تاريخ الجبس

تاريخ الجبس
الجبــس gypsum

________________________________________
يعد الجبس من الخامات الأرضية الشائعة ، وهو من أكثر معادن الكبريتات انتشارا في الطبيعة كمعدن أو كصخر رسوبي ، ويتواجد عادة مع الحجر الجيري والدولوميت والطين ، كما أنة يتداخل مع معدن الأنهيدريت ـ كبريتات الكالسيوم اللامائية ـ ويكون لونه عادة أبيض أو رمادي ، وفى بعض الأحيان مائلا إلى الاحمرار، ويوجد الجبس في الطبيعة إما على سطح الأرض أو على أعماق متفاوتة قد تصل إلى أكثر من 200متر .
الاسم الكيميائي للجبس : كبريتات الكالسيوم المائية
الصيغة الكيميائية : CaSO4.2H2O

مكونات كبريتات الكالسيوم المائية
تحتوي كبريتات الكالسيوم المائية على :79.1% من كبريتات الكالسيوم و 20.9% ماء بالوزن .
ويحتوي خام الجبس عادة على شوائب من أهمها السيليكا أو الرمل (SiO2) ، وكربونات الكالسيوم (CaCO3) .
تاريخ الجبس ووجوده في الطبيعة
يعود استخدام الجبس في البناء إلى العصور القديمة في مصر وروما ، أي إلى أكثر من 6000 سنة قبل الميلاد ، وتعد الأهرامات أكبر شاهد على ذلك .


وللدلالة على الأهمية التي كان يتمتع بها الجبس في عهد الرومان فقد صدرت تشريعات خاصة تحتم على أصحاب المباني تلبيس الجدران بمادة الجبس المقاومة للحريق ، وذلك تلافيا لانتشار الحرائق ، وهذا يدل على أن الأقدمين عرفوا الخواص التي يتمتع بها الجبس وخاصة مقاومة الحريق ، كما يعرفها و يدركها المختصون والمهتمون بمواد البناء في عصرنا الحاضر .
ومن المعلوم أن مدينة باريس تقوم على مساحات شاسعة من خامات الجبس ذات اللون الأبيض ، وقد عرف الفرنسيون منذ القدم طريقة استخراج هذه الخامات و تصنيعها واستعمالها في تلبيس الجدران وأطلق عليها اسم جص باريس ( plaster of paris) ، ولا يزال يعرف الجبس عالميا بهذا الاسم .
كانت طرق تصنيع الجبس قديما بدائية ، حيث تحرق الخامات في أفران مفتوحة وبدون ضبط لدرجات الحرارة ، مما كان ينتج عنة جبس قليل الجودة الأمر الذي قلل من انتشار استخدامه ، ومع التقدم العلمي والتقني اكتشفت في أواخر القرن التاسع عشر طرقاً جديدة لتصنيع الجبس ، حيث بدأ الجبس عهداً تجارياً جديداً و انتشر بسرعة في جميع أنحاء العالم ، وأصبحت صناعته من الصناعات الرئيسة في العالم .
يصنف الجبس حسب طريقة تكوينه إلى نوعين هما :




الجبس الطبيعي

يوجد الجبس الطبيعي في تكوينات مع الصخر الملحي (Halite) علي هيئة رواسب سميكة واسعة الامتداد على شكل أجسام عدسية ـ بلورات أحادية طويلة ذات شكل منشوري ـ أو أجسام مسطحة أو كتل ليفية تتطابق مع الحجر الجيري أو الطفل أو الحجر الرملي أو الطين على امتداد العمود الجيولوجي ، خصوصاً في البيئات الجيولوجية المنخفضة .

