Titel: Whelpley und Storer's allgemeine metallurgische Methode des Ausbringens geschwefelter Erze.
Autor: Hunt, T. Sterry
Fundstelle: 1867, Band 185, Nr. LXXXII. (S. 285–288)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj185/ar185082

LXXXII. Ueber die allgemeine metallurgische Methode des Ausbringens geschwefelter Erze von Dr. J. Whelpley und J. Storer in Boston; Bericht von T. Sterry Hunt.

Aus dem American Journal of science and arts durch das Mechanics' Magazine, Juli 1867, S. 42.

Die erste Stufe in dieser Behandlung der Erze ist ihre Zerkleinerung, welche durch zwei neue und sinnreich angeordnete Maschinen, den Brecher (breaker) und den Zerstäuber (pulverizer) geschieht.

Der Brecher besteht aus einer horizontalen kreisrunden Tafel von massivem Eisen, 42 Zoll im Durchmesser, welche sich beiläufig 1000 mal in der Minute umdreht; auf ihrer Oberfläche sind vier oder mehr Radien von massivem Hartguß befestigt und die ganze Fläche ist mit einem verticalen, siebartig durchlöcherten Kranz umgeben. Die Erze werden in höchstens 6 Zoll großen Stücken dem rotirenden Apparate von oben her zugeführt und durch das Anprallen an die massiven Radien zerkleinert, an die Wand der Trommel geworfen, von wo die nicht durch die Sieblöcher gehenden gröberen Theile wieder zurückgeschleudert werden, bis sie die erforderliche Kleinheit erreicht haben. Eine solche Maschine soll bei einem Kraftaufwand von 15 Pferdestärken 18–20 Tonnen Quarz oder harte Erze per Stünde zu grobem Kiessand zerkleinern.

Der Zerstäuber ist als eine Luftmühle (air-mill) zu bezeichnen und besteht in einer mit Armen oder Schaufeln versehenen Horizontalwelle, welche sich 1000 bis 3000 mal per Minute innerhalb eines innen stahlgefütterten Cylinders von 18 bis 40 Zoll Durchmesser umdreht, so daß höchstens 1 Zoll Zwischenraum bleibt.

Das vorher in dem Brecher zerkleinerte Erz wird an der einen Seite des Cylinders eingeschüttet; diese Seite ist von einer mit kleinen Oeffnungen versehenen Platte bedeckt, in deren Mitte die Einschüttöffnung sich befindet. Die andere Seite des Cylinders ist durch eine Wand geschlossen, welche eine centrale Oeffnung besitzt; an dieser ist ein gewöhnlicher saugender Ventilator angebracht, welcher in der Regel auf derselben Welle wie die Schaufeln des Zerkleinerungsapparates sitzt. Wird der Apparat in Bewegung gesetzt und das Erz eingeschüttet, so verwandelt die gegenseitige Reibung der Erzpartikeln, welche durch die Schaufeln im ganzen Cylinder umhergeschleudert werden, die groben Körner allmählich |286| in den feinsten Staub, welchen der an der einen Seite wirkende Ventilator aufsaugt und in weite Kammern bläst, wo er sich absetzen kann.

Eine solche Luftmühle von 42 Zoll Durchmesser verwandelt mit einem Kraftaufwand von 15 Pferdestärken 2000–3000 Pfd. Quarz per Stunde in feinen Staub, wie er kaum durch Stampfwerke zu erhalten ist.

Die Röstung der gepulverten Erze geschieht in einem Apparate, welchen die Erfinder Wasserofen (water-furnace) benennen. Er besteht in einem Ofenschacht von 20–38 Fuß Höhe, aus Ziegeln mit doppelter Wand gebaut und von kegelförmiger Gestalt. Die Weite beträgt am oberen Ende 3–4 Fuß, am unteren 4–6 Fuß. Am oberen Ende münden vier Feuerungen in den Ofenschacht, dessen oberes Ende geschlossen und mit einem starken Ventilator in Verbindung gebracht ist. Dieser bläst außer einer reichlichen, zwischen den Doppelwänden des Ofens vorher erhitzten Luftmenge die Erze und Kohlen, beide in Staubform, in den Ofen hinein gegen dessen Boden.

Die Effecte des in heißem Windstrom verbrennenden feinzertheilten Kohlenstaubes sind überraschend. Derselbe entzündet sich an der Flamme der vier Feuerungen und entwickelt wegen seiner großen Oberfläche eine intensive Hitze und eine außerordentliche Lichtmenge. Der Feuerstrom, welcher den Ofen erfüllt, kann nach Belieben durch Aenderung des Verhältnisses zwischen Luft- und Brennstoffmenge reducirend oder oxydirend gemacht werden.

Ich sah, daß 12 Fuß über dem Ofenende die Flamme noch so mächtig wirkt, daß eine 1 Fuß starke eiserne Stange rasch weißglühend wurde, und als man sie an beiden Enden (2 Fuß von einander) unterstützt hatte, in 40 Secunden weich wie Wachs wurde und, ihrem eigenen Gewichte nachgebend, sich durchgebogen hatte.

Diese Steigerung der Heizkraft durch Zerkleinerung des Brennstoffes ist leicht erklärlich, wenn man bedenkt, daß 1 Kubikzoll Kohle zu Partikelchen von 1/500 Zoll Größe reducirt, dem Sauerstoff der Luft eine Oberfläche von nicht weniger als 21 Quadratfuß darbietet. Von dieser Anwendungsart des Brennmaterials kann man sich daher wichtige Resultate zum Heizen von Flamm-, Muffel- und Glasöfen, sowie für die Eisenfabrication und Dampferzeugung versprechen.

