أسرار وخبايا الصحراء
1-العناصر النادرة
د/حسن بخيت عبد الرحمن
رئيس المجلس الاستشارى العربى للتعدين
قد يستطيع المرء التغلب على أسد مفترس بالهروب منه او اصطياده او قتله بوسيلة من الوسائل ولكن قد يعجز الإنسان على مقاومة فيروس من الفيروسات التى لاتراها عينه او ميكروب لا تمسكه يداه هذا فى عالم الكائنات وبالمثل فى عالم الجماد قد تحتاج الصواريخ العابرة للقارات الى مساعدة بعض العناصر النادرة التى لا تكاد ان ترى بالعين المجردة لكى تحميها من التدمير أثناء انطلاقها الى أجواز الفضاء فى حين يعجز الحديد والفولاذ على تحقيق ذلك الهدف.
اكتشاف الكـــــون
من هنا كانت أهمية إلقاء الضوء على العوالم النادرة التي تلعب هذا الدور الهام فى حياتنا من اجل حسن ترويضها نحو الاستفادة القصوى منها لصالح الإنسان والمجتمع.
أن الطفرة العلمية التي نراها من حولنا وانعكاساتها على التقنية العالية والتكنولوجيا الفائقة وما صاحب ذلك من اختراعات ساعدت على اكتشاف الكون وتذليل مقدراته من اجل رفاهية البشرية .
وماكان لهذا الامر أن يتم لولا مكنون الأرض وخاصة جبالها من المعادن التى تتحول الى سبائك ومن ثم تصنيع معظم الأدوات والأجهزة والمعدات من حولنا من سيارات ومركبات وطائرات وسفن صواريخ واجهزة كمبيوتر وغير ها من وتتفاوت الأهمية لهذه المعادن حسب الاستخدام وفرة المعادن فهناك المعادن النفيسة مثل الذهب والبلاتين والفضة . ومعادن عادبة مثل الحديد والنحاس والرصاص والزنك والقصدير.
وعلى الطرف الثانى هناك صنف من المعادن التي تسمى معادن استراتيجية وهى المعادن التى تدخل فى الصناعات المتقدمة تكنولوجيا والتى تحتاج الى مواصفات خاصة من سبائك معينة .
ماهى العناصر النادرة
أطلق اصطلاح العناصر النادرة على بعض العناصر التى تم اكتشافها بسبب تواجدها بندرة فى الطبيعة وصعوبة فصلها بالمقارنة بالعناصر الاخرى ولم يبدا استغلالها صناعيا الا فى أواخر القرن العشرين وتتكون من مايزيد عن 30 عنصرا ويمكن تقسيم هذه العناصر على حسب الصفات الطبيعية لكل منها الى عدة مجموعات :-
العناصر القلوية النادرة مثل : الللثيوم والرابيديوم والسيزيوم.
العناصر الخفيفة مثل : البريلويوم.
العناصر ذات نقطة الانصهار العالية مثل التنتالم والنوبيوم والزريكونيوم والهافنيوم .
الأرضيات النادرة .
العناصر المنتشرة فى الخامات الكبريتتية مثل الجرمونيوم والكادمويوم التلوريوم .
1-عناصر القلوية النادرة مثل : الللثيوم والرابيديوم والسيزيوم.
اللثيــــــــــــوم:عنصر خفيف الوزن
تكمن اهمية اللثيوم كغيره من العناصر النادرة ف صفاته الطبيعية فهو بعتبر من أخف العناصر حيث تصل كثافته الى 0.53 بالاضافة الى كبر سعته الحرارية وفدرته الكبيرة على التفاعل لتكوين سبائك لذا يتم استخدامه فى صناعات السيراميك والزجاج والصناعات الكيميائية والكهربائية وتشكيل المعادن ويخدم كمصدر للحصول على التريتيم المطلوب لانتاج العمليات الحرارية النووية.
البيجمتيت صخور حاوية له
اللثيوم من العناصر التى تتركز فى بعض صخور بعض طفوح المجما الحامضية وكذلك صخور الرسوبية الطينية حيث تحتل صخور البيجماتيت الجرانيتتية المرتبة الاولى وهى صخور تتكون من خليط من الكوارتز والفلسبار والميكا وتتواجد غالبا على هيئة عروق متأثرة ببعض التراكيب التكوتنية مثل الصدوع والطيات . ( صورة البيجماتيت ).
البحيرات الجافة مصيدة لهذه العناصر
وهى بحيرات كالت مملؤة بالمياه فى فترة من الزمان ثم انحصر عنها المياه أصبحت جافة فى قلب الصحراء وتتميز بنعومة رمالها ومن امثلة هذه الحيرات بحيرة موريس بالقرب من بحيرة قارون شمال الفيوم وهذه البحيرات تعتبر من الأوساط الغنية باللثيوم وكذلك المياه الجوفية المصاحبة للمصائد البترولية.
