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Kupfer (Gewinnung auf trocknem Weg; Schwarzkupfer).
in den ältern Formationen und besonders am Obern See in Nordamerika (hier in enormen Massen, häufig vergesellschaftet mit Silber, zum Teil in Gängen von bis 4,5 m Mächtigkeit, auch in Klumpen von mehr als 15,000 Ztr. Gewicht), am Ural, in Japan, China, Chile, Bolivia, Südafrika, Australien. Oxydiert findet sich K. als Kupferoxydul (Rotkupfererz Cu2O ^[Cu_{2}O] mit 88,8 Proz. K.) und als Kupferoxyd (Tenorit), als kohlensaures Kupferoxyd (Malachit CuCO3+Cu[OH]2 ^[CuCO_{3}+Cu[OH]_{2}] mit 57,3 Proz. K., Kupferlasur 2CuCO3+Cu[OH]2 ^[2CuCO_{3}+Cu[OH]_{2}] mit 55,1 Proz. K.), als phosphorsaures Kupferoxyd (Lunnit, Phosphorchalcit etc., mit phosphorsaurem Uranoxyd als Kupferuranit, Uranglimmer), als arsensaures Kupferoxyd (Euchroit, Olivenit, Abichit etc.), als vanadinsaures Kupferoxyd (Volborthit), als schwefelsaures Kupferoxyd (Kupfervitriol, Königit etc.), als chromsaures Kupferoxyd mit chromsaurem Bleioxyd (Vauquelinit), als Silikat (Kupfergrün CuSiO3+2H2O ^[CuSiO_{3}+2H_{2}O] mit 35,7, Dioptas H2CuSiO4 ^[H_{2}CuSiO_{4}] mit 39,9 Proz. K.), als basisches Chlorid (Atakamit Cu4O3Cl2+3H2O ^[Cu_{4}O_{3}Cl_{2}+3H_{2}O] mit 59,4 Proz. K.), als Schwefelkupfer (Kupferglanz Cu2S ^[Cu_{2}S] mit 79,7 Proz. K., mit Schwefeleisen als Buntkupfererz Cu3FeS3 ^[Cu_{3}FeS_{3}] mit 55,6 Proz. K., Kupferkies CuFeS2 ^[CuFeS_{2}] mit 34,6 Proz. K.), mit Schwefelblei und Schwefelantimon als Bournonit Pb2Cu2Sb2S6 ^[Pb_{2}Cu_{2}Sb_{2}S_{6}] mit 12,7 Proz. K., mit Schwefelarsen als Enargit Cu3AsS4 ^[Cu_{3}AsS_{4}] mit 48,3 Proz. K., mit Schwefelblei als Kupferbleiglanz und Alisonit, mit Schwefelsilber als Kupfersilberglanz oder Stromeyerit, mit Schwefelwismut als Kupferwismutglanz, mit Schwefelwismut und Schwefelblei als Nadelerz oder Patrinit und als Emplektit, in geringen Mengen auch in andern Glanzen, Kiesen und Blenden; dann findet es sich in den Fahlerzen u. im Weißgüldigerz (in der Kupferblende), als Arsenkupfer oder Domeykit und Kondurrit. Spuren von K. finden sich auch in einigen Quellen, im Meerwasser, in der Ackererde, in Pflanzen, in höhern und niedern Tieren, namentlich in Mollusken, deren Blut es blau färbt.
Gewinnung des Kupfers.
(Hierzu die Tafel "Kupfergewinnung".)
Das meiste K. wird aus geschwefelten Erzen (Kupferkies, Buntkupfererz, Kupferglanz), weniger aus Antimon und Arsen enthaltenden Erzen (Fahlerze, Bournonit, Enargit), aus oxydischen Erzen (Rotkupfererz, Malachit, Lasur, Dioptas und Atakamit) und aus gediegen K. gewonnen. Die Gewinnung des Kupfers erfolgt auf trocknem oder auf nassem Weg. Weitaus die größte Menge des Kupfers wird nach dem erstern Verfahren gewonnen, indessen findet gegenwärtig der nasse Weg bei armen oxydischen Erzen oder auch dann, wenn das K. bereits in Lösung ist (Zementwässer), sowie bei der Extraktion des Silbers aus gewissen hüttenmännischen Zwischenprodukten immer mehr Aufnahme.
A. Die Kupfergewinnung auf trocknem Weg,
zerfällt wesentlich in die Darstellung des Roh- oder Schwarzkupfers und in die Raffination des erhaltenen Schwarzkupfers.
