התכת הנחושת מן העפרות התבצעה באחד-עשר מחנות, שחלקם שימשו גם למגורי הפועלים ולאחסון. בתקופה זו השתכללו תנורי ההפקה: התנורים נבנו כגומה חפורה בקרקע, רובם מדופנים באבנים ובחומר. קוטרם ועומקם כ-45 ס"מ, ושניים או שלושה זוגות מפוחים עשויים צינורות של עור וחרס הוחדרו לתוך התנור בנטייה כלפי מטה ולצד הפנימי חוברו מגני מפוח. גוף המפוח היה עשוי מקערת אבן גדולה, שהייתה מכוסה ביריעות עור ובה פתח עם שסתום. כל פועל הפעיל ברגליו זוג מפוחים. תהליך ההתכה היה מורכב למדי: תחילה הבעירו בתנור במשך שעתיים פחמי עץ, תוך הפעלת המפוחים. כאשר הושגה הטמפרטורה הדרושה (כ-1,200 מעלות צלזיוס), הוכנסו לתנור בהדרגה עפרת נחושת כתושה, תחמוצת ברזל ופחמים. תפקידה של תחמוצת ברזל היה לשמש כתלחים- להנמיך את טמפרטורת ההתכה ולהפחית את צמיגות הסיגים. כעבור חמש שעות נוספות של הפעלת התנור והמפוחים הצטברה הנחושת המותכת הכבדה יותר בתחתית התנור, ומעליה הסיגים המותכים. בשלב זה פתחו בחזית התנור פתח, שדרכו זרמו החוצה מרבית הסיגים. כיכר הנחושת הוצאה כנראה בעזרת מוט עם קצה מתכת. פעולה אחת של תנור דרשה כ-50 ק"ג עפרת נחושת, 100 ק"ג תחמוצת ברזל ו-150 ק"ג פחמי עץ. התוצאה הייתה 1.5 ק"ג נחושת נקיה וכ-25 ק"ג סיגים.
באחד מהמכרות המתוארכים לתקופה זו נמצאו 2 כרתושים ובהם כתובת פרוטו סינאית ובה כתוב "עז רומם".
תעשיית הנחושת הקדומה בבקעת תמנע בתקופת המקרא.
המבקר בעשור השני של המאה ה-21 בבקעת תמנע נחשף לנוכחות רבה של מצרים העתיקה, מלכיה ואליה, כמי שמקדמים את שיווק הפארק למבקרים. פיתוח הפארק ברוח זו היה תוצאה של גילוי מקדש הכורים ליד עמודי שלמה, על ידי פרופסור בנו רותנברג, בשנת 1969.
במקדש התגלה שפע של ממצאים, מצריים ומקומיים, ובעקבות הגילוי שויכו מכרות הנחושת ומחנות ההתכה למלכי מצרים המאות ה-13 וה-12 לפנה"ס, למומחים המצריים ולכושר הארגון שלהם. כיום, לאחר הצטברות מידע רב ממחקרים ארכאולוגיים ומטלורגיים בתמנע ובנחל עמרם ובאזור פונון (בצפון מזרח הערבה, בירדן), יש כיום צורך בתיקונים משמעותיים בתמונה ההיסטורית והטכנולוגית שהתקבלה ממחקרים קודמים.
דיון מפורט בשרידי מקדש הכורים, על ידי ד"ר עוזי אבנר (מרכז מדע ים המלח והערבה) הראה כי המקדש אינו מצרי אלא אתר פולחן של שבטי המדבר, שהתקיים לפני בואם של המצרים (בימי רעמסס השני, סביב 1280 לפנה"ס), המשיך לשמש בתקופת נוכחותם בתמנע (עד 1150 לפנה"ס), ולאחר הסתלקותם. המצרים הצטרפו לפינת הפולחן המקומית, הקימו לצידה תא פולחני שהוקדש לאלה חתחור, ופסלה הוצב בתא זה לצד האלים המקומיים אותם ייצגו מצבות אבן.
בעקבות הבנה חדשה זו נבדק מחדש חלקם של המצרים בכריית הנחושת, בתהליך התכתה ובאיגון העבודה. התברר כי פירי הכריה המשוכללים, שיוחסו למצרים אינם מצריים כלל, ובמצרים עצמה לא התגלה אף פיר כריה דומה. לעומת זאת, ישנן ראיות ברורות להתפתחותם המקומית של פירים אלה, בערבה. תנורים משוכללים להתכת נחושת, שיוחסו למצרים, תוארכו כולם בשיטות רדיומטריות לתקופה האסלאמית הקדומה (המאות 7–11 לספירה), ואילו במצרים הקדומה לא התגלה כל תנור דומה. התברר גם שארגון העבודה, על כל שלביה ומרכיביה, היו בידיהם של שבטי המדבר.
