مفهوم – أنواع الرمال في الطبيعة والفرق بينهما، وأهميتهما الإقتصادية

هناك نوعان من الرمال في الطبيعة؛ أولهما رمل السيليكا. وهو عبارة عن صخورٍ رملية بيضاء نقية تحتوي على نسبة عالية من «السيليكا – SiO2» أكثر من «99%». وتتكون بشكلٍ رئيسي من حبيبات معدن الكوارتز، وتحتوي على كمية قليلة من الشوائب، والمعادن الثقيلة «أقل من 0.1%».

النوع الآخر هو الرمل الزجاجي. وهو نوع من رمل السيليكا أيضًا الذي يتميز بمواصفاتٍ فيزيائية وكيميائية تتناسب -على سبيل المثال – مع صناعة الزجاج. فحجم الحبيبات يتراوح غالبًا ما بين «100 – 500 ميكرون»، ونسبة أكاسيد الحديد «Fe2O3» تقل عن «0.05%».

مصادر السيليكا الطبيعية

المصدر العضوي كالنفط. ويتكون من بقايا الهياكل العظمية للحيوانات بعد تحجّرها. والمصدر الآخر هو المصدر المعدني وهو الأكثر شيوعًا. وتوجد هذه المادة في أغلب أنحاء العالم نظرًا إلى أن عنصر السيلسيوم «Si» يُمثل ما يقرب من «28%» من القشرة الخارجية للأرض؛ منها حوالي «12%» من رمل السليكا والبقية في شكل طيني.

تكثر رمال السيليكا في «مصر» في مناطق كثيرة منها:-

*محافظة شمال سيناء

*منطقة أبو زنيمة بمحافظة جنوب سيناء

*منطقة الزعفرانة بمحافظة البحر الأحمر، غير أن تلك المنطقة تتميز عالميًا نظرًا لنقاء وجودة الرمال فيها.

استخدامات رمل السيليكا:

* يستخدم  في صُنع الأواني الزجاجية، زجاج الكريستال، الألواح الزجاجية، الألياف الزجاجية، وزجاج البصريات.

*قـوالـب السباكة.

*عامل مخفّض لدرجة الإذابة للأكاسيد القاعدية في عمليات الإذابة.

*مواد صقل، وفي صناعة الخزف والطوب.

*فلاتر لتنقية المياه في محطات المياه العائمة وبِرَك السباحة.

*مادة باسطة تستخدم في صناعة المطاط، البلاستيك، الورق، الدهانات، وفي نوعٍ خاص من الإسمنت.

*في الصناعات الكيميائية المختلفة كالمنظفات، وإنتاج سيليكات الصوديوم، وصناعة الدهانات، وفي صناعة المواسير.

*يُستعمل في العديد من المجالات الصناعية، والتقنية، والطبية.

*في مجال الإلكترونيات كصنع اللاقطات الشمسية، والترانزستورات، وغيرها من الأجهزة والمواد الصناعية التي ترتكز عليها التكنولوجيا المتقدمة من مادة السيليكون.

أمّا الفريق البحثي المصري برئاسة «الدكتور أحمد السيد عوض» الباحث في قسم تطوير العمليات بمعهد بحوث البترول، قد تمكن من ابتكار جيل جديد من بوليمرات «النانوكومبوزيت» باستخدام رمل السيليكا بسيناء، والتي أصبح لها تطبيقات متزايدة في مجال البناء، وفي صناعة الطائرات والسيارات بسبب خصائصها الممتازة مثل «خفة وزنها، وقوتها الميكانيكية، ومقاومتها للتآكل، وانخفاض تكلفة تصنيعها، وكذلك قلة تكاليف صيانتها».

تصنيف رمل الزجاج «السيليكا»:

يصنّف وفقًا للمواصفات القياسية للبلدان المنتجة. فحسب المواصفات البريطانية؛ فإن رمل الزجاج يُصنف إلى 3 أصناف هي A, B, C

بالنسبة للصنف A: يكون الرمل ناعم ويستخدم في صناعة زجاج العدسات، بحيث تكون نسبة السيليكا فيه لا تقل عن «99.5 %»، ونسبة أكاسيد الحديد لا تزيد عن «0.003%».