عوامل ترسيب الجبس الطبيعي : تتطلب عملية ترسيب الجبس ضمن تكوينات الصخور الملحية عدة عوامل هي:ـ
* وجود ذراع محدود من بحر ، أو بحيرة ، أو حوض مائي .
* تبخر مياه ضحلة في بيئة جافة .
* إعادة حقن الحوض بالماء .
* انخساف أو غوص متدرج لقاع الحوض .
* ترسب الأنهيدريت (CaSO4) أولاً من المحاليل المشبعة من جراء عملية التبخر .
ونتيجة لعمليات التجوية والتميؤ يتكون الجبس الذي يتواجد دائماً فوق الأنهيدريت في التتابع الصخري ويدل
على ذلك وجود بقايا متآكلة من بلورات الأنهيدريت ، كما أن التشققات الموجودة في الأنهيدريت تكون معبأة بالجبس .
أنواع الجبس الطبيعي
يتشكل الجبس الطبيعي على هيئة ثلاثة أنواع هي كبريتات كالسيوم مائية (CaSO4.2H2O) ، و كبريتات كالسيوم نصف مائية (CaSO4.1/2H2O) ، و كبريتات كالسيوم لا مائية (CaSO4) .
صور الجبس في الطبيعة : يوجد خام الجبس في الطبيعة في عدة أشكال أهمها :

جبسيت (Gypsite)

وهو راسب أرضي دقيق الحبيبات غيرنقي ومصحوب بالطين والرمل أو بالطبقات الحمراء .

سيلينايت (Selenite)



و يعد أجود أنواع الجبس وهو عبارة عن بلورات أحادية شفافة كاملة و متشققة .


المرمر (Alabaster )



وهو عبارة عن كتل دقيقة الحبيبات يتهافت عليها النحاتون لسهولة قطعها وتشكيلها , حيث ينحت على شكل أوانِ للأزهار أو الزخارف .








جبس صخري ( Rocky Gypsum)



وهو نوع متماسك قشري أو محبب وعادة ما يكون غيرنقي .


ألياف متوازية (Satinspar )


وهي عبارة عن جبس كثير التشقق , يوجد على هيئة ألياف متنوعة تتميز بلمعة الحرير



________________________________________
كيفية استخراج الجبس
يستخرج خام الجبس الطبيعي من أماكن تواجده في الأرض آلياً أو باستعمال المتفجرات بعدة طرق منها

التعدين السطحي

ويستخدم فيها طريقة الحفرة المفتوحة (Open pit) ، وذلك بعد إزالة الغطاء السطحي (Overburden) . ولتجنب تدميرالطبقات يراعى ثبات المنحدر، وصغرالمسافة الرأسية في الحفرة المفتوحة ، وعمل ضوابط أثناء التقليع، وتحليل عينات من الجبس عند كل مستوي .
التعدين تحت السطحي

وتعد طريقة الغرف والدعائم (Rooms and Pillars) هي الأكثر شيوعاً في التعدين تحت السطحي , ويتطلب التعدين التحت سطحي توفر متطلبات أساسية مثل وفرة الاحتياطي من الخام ، وأن يكون ذا جودة عالية ، و قريباً من الأسواق المستهلكة ، وتوفر وحدة معالجة الكلس ، والقدرة على منافسة المنتجات البديلة ، و رخص وسائل النقل .
صنـاعة الجبــس
تمر صناعة الجبس الطبيعي بعدة مراحل هي :

التكسير: وتتم بتكسير الخامات المستخرجة ـ بواسطة كسارات ـ إلي قطع صغيرة على مرحلتين إحداهما تكسير أولي لإنقاص حجمه إلى قطع صغيرة بحجم كف اليد ، والأخرى تكسير ثانوي ليصل إلى حجم العدسات . ثم يخزن في مستودعات تمهيداً لإرساله إلى المحمصة .

الاستخراج: و يتم ذلك بغسل الجبس ثم غربلته ، وفصل الشوائب ، وأخيراً التجفيف .

