Titel: | Schwefelwasserstoffgas als Fällungsmittel bei Zugutemachung kupferarmer Schwefelkiese etc.; von Carl Weltz, Berg- und Hütteningenieur in Norwegen. |
Fundstelle: | Band 164, Jahrgang 1862, Nr. LXXIX., S. 290 |
Download: | XML |
LXXIX.
Schwefelwasserstoffgas als Fällungsmittel bei
Zugutemachung kupferarmer Schwefelkiese etc.; von Carl Weltz, Berg- und Hütteningenieur in
Norwegen.
Aus der berg- und hüttenmännischen Zeitung,
1862, Nr. 15.
Mit Abbildungen auf Tab.
IV.
Weltz, über Schwefelwasserstoffgas als Fällungsmittel bei
Zugutemachung kupferarmer Schwefelkiese etc.
Bei dem Vorkommen massiver und fast immer mehr oder weniger kupferhaltiger Schwefelkiese hier in Norwegen tritt sehr häufig der Fall
ein, daß der Kupfergehalt auf die Weise in der Masse vertheilt ist, daß jede
mechanische Scheidung der gewonnenen rohen Erze, behufs Concentration des
Kupfergehaltes in denselben, wenn auch nicht geradezu unmöglich wird, sich doch als
ökonomisch unzulässig herausstellt. Da nun wieder die gewonnene Erzmasse in den
meisten Fällen zu kupferarm war, um einer unmittelbaren Schmelzung unterworfen
werden zu können, so suchte man früher durch Anwendung des bekannten sogenannten Kernröstungsprocesses eine mechanische Scheidung zu
ermöglichen.
Ob dieser Proceß hier in Norwegen indeß, bei seinen vielen Mängeln und großen
Unvollkommenheiten, jemals ein zufriedenstellendes Resultat geliefert hat, ist,
allem Anscheine nach zu urtheilen, sehr zu bezweifeln. Nur an solchen Orten, wo die
ausgeschiedenen Kerne oder auch die Rückstände von der Kernscheidung bei Verhüttung
anderer schwer schmelzbarer, kieselreicher Kupfererze als vielleicht einziges
erhaltbares und deßhalb willkommenes Flußmittel Anwendung finden konnten, und wobei
also das in den Kiesen enthaltene wenige Kupfer nur als Nebenproduct angesehen und unter diesen
Umständen gewonnen wurde, – erschien der Betrieb dieser kupferarmen
Schwefelkiesgruben einigermaaßen motivirt.
Von den Vorgängen dieses Processes, in großen Rösthaufen unter freiem Himmel den
atmosphärischen Einflüssen Preisgegeben und dadurch beeinträchtigt, konnte dann auch
ein immer nur sehr unsicherer Erfolg erwartet werden, indem die Concentration des
Kupfers in den Kernen nur an einzelnen Orten des Rösthaufens und überhaupt nur
theilweise vor sich gehen konnte. Dadurch wurde dann wieder die nachfolgende
Handscheidung eben so schwierig ausführbar, als unvollkommen, so daß der Unterschied
des Kupfergehaltes zwischen Kern und Rinde häufig entweder ganz unbedeutend
ausfallen mußte, oder auch die Scheidungskosten unverhältnißmäßig theuer zu stehen
kamen. Immer aber mußte bei Gewinnung eines nur sehr geringen Theils Kupfer aus den
Erzen wieder ein an Kupfer ziemlich reiches Residuum als unbrauchbar abgesetzt
werden; denn die Rückstände auf nassem Wege mittelst Cementation weiter zu benutzen,
wie es jetzt in Agordo der Fall ist, ließ sich der durch langen Transport zu hohen
Eisenpreise wegen nicht mit Vortheil ausführen.
Unter diesen Umständen war also von einem fortgesetzten Betriebe dieser an Kupfer
meistens nur sehr armen, aber damit zugleich auch sehr mächtigen
Schwefelkieslagerstätten nur wenig zu erwarten. Um nun dem gänzlichen
Darniederliegen der betreffenden Gruben womöglich vorzubeugen, wurde der
erfolgreiche Entschluß gefaßt, durch Gewinnung von
Schwefel aus den Schwefelkiesen dieselben aufrecht zu erhalten, ein
Gedanke, welcher trotz der von der Küste ziemlich entfernten Lage der meisten
Schwefelkiesgruben zur Ausführung gekommen ist, und waren ohne Zweifel die früheren
weniger guten Communicationsmittel Schuld daran, daß man keinen Schwefel gewann, da
ein verhältnißmäßig so billiger Handelsartikel, wie es der Schwefel ist, keine sehr
hohen Transportausgaben zu tragen vermag. Um nun die bei den gewöhnlichen
Schwefeltreiböfen anzuwendenden theuern eisernen und thönernen Retorten oder Röhren
entbehrlich zu machen, wurde versucht, durch unmittelbare Einwirkung der freien
Flamme auf die Kiese diese abzutreiben, indem man bei Gewinnung des Schwefels auf
diese Weise nicht allein eine möglichst vollkommene Abschwefelung der Kiese erwarten
zu können glaubte, sondern sich auch eine Ersparung an Brennmaterial in Aussicht
stellte.
