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zwischen Kohlen im kleinen Garherd, wobei aber der Gebläseluftstrom bei schwächerer Neigung der Form nur die Kohlen und nicht das Kupfer [* 2] trifft, so daß letzteres in einer reduzierenden Atmosphäre schmilzt und seinen Sauerstoff bis auf Spuren verliert. Man erkennt die Reinheit (Hammergare) des Kupfers, wenn mittels des Gareisens genommene Proben in der Hitze und bei gewöhnlicher Temperatur sich zusammenschlagen lassen, ohne rissig zu werden. Alsdann schöpft man das hammergare in Formen aus.
Nicht selten ist Silber als wertvolle Beimengung im K. enthalten; um es zu gewinnen, wird entweder der Kupferstein durch das Ziervogelsche Verfahren (Mansfeld) oder durch die Schwefelsäurelaugerei (Freiberg) [* 3] entsilbert, oder man unterwirft das granulierte Schwarzkupfer der Schwefelsäurelaugerei (Harz), worüber beim Silber (s. d.) das Nähere mitgeteilt ist. Die zum Ausbringen des Kupfers erforderlichen wiederholten Rost- und Schmelzprozesse sind offenbar sehr umständlich und kostspielig. Man hat sich deshalb in neuerer Zeit wiederholt bemüht, einfachere Methoden aufzufinden. Besonders beachtenswert sind die 1867-68 auf Veranlassung von Semennikow in Rußland angestellten Versuche, Kupferrohstein mittels des Bessemer-Prozesses (s. Eisen) [* 4] zu verarbeiten. In neuester Zeit wird von P. Manhès in Lyon [* 5] die fabrikmäßige Verwendung des Bessemer-Prozesses weiter verfolgt.
B. Die Kupfergewinnung auf nassem Weg,
wird am besten angewandt bei oxydischen Erzen mit Gangarten, welche sich in Säuren nicht lösen (Quarz, Schwerspat); doch können auch arme geschwefelte Erze, welche sich mit Vorteil nicht mehr verschmelzen lassen, auf diese Art verwertet werden. Man läßt dieselben entweder längere Zeit den Atmosphärilien ausgesetzt, wobei schwefelsaure Salze, darunter auch schwefelsaures Kupfer, entstehen (Verwitterung), welche man mit Wasser auslaugt; befördert wird das Verwittern durch Durchtränken der Erze mit Chlornatrium.
Rascher führt eine Röstung zum Ziel, wobei aber das im Erz enthaltene Schwefelkupfer, außer in in Wasser lösliches schwefelsaures Kupferoxyd, in Kupferoxyd übergeht, welches durch verdünnte Säuren (Salz- oder Schwefelsäure) [* 6] extrahiert werden muß. Häufig röstet man auch unter Zusatz von Chlornatrium und laugt das gebildete Kupferchlorid aus. Schwefelkies, welcher in enormen Mengen bei der Schwefelsäurefabrikation abgeröstet wird, enthält häufig 3 Proz. Kupfer. Dasselbe ging früher verloren, da das Ausschmelzen nicht lohnte; die Kupferextraktion der Kiesrückstände geschieht in neuerer Zeit in England nach der Methode von Longmaid und Henderson in großartigem Maßstab. [* 7] Die gerösteten, wesentlich aus Eisenoxyd bestehenden Kiese werden mit 12-15 Proz. grob gemahlenem Steinsalz gemischt, in Flamm- oder Muffelöfen kalciniert, wobei Kupferchlorid entsteht, das mit Wasser extrahiert wird. Während des Röstens entweichen Chlor, Salzsäure, Dämpfe von Eisenchlorid und Kupferchlorid, welche man in Kondensationstürme leitet, in denen Wasser herabfließt. - Die Rückstände (purple ore, blue billy) werden auf Eisen verschmolzen oder dienen zum Ausfüttern der Puddelöfen. In ähnlicher Weise werden auch die Rio [* 8] Tinto-Erze aus der spanischen Provinz Huelva in Duisburg [* 9] verarbeitet. Um beim Rösten die Temperatur in der Gewalt zu haben, wendet man häufig Muffelöfen mit oder ohne Gasfeuerung [* 10] (Fig. 3, Tafel »Kupfer«) an: G Muffel mit Arbeitsöffnungen M, von dem Feuerungsraum H aus oberhalb des Gewölbes bei J und in Kanälen V unterhalb der Muffelsohle von den Feuergasen erhitzt, welche sodann durch den Fuchs [* 11] n in die Esse ziehen, während die Röstgase durch p r q in Kondensationstürme treten. Um die Handarbeit; das Umrühren des Erzes, entbehrlich zu machen, wendet man mechanische Röstöfen, z. B. in Gestalt rotierender Telleröfen von Gibb und Gelstharp [* 1] (Fig. 4 u. 5, Tafel »Kupfer«),
