बिटुमेन: Difference between revisions
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Revision as of 11:18, 18 April 2023
कोलतार (UK: /ˈbɪtjʊmɪn/, US: /bɪˈtjuːmən, baɪ-/)[1] पेट्रोलियम का एक चिपचिपा, काला, अत्यधिक चिपचिपा तरल या अर्ध-ठोस रूप है। अमेरिका में, इसे सामान्यतः डामर के रूप में जाना जाता है। यह प्राकृतिक जमा में पाया जा सकता है या एक परिष्कृत उत्पाद हो सकता है, और इसे पिच (राल) के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।[citation needed] 20वीं सदी से पहले, एस्फाल्टम शब्द का भी उपयोग किया जाता था।[2] यह शब्द प्राचीन ग्रीक ἄσφαλτος asphaltos से लिया गया है। दुनिया में बिटुमेन का सबसे बड़ा प्राकृतिक भंडार, जिसमें 10 मिलियन टन होने का अनुमान है, दक्षिण पश्चिम त्रिनिदाद में पिच झील है।[3]
डामर का प्राथमिक उपयोग (70%) सड़क की सतह में होता है,[4] जहां यह डामर कंक्रीट बनाने के लिए निर्माण कुल कणों के साथ मिश्रित गोंद या बाइंडर के रूप में उपयोग किया जाता है। इसके अन्य मुख्य उपयोग बिटुमिनस वॉटरप्रूफिंग उत्पादों के लिए हैं, जिसमें छत को संरक्षण देने वाला खास कपड़ा का उत्पादन और सपाट छतों को सील करना सम्मलित है।[5]
सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग में, डामर और बिटुमेन शब्द का उपयोग अधिकांशतः पदार्थों के प्राकृतिक और निर्मित दोनों रूपों के अर्थ के लिए किया जाता है, चूंकि क्षेत्रीय भिन्नता है कि कौन सा शब्द सबसे आम है। दुनिया भर में, भूवैज्ञानिक स्वाभाविक रूप से होने वाली सामग्री के लिए बिटुमेन शब्द का समर्थन करते हैं। निर्मित सामग्री के लिए, जो चयनित कच्चे तेल की आसवन प्रक्रिया से एक परिष्कृत अवशेष है, बिटुमेन दुनिया के अधिकांश हिस्सों में प्रचलित शब्द है; चूँकि, अमेरिकी अंग्रेजी में, डामर का अधिक उपयोग किया जाता है। भ्रम से बचने में सहायता करने के लिए, लेता है ल डामर, डामर बांधने की मशीन, या डामर सीमेंट वाक्यांशों का उपयोग अमेरिकी बोलचाल में किया जाता है, डामर के विभिन्न रूपों को कभी-कभी टार के रूप में संदर्भित किया जाता है, जैसा कि ला ब्रे टार पिट्स के नाम पर है, चूंकि टार एक अलग है सामग्री।[6]
स्वाभाविक रूप से होने वाली बिटुमेन को कभी-कभी क्रूड बिटुमेन शब्द के माध्यम से निर्दिष्ट किया जाता है। इसकी चिपचिपाहट ठंडे गुड़ के समान होती है[7][8] चूँकि कच्चे तेल के भिन्नात्मक आसवन से प्राप्त सामग्री उबलती है 525 °C (977 °F) को कभी-कभी परिष्कृत कोलतार कहा जाता है। अल्बर्टा के कनाडाई प्रांत में अथाबास्का तेल रेत में दुनिया के अधिकांश प्राकृतिक बिटुमेन के भंडार हैं, जो कवर करते हैं 142,000 square kilometres (55,000 sq mi), इंगलैंड से बड़ा क्षेत्र।[9]
शब्दावली
व्युत्पत्ति
बिटुमेन शब्द लैटिन से है, और फ्रेंच से अंग्रेजी में पारित हुआ। लैटिन शब्द प्रोटो-इंडो-यूरोपीय रूट विकट का पता लगाता है: पुनर्निर्माण: प्रोटो-इंडो-यूरोपियन/गेट-|*gʷet- पिच; अन्य संज्ञेय के लिए वह लिंक देखें।
