تاريخ النحاس. سبعة معادن من عصور ما قبل التاريخ عرفت البشرية المعادن منذ العصور القديمة

(لات. فيروم).

يمكن أن يسمى الحديد المعدن الرئيسي في عصرنا. تمت دراسة هذا العنصر الكيميائي جيدًا. ومع ذلك ، لا يعرف العلماء متى ومن اكتشف الحديد: لقد مضى وقت طويل جدًا. بدأ الإنسان في استخدام منتجات الحديد في بداية الألفية الأولى قبل الميلاد. تم استبدال العصر البرونزي بالعصر الحديدي. بدأ تعدين الحديد في أوروبا وآسيا في التطور منذ القرنين التاسع والسابع. قبل الميلاد. أول حديد وقع في يد الإنسان ، من المحتمل أن يكون من أصل غريب. كل عام يسقط أكثر من ألف نيزك على الأرض ، بعضها من الحديد ، ويتكون أساسًا من حديد النيكل. تزن أضخم النيازك الحديدية المكتشفة حوالي 60 طناً ، عُثر عليها عام 1920 في جنوب غرب إفريقيا. يتميز الحديد "السماوي" بميزة تكنولوجية مهمة: عند تسخينه ، لا يمكن تشكيل هذا المعدن ؛ يمكن فقط تشكيل الحديد النيزكي البارد. ظلت الأسلحة المصنوعة من المعدن "السماوي" نادرة للغاية وثمينة لعدة قرون. الحديد هو معدن الحرب ، لكنه أيضًا أهم معدن في التكنولوجيا السلمية. يعتقد العلماء أن لب الأرض يتكون من الحديد ، وبشكل عام هو أحد أكثر العناصر شيوعًا على الأرض. على القمر ، يوجد الحديد في كميات كبيرةفي حالة ثنائية التكافؤ وموطن. في الشكل نفسه ، كان الحديد موجودًا أيضًا على الأرض ، حتى تغير الغلاف الجوي المتناقص عليه إلى أكسجين مؤكسد. حتى في العصور القديمة ، تم اكتشاف ظاهرة ملحوظة - الخصائص المغناطيسية للحديد ، والتي تفسرها السمات الهيكلية لقشرة الإلكترون لذرة الحديد. في العصور القديمة ، كان الحديد ذو قيمة عالية. يوجد الجزء الأكبر من الحديد في الرواسب التي يمكن تطويرها صناعيًا. من حيث الاحتياطيات في قشرة الأرض ، يحتل الحديد المرتبة الرابعة بين جميع العناصر ، بعد الأكسجين والسيليكون والألمنيوم. المزيد من الحديد في قلب الكوكب. لكن هذا الجهاز غير متوفر ومن غير المرجح أن يصبح متاحًا في المستقبل المنظور. معظم الحديد - 72.4٪ - في أكسيد الحديد الأسود. أكبر رواسب خام الحديد في الاتحاد السوفياتي هي شذوذ كورسك المغناطيسي ، رواسب خام الحديد Krivoy Rog ، في جبال الأورال (Magnitnaya ، High ، جبال Blagodat) ، في كازاخستان - رواسب Sokolovskoye و Sarbayskoye. الحديد معدن فضي-أبيض لامع ، ومن السهل معالجته: قص ، تشكيل ، لف ، ختم.

تظهر نتائج الدراسات التي أجريت على أقدم اكتشافات المنتجات المعدنية أن الأساتذة القدامى لم يمتلكوا فقط معرفة واسعة في مجال خصائص المعادن وطرق معالجتها ، ولكن أيضًا أن هذه المعرفة كانت عالمية.

كيف يمكن أن يحدث أنه خلال فترة العصر البرونزي المبكر والمتوسط على مساحة شاسعة من جبال الأورال الجنوبية إلى البحر الأدرياتيكي والخليج العربي وشرق البحر الأبيض المتوسط ، كانت هناك تقنية واحدة لصهر المعادن ، والتركيبات الناتجة كانت السبائك متطابقة إلى حد كبير؟ بعد كل شيء ، إذا أخذنا كأساس للنظرية المقبولة عمومًا لتطوير علم المعادن من قبل الإنسان من خلال طريقة "التجربة العشوائية" ، فيجب أن تكون تقنيات وطرق صهر المعادن مختلفة تمامًا عن بعضها البعض في مراكز مختلفة من علم المعادن القديم ، اعتمادا على اثني عشر عوامل مختلفة- الاختلافات في أنواع المعادن من الخامات والوقود والظروف الجغرافية والمناخية المحلية.

لقد هزت الأبحاث في العقود الأخيرة بشكل خطير النظرة التقليدية لتاريخ تطور المعادن من قبل الإنسان. يعتقد أندريه سكلياروف أن العديد من التناقضات بشكل خاص بين الحقائق التجريبية والنظرية الراسخة موجودة في المراحل الأولى من علم المعادن القديم.

سكلياروف أندريه يوريفيتش
مدير مؤسسة تطوير علوم "الألفية الثالثة". كاتب ومخرج ومسافر وباحث ومنظم لعدد من حملات التصوير والبحث في دول مختلفةسلام. مؤلف العديد من الكتب والمقالات. الحائز على جائزة "القلم الذهبي لروس".

RZ: ماذا يمكنك أن تقول عن تكوين السبائك القديمة؟
ثبت أن العديد من الأشياء البرونزية القديمة لم تكن مصنوعة من النحاس النقي ، ولكن من سبائك النحاس والزرنيخ. في الوقت نفسه ، من الواضح أن إنتاج البرونز الزرنيخ ، حتى في المرحلة المبكرة جدًا ، لم يكن "نتيجة عرضية" ، ولكنه يحمل كل علامات الخلط الهادف للنحاس مع الزرنيخ - وليس مع إضافات إلى المعدن النهائي ، ولكن بخلط خامات النحاس والزرنيخ في مرحلة الصهر. لا توجد أي آثار على الإطلاق لتجارب فاشلة مع الخامات "الخاطئة" في أي مكان.
استخدم علماء المعادن القدماء بطريقة ما الوصفة الصحيحة على الفور. لا توجد آثار وتجريب للوقود في أي مكان. على وجه الخصوص ، في ظل وجود رواسب كبيرة من الفحم في تركيا ، لم يحاول علماء المعادن القدامى استخدامه في أي مرحلة من مراحل نشاطهم. تم استخدام الفحم فقط دائمًا في الذوبان.

الصورة: فلاديسلاف ستريكوبيتوف

بشكل عام ، اتضح ذلك في التركيز الأناضولي الإيراني رجل قديمبطريقة ما أتقن في وقت واحد وفجأة تقنية معقدة إلى حد ما ، ولكن في نفس الوقت فعالة للغاية للحصول على سبائك النحاس من الخام.
في أغلب الأحيان ، في الاكتشافات القديمة ، نرى وجود سبيكة من البرونز القصدير العادي مع الحديد النيزكي. وأيضًا ، أينما كان من المفترض أن تكون المادة معادن مرتبطة بحضارة قديمة ، فإن النيكل موجود بكميات كبيرة. في العشرينات من القرن الماضي ، تم إنشاء لجنة خاصة في الجمعية الملكية البريطانية ، والتي حاولت معرفة مصادر النيكل في أقدم المنتجات المعدنية المعروفة. من غير الواضح من أين جاء النيكل في أقدم البرونز. في تركيا ، تم العثور على عناصر برونزية تحتوي على 20-40٪ نيكل. لا يمكن تفسير ذلك من خلال وجود شوائب أولية في الخام ، حيث أن 1.5٪ عبارة عن رواسب غنية بالمعادن. تحتوي معظم الرواسب على كمية أقل من النيكل. ورواسب النيكل في شرق تركيا أو شمال إيران غير معروفة. هل تم نقل الخام على بعد آلاف الكيلومترات؟ ولكن في شرق تركيا ، كما هو الحال في أمريكا الجنوبية ، توجد هياكل قديمة ذات حجارة حجرية متعددة الأضلاع. ولكن في هذه المناطق ، لا توجد هياكل متشابهة تمامًا فحسب ، بل توجد أيضًا نفس تركيبة البرونز.

RZ: إذن يمكنك التحدث عن التقنيات القديمة الموحدة على نطاق عالمي؟
نعم. في بيرو أيضًا ، تم استخدام الفحم فقط في عملية الصهر ، على الرغم من وفرة الأنثراسيت في شمال بيرو. يوجد زرنيخ أيضًا كل البرونز ، على الرغم من وجود مظاهر لخامات الزرنيخ المرتفعة فقط في الجبال. ويعود تاريخ الإنتاج إلى الألفية الثالثة قبل الميلاد. ه.
أكثر المنتجات القديمة إثارة للاهتمام هي الروابط المعدنية التي ربطت الكتل الحجرية للمباني القديمة. على وجه الخصوص ، منطقة Tiahuanaco الشهيرة في بوليفيا - لا يوجد أيضًا اكتشاف واحد برونز القصدير. هنا ، بالإضافة إلى النحاس والزرنيخ ، يتم تضمين النيكل أيضًا في جميع منتجات البرونز ، على الرغم من عدم وجود خامات نيكل في أي مكان في المنطقة. أقرب الودائع في البرازيل وكولومبيا. وهناك وهناك - 2000 كم. علاوة على ذلك ، حتى فترة معينة ، كانت المنتجات والأطباق البرونزية تحتوي على النيكل في تكوينها ، ثم أصبح البرونز مجرد زرنيخ. الخلاصة - تم الحصول على البرونز مع النيكل عن طريق إذابة قدد التسوية التي تربط ألواح وكتل الهياكل الصخرية القديمة. هذا الاستنتاج مدعوم بنتائج تحليلات محتوى نظائر الرصاص في السبائك. وقد صهرت قدد التسوية هذه من قبل لا أحد يعرف من ولا أحد يعرف متى.

