टंगस्टन: एक महत्वपूर्ण रणनीतिक धातु और इसके औद्योगिक उपयोग

एक उपेक्षित रणनीतिक धातु

जिंसों में निवेश का ध्यान आम तौर पर मात्रा और कुल मूल्य के लिहाज से बड़े बाजारों—तेल, गैस, खाद्य पदार्थ, लोहा और तांबा—पर रहता है। नई तकनीकों के लिए जरूरी बैटरी धातुएँ, जैसे लिथियम, कोबाल्ट और निकल, तथा दुर्लभ मृदा तत्व भी निवेशकों का ध्यान खींचते हैं।

आधुनिक उद्योग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के बावजूद कुछ तत्व अपेक्षाकृत कम चर्चा में रहते हैं।

टंगस्टन इसका एक उदाहरण है। इसका उपयोग अर्धचालकों, रॉकेट के कुछ उच्च तापमान वाले पुर्जों और रक्षा उपकरणों में होता है। बैटरी सामग्री और प्रायोगिक संलयन रिएक्टरों में भी इसके उपयोग पर काम चल रहा है।

आपूर्ति का कुछ देशों में केंद्रित होना इसे रणनीतिक महत्व देता है। चीन पर निर्भरता और भू-राजनीतिक तनाव आपूर्ति संबंधी जोखिम बढ़ा सकते हैं।

USGS के 2024 के संकलन में 2023 के अनुमानित वैश्विक खनन उत्पादन का लगभग 81% चीन में था: कुल 78,000 टन में से 63,000 टन। वियतनाम और रूस भी प्रमुख उत्पादक थे। यह खनन उत्पादन का अनुपात है, सभी प्रकार की आपूर्ति का नहीं।

स्रोत: Almonty

अत्यधिक ताप सहने वाली धातु

टंगस्टन का गलनांक लगभग 3,400 °C है, जो सभी धातुओं में सबसे अधिक है। इसका घनत्व लगभग 19.3 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर है, यानी यूरेनियम के करीब।

सामान्य तापमान पर टंगस्टन अपेक्षाकृत कम प्रतिक्रियाशील होता है और कई रसायनों का प्रतिरोध करता है। हालांकि, गर्म होने पर इसका ऑक्सीकरण हो सकता है और कुछ रासायनिक मिश्रण इस पर हमला कर सकते हैं। इसे हर परिस्थिति में जंग या रासायनिक क्षरण से सुरक्षित मानना गलत होगा।

टंगस्टन की तन्य शक्ति अधिक हो सकती है, लेकिन वास्तविक मान शुद्धता, निर्माण प्रक्रिया और तापमान पर निर्भर करता है। इसे हर प्रकार के स्टेनलेस स्टील से ठीक दोगुना मजबूत बताना सही नहीं है।

कार्बन के साथ टंगस्टन कार्बाइड बनता है, जो बहुत कठोर और घिसाव-रोधी पदार्थ है। यह हीरे से नरम होता है; इसे हीरे को खरोंचने वाला एकमात्र प्राकृतिक पदार्थ कहना गलत है।

स्रोत: Chemistry Learner

टंगस्टन आपूर्ति

टंगस्टन धातु को 1783 में एल्हुयार भाइयों ने अलग किया था। इसके प्रमुख अयस्कों में वोल्फ्रामाइट  ((Fe,Mn)WO₄) शामिल है। टंगस्टन का रासायनिक प्रतीक W, वोल्फ्राम नाम से आया है। एक अन्य प्रमुख अयस्क स्कीलाइट (CaWO₄) है। टंगस्टन शब्द स्वीडिश भाषा में «भारी पत्थर» के अर्थ वाले शब्दों से बना है।

पृथ्वी की पपड़ी में टंगस्टन की सांद्रता कम है; कुछ अनुमान लगभग 1.25 ग्राम प्रति 1,000 किलोग्राम बताते हैं। आर्थिक रूप से खनन योग्य, अधिक सांद्रता वाले भंडार सीमित हैं।

