Schmelzversuch auf Kupfer

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Pöhlberger
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Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Pöhlberger »

Nachdem wir vor einigen Jahren schon mal einen Schmelzversuch mit Kupfererz aus unserer Grube unternommen haben, konnten wir nun in mühsamer Arbeit wieder etwa 2kg Erzkonzentrat zusammenbringen. Da der erste Versuch nicht ganz erfolgreich war (es konnten aber immerhin ein paar kleine Kügelchen Schwarzkupfer produziert werden), möchten wir vor dem zweiten Anlauf nachfragen, ob hier schon mal jemand praktische Erfahrungen in dieser Richtung sammeln konnte. Bei dem verfügbaren Erzkonzentrat dürfte es sich vorwiegend um Chalkopyrit, Chalkosin, Bornit u.ä. handeln. Die Mineralien sind fein vermengt, was die genaue Bestimmung schwierig macht. Eine Analyse eines Erzstückes ergab 33% Kupfer, 18% Schwefel, 18% Arsen, 13% Eisen, 3,4% Aluminium, 2,8% Silicium und 2,7% Zinn. Diese Gehalte dürften aber stark schwanken...
Die Korngröße des Konzentrates liegt bei durchschnittlich 10-30mm, Nebengestein ist kaum enthalten.
Aufgrund der Metallgehalte (theoretisch also etwa 660g Cu bei 2000g Konzentrat) sollten doch immerhin etwa 100 bis 300g Schwarzkupfer erzielbar sein...oder?
Beim ersten Versuch bereitete vor allem das Schmelzgefäß Probleme. Hat jemand einen Tipp, was man für etwa 2kg Erzkonzentrat da verwenden könnte?
Welche Korngröße ist für das Konzentrat zu empfehlen, um möglichst hohe Ausbeute zu erzielen? Wie sollte das Material vorbereitet werden (Rösten...)?

Für Hinweise wären wir sehr dankbar!

Glück Auf!
Uwe
Uran
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Uran »

Hallo

Rösten ist erst einmal o.k. damit verschwindet das störende Arsen und auch der Schwefel. Über die Umweltverträglichkeit sollte man bei dieser Hobbymenge einmal hinwegschauen. Danach kann das entstanden Schwarzkupfer unter Zusatz von Holzkohle als Reduktionsmittel eigentlich sofort ausgeschmolzen werden. Allerdings setzt die Schmelztemperatur von ca. 1100°C unter Küchenbedingungen eine enge Grenze. Eine Edelstahlpfanne (Chrom-Nickel-Stahl) schmilzt zwar erst bei einer Temperatur von 1450°C, aber diese Temperaturen mit einer offenen Flamme zu errreichen halte ich für sehr schwierig. Woher kommt eigentlich das Arsen? Bei dieser Erzzusammensetzung eigentlich nicht üblich.

Glück Auf und viel Spaß
ich bi noch aaner ven altn Schlog, on bleib aa, wi ich bi.
Schlacke
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Schlacke »

Bei der zur Verfügung stehenden Menge wäre ein 'Probelauf' im Tiegel empfehlenswert. Über Ablauf usw. berichtet:

H. Moesta: Erze und Metalle - ihre Kulturgeschichte im Experiment, Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg: 1986, 2. Aufl., S. 6-40,

Im historischen Kupferbergwerk Hosenbachtal bei Fischbach/Nahe wird jährlich ein Schau-Schmelzversuch für die breite Öffentlichkeit durchgeführt. Über diese Demonstation liegt Literatur vor. www.besucherbergwerk-fischbach.de

Aus der Archäologie liegt ein Hinweis auf die experimentelle Verhüttung von Kupferkies vor:

Böhne, C.: Über die Kupferkiesverhüttung der Bronzezeit. Schmelzversuch mit Kupferkieserzen, in: Archaeologia Austriaca, Bd. 44, Wien: 1968, S. 49-60,

Dann gab es Schmelzversuche in Rocca San Silvestro, Toskana, ca 1992.

Glückauf!

Elmar Nieding
...die unterirdischen Grubengebäude in ihre Schreibstube bringen...
Héron de Villefosse (1774-1852), Bergingenieur im Dienste Napoleons.
(H. Dettmer, 2014)
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Stefan_O
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Stefan_O »

Erz muss fein vermahlen und unter Luftzufuhr geröstet werden. Um einen industriellen Prozess nachzuvollziehen, müsste das Rösten dann abgebrochen werden, wenn alles Eisen in Oxide umgewandelt wurde, das Kupfer aber noch als Sulfid vorliegt. Da nur Oxide mit Silikaten Schlacke bilden, kann das Eisen dadurch entfernt werden. Die Eisenschlacke schwimmt auf der Sulfidschmelze. Im zweiten Schritt muss das Kupfersulfid dann oxidiert werden, um dem Restschwefel zu entfernen und anschliessend zum Kupfer reduziert werden.

Arsen kommt vom Fahlerz, denke ich mal. Ein paar mehr Daten zum Erz wären interessant.

Schmelzen: Hier gibt es Tiegel für Eisen- und Bronzeguss: http://www.keramikbedarf.ch/michel/kata ... irect=True (bis 100 L Inhalt, siehe link zur Grössentabelle). Tiegelzange nicht vergessen.