تكوين سبائك النحاس لمنتجات المقاطعة المعدنية الدائرة

رز: كيف حصلت على مثل هذه السبائك وبكميات كبيرة؟
عندما نتحدث عن سبيكة من المعادن ، والبرونز ، والنحاس الأصفر ، وما إلى ذلك ، فإن الجميع معتاد على أخذها بشكل نمطي - فأنت تحتاج أولاً إلى الحصول على المعادن في شكلها النقي ، ثم صنع سبائك لها. نعم ، هكذا تعمل الصناعة الحديثة. بالنسبة للتقنيات البدائية ، يكون صهر منتج معقد فورًا من الخام أكثر فاعلية.
إذا كان الأمر كذلك ، فإن استنتاجًا مثيرًا للاهتمام يتبع من هذا - على الأرجح ، لم تكن هناك فترة مبكرة ، ما يسمى ب "العصر النحاسي" ، في تاريخ البشرية. وهذا يعني أن الرجل القديم ، الذي يتقن المعادن ، تحول على الفور إلى الصهر وبدأ على الفور في إنتاج سبائك معقدة. في السابق ، تعلمنا أن تنظيم عملية التعدين يتطلب وجود مجتمع منظم للغاية. لكن في الواقع ، نرى أن الناس تحولوا إلى صهر البرونز عندما لم تكن هناك تشكيلات دولة بعد. كانت فترة قبلية يعيش فيها الناس في مجتمعات صغيرة.

RZ: أين تم العثور على أقدم العناصر المعدنية؟
يعتبر أقدم دليل على الاستخدام البشري للمعدن موجودًا في مستوطنة العصر الحجري الحديث على تل تشيونو تيبسي في جنوب شرق الأناضول (في الروافد العليا لنهر دجلة). تم العثور على عناصر معدنية في طبقات التل ، وهي عبارة عن كربون مشع مؤرخة في 9200 ± 200 و 8750 ± 250 قبل الميلاد.

رز: في هذا الصدد ، هل يمكننا القول أنه لأول مرة تعلم الناس معالجة المعادن في بلاد ما بين النهرين؟
منذ وقت ليس ببعيد ، اعتبر المؤرخون الحضارة السومرية ، الواقعة في بلاد ما بين النهرين - وهي منطقة منخفضة واسعة بين نهري دجلة والفرات ، أقدم حضارة على هذا الكوكب تقريبًا ، مع إنجازاتها (وكذلك مع إنجازات مصر القديمة) تمت مقارنة الاكتشافات الأثرية الجديدة في مناطق أخرى. في بعض الأحيان تم تعديل تأريخ هذه الاكتشافات لتتناسب مع القطع الأثرية السومرية المعروفة حتى لا تنتهك اللقب الجليل لسومر بأنها "أقدم حضارة".
ومع ذلك ، في النصف الثاني من القرن العشرين ، بدأ الوضع يتغير بشكل خطير. زاد بشكل حاد عدد الاكتشافات التي كانت أكثر كمالا من تلك السومرية ، ولكن في نفس الوقت تبين أنها أكبر سنا. تسلل تأريخ الثقافات المجاورة لسومر القديمة بثقة إلى الوراء في الوقت المناسب ، والآن تصل الفجوة بينهما أحيانًا إلى عدة آلاف من السنين. تبين أن سكان سومر القديمة في العديد من مجالات نشاطهم ليسوا على الإطلاق مخترعين لامعين ، ولكنهم ورثة وخلفاء لشعوب أكثر عراقة. هذا هو بالضبط الوضع الذي حدث ، على سبيل المثال ، مع مجمع باكتريا مارجيانا الأثري. تعود العناصر البرونزية الموجودة هنا ، المصنوعة على أعلى مستوى ، إلى الألفية 23-18 قبل الميلاد. ه ، وهذا أقدم بكثير.
الحقيقة هي أن علم المعادن مستحيل بدون قاعدة مناسبة من المواد الخام ، وفي أراضي بلاد ما بين النهرين لا توجد رواسب خام خطيرة ولم تكن هناك أبدًا أي رواسب خام خطيرة. لذلك كان بإمكان الحرفيين السومريين العمل فقط مع المواد الخام المستوردة (الخامات) أو بالفعل باستخدام سبائك معدنية مصهورة في مناطق أخرى. وقد تم تأكيد ذلك من خلال ترجمات النصوص السومرية ، والتي تشير إلى نظام متطور للغاية للتجارة وتبادل المعادن ليس فقط مع الجيران ، ولكن أيضًا مع البلدان البعيدة جدًا. في ظل هذه الظروف ، من الصعب تخيل أن فن علم المعادن قد نشأ في سومر القديمة نفسها. من الواضح أنه يجب أن يكون لها مصدر خارجي.

1-2. التشابه المطلق لتقنيات البناء متعدد الأضلاع على الهياكل من Aladzha-huyuk ، تركيا (1) وكوسكو ، بيرو (2).
3. القناع البرونزي لثقافة Sanxingdui (الصين ، 3 - أوائل الألفية الأولى قبل الميلاد). 4. قناع برونزي (بيرو). 5. "قرص الشمس" البرونزي من Aladzha-huyuk (تركيا)
الصورة: مؤسسة تطوير العلوم "الألفية الثالثة"

RZ: أي أن الحضارة السومرية "الأقدم" ورثت تكنولوجيا معالجة المعادن من شخص ما؟
لا يوجد شعب ، ولا ثقافة قديمة تأخذ الفضل في اختراع علم المعادن. على الإطلاق ، تؤكد جميع الأساطير والتقاليد القديمة بالإجماع أن القدرة على الحصول على المعادن ومعالجتها قد تم منحها للناس من قبل بعض الآلهة القوية. الآلهة الذين عاشوا وحكموا على الأرض منذ آلاف السنين. من الغريب أنه وفقًا للأساطير والتقاليد ، علمت نفس الآلهة الناس حرفة الفخار. لكن الفخار أمر حيوي لعلم المعادن القديم - فالبوتقات الخزفية لا غنى عنها هنا. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب حرق السيراميك عالي الجودة درجات حرارة مماثلة لتلك الموجودة في صهر المعادن ، وبالتالي ، هناك حاجة إلى تصميمات أفران مماثلة لتوفير نظام درجة الحرارة المطلوب. علاوة على ذلك. نفس الآلهة أعطت الناس الزراعة. وفي هذه الحالة ، فإن العلاقة الغريبة الموجودة بين مراكز علم المعادن القديمة ومراكز الزراعة القديمة تتلقى تفسيرًا منطقيًا تمامًا. علاقة لاحظها المؤرخون ، لكنها لا تفسرها بأي شكل من الأشكال.
عندما يتعلق الأمر بالآلهة القديمة المذكورة في الأساطير والتقاليد ، فمن الضروري أن تأخذ في الاعتبار للغاية نقطة مهمةأن أسلافنا وضعوا معنى مختلفًا تمامًا لهذا المصطلح عما نضعه الآن في كلمة "الله". إلهنا الحديث هو كائن خارق للطبيعة يعيش خارج العالم المادي ويسيطر على كل شيء وكل شيء. الآلهة القديمة في الأساطير والتقاليد ليست قوية على الإطلاق - قدراتهم ، على الرغم من أنها أكبر بكثير من قدرات الناس ، ليست بلا حدود على الإطلاق. علاوة على ذلك ، في كثير من الأحيان ، تحتاج هذه الآلهة ، من أجل القيام بشيء ما ، إلى أشياء أو هياكل أو منشآت إضافية خاصة - حتى لو كانت "إلهية".

رز: ما مدى تميز اكتشافات المنتجات المعدنية القديمة ، وهل تقتصر فقط على منطقة بلاد ما بين النهرين؟
توجد اكتشافات مماثلة في المستوطنات القديمة على أراضي الأناضول. تم العثور بالفعل على عدد قليل من هذه المستوطنات ، وينبغي توقع المزيد من هذه الاكتشافات في المستقبل القريب ، حيث أن البحث الأثري الآن في المناطق الوسطى والشرقية من تركيا يكتسب زخمًا فقط. توجد اكتشافات مماثلة في شمال غرب إيران.
تتشابه طبيعة المكتشفات في جميع مناطق الشرق الأدنى التي يعود تاريخها إلى العصر البرونزي المبكر ، مما يشير إلى دخول شمال بلاد ما بين النهرين وشرق الأناضول وإيران الغربية وشمال القوقاز في منطقة ثقافية سورية فلسطينية واحدة كتب عنه المؤلفون. يؤكد بحثنا وجهة النظر هذه ويسمح لنا بالقول إن التقليد العام لإنتاج المعادن أصبح الأساس لتشكيل هذه المنطقة.
منطقة أخرى لتوزيع البرونز هي الهند. منطقة مستقلة تمامًا ، حيث تقريبًا في الألفية الثالثة قبل الميلاد. ه. تظهر التماثيل البرونزية ، والتي تتميز بأسلوب مميز وهي غاية في الروعة مستوى عالالتفاصيل. في الألفية الثالثة قبل الميلاد. ه. تظهر العناصر البرونزية أيضًا في الصين. توجد في أراضي الهند الصينية اكتشافات لعناصر برونزية يعود تاريخها إلى الألفية الخامسة قبل الميلاد. ه.

البناء الصخري متعدد الأضلاع (أولانتايتامبو ، بيرو). الصورة: فلاديسلاف ستريكوبيتوف

عصور ما قبل التاريخ "Vtortsvetmet"
قاد تنوع أشكال القواطع للعلاقات وموقعها المشاركين في بعثة مؤسسة الألفية الثالثة ، التي زارت تياهواناكو (المكسيك) في عام 2007 ، إلى نسختين لكيفية تكوين هذه الروابط. أو شيء مثل تقنية معدلة لتعدين المساحيق تم استخدامه ، عندما تم سكب مسحوق المعدن لأول مرة في التجاويف ، ثم تم تمرير نبضة تيار قوية من خلالها ، ونتيجة لذلك يتم تسخين جزيئات المعدن بسرعة وبقوة وانصهرت في كل واحد. أو قام منشئو المجمع بسكب المعدن المنصهر في التجاويف ، حيث استخدموا أفرانًا معدنية محمولة لصهر المعادن مباشرة في موقع البناء. يبدو الخيار الثاني أكثر احتمالا ، خاصة وأن باحثين آخرين طرحوا هذا الافتراض بالذات.
لحسن الحظ ، نجت بعض قدد التسوية حتى يومنا هذا ووجدها علماء الآثار. وإذا ركزت على المواد المتاحة ، فما زلنا بحاجة إلى التحدث عن صب قدد التسوية. أعطى التحليل الكيميائي لتركيب قدد التسوية التي وجدها علماء الآثار نتيجة مثيرة. أظهر هذا التحليل أنها تحتوي على 95.15٪ نحاس ، 2.05٪ زرنيخ ، 1.70٪ نيكل ، 0.84٪ سيليكون ، 0.26٪ حديد. إذا كان من الممكن أن يعزى وجود السيليكون والحديد إلى الشوائب المتبقية التي كانت موجودة في الخام الأصلي والتدفق ، فإن وجود كمية مماثلة من الزرنيخ والنيكل في السبيكة يشير بوضوح إلى خلائط متعمدة مع هذه العناصر.