an: b kreisrunder Blechherd, mit Schamotteziegeln D ausgekleidet und auf einer senkrechten Achse in einem Spurzapfen ruhend, welch erstere oben durch das von dem röhrenförmigen Querarm g unterstützte Lager [* 12] in vertikaler Stellung gehalten wird;
L Betriebswelle, von welcher die Bewegung mittels beweglicher, über die Rolle J, die Leitrolle i und eine an ihrem untern Rand angebrachte Scheibe hinlaufender Kette auf den Tellerherd b übertragen wird;
M Rechen, welcher durch eine Öffnung E im Herdgewölbe, zum Ausräumen des Röstguts, durch die Rinne p der Platte o entlang auf den Herd niedergelassen wird;
E Chargieröffnung;
C Feuerung;
F Fuchs zur Ableitung der Verbrennungsprodukte;
G gußeiserner Pflug, [* 13] mittels der Schnecke c in radialer Richtung langsam hin- und herzubewegen, wobei die auf dem Drehherd unter dem Pflug hindurchgehenden Erzpartien zerrieben und durchgerührt werden.
Der Umtrieb der Schnecke c erfolgt durch gezahnte Räder d und e, an deren letztem sich ein Krummzapfen befindet, von welchem die Bewegung mittels der Bleuelstange f auf einen Hebelarm übertragen wird, mit welchem das zwischen Kulissen verschiebbare Querhaupt und die Pflugstange H in Kommunikation sind; m Mauerwerk; K Beschickungsboden.
Nach dem wichtigen Verfahren von Hunt und Douglas werden die oxydischen, resp. die vorher gerösteten kiesigen Erze mit einer Lösung von 120 Teilen Kochsalz und 280 Teilen Eisenvitriol in 1000 Teilen Wasser, zu der man dann noch 200 Teile Kochsalz setzt, extrahiert. Das Kupfer geht dabei als Kupferchlorid und Kupferchlorür in Lösung. - Bei dem Dötsch-Prozeß werden die ungerösteten Kiese mit Eisenchloridlösung behandelt, wobei vorzugsweise das als Chlorür und Chlorid in Lösung geht, während der Eisenkies [* 14] fast unverändert bleibt.
Die auf die eine oder andre Weise erhaltenen Kupferlösungen, welche sich zuweilen in Bergwerken durch Verwitterung von geschwefelten Erzen unter Zutritt des Grubenwassers als sogen. Zementwasser bilden, müssen nun von ihrem Kupfergehalt befreit werden. Hierzu dient gewöhnlich Eisen (als Stabeisenstücke, Eisenblech, Roheisenstücke, am wirksamsten Eisenschwamm), welches das Kupfer metallisch, als Zementkupfer, ausscheidet und an dessen Stelle in Lösung geht, so daß als Nebenprodukt schwefelsaures Eisen (Eisenvitriol) oder Chloreisen erfolgt.
Zur Beschleunigung der Fällung trägt eine Bewegung der Flüssigkeit bei. Man läßt deshalb die Kupferlösung entweder in treppenförmigen Gerennen oder in vertikalen Schächten mit durchlöcherten Querwänden (Fälllutten) über das Eisen fließen, oder bringt dieselbe durch eine Rührvorrichtung in Bewegung. Anwendung von Wärme [* 15] und Abhaltung des Luftzutritts wirken einer unnützen Auflösung von Eisen entgegen, dessen an der Luft sich höher oxydierende Verbindungen basische unlösliche Salze geben, die das Zementkupfer verunreinigen. Letzteres wird zur Entfernung beigemengter Eisenteile gesiebt, auf Herden gewaschen, um basische Salze, Graphit vom Roheisen etc. wegzuschwemmen, getrocknet und entweder gar gemacht, oder bei größerer Verunreinigung zum Verschmelzen mit Erzen oder Kupfersteinen gegeben, ¶
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zuweilen auch nach vorherigem Glühen in Schwefelsäure gelöst und zur Darstellung von Kupfervitriol benutzt.