Aus den zu diesem Zwecke und in mehreren verschiedenartig construirten Apparaten
angestellten Versuchen ließ sich indeß, der vielen Hindernisse und Störungen wegen,
welche dabei eintraten, kein bestimmtes ökonomisch vortheilhaftes Resultat
hinsichtlich der Schwefelgewinnung ableiten, und der Erfolg war insofern ein
zweifelhafter. Aber eine andere, bei Durchführung dieser Versuche beobachtete Erscheinung
gab denselben sehr bald eine ebenso unerwartete, als in ihren Folgen erfreuliche
Richtung und ließ die Schwefelgewinnung dadurch wieder in den Hintergrund treten. Es
war dieß nämlich die bei diesen Versuchen unter gewissen Umständen sich entwickelnde
Menge von Schwefelwasserstoffgas. Die Bildung oder
Entwickelung dieser Gasart war so auffallend energisch und bedeutend, daß es sich
erwarten ließ, dieses Gas als billiges Fällungsmittel für das Kupfer im Großen
anwenden zu können.
Als Thatsache ließ sich hiernach die Möglichkeit der Erzeugung größerer Quantitäten
Schwefelwasserstoffgas nicht länger bezweifeln; aber ob oder inwiefern die Anwendung
desselben im Großen als Fällungsmittel für Kupfer auch als praktisch ausführbar und
ökonomisch vortheilhaft angesehen werden konnte, darüber ließ sich vorläufig und
ohne fortgesetzte Versuche noch nichts mit Sicherheit bestimmen. Für die Erlangung
eines Resultats auch in dieser Beziehung kam nun ein günstiger Umstand sehr zu
statten. Es war dieß das Vorhandenseyn großer Mengen Rückstände von den früheren,
viele Jahre hindurch betriebenen Kernröstungsarbeiten, welche noch viel Kupfer und
zwar theilweise in löslicher Form als schwefelsaures Kupferoxyd enthielten.
Bei den weiteren Versuchen war es deßhalb darauf abgesehen, diese durch Wasser in
Lösung gebrachten Salze auf eine zweckdienliche Weise mit dem Schwefelwasserstoffgas
in Berührung zu bringen. Um die Einwirkung des Gases zu erleichtern, die reine
Ausfällung des Kupfers bewirken zu können, und zwar auf die Weise, daß nichts von
dem Schwefelwasserstoffgase unbenutzt entweicht, hat sich dieß bisher auf keine
andere Weise bewerkstelligen lassen, als dadurch, daß man das Gas in mehrere mit
einander in Verbindung stehende Kammern eintreten und die Lauge in Regenform von
oben durch diese Kammern tropfen ließ. Der Erfolg bei Anwendung eines solchen
Fällungsapparates ist überhaupt ein sehr zufriedenstellender. Die Reaction geht mit
Leichtigkeit und ohne Gasverlust vor sich. Das Präcipitat sinkt leicht in der
Mutterlauge zu Boden, und der weiteren Behandlung des auf diese Weise erhaltenen
Schwefelkupfers, als: Decantiren, Filtriren, Trocknen und endliche Verarbeitung
desselben entweder zu Kupfervitriol oder regulinischem Kupfer, treten weiter keine
wesentlichen Schwierigkeiten in den Weg. Das erzeugte Product ist nicht allein ein
sehr billiges, sondern auch, je nach der Behandlung desselben, ein fast chemisch
reines.
Es ist hierdurch also das Problem gelöst, einen chemischen Proceß, dessen Ausübung
bislang nur dem Laboratorium vorbehalten war, auf die Anwendung im Großen mit
Vortheil überführen zu können. Damit zugleich gelang es denn auch, die vor Anwendung dieses
Processes fast ganz werthlosen, an Kupfer armen Schwefelkieslagerstätten in jetzt
sehr werthvolle Gruben umzuwandeln.
Wenden wir uns nach diesen geschichtlich einleitenden Mittheilungen zu dem Apparate
selbst und dessen Betriebe, so wie er jetzt in der Praxis Anwendung findet und bei
dem man bisher stehen geblieben ist, ohne jedoch damit die Meinung aussprechen zu
wollen, daß er keiner weiteren Verbesserung fähig sey.