أحد قدد التسوية القليلة الباقية (أكسوم ، إثيوبيا). الصورة: فلاديسلاف ستريكوبيتوف

في البداية ، لم ير المؤرخون أي شيء محبط في مثل هذه التركيبة من قدد التسوية المعدنية ، لأن العناصر البرونزية الموجودة في مجمع Tiahuanaco والقريب ، والتي تنتمي إلى الثقافة التي تحمل الاسم نفسه ، لها تركيبة مماثلة. وحتى على العكس من ذلك ، استخدم المؤرخون هذا التشابه في التكوين "كدليل" على أن هياكل المجمع القديم قد تم إنشاؤها فقط من قبل هنود ثقافة تياهواناكو منذ ثلاثة آلاف ونصف عام. بقيت مشكلة واحدة فقط - عدم وجود الرواسب اللازمة لخامات النيكل القريبة. من الواضح أنه من غير المحتمل أن يكون هنود تياهواناكو قد قطعوا آلاف الكيلومترات بحثًا عن المعدن الضروري. بالإضافة إلى ذلك ، يعد الحصول على النيكل النقي عملية صعبة للغاية ومتقلبة. والآن يتم إنتاج الجزء الرئيسي من النيكل كمنتج ثانوي أثناء إنتاج المعادن الأخرى. لذلك كان على الهنود أن يسلموا الخام مباشرة على بعد ألفي كيلومتر. في الوقت نفسه ، لا تخضع خامات النيكل للتخصيب الميكانيكي ، وعادة ما يكون المحتوى المعدني في الخامات منخفضًا جدًا. من الواضح أن هذا يتجاوز أي حدود معقولة.
ومع ذلك ، فإن مشكلة مصدر النيكل يمكن إزالتها بسهولة ، إن لم تقتصر على الصورة التي رسمها المؤرخون لتياهواناكو القديمة. للقيام بذلك ، ما عليك سوى مراعاة بعض الميزات في انتشار المنتجات من أنواع مختلفة من البرونز في هذه المنطقة. في مرحلة مبكرة ، كانت 80٪ من جميع المنتجات مصنوعة من البرونز ثلاثي المكونات (النحاس والزرنيخ والنيكل) ، ولكن بعد ذلك يتم استبدال تركيبة المنتجات بالبرونز المحتوي على القصدير. في الوقت نفسه ، تختلف الخصائص الميكانيكية لقصدير البرونز قليلاً عن خصائص البرونز ثلاثي المكونات.
انتهى إنتاج البرونز المكون من ثلاثة مكونات بين عشية وضحاها. لكن مصادر القصدير (على عكس مصادر النيكل) كثيرة في مرتفعات بيرو وبوليفيا. إذن لماذا استمر إنتاج المنتجات البرونزية المكونة من ثلاثة مكونات لفترة طويلة جدًا ، ثم توقف فجأة؟ أبسط تفسير يكمن حرفيا على السطح. انتهى إنتاج المنتجات من البرونز المكون من ثلاثة مكونات بسبب جفاف المصدر. لم تختف خامات النحاس والزرنيخ - فهناك الكثير منها حتى الآن. جف مصدر النيكل ، ولا يزال الباحثون غير قادرين على العثور على موقعه. ومن غير المحتمل أن يجدوه حتى يبحثون عنه بين الخامات المحلية.
كل شيء يقع في مكانه الصحيح ، إذا افترضنا أن مصدر ليس فقط النيكل ، ولكن أيضًا جميع المكونات الأخرى للبرونز المكون من ثلاثة مكونات للهنود ... المقرنات التي استخدمها بناة الهياكل الصخرية في تياهواناكو لربط الكتل. لم يصهر الهنود البرونز المكون من ثلاثة مكونات من الخامات ، لكنهم قاموا ببساطة بصهر هذه القارنات واستخدموا السبائك النهائية لصب منتجاتهم الخاصة منه. يفسر هذا تشابه تكوين المنتجات من البرونز المكون من ثلاثة مكونات على مساحة شاسعة ، والتوقف المفاجئ عن إنتاج المنتجات من هذا البرونز من قبل الهنود - في مرحلة ما ، انتهت قدد التسوية ببساطة.

فلاديسلاف ستريكوبيتوف

عرض الكيمياء

حول موضوع:

سبعة معادن ما قبل التاريخ

المبدعين
أهداف وغايات الدراسة
اقتباس البحث
مقدمة
ذهب
فضة
نحاس
حديد
الزئبق
تين
يقود
فهرس

المبدعين

فاسيليف يفجيني
كاتزين أوليغ

أهداف وغايات الدراسة

اكتشف عصر المواعدة بسبعة معادن من العصور القديمة
تصنيف العصر القديم
دراسة خصائص المعادن المختلفة

اقتباس البحث

القانون الدوري والنظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev - أساس الكيمياء الحديثة. يشيرون إلى مثل هذه القواعد العلمية التي تعكس ظواهر موجودة بالفعل في الطبيعة ، وبالتالي لن تفقد أهميتها أبدًا.
تم إعداد اكتشافهم من خلال المسار الكامل لتاريخ تطور الكيمياء ، ولكن الأمر استغرق عبقرية D.

أوليمبيودروس(القرن السادس) ، فيلسوف يوناني ومنجم ، أستاذ في مدرسة الإسكندرية. ربط 7 كواكب من العصور القديمة بـ 7 معادن وقدم تسمية هذه المعادن برموز الكواكب (Gold-Sun و Silver-Moon و Mercury-Mercury و Copper-Venus و Iron-Mars و Tin-Jupiter و Lead-Saturn ).
مصطلح "معدن" يأتي من الكلمة اليونانية ميتالون (من metalleuo - أنا أحفر ، لي من الأرض). وفقًا للمفاهيم الكيميائية ، نشأت المعادن في أحشاء الأرض تحت تأثير أشعة الكواكب وتحسنت تدريجيًا ببطء شديد ، وتحولت إلى الفضة والذهب. يعتقد الكيميائيون أن المعادن هي مواد معقدة ، تتكون من "بداية الفلزية" (الزئبق) و "بداية الاحتراق" (الكبريت).

مقدمة

ذهب(لات. أوروم)

الذهب عنصر نادر ، محتواه في قشرة الأرض فقط 4.310 - 7٪. في الطبيعة ، يوجد الذهب دائمًا في شكله النقي: في شكل شذرات صغيرة أو في شكل حبيبات صغيرة ورقائق تتخللها صخور صلبة أو متناثرة في رمال حاملة للذهب. في الوقت الحاضر ، المصدر الرئيسي للذهب هو الخامات ، حيث يوجد بضع جرامات من المعدن الثمين لكل طن من النفايات الصخرية.
يُستخرج الذهب أيضًا كمنتج ثانوي لمعالجة الخامات المتعددة الفلزات والنحاس. يوجد أيضًا في مياه البحر - بتركيزات صغيرة جدًا.
في نظر الخيميائيين ، كان الذهب يعتبر "ملك المعادن". من الواضح أن السبب في ذلك مذهل مظهر، لمعان دائم ومقاومة لتأثير الغالبية العظمى من الكواشف. عند تسخينه ، لا يتفاعل الذهب مع الأكسجين والهيدروجين والكربون والنيتروجين والقلويات ومعظم الأحماض. يذوب الذهب فقط في ماء الكلور ، وهو خليط من أحماض الهيدروكلوريك والنتريك (أكوا ريجيا) ، في محاليل السيانيد الفلزي القلوي المنفوخ بالهواء ، وكذلك في الزئبق.
في المجوهرات والمنتجات التقنية ، لا يتم استخدام الذهب الخالص ، ولكن سبائكه ، وغالبًا ما تكون مع النحاس والفضة ، وسبائكها ، وغالبًا مع النحاس والفضة. الذهب الخالص - المعدن ناعم جدًا ، ويترك الظفر علامة عليه ، ومقاومته للتآكل منخفضة. الاختبار ، القائم على منتجات الذهب من الإنتاج المحلي ، يعني محتوى الذهب في السبيكة بناءً على ألف جزء من وزنها.

كتلة صلبة من الذهب "ميفيستوفيليس" وزنها 20.25 غرام ، وجدت في سيبيريا. صندوق الماس. موسكو.