अयस्क से टंगस्टन निकालना और उसे उपयोगी धातु या कार्बाइड में बदलना जटिल, ऊर्जा-गहन प्रक्रिया हो सकती है। इससे उत्पादन लागत प्रभावित होती है।

टंगस्टन अनुप्रयोग

जहाँ उच्च तापमान, घिसाव या भार सहने की क्षमता इसकी लागत को उचित ठहराती है, वहाँ टंगस्टन और उसके यौगिक कई औद्योगिक कामों में उपयोगी हैं।

इसकी मांग में पारंपरिक औद्योगिक उपयोगों के साथ कुछ उभरते तकनीकी क्षेत्र भी योगदान देते हैं।

स्रोत: Almonty

उच्च तापमान सहने वाली उन्नत मिश्रधातुओं में भी टंगस्टन की भूमिका हो सकती है। ऐसी मिश्रधातुओं में मोलिब्डेनम, नियोबियम, टैंटालम, रेनियम या अन्य धातुओं का उपयोग किया जाता है; हर मिश्रधातु में टंगस्टन होना जरूरी नहीं है।

हाल के एक अध्ययन ने नियोबियम–टैंटालम–टाइटेनियम–हैफ्नियम मिश्रधातु के बेहतर यांत्रिक व्यवहार का अध्ययन किया। उस मिश्रधातु में टंगस्टन नहीं था, इसलिए परिणाम सीधे टंगस्टन के गुणों का प्रमाण नहीं हैं।

निर्माण, खनन और उद्योग

टंगस्टन कार्बाइड का उपयोग कठोर ड्रिल बिट्स, कटाई के औजारों और घिसाव सहने वाले पुर्जों में होता है, जिनसे स्टील, चट्टान और कंक्रीट जैसे पदार्थों पर काम किया जाता है।

खनन में चट्टान की ड्रिलिंग और उद्योग में धातु की कटाई के लिए इसकी घिसाव तथा ताप सहने की क्षमता उपयोगी है।

इन पारंपरिक उपयोगों की मांग निर्माण, खनन और विनिर्माण गतिविधियों के साथ बदलती है।

स्रोत: Planetary.org

रक्षा

टंगस्टन मिश्रधातुओं का उपयोग कुछ सैन्य सुरक्षा प्रणालियों में होता है। उनका अधिक घनत्व कवच-भेदी गोला-बारूद और अन्य रक्षा अनुप्रयोगों के लिए भी उपयोगी है।

इस भूमिका के कारण टंगस्टन को रणनीतिक खनिज माना जाता है। अमेरिकी Defense Logistics Agency राष्ट्रीय रक्षा भंडार का प्रबंधन करती है। पिछले दशकों में भंडार से बिक्री हुई थी, जिससे उपलब्ध मात्रा घटी।

2022 की रिपोर्टिंग में अमेरिकी कांग्रेस और पेंटागन द्वारा रणनीतिक भंडार को मजबूत करने की कोशिशों का उल्लेख था। इनमें टाइटेनियम जैसे रक्षा आपूर्ति श्रृंखलाओं के लिए जरूरी खनिज,  टंगस्टन और कोबाल्ट शामिल थे।

उसी रिपोर्ट के अनुसार, पिछले दशकों की बिक्री में लगभग 3,000 शॉर्ट टन टाइटेनियम तथा 7.6 करोड़ पाउंड टंगस्टन अयस्क और सांद्रित पदार्थ शामिल थे। ये पुराने निपटान के आंकड़े हैं, 2022 की नई खरीद के नहीं।कांग्रेस और पेंटागन चीन के प्रभुत्व वाली आपूर्ति के बीच रणनीतिक खनिज भंडार मजबूत करने की कोशिश कर रहे हैं।

एयरोस्पेस

टंगस्टन और उसकी मिश्रधातुओं की उच्च तापमान सहने की क्षमता कुछ रॉकेट तथा मिसाइल नोज़ल अनुप्रयोगों में उपयोगी है। अंतरिक्ष प्रक्षेपण और उपग्रह नेटवर्क का विस्तार मांग बढ़ा सकता है, लेकिन एयरोस्पेस की हिस्सेदारी को बिना स्पष्ट स्रोत और वर्ष के निश्चित 8% मानना उचित नहीं है।

