كل شيء عن النحاس

§        التعريف :

يعتبر النحاس أول معدن إستخدمه الإنسان وثانى المعادن من حيث تعدد المنافع بعد الحديد وقد تم إكتشافه منذ أكثر      من ( عشرة آلاف عام ) قبل الميلاد. وهو عبارة عن فلز محمر اللون يتغير لونه  و خصائصه عندما يتحد مع عناصر أخرى مشكلاً مركبات مختلفة، ويأتي النحاس في المجموعة الانتقالية رقم (11) من الجدول الدوري، رقمه الذرى (29) ووزنه الذرى (63.5) وقد إشتق أسم النحاس من الأسم اللاتنى لجزيرة قبرص (Cyprus) وسمى الخام (Cyprium) ثم حرف على مدى السنين إلى (Cyprum) وقد إشتق رمزه الكيميائـى (Cu) من الحرفين الأولين لإسمه .

§        نبذة تاريخية :

عرف الإنسان النحاس الفطري الذي يوجد في الطبيعة في قطع حمراء نقية مخلوطة بالصخور منذ أكثر من             ( عشرة آلاف عام ) قبل الميلاد. وهذا النحاس يحتوي على فقاعات هوائية كثيرة ولا يصلح لصنع الأدوات منه.    ولقد تغلب سكان حوض الرافدين على هذا العيب وزادو من صلابة النحاس الفطري بالطرق عليه بالحجارة وبدأ استخدامه في الأغراض المعيشية منذ حوالي ( ستة آلاف عام) قبل الميلاد و قد اعتبر هذا التاريــخ بــدايـة لعصر حضارى جديد فى تـاريــخ البشرية .

وكان المصريون القدماء قد استخدموا النحاس في صنع أنابيب لتوصيل مياه الشرب، وأخرى لصرف المياه القذرة    والفضلات من المنازل. فقد عثر الآثريون على ألف وثلاثمائة قدم من الأنابيب النحاسية في معبد هرم أبي صير         الأسرة الخامسة (2750-2625 ق.م). كما عثر على أنابيب مشابهة في آثار قصر كنوسوس بجزيرة كريت     (1700-1400 ق.م.) .

وبمعرفة الإنسان طرق إستخلاص النحاس وغيره من الفلزات من خاماتها ظهرت حرف ومهن جديدة وظهرت طبقة أصحاب المناجم وصهر الخامات والنحاسين. وفي عصر الحضارة الإسلامية، استخدم النحاس في صناعة العملات كما استخدم أيضا في صناعة أواني الطعام وأوعية السوائل وأدوات الزينة. ولوقت ما استخدم النحاس على مدى واسع في طلاء قاع السفن الخشبية .

 ولقد ثبت حديثا أن الخام الرئيسي للنحاس هو الكبريتيد المزدوج مع الحديد أما الخامات الأخرى فهي كبريتيد النحاسوز، وكبريتيد النحاسيك، وأكسيد النحاسيك ومن خامات النحاس الحجر الأخضر وهو المستعمل في الزينة. ويستخرج النحاس عرضاً عند تعدين المعادن الأخرى وهو يدخل في عدد من السبائك المفيدة، والمستعملة على نطاق واسع، وتتفاوت نسبه في هذه السبائك  تفاوتا كبيراًحيث يخلط مع بعض المعادن الأخرى مثل الزنك (الخارصين) والقصدير والنكيل لصناعة سبائك ذات صفات وخصائص متعددة تستخدم فى المجالات الصناعية المختلفة .

§     الخصـائـص والصـفـات :

-  الرمز الكيميائـى : Cu

-  الخواص الطبيعية : يتميز النحاس بقابليته العالية للطرق والسحب و بلدونته وتوصيله الجيد للحرارة و الكهرباء ويعتبر أشد المعادن  توصيلاً للكهرباء بعد الفضة كما أنه مقاوم للتأثيرات الكيميائية ورغم ذلك فهو يتأثر بالهواء الرطب حيث يتغطى سطحه بغشاء أخضر يتراكم مع تقادم العهود بحيث يكسبه قيمة جمالية وتاريخية أحياناً . والخواص الطبيعية للنحاس هى : 

- الشكل البلورى : مكعب                  - اللون : نحاسى مائل للاحمرار             - المخدش : أحمر نحاسى لامع

         - الصلابة : 2.5- 3                        - الكثافة النوعية : 89                         - درجة الإنصهار : 1083.4م

         -  درجة الغليان : 2567م

§        تواجـده فى الطبيعة :

  يتواجد خام النحاس فى الطبيعة على هيئة فلزات حرة كبريتيدات،أكاسيد، أوسليكات ويمكن أن تتواجد خامات النحاس فى جميع أنواع الصخور ويكون فى الغالب متحداً مع عناصر أخرى مكوناً بذلك أكثر من (200معدن) أشهرها معدن الكالكوبيريت الذى يعتبر المعدن الأساسى للنحاس فى أكثر من (50%) من خامات النحاس فى العالم . وعندما يظهر النحاس على هيئته الحرة وبلونه المعروف فإنه يكون مقياساً لجودة الخام مثل الخام المستخرج من بحيرة (سوبيريور) فى الولايات المتحدة الأمريكية وقد أشتهرت خامات النحاس بمصاحبة معادن أخرى مثل الزنك    أو الرصاص أو الحديد أو القصدير أو التنجستين أو الذهب أو الفضة .