Da der Apparat keine sehr hohe Temperatur auszuhalten hat, indem diese nie zum
Schmelzen des Schwefelkieses steigen darf, so läßt sich derselbe füglich auch aus
gewöhnlichen, nur einigermaßen feuerfesten Bruchsteinen herstellen; quarzreicher
feinkörniger Gneiß oder Granit, Glimmerschiefer, Sandstein u. dgl. mehr werden dazu
auch tauglich seyn. Um demselben mehr Festigkeit zu ertheilen und außerdem dem
Entweichen der Gase durch das Gemäuer so viel als möglich vorzubeugen, wird außer
einer leichten Verankerung auch zugleich eine 6 bis 8 Zoll dicke Futtermauer
angebracht und ein Zwischenraum von etwa 2 bis 3 Zoll zwischen dieser und dem
äußeren Gemäuer mit feinem Sand, zerstoßener Schlacke u.s.w. ausgefüllt.
Da ferner bei der unmittelbaren Einwirkung der Flamme auf den Schwefelkies bei
Gegenwart von freiem Sauerstoff die Bildung von Schwefelwasserstoffgas verhindert
oder auch der schon gebildete Theil desselben wieder zersetzt werden würde, so ist
es auch eine Hauptbedingung für das Gelingen des Processes, allen freien Sauerstoff
oder solche Verbindungen desselben, welche das Schwefelwasserstoffgas zerstören
– wie z.B. die schweflige Säure – aus dem Apparate fern zu halten. Bei
gewöhnlicher Rostfeuerung führt die Flamme, wie bekannt, immer mehr oder weniger
unzersetzte Luft mit in den Ofenraum, und konnte deßhalb, um der eben angedeuteten
Bedingung zu entsprechen, nur Generatorgasfeuerung und zwar mit Gebläseluft zum
Ziele führen. Weiter unten werden wir diesen Umstand näher in Betrachtung
ziehen.
Zur näheren Erläuterung der Einrichtung des
Schwefelwasserstoff-Apparates mögen die Figuren 7, 8 und 9 dienen, und kommt
derselbe folgendermaßen in Anwendung:
Anfangs wird der Kiesofen oder Kasten B, wie wir ihn der
Kürze wegen nennen wollen, durch die Oeffnung e mit
Schwefelkiesstücken von der Größe eines Kinderkopfes bis zu der einer Haselnuß bis
etwa 6 Zoll unter der Feuerbrücke f besetzt, nachdem die
Oeffnungen g, g, g, g mit gußeisernen Thüren
verschlossen und mit Lehm luftdicht verstrichen sind. Dann bringt man auf den Rost
a des Generators A eine
Schicht glühender Kohlen, und füllt denselben nachgerade ganz bis zum Deckel mit einem beliebigen, am
besten unverkohlten Brennmaterial von der Größe einer geballten Faust und auch
kleiner bis zu Sägespänen, oder mit Kohlenlösche. Die hermetisch schließbare
Füllöffnung wird nun so lange offen erhalten, bis die Gluth die Formen c, c erreicht hat. Es ist hierzu nur ganz kurze Zeit
nöthig, indem der natürliche Luftzug durch den Aschenfall und Reinigungscanal d, welcher ebenfalls so lange offen steht, durch den
Generator hindurch dieß sehr bald bewirkt. Nachdem nun die Füllöffnung sowohl, als
auch der Aschenfall d, erstere mittelst eines eisernen
Deckels und letzterer mittelst Sand, Lehm- und Kohlenlösche etc. hermetisch
verschlossen worden sind, wird durch die Formen c, c, je
nach der Beschaffenheit und dem Bedarf des Brennmaterials, auch ein mehr oder
weniger starker Gebläsestrom zugeführt, welcher die dadurch erzeugten Gase zwingt,
ihren Weg durch den Rost a und dem Gascanal h nach der Feuerbrücke f zu
nehmen. Hier werden dieselben mittelst der Windleitung i, welche durch mehrere kleine Oeffnungen k, k an
der Feuerbrücke einmündet, wieder mit einer gewissen Quantität Verbrennungsluft in
Berührung gebracht, durch die Oeffnung e mittelst eines
glühenden Eisens entzündet und zum Theil verbrannt. Durch die hierdurch erzeugte
Flamme wird nun wieder die nöthige Temperatur in dem mit Schwefelkies besetzten
Kasten B hervorgebracht und der Schwefelkies selbst,
ohne zu schmelzen, nur bis zum Glühen erhitzt. Beim Durchgange der vom Generator