التحميص: يتم إرسال الجبس المكسر بعد عملية الاستخلاص من مستودعات التخزين إلى أفران خاصة عند درجة حرارة 130درجة مئوية لتحميصه ، ويبقى بداخلها مدة كافية لطرد ثلاثة أرباع الماء الذي يحتوي عليه الجبس الخام فتصبح صيغته الكيميائية CaSO4.1/2H2O .
CaSO4. 2 H2O + heat = CaSO4.½ H2O + 1.5 H2O

وينتج عن ذلك نوعين من الجبس ، هما : جبس ألفا نصف مائي و جبس بيتا نصف مائي ، و يتشابه النوعان في التبلور، لكن الأول أقل قابلية للتفاعل والذوبان ، وبالتالي يتطلب كمية كبيرة من الماء وفترة أطول للتصلب ، وهوالأكثر إنتاجاً واستخداماً .



الطحن: يرسل الجبس بعد تحميصه إلى المطاحن لطحنه ، ويمكن معايرة هذه المطاحن للحصول على النعومة المطلوبة .

التعبئة: يرسل الجبس المطحون إلى مستودعات خاصة تمهيداً لتعبئه في الأكياس . ويتم قبل تعبئته في الأكياس أخذ عينات منه لإجراء عدد من الاختبارات لمعرفة مدة التصلب ، والنقاوة ، وقوة السحق والانحناء ، و نوع الشوائب ونسبة كل منها ليتم تصنيفه على ضوء تلك النتائج .




الجبس الصناعي

يمكن الحصول على الجبس الصناعي بكميات متفاوتة بعدة طرق صناعية منها :

صناعة وتنقية الأحماض العضوية

حيث تتشكل كميات قليلة من كبريتات الكالسيوم اللا مائية كمنتج ثانوي لعملية تنقية الأحماض مثل حامض الستريك , والأوكساليك , والطرطريك . ومثال ذلك تحضير الجبس الصناعي من تفاعل الأملاح لحامض الأوكساليك مع الماء وحامض الكبريتيك وفقاً للمعادلة التالية :
CaC2SO4 + 2H2O + H2SO4 -------> CaSO4.2H2O + H2C2O4

الغازات الناتجة عن عمليات نزع الكبريت

ويتم ذلك بامتصاص غاز ثاني أكسيد الكبريت ( SO2 ) - المرافق لغاز المداخن – في الماء ، وترسيبه بواسطة هيدروكسيد الكالسيوم ، ثم أكسدة الناتج للحصول على الجبس الصناعي ، وفقاً للتفاعلين التاليين :
x2SO2 + 2Ca(OH)2 -------> 2CaSO3.1/2H2O + H2O
x3H2O + 2CaSO3.1/2H2O + O2 -------> 2CaSO4.2H2O

صناعة حمض الفسفور

ويتم الحصول منها على كميات كبيرة من الجبس الصناعي وذلك عند تفاعل الفوسفات الطبيعية مع حمض الكبريت وفقاً للتفاعل التالي :
Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 10H2O --------> 3H2PO4 +5CaSO4.H2O + HF

يصعب استخدام الجبس الصناعي الناتج من صناعة حمض الفسفور – مقارنة بالطريقتين السابقتين – نظراً لاحتوائه على بعض الشوائب التي تشتمل على مواد عضوية ، وقلويات ذوابة وأملاح مغنيسيوم ، وأملاح قليلة الذوبان مثل سداسي فلورسيليكات الصوديوم ( Na2SiF6) وفوسفات وفلوريدات .


ويمكن إزالة الشوائب على عدة خطوات :
_ غسل المنتج لإزالة الشوائب القابلة للذوبان مع إزالة الشوائب العضوية بعملية الطفو .
_ تجفيف المنتج بنزع الماء جزئياً .
_ تبلورالمزيج الناتج المكون من كبريتات كالسيوم ثنائية الماء وكبريتات كالسيوم نصف المائية , وذلك لإزالة الشكل الإبري الموجود في الجبس الذي قد يسبب صعوبات أثناء تصنيع أخرى .
_تحبحب وكلسنة المنتج في فرن دوار وطحنه إلى جسيمات بالحجم المرغوب فيه .


