ते खडकांमधील अगदी लहान छिद्रांमधून फिट होऊ शकते. हॅलाइट आणि hyनिहाइड्राइट हे फक्त गाळयुक्त खडक आहेत जे हेलियम अणूंच्या ऊर्ध्वगामी स्थलांतर रोखू शकतात. ज्या प्रकारच्या पोअर स्पेसमध्ये मुबलक सेंद्रिय सामग्री (केरोजेन) सह प्लग केलेले असतात ते कधीकधी कमी प्रभावी अडथळा म्हणून काम करतात.

हेलियम धारण करणारा नैसर्गिक गॅस साठा: युनायटेड स्टेट्समध्ये हीलियमचे महत्त्वपूर्ण स्रोत म्हणून काम करणारे नैसर्गिक वायू क्षेत्र दर्शविणारा नकाशा. या शेतातून तयार होणार्‍या नैसर्गिक वायूमध्ये ०.%% ते li% हिलियम असतात. व्यावसायिक विक्रीसाठी गॅसमधून हीलियम काढला जातो. युनायटेड स्टेट्स जिओलॉजिकल सर्व्हे मधील स्थान डेटा वापरुन प्रतिमा.

हीलियममध्ये नैसर्गिक गॅस रिच कोठे आहे?

बर्‍याच प्रमाणात प्रक्रिया न केलेले नैसर्गिक वायूमध्ये कमीतकमी हिलियमचे शोध काढलेले घटक असतात. हिलियम पुनर्प्राप्ती प्रक्रियेचे औचित्य सिद्ध करण्यासाठी फारच कमी नैसर्गिक वायू फील्डमध्ये पुरेसे असते. संभाव्य हीलियम स्त्रोत म्हणून मानले जाण्यासाठी नैसर्गिक वायूच्या स्त्रोतामध्ये कमीतकमी 0.3% हीलियम असणे आवश्यक आहे.

२०१० मध्ये, अमेरिकेत हिलियमसाठी प्रक्रिया केलेले सर्व नैसर्गिक वायू कोलोरॅडो, कॅन्सस, ओक्लाहोमा, टेक्सास, युटा आणि वायोमिंग मधील शेतातून आले आहेत. ओक्लाहोमा, कॅन्सस आणि टेक्सास मधील ह्युगोटन फील्ड; कॅन्ससमधील पॅनोमा फील्ड; ओक्लाहोमा मधील कीज फील्ड; टेक्सासमधील पॅनहँडल वेस्ट आणि क्लिफसाइड फील्ड आणि वायमिंगमधील रिले रिज फील्ड हे अमेरिकेत बहुतेक हेलियम उत्पादन करतात.

२०१० च्या काळात अमेरिकेने १२8 दशलक्ष घनमीटर हिलियमचे उत्पादन केले. त्या रकमेपैकी million 53 दशलक्ष घनमीटर हिलियम नैसर्गिक वायूमधून काढले गेले आणि Hel 75 दशलक्ष घनमीटर राष्ट्रीय हेलियम रिझर्वमधून मागे घेण्यात आले. ज्ञात उत्पादनांचे प्रमाण असलेले इतर देश असे: अल्जेरिया (१ m मीटर), कतार (१ (मीटर), रशिया ((एमसीएम), आणि पोलंड (m एमसीएम). कॅनडा आणि चीनमध्ये हीलियमचे प्रमाण कमी परंतु कमी प्रमाणात आढळले.

एमआरआय मशीनमधील हीलियमः वैद्यकीय सुविधांमधील रोग आणि दुखापतीचे निदान करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या एमआरआय (मॅग्नेटिक रेझोनान्स इमेजिंग) मशीनमधील मॅग्नेट्स थंड करणे हेलियमचा प्रथम क्रमांकाचा उपयोग आहे.

हेलियमचा नवीन वापर: प्रथम हेलियम-सीलबंद हार्ड ड्राइव्ह 2013 मध्ये तयार केली गेली. हेलियम ड्राइव्हला कमी ऊर्जा वापरण्यास, कमी उष्णता निर्माण करण्यास, आवाज कमी करण्यास, कमी जागा घेण्यास, अधिक डेटा ठेवण्यास आणि मानक हार्ड ड्राइव्हपेक्षा कमी कंपन तयार करण्यास सक्षम करते. अधिक जाणून घ्या.

