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hinter der Feuerbrücke eingeschmolzen, wobei sich fremde Metalle nebst Kupfer [* 2] oxydieren, das entstandene Kupferoxydul aber, wie beim Garmachen im kleinen Herd, im Metallbad niedergeht und dabei fremde Metalle und auch anwesenden Schwefel oxydiert. Nachdem die auf dem Metallbad schwimmende, von fremden Metalloxyden gebildete Schlacke wiederholt abgezogen worden, beginnt das Kupfer unter starker Entwickelung von schwefliger Säure (gebildet durch Einwirkung von Kupferoxydul auf Schwefelkupfer) stark zu wallen (das Braten) und zu sprühen und zeigt sich, nachdem diese Erscheinung aufgehört hat, voller Blasenräume von absorbiert gehaltener schwefliger Säure. Um diese zu entfernen, wird in das Metallbad eine saftige Holzstange (Polstange, von poling, Aufschäumen) gehalten, welche infolge entweichender Wasserdämpfe und Entwickelung gasförmiger Verkohlungsprodukte ein lebhaftes Aufwallen des Bades hervorbringt, wodurch die schweflige Säure ausgetrieben wird.
Zeigt sich eine genommene Probe auf dem Bruch dicht, so wird diese Periode (das Dichtpolen) beendigt. Das Kupfer befindet sich jetzt etwa im Zustand des Garkupfers aus dem kleinen Herde, d. h. es enthält noch oxydische Verbindungen, namentlich Kupferoxydul, eingeschlossen und ist infolgedessen nicht hämmerbar, ohne Risse zu erhalten. Um das Metall vollständig duktil zu machen, muß der Sauerstoff nahezu vollständig entfernt werden, was dadurch geschieht, daß man das Metallbad mit Kohlenklein bedeckt und eine Polstange in dasselbe steckt, wobei durch die aufwallende Bewegung die Kohle mit dem Kupferoxydul in innige Berührung gebracht wird und eine Reduktion desselben eintritt.
Durch öfters genommene Schöpfproben, welche auf dem Bruch betrachtet und in kaltem und warmem Zustand gehämmert werden, überzeugt man sich, ob das Kupfer hammergar, raffiniert ist, und unterbricht den Prozeß (das Zähpolen), wenn dies der Fall ist, um das Kupfer nach einiger Abkühlung in eiserne Formen auszuschöpfen. Hat man zu kurze Zeit gepolt, so ist das Kupfer wegen größern Sauerstoffgehalts noch nicht geschmeidig; auch bei zu langem Polen (Überpolen) nimmt die Geschmeidigkeit wieder ab, indem dabei aller Sauerstoff aus dem Kupfer entfernt wird, was sich nicht empfiehlt. Es ist nämlich nie möglich, die fremden Metalle durch Oxydation völlig aus dem Kupfer zu entfernen; es bleiben Spuren davon im oxydierten Zustand im K. zurück und wirken in solchem meist nicht so störend auf die Geschmeidigkeit des Kupfers, als wenn sie in metallischem Zustand mit letzterm legiert sind.
Eine solche Legierung wird erzeugt, wenn man dem Metallbad durch zu langes Polen allen Sauerstoff entzieht. Neuerdings setzt man während des Polens dem Kupfer etwa 1/100 Phosphorkupfer (mit etwa 7 Proz. Phosphor) zu und erhält alsdann ein sehr dichtes, zähes und festes Metall, welches etwa 0,03 Proz. Phosphor enthält; die günstige Einwirkung des Phosphors beruht wesentlich darauf, daß er das im K. verteilte Kupferoxydul mit Leichtigkeit reduziert. Ähnlich wirkt auch ein Zusatz von Mangankupfer. Die Herstellung des rohgaren und des hammergaren Kupfers findet in Deutschland [* 3] häufig auch in zwei getrennten Operationen statt. Reinere, namentlich nur eisenhaltige Schwarzkupfer werden im kleinen Garherd (Textfig. 4) auf einem Herd a aus Sand und Kohlenklein, womit der Raum b ausgefüllt ist, zwischen Kohlen eingeschmolzen, wobei durch die stark geneigte Form f Gebläsewind zugeführt wird, welcher sowohl zur Verbrennung der Kohlen als auch zur Oxydation der fremden Metalle im Schwarzkupfer dient. Es bildet sich aber immer auch ein Teil Kupferoxydul welches sich im K. löst und seinen Sauerstoff dabei an die fremden Metalle abtritt, welche im oxydierten Zustand sich auf die Oberfläche des Bades begeben und als Krätze oder Garschlacken entweder von Zeit zu Zeit abgezogen werden, oder bei einem Bleioxydgehalt von selbst abfließen.
