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Kupfer
(lat. Cuprum, frz.
cuivre, engl.
copper). Das K. nimmt hinsichtlich seiner technischen Wichtigkeit seinen Rang gleich nach dem
Eisen ein, in der Vielseitigkeit
seiner Verwendungen steht es demselben sogar voran. Die Kenntnis und Verarbeitung des roten Metalls mag
in weit ältere Zeiten zurückgehen als die des schwerer zu gewinnenden und zu behandelnden
Eisens; denn bevor dieses in Gebrauch
kam, hatte man, nicht nur K., sondern selbst
Bronze, hatte also schon gelernt, durch
Legierung des
Kupfers mit
Zinn gleichsam
ein neues, gießbares, härteres Metall zu schaffen. In Mexiko und in Amerika überhaupt waren die Eingeborenen selbst bei
der Entdeckung ihres Weltteils durch die Europäer selbst noch nicht über
kupferne Waffen und Geräte hinausgekommen, wogegen
die Schwarzen durch ganz Afrika nicht nur
Eisen schmelzen und verarbeiten, sondern wo es sich findet auch
K. Die alten germanischen Völker, die so gute Eisenarbeiter waren, müssen vor ihrer Bekanntschaft mit den Römern das K. nicht
gekannt haben, da sie keine nationale Benennung dafür hatten, denn unser „
Kupfer“ sowie die ähnlichen schwedischen,
dänischen und andre Namen kommen vom lat. cuprum, und dieses führt über
Griechenland nach der Insel Cypern (Kypros), woher die alten Ägypter und Griechen ihr K. holten.
Das Metall ist das einzige rote; im frisch polierten Zustande ist seine Farbe und sein Glanz wohlgefällig, aber nicht lange dauernd, da es den Einflüssen von Luft und Feuchtigkeit nicht gut widersteht. Auf frischen Bruchflächen und galvanoplastisch auf einer Fläche niedergeschlagen zeigt das Metall ein schönes mattes Blaßrot. Der Witterung ausgesetzt, wird das Metall allmählich grün durch Bildung einer Schicht von sog. Grünspan, die zugleich als Schutz gegen tiefergehende Oxydation dient.
Dieser
Grünspan ist nicht dasselbe wie der
Grünspan des Handels (s. d.), sondern besteht aus einem
Gemenge von
Kupferoxydhydrat mit Kupferkarbonat. Das K. ist nahezu neunmal schwerer als Wasser, schmilzt bei Gelbglühhitze,
taugt aber nicht zum Gießen oder doch nur zu ganz einfachen Gußstücken, da es die Formen nur unvollständig ausfüllt.
Beim Schmelzen verdampft es etwas und die Dämpfe verbrennen mit schön grüner Flamme. Es ist härter
als
Gold und
Silber und fast ebenso dehnbar als diese, denn es läßt sich zu den feinsten Blättchen ausschlagen und zu den
dünnsten
Drähten ausziehen.
Vermöge seiner Dehnbarkeit läßt es sich kalt hämmern und treiben, wird dabei zwar hart und federnd, nimmt aber immer wieder seine ursprüngliche Weiche an, wenn es geglüht und in Wasser abgelöscht wird. Das K. legiert sich leicht mit allen Metallen, Eisen ausgenommen, und bildet damit gleichsam neue besonders geartete Metalle, deren einige eine hohe technische Wichtigkeit haben. Die gute Leitungsfähigkeit des K. für elektrische Ströme macht es auf einem andern Felde wichtig und unentbehrlich. Neben so manchen guten Eigenschaften hat das K. aber auch die schlimme, daß alle seine Verbindungen giftig sind, und schon das Metall selbst erregt auf der Zunge einen häßlichen Geschmack und ¶
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stößt gerieben einen eben solchen Geruch aus. Indes auch diese üble Eigenschaft wird noch nützlich verwendet beim Gebrauch des K. zu Schiffsbeschlägen. -
Das K. kommt in der Natur teils gediegen, teils in Form von allerlei Erzen vor. Gediegen K., das auf Gängen und Klüften
in Begleitung von
Kupfererzen und andern Metallen, zuweilen kristallinisch, öfter in Platten, Blechen,
verästelt, moosförmig etc. auftritt, ist im allgemeinen der Masse nach unbedeutend und öfter
wegen zu großer Verteilung nicht zu gewinnen; nur zwei Länderstriche sind bekannt, wo gediegenes K. in großen Massen sich
findet, erstlich am Ural und tiefer in Sibirien, im Kirgisenlande, und dann in Nordamerika am Obern See.