Bei 2 kg sehe ich es schon als problematisch, die richtige Temperatur zu erreichen, ich würde eine kleinere Menge nehmen. Die Schlacke (zur Entfernung vom Eisen als Silikat) müsst ihr auch irgendwie abgiessen können. Ich würde den Prozess erstmal mit kleinen Mengen optimieren. Holzkohle zum Reduzieren mag OK sein.

Wer Englisch kann: das Buch hier ist immernoch gut & genial geschrieben: http://www.archive.org/details/practice ... 00peteuoft. Der eigentlich erste Teil liegt leider nur als Google scan vor: http://www.archive.org/details/principl ... 00petegoog. Die Bücher sind eine Anschaffung wert und nicht allzu teuer. (Zitat: Copper Smelting is not about copper, it's about slag))

Gruss,
Stefan
Zuletzt geändert von Stefan_O am Do. 24. Jun 10 14:29, insgesamt 1-mal geändert.
Falafel
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Falafel »

Dr. Werthmann hat in den letzten Jahren eine Arbeit über Ofenschlacken bei der Kupferverhüttung gemacht. Dabei wurden auch praktische Experimente durchgeführt. Wenn Interesse, kann ich den Kontakt vermitteln.

Glück Auf!
Stephan
Pöhlberger
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Pöhlberger »

Erst mal vielen Dank für die Hinweise!

Ich versuche mal der Reihe nach zu antworten und weiter zu fragen :D

Der Arsengehalt kommt sicher von beigemengtem Arsenkies und Fahlerz... leider haben wir keine genaueren Daten zur mineralogischen Zusammensetzung.
Bei uns gibt es ja bekanntlicherweise sehr ungewöhnliche Mineralisationen, zum Beispiel den Hydrowoodwardit... oder den "Kyrosit", der allerdings kein eigenständiges Mineral ist, sondern ein Gemisch aus Pyrit/Markasit/Kupferkies...
Beim ersten Schmelzversuch wurde die nötige Temperatur mit einem offenen Feuer erreicht, indem ein ausgedienter Staubsauger "anders herum" als Gebläse genutzt wurde. Allerdings hat der Schmelztiegel nicht durchgehalten...
Wie wäre das "Rösten" in der Praxis am besten durchzuführen?
Wann muss die Holzkohle zugeführt werden und in welcher Korngröße?
Das Erzkonzentrat sollte also auf jeden Fall "pulverisiert" werden? Nicht in der Korngröße über 10mm?
Wir möchten den Versuch nicht unter Laborbedingungen durchführen, sondern mit den Möglichkeiten "der Alten". Es geht uns nicht darum, wie viel Cu in unserem Erz ist, sondern darum, wie man im 15. oder 16. Jh. als unsere Grube schon in Betrieb war, entsprechende Schmelzproben entnehmen konnte... ohne erst das Erz nach Geyer oder Freiberg fahren zu müssen.
Bekannt ist, dass die Erze aus der Nachbargrube (Mächtigkeit der Lagerstätte z.T. über 10m) durch den hohen Zinkblendegehalt sehr schwer zu verhütten waren. Unser Erz hingegen stammt aus geringmächtigen Gängen, hat aber hohe gewinnbare Metallgehalte... und auch einen nicht unwesentlichen Silbergehalt.
Also wollen wir erst mal damit einen Versuch unternehmen, vielleicht dann später auch mit den Zn-haltigen Erzen.
Vielleicht haben wir mehr Erfolg, als unsere Vorfahren, die zuletzt 1814 in Freiberg einen Schmelzversuch unserer Erze "mit ungenügenden Ergebnissen" durchführten???

Glück Auf!
Uwe
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Haverlahwiese
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Haverlahwiese »

Geht es Euch darum, die historische Kupferverhüttung nachzustellen? Dann wird es relativ kompliziert oder sagen wir es so, handwerklich aufwendig.

Oder wollt Ihr überhaupt aus dem Erz Euer Grube Kupfer erzeugen? Dann wäre natürlich ein kleiner Ofen, am einfachsten ein kleiner Tiegelofen hilfreich. Natürlich lässt sich sowas auch mit ein paar Schamottesteinen, einem Graphittiegel und einem alten Ölheizungsbrenner improvisieren. Ich würde wegen der schlechten Durchströmbarkeit das Erz nicht staubfein vermahlen, sondern eher eine Erbsen- bis Haselnusskörnung wählen. Beim Totrösten für die Schwarzkupferarbeit würde ich von oben auf die Schüttung im Tiegel mit einer Lanze etwas Luft blasen. Nach dem Rösten eventuelle zusammengesintertes Material wieder zerkleinern und den Versuch mit ungemahlener Holzkohle wiederholen. Auch hier ist etwas Luft nützlich. Das Kupfer entsteht für gewöhnlich im festen Zustand. Um es von der Gangart abzuseigern, müsste man in der tat nach dem Reduzieren Schmelzen. Da die Schlacke erst bei 1200-1300°C flüssig wird, würde ich mit Soda oder Borax nachhelfen.
Glück auf, Matthias

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Pöhlberger
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Pöhlberger »