Mitunter fällt man auch das Kupfer aus seiner Lösung durch Schwefelwasserstoffgas, welches in eine geschlossene Kammer geleitet wird, von deren durchlöcherter Decke [* 17] die Kupferlösung in dünnen Strahlen herabträufelt (Sindings Prozeß zu Foldal in Norwegen). [* 18] Das erfolgende Schwefelkupfer wird gepreßt und entweder auf Kupferstein verschmolzen, oder nach vorheriger Röstung auf Schwarzkupfer oder Kupfervitriol verarbeitet. Außer den angeführten, in der Praxis benutzten Fällungsmitteln für Kupfer sind noch eine große Zahl andrer (Kalkmilch, Schwefelnatrium etc.) in Vorschlag gebracht worden.
Sollte sich in der Kupferlösung ein geringer Silbergehalt vorfinden, so läßt sich derselbe dadurch konzentrieren und nutzbar machen, daß man in die Lösung kurze Zeit Schwefelwasserstoff leitet; es fällt zunächst alles Silber als Schwefelsilber mit etwas Schwefelkupfer nieder. Neuerdings verwendet man mit Erfolg auch den Strom von dynamoelektrischen Maschinen zur elektrolytischen Fällung des Kupfers (z. B. in Oker) und gewinnt dabei ein sehr reines Produkt (99,8 Proz.). Die Zusammensetzung verschiedener andrer Kupfersorten ergibt sich aus der folgenden Tabelle:
|Erzeugungsort||Kupfer||Silber||Blei||Arsen||Antimon||Nickel||Eisen||Wismut||Sauerstoff||Schwefel||Bemerkungen|
|Gehalt in Prozenten|
|Garkupfer, rohgares Kupfer, Rosettenkupfer.|
|Mansfeld||98.37||0.02||0.60||-||-||0.36||0.05||-||0.58||0.02||-|
|Schweden||99.17||-||0.47||-||-||-||0.05||-||-||0.11||0.05 Proz. Mangan|
|Südaustralien||99.48||-||0.36||-||-||-||-||0.048||-||-||-|
|Hammergares, raffiniertes Kupfer.|
|Oker (Hampe)||99,325||0.072||0.061||0.130||0.095||0.064||0.063||0.052||0.117||0.001||0.012 Proz. Kobalt|
|99,357||0.072||-||0.104||0.067||0.079||0.065||0.051||0.157||0.001||0.010 Proz. Kobalt|
|Mansfeld (Hampe) (Seigerhütte b. Hettstedt)||99,612||0.029||0.020||0.017||0.002||0.211||0.004||-||0.075||0.002||-|
|Riechelsdorf||99.31||-||0.21||-||-||0.28||0.02||-||-||-||0.08 Proz. Alkalimetalle|
|Mansfeld diverse Sorten||99.4 bis 99.55||0.028 bis 0.030||0.043 bis 0.103||-||-||0.239 bis 0.275||0.025 bis 0.132||-||nicht angegeben||-||-|
|Chile||99,721||0.030||0.204||-||-||-||0.045||-||-||-||-|
|99,742||0.016||0.132||-||-||-||0.110||-||-||-||-|
|Oberer See (Nordamerika)||99.92||0.03||-||-||-||-||-||-||0.28||-||Kein Arsen, Antimon und Wismut enthaltend|
|99,890||0.030||-||-||-||0.003||0.005||-||0.190||-|
|99,830||0.030||-||-||-||0.030||-||-||0.220||-|
|Arizona (Nordamerika)||99,990||0.008||-||-||-||-||0.021||-||-||-||desgl.|
|99,990||00,008||-||-||-||-||0.014||-||-||-|
|Übergares und überpoltes Kupfer.|
|Oker (Hampe)||98,806||0.069||0.035||0.102||0.064||0.064||0.056||0.048||0.806||0.002||0.007 Proz. Kobalt (übergar)|
|Mansfeld (Hampe)||98,905||0.029||0.021||0.022||0.006||0.220||0.003||-||0.746||0.004||(desgl.)|