डामर शब्द देर से मध्य अंग्रेजी से लिया गया है, बदले में फ्रेंच एस्फाल्ट से, लेट लैटिन एस्फाल्टन, एस्फाल्टम पर आधारित है, जो प्राचीन ग्रीक का लैटिनकरण (साहित्य) है। ἄσφαλτος (asphaltos, asphalton), एक शब्द जिसका अर्थ डामर/डामर/पिच (राल) है,[10] जो संभवतः से निकला है ἀ-, नहीं, बिना , अर्थात अल्फा निजी, और σφάλλειν (स्फालीन), गिरने का कारण, चकरा देना, (निष्क्रिय में) त्रुटि, (निष्क्रिय में) का गंजा होना।[11] पूर्वजों के माध्यम से डामर का पहला उपयोग विभिन्न वस्तुओं को सुरक्षित करने या जोड़ने के लिए एक सीमेंट की प्रकृति में था, और इस प्रकार यह संभावना प्रतीत होती है कि यह नाम ही इस एप्लिकेशन का अभिव्यंजक था। विशेष रूप से, हेरोडोटस ने उल्लेख किया कि बिटुमेन को बेबीलोन में उसकी विशाल किलेबंदी की दीवार बनाने के लिए लाया गया था।[12] ग्रीक से, शब्द देर से लैटिन में पारित हुआ, और वहां से फ्रेंच (एस्फाल्टे) और अंग्रेजी (एस्फाल्टम और डामर) में। फ्रेंच में, एस्फाल्ट शब्द का उपयोग स्वाभाविक रूप से होने वाले डामर-भिगोए हुए चूना पत्थर के जमाव के लिए किया जाता है, और सड़कों को प्रशस्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एस्फाल्टिक कंक्रीट की समानता में कम आवाज या अधिक बिटुमेन सामग्री वाले विशेष निर्मित उत्पादों के लिए किया जाता है।
आधुनिक शब्दावली
मिट्टी के साथ मिश्रित बिटुमेन को सामान्यतः एस्फाल्टम कहा जाता था, किन्तु आज इस शब्द का कम उपयोग होता है।[13]
अमेरिकी अंग्रेजी में डामर ब्रिटिश कोलतार के समान है। चूंकि , डामर का उपयोग सामान्यतः डामर कंक्रीट के संक्षिप्त रूप के रूप में भी किया जाता है (इसलिए ब्रिटिश डामर या डामर के समान)।
कैनेडियन अंग्रेजी में, बिटुमेन शब्द का उपयोग कनाडा के अत्यधिक भारी कच्चे तेल के विशाल भंडार को संदर्भित करने के लिए किया जाता है,[14] चूँकि डामर का उपयोग तेल रिफाइनरी उत्पाद के लिए किया जाता है। पतला बिटुमेन (इसे पाइपलाइनों में प्रवाहित करने के लिए मिट्टी का तेल के साथ पतला) को कनाडा के पेट्रोलियम उद्योग में दिल्बिट के रूप में जाना जाता है, चूँकि बिटुमेन उन्नत करना को सिंथेटिक कच्चा तेल के रूप में जाना जाता है, और बिटुमेन के साथ मिश्रित सिंक्रुड को सिंबिट कहा जाता है।[15]
पेट्रोलियम के ठोस या अर्ध-ठोस रूप में स्वाभाविक रूप से जमा होने के लिए बिटुमेन अभी भी पसंदीदा भूवैज्ञानिक शब्द है। बिटुमिनस रॉक बिटुमेन के साथ लगाए गए बलुआ पत्थर का एक रूप है। अलबर्टा, कनाडा की तेल रेत एक समान सामग्री है।