فضة(اللات. Argentum)

الفضة معدن ثمين معروف منذ العصور القديمة. وجد الناس شذرات الفضة حتى قبل أن يتعلموا كيفية صهر المعادن من الخامات. تم العثور على الفضة على كوكبنا على حد سواء نقية تقريبًا ، وأصلية ، وفي شكل مركبات (على سبيل المثال ، Ag 2 S ، Ag 3 SbS 3 ، إلخ.) على الأرض ، يزيد هذا العنصر بمقدار 20 مرة عن ذهب، - حوالي 7 × 10 -6٪ من كتلة القشرة الأرضية ، ولكن أقل بكثير من نحاس.
الفضة النقية معدن أبيض لامع ، ناعم جدًا ، ويحتل المرتبة الثانية بعد الذهب في المرونة. إنه أفضل موصل للحرارة والكهرباء لجميع المعادن.
مثل المعادن النبيلة الأخرى ، تتميز الفضة بمقاومة كيميائية عالية. الفضة لا تزيح الهيدروجين من محاليل الأحماض العادية ، ولا تتغير في الهواء النظيف والجاف ، ولكن إذا كان الهواء يحتوي على كبريتيد الهيدروجين ومركبات متطايرة أخرى كبريت، الفضة يغمق. تتفاعل أحماض النيتريك والكبريتيك المركزة ببطء مع الفضة وتذيبها.
يعتبر بروميد الفضة (وبدرجة أقل ، الهاليدات الأخرى) مهمًا للغاية لصناعة التصوير الفوتوغرافي والأفلام كمكون أساسي للفيلم الحساس للضوء.
نظرًا لتناقص احتياطيات العالم من هذا المعدن ، فإنهم يحاولون استبدال الفضة حيثما أمكن ذلك. للقيام بذلك ، يبحث الكيميائيون والتقنيون عن تركيبات من مواد أفلام حساسة للضوء خالية من الفضة. تُستخدم السبائك القائمة على النيكل المشابهة للفضة في صنع العملات المعدنية والأطباق والأشياء الفنية.

نحاس(اللات. Cuprum)

يدخل النحاس في أكثر من 170 نوعًا من المعادن ، 17 منها فقط مهمة للصناعة ، كما يوجد النحاس الأصلي أحيانًا. محتوى النحاس في القشرة الأرضية 4.7 × 10 -3٪ بالوزن.
تمت معالجة الكتل الحجرية لهرم خوفو بأداة نحاسية. فترة كاملة من تاريخ البشرية تسمى العصر النحاسي.
النحاس النقي معدن أحمر لزج قابل للطرق ، يتعرض للكسر اللون الزهري، في طبقات رقيقة جدًا ، يبدو النحاس أزرق مخضر في الضوء. في المركبات ، يُظهر النحاس عادةً حالة أكسدة قدرها +1 و +2 ، كما تُعرف أيضًا بعض مركبات النحاس ثلاثي التكافؤ.
معدن النحاس غير نشط نسبيًا. في الهواء الجاف والأكسجين في الظروف العادية ، لا يتأكسد النحاس. يتفاعل بسهولة مع الهالوجينات والكبريت والسيلينيوم. لكن مع الهيدروجين والكربون والنيتروجينلا يتفاعل النحاس حتى في درجات الحرارة العالية.
النحاس مهم بشكل خاص للهندسة الكهربائية. من حيث التوصيل الكهربائي ، يحتل النحاس المرتبة الثانية بين جميع المعادن - بعد الفضة. اليوم ، ومع ذلك ، فإن الأسلاك الكهربائية في جميع أنحاء العالم ، والتي كانت تمثل ما يقرب من نصف النحاس المصهور ، يتم تصنيعها بشكل متزايد من الألومنيوم. إنه يقود التيار بشكل أسوأ ، لكنه أخف وزنا وأكثر سهولة.
في أغلب الأحيان ، يتم تطبيق النحاس على التربة على شكل كبريتات بينتاهيدراتي - كبريتات النحاس. إنها سامة بكميات كبيرة. في الجرعات الصغيرة ، يعتبر النحاس ضروريًا للغاية لجميع الكائنات الحية.

مقلاة نحاسية ، حوالي 3000 ق

"فارس برونزي". سان بطرسبورج.

حديد(لات. فيروم)

يمكن أن يسمى الحديد المعدن الرئيسي في عصرنا. تمت دراسة هذا العنصر الكيميائي جيدًا. ومع ذلك ، لا يعرف العلماء متى ومن اكتشف الحديد: لقد مضى وقت طويل جدًا. بدأ الإنسان في استخدام منتجات الحديد في بداية الألفية الأولى قبل الميلاد. تم استبدال العصر البرونزي بالعصر الحديدي. بدأ تعدين الحديد في أوروبا وآسيا في التطور منذ القرنين التاسع والسابع. قبل الميلاد.
أول حديد وقع في يد الإنسان ، من المحتمل أن يكون من أصل غريب. كل عام يسقط أكثر من ألف نيزك على الأرض ، بعضها من الحديد ، ويتكون أساسًا من حديد النيكل. تزن أضخم النيازك الحديدية المكتشفة حوالي 60 طناً ، عُثر عليها عام 1920 في جنوب غرب إفريقيا. يتميز الحديد "السماوي" بميزة تكنولوجية مهمة: عند تسخينه ، لا يمكن تشكيل هذا المعدن ؛ يمكن فقط تشكيل الحديد النيزكي البارد. ظلت الأسلحة المصنوعة من المعدن "السماوي" نادرة للغاية وثمينة لعدة قرون.
الحديد هو معدن الحرب ، لكنه أيضًا أهم معدن في التكنولوجيا السلمية. يعتقد العلماء أن لب الأرض يتكون من الحديد ، وبشكل عام هو أحد أكثر العناصر شيوعًا على الأرض. على القمر ، يوجد الحديد بكميات كبيرة في حالة ثنائية التكافؤ وموطنة. في الشكل نفسه ، كان الحديد موجودًا أيضًا على الأرض ، حتى تغير الغلاف الجوي المتناقص عليه إلى أكسجين مؤكسد. حتى في العصور القديمة ، تم اكتشاف ظاهرة ملحوظة - الخصائص المغناطيسية للحديد ، والتي تفسرها السمات الهيكلية لقشرة الإلكترون لذرة الحديد. في العصور القديمة ، كان الحديد ذو قيمة عالية.
يوجد الجزء الأكبر من الحديد في الرواسب التي يمكن تطويرها صناعيًا. من حيث الاحتياطيات في قشرة الأرض ، يحتل الحديد المرتبة الرابعة بين جميع العناصر ، بعد الأكسجين والسيليكون والألمنيوم. المزيد من الحديد في قلب الكوكب. لكن هذا الجهاز غير متوفر ومن غير المرجح أن يصبح متاحًا في المستقبل المنظور. معظم الحديد - 72.4٪ - في أكسيد الحديد الأسود. أكبر رواسب خام الحديد في الاتحاد السوفياتي هي شذوذ كورسك المغناطيسي ، رواسب خام الحديد Krivoy Rog ، في جبال الأورال (Magnitnaya ، High ، جبال Blagodat) ، في كازاخستان - رواسب Sokolovskoye و Sarbayskoye.
الحديد معدن فضي-أبيض لامع ، ومن السهل معالجته: قص ، تشكيل ، لف ، ختم.

الأشياء القديمة المصنوعة من الحديد والبرونز

النحاس بتاريخ 1300. قبل الميلاد.

الزئبق(اللات. Hydrargyrum)

في المقابر المصرية المشيدة 1500 قبل الميلاد. كما تم العثور على أشياء مصنوعة من الحديد والرصاص والقصدير والزئبق. كانت قيمة الحديد في تلك الأيام أكثر من الذهب بعدة مرات. في مقبرة الفرعون توت عنخ آمون (القرن الرابع عشر قبل الميلاد) ، تم العثور على عدد قليل من الأشياء الحديدية: شفرات صغيرة ومسند رأس وتميمة وخنجر صغير.

الزئبق عنصر نادر ومنتشر ، محتواه حوالي 4.5 × 10 -6٪ من كتلة قشرة الأرض. ومع ذلك ، فقد عُرف الزئبق منذ العصور القديمة.
الزئبق معدن ثقيل (كثافة 13.52 جم / سم 3) فضي-أبيض ، وهو المعدن الوحيد السائل في الظروف الطبيعية. يتصلب الزئبق عند -38.9 درجة مئوية ، ويغلي عند + 357.25 درجة مئوية. عند تسخينه ، يتمدد الزئبق بقوة (1.5 مرة فقط أقل من الماء) ، ويتمدد بشكل سيئ ، ويوصل الكهرباء والحرارة بشكل سيئ - أسوأ 50 مرة فضة.
مثل المعادن الثمينة ، لا يتغير الزئبق في الهواء - لا يتأكسد بالأكسجين ، ولا يتفاعل مع المكونات الأخرى للغلاف الجوي. مع الهالوجيناتيتفاعل الزئبق بسهولة أكبر من تفاعله مع الأكسجين ؛ يتفاعل مع حامض النيتريك وعند تسخينه يتفاعل مع حامض الكبريتيك. في المركب ، يكون الزئبق دائمًا ثنائي التكافؤ.
مركبات الزئبق شديدة السمية. يتطلب العمل معهم عناية لا تقل عن العمل مع الزئبق نفسه.
في الصناعة والتكنولوجيا ، يستخدم الزئبق على نطاق واسع وبطرق متنوعة. كل واحد منا يحمل في أيدينا ميزان حرارة زئبقي. يعمل الزئبق أيضًا في الأجهزة الأخرى - البارومترات ومقاييس التدفق. تعتبر كاثودات الزئبق مهمة في إنتاج الكلور والصودا الكاوية ، قلويو المعادن الأرضية القلوية، مقومات الزئبق للتيار المتردد ، مصابيح الزئبق معروفة.

تين(خط الطول ستانوم)

الجرس البرونزي ، منتصف الألف الثاني قبل الميلاد. ه.

القصدير هو واحد من المعادنمعروف للناس منذ العصور القديمة. سبائك القصدير مع نحاس- برونزية - تم الحصول عليها لأول مرة منذ أكثر من 4000 عام. لا يزال البرونز هو السبيكة الرئيسية للقصدير حتى يومنا هذا. القصدير عنصر متوسط الوفرة ، في الطبيعة يحدث كجزء من 24 معدنًا ، اثنان منهم - حجر القصدير والستانين - لهما أهمية صناعية.
القصدير معدن أبيض فضي مطيل إلى حد ما ، يذوب عند 231.9 درجة مئوية ، ويغلي عند 2270 درجة مئوية. إنه موجود في تعديلين متآصلين - ألفا وبيتا القصدير.
في درجة حرارة الغرفة ، يوجد القصدير عادة في شكل بيتا. هذا هو الصفيح الأبيض المعروف - معدن مألوف ومألوف ، اعتاد جنود القصدير أن يصبوا منه ، وكانوا يصنعون الأطباق وما زالت العلب المعدنية مغطاة من الداخل. في درجات حرارة أقل من + 13.2 درجة مئوية ، يكون المسحوق البلوري الناعم ألفا تين الرمادي أكثر استقرارًا. تكون عملية تحويل القصدير الأبيض إلى اللون الرمادي أسرع عند -33 درجة مئوية. حصل هذا التحول على اسم رمزي "طاعون القصدير". في الماضي ، أدى إلى عواقب وخيمة أكثر من مرة.
المقاومة الكيميائية للقصدير عالية جدًا. عند درجات حرارة تصل إلى 100 درجة مئوية ، لا يتأكسد عملياً بأكسجين الهواء - فقط السطح مغطى بغشاء أكسيد رفيع من تركيبة SnO2. يذوب القصدير وحمض النيتريك ، حتى المخفف ، وفي البرد.
يذهب معظم القصدير إلى إنتاج الجنود والسبائك ، خاصة للطباعة والمحامل.