المياه المعدنية واللثيوم
60 % من الاحتياط اللثيوم يوجد فى المياه المعدنية ويوجد عدة انواع من المياه الغنية بالثيوم منها :
ماء بحيرات الملح الجافة مثل بحيرة سيرلس بكليفورتيا بامريكا تحتل مساحة 70 كم مربع وانها مملؤة تتابع( هاليت- ناترون ماربليت ) الحامل للملح بسمك من 15—25 م استخدام حفر بئر وضخ الماء المالح الذى يحتوى على اللثيوم يتم استخلاصه عن طريق حمض الفوسفوريك .
مصادر أخرى
المياه الجوفية الملحة
المياه الجوفية المصاحبة للبترول والغاز
ماء الينابيع الحارة المصاحبة للبراكين الحية.
2-عناصر الخفيفة مثل : البريلويوم.
البريلليوم
تم تسمية البرييليوم على اسم المدينة التى تم اكتشاف الخام بها وهى مدينى بريل beryl التى تقع فى فرنسا يتميز بكثافته المنخفضة التى تصل إلى 1.8 جرام فى 1سم2 ودرجة كهربائيته العالية .
العناصر ذات نقطة الانصهار العالية مثل التنتالم والنوبيوم والزريكونيوم والهافنيوم .
النوبيوم والتنتاتلم
يستخدم في صناعة السبائك الحديدية عالية الجودة خفيفة الوزن ذات قوة تحمل عالية والتي تستعمل في المنشئات الضخمة والمعدات وخطوط الأنابيب ،ويؤدى الى إطالة عمر الصلب ويعطى صلب لا يصدأ ومقاوم للتآكل وذو قابلية للحام والتشكيل ،وإضافة النيوبيوم مع النيكل والكوبالت Cobalt يجعلها تتحمل الحرارة الشديدة مما يزيد استخدامها فى الصناعة 0
الاستخدامات الصناعية للعناصر ألا رضيه النادرة :
تتغيرخواص الــ17 عنصر الارضيه النادره إذا دخلت فى تشكيل سبائك , او مركبات , بعض خلطات لتجعلها مناسبه للعديد من الاستخدامات الصناعيه , ويتحصل على ثلثى الاكاسيد الارضيه النادره المستخدمه فى الصناعه من معدن bastnaesite , ويتحصل على الثلث المتبقى من معدن monazite ويستخدم ثلثى الإنتاج العالمي فى الولايات المتحده الامريكيه حيث يستخدم فيما يلى :
1 - عامل مساعد catalysts لمعالجه البترول الخام .
2 - cerium oxide يستخدم ماده للتنعيم polishing agent للزجاج , العدسات (للميكروسكوبات , الكاميرات , النظارات, ) المرايات , شاشات التليفزيون, وغيرها .
3 - صناعه الزجاج
الزجاج ما هو الا نتاج رمال بيضاء من الصحراء عالية النقاء وبلعب الزجاج دورا هاما فى حياتنا كمكمل لاثاث المنزل والسيارات والكريستال وغيرها من الاستخدامات الكثيرة ولكن هناك انواع اخرى من الزجاج ذو استخدامات من نوع خاص عالية الجودة وذو مواصفات قياسية تدخل فى صناعات تكنولوجية متقدمة مثل الميكرسكوبات والكاميرات واجهزة الرؤية وهذا النوع يدخل فى تركيبه بعض العناصر النادرة مثل الزجاج المحتوى على lanthanum oxide يكون له معامل إنكسار عالى جدا وتشتيت منخفض , ويستخدم هذا الزجاج فى العدسات المعقدة, ويضاف اكاسيد الارضيات النادره الى الزجاج المصهور لإنتاج زجاج خاص, حيث يضاف neodymium لمعادله الميل إلى الاصفرار الناتج عن شوائب الحديد .
4- صناعة السبائك عالية الجودة
محركات نفائة وصواريخ عابرة للقارات ومكوكان فضاء وسيارات فائقة السرعة وأجهزة موبيل وأجهزة ملاحة وسفن وغواصات وطائرات وأجهزة اتصالات وغيرها من دلائل التقدم التكنولوجي التى نراها حولنا ليل نهار ما كانت لها ان تخرج الى النور لولا معادن الصحراء ونخص بالذكر العناصر النادرة لما لها من مكانة لعمل السبائك المعدنية التى تدخل فى كل هذه الصناعات فالمعدن الشائعة كالحديد والنحاس والرصاص قد تتعرض للتآكل او البرى او الصدأ او عدم تحمل درجات الحرارة العالية ولكن بإضافة نسبة من هذه العناصر النادرة تعطى هذه المعادن متانة وقوة وقدرة على مقاومة كل عوامل التآكل والأكسدة كما تساعد على تنقية هذه المعادن من الشوائب الغير مرغوب فيها مما يضمن للمعدة عمر افتراضي عالى وتحقيق الهدف المرجو منها .
فعنصر التنتالم Ta من العناصر النادرة التى تدخل فى صناعة السبائك التى تدخل فى هياكل الصواريخ العابرة للقارات ومكوكات الفضاء وذلك لتمتعه بصفة طبيعية هامة وهى ارتفاع درجة انصهاره التى تصل الى ما يزيد على 4000 درجة مئوية مما يساعد هذه الهياكل تحملها الحرارة الناتجة عن سرعة الانطلاق الرهيبة .