हेलियम वापर

हेलियमकडे असंख्य गुणधर्म आहेत जे ते विशिष्ट वापरांसाठी अपवादात्मकरित्या योग्य बनवतात. यापैकी काही उपयोगांमध्ये, हीलियम हा वापरण्यासाठी सर्वात चांगला गॅस आहे आणि काहींमध्ये हीलियमचा पुरेसा पर्याय नाही. हेलिअमसह गुणधर्मांच्या वापरासाठी योग्य आहेत असे अनेक उपयोग खाली वर्णन केले आहेत.

चुंबकीय अनुनाद प्रतिमा

जखमांचे मूल्यांकन करण्यासाठी आणि आजाराचे निदान करण्यासाठी वैद्यकीय सुविधांमध्ये वापरल्या जाणार्‍या चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग मशीनमध्ये हीलियमचा प्रथम क्रमांकाचा वापर आहे. ही मशीन्स सुपरकंडक्टिंग मॅग्नेटद्वारे तयार केलेल्या मॅग्नेटिक फील्डचा वापर करतात. हे मॅग्नेट्स प्रचंड प्रमाणात उष्णता निर्माण करतात. या मॅग्नेट्सचे तापमान नियमित करण्यासाठी लिक्विड हीलियम हा एक थंड पदार्थ आहे. कोणत्याही गॅसची हीलियममध्ये दुसर्‍या सर्वात कमी विशिष्ट उष्णता आणि कोणत्याही घटकाचा सर्वात कमी उकळणारा / वितळणारा बिंदू असल्यामुळे, या महत्त्वपूर्ण उपयोगात हीलियमचा कोणताही संभाव्य पर्याय नाही.

गॅस उचलणे

हेलियममध्ये कोणत्याही घटकाचे दुसरे सर्वात कमी अणु वजन असते. केवळ हायड्रोजनचे अणुचे वजन कमी असते. हवेपेक्षा हलके गॅस म्हणून, हीलियमचा उपयोग एअरशिप आणि बलूनसाठी "लिफ्टिंग गॅस" म्हणून केला गेला आहे. ब्लीम्प्स, डेरिएबिलिटीज, झेपेलिन, विमानविरोधी बलून, हवामानातील बलून आणि हवेपेक्षा हलके हवा असलेल्या इतर विमानांनी उंच वायू म्हणून हिलियमचा वापर केला आहे. हे हायड्रोजनपेक्षा जास्त सुरक्षित आहे कारण ते ज्वलनशील नाही. द्वितीय विश्वयुद्ध संपेपर्यंत हे हीलियम वापरण्याची सर्वात महत्वाची श्रेणी होती. हिलियमचे प्रमाण कमी प्रमाणात आता उचलणारे गॅस म्हणून वापरले जाते.

शुद्धीकरण गॅस: नासा आणि संरक्षण विभागाकडून हेलियमचा वापर इंधन टाक्या व रॉकेट इंजिनच्या इंधन वितरण प्रणालीतून द्रव ऑक्सिजन आणि द्रव हायड्रोजनपासून शुद्ध करण्यासाठी केला जातो. हेलियम अक्रिय आहे आणि अतिशीत तापमान इतके कमी आहे की ते शुद्धीकरण प्रक्रियेद्वारे वायू राहते. या यंत्रणेत हिलियमचा प्रवाह अगदी आपत्कालीन परिस्थितीतही आग विझविण्यासाठी वापरला गेला. नासाची प्रतिमा.

हेलियम श्वासोच्छवासाचे मिश्रण: खोल पाण्याच्या डायव्हिंगसाठी श्वासोच्छवासाच्या वायूचे मिश्रण तयार करण्यासाठी हेलियमचा वापर केला जातो. हेलियम जड आहे आणि दाब कमी चिकटपणा आहे ज्यामुळे श्वास घेण्यास सोपी परवानगी मिळते. एनओएएची प्रतिमा.