Die fremden Metalle sind entfernt, und das Kupfer ist gar geworden, wenn sich ein Überschuß von Kupferoxydul darin findet; man erkennt die Gare durch Eintauchen eines blanken Eisenstabs (Gareisen) mit seinem abgerundeten Ende durch die Form hindurch in das Metallbad und Beurteilung der daran haften bleibenden Kupferschicht (Garspan). Ist dieselbe dünn, auf der Oberfläche infolge einer Kristallisation rauh und innen kupferrot, so ist das Kupfer gar; ein dicker, außen glatter und innen gelber Garspan deutet noch auf sonstige Verunreinigungen (zu junges Kupfer) und erfordert noch fortgesetzte Oxydation; ein dicker, außen rauher und innen weißlicher Garspan deutet auf zu weit fortgesetzte Oxydation, somit auf einen zu großen Sauerstoffgehalt des sogen. übergaren Kupfers, in welchem Fall man etwas Schwarzkupfer hinzufügt.
Sobald das Kupfer die Gare zeigt, stellt man das Gebläse [* 4] ab, zieht die Schlacken ab, überstreut das Metallbad mit Kohlenlösch, gießt nach einiger Abkühlung vorsichtig Wasser auf die Oberfläche, nimmt die gebildete Scheibe mit Meißel [* 5] und Zange [* 6] fort (das Scheibenreißen) und verwandelt auf diese Weise den Inhalt des ganzen Herdes in Scheiben (Rosettenkupfer, Garkupfer). Unreines, namentlich antimon- und arsenhaltiges, Schwarzkupfer läßt sich auf diese Weise schwierig (meist nur durch einen Bleizusatz) reinigen, weil die durch Gebläseluft gebildeten Metalloxyde in Berührung mit der Kohle teilweise immer wieder reduziert werden und dadurch eine Verunreinigung des Kupfers stets wieder stattfindet.
Solche Kupfer macht man, ohne daß sie mit Kohle in Berührung kommen, bei Flammenfeuerung gar im großen Garherd oder Spleißofen, einem Gebläseflammofen, auf dessen Herd man das Kupfer bei Zutritt von Gebläseluft einschmelzt, die gebildeten Schlacken durch eine seitliche Öffnung (Schlackenloch) auszieht, das nach dem Garspan als gar erkannte Kupfer im Herd absticht und dasselbe, wie beim kleinen Herd, in Scheiben reißt. Der Gehalt des Garkupfers an an Metalle (Kupfer, Antimon, Arsen, Blei, [* 7] Wismut etc.) gebundenem Sauerstoff macht dasselbe brüchig, weshalb es zur Entfernung desselben noch eines reduzierenden Schmelzens, des Hammergarmachens, bedarf. Dies geschieht
[* 1] ^[Abb.: Fig. 4. Kleiner Garherd.] ¶
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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 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) [* 9] 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) [* 10] zu verarbeiten. In neuester Zeit wird von P. Manhès in Lyon [* 11] 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) [* 12] 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. [* 13] 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 [* 14] Tinto-Erze aus der spanischen Provinz Huelva in Duisburg [* 15] verarbeitet. Um beim Rösten die Temperatur in der Gewalt zu haben, wendet man häufig Muffelöfen mit oder ohne Gasfeuerung [* 16] (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 [* 17] 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 [* 8] (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 [* 18] 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, [* 19] 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 [* 20] 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 [* 21] 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, ¶