डामर या कोलतार में से किसी भी शब्द को टार या कोल तार के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए। टार कार्बनिक हाइड्रोकार्बन के सूखे आसवन और पायरोलिसिस का गाढ़ा तरल उत्पाद है, जो मुख्य रूप से वनस्पति द्रव्यमान से प्राप्त होता है, चाहे वह कोयले के रूप में जीवाश्मित हो या ताजा काटा गया हो। दूसरी ओर, बिटुमेन का अधिकांश भाग प्राकृतिक रूप से तब बनता है जब बड़ी मात्रा में कार्बनिक पशु सामग्री पानी के माध्यम से जमा की जाती है और डायजेनेसिस बिंदु पर सैकड़ों मीटर गहराई में दब जाती है, जहां असंगठित फैटी हाइड्रोकार्बन अणु ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में लंबी श्रृंखलाओं में सम्मलित हो जाते हैं। . बिटुमेन एक ठोस या अत्यधिक चिपचिपा तरल के रूप में होता है। इसे कोयले के भंडार में भी मिलाया जा सकता है। बर्गियस प्रक्रिया का उपयोग करके बिटुमेन और कोयले को गैसोलीन जैसे पेट्रोल में परिष्कृत किया जा सकता है, और बिटुमेन को टार में डिस्टिल किया जा सकता है, न कि दूसरे विधियां से।
रचना
सामान्य रचना
कोलतार के घटकों में यौगिकों के चार मुख्य वर्ग सम्मलित हैं:
- नेफ़थीन एरोमैटिक्स (नेफ़थलीन), जिसमें आंशिक रूप से हाइड्रोजनीकृत पॉलीसाइक्लिक सुगंधित यौगिक होते हैं
- ध्रुवीय एरोमैटिक्स, सामग्री के आंशिक ऑक्सीकरण के माध्यम से उत्पादित उच्च आणविक भार फिनोल और कार्बोज़ाइलिक तेजाब से मिलकर बनता है
- संतृप्त हाइड्रोकार्बन; डामर में संतृप्त यौगिकों का प्रतिशत इसके मृदुकरण बिंदु से संबंधित है
- अस्फालटीनेस , उच्च आणविक भार फिनोल और हेट्रोसायक्लिक यौगिकों से मिलकर बनता है
बिटुमेन में सामान्यतः कार्बन के वजन से 80% तत्व होता है; 10% हाइड्रोजन; 6% सल्फर तक; और आण्विक रूप से, 90% से 65% माल्टेन्स में फैलाए गए एस्फाल्टेन के वजन से 5 से 25% के बीच।[16] अधिकांश प्राकृतिक कोलतार में ऑर्गोसल्फर यौगिक भी होते हैं, निकल और वैनेडियम <10 भागों प्रति मिलियन में पाए जाते हैं, जैसा कि कुछ पेट्रोलियम के लिए विशिष्ट है।[5] पदार्थ कार्बन डाइसल्फ़ाइड में घुलनशील है। यह सामान्यतः एक कोलाइड के रूप में तैयार किया जाता है, अस्फालटीनेस के साथ फैला हुआ चरण और माल्टेन्स निरंतर चरण के रूप में होता है।[17] बिटुमेन के सभी विभिन्न अणुओं को अलग करना और पहचानना अधिकतर असंभव है, क्योंकि विभिन्न रासायनिक संरचना वाले अणुओं की संख्या बहुत बड़ी है।[18] डामर को कोयला टार के साथ भ्रमित किया जा सकता है, जो कोयले के विनाशकारी आसवन के माध्यम से उत्पादित एक दृष्टिगत समान काला, थर्माप्लास्टिक सामग्री है। 20वीं शताब्दी की प्रारम्भ और मध्य के दौरान, जब शहरी गैस का उत्पादन किया गया था, कोलतार एक आसानी से उपलब्ध उप-उत्पाद था और व्यापक रूप से सड़क समुच्चय के लिए बाइंडर के रूप में उपयोग किया जाता था। रोड़ी सड़कों के लिए तारकोल को जोड़ने से टरमैकडम शब्द का जन्म हुआ, जिसका उपयोग अब सड़क बनाने वाली सामग्री के संदर्भ में आम बोलचाल में किया जाता है। चूंकि , 1970 के दशक के बाद से, जब प्राकृतिक गैस ने टाउन गैस का स्थान लिया, तो बिटुमेन ने इन अनुप्रयोगों में कोलतार के उपयोग को पूरी प्रकार से पीछे छोड़ दिया है। इस भ्रम के अन्य उदाहरणों में ला ब्रे टार पिट्स और कनाडाई तेल रेत सम्मलित हैं, जिनमें से दोनों में वास्तव में टार के अतिरिक्त प्राकृतिक कोलतार होता है। पिच एक और शब्द है जिसे कभी-कभी अनौपचारिक रूप से पिच झील के रूप में डामर को संदर्भित करने के लिए उपयोग किया जाता है।