§        الإستخـدامـــات :

(1)- صناعة الكهرباء : وتستهلك أكبر كمية من النحاس حيث يتستخدم فى صناعة أسلاك المولدات الكهربائية    وفى كابـلات توصيـل الطاقة الكهربائية وبما أن النحاس مقـاوم للمحاليل الكيميائية وشـديــد التوصيل للكهربــاء والحرارة فهو يستخـدم فى المنشأت الكيميائية وفى صناعة الأنابيب التى تستخدم للتدفئة   فى المصانع والمنازل .

(2)- اللحــام : يعتبر اللحــام بالنحاس من أقـــدم الصناعــات حيث إستخدمه الحــدادون وصانعــوا المجوهـرات    والــدروع والأسلحة وأصحاب الحرف اليدوية . ويعتبر اللحام بالنحاس أحـد الأساليب الرئيسية لـوصل الفلزات بعضها ببعض وتشتهر هذة الطريقة  فى صناعة الآلات الموسيقية النحاسية مثل الأبـواق والأجهزة الأخرى التى يتم لحامها بالنحاس والزنك .

(3)- الغـــذاء : وجــد أن غـذاء الإنسان العـادى يحتوى ما بين (2-5 جم) من النحاس يــوميـاً وأن زيــادة نسبة النحاس فى الغــذاء تسبب إعتلال الصحة والإصابـة بمرض ويلسون وهو زيـادة النحاس فى أغشية الجسم وخاصة الـرأس والكبـد وتجـدر الأشارة إلى أن  محلول النحاس المسمى (Fethling Solution) يستخدم  فى الإختبارات التحليلية لصناعة السكر .

(4)-  صناعة السبائك : يخـلط النحاس مع عدد كبير من المعـادن الأخـرى لإنتـــاج أكثر من (1000 سبيكة) مختلفة لكل منها صفات صناعيـة تختلف بإختـلاف المعـادن التى تم خلطها بالنحـاس وكـذلك تتغير ألــوان السبائك بإختلاف ألــوان المعـادن المخلوطة ومن أهم هذة السبائك مايلـى :

1-  سبيكة البرونز : وهى من أهـم السبائك حيث يضاف للنحاس نسبة من الـزنك تتراوح مـا بين (5-40%)  ويتميز البرونز بالشدة والصلابة والمقاومة العالية للاحتكاك والإحتفاظ بجودته لمدة طويلة وكان الكنغانيون أول من خلط النحاس لإنتــاج البرونز الذى إستخـدمـوه فى صناعـة الأسلحة مثل السيـوف والـرمـاح ذات الرؤوس الحـادة، وعندمـا يضاف إلى السبيكة نسبة من الرصاص تتراوح مابين (3-5%) تـزيــد جودة البرونز وتزيد أغراض إستعمالـه . 

2- سبيكة النحاس والنيكل والزنك : وتتكون من النحاس بنسبة (55-65%) والزنك بنسبة (17-27%) والنكيل  بنسبة  (10%) للحصول على سبيكة تستخدم كأساس لتغطية أنية الطعام مثل الطباق والملاعق والسكاكين بطبقة فضية اللون وفى طلاء المجوهرات .

3- سبيكة البرونز والفسفور والقصدير : وتتكون بأضافة الفسفور بنسبة (35%) والقصدير  بنسبة  (10%)  للحصول على سبيكة تتميز بدرجة عالية من المرونة  وسهولة التكيف والثبات والبقاء مما يجعلها ملائمة لصناعة الزنبرك الذى له القدرة على إستعادة حجمه بعد الضغط وصناعة الأغشية أو الصفائح الرقيقة المسامية التى بين السوائل كما فى البطاريات أو الموجودة فى قرص سماعة التليفون .

4- سبيكة البرونز والسليكون : المجوهرات حيث يضاف إلى سبيكة البرونز بنسبة (1-3%) من عنصر السليكون بالإضافة إلى معادن أخرى مثل الرصاص والقصدير والزنك والمنجنيز والحديد والنكيل . وتتميز هذة السبيكة بقوة مثل الفولاذ  ومقاومة شديدة للاحتكاك ويستخدم فى إنتــاج المعدات اللازمة للمنشآت الكيميائية التى تتعرض إلى محاليل تساعد على سرعة تــآكــل المعادن .

5- سبيكة البرونز والنحاس والألمنيوم :  وتحتوى على فلز الألمنيوم بنسبة تتراوح (5-12%) مع نسبة     من الزنك والسليكون وتتميز هذة السبيكة بالمقاومة الشديدة للتفاعلات وتستخدم فى المصافى        ومعامل تكريــر الملــح .  