Das sind ja schon viele nützliche Tipps :top:
Wir werden uns bei dem Schmelzversuch nicht unbedingt an historische Fakten halten. Sicher wird auch wieder eine Art Gebläse (ein alter Staubsauger steht dafür schon bereit) eingesetzt werden. Weil beim ersten Versuch die Lanze des Gebläses der Hitze nicht widerstand, werden wir das dieses mal besser vorbereiten. Und wie gesagt, war der Schmelztiegel der größte Schwachpunkt...
Schamottesteine sind vorhanden, fehlt nur noch der Tiegel, doch da habt Ihr mir ja schon einen Lieferant genannt...
Das erzielen der nötigen Schmelztemperatur dürfte nicht unbedingt das Problem werden, das hat beim ersten Anlauf auch geklappt. Man braucht nur die nötige Geduld...
Der genaue Termin für den Versuch steht noch nicht fest, doch wir werden sicher im Spätsommer oder Herbst die Aktion starten und natürlich über das Ergebnis berichten.

Glück Auf!
Uwe
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Michael_Kitzig
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Michael_Kitzig »

schau mal hier:

http://www.firmenwissen.de/az/firmenein ... _GMBH.html

.. das ist bei mir gleich um die ecke und ich könnte ggf. mal fragen ob die einen aus der produktion ausgesonderten aber brauchbaren tiegel abgeben könnten.
im übrigen findest du da wohl experten die dir das geeignete material nennen können.

ga
michael
thomas44
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von thomas44 »

Hallo Uwe,

von der Thematik Erzaufbereitung und "Trennen verschiedener Metalle" habe ich leider noch nicht viel Ahnung (ich arbeite daran). Dafür kann ich Dir aber ein bißchen was aus dem Bereich Temperaturführung, Schmelz- und Gußtechnik im kleinen Maßstab erzählen. Damit habe ich mich lange auseinandergesetzt und zahlreiche Vorrichtungen selbst gebastelt. :)

Gehen wir also mal von möglichst reinem Kupfer aus (wie man da erstmal hinkommt, können Dir sicherlich viele hier besser erklären als ich).

Das Wichtigste ist ein gescheiter Tiegel. Meinen ersten bekam ich damals von der RWTH Aachen geschenkt (liegt ja vor der Tür und ich hatte dort nett gefragt), die anderen sind vom Gießereibedarf Hohnen in Bielefeld (http://www.hohnen.de). Für einen 4-5 kg Tiegel ist man dort incl. Mindermengenzuschlag und Versandkosten für etwa 25-30 Euro dabei. Die Tiegelzange kann man mit einem Kohlenfeuer und einem 1,5 kg-Hammer auf einem Gullideckel selbst schmieden aus z.B. 12er-Vierkantstahl. Lang muß sie sein, etwa einen halben Meter - und stabil.

(Bildmitte - mein allererstes Werk, tuts heute noch, würde ich aber heute wohl besser machen):
werkzeuge.jpg
werkzeuge.jpg (79.57 KiB) 9698 mal betrachtet
Das Blechstück weiter links soll auf die Zange gesetzt werden, wenn der Tiegel heiß ist. Es schirmt die intensive Infrarotstrahlung ab, die der Tiegel abgibt, sobald er heiß genug ist. Blechstück vom Dachdecker, und zuschneiden. :)

Nun stellt sich die Frage nach der Befeuerung. Wenn Ihr mehr als ein halbes Kilo gleichzeitig heiß kriegen wollt, solltet Ihr einen richtigen geschlossenen Ofen bauen. Kleinere Mengen kriegt man auch auf einem oben und ggf. auch seitlich offenen "Herd" heiß, ist natürlich nicht sehr energieeffizient. Als Brennstoff eignet sich meiner Erfahrung nach gut Schmiedekohle Fettnuss III bis IV, gibts bei uns für 10,- pro 50 kg-Sack bei Raiffeisen. Die Glut muß kontinuierlich von einem Gebläse angeblasen werden. Mit Holzkohle habe ich persönlich schlechte Erfahrung gesammelt: deutlich geringerer Heizwert und viel (ggf. verletzungsträchtiger) Funkenflug.

Dies hier ist die einfachste Variante:
01.JPG
01.JPG (27.73 KiB) 9698 mal betrachtet
Ein kleines Häuschen aus Schamottsteinen, das in einem Erdloch gebaut wird. Als "Dach" nehme man ebenfalls einen Schamottstein.

Die Luftzufuhr erfolgt von schräg seitlich über ein Vierkantrohr, in das ein Staubsauger reinpustet (rechts im Bild). Wenn man zwischen Kohle und Rohrende ein paar Kieselsteine legt und das Rohr ab und an vorsichtig aus einer Gießkanne mit Wasser begießt, zischt es, aber das Rohr schmilzt nicht weg.

Etwas "professioneller" ist eine Stahlkonstruktion, die die Schamottsteine zusammenhält und somit einen transportablen Ofen ergibt. Als Gebläse dient auch hier Opis alter Autostaubsauger:
evoII.jpg
Diese Konstruktion verflüssigt etwa 1 kg in 20 Minuten. Durch Einbau einer richtigen "Feuerungstür" sowie einer festen Dachplatte läßt sich die Effizienz weiter steigern. Bei meiner letzten "Kohlenversion" des Ofens mußte ich einen von innen wassergekühlten Brennrost bauen, damit dieser nicht in der Glut wegschmilzt = erhöhter Aufwand, lohnt sich aber. Der hohle Rost wird fortdauernd von Wasser durchströmt (Heizleistung reicht locker für einen Durchlauferhitzer zum Duschen):
evo3-11.jpg
evo3-11.jpg (80.04 KiB) 9698 mal betrachtet
Hier kommt nun auch ein richtiges Gebläse zum Einsatz, das für diesen Zweck allerdings über eine Klappe im Luftstrom einstellbar gedrosselt werden muß (Kohle fliegt sonst aus dem Ofen heraus = wenig effizient und Verletzungsgefahr).