शुद्धीकरण गॅस

हेलियममध्ये कोणत्याही वायूचा सर्वात कमी वितळणारा आणि उकळणारा बिंदू असतो. ते निरपेक्ष शून्याच्या जवळ तापमानात वितळते आणि उकळते. अत्यंत कमी तापमानात हा वायू असल्याने, ते इंधन टाक्या आणि इंधन वितरण प्रणालींसाठी शुद्ध करणारे गॅस म्हणून वापरले जाऊ शकते जे द्रव हायड्रोजन आणि द्रव ऑक्सिजन सारख्या अत्यंत थंड द्रव्यांनी भरलेले असते. कारण ते जड आहे आणि अतिशीत तापमान कमी आहे, त्यामुळे ही इंधन गोठविल्याशिवाय सुरक्षितपणे विस्थापित होऊ शकते. नासा आणि संरक्षण विभाग रॉकेट प्रोपल्शन सिस्टम शुद्ध करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात हीलियम वापरतात.

वातावरणीय उत्पादन नियंत्रित

हेलियम एक अक्रिय वायू आहे. निऑन रिअॅक्टिव्हिटीचा एकमेव वायू निऑन आहे. जेव्हा कमी वातावरणाची आवश्यकता असते तेव्हा ही कमी प्रतिक्रियाशीलता उत्पादन आणि दुरुस्तीच्या प्रक्रियेत वापरण्यासाठी हीलियमला ​​एक मौल्यवान वायू बनवते. हेलियममध्ये कोणत्याही वायूची उच्च उष्णता वाहकतेसह दुसर्‍या क्रमांकाची घनता देखील असते. हेलियम गॅसचे हे गुणधर्म अनेक धातूंच्या प्रक्रियेसाठी, रासायनिक वाष्पांमध्ये परिपूर्ण स्फटिकांचे उत्पादन, ऑप्टिकल फायबरचे उत्पादन आणि इतर उपयोगांसाठी निवडीचे वातावरण बनवतात.

गळती शोध

हेलियममध्ये अतिशय कमी चिकटपणा, एक उच्च प्रसार गुणांक आणि कोणत्याही घटकाचा सर्वात लहान अणू असतो. ही वैशिष्ट्ये हीलियम असणे फारच कठीण करतात. एखाद्या सिस्टममध्ये गळती झाल्यास, हीलियम सुटेल. म्हणून हेलियम गॅस उच्च व्हॅक्यूम सिस्टम, इंधन प्रणाली आणि गळतीसाठी इतर सामग्रीची तपासणी करण्यासाठी वापरला जातो.

श्वासोच्छवासाचे मिश्रण

खोल पाण्याचे डायव्हिंग आणि वैद्यकीय उपचारांसाठी श्वासोच्छवासाचे मिश्रण तयार करण्यासाठी हेलियम आणि इतर जड वायू वापरल्या जातात. हेलियम येथे वापरला जातो कारण तो निष्क्रिय आहे, खूप कमी चिकटपणा आहे आणि इतर कोणत्याही वायूच्या तुलनेत दडपणाखाली श्वास घेणे सोपे आहे.

वेल्डिंग गॅस

वेल्डींग करताना हेलियम संरक्षक वातावरण म्हणून वापरला जातो. अक्रिय वायू वातावरणात गरम धातूंचे ऑक्सिडेशन आणि इतर प्रतिक्रियांपासून संरक्षण होते जे उच्च तापमानात वेगाने येऊ शकतात.

हेलियमचे उपयोगः २०११ च्या दरम्यान अमेरिकेत विविध वापराने वापरल्या जाणार्‍या हिलियमची सापेक्ष प्रमाणात. यूएसजीएस कडील डेटा वापरुन आलेख.

हेलियम: एक नॉनरिनेव्हेबल रिसोर्स

हीलियम हा एक वायू आहे जो केवळ तिथेच आढळतो जिथे संभव नसलेल्या परिस्थितींचा योगायोग आढळतो. जरी हे सतत आर्थ क्रस्टमध्ये किरणोत्सर्गी खनिज क्षय द्वारे उत्पादित केले जात आहे, परंतु त्याचे नैसर्गिक उत्पादन आणि संचय यांचे प्रमाण इतके कमी आहे की त्यास नॉनरिनेव्हेबल संसाधन मानले पाहिजे.