מחקר מחודש בבקעת תמנע מוביל מאז 2009 ד"ר ארז בן יוסף מאוניברסיטת תל אביב) מחפירותיו במספר אתרים בבקעה התקבלו תאריכים רדיומטריים רבים, ומהם עולה כי התקופה העיקרית של הפעילות הייתה המאה ה-10 לפנה"ס, כ-150 שנה לאחר הסתלקותם של המצרים. זוהי אמנם תקופתם של המלכים דוד ושלמה, אולם בכל הערבה לא התגלה עד כה ממצא כלשהו המעיד על מעורבותם של מלכי יהודה בתעשייה. נוסף לכך, תאריכים רדיומטרים רבים שהצטברו במהלך העשורים האחרונים מלמדים כי תעשיית הנחושת בבקעה התקיימה בתמנע מאז האלף ה-5 לפנה"ס, ובהקשר ישיר לתקופה הנדונה כאן- מאז המאה ה-17 לפנה"ס.
המחקרים האחרונים מעלים תמונה היסטורית, חברתית וטכנולוגית חדשה, שבה תושבי המדבר הם הכוכבים האמיתיים. הם היו בין המדענים הראשונים בעולם לפתח את המדעים שמאחרי הכרייה והתעשייה, והם התמידו בפיתוח הידע במשך אלפי שנים. כריית הנחושת, התכתה והמסחר בה היוו מרכיבים חשובים בתרבותם החמרית.
פעילות רומית ומוסלמית קדומה בתמנע.
מכיוון שהמכרה של סוף האלף השני לפנה"ס ותחילת האלף הראשון הקדים את ימי הרומאים והמוסלמים וניצל את רוב רובם של מרבצי הנחושת העיקרים בתצורת עברונה-עמיר, עיקר הפעילות של הרומאים והמוסלמים התרכזה בנחל עמרם ובאר אורה.
פולחן בבקעת תמנע.
ההסתכלות הכוללת על אתרי בקעת תמנע וסביבתה הקרובה מגלה שילוב מרשים של אתרי פולחן במערך התעשייתי של הכרייה וההתכה של הנחושת. בתמנע נמצאו אתרי פולחן פרהיסטוריים וממצאי פולחן ללא אלילים. לגבי האחרונים, רותנברג הניח כי ממצאים אלו קשורים לפולחן מדייני מתקופת הברונזה.
אתר הפולחן המרשים ביותר הוא מקדש לאלה חתחור. האתר התגלה סמוך לאחד מעמודי שלמה. השרידים הקדומים ביותר בו תוארכו לפי הממצא הארכאולוגי לתקופה הכלקוליתית המאוחרת, ונראה שעד אז לא היה זה אתר קדוש. בימי סתי הראשון הוקם במקום מקדש קטן (9 מטרים) לאלה חתחור. אך הוא נהרס והוקם מחדש בימי רעמסס השני. הרצפה רוצפה באבנים לבנות, הוקמה חצר מוגדלת (10 9 X מטרים) ובה היכל ומבוא הבנויים אף הם מאבנים לבנות. בחצר המקדש נמצאו אלפי מנחות. באמצע המאה ה-12 לפנה"ס נסוגו המצרים ממרחב המזרח התיכון ואז גם נסוגו כנראה מהאתר הפולחני הזה. מפעלי הכרייה הגדולים הוקמו כבר לאחר נסיגתם מתמנע. והמדיינים כנראה, הפכו את המקדש בשלב מאוחר יותר לאתר פולחן בעל אופי מקומי-שמי טיפוסי. הם הקימו שורה של מצבות והשתמשו בחלק מהפרטים האדריכליים של המצרים בשימוש משני.