Da die Kohle regelmäßig eine Riesensauerei verursacht und es einigermaßen anstrengend ist, das Kohlenfeuer über lange Zeit zu unterhalten (man muß trotz Gebläse viel herumstochern und natürlich ständig nachschaufeln), habe ich zusammen mit einem Heizungsbauer-Kumpel einen Ölofen gebastelt. Dieser besteht aus einer runden zusammengeschweißten Tonne, die mit Feuerfestbeton ausgegossen wurde:
ofen-roh.jpg
ofen-roh.jpg (54.73 KiB) 9698 mal betrachtet
Das Ganze wird von einem Ölbrenner befeuert, der etwa 70 kW leistet (Sechsfamilienhaus :aetsch:). Null Dreck, keine herumfliegende Kohle, nicht anstrengend: einschalten und warten, bis alles flüssig ist. Sieben Liter pro Stunde. 8)
Langes Ofenrohr obendrauf ist wichtig, damit die Abgase korrekt abgeführt werden und die Gießer sie nicht einatmen (vier Stück Ofenrohr blau einfach à 50 cm reichen, und die Abgase ziehen über die Köpfe hinweg).
ofen-aufgebaut.jpg
ofen-aufgebaut.jpg (65.35 KiB) 9698 mal betrachtet
Die Konstruktion schafft an einem warmen Sommertag etwa 8 kg Kupfer pro Stunde (mehr konnte ich bisher nicht probieren):
ofen-betrieb.jpg
ofen-betrieb.jpg (59.58 KiB) 9698 mal betrachtet
Nun muß man ein bißchen Erfahrung sammeln, wie heiß man das Ganze erhitzen muß, bis man ordentlich gießen kann. Stichwort: die Farbe beobachten. Der "Meister des siebten Siegels" schreibt von "zeisiggrün", das habe ich mittlerweile auch schon gesehen, und der Tiegel muß hellorange leuchten. Dann schöpft man die Schlacke ab. Hierzu bastelt man sich vorher einen "Sieblöffel", siehe auf dem Werkzeugbild links neben der Tiegelzange. Den Löffel vor seiner Benutzung im Ofen rotglühend erhitzen (den Handgriff natürlich nicht :aetsch:), dann die Schlacke abschöpfen (sie schwimmt nach dem Schmelzen obenauf) - feuerfeste Unterlage, Sicherheitsschuhe, Lederhandschuhe. Danach Tiegel noch einmal in den Ofen stellen und nochmal ein bißchen weiterheizen. Nun muß die Schmelze entgast werden. Die alten Glockengießer haben dazu Fichtenholzstämme benutzt, manche tun es auch heute noch. Das kann auch der Hobbygießer, und es funktioniert - am besten das trockene (!!!) Fichtenholz in einer geeigneten Metallklemme einspannen, da es kurz über dem Tiegel SEHR heiß ist und man die Hand dort nicht lange halten kann. Auf keinen Fall harziges oder feuchtes Fichtenholz verwenden, es wird sonst fürchterlich spritzen!!!
Moderne Glockengießereien verwenden zum Entgasen auch Kupfer-Phosphor (ein paar Gramm pro kg Schmelze). Dieses kann man sich in einer Gießerei erquengeln, oder Silfos-Hartlötstäbe verwenden. Die tun's auch, und am besten ist sowieso die gemeinsame Anwendung des altbewährten Fichtenholzes zuzüglich der modernen Möglichkeiten.

Dann kommt der große Moment:
giessen1.jpg
giessen1.jpg (53.96 KiB) 9698 mal betrachtet
Man beachte hier das Hitze-/Strahlungsschutzblech, ohne dieses wird man die Hand nicht lange genug in der Nähe des Tiegels halten können, wenn man die richtige Temperatur hat. Natürlich braucht man auch eine ordentliche und vor allem auch wasserfreie (!!!) Form. Vorsicht vor allem, was auch nur kleine Mengen Restwasser enthält. Dies kann zu äußerst gefährlichem Spucken / Spritzen der Form führen, und flüssiges Metall auf der Haut oder auch Kleidung ist nicht lustig. Zudem wird die Gußqualität schlecht. Normaler Zement ist völlig ungeeignet, um Kupferlegierungen hineinzu gießen. Gips ebenso. Braucht Ihr noch ein paar Ideen zum Formenbau? Zumindest ein paar Tips hätte ich noch. :wink:

Danach ist es wichtig, jedes Gußstück lange und ausgiebig auskühlen zu lassen. Lieber ein paar Bier mehr trinken danach, als die Form zu früh zu öffnen. Es gibt sonst Spannungen, die zu Instabilität und schlechter Qualität des Gußstückes führen. Zinnhaltige Legierungen sind viel einfacher zu gießen als reines Kupfer, falls Ihr damit leben könntet. Zink ist wiederum eher schlecht, läßt sich schwerer gießen. Reines Kupfer ist so in der Mitte, nach meiner Bastler-Erfahrung...

