دراسة على التقديرات الطيفية و الخواص الكهربية للمعادن المحتوية على العناصر الأرضية النادرة

ملخص الدراسة:

اهتمت الرسالة بدراسة العناصر الأرضية النادرة ( REE’s) و التي تمتاز بخواص فيزيائية غير عادية مما أدى إلى استخدامها في العديد من التطبيقات الهامة في مختلف المجالات0

و يعتبر معدن المونازيت المصدر الرئيسي للثوريوم و اليورانيوم كما يحتوى أيضا على نسبة عالية من العناصر الأرضية النادرة و يوجد في بعض الخامات المصرية خاصة الرمال السوداء المتواجدة في شمال مصر0

قامت الدراسة بمتابعة مراحل فصل المونازيت بداء من خام الرمال السوداء باستخدام طرق الفصل الفيزيائية للمعدن مثل الوزن النوعي و الفوارق في كل من الخواص المغناطيسية و الكهربية, حتى فصل الركاز النقى للمونازيت كيميائياً إلى كلا من ركاز العناصر الأرضية النادرة و ركاز اليورانيوم – ثوريوم.

و تنقسم الدراسة إلى جزئين رئيسين:

أولا: اختيار طريقة تحليل كمي دقيقة و سريعة للعناصر الأرضية النادرة في الخامات المعقدة مثل معدن المونازيت لتتبع مراحل فصلها من الخام و حتى ركاز العناصر الأرضية النادرة0

ثانيا: تهدف الدراسة أيضا من خلال قياس الخواص الكهربية لمراحل الفصل المختلفة إلى إعطاء تفسير لسلوك معدن المونازيت خلال عمليات فصله من الخام0

وتنقسم الدراسة الحالية إلى المقدمة و ثلاثة أبواب بالإضافة إلى الخلاصة

اشتملت المقدمة على عرض موجز للتطبيقات العديدة للعناصر الأرضية النادرة في المجالات المختلفة, هذا بالإضافة إلى استعراض لخواصها الفيزيائية والتقنيات الفيزيائية المستخدمة في إجراء القياسات الطيفية و الخواص الكهربية للمعادن الحاملة للعناصر الأرضية ا لنادرة.

ويستعرض الفصل الأول باختصار النظريات المتعلقة بالتقنيات التحليلية والكهربية المستخدمة خلال الدراسة0 حيث تم شرح طرق الفصل الفيزيائية المختلفة للمونازيت من الخام و التى تعتمد على الوزن النوعي وفوارق الخواص المغناطيسية ثم الكهربية. كذلك تم خلال الفصل الأول شرح الأسس النظرية لتقنيتي الأشعة السنية الوميضية (XRF) وأطياف الانبعاث الذرى بالبلازما الحثيهICP)). هذا بالإضافة إلى شرح الأساس النظري لقياسات التوصيليه الكهربية للتيار المستمر وعوامل العزل للتيار المتردد مع استعراض الخواص الكهربية.

أما الفصل الثاني فقد اشتمل على الجزء العملي الخاص بالمواد المستخدمة وطرق القياس, حيث تم شرح طرق الفصل الفيزيائي, مع اعتبار طريقة الفصل الكهروستاتيكى أهم مرحلة للحصول على ركاز المونازيت النقي...

وتنقسم القياسات إلى جزئين ,الجزء الأول ويختص بالدراسة الطيفية حيث تم استخدام تقنيتين للأشعة السينية الوميضية, الأشعة السينية الوميضية باستخدام التفريق الطاقى وقد أستخدمت في التحليل الكيفي لكل العينات. أما تقنية الأشعة السينية الوميضية باستخدام طريقة الانبعاث-النفاذيه فقد استخدمت في التحليل الكمي. كما اشتمل هذا الفصل على وصف الأجهزة المستخدمة في القياس وكذلك شروط التشغيل.

 و بالنسبة لتقنية أطياف الانبعاث الذرى بالبلازما الحثيه فقد تم استخدام جهازين JY38s-JY Ultima)) لتحليل العناصر الأرضية النادرة في العينات الجيولوجية المعقدة للتعرف على دقة القياس. وتم اختيار أنسب الأطوال الموجيه للقياس لتجنب تراكب الخطوط الطيفية مع العناصر ذات التركيزات العالية في العينات كما تم اختيار العينات العيارية و تحديد شروط القياس بدقة للوصول إلى افضل القياسات. وفى الجزء الثاني من الدراسة (الخواص الكهربية) تم استخدام خليه خاصة لقياس التوصيلية الكهربية للتيار المستمر ومعاملات العزل الكهربي للتيار المتردد بالإضافة إلى شرح الأجهزة المستخدمة في القياس.

أما الفصل الثالث فيتناول النتائج المستخلصة ومناقشتها0 و خلال الجزء الأول من هذا الفصل تم استعراض نتائج التحليل الكيفي والكمي للعينات باستخدام تقنية الأشعة السينية الوميضيه وتقنية أطياف الانبعاث الذرى بالبلازما الحثيه0 حيث أظهرت أطياف الأشعة السينية بعض العناصر الرئيسية في العينات المأخوذة من مراحل الخام أو بعد مراحل التنقية باستخدام تقنيات الفصل التثاقلي والمغناطيسي أما العناصر الأرضية النادرة فقد ظهرت بوضوح في أطياف عينات من مراحل الفصل الكهروستاتيكى (المونازيت) وبعد الفصل الكيميائي في عينات ركاز العناصر الأرضية النادرة وركاز اليورانيوم – ثوريوم . وقد أظهرت تقنية الأشعة السينية الوميضية (الأنبعاث – النفاذيه) نتائج جيدة لتحديد تركيزات العناصر الأرضية النادرة في العينات.

وقد تم الحصول على نتائج ممتازة من تقنية أطياف الانبعاث الذرى بالبلازما الحثيه بالإضافة إلى الوصول إلى مستوى منخفض لحدود القياس وقد لوحظ وجود اتفاق جيد مع نتائج العينات المرجعية. ولاختبار جودة القياسات تم استخدام أربع عينات مرجعيه دولية بالإضافة إلى عينه قياسية لخليط من العناصر الأرضية النادرة وعينه نقيه و ذلك خلال الدراسة الطيفية. وقد تم مناقشة النتائج و التى أظهرت اقل انحراف معياري نسبى لمعظم العينات المقاسة0 أما الجزء الثاني فقد اهتم بقياس الخواص الكهربية للعينات المستخلصة من مراحل الفصل المختلفة وتشتمل على دراسة التوصيلية الكهربية للتيار المستمر ومعاملات العزل الكهربي للتيار المتردد (ثابت وفاقد العزل وزمن الاسترخاء والتردد الرنيني وقابلية الاستقطاب) مع دراسة الترابط بين تركيزات العناصر الأرضية النادرة بالعينات مع التوصيلية الكهربية لها. حيث أوضحت النتائج اعتماد الخواص الكهربية على كل من تركيز العناصر الأرضية النادرة و المواصلة الكهربية لها.