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Meyers Konversationslexikon

Autorenkollektiv, Verlag des Bibliographischen Instituts, Leipzig und Wien, Vierte Auflage, 1885-1892

Schlagworte auf dieser Seite: Kupfer

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Kupfer (Raffination des Schwarzkupfers).

eisenarmen Mansfelder Kupferschiefer in bis 9,5 m hohen Öfen verschmolzen. Die Weite der Öfen im Schmelzraum richtet sich hauptsächlich nach der zu erzielenden Produktion. Je größer dieselbe sein soll, um so mehr Brennmaterial und Verbrennungsluft (Gebläsewind) bedarf es in einer gewissen Zeit. Bei kleinen Produktionen läßt man den Wind durch eine Öffnung (Form) in den Schmelzraum treten, bei größerer durch zwei und drei Öffnungen; für die größte Produktion verteilt man eine noch größere Anzahl Formen symmetrisch um den runden Schmelzraum. Derartige Öfen (Mansfeldsche, Pilzsche Öfen) sind neuerdings (Fig. 1 u. 2, Tafel "Kupfer") mehrfach in Anwendung gekommen und besitzen nachstehende Einrichtung: A Ofenschacht, z. B. 9,414 m hoch, 1,88 m unten und 2,2 m oben weit. a Windformen, b Schlackenabfluß, c Stichöffnung für den Rohstein, welcher durch die Rinne d und die Verteilungsnäpfe e in ein Wasserbassin f fließt, um in kleinen Stücken (Granalien) erhalten zu werden. g Windleitungsröhre, h Gaskanäle, in die Abzugsröhren l mündend, k Parryscher Chargiertrichter, m Kernschacht, n Rauhgemäuer, auf Eisensäulen o ruhend. (Vgl. auch den beim Blei beschriebenen Pilzschen Ofen, Tafel "Blei", Fig. 9-11.) Wie oben bemerkt, wird der Rohstein entweder stark geröstet auf Schwarzkupfer verschmolzen, oder schwächer geröstet und zu Kupfer-, Mittel- oder Spurstein konzentriert (gespurt). c) Das Schwarzkupferschmelzen. Dasselbe geschieht in ähnlicher Weise wie das Erzschmelzen, nur wird das reduzierte K. nicht mehr an Schwefel gebunden, sondern scheidet sich im metallischen Zustand, durch andre reduzierte Metalle mehr oder weniger verunreinigt, als Schwarzkupfer aus, während der größte Teil der fremden Metalloxyde verschlackt wird. Sollte sich wie gewöhnlich in dem totgerösteten Rohstein noch etwas Schwefel finden, so nimmt derselbe einen entsprechenden Teil K. auf und scheidet sich als dünne Schicht (Dünnstein) auf dem Schwarzkupfer ab; letzteres enthält meistens 90-96. Proz. K.