Bei weiteren Fragen -> nur zu. Liebend gerne hätte ich das alles mit Euch damals in der Vereinskaue diskutiert, leider war die Zeit ja doch eher knapp. Vielleicht klappt es ja in diesem Jahr doch noch einmal, daß ich vorbeikommen kann, dann können wir ja nochmal darüber sprechen. 8) Würde mich freuen, war echt toll bei Euch. :top:

Glück auf und viele Grüße vom Hobbygießer

Thomas
glocken3.jpg
glocken3.jpg (82.77 KiB) 9698 mal betrachtet
P.S. was mir immer noch fehlt, ist genug Kupfererz aus einer heimischen Grube. Die wenigen bisher ÜT und UT gefundenen Stücke sind einfach zu schade zum Einschmelzen - bekanntes Problem... :cry:

und noch was: bevor Ihr an kostbare einheimische Erzstücke geht, übt die ganze Handhabung von flüssigem Metall mal in der angestrebten Menge(!) mit etwas, wo es nicht so sehr drauf ankommt. Alte Heizungsrohre zum Beispiel. Die sind gut dafür und man kriegt sie ja immer mal wieder. :wink:
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MichaP
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von MichaP »

Wäre das nicht was für den IMW 2011 in Annaberg? Als "live action"?
Glück auf!

Michael
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Geomartin
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Geomartin »

thomas44 hat geschrieben: P.S. was mir immer noch fehlt, ist genug Kupfererz aus einer heimischen Grube. Die wenigen bisher ÜT und UT gefundenen Stücke sind einfach zu schade zum Einschmelzen - bekanntes Problem... :cry:
Hm, ich kann mich dunkel erinnern das es in Kraslice ein groesseres Haldengelaende der dortigen ehemaligen Kupfergrube gibt. Inwieweit dies zugaenglich ist, habe ich keine Ahnung, aber spontan wuerde ich meinen dort die besten Chancen zu haben groesse Mengen Kupfererz aus dem Erzgebirge (jaja, Vogtland) zu finden. Die Grube baute meines Wissens auf praevariszische Sulphidlager, kleine VHMS Vorkommen aehnlich denen in iberischen Pyritguertel (Rio Tinto, Neves Corvo...).

Optimal waere natuerlich aufmahlen, flotieren, schmelzen, Elektrolyse und dann aus dem Anodenschlamm Silber und Gold gewinnen. Aber das waere wohl doch etwas hochgestochen. Ein Bekannter von mir hat mehrere Tonnen Tailings beschafft, die Beprobung ergab 1,4 % Kupfer. Die will er jetzt mit Schwefelsaeure durchsetzen und dann noch moeglicherweise Elektrolyse machen. Bin gespannt darauf, wieviel er da Kupfer rausbekommt (und ob ueberhaupt). Und bei Eurem Versuch natuerlich auch, freue mich auf Berichterstattung.
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MichaP
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von MichaP »

und so am Rande ... sehr, sehr schön. Das ist echt toll!
Glück auf!

Michael
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Haverlahwiese
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Haverlahwiese »

MichaP hat geschrieben:und so am Rande ... sehr, sehr schön. Das ist echt toll!
Yes, dem kann ich mir nur anschließen. So was ähnliches haben Studienkollegen von mir gemacht als Studienarbeit. Auch mit Heizungsbrenner und Tiegelofen. Und dann im Sand Anoden gegossen. Das Problem ist nur, das ein Umformer für die Elektrolyse ein Vermögen kostet, wir reden hier von Stromdichten von 200 - 300 A/m².

OT: Für eine praktische Vorführung beim IMV 2011 wäre auch ein Rennfeuer interessamt. Das geht auch mit wenig handwerklichen Aufwand.
Glück auf, Matthias

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Stefan_O
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Stefan_O »

Ein Elektroschweissgerät sollte es für die Elektrolyse tun, oder? Spannung müsste reichen, Strom ohnehin. Ein 130 EUR Einhell hat 48V Leerlauf und bis zu 160 A. (200 A bei 400V Input). Kleine gibts neu für unter 100 EUR, muss halt jede Kammer einzeln betreiben.

Auch von meiner Seite danke! für die Fotos. Wo bekommt man einen Heizungsbrenner her?

Gruss,
Stefan
thomas44
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von thomas44 »

Moin,

danke für Euer Feedback. :)
IMW 2011 in Annaberg? Das klingt interessant, ich behalte das mal im Hinterkopf...