Hier sind schon öfter Massen von 1000 bis 3500 kg aufgefunden worden, der größte
Kupferriese aber im Juli 1869 in einer
Tiefe von 144 m unter der Oberfläche. Diese schon freigelegte enorme Platte ist 19 m lang und 9½ m breit, bei einer
mittlern Dicke von 1.2 m, und verspricht einen Ertrag von nahezu ½ Mill. Dollar. Das natürliche Gediegen
kupfer ist äußerlich
braun oder grün angelaufen und gewöhnlich gleich zum Einschmelzen tauglich. Die Erze des
Kupfers sind entweder Verbindungen
des Metalls mit Sauerstoff, also Oxyde, und Verbindungen dieser mit Säuren, oder sie sind Verbindungen
des
Kupfers mit Schwefel und heißen dann
Kupferkiese. Die Oxyde, welche sich am leichtesten verhütten lassen, kommen gerade
seltener vor, und so hat man sich denn meistens an die geschwefelten Erze zu halten, denen den Schwefel auszutreiben seine
großen Schwierigkeiten hat.
Das angenehmste Erz ist das Rot
kupfererz oder der Kuprit, welches
Kupferoxydul ist und in sehr reinem
Zustande gegen 89% Metall ergibt. Unter den in Australien vorkommenden schönen
Kupfererzen macht dieses einen beträchtlichen
Anteil aus. Hierher gehört auch das sog. Ziegelerz, ein rotes erdiges Gemenge von Rot
kupfererz
und Brauneisenstein. Ferner Malachit und
Kupferlasur, welche aus kohlensaurem Kupferoxyd bestehen. Das
erstere, schön grün, ist namentlich in Sibirien zu finden und dient in seinen besten Stücken als Material für die Steinschneiderei,
sodaß nur der Abfall und die kleinen Stückchen zur Verhüttung verbleiben, die übrigens der Größe nach bis zur Sandform
herabgehen. Ähnlich ist es mit der schön blauen Lasur, deren reinste Stücke zu Malerfarbe verarbeitet
werden. Diese sauerstoffhaltigen Erze bedürfen nur einer einfachen Schmelzung mit Kohle unter Zusatz von Kalk u. dgl., um
sogleich ein metallisches Rohprodukt, das Schwarz
kupfer zu geben.
Die viel mehr Arbeit erfordernden Schwefelerze sind hauptsächlich folgende: Kupferglanz (Graukupfererz, Kupferglaserz, Redruthit, Chalkosin), aus Schwefel und K. nebst kleinen Mengen andrer Schwefelmetalle bestehend, enthält etwa 80% Metall;
Kupferkies oder Chalkopyrit, Schwefeleisen mit Schwefelkupfer, mit 35% K.;
Buntkupfererz (Bornit), mit denselben Bestandteilen, aber weniger Eisen und 56% Kupfer. Es ist das am häufigsten vorkommende und zugute gemachte Erz.
Außerdem wird noch, namentlich im Mansfeldischen und in Kurhessen, Kupferschiefer verhüttet, ein thoniger und kalkiger, durch Kohle geschwärzter Schiefer, welcher in feiner Zerteilung verschiedne geschwefelte Kupfererze, außerdem etwas Silber und Zink enthält. Die Mansfelder schieferbauende Gewerkschaft produziert aus diesem Material jetzt 60000 Ztr. K. und darüber.
Obgleich hier schon die Natur mit einem Zerkleinerungs- und Schlämmprozesse vorgearbeitet hat, ist das Ausbringen doch um nichts weniger mühsam als bei den eigentlichen Schwefelerzen. Die Bearbeitung dieser besteht in einem mehrfach wiederholten Rösten und Schmelzen mit schlackenbildenden Zuschlägen, wobei zunächst neben Schlacken kein Metall, sondern immer wieder Schwefelkupfer erschmolzen wird, nur daß der Schwefel mehr und mehr abnimmt. Diese Zwischenprodukte heißen im allgemeinen Stein (Rohstein, Dünnstein, Konzentrationsstein etc.). Aus dem besten Stein wird schließlich durch Schmelzen mit Kohle Schwarzkupfer erhalten, das noch alle fremden Metalle der Erze enthält.
