Titel: | Bericht über ein neues Verfahren zur metallurgischen Behandlung der Kupfererze; von Hrn. Pelouze. |
Fundstelle: | Band 107, Jahrgang 1848, Nr. XXXI., S. 121 |
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XXXI.
Bericht über ein neues
Verfahren zur metallurgischen Behandlung der Kupfererze; von Hrn.
Pelouze.
Aus den Comptes rendus, Nov. 1847, Nr. 21.
Pelouze, über ein neues Verfahren zur
metallurgischen Behandlung der Kupfererze.
Das neue Verfahren der HHrn. Rivot und
Phillips zur Behandlung der
KupferkieseEs wurde im polytechn. Journal Bd. CV S. 187
mitgetheilt. ist eine Verbesserung der Methode, welche der Engländer
Napier erfand. LetztereMan vergl. dessen Patentbeschreibung im polyt. Journal
Bd. XCVII. S. 293. bestand darin, die Kupferkiese nach vorläufigem
vollständigen Rösten in einem Flammofen zu schmelzen und die
Masse während ihres Schmelzens einem galvanischen Strom
auszusetzen, welcher einerseits durch die aus Graphit bestehende
Ofensohle und andererseits durch eine an der Oberfläche des Bads
aufgehängte Eisenplatte geleitet wird.
Die HHrn. Rivot und Phillips, welche schon vor zwei
Jahren von den zahlreichen Versuchen Kenntniß bekamen, die in
einem englischen Hüttenwert angestellt wurden, um Napier's Methode praktisch zu machen,
wiederholten die Versuche desselben im Kleinen im Laboratorium
der Bergwerksschule zu Paris und fanden sie vollkommen
bestätigt, überzeugten sich aber bald, daß das Eisen für sich
allein ohne Beihülfe des galvanischen Stroms das Kupfer
reducirt. Sie suchten diese Beobachtung zur metallurgischen
Behandlung des Kupfers zu benutzen, wobei sie
aber zahlreiche Schwierigkeiten zu überwinden hatten, welche
hauptsächlich darin bestanden, daß man eine große Menge Eisen
aufopfern mußte, um die Kupfersilicate zu reduciren. Auf
dieselben Schwierigkeiten waren auch die Metallurgen gestoßen,
welche Napier's Verfahren im Großen
anzuwenden versuchten.
Um die Versuche zur Lösung dieses wichtigen Problems in
hinreichendem Maaßstab anstellen zu können, ließen Rivot und Phillips zu Grenelle einen Flammofen bauen, welcher
250 Kilogr. geschmolzene Masse fassen konnte und worin sie 4000
Kilogr. Kupfererz aus Spanien, Deutschland und England
behandelten.
Wir wollen nun die Hauptresultate angeben, welche sie
erhielten.
Das Eisen wirkt auf mehrere Metallsilicate, wenn sie bei der
Rothglühhitze im Fluß sind, gerade so, wie bei niedriger
Temperatur auf die Auflösungen dieser Metalle.
Das Eisenoxydul, wenn es mit Kieselerde verbunden und der
Einwirkung der oxydirenden Flamme in einem Reverberirofen
ausgesetzt ist, geht noch schneller in Oxyd über, als wenn man
seine wässerigen Auflösungen der Luft aussetzt.
Wenn man Eisen in ein dreifaches Silicat von Kupfer, Kalk und
Eisenoxyduloxyd taucht, so wird nicht die geringste Menge Kupfer
niedergeschlagen, so lange nicht alles Oxyduloxyd zu Oxydul
reducirt ist: daraus muß man schließen, daß das Eisen, welches
man in ein Bad von kieselsaurem Eisenoxyduloxyd bringt, sich
darin zwecklos auflöst.
Rivot und Phillips kamen natürlich auf die Idee, die Wirkung des
Eisens großentheils durch diejenige der Kohle zu ersetzen. Erst
nachdem letztere einen beträchtlichen Theil des Kupfers zu
Metall reducirt hat und die Masse gehörig im Fluß ist, lassen
sie das Stabeisen auf das Silicat von Eisenoxydul, Kalk und
Kupfer wirken, welches nur 2 bis 3 Proc. Kupfer enthält.
Der Eisenverbrauch, anstatt das Gewicht des ausgebrachten Kupfers
zu übersteigen, was bei dem englischen Verfahren der Fall war,
beträgt dann nicht über 15 Proc. vom Gewicht des Kupfers.