अंतरिक्ष पर्यटन, क्षुद्रग्रह खनन और तेज बिंदु-से-बिंदु उड़ानें संभावित भविष्य के उपयोग हैं। इनसे मांग बढ़ने का अनुमान व्यावसायिक विकास पर निर्भर है।

विमानों में टंगस्टन मिश्रधातुओं का उपयोग संतुलन भार, कंपन नियंत्रण और कुछ अन्य उच्च घनत्व वाले पुर्जों में भी होता है।

अर्धचालक

अर्धचालक निर्माण में टंगस्टन का उपयोग विद्युत संपर्क और इंटरकनेक्ट बनाने के लिए होता है। टंगस्टन हेक्साफ्लोराइड (WF6) एक गैसीय अग्रदूत है, जिसका आणविक द्रव्यमान हवा के औसत से लगभग दस गुना है। इसे सबसे भारी ज्ञात गैस कहना सही नहीं है।

रासायनिक वाष्प जमाव प्रक्रिया में इस अग्रदूत से टंगस्टन की पतली परतें जमा की जा सकती हैं। परत की मोटाई प्रक्रिया और उपकरण पर निर्भर करती है। सिलिकॉन के साथ टंगस्टन हेक्साफ्लोराइड की प्रतिक्रिया टंगस्टन जमाने की एक विधि है; इसे केवल सिलिकॉन पर सुरक्षात्मक परत बनाने की प्रक्रिया समझना सही नहीं है।

टंगस्टन की सूक्ष्म प्रोब सुइयों का उपयोग अर्धचालक उपकरणों के परीक्षण में भी होता है। नई कंप्यूटिंग प्रणालियों के लिए शोध में टंगस्टन (VI) ऑक्साइड (WO3) और वैनेडियम (IV) ऑक्साइड (VO2) पर आधारित रेडॉक्स गेटिंग का अध्ययन किया गया है।

इस प्रकार अर्धचालक क्षेत्र में टंगस्टन की मांग उत्पादन मात्रा, उपकरणों की बनावट और अपनाई गई प्रक्रियाओं से प्रभावित होती है।

ऑटोमोटिव

बैटरी सामग्री टंगस्टन की मांग का एक उभरता क्षेत्र है। वाहन उद्योग में इसके पारंपरिक उपयोग कुछ उच्च प्रदर्शन वाले क्रैंकशाफ्ट, पिस्टन, गियर और अन्य यांत्रिक पुर्जों से जुड़े रहे हैं।

Almonty के अनुसार, कुछ अनुमानों में एक इलेक्ट्रिक वाहन में लगभग 2 किलोग्राम टंगस्टन का उल्लेख किया गया है। यह हर वाहन के लिए तय मात्रा नहीं है; उपयोग बैटरी रसायन, अर्धचालकों और वाहन की बनावट पर निर्भर करता है।

हाइब्रिड वाहनों के कुछ यांत्रिक तथा विद्युत पुर्जे भी टंगस्टन की मांग में योगदान दे सकते हैं।

Almonty के मुख्य कार्यकारी लुईस ब्लैक ने 2024 के उद्योग संदर्भ में कहा कि कुछ वाहन निर्माता इलेक्ट्रिक वाहनों की योजनाओं के साथ हाइब्रिड पर अधिक ध्यान दे रहे थे। उनके अनुसार, गियरिंग प्रणालियों में टंगस्टन की भूमिका हाइब्रिड वाहनों के लिए महत्वपूर्ण है।

ब्लैक ने इस उपयोग को टंगस्टन की मजबूती और ताप सहने की क्षमता से जोड़ा। यह कंपनी का उद्योग संबंधी दृष्टिकोण है, हर हाइब्रिड वाहन की सामग्री के बारे में सार्वभौमिक दावा नहीं।

लुईस ब्लैक, निदेशक, अध्यक्ष और मुख्य कार्यकारी, Almonty Industries (ALM )

ऊर्जा

हाइड्रोजन

बैटरी सामग्री के अलावा, कम कार्बन वाली ऊर्जा तकनीकों में टंगस्टन के संभावित उपयोगों पर भी शोध हो रहा है।