2) Bei dem Flammofenprozeß (englischen Prozeß) werden sämtliche vorher bezeichnete Operationen im Flammofen ohne Kohlenzusatz vorgenommen. Der Schwefel wirkt dabei als Reduktionsmittel; bei dem Rohschmelzen setzt sich das durch Rösten entstandene Kupferoxyd mit dem vorhandenen Schwefeleisen in Schwefelkupfer und Eisenoxyd um, und beim Schwarzkupferschmelzen wirken Kupferoxyd und Schwefelkupfer in der Weise aufeinander, daß K. entsteht und schweflige Säure entweicht. Das Garmachen des Schwarzkupfers und das Hammergarmachen des Garkupfers zu geschmeidigem oder raffiniertem K. findet in einer Tour statt (Raffinationsprozeß). a) Das Rösten der Erze geschieht in großen Flammöfen, z. B. von 3,5 m Breite und 6,5 m Länge (Fig. 6, Tafel "Kupfer"), indem man die Erze von Zeit zu Zeit durch seitliche Arbeitsöffnungen umkrählt, bis genügende Entschwefelung eingetreten ist. b Herd, e Chargieröffnungen, l Fuchs, u nach dem Schornstein führender Kanal, k Zunge zur Milderung der Hitze auf dem Herd hinter der Feuerbrücke. b) Das Rohschmelzen der gerösteten Erze erfolgt mit sauren Schlacken oder Quarz, wenn das Erz nicht solchen in genügender Menge enthält, in einem Flammofen, wobei die beim Rösten gebildeten fremden Oxyde verschlackt werden, während der rückständige Schwefel teils das Kupferoxyd reduziert, teils das reduzierte K. schwefelt und damit Rohstein, Bronzestein oder Regulus bildet. Der Flammofen hat nachstehende Einrichtung (Fig. 8, Tafel "Kupfer"): A Sandherd mit seitlichem Rost R; D Schlackenloch, durch welches die Schlacken vom Rohstein weg in die Sandformen F abgezogen werden; E B Stichkanal, durch welchen der Stein in das mit Wasser gefüllte Bassin G abgelassen wird, um denselben behufs schnellerer Röstung zu granulieren; W Winde zum Emporheben des mit Granalien gefüllten Siebkastens; K Esse. Der granulierte Rohstein wird entweder behufs weiterer Reinigung oder Konzentration des Kupfergehalts wiederholt im Flammofen abgeröstet und mit sauren Zuschlägen auf Konzentrationssteine (Blaumetall, Weißmetall, Pimpledmetall) verschmolzen, und diese Steine werden dann auf Schwarzkupfer verarbeitet, oder der Rohstein wird gleich auf solches zu gute gemacht. c) Das Schwarzkupferschmelzen. Der Stein wird ohne Zuschläge im Flammofen eingeschmolzen, die unter Luftzuführung dabei entstandene Schlacke wiederholt abgezogen, dann die Temperatur bei Luftzutritt erniedrigt, um aus einem Teil der Schwefelmetalle Oxyde, namentlich Kupferoxydul, zu erzeugen. Wird jetzt wieder rasch stärker erhitzt (aufgeschmolzen), so wirken Oxyde und Schwefelmetalle aufeinander, und es entsteht unter Entwickelung von schwefliger Säure Schwarzkupfer. Durch Wiederholung des abwechselnden Abkühlens und Wiederaufschmelzens (Röstschmelzen, Roasten) entfernt man den Schwefel allmählich immer mehr und erhält zuletzt, indem man entstandene Schlacken öfters abzieht, blasiges Schwarzkupfer.

II. Raffination des Schwarzkupfers.

Die im Schwarzkupfer enthaltenen Verunreinigungen Antimon, Arsen, Blei, Eisen, Kobalt, Nickel, Schwefel, Wismut etc. (Mansfelder Schwarzkupfer enthält: 88-95 Proz. K., 1,4-3,5 Proz. Eisen, 1-6 Proz. Blei, 1-4 Proz. Zink, 0,5 Proz. Nickel und Kobalt, 0,5-1 Proz. Schwefel) machen dasselbe für die technische Verwendung unbrauchbar, und deshalb werden die Verunreinigungen durch einen oxydierenden Schmelzprozeß (Raffination, Garmachen) entfernt. Eisen, Zink und Blei lassen sich am leichtesten, in zweiter Reihe Nickel, Kobalt und Wismut und am schwierigsten Antimon und Arsen entfernen. Die Gegenwart von 0,5-1 Proz. Blei erleichtert die Raffination, indem Bleioxyd die fremden Metalle verschlackt. Das durch Einwirkung von Luft auf geschmolzenes K. sich bildende Kupferoxydul (Cu2O ^[Cu_{2}O]) wird vom geschmolzenen Metall gelöst und wirkt dann oxydierend auf die Verunreinigungen, deren Oxyde sich mit der Kieselsäure der Herdmasse zur Garschlacke verbinden, welch letztere vom geschmolzenen Metall abgezogen wird. - Soll das K. möglichst vollständig von den Verunreinigungen befreit werden, so muß zuletzt überschüssiges Kupferoxydul vorhanden sein, wodurch indessen das K. spröde, brüchig und nicht hämmerbar wird; ein solches übergares oder rohgares K., welches durchschnittlich 6-8 Proz. Kupferoxydul enthält, wird schließlich durch einen Reduktionsprozeß in hammergares oder raffiniertes K. (Raffinad) verwandelt. Das Raffinieren des Schwarzkupfers wird in einem dem Erzschmelzofen ähnlichen Flammofen ausgeführt, welcher nur, zur Erzielung höherer Temperaturen, einen kleinern Herd und einen größern Feuerungsraum hat, auch nicht mit einer Stichöffnung versehen ist, weil das K. durch die dem Rost gegenüberliegende Arbeitsöffnung mittels Kellen aus einer Vertiefung des Herdes ausgeschöpft wird. Das Schwarzkupfer wird bei geschlossener Arbeitsöffnung in hoher Temperatur und bei Zuführung von Luft durch Kanäle hin-^[folgende Seite]