kommenden und auch an der Feuerbrücke nur unvollkommen verbrannten Gase durch den
glühenden Schwefelkies erzeugt sich jetzt das Schwefelwasserstoffgas, welches mit
den übrigen Gasarten und Verbrennungsproducten zugleich seinen Weg unter den Rücken
l hin durch die Oeffnungen m,
m, etc. und weiter durch den Canal n nach dem
Fällungsapparat nimmt. Ist das Brennmaterial im Generator etwa bis zur Hälfte in
demselben niedergesunken, so wird dasselbe durch neues ersetzt, welches durch die
Füllöffnung ohne Weiteres eingeführt wird, und ohne daß hierdurch eine wesentliche
Störung des Processes eintritt. Sobald der in dem Apparat befindliche Schwefelkies
einen gewissen Theil seines Schwefelgehaltes abgegeben hat, und dadurch zur
Erzeugung von Schwefelwasserstoffgas untauglich geworden ist, so wird etwa die
Hälfte desselben durch die Oeffnungen g, g ausgezogen
und durch e wieder mit neuem Schwefelkies besetzt. Der
Proceß wird allerdings hierdurch so lange unterbrochen, als diese Arbeit währt; da
sich dieselbe indeß nur höchstens ein Mal in 24 Stunden wiederholt und in wenigen
Minuten ausführbar ist, so wird dadurch auch verhältnißmäßig nur sehr wenig Zeit
verloren gehen. Je nach der Güte des Bau- und Brennmaterials kann dann auch
ein solcher Apparat mit nur ganz kurzen Unterbrechungen fortwährend im Betriebe
erhalten werden.
Das Verfahren, auf diese Weise Schwefelwasserstoffgas zu erzeugen, entweder behufs
Fällung des Kupfers im Großen oder irgend eines anderen technischen Zweckes, beruht
demnach auf der Einwirkung gewisser Generator-Gasarten auf Schwefelkies in
erhöhter Temperatur, und mag der chemische Hergang dabei
nach den bei der praktischen Ausführung beobachteten Erscheinungen etwa folgender
seyn:
Wie bereits weiter oben erwähnt, kann der Generator mit jedem beliebigen, am
vortheilhaftesten jedoch mit unverkohltem Brennmaterial gespeist werden. Durch
mehrfach wiederholte Versuche hat sich nämlich ergeben, daß bei Anwendung von
verkohltem Brennmaterial, im Vergleich zu dem unverkohlten, eine nur sehr mäßige
Schwefelwasserstoffgas-Entwickelung erlangt wird. Dieser Umstand mußte zu der
Folgerung veranlassen, daß die Destillationsproducte des unverkohlten Brennmaterials
aus hauptsächlich wirksam bei unserem Proceß auftreten, und daß unter diesen
Producten wieder – wie sich aus dem Folgenden näher ergeben wird – die
Kohlenwasserstoffverbindungen ein ganz besonders kräftiges Agens abgeben. Es läßt
sich dieß auch versuchsweise durch unmittelbare Einbringung von schon fertigem Theer
oder Pech in den Apparat deutlich genug ersehen. Da ferner ein Gasgenerator mit
aufwärtsgehender Verbrennung auch eine im Vergleich mit dem mit umgekehrter
Verbrennung – unter übrigens gleichen Umständen – geringere
Schwefelwasserstoffmengen liefert, so läßt sich aus dieser Erscheinung wieder
schließen, daß auch der freie Wasserstoff wesentlich zur Schwefelwasserstoffbildung
beiträgt. Es unterliegt nämlich der aus dem unverkohlten Brennmaterial sich
entwickelnde Wasserdampf bei einem Generator mit umgekehrter Verbrennung beim
Durchgange desselben durch die glühende Kohlenschicht einer vollständigen
Zersetzung, und liefert deßhalb auch mehr freien Wasserstoff, als es bei
gewöhnlichen Gasgeneratoren der Fall seyn kann, wo der in den oberen Regionen des
Generators aus dem Brennmaterial sich entwickelnde Wasserdampf, ohne Gelegenheit zu
haben mit glühenden Kohlen in Berührung zu kommen, unzersetzt mit in den Ofenraum
gelangt. Außerdem scheint gerade durch diese umgekehrte Verbrennung die Erzeugung
von größeren Kohlenwasserstoffmengen befördert zu werden, was bei den gewöhnlichen
Generatoren nicht in dem Grade der Fall seyn wird.