एक संभावित उपयोग हाइड्रोजन उत्पादन के लिए उत्प्रेरक सामग्री में है। शोधकर्ताओं ने रुथेनियम, सिलिकॉन और टंगस्टन वाली सामग्री (RuSiW) का अध्ययन किया है।

इस शोध में टंगस्टन की भूमिका सक्रिय उत्प्रेरक को स्थिर बनाने और टिकाऊपन सुधारने से जुड़ी थी। ऐसे प्रयोग वैकल्पिक उत्प्रेरकों की संभावना दिखाते हैं, लेकिन लागत, जीवनकाल और बड़े पैमाने पर व्यवहार्यता साबित होना बाकी रहता है।

फ्यूजन

एक अन्य संभावित उपयोग नाभिकीय संलयन में है। मई 2024 में PPPL ने बताया कि फ्रांस के WEST टोकामक ने टंगस्टन से ढके आंतरिक हिस्से वाले उपकरण में लगभग 5 करोड़ °C का गर्म प्लाज्मा छह मिनट तक बनाए रखा। यह बिजली उत्पादन या शुद्ध ऊर्जा लाभ का प्रदर्शन नहीं था।

CEA के वैज्ञानिक ज़ाविए लितोदों ने इस परिणाम को टंगस्टन की दीवार वाले चुनौतीपूर्ण वातावरण में स्थिर संचालन की दिशा में महत्वपूर्ण उपलब्धि बताया।

 ज़ाविए लितोदों, CEA वैज्ञानिक और CICLOP के अध्यक्ष

संलयन के विकास में प्लाज्मा नियंत्रण के साथ दीवारों और अन्य पुर्जों की सामग्री भी महत्वपूर्ण है। टंगस्टन ताप सह सकता है, लेकिन प्लाज्मा में इसकी अशुद्धियाँ संचालन के लिए चुनौती बन सकती हैं।

अन्य

टंगस्टन के कई अन्य विशिष्ट अनुप्रयोग हैं, कुछ पुराने और कुछ उभरते हुए, जो कुल मांग के लिए कम प्रासंगिक हैं।

उदाहरण के लिए, इसका उपयोग किया जाता है:

• संवर्धित वास्तविकता के लिए कुछ प्रायोगिक प्रकाशीय सामग्री।
• एक्स‑रे मशीनें।
• इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी।
• सर्जिकल उपकरण।
• ज्वेलरी।
• लैम्प फिलामेंट।
• गोल्फ क्लब जैसे उपभोक्ता उत्पाद।

टंगस्टन कंपनियां

1. Almonty Industries (AII.TO)

2024 के लेखन संदर्भ में Almonty पुर्तगाल की ऐतिहासिक Panasqueira खदान से टंगस्टन उत्पादन कर रही थी। इस खदान का इतिहास एक सदी से अधिक पुराना है।

कंपनी पुर्तगाली खदान के विस्तार पर काम कर रही थी और स्पेन में भी खनन परियोजनाएँ रखती थी।

स्रोत: Almonty

2024 में इसकी प्रमुख विकास परियोजना दक्षिण कोरिया की सांगडोंग टंगस्टन खदान थी।

कंपनी के निवेशक दस्तावेजों में सांगडोंग के संसाधन आधार को उसकी अन्य परियोजनाओं से बड़ा बताया गया था। अनुमानित संसाधन और आर्थिक रूप से खनन योग्य आरक्षित भंडार अलग श्रेणियाँ हैं।

स्रोत: Almonty

चीन के बाहर टंगस्टन उत्पादन करने वाली कंपनियों में Almonty एक महत्वपूर्ण नाम है। इसकी आपूर्ति औद्योगिक तथा रक्षा संबंधी ग्राहकों के लिए प्रासंगिक हो सकती है।

इसकी परियोजनाएँ चीनी आपूर्ति पर निर्भरता घटाने के प्रयासों में योगदान दे सकती हैं।