Das Ausbringen des Kupfers läßt sich nicht durch ein einfaches reduzierendes Schmelzen vornehmen, sondern erfordert eine ganze Reihe umständlicher, verschiedenartiger Operationen, über welche im folgenden eine kurze Übersicht gegeben ist.
Die geschwefelten Erze werden zunächst bei Luftzutritt so lange, ohne Schmelzung herbeizuführen, erhitzt (Rösten), bis der größte Teil der fremden Schwefelmetalle in Metalloxyde übergegangen ist, teilweise auch das Schwefelkupfer in Kupferoxyd, wobei zugleich auch Sulfate entstehen. Gleichzeitig werden etwa vorhandenes Antimon, Arsen und Bitumen durch die Röstung mehr oder weniger vollständig entfernt. Wird nun das Röstgut unter Zusatz kieselsäurehaltiger Zuschläge mit Kohle in einem Schachtofen geschmolzen (Erz- oder Rohschmelzen), so wird das Eisenoxyd zu Oxydul reduziert, welches in die Schlacke (Erz- oder Rohschlacke) geht, während sich das vorhandene und das aus dem Sulfat rückgebildete Schwefelkupfer (gemengt mit Schwefeleisen) als geschmolzene, kupferreichere Masse (Rohstein, Bronzestein, Regulus) unter der Schlacke ansammelt. Das Kupferoxyd setzt sich mit Schwefeleisen in Schwefelkupfer und Eisenoxydul um, daher geht das K. nicht (oder nur in sehr kleiner Menge) in die Schlacke. Man benutzt demnach die große Affinität des Kupfers zum Schwefel zum Anreichern der Steine. Der Roh- oder Bronzestein wird, wenn er hinreichend rein sowie reichhaltig genug an K. ist, bei Luftzutritt bis zur mehr oder weniger vollständigen Entfernung des Schwefels erhitzt; die entstandenen Oxyde werden dann einem reduzierenden Schmelzen unter Zusatz kieselsäurehaltiger Zuschläge unterworfen (Schwarzkupferschmelzen), wobei eine brüchige, schmutzig rote Legierung (Schwarzkupfer, Blasenkupfer) erhalten wird. Dieselbe wird noch einem oxydierenden Schmelzen (Garmachen, Raffinieren) ausgesetzt, wobei sich die fremden Metalle leichter oxydieren als das K. und in mehr oder weniger geflossenem, oxydischem Zustand (Garschlacke, Garkrätz) sich abscheiden. Das erhaltene Garkupfer enthält stets Kupferoxydul als Beimengung und ist infolgedessen nicht streckbar. Durch einen Reduktionsprozeß (Polen) erzeugt man schließlich hämmerbares, geschmeidiges (hammergares oder raffiniertes) K. Ist der Rohstein zur direkten Verarbeitung auf Schwarzkupfer zu unrein (namentlich arsen- und antimonhaltig) oder zu kupferarm, so wird die Röstung weniger weit fortgesetzt und ein reduzierend-solvierendes Schmelzen (Konzentrationsschmelzen, Spuren), ähnlich wie beim Erzschmelzen, ausgeführt, bei welchem dann neben Schlacke Spur-, Konzentrations- oder Mittelstein erfolgt, welcher nötigen Falls nochmals einer Röstung und einem Konzentrationsschmelzen unterworfen wird. Oxydische Kupfererze bedürfen der Röstung nicht und können gleich aus Schwarzkupfer verschmolzen werden, wobei sich indes leicht etwas K. verschlackt, weshalb man meist vorzieht, dieselben mit geschwefelten Erzen auf Rohstein zu verschmelzen. Gediegen K. kann gleich gar gemacht oder raffiniert werden, bei Anwesenheit erdiger Beimengungen nötigen Falls unter Zuschlag von Solvierungsmitteln.
I. Darstellung des Roh- oder Schwarzkupfers.
Die Wahl zwischen Schacht- oder Flammofenbetrieb richtet sich hauptsächlich nach dem zu Gebote stehenden Brennmaterial. Billige gute Steinkohlen, von denen 16-18 Teile auf 1 Teil K. erforderlich sind, sprechen bei zu erzielender großer Produktion und großer Mannigfaltigkeit der Erze besonders für den Flammofen, während der Schachtofen eine bessere Ausnutzung der zu verwendenden Holzkohlen oder Koks gestattet und ärmere Schlacken liefert, jedoch Erze von nicht zu sehr wechselnder Beschaffenheit verlangt.
1) Der Schachtofenbetrieb (deutscher Prozeß) zerfällt in nachstehende hauptsächlichste Operationen: a) Das Rösten. Dasselbe geschah früher meist in Haufen oder Stadeln. Bei der Haufenröstung (Textfig. 1) wird auf einer Holzunterlage a Erz in
