[* 3] (Cuprum) Cu, Metall, findet sich gediegen draht-, moos- und baumförmig, in Platten, derb, in Körnern und Klumpen weitverbreitet, am häufigsten ¶

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in den ältern Formationen und besonders am Obern See in Nordamerika [* 7] (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, [* 8] China, Chile, [* 9] Bolivia, Südafrika, [* 10] Australien. [* 11] Oxydiert findet sich als Kupferoxydul (Rotkupfererz Cu₂O mit 88,8 Proz. Kupfer) und als Kupferoxyd (Tenorit), als kohlensaures Kupferoxyd (Malachit CuCO₃ + Cu[OH]₂ ^[CuCO₃+Cu[OH]₂] mit 57,3 Proz. Kupfer, Kupferlasur [* 12] 2CuCO₃ + Cu[OH]₂ ^[2CuCO₃+Cu[OH]₂] mit 55,1 Proz. 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 mit 35,7, Dioptas H₂CuSiO₄ mit 39,9 Proz. als basisches Chlorid (Atakamit Cu₄O₃Cl₂ + 3H₂O mit 59,4 Proz. als Schwefelkupfer (Kupferglanz [* 13] Cu₂S mit 79,7 Proz. Kupfer, mit Schwefeleisen als Buntkupfererz Cu₃FeS₃ mit 55,6 Proz. Kupfer, Kupferkies CuFeS₂ mit 34,6 Proz. Kupfer), mit Schwefelblei und Schwefelantimon als Bournonit Pb₂Cu₂Sb₂S₆ mit 12,7 Proz. Kupfer, mit Schwefelarsen als Enargit Cu₃AsS₄ mit 48,3 Proz. Kupfer, 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 Kupfer finden sich auch in einigen Quellen, im Meerwasser, in der Ackererde, in Pflanzen, in höhern und niedern Tieren, namentlich in Mollusken, [* 14] deren Blut es blau färbt.

Gewinnung des Kupfers.

(Hierzu die Tafel »Kupfergewinnung«.)

Das meiste Kupfer 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 Kupfer 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 Kupfer 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 [* 15] 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 Kupfer 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 Kupfer 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 Kupfer 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) Kupfer. 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 Kupfer verschlackt, weshalb man meist vorzieht, dieselben mit geschwefelten Erzen auf Rohstein zu verschmelzen. Gediegen Kupfer 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 Kupfer 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 ¶

[* 16] Fig. 1. Mansfeldscher Ofen mit kontinuierlichem Schlackenabfluß. Durchschnitt.

[* 16] Fig. 2. Mansfeldscher Ofen mit kontinuierlichem Schlackenabfluß. Querschnitt.

[* 16] Fig. 3. Röstofen für Schwefelkiesabbrände.

[* 16] Fig. 4. Tellerofen von Gibb und Gelstharp. Längsdurchschnitt.

[* 16] Fig. 5. Tellerofen von Gibb und Gelstharp. Querdurchschnitt.

[* 16] Fig. 6. Flammofen zum Rösten der Erze.

[* 16] Fig. 7. Kiln zum Rösten der Erze.

[* 16] Fig. 8. Schmelzofen. [* 17]

Zum Artikel »Kupfer«. ¶

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Lagen c, d, e, f, g übereinander gestürzt und zwar die gröbsten Stücke nach unten und immer kleiner werdende nach oben hin. Dann steckt man das Holz [* 19] entweder an der Seite oder durch einen Schacht b an und läßt es rasch wegbrennen, wobei die untern Erzstücke in Glut kommen, ihr Schwefel in schweflige Säure übergeht und durch die bei dieser immer mehr fortschreitenden Oxydation erzeugte Hitze der Haufe je nach dem Schwefelgehalt des Erzes wochen- und monatelang fortbrennt, bis er erlischt. Sollten Stücke des weggeräumten Erzes noch zu viel Schwefel enthalten, so müssen dieselben nochmals auf einer Lage Holz erhitzt (ins zweite Feuer gebracht) werden. Dieses Röstverfahren gibt bei bedeutender Zeit- und Wärmeverschwendung keine gleichmäßigen Produkte, und die aus den Haufen entweichende schweflige Säure verwüstet die benachbarte Vegetation. Dadurch, daß man in den Stadeln a, b, c, d, e, f (Textfig. 2) die auf Holz gebetteten Haufen mit Mauern umgibt, in denen Zuglöcher vorhanden sind, hat man die Röstung zwar mehr in der Gewalt und nutzt die Wärme [* 20] etwas besser aus, aber der Apparat bleibt immer noch ein unvollkommener.