2024 में लुईस ब्लैक ने सांगडोंग से चीन के बाहर की आपूर्ति बढ़ने और टंगस्टन की आपूर्ति-सुरक्षा की राजनीति बदलने की संभावना बताई थी। उस समय उल्लिखित निकट भविष्य में उत्पादन शुरू होने का समय और गैर-चीनी आपूर्ति के 30% का आंकड़ा कंपनी का अनुमान था, पूरा हो चुका परिणाम नहीं।

लुईस ब्लैक, निदेशक, अध्यक्ष और मुख्य कार्यकारी, Almonty Industries

दक्षिण कोरिया का बड़ा रक्षा विनिर्माण क्षेत्र सांगडोंग के रणनीतिक महत्व में योगदान देता है। इसमें टैंक, तोपखाना और गोला-बारूद जैसे उत्पाद शामिल हैं; इन्हें तकनीकी रूप से सरल मानना उचित नहीं है।

Almonty के पुराने निवेशक दस्तावेजों के अनुसार, Plansee समूह की GTP के साथ सांगडोंग उत्पादन के लिए दीर्घकालीन खरीद समझौता था। Plansee समूह एक महत्वपूर्ण ग्राहक और शेयरधारक भी था; हिस्सेदारी समय के साथ बदल सकती है।

2024 के निवेशक संदर्भ में कंपनी ने APT मूल्य के लिए 235 अमेरिकी डॉलर प्रति MTU का न्यूनतम संदर्भ और लगभग 110 डॉलर प्रति MTU की लक्षित नकद लागत बताई थी। एक MTU, 10 किलोग्राम WO3 सामग्री के बराबर होता है। अनुबंध में देय वास्तविक कीमत और कुल लागत इन संदर्भ आंकड़ों से अलग हो सकती हैं; इनके अंतर से सुनिश्चित लाभ का निष्कर्ष नहीं निकाला जा सकता।

2. China Molybdenum / CMOC Group (603993.SS)

चीन टंगस्टन खनन और प्रसंस्करण में प्रमुख स्थान रखता है। लागत, संसाधन, औद्योगिक क्षमता और सरकारी नीति सभी इस स्थिति को प्रभावित करते हैं। Almonty चीन के बाहर के उत्पादकों में से एक है, एकमात्र उत्पादक नहीं।

2024 के संदर्भ में CMOC के चीन में मोलिब्डेनम और टंगस्टन, कांगो लोकतांत्रिक गणराज्य में तांबा और कोबाल्ट, तथा ब्राज़ील में नियोबियम और फॉस्फेट के संचालन थे।

CMOC के 2023 के परिणामों के अनुसार, 55,526 टन कोबाल्ट उत्पादन के साथ वह विश्व की सबसे बड़ी कोबाल्ट उत्पादक बन गई थी।

CMOC ब्राज़ील में प्रमुख फॉस्फेट उर्वरक उत्पादकों में से एक और विश्व की दूसरी सबसे बड़ी नियोबियम उत्पादक थी। फॉस्फेट और नियोबियम अलग उत्पाद हैं; एक की रैंकिंग दूसरे का कारण नहीं है।

स्रोत: CMOC

कंपनी के पास वैश्विक धातु कारोबारी IXM भी है, जो खनन के साथ व्यापार संबंधी गतिविधियों में योगदान देती है। पुराने कर्मचारी और कारोबार-मात्रा के आंकड़ों को वर्तमान के स्थिर मान नहीं समझना चाहिए।

कंपनी उत्पादन लागत और कार्यकुशलता सुधारने के लिए नवाचार अपनाती रही है। इसकी चीनी खदानों में 5G-सहायता प्राप्त दूरस्थ या स्वायत्त खनन उपकरण और विद्युत खनन ट्रकों के उपयोग का उल्लेख कंपनी ने किया है।

CMOC केवल टंगस्टन कंपनी नहीं है; उसका कारोबार कई औद्योगिक और बैटरी धातुओं में फैला है। CATL के साथ भागीदारी में बोलिविया की लिथियम परियोजनाओं में विस्तार भी शामिल था। शेयरधारिता के संदर्भ में, 2022 में हुए सौदे के बाद CATL की अप्रत्यक्ष हिस्सेदारी लगभग 24.68% थी।