Den Ölbrenner hat mein Heizungsbauer-Kumpel mitgebracht, die haben eine Heizungsanlage modernisiert, da wurde der Brenner hinterher nicht mehr benötigt. Und was passiert dann mit einem 20 Jahre alten Brenner? Der fliegt auf den Schrott, ob er noch funktioniert oder nicht - oder er wird einem in die Hand gedrückt, der dafür noch Verwendung hat. Wir haben dann die größtmögliche Brennerdüse eingebaut, und mein Kumpel hat die Leistung auf Anschlag aufgedreht.
Wenn man keinen Heinzungsbauer kennt, lohnt es sich evtl. trotzdem, mal in einem entsprechenden Handwerksbetrieb zu fragen. Es werden ja öfter mal Heizungsanlagen erneuert, deren Brenner noch funktionieren - z.B. wenn der Kessel schadhaft ist...
Ansonsten kriegt man aber im Auktionshaus auch ab 20 Euro recht regelmäßig welche, die als noch funktionierend beschrieben werden. Dann ist es natürlich von Vorteil, wenn man jemanden zur Hand hat, der sich damit auch auskennt. :)

So ein Einhell-Baumarktschweißgerät hatte ich auch mal. Da gibts zwei Probleme: zum einen haben die eine sehr kurze Einschaltdauer, d.h. fordert man die maximale Leistung ab, leuchtet sehr bald eine gelbe Lampe, und es geht erstmal nicht weiter. Außerdem liefern die Wechselstrom, mit auch nicht sonderlich stabiler Ausgangsspannung. Die Idee, ein Schweißgerät als Quelle zu verwenden, ist aber nicht schlecht, wenn das Ding leistungsfähig genug ist. Vielleicht ist man mit einem gebrauchten Profigerät besser dran...

Viele Grüße
Thomas
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Stefan_O
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Stefan_O »

Hi Thomas, einleuchtend, danke! Zum Schweissgerät: Hochstromdioden kosten nicht die Welt. Problem ist eher, das man im normalen Haushalt nur 2-4 kW aus der Leitung bekommt, dass wird vermutlich nicht für 1 m2 Elektrodenfläche reichen. Von daher reicht vielleicht ein billiges Gerät, das mit 30% Nennleistung betrieben wird. Zum Experimentieren reichen auch kleine Flächen. Ladegerät für LKW Batterien wäre auch eine Idee, gibts als 29V/14 A. Ob die hohen Stromdichten nötig sind, wäre auch noch eine Frage.

Gruss,
Stefan
Pöhlberger
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Pöhlberger »

Wir haben gestern im Verein schon mal darüber gesprochen, zum IMW 2011 so einen Schmelzversuch mit durchzuführen.
Wir werden aber sicher trotzdem schon dieses Jahr einen Probelauf machen. Wenn wir unseren kleinen Vorrat an Erzkonzentrat halbieren, wird es sicher auch für beide Aktionen ausreichen :wink:
Sicherlich ist es ja kein Problem, von irgendwo entsprechendes Erz zu bekommen. Uns geht es aber darum, aus UNSEREM Erz etwas zu erschmelzen.
Und das mit möglichst einfachen Mitteln, um in etwa die Arbeit der Alten nachvollziehen zu können.

Nochmals vielen Dank, an alle, die hier mit nützlichen Hinweisen unsere Vorbereitungen unterstützt haben!
Besonders die praktischen Tipps aus eigener Erfahrung von thomas44 sind natürlich super :top:

Glück Auf!
Uwe
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Bergzwerg »

Glück Auf Uwe. Das wir damals Schwarzkupferkügelchen erzeugt haben war der pure Zufall! Wir haben ja eigendlich kurzzeitig unser Konzentrat verbrannt,weil wir zu viel Hitze hatten. Nach den Berichten der Alten wurde das geförderte Erz bereits an der Grube geröstet.Danach begann der erste Schmelzprozess.Daraus entstand Schwarzkupfer,was in Kügelchen schmilzt und magnetisch ist,danach wurde das enthaltene Silber unter Zugabe von Werkblei an das Pb gebunden.Danach Oxidiert man das Pb und Ag bleibt zurück. Im "Bergbau im Erzgebirge" sind alle Schritte der Oxi-und Reduktion genau beschrieben.Was eigendlich das Problem ist sind die Temperaturen. Da gibts Schmelzproben aus Metall, mit definiertem Schmelzpunkt,wo Du genau sehen kannst welche Temperatur erreicht ist.
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Stefan_O
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Stefan_O »

Schwarzkupfer und magnetisch? Glaube ich nicht.....Schwarzkupfer enthält 80-95 % Kupfer, um die 3 % Eisen, der Rest ist Blei, Silber, Zink, Schwefel in variablen Anteilen. Ich glaube eher, ihr habt das Eisen vom Chalcopyrit ausgeschmolzen....

Gruss,
Stefan
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Michael_Kitzig
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Michael_Kitzig »

habt ihr vielleicht die "eisensau" mitgemessen?
Pöhlberger
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Pöhlberger »

Also mal ernsthaft:

Der Cu-Gehalt von Schwarzkupfer liegt nach dem ersten Schmelzen keineswegs bei 80-95%, erst nach mehrfacher Aufbereitung wird dieser Gehalt erreicht!!!
Das kann man auch überall lesen:

"Schwarzkupfer
Schwarzkupfer (Black copper) ist das Endprodukt bei der Sulfidverhüttung, das nach mehreren Arbeitsgängen einen Reinheitsgrad von etwa 95 % aufweist.
Durch Waschen wird das Erz vom tauben Gestein getrennt, und durch anschließendes Rösten erhält man Kupferoxid (2 Cu2S + 3 O2 → 2 Cu2O + 2 SO2).
Durch Reduktion in Schachtöfen unter Hilfenahme von Blasebälgen und dem Zusatz von Holzkohle als Reduktionsmittel erfolgt die Umwandlung zu Kupfer. Durch die Zugabe von Kalk senkt sich der Schmelzpunkt. Da der Kupfergehalt nach dem ersten Vorgang erst 30-50 % beträgt, muss der Vorgang mehrmals wiederholt werden, um so Schwarzkupfer mit einem Gehalt von 95 % zu erhalten. Das Produkt dieser Vorgänge ist eine brüchige, schmutzigrote Legierung, die Schwarzkupfer oder Blasenkupfer genannt wird."