Die gewöhnlichen Kupfererze, welche wie diejenigen in Cornwallis
aus Kupferkies mit Quarz und Schwefelkies als Gangart bestehen,
unterliegen nach dem neuen Verfahren einer Behandlung aus drei
Operationen bestehend:
1) Mahlen des Erzes zu einem feinen
Sand. Der Zweck dieser Operation ist, das nachfolgende
Rösten sehr leicht zu machen. Sie ist wenig kostspielig und wird
mittelst verticaler Mahlsteine ausgeführt.
2) Rösten der gepulverten Erze. Man
benutzt dazu einen ähnlichen Flammofen wie sie in den englischen
Hütten gebräuchlich sind. Es ist bei dieser Operation darauf zu
achten, daß das Erz nicht zusammenbackt; man beendigt sie durch
ein verstärktes Feuer, um die entstandenen schwefelsauren Salze
zu zersetzen.
Die Erfahrung hat bewiesen, daß der Schwefel fast vollständig
ausgetrieben werden kann, so daß das erhaltene geschmolzene
Kupfer nicht mehr als 4 bis 5 Tausendstel Schwefel enthält.
3) Schmelzen des gerösteten Erzes. Es
geschieht meinem Flammofen mit Zuschlag von Kalkstein oder den
erforderlichen Flußmitteln: die Reduction des Kupferoxyds
erfolgt durch die gleichzeitige Wirkung der Kohle und des
Eisens.
Die Erfinder dieses Verfahrens haben sich durch mehrere Versuche
überzeugt, daß die Kohle allein zum vollständigen Reduciren des
Kupferoxyds nicht hinreicht, man müßte denn einen Ueberschuß
derselben anwenden und zwar bei Weißglühhitze; in diesem Fall bekommt man aber ein
sehr eisenhaltiges Kupfer.
Dieses Schmelzen geschieht auf folgende Weise:
Das geröstete Erz wird mit dem gehörigen Quantum Kalkstein oder
Flußmittel gemengt, ferner mit magerer Steinkohle in kleinen
Stücken und in solchem Verhältniß, daß 2/3 Gewichtstheil Kohle
auf 1 Gewichtstheil Sauerstoff vorhanden ist, welcher dem
Eisenoxyd und dem Kupferoxyd entzogen werden muß. Uebrigens ist
dieses Verhältniß kein strenges und folglich von den
unvermeidlichen Abweichungen in der Zusammensetzung der Erze
unabhängig. Dieses Gemenge wird in den Ofen geschafft und
schnell in Fluß gebracht, wozu in dem erwähnten Versuchsofen 3
1/2 bis 4 Stunden Zeit nöthig waren. In einem großen Ofen
dürften nicht über 5 Stunden erforderlich seyn. Wenn die
Schmelzung vollständig ist, trennt sich das Kupfer in zwei
Theile: ein starker Antheil ist durch die Kohle niedergeschlagen
und der andere im Bad aufgelöst geblieben. Ein merkwürdiger
Umstand ist, daß dieses Bad immer denselben Gehalt zeigt,
welcher nur um 2 bis 2 1/2 Tausendstel Kupfer variirt.
Wenn das Bad geschmolzen ist, besteht die Operation darin, in die
Schlacke Eisenstangen zu bringen, welche gegen die Arbeitsthür
convergiren und horizontal an ihrer Stelle so erhalten werden,
daß sie mit einer schwachen Schicht geschmolzener Masse bedeckt
sind. Dieß erreicht man durch Kerben, welche in der der
Arbeitsthür entgegengesetzten Ofenwand angebracht wurden. In den
Ofen zu Grenelle kamen sechs Stangen, welche ungefähr 40 Kil.
wogen und 1000 Quadratcentimeter Oberfläche darboten;
dieser Fläche entsprechen 200 bis 220 Kilogr. Schlacken. Um die
oxydirende Wirkung der Ofenstammen zu vermeiden, wurde die
Oberfläche des Bades mit ein wenig Kohlenklein bedeckt.