الصنف B: هو نوع يدخل في صناعة زجاج الديكور، ويجب أن يحتوي على السيليكا بحيث لا تقل نسبته عن «99.5 %»،  ولا تزيد نسبة أكاسيد الحديد فيه عن «0.013%».

والصنف :C يستخدم لصناعة زجاج العدسات غير الملونة، وزجاج الحاويات للمواد الكيماوية ويجب أن تكون نسبة السيليكا فيه لا تقل عن «% 98.5»، ونسبة أكاسيد الحديد فيه لا تزيد عن «0.03».

يعتبر رمل السيليكا ثروة طبيعية لا تقل قيمة عن باقي الثروات والتي تقفز قيمتها المادية بعد عملية تحويلها من مادة خام رخيصة الثمن؛ إلى مستوى بعض الثروات الطبيعية الأخرى كالفوسفات.

خطوات تنقية الخام:

∗ التحليل الكيميائي للخام

الغرض منه هو معرفة محتواه بشكل أساسي من السيليكا وأكسيد الحديد، وكذلك التحقق من وجود بعض العناصر الثانوية الأخرى.

الفحوصات الفيزيائية والمعدنية:

تتم عن طريق فحوصات الأشعة السينية للخام لمعرفة مدى صعوبة فصل حبيبيات الحديد عن الكوارتز بالطرق الفيزيائية التقليدية، واحتمالية اللجوء إلى طُرق الفصل المغناطيسي، والطفو الرغوي.
التدرج الحجمي للرمل الخام:

تُجرى عملية التدرج الحجمي على نموذج ممثل مـن الخـام باستخدام مناخـل ذات فتحـات سعتها «75، 150 ، 250، 600، 850 ميكرون»؛ وذلك للتعرف على انتشار الحجوم الحبيبية للرمل الخام وكيفية توزيع الحديـــد.

تهيئة الرمل الخام:

الغرض منها هو إزاحة الحجم الأكبر من الرمل بحجم «850 ميكـرون»، ولتقليل نسبة الشوائب الموجودة فيه.

تجارب التنقية باستخدام تقنية الفصل المغناطيسي:

تهدف تلك الدراسة لإمكانية فصل حبيبات الرمل الحاملة للحديد، وللوصول إلى الحد الأدنى من نسبة الحديد الذي يمكن الوصول إليه. فيتم إجراء عملية الفصل المغناطيسي على الرمل الخام المغسول؛ باستخدام جهاز فصل مغناطيسي عالي الشدة.

تجارب التنقية باستخدام تقنية الطفو الرغوي:

تعتبر عملية الطفو الرغوي عملية إنتقائية. حيث يتم ملاحظة الفرق في الخصائص الطبيعة السطحية للحبيبيات المعدنية المختلفة في عملية الطفو.

مرحلة التكييف:

يتم خلط ناتج المرحلة السابقة مع الماء بنسب معينة، ويتم تعديل قيمة الدالة الحامضية «pH» إلى «2.5–3» بواسطة حامض الكبريتيك «H2SO4» مـع تحريكها لمدة «10 دقائق» في وعاء مقاوم للأحماض.

تجارب التنقية باستخدام تقنية الغسل بالحامض.

يتم تنقية الرمل الخام كيميائيًا باستخدام حامض الهيدروكلوريك وحامض الكبريتيك.

تعتبر «مصر والسعودية» أهم الدول العربية التي أقامت صناعة تثمين رمل السيليكا وتصديره، في حين بدأت دول مثل «الأردن والجزائر» السير في نفس الإتجاه. ومن خلال تثمين هذه الثروة الصناعية؛ يُمكن أن تكون إحدى الركائز لقفزة صناعية في مجال الطاقة المتجددة للدول العربية في المستقبل، إذا ما وُضعت بجانب ثروتين طبيعيتين مثل الطاقة الشمسية، ومادة الليثيوم.

فمن خلال استغلال السيليكا؛ يُمكن صناعة الألواح الشمسية، ومن الليثيوم يتم صُنع بطاريات لتخزين الطاقة.