noch ein Zitat:

"Ausbeute des früheren Kupferbergbaus: Schwarzkupfer
Das Produkt des ersten Schmelzvorgangs hatte nur einen Kupfergehalt von 30-50%, so dass der Vorgang mehrfach wiederholt werden musste. Am Ende erhielt man "Schwarzkupfer" mit einem Kupfergehalt von bis zu 95% Kupfer."



Da unser Ausgangsmaterial neben ca. 33% Cu auch 13%Fe enthält, wird natürlich dieses Eisen noch im ersten Schwarzkupfer mit drin sein, oder :gruebel:

Glück Auf!
Uwe
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Bergzwerg »

Wagenbreth schreibt in " Bergbau im Erzgebirge ", daß das Erzkonzentrat zu magnetischen Kügelchen schmilzt. Habe leider das Buch jetzt nicht zur Hand das ich genauer zitieren könnte. Wir sind damals nur durch dieses Zitat dem Schwarzkupfer auf die Spur gekommen. Wir hätten ja fast alles entsorgt, weil wir dachten es sei alles schief gelaufen! Alle die dabei waren können sich ja noch erinnern wie es aussah.
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Stefan_O
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Stefan_O »

Uwe, wenn Du deinen eigenen Text durchliest, wirst Du sehen, das deine Aussage nicht stimmt. Du schreibst ja selbst: "Schwarzkupfer (Black copper) ist das Endprodukt bei der Sulfidverhüttung, das nach mehreren Arbeitsgängen einen Reinheitsgrad von etwa 95 % aufweist" (Eigentlich ist Garkupfer das Endprodukt). Wenn Du dir Analysen für Schwarzkupfer anschaust, stimmt das auch (meine Angabe für Schwarzkupfer stammt von Percy, der vier Analysen angibt). Wenn euer Roherz schon 33% enthält, ist 30-50% für den ersten Arbeitsgang lausig. 30% sollten sich schon per Handscheidung erreichen lassen. Da ist noch die Frage, von welchem Zeitabschnitt wir reden, sicherlich wurde 16/17. Jahrhundert anders verhüttet. Im moderneren Hüttenwesen (18xx) heisst das 30-50% Sulfidkonzentrat als Zwischenprodukt "Kupferstein", aus diesem wird dann das Schwarzkupfer erschmolzen. Ich empfehle die Seite hier: http://www.kupferspuren.eu/index.php?id=154. Auf Grund des niedrigen, aber extrem komplexen Erzgehaltes des Kupferschiefers ist das Studium der dortigen Verhüttung lohnenswert.

Das Eisen im Erz sollte über die Schlacke als Silikat entsorgt werden, bei guter Prozessführung ist der Anteil entsprechend gering. Wers übertreibt, verliert zusätzlich auch Kupfer in die Schlacke (Preisfrage: ab welchen Jahr wechselten die Schlacken im Mansfelderland die Farbe von Blau nach Schwarz)? Die im Zitat angegebene Kalkzugabe ist dort eher seltsam und wird eiegntlich bei Eisenhütten verwendet, um das Phosphat loszuwerden. Schlacken der Kupferverhüttung sollten sauer sein, um das Eisen loszuwerden.

Gruss,
Stefan

Carl Schnabel beschreibts ausführlich: http://www.archive.org/stream/handbooko ... 5/mode/2up. Eine deutsche Version gibts dort auch, aber schlecht gescannt.
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Pöhlberger »

Ich habe Zitate verwendet, das sind nicht meine Aussagen... vielleicht sind diese Sätze nicht ganz so eindeutig formuliert...
Entscheidend für mich war, dass das erste Schmelzprodukt (ob das nun Schwarzkupfer ist oder nicht?) keinesfalls 80-95% Cu hat.
Der 33%ige Cu-Gehalt unserer Erzprobe kann auch keinesfalls gleichgestellt werden mit dem Cu-Gehalt des Erzkonzentrates, da durch die feine Verwachsung mit Nebengestein und anderen Mineralien (Markasit, Limonit...) garantiert ein niedrigerer Cu-Gehalt vorliegen wird. Trotz Handklaubung...

Ich hatte heute eine kleine Probe der damaligen Schmelze in der Hand und konnte die dunkelrote Kupferkugel eindeutig sehen. Leider hatte ich keinen Magnet zur Verfügung, um zu testen, was Bergzwerg geschrieben hat. Ich werde es aber bei Gelegenheit nachholen. Wobei es schwierig werden könnte, weil die Kugel sehr klein ist und noch in der Schlacke eingebettet ist. Wie erwähnt, war bei diesem sehr spontanen Versuch damals einiges schief gegangen...