Unter diesen ist nur das Eisen so gern gesehen, daß man es in Ermangelung der Schmelze sogar zusetzt. Es hilft das K. vom Schwefel reinigen, indem es sich mit diesem selbst zu Schwefeleisen verbindet. Das Schwarzkupfer kann noch enthalten kleine Mengen von Schwefel, Eisen, Blei, Antimon, Arsen, Wismut, Zink, Nickel und im besten Falle auch Silber. Ist dieses so genügend vorhanden, daß die Ausbringung etwas abwirft, so wird das Schwarzkupfer erst ausgesaigert. Man schmilzt es mit einer größern Menge Blei zusammen, gießt daraus Scheiben und setzt sie in einem Ofen zwischen Kohlen der Hitze aus.
Das ausfließende Blei nimmt den Silbergehalt mit. Das noch unverkäufliche Schwarzkupfer wird in einem Flammenofen in Garkupfer verwandelt. Es werden dabei durch die Hitze und Gebläseluft die fremden Metalle teils in Dampfform verjagt (Antimon, Arsen, Zink), teils zu abfließenden Schlacken oxydiert, während das K. der Oxydation am längsten widersteht. Nach beendeter Gare wird das im Ofen flüssig stehende K. gerissen, d. h. man besprengt die Oberfläche mit Wasser, sodaß sich durch die Abkühlung sogleich eine feste Scheibe bildet, die man mit Haken wegzieht. Das Spritzen und Abziehen wird so lange wiederholt, bis der Tümpel des Ofens erschöpft ist. Die so gewonnenen Scheiben heißen Rosettenkupfer.
Auch in diesem Zustande ist das Metall, trotzdem es schon rot aussieht, noch nicht völlig brauchbar, da ihm die Hämmerbarkeit fehlt. Dies ist die Folge des beim Garmachen unvermeidlich mit entstehenden Kupferoxyduls, das in der Masse mit enthalten ist und durch ein abermaliges Umschmelzen mit Kohle noch zu Metall reduziert werden muß. Diese Arbeit heißt das Hammergarmachen und wird oft auch erst auf den Kupferhämmern vorgenommen. Das so geläuterte K. wird sogleich zu prismatischen Blöcken von 3-9 dm Länge ausgegossen, welche Hartstücke heißen und in der Regel mit der Marke des betreffenden Hüttenwerks gestempelt sind. Auf den Kupferhämmern, die aber jetzt größtenteils Walzwerke sind, werden ¶
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die Blöcke zu Platten, Blechen und Schalen verarbeitet; letzteres sind roh vorgeformte Kessel, welche die Kesselschmiede dann fertig arbeiten, und zu ihrer Darstellung ist natürlich ein Maschinenhammer erforderlich. - Außer diesen alten Kupferhüttenprozessen hat sich in neurer Zeit in zunehmendem Maße auch eine nasse Gewinnung etabliert, welche mit Säure arbeitet (Schwefelsäure), und damit das Metall in Form einer blauen Kupfersalzlösung auszieht. In diese wird metallisches Eisen eingelegt, welches die Flüssigkeit zersetzt und sich in der Schwefelsäure auflöst, indes das K. metallisch abgeschieden wird.
Die vom K. erschöpfte Flüssigkeit ist dann eine Lösung von Eisenvitriol. Das auf diesem Wege erhaltene K. heißt Zementkupfer, und seine Gewinnung aus Grubenwässern alter Bergwerke, in welchen sich auf natürlichem Wege erzeugter Kupfervitriol gelöst hat, ist schon ein alter Betrieb. Auch auf dem Wege des Röstens von Kupferkiesen wird unter Umständen mit Vorteil direkt Kupfervitriol gewonnen; denn wenn der Schwefel und das K. beiderseits im Röstprozesse Sauerstoff aufnehmen, also sich in Schwefelsäure und Kupferoxyd verwandeln, so ist damit das Salz schon gebildet und braucht nur ausgelaugt zu werden. - In Europa wird in den meisten Ländern mehr oder weniger K. gewonnen; bei der heutigen Gestaltung aber sind es weit entlegene Länder, Amerika und Australien, welche den hiesigen Markt beeinflussen und die Preise mehr und mehr zum Sinken bringen.