يقود(خط الطول بلومبوم)

الرصاص معدن ثقيل رمادى مزرق ناعم ، وهو معدن غير حديدي.
محتوى الرصاص في القشرة الأرضية 1.6 × 10-3٪ بالوزن. الرصاص الأصلي نادر للغاية. يوجد الرصاص بشكل شائع على أنه كبريتيد PbS. هذا المعدن اللامع الهش اللون الرماديتسمى galena ، أو بريق الرصاص.
يذوب الرصاص عند 327.4 درجة مئوية ويغلي عند 1725 درجة مئوية. كثافته 11.34 جم / سم. الرصاص معدن من البلاستيك الناعم: يُقطع بسكين ويُخدش بأظافر الأصابع.
في الهواء ، يتم تغطيته بسرعة بطبقة رقيقة من أكسيد PbO. ليس لأحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك المخففة أي تأثير تقريبًا على الرصاص ، ولكنها تذوب في أحماض النيتريك والكبريتيك المركزة. من منتصف القرن الرابع عشر. الرصاص للأسلحة النارية كان مصبوبًا من الرصاص في القرن الخامس عشر. أعد جوتنبرج في ألمانيا سبيكة الطباعة الشهيرة من الأنتيمون والرصاص والقصدير أو هارت ، ووضع الأساس لطباعة الكتب.
يستخدم الرصاص على نطاق واسع اليوم ، والذي يتميز بانصهار منخفض وسهل المعالجة. يمتص الرصاص الأشعة السينية والإشعاع جيدًا.

الفأس - فأس مصنوع من البرونز ، الألفية الثانية قبل الميلاد. ه.

فهرس

Kritsman V.A. ، Stanzo V.V. القاموس الموسوعي للكيميائي الشاب ، 1982.
ديبروف آي. الكيمياء غير العضوية. سب ب: إد. دو ، 2001* .
كتاب مرجعي موجز للكميات الفيزيائية والكيميائية / تحت إشراف K.P. Mishchenko A.A. رافديل. L: الكيمياء ، 1999 *.
Neugebauer O. العلوم الدقيقة في العصور القديمة. - م: "علم" 1968.

شريحة 1

وصف الشريحة:

الشريحة 2

وصف الشريحة:

الشريحة 3

وصف الشريحة:

الشريحة 4

وصف الشريحة:

الشريحة 5

وصف الشريحة:

الشريحة 6

وصف الشريحة:

أولمبيودروس (القرن السادس) ، فيلسوف يوناني ومنجم ، أستاذ في مدرسة الإسكندرية. ربط 7 كواكب من العصور القديمة بـ 7 معادن وقدم تسمية هذه المعادن برموز الكواكب (Gold-Sun و Silver-Moon و Mercury-Mercury و Copper-Venus و Iron-Mars و Tin-Jupiter و Lead-Saturn ). أولمبيودروس (القرن السادس) ، فيلسوف يوناني ومنجم ، أستاذ في مدرسة الإسكندرية. ربط 7 كواكب من العصور القديمة بـ 7 معادن وقدم تسمية هذه المعادن برموز الكواكب (Gold-Sun و Silver-Moon و Mercury-Mercury و Copper-Venus و Iron-Mars و Tin-Jupiter و Lead-Saturn ). مصطلح "معدن" يأتي من الكلمة اليونانية ميتالون (من metalleuo - أنا أحفر ، لي من الأرض). وفقًا للمفاهيم الكيميائية ، نشأت المعادن في أحشاء الأرض تحت تأثير أشعة الكواكب وتحسنت تدريجيًا ببطء شديد ، وتحولت إلى الفضة والذهب. يعتقد الكيميائيون أن المعادن هي مواد معقدة ، تتكون من "بداية الفلزية" (الزئبق) و "بداية الاحتراق" (الكبريت).

شريحة 7

وصف الشريحة:

شريحة 8

وصف الشريحة:

شريحة 9

وصف الشريحة:

شريحة 10

وصف الشريحة:

الرصاص (lat. Plumbum) الرصاص معدن ناعم وثقيل رمادي مزرق ، وهو معدن غير حديدي. محتوى الرصاص في القشرة الأرضية 1.6 × 10-3٪ بالوزن. الرصاص الأصلي نادر للغاية. يوجد الرصاص بشكل شائع على أنه كبريتيد PbS. يسمى هذا المعدن الرمادي اللامع الهش بالغالينا ، أو بريق الرصاص. يذوب الرصاص عند 327.4 درجة مئوية ويغلي عند 1725 درجة مئوية. كثافته 11.34 جم / سم. الرصاص معدن من البلاستيك الناعم: يُقطع بسكين ويُخدش بأظافر الأصابع. في الهواء ، يتم تغطيته بسرعة بطبقة رقيقة من أكسيد PbO. ليس لأحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك المخففة أي تأثير تقريبًا على الرصاص ، ولكنها تذوب في أحماض النيتريك والكبريتيك المركزة. من منتصف القرن الرابع عشر. الرصاص للأسلحة النارية كان مصبوبًا من الرصاص في القرن الخامس عشر. أعد جوتنبرج في ألمانيا سبيكة الطباعة الشهيرة من الأنتيمون والرصاص والقصدير أو هارت ، ووضع الأساس لطباعة الكتب. يستخدم الرصاص على نطاق واسع اليوم ، والذي يتميز بانصهار منخفض وسهل المعالجة. يمتص الرصاص الأشعة السينية والإشعاع جيدًا.

شريحة 14

وصف الشريحة:

المراجع Kritsman V.A.، Stanzo V.V. القاموس الموسوعي للكيميائي الشاب ، 1982. ديبروف آي. الكيمياء غير العضوية. سب ب: إد. "Lan" ، 2001. كتاب مرجعي موجز للكميات الفيزيائية والكيميائية / تحرير K.P. Mishchenko A.A. رافديل. L: الكيمياء ، 1999 *. Neugebauer O. العلوم الدقيقة في العصور القديمة. - م: "علم" 1968.

ربما كان النحاس هو أول معدن قابله الناس خلال العصر الحجري الجديد (منذ حوالي 6 آلاف سنة في الشرق القديم وحوالي 4 آلاف سنة في أوروبا). يحدث في الطبيعة في الحالة الأصلية على شكل ألواح وكتل إسفنجية وصلبة ، وكذلك بلورات. تم العثور على أكبر كتلة صلبة تزن 420 طنًا ، وتعد شذرات النحاس أكثر شيوعًا في الطبيعة من شذرات المعادن الأخرى. لذلك ، من الطبيعي أنه بحثًا عن صخور مناسبة لصنع الأدوات ، التقى الشخص أولاً وقبل كل شيء بشذرات النحاس. كان هذا الاجتماع بمثابة بداية العصر النحاسي.

يجب الافتراض أن الشخص قد قدر بسرعة مزايا المادة الجديدة. يصل عمر الأشياء المصنوعة من النحاس الأصلي إلى 6 آلاف سنة. تم العثور على شذرات كبيرة بشكل خاص في أمريكا الشمالية على شواطئ خليج هدسون وبحيرة سوبيريور. تم صنع الأدوات البشرية الأولى من الحجر ، لذلك ولدت المنتجات النحاسية الأولى نتيجة معالجة القطع النحاسية بمحاور حجرية. لفترة طويلة ، تم استخدام الأدوات الحجرية والنحاسية معًا. خلال هذه الفترة ، استوعب شخص ، باستخدام مثال النحاس ، أساسيات علم المعادن وعلم المعادن.

كان لمعالجة القطع النحاسية بفأس حجري ، بالطبع ، إمكانيات محدودة. يمكن أن ينتج عن التشكيل البارد لشذرات على شكل صفيحة أشياء صغيرة - دبابيس ، خطافات ، رؤوس سهام ، إلخ. من المستحيل الحصول على صفائح نحاسية عن طريق التزوير على البارد - تشققات المواد. من المستحيل أيضًا صنع أشياء ذات مظهر معقد عن طريق تزوير بارد: أواني ، أواني القلي ، إلخ. بحلول ذلك الوقت ، كان الشخص بالفعل يسيطر على النار بثقة. تم استبدال حريق المخيم بدرجة حرارة 700-800 درجة مئوية بالمواقد ، حيث تم الوصول إلى درجة حرارة أعلى - 1000-1200 درجة مئوية. على أراضي مصر ، على سبيل المثال ، تم العثور على أواني خزفية مؤرخة 5 آلاف سنة قبل الميلاد. هـ ، والتي تم إطلاقها عند 1100-1200 درجة مئوية. يذوب النحاس عند درجة حرارة 1084 درجة مئوية ، لذلك ، بطبيعة الحال ، كانت الخطوة التالية في ممارسة التعدين البشري هي الحصول على النحاس المصهور. أدى هذا إلى توسيع نطاق المنتجات المصنوعة من النحاس بشكل كبير.