योज्य, मिश्रण और संदूषक
आर्थिक और अन्य कारणों से, बिटुमेन को कभी-कभी अन्य सामग्रियों के साथ मिलाकर बेचा जाता है, अधिकांशतः बिना एकमात्र बिटुमेन के अतिरिक्त कुछ भी लेबल किए बिना।[19]
ऑटोमोटिव ऑयल रिसाइकिलिंग आरईओबी | रि-रिफाइंड इंजन ऑयल बॉटम्स - आरईओबी या आरईओबी का उपयोग विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है{{snd}डामर के निर्माण में वैक्यूम आसवन टावरों को फिर से परिष्कृत करने के नीचे से एकत्रित मोटर वाहन तेल पुनर्चक्रण का अवशेष। आरईओबी में पुनर्नवीनीकरण इंजन तेल में पाए जाने वाले विभिन्न तत्व और यौगिक सम्मलित हैं: मूल तेल में एडिटिव्स और इंजन में इसके संचलन से जमा होने वाली सामग्री (सामान्यतः लोहा और तांबा)। कुछ शोधों ने कोलतार की इस मिलावट और खराब प्रदर्शन करने वाले फुटपाथ के बीच संबंध का संकेत दिया है।[19]
घटना
व्यावसायिक रूप से उपयोग किए जाने वाले अधिकांश कोलतार को पेट्रोलियम से प्राप्त किया जाता है।[20] बहरहाल, बड़ी मात्रा में बिटुमेन प्रकृति में केंद्रित रूप में होता है। बिटुमेन के स्वाभाविक रूप से जमा होने वाले जमा प्राचीन, सूक्ष्म शैवाल (डायटम) और अन्य एक बार जीवित चीजों के अवशेषों से बनते हैं। कोलतार के ये प्राकृतिक निक्षेप कार्बोनिफेरस काल के समय बने हैं, जब विशाल दलदली जंगल पृथ्वी के कई हिस्सों पर हावी थे।[21] वे समुद्र या झील के तल पर कीचड़ में जमा हो गए थे जहाँ जीव रहते थे। गर्मी (50 डिग्री सेल्सियस से ऊपर) और जमीन में गहरे दफनाने के दबाव के अनुसार , अवशेषों को बिटुमेन, केरोजेन या पेट्रोलियम जैसी सामग्रियों में बदल दिया गया।
कोलतार के प्राकृतिक निक्षेपों में त्रिनिदाद और टोबैगो में पिच झील और वेनेज़ुएला में बरमूडेज़ झील जैसी झीलें सम्मलित हैं। कैलिफोर्निया में ला ब्रे टार पिट्स और मैककिट्रिक टैर पिट्स के साथ-साथ डेड सी में भी प्राकृतिक पेट्रोलियम रिसाव होता है।
बिटुमेन अलबर्टा, कनाडा में तेल की रेत के रूप में जाने जाने वाले असंबद्ध सैंडस्टोन और यूटा, अमेरिका में समान टार रेत में भी होता है।
अल्बर्टा के कनाडाई प्रांत में दुनिया के अधिकांश भंडार हैं, तीन विशाल जमाओं को कवर करते हुए 142,000 square kilometres (55,000 sq mi), इंग्लैंड या न्यूयॉर्क राज्य से बड़ा क्षेत्र। इन बिटुमिनस रेत में सम्मलित हैं 166 billion barrels (26.4×109 m3) व्यावसायिक रूप से स्थापित तेल भंडार, कनाडा को दुनिया में तीसरा सबसे बड़ा तेल भंडार देता है। चूंकि ऐतिहासिक रूप से इसका उपयोग सड़कों को परिष्कृत किए बिना किया जाता था, अधिकतर सभी उत्पादन अब कनाडा और संयुक्त राज्य अमेरिका में तेल शोधशाला के लिए कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है।[9]