Nach 3 bis 4 Stunden nahm man die Stangen heraus und ließ das
Kupfer und die Schlacke in ein Seitenbecken auslaufen. Die
Erfinder haben mich versichert, daß der Gehalt der letzten
Schlacken nicht über 5 bis 6 Tausendstel Kupfer beträgt; bei
einem Versuche, dem ich beiwohnte, enthielten sie 6 1/2
Tausendstel Kupfer. Das gewonnene Kupfer enthielt höchstens 4
Tausendstel Eisen und beiläufig oben so viel Schwefel. Um
walzbar zu werden, hätte es ein Gahrmachen erfordert.
Der Eisenverbrauch wechselte bei den Versuchen von 3 bis 6
Kilogr. Er hängt bloß davon ab, auf welches Quantum Schlacken
man das Eisen wirken läßt.
Wegen des geringen Gehalts der Schlacken an Kupfer ist das neue
Verfahren dem gewöhnlichen, sowohl dem in Cornwallis als dem in
Deutschland gebräuchlichen, zur Behandlung der Kupferkiese
vorzuziehen.
Nun bleibt noch die Hauptfrage übrig, nämlich die
Gestehungskosten des Products; ich zweifle nicht, daß die
Erfahrung im Großen zu Gunsten der Erfinder entscheiden
wird.
Angenommen man wolle den ordinärsten Kupferkies mit Quarz und
Schwefelkies als Gangart verarbeiten, welcher 7 bis 25 Proc.
Kupfer enthält und 10 Proc. Kalkstein zum Schmelzen erfordert,
so berechnen sich nach den Resultaten, welche man im Ofen zu
Grenelle erhielt, die Kosten der Kupfergewinnung
folgendermaßen:
Erste Operation. Zerreiben von 1000
Kil. Erz, 1 Fr. 50 Cent.
Zweite Operation. Rösten in einem
Flammfen, 2400 Kil. in 24 Stunden.
Auf 1000 Kil. rohen Erzes:
Steinkohle, 400 Kil.
à 10 Fr.
4 Fr.
Handarbeit, 1 Tag 2 Fr.
50
Cent.
2 „
50 Cent.
–––––––––––
6 Fr.
50Cent.
Dritte Operation. Schmelzen in einem
Flammofen, 3000 Kil. gerösteten Erzes (etwa 3600 Kil. rohem Erz
entsprechend) in 24 Stunden.
Auf 1000 Kil. rohen Erzes:
Steinkohle, 665 Kil.
à 10 Fr.
6 Fr.
65 Cent.
Handarbeit, 1 Tag
à
3 „
– „
Kalkstein und
Flußmittel
3 „
– „
Eisen, 15 Kil. à 25 Fr.
3 „
75 „
Reparaturen und
Werkzeuge
1 „
– „
––––––––––––
17 Fr.
40 Cent.
Auf 1000 Kil. rohen Erzes betragen die Kosten also 25 Fr. 40 Ct.
Das gewonnene Kupfer enthält 98 bis 99 Proc. reinen Kupfers.
Angenommen ein Erz liefere 8 Proc. Kupfer, so betragen auf 1000
Kil. Kupfer
die Kosten der
Behandlung
317 Fr.
50 Cent.
und für ein Erz,
welches 25 Proc.
ergibt
101 Fr.
60 Cent.
Für reichere Erze vermindern sich die Kosten, weil man in
derselben Zeit eine größere Menge davon behandeln kann und der
Eisenverbrauch von der Masse Schlacken abhängt, die auf einen
Gehalt von 2 bis 2 1/2 Proc. zurückgebracht wurden, welcher
Gehalt aber bei Anwendung reicher Erze viel geringer wird.
Für die besprochenen ordinärsten Erze sind die Hauptauslagen per 1000 Kil. Erz:
Steinkohlen
1065 Kil.
Eisen
10 bis 15 Kil.
Kalkstein und
Flußmittel
80 Kil.
Handarbeit
2 Tagelöhne.
Der Vorzug des Verfahrens von Rivot
und Phillips wird sich klar
herausstellen, wenn wir diese Kosten mit denjenigen der
verschiedenen gebräuchlichen Methoden vergleichen, hauptsächlich
mit der Behandlung der Kupfererze in Cornwallis, wobei ebenfalls
Flammöfen und Steinkohlen angewandt werden und welche man als
eine der wohlfeilsten betrachtet.