हेलियम ग्लूट्स आणि हेलियम कमतरता

१ hips २25 मध्ये अमेरिकेने एअरशिपमध्ये आणि इतर संरक्षण उद्देशाने हेलियमचा एक धोरणात्मक पुरवठा म्हणून राष्ट्रीय हेलियम रिझर्व्हची स्थापना केली. त्यावेळी देशात वापरल्या जाणा .्या हिलियमचे उत्पादन जास्त होते. दुसर्‍या महायुद्धानंतर लिफ्टिंग गॅस म्हणून वापरल्या जाणार्‍या हिलियमचे प्रमाण कमी झाले, परंतु रॉकेट इंजिनांचे इंधन भरताना शुद्धीकरण वायू म्हणून आणि अण्वस्त्रांच्या सुविधांमधील शीतलक म्हणून हिलियमची मागणी वाढली. तरीही, सेवन करण्यापेक्षा जास्त हिलियम तयार केले जात होते.

१ 1995 1995 In मध्ये, कॉंग्रेसने निर्णय घेतला की राष्ट्रीय हेलियम रिझर्व आवश्यक नाही आणि १ 1996 1996 of च्या हेलियम खाजगीकरण कायद्यातील एक भाग म्हणून हीलियमची विक्री करण्याचा कार्यक्रम सुरू केला. जवळजवळ दोन दशके कॉंग्रेसने हेलियमला ​​मुक्त-बाजारासाठी अत्यंत सवलतीत विक्री करण्यास परवानगी दिली. किंमती. जगातील हिलियमची 1/2 भाग मागणी राष्ट्रीय हेलियम रिझर्व्हकडून विक्रीद्वारे पूर्ण केली जात होती. काही वर्षांत देशांतर्गत सेवन करण्यापेक्षा अमेरिकेतून जास्त प्रमाणात हिलियमची निर्यात इतर देशात केली जात असे. ज्यांनी सरकारकडून हिलियम विकत घेतले त्यांना एक विलक्षण सौदा झाला आणि मुक्त बाजारात ज्यांनी हिलियम खरेदी केली त्यांना जास्त किंमत दिली.

बाजारात नॅशनल हेलियम रिझर्व स्टॉकचा डंपिंगमुळे हेलियमची किंमत इतकी उदास झाली की त्याचा उपयोग कमी मर्यादित पुरवठा असलेल्या अर्गॉन आणि इतर वायूंसाठी स्वस्त पर्याय म्हणून केला जात होता.

२०१ he मध्ये राष्ट्रीय हेलियम रिझर्व्हच्या विक्रीचा लिलाव पद्धतीने बदल करण्यात आला तेव्हा व्यावसायिक हीलियम उत्पादनास बक्षीस मिळालेले नाही किंवा मोठ्या प्रमाणात उपयोग झाला नाही. पहिल्या लिलावात दोन निविदकांनी संपूर्ण वार्षिक alloc million दशलक्ष घनफूट हेलियमचे वाटप अधिक खरेदी केले. मागील वर्षांच्या बाजारभावापेक्षा दुप्पट लिलावानंतर त्याच दोन निविदाकारांना आणखी 1 अब्ज घनफूट विकण्यात आले.

पहिल्या लिलावापासून, हिलियमची किंमत वाढतच राहिली कारण नवीन हीलियमचे उत्पादन कमी होते. किंमती वाढल्यामुळे नवीन हेलियम प्रक्रिया प्रकल्पांमध्ये गुंतवणूक सुरू झाली. तथापि, हीलियम फक्त नैसर्गिक वायूच्या शेतात मीठ किंवा अनहायड्रेटद्वारे सापळा रॉक म्हणून तयार केला जाऊ शकतो. हे केवळ जगाच्या काही भागात आढळते.

सध्याच्या कायद्यानुसार, राष्ट्रीय हेलियम रिझर्व्ह 2021 पर्यंत विक्री होईल. आशा आहे की हीलियम पुनर्प्राप्ती प्रकल्पांमध्ये वाढती गुंतवणूक हीलियमचा महत्त्वाचा स्त्रोत संपल्यास हिलियम ग्राहकांच्या गरजा भागविण्यासाठी पुरेशी असेल.