§        الـدول المنتجـة و المستهلكة :

                                         أهم الدول المنتجة للنحاس فى العالم

  جمهورية شيلى أكبر دولـة منتجة للنحاس بنسبة (37%) من الإنتـــاج العالمى تليها الولايـات المتحـدة الأمـريكية بنسبة (10%) ثم اندونسيا بنسبة (10%) ثم استراليا بنسبة (8%) ) وباقى الإنتاج مـوزع بين دول

العالم بنسبة (35%) وأهم الــدول المنتجـة للنحاس النقى هى شيلى و الولايات المتحدة الأمريكية والصين واليابـان وأهـم الــدول التى تقوم بتصفية النحاس هى ألمانيا وإيطاليا وكوريا الجنوبية أما بالنسبة لإنتاج النحاس فقد بلغ إنتاج (13 دولة) رئيسية  فى عام (1989م) حوالى (7.1 مليون طن) وفى عام (2003م) بلغ إنتـاج أكبر منجم للنحاس فى العالم كوديلكو مايقرب من (1.56 مليون طن) وقد بلغ إنتاج شيلى فى نفس العام حوالى (4.9 مليون طن) و فى عام      (2006م) إنتجت مايقرب من (5.7 مليون طن) .

 أما بالنسبة للدول المستهلكة للنحاس تأتـى الولايات المتحدة الأمريكية فى المقدمة ثـم تليها الصين وقد بلغ الإستهلاك العالمى من النحاس فى عام (1989م) حوالى (8.6 مليون طن) بزيادة تقدر بحوالى(3.2%) عن إستهلاك عــام  (1988م) و فى عــام (2005م) تجـاوز الإستهـلاك الإنتــاج بحوالى (385 ألف طن) . 

§        الأسعـار العـالمية :

تعتمد إقتصاديات خامات النحاس مثل معظم الخامات، على النسبة المئوية للعنصر الأساسى فى الرواسب وعلى حجم المخزون وطبيعة الموقع وعادة يمكن تشغيل منجم نحاس يحتوى على (1%) نحاس مثل مناجم النحاس فى الولايات المتحدة الأمريكية، وأدنى حد لنسبة النحاس يمكن أن يكون فيه الخام إقتصادياً هو (0.4%) فى حالة أن تكون الرواسب على سطح الأرض و (0.7%) إذا كانت الرواسب فى العمق .

وتختلف تكلفة إنتــاج رطل واحد من النحاس عالمياً ولكن يقدر بحوالى (65 سنت/رطل) وقد بلغ سعر رطل النحاس فى الأسواق العالمية فى الربع الأول من عـام (2004م) حوالى (1.24 دولار) مرتفعاً بنسبة (64%) عن سعره لنفس الفترة فى عـام (2003م) وقد واصلت أسعار النحاس فى الارتفاع فى السنوات الثلاثة الأخيرة حتى وصلت إلى (4246 دولار/ الطن) فى بداية شهر ديسمبر من عـام (2006م) ثم قفزت (57 دولارا/الطن ) أي بنسبة (1، 3%) حتى وصلت الى (4303 دولار/ الطن) فى نهاية نفس الشهر في بورصة لندن للمعادن مسجلة بذلك أعلى سعر للنحاس  فى أخر عشرين عاماً . ويرجع السبب فى ذلك إلى زيادة الطلب المحلى فى كل من الولايات المتحدة الأمريكية والصين وهما الــدولتين الأكبر إستهلاكاً فى العالم لمعدن النحاس .

§        أماكن تواجـد النحاس فى مصر:

تتواجد خامات النحاس فى مصر مختلطة بخامات الـزنك والرصاص بمناطق كثيرة جنوب  الصحراء الشرقية     في محافظة البحر الأحمر وأهم هذة المناطق هى : 

منطقة أم سميوكى : و تقــع جنوب غـرب مـدينة مـرسي علـم بحوالـي (150كم) وإلى الجنوب الغربي من ميناء          أبو غصون بحوالي (90 كم) ويتواجد الخام فيها على هيئة عـدسات ذات أبعاد متوسطة حيث يوجد في نطاقات القص (Shear Zones ) المبلورة بصخور كربونات التلك (Talc Carbonates) القاطعة  في صخور الــريــولايت Rhyloites) ) والانديــزايتAndesites)  K )

·          منطقة أبـو سويـل : تقـع شرق مـدينة أسـوان ويتواجد الخام فيها على هيئة عـدسات ذات أبعـاد متوسطة .

·     منطقة جابروعكارم : تقع المنطقة في وسط الصحراء الشرقية  ، علي بعد (130 كم) شرق اسوان و(24 كم) جنوب جبل حمر عكارم  ، ويتواجد خام النحاس في صخور البريدوتيت المتمعدن (Predotite) .

·       منطقة السمرا والرقيطة ونصب وام زريق وسرابيد الخادم  : بجنوب سيناء