Titel: Pelouze, über ein neues Verfahren zur metallurgischen Behandlung der Kupfererze.
Autor: Pelouze, Théophile Jules
Fundstelle: 1848, Band 107, Nr. XXXI. (S. 121–127)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj107/ar107031

XXXI. Bericht über ein neues Verfahren zur metallurgischen Behandlung der Kupfererze; von Hrn. Pelouze.

Aus den Comptes rendus, Nov. 1847, Nr. 21.

Das neue Verfahren der HHrn. Rivot und Phillips zur Behandlung der Kupferkiese22) ist eine Verbesserung der Methode, welche der Engländer Napier erfand. Letztere23) 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, |122| 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.

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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 |124| 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.
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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.
|126|

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.
Kohks24), 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:

Holz
Holzkohlen
Kohks
1,30
2,00
2,70

21 Fr.
Handarbeit 3 „ 60 Cent.
Allgemeine Kosten 4 „ – „
––––––––––––
28 Fr. 60 Cent.
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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.

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Es wurde im polytechn. Journal Bd. CV S. 187 mitgetheilt.

|121|

Man vergl. dessen Patentbeschreibung im polyt. Journal Bd. XCVII. S. 293.

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Wir haben den Preis der Kohks so angenommen, wie er 10 Fr. für Steinkohlen entspricht; sie sind zu Chessy aber viel theurer.

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