ومع ذلك ، فإن النحاس الأصلي نادر الحدوث ، ومن الواضح أنه لم يكن هناك ما يكفي منه لتلبية الطلب المتزايد بسرعة على هذا المعدن. في المرحلة التالية ، بدأ الشخص في تلقي النحاس عن طريق تقليل صهر خامه. خامات النحاس - معادن طبيعية ، مجاميع تحتوي على النحاس بهذه الكميات والمركبات ، والتي يكون فيها استخراج المعدن مفيدًا اقتصاديًا. حاليًا ، هناك أكثر من 170 من المعادن الحاملة للنحاس معروفة ، منها 10-15 فقط ذات أهمية عملية. أهم المعادن تشمل: كالكوبيريت CuFeS 2 (30٪ نحاس) ، كالكوسايت - "نحاس لامع" Cu 2 S (79.8٪ نحاس) ، covelin CuS (64.4٪ نحاس) ، ملاكيت CuCO 3 Cu (OH) 2 (57.4٪ نحاس ) ، أزوريت 2CuCO 3 Cu (OH) 2 (55.5٪ نحاس) ، كبريت Cu 2 O (81.8٪ نحاس). لا تتكون خامات الرواسب الصناعية الحديثة تقريبًا من معادن النحاس وحدها. عادة ، تنمو المعادن المحتوية على النحاس مع المعادن غير المعدنية (الكوارتز ، الباريت ، إلخ) وبعض المعادن الخام من الحديد والمعادن غير الحديدية (البيريت ، البيروتيت ، إلخ).

تعتبر رواسب خامات النحاس أكثر انتشارًا من رواسب شذرات النحاس الكبيرة ، وهي معروفة للإنسان منذ العصور القديمة. من الصعب الآن معرفة بالضبط كيف تم اكتشاف صهر النحاس من الخامات وما إذا كان قد حدث في وقت متأخر كثيرًا عن الشخص الذي التقى بالنحاس الأصلي. هناك أدلة على أن بالفعل 7 آلاف سنة قبل الميلاد. ه. تم استخدام النحاس المعدني في الشرق الأوسط. استخراج النحاس الأصلي وصهر النحاس من الخامات - عمليات تختلف اختلافًا كبيرًا من الناحية التقنية والتكنولوجية ، على ما يبدو ، أتقنها الإنسان في نفس الوقت في أجزاء مختلفة من العالم.

في البداية ، تم استخدام الخامات المؤكسدة. وهي لا تتطلب عملية تكليس مسبقة ، على عكس خامات الكبريتيد ، التي تتطلب مثل هذه المعالجة لإزالة الكبريت المرتبط كيميائياً. تم إجراء صهر اختزال خامات الملكيت في أفران بدائية. لقد كانت بوتقة من الطين مملوءة بالفحم الخام والفحم ، وُضعت في حفرة ضحلة. تم سكب طبقة من الفحم فوقها.

عندما يحترق الفحم ، فإنه يشكل أول أكسيد الكربون (II) ، والذي يتفاعل مع الملكيت ، ويقلل النحاس المرتبط كيميائيًا إلى معدن:

CO + CuCO 3 \ u003d 2CO 2 + Cu

كفل الهيكل المغطى للأفران عزل وسط التفاعل عن الأكسجين الزائد في الهواء ، مما يؤدي إلى أكسدة أول أكسيد الكربون (II) إلى أول أكسيد الكربون (IV) وبالتالي يتداخل مع اختزال النحاس. من غير المعروف كيف توصل الرجل إلى فكرة أنه يجب صهر النحاس بهذه الطريقة ، ولكن من الواضح أنه كان لديه الكثير من الوقت والمثابرة لإجراء التجارب. هناك أدلة على وجود معرفة مبكرة جدًا للإنسان بصهر النحاس المعدني. في مصر ، على سبيل المثال ، تمت معالجة خامات النحاس في شبه جزيرة سيناء بالفعل في الألفية الرابعة قبل الميلاد. ه. منذ العصور القديمة ، عُرفت خامات النحاس في جزيرة قبرص. من المفترض أن كلمة "Cuprum" ، الاسم العلمي للنحاس ، تأتي من اسم جزيرة قبرص ، حيث كانت توجد مناجم النحاس عند الرومان القدماء.

في أوروبا ، تم العثور على مناجم النحاس القديمة في النمسا في ميتربيرج. كما تم العثور على الأدوات الحجرية التي استخدمت لتطوير هذه المناجم هناك. استخدم أسلاف السلاف القدماء ، الذين عاشوا في حوض الدون ومنطقة دنيبر ، رواسب النحاس الفقيرة الموجودة في منطقة دونباس الحالية ومنحدرات دنيبر التي غمرتها المياه. استخدموا النحاس لصنع الأسلحة والأدوات المنزلية والمجوهرات.

وفقًا لبعض العلماء ، فإن كلمة "نحاس" الروسية مشتقة من كلمة "smida" ، والتي تعني بين بعض القبائل القديمة التي تعيش في الجزء الأوروبي من إقليم الاتحاد السوفيتي الحديث ، المعدن بشكل عام. في مطلع القرنين السابع عشر والثامن عشر. وضع نيكيتا ديميدوف بداية المعالجة الصناعية للنحاس في روسيا. يحتوي متحف تاجيل على طاولة نحاسية ضخمة قابلة للطي نُقشت عليها الكتابة: "هذا هو أول نحاسي في روسيا تم العثور عليه في سيبيريا ... بواسطة نيكيتا ديميدوفيتش. صنعت هذه الطاولة من النحاس في عام 1715".

بعد أن تعلم الإنسان كيفية الحصول على النحاس ومعالجته ، لعدة آلاف من السنين ، إلى جانب الحجر ، كان هو المادة الصلبة الرئيسية في العصور القديمة (الشكل 12). حاول علماء المعادن البدائيون بالفعل زيادة صلابة هذا المعدن الناعم في شكله النقي. في البداية ، على ما يبدو ، فإن التكوين العرضي لسبائك النحاس مع القصدير ، والذي يمكن أن يحدث أثناء معالجة بعض الخامات التي تحتوي على كل من القصدير والنحاس ، حدد اتجاه البحث لتحسين الخواص الميكانيكية للنحاس. تم استنساخ المزيج الناجح من النحاس والقصدير من قبل الإنسان بالفعل بوعي.

وبطبيعة الحال ، تم اختبار تركيبات النحاس أيضًا مع معادن أخرى (الزنك والزرنيخ والنيكل وما إلى ذلك). تم الحصول على سبيكة من النحاس والزنك ، على سبيل المثال ، في إيران القديمة. يبلغ عمر دبوس رباعي السطوح من النحاس والزرنيخ والنيكل الموجود في أذربيجان أكثر من 5000 عام. تم العثور على عناصر مصنوعة من سبائك النحاس والنيكل في ألمانيا وإسبانيا والبرتغال وتعود إلى نفس الفترة تقريبًا.

البرونز ، سبيكة من النحاس والقصدير ، يحتل مكانة خاصة في الممارسة البشرية. يتفوق البرونز على النحاس في الصلابة ، وهو سهل المعالجة ومقاوم جدًا للأكسدة. فترة التاريخ تقريبًا من بداية الألفية الثالثة قبل الميلاد. ه. قبل بداية الألفية الأولى قبل الميلاد. ه. يسمى العصر البرونزي. في هذا الوقت ، ظهرت أدوات وأسلحة جديدة أكثر تنوعًا مصنوعة من البرونز (فؤوس ، سكاكين ، مناجل) ، ظهرت أواني برونزية - كؤوس ، أوعية ، قدور ، إلخ. تم صب المنتجات البرونزية من المصريين والهندوس والآشوريين. استخدم البرونز على نطاق واسع في صناعة المجوهرات والتماثيل وأشياء أخرى من الإبداع الفني.

تمثال بارتفاع 32 م ، تم إنشاؤه عام 290 قبل الميلاد. ه. تكريما لإله الشمس هيليوس - تمثال عملاق رودس ، صُبِك بالبرونز ووُضع في أقصى شرق جزيرة بحر إيجه - رودس ، عند مدخل الميناء. في اليابان ، في عام 749 ، تم صب تمثال بوذا بأربعمائة طن ووضعه في معبد Todaiji. يمكن الحكم على الانتشار الكبير للبرونز في فن العالم القديم من خلال التماثيل التي نزلت إلينا (Discobolus و Sleeping Satyr و Marcus Aurelius وما إلى ذلك). كلمة "برونز" نفسها لها أصل متأخر نسبيًا وترتبط باسم المدينة التجارية الإيطالية على ساحل البحر الأدرياتيكي في Bridzini ، حيث تم بيع العديد من المنتجات البرونزية.

مع تراكم الخبرة التقنية والتكنولوجية للبشرية ، إلى جانب البرونز ، ظهرت سبائك نحاسية أخرى بخصائص قيمة مختلفة. معروف حاليًا عدد كبير منالسبائك التي يتكون منها النحاس مع عناصر أخرى: Zn ، Sn ، Al ، Ni ، Pb ، Mn ، Be ، Fe ، Mg ، Hg ، Ag ، Au ، Si. يفسر الاستخدام الواسع النطاق لسبائك النحاس بحقيقة ذلك مجموعات مختلفةلديهم مزايا مختلفة. تشمل هذه المزايا مقاومة الاحتكاك ، ومقاومة التآكل ، والليونة ، وخصائص الصب الجيدة ، والمظهر الجميل ، وما إلى ذلك. تسمى سبائك النحاس والزنك النحاس الأصفر وتنقسم حسب التركيب إلى نحاس أحمر (أقل من 20٪ زنك) ، والذي يتمتع بسيولة جيدة ؛ نحاس أصفر (20-50٪ زنك) ؛ نحاس أبيض هش (50-80٪ زنك) ونحاس خاص يحتوي على Ni و Mn و Fe و Sn و Al بالإضافة إلى النحاس والزنك.