________________________________________
خصائص ومميزات الجبس
تتمتع مادة الجبس بخصائص ومميزات تجعلها دائماً في طليعة المواد الأساسية المستعملة في صناعة البناء , ومن أهم تلك المميزات ما يلي : مقاومة الحريق , امتصاص وعزل الصوت , عزل الحرارة , خصائص ميكانيكية جيدة إذ تتراوح قوة الانحناء ما بين 40-60 كجم/سم2 , وذلك حسب نوع الجبس المستعمل , ونسبة الماء فيه , كما يمكن تحسين هذه الخصائص , وخاصة زيادة قساوة سطحه , وزيادة قوة الانحناء بخلط الجبس بمواد أخرى مثل الصوف الزجاجي , إعطاء درجة نقاوة جيدة ومختلفة للأسطح , لون أبيض جميل يمكن طلاؤه بأي لون من الدهان , طول البقاء لمدة طويلة خاصة إذا استعمل بشكل فني , سهولة استعماله وتشكيله في دقائق بسبب سرعة تصلبه , زهادة الثمن حيث يعد أرخص مواد البناء الرئيسة .
استخدامات الجبس
يدخل الجبس في العديد من الصناعات التي لها مساس بحياة الإنسان اليومية ، و في مجالات مختلفة من أهمها ما يلي :
البنـاء
يشكل الجبس المكلسن (جص باريس) حوالي 95% من استخدامات الجبس ، و تتراوح نقاوته مابين 85ـ95%، ويعتمد أساسا على تسخين الجبس إلى 130 درجة مئوية ، فيفقد الماء ذا الرابطة الضعيفة الداخلة في تركيبه فيتحول إلى جبس نصف مائي CaSO4.1/2H2O يعرف تجارياً باسم ستوكو (Stucco ) ، وتتمثل أكثر استخداماته في البناء مثل لاصقات الجدران ، والألواح اللاصقة ، والأسقف المعلقة ، وبطانة الجدران ، والقواطع ، وعوازل حرارية .




الزراعة
يتكون الجبس المستخدم في الزراعة من كبريتات الكالسيوم المائية بنسبة لا تقل عن 70% ، وكربونات الكالسيوم بنسبة تتراوح ما بين 10-15% ، وأكاسيد حديد وأكاسيد الومنيوم بنسبة 1.2 % وكلوريد صوديوم في حدود% 0.5 .
يستخدم الجبس الزراعي في تحسين خواص التربة حيث يعوض نقص التربة من الكالسيوم والكبريت ، ومعالجة الأملاح الضارة والقلويات الموجودة في التربة .



ويتميز بأنه غيرمكلف ، وسهل الاستعمال ، فضلاً عن انخفاض آثاره السلبية على البيئة عند استعماله مقارنة بالمضافات الكيميائية الأخرى المستعملة في تحسين التربة .

الطب
تستخـدم النوعيات الممتازة من الجبس المكلسن في أغراض طبيـة لعمل جبائر كسـور العظام .



الصناعة
يدخل الجبس في العديد من الصناعات منها : الأسمنت البورتلندي حيث يضاف بنسبة 3-6 % بهدف تأخير سرعة تصلبه , صناعة الزجاج لتسهيل عملية طرد الغازات , صناعة البويات والصمغ ، كما يستخدم في صناعة حشو الورق ، وفي تركيب الطين المستخدم في عمليات حفر آبار النفط , صناعة الجير وحامض الكبريت ، وذلك عند تسخينه في أفران محدودة التهوية عند درجة حرارة 1093 درجة مئوية . المصادر مجلة العلوم والتقنية

موضوع شيق وجميل اخى زين به معلومات دقيقه عن خام الجبس
نتمنى المزيد من مواضيعك العلميه احييك
تقبل مرورى

بجد موضوع رائع جدا تقبل خالص احترامى واشكرك على الافادة العظيمه

شكرا لك معلومه حلوه

شكراً لك مع أطيب تحياتي