Die Röstung schwefelhaltiger Erze erfordert jedoch nur eine vergleichsweise niedere Temperatur, sowie die reichliche Zufuhr von Sauerstoff.

Ist der Wasserofen zur Rothgluth erhitzt, so treibt man den Erz |287| staub, mit oder ohne Kohlenbeimengung, mittelst eines kleinen Ventilators in den großen Luftstrom hinein, welcher in dem Ofenschacht abwärts unterhalten wird.

Der Schwefel und die metallischen Basen werden rasch oxydirt und die gerösteten Materien fallen in einen Wasserbehälter hinab, während der Luftstrom durch eine Reihe Kammern zieht, welche über dem Wasserbehälter erbaut sind und auf diesen sich öffnen. Dieser Bewegung und dem Absetzen der Erze wird durch eine Ventilatorwelle nachgeholfen, welche am Ende der Reihe angebracht und mit Schaufeln versehen ist, die bei jeder Umdrehung in das Wasser des Behälters tauchen.

Dadurch wird die letzte Kammer mit einem feinen Sprühregen erfüllt, welcher das Niederfallen der gerösteten und noch suspendirten Erztheilchen und die Absorption der schwefligen Säure befördert.

Der etwaige Ueberschuß von letzterer wird, wenn keine andere Verwendung desselben beabsichtigt wird, durch einen ähnlichen Sprühapparat mittelst Kalkmilch oder eines anderen derartigen Mittels absorbirt.

Wenn man schwefelhaltige Kupfererze abröstet, wird der Wasserbehälter mit einer Lösung von Chlornatrium und Chlorcalcium gefüllt, wodurch einerseits die Absorption der schwefligen Säure vollzogen und andererseits das Kupferoxyd in Kupferchlorür verwandelt wird. Ich habe diesen von Whelpley und Störer vorgeschlagenen Proceß einer Prüfung unterzogen und gefunden, daß die stattfindende Reaction ausgedrückt werden kann durch die Formel:

CaCl (NaCl) + SO² + Cu²O² = SCaO⁴ + Cu² Cl,

d.h. 1 Aeq. aufgelöste Chlorüre geben mit 1 Aeq. schwefliger Säure und 2 Aeq. Kupferoxyd 1 Aeq. schwefelsaures Salz (von Kalk oder Natron) und 1 Aeq. Kupferchlorür.

Eine Lösung von Chlorcalcium, welche Kupferoxyd suspendirt enthält, absorbirt rasch die schweflige Säure und wird bei geeigneter Concentration in ein weißes krystallinisches Magma von Gyps und Kupferchlorür verwandelt. Letzteres Salz löst sich, wie ich gefunden habe, in einer kochend heißen Lösung von Chlorcalcium und fällt beim Abkühlen daraus nieder, ein Verhalten, welches sich vielleicht im Großen zur Trennung des Kupfers von einigen anderen Metallen benutzen läßt. Gewöhnlich aber wird die Fällung des Kupferchlorürs durch die Gegenwart von Chlornatrium in der Lösung des Wasserbehälters verhindert.

Das geröstete und oxydirte Erz wird in dem Wasserbehälter, der sich 60 Fuß oder noch länger unter dem Ofen und seinen Kammern hin erstreckt, durch eine eingetauchte und rotirende Schraube langsam weiter bewegt und gelangt am Ende des Behälters, nachdem es von oxydirtem |288| Kupfer befreit ist, in einen Sumpf, aus dem es, falls noch unzersetzte Schwefelmetalle darin sich vorfinden, ohne weitere Vorbereitung dem Röstproceß im Wasserofen nochmals unterworfen wird.

Ein stets vorkommender geringer, aber wandelbarer Gehalt an Eisenchlorür kann nach meinen Untersuchungen durch Zusatz von Kupferoxyd niedergeschlagen werden, wobei folgende Reaction stattfindet:

3 (CuO) + 2 (FeCl) = Cu²Cl + CuCl + Fe²O³.

Die erhitzte Lösung wird, nachdem der Gyps und die anderen unlöslichen Körper davon getrennt sind, mit einer Quantität Kupferoxyd versetzt, welche hinreicht das Eisen zu fällen. Kupferoxydul bringt bei hinreichendem Luftzutritt ein gleiches Resultat hervor.

Nun wird aus der Chlorürlauge mittelst zugesetzter Kalkmilch das Kupfer als Oxydhydrat niedergeschlagen und dieses zu metallischem Kupfer reducirt. Hiermit ist das Chlorcalciumbad regenerirt und kann wieder zur Füllung des Ofenbenbehälters benutzt werden; außer den Elementen der Erze und dem Sauerstoff der Luft ist der Kalk das einzige Reagens, welches in dem Proceß fortdauernd consumirt wird.

Um goldhaltige Schwefelmetalle zu verarbeiten, kann man den Schwefel durch denselben Röstproceß verjagen und bedient sich nur in dem Falle des Chlorürbades zur Füllung des Behälters, wenn auch der Kupfergehalt der Erze gewonnen werden soll. Im anderen Falle nimmt man reines Wasser zur Condensation. Das Gold findet sich in dem Schlamme des Behälters feinzertheilt in einem Zustand, welcher der Amalgamation außerordentlich günstig ist.

Die Erfinder der besprochenen Processe behaupten, daß das Kupfer auf diesem Wege für ein Drittel der Kosten der gewöhnlichen Methode dargestellt werden kann. Der geringe Brennstoffaufwand und die angewendeten mechanischen Hülfsmittel gestatten die Verarbeitung großer Mengen von Material in kurzer Frist, daher man die neue Methode überall vortheilhaft finden dürfte, wo geringhaltige Erze vorkommen, wo die Transportmittel schlecht sind und das Brennmaterial theuer ist.

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