كان يطلق على البرونز اسم سبيكة من النحاس والقصدير فقط. بسبب ندرة القصدير ، بدأ الحصول على السبائك ذات الخصائص المماثلة عن طريق إضافة معادن أخرى إلى النحاس. الآن ، بالإضافة إلى القصدير والألمنيوم والرصاص والسيليكون والكادميوم والبرونز الأخرى تستخدم على نطاق واسع. تحتوي كل هذه السبائك على كميات صغيرة من مكونات السبائك التي تعمل على تحسين واحد أو آخر من صفاتها. نظرًا للتنوع الكبير في الخصائص ، كان استخدام سبائك النحاس منذ فترة طويلة واسعًا جدًا. تم صب مدافع المدفعية من البرونز بتكوين 90٪ نحاس و 10٪ قصدير. تم استخدام سبيكة تتكون من 76-82٪ نحاس ، 16-22٪ قصدير وما يصل إلى 4٪ رصاص لصب الأجراس. صُنعت أجراس برج سباسكايا في الكرملين بموسكو "ساعة" و 10 "ربع" من هذا المعدن الجرس. تم صب هذه الأجراس في القرنين السابع عشر والثامن عشر. والوزن: "الساعة" - 2160 كجم ، "الربع" - من 300 إلى 350 كجم.

لتصنيع المنتجات الفنية ، يتم استخدام سبيكة تحتوي على 70-80٪ نحاس ، حتى 10٪ زنك ، 5-8٪ قصدير و 3٪ رصاص. هذا هو ما يسمى بالبرونز الفني. في عام 1863 ، على إحدى الجزر (Mas-a-Tierre) ، على بعد 600 كيلومتر من ساحل تشيلي ، تم نصب لوحة تذكارية من البرونز الفني للبحار الاسكتلندي ألكسندر سيلكيرك ، النموذج الأولي لروبنسون كروزو الشهير. في موسكو كرملين ، في كاتدرائية الصعود ، توجد خيمة من الصب المخرم المصنوعة في عام 1625 من البرونز الفني - مثال على مهارة الحرفيين الروس. يبدأ تاريخ صب التماثيل البرونزية في روسيا مع عصر بيتر الأول. تم إجراء أصعب عملية صب في خطوة واحدة لـ "الفارس البرونزي" الشهير - وهو نصب تذكاري لبيتر الأول ، وفقًا لمشروع النحات إي.فالكون في عام 1775. في أكاديمية الفنون في سانت بطرسبرغ عام 1764 ، تأسس "فاوندري هاوس" ، وفيه العديد من الأغراض لتزيين القصر ، وكذلك الأعمال النحتية.

إنتاج النحاس.لا توجد المعادن المحتوية على النحاس في شكلها النقي على نطاق صناعي. في قطع من الخامات ، تتشابك بشكل وثيق معادن تحتوي على عناصر مختلفة. تنمو معًا وتشكل بقعًا صغيرة. عادة ما تحتوي خامات النحاس من 0.5 إلى 2٪ نحاس. فقط في الكونغو توجد رواسب بمحتوى نحاس يصل إلى 20٪. يجعل التركيز المنخفض للنحاس في الخامات من الصعب استخراجه ، ويصبح إنتاج النحاس عملية معقدة متعددة المراحل.

من خامات الكبريتيد ، يُستخرج النحاس أساسًا بوسائل استخلاص المعادن من الفلزات الحرارية ، ومن الخامات المؤكسدة بوسائل استخلاص المعادن بالماء. تنتج طريقة المعالجة المعدنية الحرارية حاليًا 75٪ من إجمالي النحاس المستخرج. تعتمد هذه الطريقة على الأكسدة الجزئية لخامات الكبريت إلى أكاسيد النحاس ، والتي يتم تقليلها بفائض الكبريتيد إلى النحاس المعدني:

2Cu 2 O + Cu 2 S \ u003d 6Cu + SO 2

من الطبيعي أن يؤدي انخفاض تركيز النحاس في الخامات إلى صعوبة استخراجه. لذلك ، قبل السماح بإعادة صهر خام التعدين ، يتم إثرائه - يتم زيادة نسبة النحاس بشكل مصطنع. من أجل إجراء التخصيب ، يتم سحق الخام إلى مثل هذا الحجم بحيث يمكن عزل الحبوب بنسبة مئوية من محتوى النحاس أكبر من الخام الأصلي. ثم يتم فصل هذه الحبوب "الغنية" عن البقية ، باستخدام حقيقة أن الحبوب ذات التركيب المختلف لها خصائص مختلفة. وتشمل هذه الخصائص: اللون ، واللمعان ، والكتلة ، والقابلية الكهربائية والمغناطيسية ، وقابلية البلل.

الطريقة الأكثر شيوعًا للتخصيب هي التعويم (الشكل 13). في علم المعادن ، يستخدم التعويم بشكل أساسي لفصل معادن الكبريتيد عن نفايات الصخور ، وكذلك لفصل جزيئات الخامات من معادن مختلفة. تعتمد الطريقة على الاختلاف في الامتزاز

خواص سطح جزيئات المعادن الكبريتية ونفايات الصخور من نوع السيليكات. يتم تعويم خامات النحاس على النحو التالي. إلى تعليق خام مقسم بدقة (0.05-0.5 مم) في الماء ، يسمى اللب ، يتم إضافة بعض المواد العضوية القطبية ذات سلسلة هيدروكربونية طويلة - جامع. يمتلك المجمع القدرة على الامتصاص بشكل انتقائي على سطح جزيئات خام النحاس ذات الأطراف القطبية. في الوقت نفسه ، تظل نهايته الهيدروكربونية في المرحلة المائية. وبالتالي ، نتيجة للامتصاص ، يتم تغطية سطح الجسيم بفرشاة هيدروكربونية ، مما يقلل من قابليتها للبلل. جزيئات نفايات الصخور ذات السطح القطبي مبللة جيدًا.

بعد ذلك ، يتم نفخ اللب مع التحريك المكثف بالهواء ، مما يشكل فقاعات. من المعروف أن الجزيئات غير القطبية الموضوعة في الماء ، أولاً وقبل كل شيء ، تميل إلى الاستقرار عند السطح البيني بين الماء والهواء. الأطراف غير القطبية للمجمع ، التي تغطي جسيم الخام ، تتصرف بنفس الطريقة. بالنسبة لهم ، فإن أكثر واجهة يمكن الوصول إليها بين الماء والهواء هي سطح الفقاعات. نتيجة لذلك ، تلتصق جزيئات الخام بالفقاعات وتطفو معًا على السطح في شكل رغوة. الصخرة الفارغة - "ذيول" - تبقى في اللب. تتم إزالة الرغوة وتجفيفها والحصول على مركز ، وإلقاء المخلفات في مكب نفايات. يحتوي التركيز الناتج بالفعل على ما يصل إلى 55٪ من النحاس. هذا هو الحد الأعلى. في معظم الحالات ، بعد التعويم ، يكون محتوى النحاس في المركز في حدود 11-35٪. إلى جانب النحاس ، يوجد الكبريت والحديد والزنك وأكاسيد السيليكون والألمنيوم والكالسيوم وكذلك كميات صغيرة من المعادن الثمينة - الذهب والفضة والبلاتين. غالبًا ما تحتوي خامات الكبريتيد على الكثير من البايرايت ، وبالتالي ، في المركز ، يقع جزء كبير من الحديد والكبريت في نصيبها.

للحصول على النحاس النقي ، يجب التخلص من الشوائب. لا يمكن القيام بذلك على الفور ، ولكن على عدة مراحل. أولها تحميص المركز. يتم تكليس المركز لتقليل محتواه من الكبريت. بالإضافة إلى ذلك ، نتيجة التحميص ، يتم الحصول على أكسيد الكبريت (IV) بتركيزات يمكن استخدامها بشكل أكبر لإنتاج حامض الكبريتيك. يؤدي الاستخدام المتكامل للمواد الخام إلى تقليل تلوث الهواء من مخلفات الإنتاج.

يتم التحميص عند درجة حرارة 600-700 درجة مئوية في أفران متعددة المواقد. الفرن محمل بمركز ممزوج بمواد متدفقة (كوارتز ، حجر جيري) ضرورية للمرحلة التالية - الصهر غير اللامع. أثناء التحميص ، جنبًا إلى جنب مع أكسدة الكبريت ، يحدث عدد من العمليات: تحلل الكبريتيدات المعقدة ، والأكسدة المباشرة للمعادن ، وتشكيل الفريت من معادن الشوائب ، وما إلى ذلك. كمية البيريت (40-50٪). يتم وصف احتراقه أثناء إطلاق النار ، اعتمادًا على وصول الهواء ، بواسطة المعادلات:

3FeS 2 + 8О 2 = Fe 3 О 4 + 6SO 2 + 2349 كيلوجول

4FeS 2 + 11O 2 \ u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 3282 كيلو جول

هذه التفاعلات مصحوبة بإطلاق كمية كبيرة من الحرارة. نتيجة لذلك ، يتم إطلاق النار تلقائيًا ، دون استهلاك الوقود. يكفي فقط في بداية العملية تسخين الخليط بأفران مؤقتة إلى درجة حرارة اشتعال الكبريتيد. أثناء عملية التحميص ، لا تتم إزالة كل الكبريت من الخام. بعد إطلاق النار ، تظل كبريتيدات النحاس والحديد ، وأكاسيد مستقرة - Cu 2 O ، Fe 2 O 3 ، Fe 3 O4 ، ZnO ، PbO ، وكذلك التدفقات في الشحنة.

المرحلة التالية من إنتاج النحاس هي صهر المركز غير اللامع المكلس وفصله عن الخبث.

ماتي عبارة عن سبائك من النحاس 2 S مع FeS مع شوائب من بعض الكبريتيدات (Zn ، Pb ، Ni) وأكاسيد (Fe ، Si ، Al ، Ca)

يتراوح محتوى النحاس في اللمعان من 10 إلى 79.9٪ (النحاس النقي 2 S). الخبث عبارة عن سبائك من السيليكات من معادن مختلفة. في تعدين النحاس ، هذه هي في الأساس سيليكات الحديد. يتم الصهر إلى غير لامع في أفران انعكاسية (الشكل 14) ، حيث يتم وضع الشحنة المكلسة. الوقود هو غبار الفحم أو زيت الوقود أو الغاز الطبيعي. تعتمد درجة الحرارة على المسافة ومكان حقن الوقود وتقع في حدود 1200-1600 درجة مئوية.