प्राकृतिक कोलतार का दुनिया का सबसे बड़ा जमाव, जिसे अथबास्का तेल रेत के रूप में जाना जाता है, उत्तरी अल्बर्टा के मैकमरे गठन में स्थित है। यह गठन प्रारंभिक क्रीटेशस से है, और 20% तेल तक तेल युक्त रेत के कई लेंस (भूविज्ञान) से बना है।[22] समस्थानिक अध्ययनों से पता चलता है कि तेल भंडार अधिकतर 110 मिलियन वर्ष पुराना है।[23] अथाबास्का तेल रेत के पश्चिम और दक्षिण-पूर्व में शांति नदी तेल रेत और कोल्ड लेक ऑयल सैंड में दो छोटे किन्तु अभी भी बहुत बड़े फॉर्मेशन होते हैं। अलबर्टा निक्षेपों में से, अथाबास्का तेल रेत के एकमात्र कुछ हिस्से सतही खनन के लिए उपयुक्त होने के लिए पर्याप्त उथले हैं। अन्य 80% का उत्पादन तेल के कुओं के माध्यम से भाप से सहायता प्राप्त गुरुत्वाकर्षण जल निकासी जैसी उन्नत तेल पुनर्प्राप्ति तकनीकों का उपयोग करके किया जाना है।[24] यूटा, यू.एस. में यूंटा बेसिन में बहुत छोटे भारी तेल या कोलतार जमा होते हैं। उदाहरण के लिए, यूटा तेल रेत#तार बालू त्रिभुज जमा, मोटे तौर पर 6% बिटुमेन है।[22]
हाइड्रोथर्मल नसों में बिटुमेन हो सकता है। इसका एक उदाहरण अमेरिका में यूटा के यूंटा बेसिन के भीतर है, जहां गिलसोनाइट नामक एक ठोस हाइड्रोकार्बन से बनी पार्श्व और लंबवत व्यापक शिराओं का झुंड है। हाइड्रोकार्बन के पोलीमराइज़ेशन और जमने से बनने वाली ये नसें दफनाने और डायजेनेसिस के समयहरी नदी का निर्माण के गहरे तेल के शैलों से जुटाई गई थीं।[25] बिटुमेन कार्बनसियस उल्कापिंडों में कार्बनिक पदार्थ के समान है।[26] चूंकि , विस्तृत अध्ययनों ने इन सामग्रियों को अलग दिखाया है।[27] माना जाता है कि अलबर्टा के विशाल कोलतार संसाधन समुद्री पौधों और जानवरों, मुख्य रूप से शैवाल से जीवित सामग्री के रूप में प्रारंभ हुए थे, जो लाखों साल पहले विलुप्त हो गए थे जब एक प्राचीन महासागर अलबर्टा को ढक गया था। वे मिट्टी से ढके हुए थे, समय के साथ गहराई से दब गए, और तापमान पर भू-तापीय ताप के माध्यम से धीरे-धीरे तेल में पकाया गया 50 to 150 °C (120 to 300 °F). 80 से 55 मिलियन वर्ष पूर्व दक्षिण-पश्चिमी अलबर्टा में रॉकी पर्वत के ऊपर उठने के दबाव के कारण, तेल सैकड़ों किलोमीटर उत्तर-पूर्व की ओर चला गया और प्राचीन नदी तल और समुद्र तटों के माध्यम से पीछे छोड़े गए भूमिगत रेत के जमाव में फंस गया, इस प्रकार तेल रेत का निर्माण हुआ .[24]
इतिहास
प्राचीन काल
सिंधु घाटी सभ्यता के मेहरगढ़ में खोजी गई एक फसल भंडारण टोकरी के साथ जलरोधक के लिए प्राकृतिक बिटुमेन का उपयोग, और एक चिपकने वाला कम से कम पांचवीं सहस्राब्दी ईसा पूर्व के रूप में उपयोग किया जाता है।[28] तीसरी सहस्राब्दी ईसा पूर्व तक परिष्कृत रॉक डामर क्षेत्र में उपयोग में था, और मोहनजोदड़ो में महान स्नान, मोहनजोदड़ो को जलरोधी करने के लिए उपयोग किया गया था।[29] प्राचीन मध्य पूर्व में, सुमेरियों ने ईंटों और पत्थरों के बीच मोर्टार (चिनाई) के लिए प्राकृतिक बिटुमेन जमा का उपयोग किया, नक्काशियों के सीमेंट भागों, जैसे कि आँखें, जगह में, जहाज की कॉल्किंग के लिए, और वॉटरप्रूफिंग के लिए।[2]यूनानी इतिहासकार हेरोडोटस ने कहा है कि बेबीलोन की दीवारों में गारे के रूप में गर्म कोलतार का प्रयोग किया जाता था।[30]
