معالجة وتوصيف رمال السيليكا الليبية لتقنيات اللحام والكهرباء والطاقة الشمسية

الملخص

تعتبر السيليكا عالية النقاء ضرورية لمواد اللحام المتقدمة والعزل الكهربائي وتطبيقات الطاقة الشمسية. تركز هذه الدراسة على تحسين خصائص رمل السيليكا الطبيعي من أدري الشاطئ، ليبيا، وتقييم قابلية التطبيق الصناعي للمساهمة في الفهم المنهجي لموارد السيليكا في البلاد. استُخدم الطحن فائق الدقة وطريقة التنقية الكيمائية لتحقيق نقاوة للسيليكا الخام ولإزالة الشوائب المعدنية. حيث تُحسّن إزالة هذه الشوائب الخصائص العازلة للمادة، والتي تعد مقدمة مثالية لتقنيات الطاقة الكهروضوئية (PV) والعزل الكهربائي وكذلك لتقنيات اللحام. تم توصيف عينات رمل السيليكا (RA1)، ومسحوق السيليكا المطحون النانوي (RA2)، والسليكا المنقاة (RA3) باستخدام الأشعة السينية الفلورنسية (XRF)، حيود الأشعة السينية (XRD)، التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FT-IR)، وتحليل قياس الوزن الحراري (TGA). ثم سخنت (RA3) الى درجات حرارة مختلفة 1200,1400و 1600 درجة مئوية. وأظهرت نتائج تحليل المنخل توزيعًا دقيقًا لحجم الجسيمات، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات المذكورة. كما كشف تحليل الأشعة السينية الفلورية (XRF) عن زيادة في نقاء ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) من 91.7% إلى 99.36%، مع انخفاض ملحوظ في أكسيد الحديد الثلاثي (Fe₂O₃) من 0.103% إلى 0.082%، وأكسيد الكالسيوم (CaO) من 4.12% إلى 0.478%. وأظهرت تحليلات حيود الأشعة السينية (XRD) وتحليلات الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR) تحولات طورية كبيرة من الكوارتز إلى الترايديميت والكريستوباليت عند درجات حرارة أعلى من 1200 درجة مئوية. ومن المتوقع أن تؤثر هذه التحولات الطورية عند درجات الحرارة العالية على خصائص خبث اللحام، بما في ذلك اللزوجة وسهولة فصل الخبث. حيث أظهرت تحليلات التحليل الحراري الوزني (TGA) والتحليل الحراري الوزني التفاضلي (DTG) استقرارًا حراريًا ممتازًا وسلوكًا واضحًا للتحلل الحراري. وبشكل عام، تقدم هذه الدراسة نهجًا مستدامًا لإنتاج السيليكا عالية النقاء من موارد محلية متوفرة، وهو ما يفي بالمتطلبات التقنية الصارمة للتطبيقات الصناعية المتقدمة. وتُظهر النتائج إمكانية استخدام المواد الخام المحلية كبديل اقتصادي لدعم الاكتفاء الذاتي الصناعي، فضلًا عن استخدامها مستقبلًا في مجالات التعدين والتكنولوجيا المتقدمة.