استخراج النحاس : كيف يتم استخراج النحاس من باطن الأرض ؟

عرف الإنسان استخراج النحاس منذ القد، فيعتبر النحاس من أقدم الأدوات التي استخدمها الإنسان القديم، فهو أكثر العناصر الشائعة والقديمة والأكثر نفعًا للإنسان بعد الحديد. يستخدم في صناعة الأواني حيث أنه موصل للجيد الحرارة، بالإضافة إلى استخدامه في الحُلي والسبائك وغيرها حيث يُضاف إلى بعض المواد لتقوية صلابته. يمر النحاس بأكثر من طريقة لاستخراجه وفصله عن المواد الملتصقة به، سنستعرض في هذا المقال الدورة التي يمر بها النحاس.

مراحل استخراج النحاس

متى وأين بدأ الإنسان في استخراج النحاس؟

لم يستطع علماء الآثار والأنثروبولوجيا تحديد التاريخ الذي بدأ الإنسان فيه باستخراج المعادن، إلا أنه يقدر ما بين خمسة آلاف إلى سبعة آلاف عام قبل الميلاد. وأنه بدأ في مدينة شايونو في تركيا. وفي بلوسنيك في صربيا، توجد أقدم نماذج لمواد من نحاس تم استخراجه من باطن الأرض وتحسينه عبر التسخين بدرجة مرتفعة، وذلك منذ 5.500 سنة. كانت معرفة استخراج النحاس من باطن الأرض من أكثر التأثيرات التي غيرت شكل تاريخ الإنسان من خلال عصر النحاس والعصر البرونزي، في تلك الفترة البدائية من حياة الإنسان، تعلم كيف يستفيد من المواد غير الموجودة بصورة مباشرة وتطويعها ليصنع الأدوات والآلات.

التحسين

عادةً ما يختلط النحاس بمواد أخرى ورواسب مهمة أو غير مهمة. في كل الحالات يتم فصل تلك المواد عبر تفتيت الصخور التي تحتوي على النحاس بكمية كبيرة. والتي عادةً ما توجد المناطق المنخفضة عن سطح مستوى البحر، يعتبر التحسين هو أي عملية لإزالة الرواسب والمواد الملتصقة بغرض تحسين جودة الخام. تستخدم الشركات اليوم تقنيات مختلفة في العملية. لكن لإزالة تلك المواد لابد من استخدام طريقة أساسية وهي طحنها لتحويل الكبريتيد (الكبريت بالإضافة إلى فلز آخر) إلى أكاسيد. يتم نقل الصخور إلى مكان منعزل ثم طحنها وتصفيتها.

التركيز

المكونات الأساسية للنحاس هي الكبريتيدات والأكاسيد والكاربونات. في عملية التركيز، يتم سحق الكبريتيدات بطريقة آلية إلى أن تصبح عبارة عن مساحيق ثم تركيزها عبر استخدام صهريجين كبيرين يمر في الأول المادة الخام والماء وزيت الصنوبر والذي يحوي على فتحة للهواء المضغوط حيث يرتفع الخام النظيف إلى أعلى ويذهب إلى الصهريج الثاني الذي يخرج لنا مواد خام صغيرة مركزة.

التحميص

نتمكن باستخدام الفرن العاكس من تحميص الخام بدون إشعال النار عليه مباشرةً، تتم العملية داخل الفرن العاكس بأكسدة جزئية للنحاس المركز لإنتاج التكليس وثنائي أكسيد الكبريت. عادةً ما يُبقي التحميص على بعض الكبريت في المنتج الذي تم تكليسه (قد تصل إلى 15%). لذا فإنه من أكثر من عشر سنين، استغنت أكثر الشركات عن طريقة التحميص، فهي لا تثبت كفاءة في الحصول على نحاس ذو جودة عالية.

الصهر

أثناء عملية استخراج النحاس ، لا بد من القيام بعملية الصهر، حيث يتم مزج الخام الذي تم تحميصه مع قليل من فحم الكوك والرمل ثم التسخين في وجود الهواء، يدخل الخام في الفرن العاكس والذي يحتوي على فتحات تهوية، ليطفو ركام المعادن غير المهمة فوق طبقة مصهورة تحوي النحاس والقليل من ثنائي كبريتيد الحديد، وذلك بعد تفاعل الخام مع أكاسيد الحديد الموجودة في المواد السابق ذكرها.

البسمرة

عملية البسمرة هي عملية تسخين للتخلص من الحديد. يتم وضع خليط من الرمل مع فتحة للتهوية لينفصل النحاس ويغوص إلى قاع الجهاز، وهي آخر مراحل استخراج النحاس .

التحليل الكهربائي

بعد تلك العمليات، لا زالت توجد بعض المواد الملتصقة بالنحاس، يستخدم التحليل الكهربي في إزالة تلك المواد عبر وضع النحاس في اسطوانات ضخمة ويتم توصيله بالقطب الموجب مع نحاس لا يحوي مواد ملتصقة بالقطب السالب ثم توصيل الكهرباء من خلال محلول سائل يحتوي على أيونات موجبة وسالبة فتحدث الأكسدة والاختزال، ويخرج النحاس صافيًا بالدرجة المطلوبة.

لا يزال العلماء يجرون التجارب للحصول على نتائج أكثر فعالية في استخراج النحاس، وتوجد أفكار جديدة تنتظر التمويل الكافي لها، قد نرى في المستقبل القريب طرقًا أكثر جودة في الحصول على النحاس الخالص بطريقة سهلة.