1 km}km[convert: unknown unit] रानी Semiramis के समय में बेबीलोन में महानद नदी के नीचे लंबी यूफ्रेट्स सुरंग (c. 800 BC) कथित तौर पर वाटरप्रूफिंग एजेंट के रूप में बिटुमेन से ढकी जली हुई ईंटों का निर्माण किया गया था।[2]
बिटुमेन का उपयोग प्राचीन मिस्र के लोग ममियों के संलेपन के लिए करते थे।[2][31] डामर के लिए फारसी भाषा का शब्द मूम है, जो अंग्रेजी शब्द मम्मी से संबंधित है। मिस्रवासियों का कोलतार का प्राथमिक स्रोत मृत सागर था, जिसे प्राचीन रोम पलुस एस्फाल्टाइट्स (डामर झील) के रूप में जानता था।
अधिकतर 40 ईस्वी में, डायोस्कोराइड्स ने मृत सागर सामग्री को जुडाइकम बिटुमेन के रूप में वर्णित किया, और उस क्षेत्र में अन्य स्थानों का उल्लेख किया जहां यह पाया जा सकता था।[32] माना जाता है कि सिडॉन कोलतार लेबनान में हस्बेया में मिली सामग्री को संदर्भित करता है।[33] प्लिनी द एल्डर भी सेलेनिक में पाए जाने वाले बिटुमेन को संदर्भित करता है। बिटुमेन एक मूल्यवान रणनीतिक संसाधन था। यह हाइड्रोकार्बन जमा के लिए पहली ज्ञात लड़ाई का उद्देश्य था - 312 ईसा पूर्व में सेलयूसिद ्स और नाबाटीन्स के बीच।[34] प्राचीन सुदूर पूर्व में, उच्च अंश (रसायन विज्ञान) से छुटकारा पाने के लिए प्राकृतिक बिटुमेन को धीरे-धीरे उबाला जाता था, जिससे उच्च आणविक भार की थर्माप्लास्टिक सामग्री निकल जाती थी, जो वस्तुओं पर स्तरित होने पर ठंडा होने पर कठोर हो जाती थी। इसका उपयोग उन वस्तुओं को ढकने के लिए किया जाता था जिन्हें जलरोधी की आवश्यकता होती है,[2]जैसे म्यान और अन्य सामान। जापान में और संभवतः चीन में भी घरेलू देवताओं की मूर्तियों को इस प्रकार की सामग्री से ढाला गया था।[citation needed]
उत्तरी अमेरिका में, पुरातात्विक पुनर्प्राप्ति ने संकेत दिया है कि बिटुमेन का उपयोग कभी-कभी लकड़ी के शाफ्ट पर पत्थर के प्रक्षेप्य बिंदुओं का पालन करने के लिए किया जाता था।[35] कनाडा में, आदिवासी लोग अथाबास्का नदी और अन्य नदियों के किनारों से निकलने वाले बिटुमेन का उपयोग वाटरप्रूफ बर्च की छाल के डिब्बे के लिए करते थे, और गर्मियों में मच्छरों को भगाने के लिए इसे स्मज पॉट में गर्म भी करते थे।[24]
महाद्वीपीय यूरोप
1553 में, पियरे बेलोन ने अपने काम ऑब्जर्वेशन (पियरे बेलोन) में वर्णित किया कि पिस्साफाल्टो, पिच (राल) और कोलतार का मिश्रण, जहाजों की तार लगाने के लिए रागुसा गणराज्य (अब डबरोवनिक, क्रोएशिया) में उपयोग किया गया था।[36]
मैकेनिक्स मैगज़ीन के 1838 संस्करण में फ़्रांस में डामर के प्रारंभिक उपयोग का हवाला दिया गया है। 1621 के एक पैम्फलेट, एक निश्चित महाशय डी'इरिनिस के माध्यम से, कहा गया है कि उन्होंने नेफचैटेल के आसपास के क्षेत्र में बड़ी मात्रा में अस्तित्व (एस्फाल्टम) की खोज की थी, और उन्होंने इसे विभिन्न तरीकों से उपयोग करने