Mehr dazu später... muss erst mal Schluss machen

GA Uwe
Bergzwerg
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Bergzwerg »

GA.Uwe. Das größte Kügelchen hatte einen D von ca.3mm und sah recht nach Cu aus. Die damalige Aktion entstand ja aus einer spontanen Idee bei Bier und Lagerfeuer. Blumentopf,Holzkohle,Erz und Staubsauger. Außerdem unmengen an getrockneter Holzrinde die wir vom Ausbauholz (Bergschaden) auf der Halde liegen hatten. Im Blumentopf haben wir jeweils eine Schicht gemahlene Holzkohle,eine Schicht Erz übereinander postiert(wir hatten das Erz schon geröstet ) und mitten ins Feuer gelegt. Nachdem wir bemerkten das unser Feuer zu kühl war,beschlossen wir den umgepolten Staubsauger einzusetzen. Nach gewisser Zeit, bemerkten wir grünliche Oxi-Flämmchen und stellten den Ss.ab. Natürlich war auch der Blumentopf mit dem am Rand des Feuers befindlichen Quarzbrocken fast zur Einheit verschmolzen. Erst nächsten Tag konnten wir alles aus dem Hexenkessel bergen. Aber trotz allem,es war ne geile und spontane Idee,an die ich mich sehr gern erinnere! Wir habens nur mal probiert ,anders habens de Alten auch net gemacht. Ob da was rausgekommen ist kann ich nur vermuten,da wir keine Analyse gemacht haben. Baut doch mal nen Schachtofen nach,wollte ich damals schon lang mal, und macht mal mit HD-Material einen Versuch. Mehr wie schiefgehen kanns net! GA.Karsten
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Pöhlberger »

Um noch mal auf den Magnetismus des Schwarzkupfers zu kommen:
Auch Otto Linne` Erdmann schrieb 1828 unter "Edukte und Produkte von Schwarzkupferschmelzen":

"...und es kommen nicht selten Schwarzkupfer vor, die so eisenhaltig sind, dass sie auf den Magnet wirken..."

Also ist es nicht nur ein Hirngespinst oder vielleicht ein Druckfehler in "Bergbau im Erzgebirge"...

Sollte unser nächster Schmelzversuch erfolgreich verlaufen, werden wir das auf jeden Fall mit überprüfen.

Glück Auf!
Uwe
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Stefan_O
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Stefan_O »

Uwe,

sehr interessant! Für alle hier die komplette Referenz:

Winkler, K.A: Nachrichten über die Kupferprocesse zu Fahlun in Dalekarlien. Journal für technische und ökonomische Chemie 3 (1828) 265-308

http://books.google.ch/books?id=UWc1AAA ... &q&f=false

Ändert aber nichts am Verfahren. Erz mahlen, rösten, reduzieren gibt Kupfer nur durch Zufall. Der Artikel oben ist prima und beschreibt das sehr gut. Danke für die Referenz!

Gruss,
Stefan

Nachtrag: bei der Beurteilung vom Magnetismus bitte beachten, dass die Erze von Falun sehr eisenhaltig (partiell ist es eigentlich kupferhaltiges Eisenerz) und daher nicht unbedingt mit den hiesigen Erzen vergleichbar sind. Ohnehin ist es manchmal sehr schwer an Hand der Erze aus Schweden zu sagen, was eigentlich abgebaut wurde. Meine Proben aus Kopparberg enthalten wesentlich mehr Magnetit als Chalcopyrit, trotz war es ein Abbau auf Kupfer, wie der Ortsname ja schon sagt.
Zuletzt geändert von Stefan_O am Mi. 30. Jun 10 12:23, insgesamt 2-mal geändert.
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Pöhlberger »

Hallo Stefan,

danke, dass Du den link zum download mit reingestellt hast. Ich hatte gestern nicht viel Zeit und wollte wenigstens noch kurz antworten.
Man findet eben zu jedem Thema etwas im Internet :)
... und ich denke, mit den vielen guten Tipps werden wir hoffentlich Erfolg haben.
Vielleicht kann man dann beim IMW 2011 sogar mal einen Versuch mit den reichlicher vorhandenen, aber sicher noch schwerer zu verarbeitenden Erzen der Nachbargrube unternehmen. Die bereiteten den Alten vor allem Probleme durch den Zinkblendeanteil. Trotzdem müssen sie diese Schwierigkeiten doch in den Griff bekommen haben, denn sonst hätten sie diese Lagerstätte nicht so umfangreich ausgebeutet... Hauptkupfererz in feinster Vermengung mit Markasit/Pyrit und Sphalerit ist dort der Chalkopyrit.
Breithaupt glaubte damals 1843 sogar an ein eigenständiges Mineral (Weißkupfererz) vom Pöhlberg und nannte es "Kyrosit". Vor Jahren hatte ich davon eine verkäufliche Probe aus dem Besitz der Mineralienniederlage Krantz in den Händen, doch deren Preisvorstellungen waren... :shock:

siehe:
http://tw.strahlen.org/typloc/fehlbesch ... chsen.html

Glück Auf!
Uwe
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Re: Schmelzversuch auf Kupfer

Beitrag von Geomartin »

Hallo,

wenn man mit scholar.google.com sucht, findet man zahlreiche Artikel zum Begriff Schwarzkupfer, inklusive von Lampadius zu Erzen aus Freiberg. Die meisten Artikel kann ich downloaden.

Martin
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