Man ist deshalb neuerdings meist zu Schachtröstöfen übergegangen, welche einen kontinuierlichen Betrieb, bedeutende Brennstoffersparung, geringere Röstzeit und die Nutzung der schwefligen Säure zur Schwefelsäurefabrikation zulassen. Diese Öfen [* 21] haben eine verschiedene Konstruktion, je nachdem die Erze in Stücken oder in Schliegform zur Verarbeitung kommen. Für Stückerze verwendet man unter anderm die sogen. Kilns [* 3] (Fig. 7, Tafel »Kupfer«): A Ofenschacht, welcher, nachdem derselbe durch anhaltendes Feuern in Glut versetzt worden, durch die Öffnung a mit Erz gefüllt wird, welches bei Luftzutritt durch diese Öffnung alsbald unter Entwickelung von schwefliger Säure ins Glühen kommt.

Letztere zieht durch Kanäle k i in die Schwefelsäurekammern. e, d, g Räumöffnungen zur Auflockerung etwa zusammengesinterten Erzes. b Ausziehöffnungen für das geröstete Erz, während des Betriebs geschlossen. Für Erzschlieg dient unter anderm der Gerstenhöfersche Ofen (Textfig. 3). Derselbe besteht aus einem mit dreieckigen Thonträgern f versehenen, durch vorherige Heizung [* 22] ins Glühen versetzten Ofenschacht A. Das in den Kasten a gestürzte pulverförmige Erz gelangt durch den Spalt b mittels Fütterwalzen in a auf den obersten Träger [* 23] e, häuft sich auf demselben an, rutscht dann nach beiden Seiten auf die folgende Trägerreihe u. s. f., bis der fast stets schwebend erhaltene und dem Lufteinfluß ausgesetzte Schlieg unten auf der Sohle in eine Transportschnecke fällt.

Dabei strömt beständig Luft nach oben dem Erz entgegen, so daß durch Verbrennung des Schwefels zu schwefliger Säure die zur Unterhaltung des Prozesses erforderliche Wärmemenge entwickelt wird. Die schweflige Säure entweicht durch die Kanäle c nach d. Eine sehr vollständige Röstung für Schliege gestattet auch der zunächst zur Röstung von Zinkblende bestimmte Ofen von Hasenclever-Helbig (s. Zink). b) Das Rohschmelzen. Die gerösteten Erze, welche Metalloxyde, schwefelsaure Salze, Schwefelmetalle und Gangarten enthalten, werden, wenn sie nicht schon genügend Solvierungsmittel (Quarz, Thonschiefer, Silikate) besitzen, mit solchen, namentlich mit Schlacken, gemengt (beschickt) u. in einem Schachtofen zwischen Kohlen niedergeschmolzen, wobei in oben angegebener Weise Rohstein mit bis 35 Proz. Kupfer und eine wesentlich aus kieselsaurem Eisenoxydul bestehende Schlacke erfolgen, bei einem größern Antimon- oder Arsengehalt auch eine aus Antimon- u. Arsenmetallen bestehende Kupferspeise.

Damit die fremden Metalloxyde verschlackt werden und möglichst wenig sich reduzieren, muß eine zu hohe Temperatur vermieden und die Beschickung durch eisenhaltige Zuschläge hinreichend leichtschmelzig gemacht werden (gewöhnlich ist indessen von vornherein Eisen [* 24] in genügender Menge zugegen). Um eine Reduktion des Eisenoxyds zu Metall möglichst zu umgehen, welches sich dann als sogen. Eisensau auf dem Boden des Schmelzofens absetzt, müssen die Schmelzöfen um so niedriger sein, je mehr Eisen in der Beschickung vorhanden ist, weil das reduzierende Agens, das Kohlenoxydgas, in niedrigern Öfen kürzere Zeit mit dem Eisenoxyd in Berührung ist als in höhern. Aus diesem Grund werden die an Eisenoxyd sehr reichen Rammelsberger Erze am Unterharz in 1,88 m, die eisenärmern Oberharzer Kupfererze in 3,45 m und die sehr

[* 3] ^[Abb.: Fig. 1. Haufenröstung.]

[* 3] ^[Abb.: Fig. 2. Röstung in Stadeln.]

[* 3] ^[Abb.: Fig. 3. Gerstenhöferscher Ofen.] ¶

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