العملية الكيميائية الرئيسية التي تحدث في هذه المرحلة هي انتقال الحديد إلى الخبث:

FeS + 3F 3 O 4 + 5SiO 2 = 5Fe 2 SiO 4 + SO 2

يتم استهلاك جزء من كبريتيد الحديد في تفاعل التبادل مع أكسيد النحاس:

النحاس 2 O + FeS \ u003d Cu 2 S + FeO

يرتبط الحديد O أيضًا بالسيليكات في وجود الكوارتز. السبائك السائلة للكبريتيدات والسيليكات غير قابلة للذوبان بشكل متبادل وتختلف في الكثافة. يتم استخدام هذا الظرف لفصلهم. يقع الخبث في الطبقة العليا، أسفل - سبيكة كبريتيد Cu 2 S · FeS - غير لامع. يتم فصلها وإطلاقها لأنها تتراكم من خلال منافذ خاصة تقع على مستويات مختلفة.

كلمة ماتي نفسها تأتي من الكلمة الألمانية للحجر. هذا يرجع إلى حقيقة أن سبيكة النحاس وكبريتيدات الحديد المتصلبة تبدو مشابهة جدًا للحجر. يتم إجراء مزيد من المعالجة للالمعتم في محول منفوخ بالهواء ، والغرض منه هو الحصول على نحاس نفطة. يُسكب السائل غير اللامع في المحول (درجة الحرارة 1200 درجة مئوية) ، ويتم أيضًا تحميل الكوارتز المسحوق (6-20 مم) هناك. في نفخ الهواء من خلال ماتي ، يمكن التمييز بين مرحلتين ، تختلف في كيمياء العمليات التي تحدث فيها. في البداية ، يتأكسد كبريتيد الحديد ويتكون الخبث:

2FeS + 3O 2 + SiO 2 \ u003d Fe 2 SiO 4 + 2SO 2 + 966 كيلو جول

هذا التفاعل هو المصدر الرئيسي للحرارة لعمليات التحويل.

أكسيد النحاس الأحادي ، والذي يتم الحصول عليه أيضًا في هذه المرحلة:

النحاس 2 S + O 2 \ u003d Cu 2 O + SO 2

يتحول على الفور مرة أخرى إلى كبريتيد من خلال التفاعل:

النحاس 2 O + FeS \ u003d Cu 2 S + FeO

علاوة على ذلك ، الحديد O ، ملامسة الكوارتز ، يمر في الخبث. يتم تصريف الخبث المتراكم من خلال العنق بإمالة المحول. بعد تجفيف الخبث ، يتم تحميل جزء جديد من الخبث في المحول ، ويتكرر إجراء النفخ حتى تتراكم كمية كافية من الذوبان الغني بالنحاس في المحول. وهكذا ، في هذه المرحلة من النفخ ، يتم فصل الحديد عن النحاس: تتم إزالة الحديد مع الخبث ، ويبقى النحاس في المحول على شكل مصهور.

في المرحلة الثانية ، يتم الحصول على النحاس المعدني من ذوبان كبريتيد النحاس. بعد أكسدة الحديد وتصريف الخبث ، يخضع Cu2S للأكسدة في المحول:

2Cu 2 S + 3O 2 \ u003d 2Cu 2 O + 2SO 2

نظرًا لأنه ، على عكس المرحلة الأولى ، لا يوجد كبريتيد الحديد في وسط التفاعل ، يتفاعل أكسيد النحاس بالفعل مع فائض من كبريتيد النحاس. والنتيجة هي نحاس نفطة:

النحاس 2 S + 2Cu 2 O \ u003d 6Cu + SO 2

في المجموع ، يمكن وصف العملية التي تحدث في المحول في المرحلة الثانية من التطهير من خلال التفاعل التالي:

النحاس 2 S + O 2 \ u003d 2Cu + SO 2 + 215 كيلو جول

نحاسي نفطة ، تسمى سبائكه الحراب (من Stück الألمانية - قطعة) ، يحتوي على 1 ٪ شوائب (Fe ، S ، O 2 ، As ، Ni ، Zn ، إلخ) ، بالإضافة إلى ذلك ، يشمل جميع الشوائب من المعادن النبيلة التي كانت موجودة في خام المصدر والتدفق. تؤدي العديد من الشوائب إلى تفاقم الخواص الميكانيكية للمعدن ، وتقلل من الموصلية الكهربائية ، وتجعله أقل قابلية للدكتات. من أجل التخلص من الشوائب ، وكذلك لاستخراج المعادن الثمينة ، يخضع النحاس المنفّط للتنظيف - التكرير.

يتم التكرير بطريقتين: النار (نفخ الهواء عند درجة حرارة 1150 درجة مئوية) والتحليل الكهربائي. الطريقة الأولى هي التخلص من الشوائب عن طريق تحويلها إلى أكاسيد غير قابلة للذوبان في النحاس:

4Cu + O 2 \ u003d 2Cu 2 O

Me + Cu 2 O \ u003d MeO + 2Cu

تطفو أكاسيد الشوائب على السطح ويتم خبثها بتدفق الكوارتز. يتم تقليل أكسيد النحاس الناتج (I) بواسطة منتجات التقطير الجاف للخشب. للقيام بذلك ، يتم إدخال الخشب الخام (أعمدة ، جذوع الأشجار) في الفرن ، حيث يتم التكرير ، بعد إزالة الخبث. يساهم بخار الماء والهيدروكربونات المنبعثة في خلط النحاس في إزالة الغازات منه وتحويله إلى نحاس معدني:

4Cu 2 O + CH 4 \ u003d CO 2 + 2H 2 O + 8Cu

ومع ذلك ، فإن طريقة النار لا تسمح باستخراج المعادن الثمينة من النحاس. يمكن القيام بذلك عن طريق إخضاع النحاس لعملية التكرير بالتحليل الكهربائي. يكمن معناه في الانحلال الأنودي للنحاس النقي وترسيب النحاس النقي على القطب السالب. للقيام بذلك ، يتم صب الأنودات من النحاس الذي خضع للتنظيف الأولي بالنار. لديهم شكل خاص ، مناسب للتعليق (الشكل 15). وزنها 250-320 كجم. تستخدم صفائح النحاس النقي ككاثودات. توضع الأقطاب الكهربائية في حمام إلكتروليتي ، وهو عبارة عن أحواض خرسانية مبطنة بألواح من الرصاص مملوءة بمحلول مناسب وحمض الكبريتيك. يبلغ طول الحمامات عدة أمتار (من 3 إلى 6 أمتار) وتحتوي على ما يصل إلى مائة قطب كهربائي. لأسباب اقتصادية ، الحمامات مترابطة في كتل (الشكل 16). عندما يمر تيار من خلال مثل هذا النظام ، يتم تحرير النحاس النقي على الكاثودات:

وتذوب الأنودات:

في هذه الحالة ، الشوائب الموجودة في الأنود النحاسي ، اعتمادًا على خصائصها ، إما أن تنتقل إلى المنحل بالكهرباء (Zn ، Fe ، Sn ، Ni) ، أو مترسبًا (Ag ، Au ، Pt) ، حيث يتم إزالتها بعد ذلك. تستغرق عملية تفكك الأنود حوالي 20 يومًا. يتم تغيير الكاثودات كل 6-8 أيام. يتم استخلاصها وتجفيفها وصهرها وصبها في سبائك. تصل درجة نقاء النحاس المنتج بالطريقة الإلكتروليتية إلى 99.95-99.96٪.

كما نرى فإن عملية استخلاص النحاس من الخامات تتكون من عدة مراحل. الغرض من كل منها هو فصل النحاس عن الشوائب ذات الصلة. في بعض الأحيان ، اعتمادًا على جودة الخام ، يتم استبعاد القدرات التقنية والاعتبارات الاقتصادية والتعويم أو تحميص المركز من الإنتاج. تختلف ظروف الإنتاج إلى حد ما في المصانع المختلفة. في الشكل الأكثر عمومية ، يظهر مخطط صهر النحاس بطريقة المعالجة المعدنية الحرارية في الشكل. 17- يمكن وصف العمليات الكيميائية لهذه الطريقة بالتفاعل الكلي:

2CuFeS 2 + 5О 2 + SiО 2 = 2Cu + Fe 2 SiО 4 + 4SO 2

السمة المميزة للمعادن الحرارية هي استخدام درجات حرارة عالية.

طريقة المعالجة بالمياه المعدنية ، التي تنتج حاليًا حوالي 25٪ من كل النحاس ، لا تتضمن استخدام درجات حرارة عالية. تُستخدم هذه الطريقة لاستخراج النحاس بشكل أساسي من الخامات المؤكسدة الفقيرة ، ولكن يمكن أيضًا استخدامها لمعالجة الكبريتيد والخامات المختلطة. أثناء المعالجة المعدنية للنحاس ، يتم تحويل مركباته قليلة الذوبان إلى مركبات قابلة للذوبان عن طريق عمل الكواشف المختلفة. يمكن أن تكون هذه الكواشف: H 2 SO 4 ، NH 4 OH ، NaCN ، Fe 2 (SO 4) 3. ثم يتم استخلاص النحاس من المحلول بطريقة أو بأخرى. على سبيل المثال ، معالجة خام يحتوي على النحاس على شكل أكسيد CuO بحمض الكبريتيك المخفف يجلب النحاس إلى محلول كبريتات:

CuO + H 2 SO 4 \ u003d CuSO 4 + H 2 O

يمكن استخلاص النحاس من المحلول الناتج عن طريق التحليل الكهربائي أو الإزاحة بالحديد:

CuSO 4 + Fe = Cu + FeSO4

تتمثل ميزة طريقة المعالجة بالمياه المعدنية في إمكانية الحصول على المعادن دون استخراج الخام إلى السطح. في الوقت الحاضر ، هذه الطريقة واعدة للغاية.

بطبيعة الحال ، على مدى آلاف السنين ، والتي تشمل تعدين النحاس وسبائك النحاس ، تغيرت المهام التي تواجه علماء المعادن ، وتغيرت ظروف العمل ، وتحسنت التكنولوجيا ، وتغير نطاق منتجات الإنتاج.