5- التليفزيون الملون
عنما بدأ الإرسال التليفزيوني ظهرت الصورة ابيض واسود ثم مرت سنين الى ان بدأ إنتاج التليفزيون الملون والفضل يرجع الى العناصر النادرة حيث تدخل العناصر الارضيه النادرة النقيه جدا فى صناعه التليفزيون حيث وجد انه إذا اضيفت كميه صغيره من Europium oxide ( Eu2 O3 ) الى yttrium oxide ( Y2 O3) ينتج لون احمر فوسفورقانى . وفى السابق كان يستخدم zinc cadmium sulfide لإنتاج اللون الأحمر الفوسفور إلا انه لم يكن مناسبا نظرا لان مجال توهجه كان عريضا جدا , وقد صحح Y2 O3 – Eu2 O3هذا العيب ويعطى صوره اكثر وضوح وتستخدم اكاسيد لعناصر ارضيه نادره اخرى , وتظهر على شاشات التليفزيون الملونه الوان احمر , اخضر , ازرق فوسفور .
6-إنارة الملاعب
كلنا نشاهد مباريات كرة القدم ليلا وكأننا فى وضح النهار ويرجع ذلك الى تستخدم العناصر الارضيه النادره الفوسفوريه فى كشافات أقواس الزئبق التى تستخدم فى إنارة الملاعب والشوارع بدلا من الناره بأقواس الزئبق الغير صحيه للنظر .
7- تستخدم كميات من خليط rare – earth fluorides فى عمل أعمده الكربون التى تستخدم كأقواس فى بعض أبحاث الضوء وفى الإضاءة التى تستخدم فى صناعه السينما .
8- yttrium- iron garnet وهو سيليكات ذات درجه انصهار عالية ,يصنع فى إشكال خاصة ليستخدم كمصفاة للموجات الدقيقة micro wave filters فى صناعه الاتصالات وله أيضا استخدامات كثيرة فى الاليكترونيات وكأحجار كريمه ولهذا الجارنت معامل انكسار عالى وصلابة تقارب الماس, ويقطع كالماس المقلد .
9- تستخدم العناصر الارضيه النادرة فى صناعه المغنطيسات القوية والمستديمة المغنطهstrong permanent magnets باستخدام سبائك مثل cobalt - samarium تنتج مغنطيسات تفوق اغلب الأنواع الأخرى .
10استخدام حديث هو barium phosphate – europium phosphor فى الحصول على أفلام تستخدم مع أشعه أكس للحصول على صور فى نصف فتره التعرض لأشعه أكس .
المفاعلات النووية
11 حيث ان europium, gadolinium, dysprsium لهم القدره الفائقة لالتقاط وحبس النيوترونات الحرارية فإنها تستخدم كقضبان تحكم لتنظيم عمليات المفاعلات النووية او لإيقافها إذا ما كانت ستخرج عن التحكم , وتستخدم فى تنظيم عمل المفاعلات بانتظام ثابت, ويستخدم yttrium dihydride كوسيط فى المفاعلات النوويه لتبطئه النيترونات , تستخدم عناصر أرضيه نادرة معينه كدرع حماية نظرا لكبر قطاعها النووي . ويستخدم فلز scandium كمصفاة للنيترونات حيث يسمح بمرور النيترونات التي لها طاقه معينه ( 2كيلو إلكترون فولت ) .
12 تستخدم معقدات من ytterbium او europium, praseodymium فى فصل المركبات العضوية التي لا يمكن فصلها إلافى وجود مغناطيس فيما يعرف بMagnetic resonance .
مصر بها الكثير من المكامن التى تحتوى على العناصر النادرة ولعل اشهرها منطقة ابو دباب ونوبيع بالصحراء الشرقية والتى تحتوى على صخور الابوجرانيت والبجماتيت الحاوية لهذه العناصر وقد تعثرت احدى الشركات فى القيام بواجبها نحو انتاج هذه العناصر ولكن تبقى المناطق فى حضن الجبال تنتظر لمن يحسن استغلالها واسخراج معادنها الاستراتجية .
والى ان ياتى الاستثمار المنشود يجب الحفاظ على هذ المناطق من التعدى وسوء استغلالها باى صورة من الصور ولا ننسى مقولة الدكتور رشدى سعيد باعتبار احدى هذه المناطق الهرم الرابع لمصر.
هناك صلة وثيقة لهيئة المواد النووية فى هذا النوع من الاستكشافات ربما لعلاقة بعض معادنها بالعناصر المشعة لذا وجب التنسيق الوثيق بين كل من هيئة المساحة الجيولوجية وهيئة المواد النووية فى هذا الشان وليكن فى التعاون المشتركة فى انشاء قاعدة معلومات مشتركة واصدار خريطة لكافة المواقع واعلانها مناطق ذات امتياز خاص وحمياتها من اى نوع من انواع الاهدار .
ساحة النقاش