Die reichsten und am meisten ausgebeuteten Kupfergruben Europas befinden sich in England, in den Distrikten Cornwall und Devonshire. Der Betrieb der Engländer mit eigenen Erzen hat aber in der letzten Zeit sehr abgenommen, weil der Bergbau immer mehr in die Tiefe geht und dadurch kostspieliger wird; man bezieht daher jetzt meist Erze aus dem Auslande, die namentlich in den riesigen Hüttenwerken von Swansea zugute gemacht werden. Aber nicht bloß in England, sondern auch in Deutschland wird jetzt viel K. aus Kupferkiesen gewonnen, die von Chili, Bolivia und andern Ländern eingeführt werden. Die gesamte Produktion von K. auf der Erde wird jetzt zu 2200000 Ztr. angegeben, hiervon entfallen auf:
|Großbritannien||400000 Ztr.|
|Chili||850000 Ztr.|
|Vereinigte Staaten||340000 Ztr.|
|Deutschland||120000 Ztr.|
|Rußland||150000 Ztr.|
|Cuba||40000 Ztr.|
|Österreich-Ungarn||60000 Ztr.|
|Spanien||40000 Ztr.|
|Bolivia und Peru||30000 Ztr.|
|Belgien||20000 Ztr.|
|Frankreich||40000 Ztr.|
|Schweden und Norwegen||50000 Ztr.|
Die australischen Zufuhren von Kupfererzen waren bis zur Entdeckung der dortigen Goldlager sehr beträchtlich und nahmen infolge dieses Ereignisses stark ab, da viele Kupfergruben liegen blieben; in den letzten Jahren indes haben die Sendungen wieder ziemlich die frühere Höhe erreicht und werden ohne Zweifel noch weitersteigen, da immer noch reiche Erzlager erschlossen werden. Von den oben nicht genannten Ländern ist Japan bei weitem das reichste und sein K. ist das schönste. Es kommt nur ausnahmsweise in kleinen Barren in den europäischen Handel; dagegen wird es von Holländern und Chinesen massenhaft über ganz Ostasien verbreitet, bildet einen regelmäßigen Posten in den Marktberichten von Kalkutta, Canton, Singapore und ist stets höher notiert, als das K. von andrer Herkunft. Es kommt nämlich nicht nur japanisches, sondern auch persisches und südamerikanisches K. an den indischen Markt und dabei haben auch die Engländer dort noch großartigen Absatz, da auf Schiffswerften, zu Küchengeschirr, zu Messing immerfort ungeheure Mengen verbraucht werden. - Die Verwendungen des K. sind äußerst mannigfaltig.
Das Rosetten- und Blockkupfer des Handels dient zum Wiedereinschmelzen, zur Darstellung des Messings, der Bronzen, des Rotgusses oder Tombaks, des Argentans (s. d. Artikel), also zu Legierungen; die Platten und Bleche (s. d.) zu den Arbeiten des Kupferschmieds und zu vielerlei kleinern Kupfer- und Plattierwaren, Drähte (s. d.) zu Drahtwaren, Stiften und Nägeln, hauptsächlich zu telegraphischen Leitungen und allen Apparaten, in welchen elektrische Ströme arbeiten.
Als Metallgeld dient K. nicht nur in Gestalt von Kupfermünzen, sondern auch in allen Silber- und Goldmünzen, wie in allen Geschirren und Schmuckwaren aus diesen Edelmetallen ist ein bestimmter Anteil K. enthalten, sodaß auch diese sämtlichen Erzeugnisse zu den Legierungen gehören. Im Schiffbau, von Holzschiffen nämlich, ist das K. in Form von Bolzen und Nägeln von Bedeutung, weil Eisen in Berührung mit Holz einer raschen Zerstörung unterliegt, wichtiger aber noch als Beschlag des ganzen Schiffskörpers, so weit er im Wasser geht. Während sich ohne diese Vorkehrung das Schiff an der Unterseite mit der Zeit so dick mit Schaltieren und Seegewächsen bedeckt, daß seine Laufgeschwindigkeit stark verringert wird, bleiben gekupferte Schiffe von all solchem Anhange frei, weil das giftige Kupfer keinen Anhalt für tierisches und pflanzliches Leben gewährt. Das kupferne Kleid nutzt sich aber im Gebrauche so ab, daß es nicht länger als 5-6 Jahre ganz bleibt. - Kupfererze und das Metall in rohem Zustande zollfrei.