|99,658||0.031||0.020||0.018||0.004||0.210||0.003||-||0.046||0.002||(überpolt)|
Oft schon geringe Mengen fremder Metalle vermögen das Kupfer kalt- oder rotbrüchig zu machen, d. h. rissig beim Hämmern in gewöhnlicher Temperatur oder in der Hitze, und zwar wirken in dieser Beziehung, wie oben angegeben, Spuren von Metallen meist schädlicher als ihre Oxyde. Es erzeugten z. B. 2,25 Proz. Kupferoxydul schon deutlichen Kaltbruch und 6,7 Proz. Rotbruch; 0,5 Proz. Schwefel bewirken starken Kaltbruch, aber noch nicht Rotbruch. Arsen erzeugt bei etwa 1 Proz. Rotbruch, aber noch keinen Kaltbruch. 0,5 Proz. Antimon Neigung zum Rotbruch; 0,3 Proz. Blei [* 19] führt schwachen Rotbruch herbei, während Wismut schon in kleinen Mengen schädlich influiert und zwar in der Hitze mehr (z. B. schon 0,02 Proz.) als in der Kälte (bei 0,05 Proz.).
Das Kupfer vermag im flüssigen Zustand Gase [* 20] zu absorbieren (Wasserstoff, Kohlenoxydgas, schweflige Säure, nicht Kohlensäure). Beim Erkalten entweichen die Gase und bringen ein Steigen des Metalls hervor (Kupfer eignet sich deshalb nicht zu Gußwaren); schweflige Säure bleibt auch nach dem Erstarren des Kupfers in geringer Menge, z. B. 0,05 Proz., zurück.
Ein sehr reines Kupfer ist dünnes Kupferblech; chemisch reines Kupfer wird aus reiner Kupfervitriollösung durch Kochen mit reinem Zink und Digerieren des Niederschlags mit verdünnter Schwefelsäure, auch durch Zersetzung des Kupfervitriols mittels des galvanischen Stroms und durch Reduktion von reinem Kupferoxyd mittels Wasserstoffs gewonnen. Kupfer ist eigentümlich rot, in sehr dünnen Blättchen rötlichviolett durchscheinend, geschmolzen grün leuchtend, sehr glänzend und politurfähig, weicher als Schmiedeeisen, nächst Gold [* 21] und Silber das geschmeidigste Metall, aber unmittelbar vor dem Schmelzen pulverisierbar, sehr fest (2 mm dicker Draht [* 22] reißt bei einer Belastung mit 137 kg), mit hakigem, körnigem Bruch, ist schweißbar, Atomgewicht 63,1, spez. Gew. 8,92, kristallisiert 8,94, als gehämmerter Draht 8,952, schmilzt schwerer als Silber, leichter als Gold (bei 1090°, 1173°) und absorbiert im flüssigen Zustand Gase, welche beim Erkalten entweichen und ein Steigen des Metalls veranlassen, so daß sich dasselbe zu Gußwaren nicht eignet, läuft an der Luft an, überzieht sich in feuchter Luft mit grünem, basisch kohlensaurem Kupferoxyd (Patina, Aerugo nobilis, fälschlich Grünspan); beim Erhitzen an der Luft nimmt es Regenbogenfarben an, wird dann braun durch Bildung von Kupferoxydul (brauner Bronze) [* 23] und schwarz durch einen Überzug von oxydulhaltigem Oxyd, welcher beim Biegen und Hämmern abspringt (Kupferhammerschlag, Kupferasche). Von schwächern Säuren wird Kupfer nur bei Luftzutritt angegriffen, und man kann daher Essig in Kupfergeschirr kochen, weil der Dampf [* 24] den Sauerstoff abhält; beim Erkalten ¶