Die Kupferkiese, welche man in diesen Hütten (Südwallis)
behandelt, enthalten durchschnittlich 8 Proc. Kupfer. Gewöhnlich
besteht das Verfahren in drei Röstungen und drei Schmelzungen,
einem Rösten des zweiten Concentrationssteins und dem
Gahrmachen. Das neue Verfahren mit Eisen hat gegen diese Methode
den Vortheil, daß es die Anzahl der Operationen vermindert,
daher man weniger Aufseher und Oefen nöthig hat.
Die Materialien und Behandlungskosten für 1000 Kil. Erz betragen
in Südwallis nach den Angaben von Leplay (in seinem Cours de
l'école des mines):
Steinkohlen, 1600 Kil.
à 10
Fr.
16 Fr.
Handarbeit, 2
Tagelöhne
6 „
90 Cent.
Flußmittel
3 „
–
„
Verschiedene
Kosten
4 „
10 „
––––––––––––
30 Fr.
–
Cent.
Bei gleichem Preis der Steinkohlen kostet also die Behandlung von
1000 Kil. Erz nach der Methode von Rivot und Phillips statt 30
Fr. nur 25 Fr. 40 Cent., also um 17 Proc. weniger.
Da der Kohlenverbrauch bei dem neuen Verfahren geringer ist (1065
statt 1600), so läßt sich die neue Methode noch an Orten
einführen, wo die englische wegen des hohen Preises der
Steinkohlen nicht mehr anwendbar ist.
Zum Schluß wollen wir das neue Verfahren noch mit dem
Schachtofenbetrieb in Chessy vergleichen, wo man reiche Erze
(kohlensaures Kupferoxyd) verhüttet, die nicht geröstet zu
werden brauchen, was schon einen großen Unterschied in der
aufgestellten Rechnung macht.
Die Kupfererze von Chessy liefern bei der dortigen Behandlung 25
Proc. Kupfer; man schmilzt sie in einem Schachtofen mit Zuschlag
von Schlacken und Flußmitteln. Ein solcher Ofen gibt in 24
Stunden 700 Kil. Schwarzkupfer, welches 89 bis 90 Proc. reines
Kupfer und 10 bis 11 Proc. Eisen enthält und folglich ein sehr
langes Gahrmachen erfordert, wobei man ziemlich viel Kupfer
oxydiren muß, um die 10 bis 11 Proc. Eisen abzuscheiden und zu
verschlacken.
Der Verbrauch für 1000 Kil. Erz ist:
Kalkstein, 211 Kil. à 5 Fr.
10 Fr.
55 Cent.
KohksWir haben den Preis der Kohks so angenommen, wie
er 10 Fr. für Steinkohlen entspricht; sie sind zu
Chessy aber viel theurer., 811 Kil. à 1
Fr. 70
Cent.
13 „
78 „
Handarbeit, 8/10 bis 3
Fr
2 „
16 „
––––––––––––
26 Fr.
49 Cent.
Die Kosten der Behandlung nach diesem Verfahren sind also größer
als nach der Methode von Rivot und
Phillips, obgleich das Erz von
Chessy nicht geröstet zu werden braucht und das ausgebrachte
Kupfer viel unreiner ist.
Endlich wollen wir zur Vergleichung noch nach Leplay die Kosten für das Schmelzen
von 100 Kil. Kupfererz am Oberharz angeben:
HolzHolzkohlenKohks
1,302,002,70
21 Fr.
Handarbeit
3 „
60 Cent.
Allgemeine
Kosten
4 „
– „
––––––––––––
28 Fr.
60 Cent.
Die HHrn. Rivot und Phillips haben also zuerst eine
rasche Behandlung der Kupfererze in einem Flammofen erzielt,
indem sie als Reductionsmittel einerseits Kohle, sowohl vor als
nach dem Schmelzen, und andererseits Eisen nach dem Schmelzen
anwandten.
Beim Verhütten des vorher gerösteten Erzes in den gewöhnlichen
Schmelzöfen sind die Kohle und ihre gasförmigen
Verbrennungsproducte die einzigen Reductionsmittel. Man muß
dabei aber die reducirende Wirkung und die Temperatur so viel
als möglich mäßigen, damit nicht eine gewisse Menge Eisen
reducirt wird; auch enthält das ausgebrachte Kupfer in der Regel
6 bis 12 Proc. Eisen, während das nach der neuen Methode
gewonnene Kupfer kaum einige Tausendstel Eisen enthält.