בין שאר הממצאים הקשורים לפולחן במקום, נמצאו יריעות שלתוכן נארגו חרוזים. היריעות היו מקופלות ומוסתרות במערה, יחד עם כלי פולחן. יריעות אלו היו חלק ממשכן - מקדש של עמים נוודים, העשוי מאוהל. בין הממצאים בסביבת יריעות המשכן העתיק נמצא גם נחש נחושת, ומאוחר יותר אף נמצאה התבנית ממנה הנחש נעשה. עקב כך שלא נמצאו פסלי אלילים עם כלי הפולחן ועם היריעות, ההנחה של החוקרים היא שמדובר במשכן (או כיסוי של מקדש) מדייני. פירוש דומה נותנים הארכאולוגים למקדש הקטן שנמצא בתל ערד. בעקבות אמונתם של נוצרים בפטיסטים כי מדובר בגילוי יריעות המשכן המקראי וחלק מכלי הפולחן שלו, הובא לפארק תמנע דגם המשכן בגודלו הטבעי, שנבנה בידי נוצרים גרמנים, והוא מוצג למבקרים.
בבקעת תמנע התגלה תחריט סלע מימי רעמסס השלישי. בתחריט, המלך רעמסס מעניק מנחה לאלה חתחור. גובה הדמויות כ-80 ס"מ. במרכז הציור שני כרטושים שבהם סימנים של המלך.
כריית הנחושת לאחר קום המדינה.
פעילות כריית הנחושת התחדשה לאחר קום המדינה, וב-1951 הוקמו מכרות חדשים על בסיס כלכלי. בשנת 1954 הוקמה חברת מכרות נחושת תמנע כחברת בת של החברה הממשלתית מחצבי ישראל, ובשנת 1959 היא החלה בכרייה מסחרית של הנחושת, בעשרה מכרות פתוחים ותת-קרקעיים, באמצעות ציוד מכני כבד. בבסיס המכרות הפתוחים נחשפו סלעים של תצורת תמנע. במכרות נחפרו יותר מ-50 ק"מ של מנהרות תת-קרקעיות, במספר מפלסים המסתעפים מאחד המכרות הפתוחים. הקצה הדרומי של המכרה חובר לפיר שירות אנכי דרכו הועלתה העפרה ממעבה האדמה. המנהרות היו רחבות דיין לתנועת כלי רכב. כיום, בעקבות סגירת המפעל והפסקת שאיבת המים, מוצף המכרה התת-קרקעי ברובו במי תהום. המכרות ספקו בזמן הפעלתם 1.1 מיליון טון עפרה לשנה.
הפקת הנחושת נעשתה באמצעים כימיים וכללה כמה שלבים: כריית עפרת הנחושת והובלתה למתקני גריסה וטחינה, ערבוב העפרה והמסתה בחומצה גופרתית. בתהליך זה נוצרה גופרת נחושת. השקעת יתרת שחק הסלע הסיליקטי בשבע בריכות שיקוע ולאחר מכן הובלתו כפסולת לערבה. העברת גופרת הנחושת לשקתות שבהן שוקעו גרוטאות ברזל שקשרו אליהן את הגופרית. הנחושת שהופרדה שקעה והצטברה כצמנט, בריכוז של 77-83%. לאחר ייבוש הבריכות בשמש נותרה הנחושת בקרקעית, והיא נאספה ונשלחה לחו"ל להפרדה באמצעות תהליך אלקטרוליטי. היקף היצוא הגיע ל-16,000 טון בשנה.
בשנות ה-60 וה-70 עבדו במכרות תמנע כ-1,000 איש. בתקופה זו שימש המפעל מקור פרנסה חשוב לתושבי אילת ומנוף לפיתוח העיר. ב-1976 נסגרו מכרות הנחושת לראשונה עקב הפסדים תפעוליים שנבעו מירידת מחירי הנחושת בעולם. ב-1980 נעשה ניסיון לחדש את הפקת הנחושת, ולהוסיף לכך גם את הפקת המנגן. הניסיון לא עלה יפה ופעילות הכרייה נפסקה סופית ב-1984.
כיום מייצרים במפעל גופרת נחושת: ממרכז הארץ מביאים חוטי חשמל ישנים ומחו"ל - חומצה גופרתית. משרים אותם ביחד בדוודים גדולים שהטמפרטורה בהם מעל 100 מעלות ומתקבלת אבקה כחולה של גופרת הנחושת המשמשת בתעשיית הצילום, הדשנים, טיפול בבריכות וכדומה. לאחרונה זכתה החברה המקסיקנית אהמסה בזיכיון לחקירה וכרייה באזור, והתחילה בהפקה נסיונית בתהליכי כרייה מתקדמים.
הפיתוח התיירותי של פארק תמנע.