Die bei der Holzköhlerei beobachteten Vorgänge und mehrfach bestätigten
Erscheinungen, welche diese Meinung wesentlich unterstützen, und wonach unter anderm
bei schneller Verkohlung weniger, bei langsamer Verkohlung hingegen mehr Kohle
gewonnen wird, deuten auch hier auf ein ähnliches Verhalten des Herganges bei dem
Verbrennungsproceß im Generator mit umgekehrter Verbrennung und schneller Verkohlung
einerseits, und dem Verbrennungsprocesse im gewöhnlichen Generator und langsamer Verkohlung
andererseits. In dem Generator mit umgekehrter Verbrennung langt nämlich das Holz
fast noch ganz unverändert vor dem Gebläsestrom an, wird hier plötzlich der
Einwirkung einer höheren Temperatur ausgesetzt und dadurch wieder eben so plötzlich
zersetzt. Durch eine solche plötzliche Zersetzung scheinen nun Verbindungen zu
entstehen, welche sich durch größere Mengen chemisch gebundenen Kohlenstoffs
auszeichnen. Der sehr bedeutende Kohlenverlust, welcher bei der Holzköhlerei durch
eine zu schnell sich steigernde Temperatur im Meiler, also durch zu rasche
Verkohlung und zu plötzliche Zersetzung des Holzes entsteht, möchte sich ebenfalls
daraus erklären lassen, daß der Sauerstoff- und Wasserstoffgehalt der
Holzfaser anstatt zu Wasser zusammen zu treten, Kohlenwasserstoff und Kohlensäure
bildet, wodurch dann wieder eine entsprechende Quantität Kohlenstoff in Gasform
entführt wird, welche für die Kohlengewinnung verloren ist. Die Vorgänge bei einem
gewöhnlichen Generator mit aufwärts gehender Verbrennung mögen in dieser Beziehung
wesentlich verschieden von den vorigen seyn. Hier wird nämlich das Holz, bei seinem
Vorrücken nach unten, durch den aufsteigenden Gasstrom nachgerade erwärmt und
endlich verkohlt, bis es in diesem schon verkohlten Zustande von dem Gebläsestrom
oder natürlichen Zuge erreicht wird, und dabei wahrscheinlich eben so wesentlich von
den vorigen verschiedene Zersetzungsproducte bildet. In dieser allmählich steigenden
Temperatur, worin das Holz langsam niedersinkt, scheinen die Bestandtheile desselben
auch wieder mit verschiedenen Verwandtschaftsäußerungen aufzutreten und eben so
verschiedene Verbindungen mit einander einzugehen, so daß hier weniger
Kohlenwasserstoff mit Kohlensäure, hingegen aber mehr Wasser resultirt. Durch diesen
Vorgang, ganz analog mit dem einer langsamen Verkohlung, wird sich also derjenige
Theil des. Kohlenstoffs im Holze des Meilers gewinnen lassen, welcher bei der
vorigen umgekehrten Generatorverbrennung oder schnellen Verkohlung durch Bildung von
Kohlenwasserstoff und Kohlensäure mit den übrigen Zersetzungsproducten entführt
wurde, und also für den Verkohlungsproceß verloren gehen mußte. In den Lehrbüchern
und Zeitschriften, welche diesen Gegenstand behandeln, findet man allerdings
Analysen von Generatorgasen mitgetheilt; aus diesen läßt sich indeß ein Gehalt an
Kohlenwasserstoffgas nur selten ersehen, und wenn dieß der Fall ist, so sind die
gefundenen Mengen desselben immer nur verschwindend klein. Allerdings sind die
meisten dieser Analysen mit gewöhnlichen Generatorgasen aus aufwärtsgehender
Verbrennung hervorgegangen – vorgenommen, und deßhalb für unsern Zweck von
weniger Bedeutung. Da es aber auch solche gibt, welche Generatorgase aus umgekehrter
Verbrennung untersucht haben, und da es ferner für die richtige Beurtheilung und das Verstehen unseres
Processes von Wichtigkeit ist, den Kohlenwasserstoffverbindungen ihren Einfluß dabei
einzuräumen, so mußte auf die Vorgänge des Gasgeneratorbetriebes hier etwas näher
eingegangen werden.
Ferner möchte noch das bekannte Vermögen der sogenannten Pultfeuerung, sehr hohe Temperaturen hervorbringen zu können, unserer
Meinung über die Kohlenwasserstoffbildung günstig seyn. Die Bedingungen nämlich,
unter welchen das Holz hier zur Verbrennung kommt, sind denjenigen ziemlich ähnlich,
welche bei dem Generator mit umgekehrter Verbrennung obwalten. Während nämlich durch
die auch bei der Pultfeuerung eintretende plötzliche Zersetzung des Holzes der
Kohlenstoff sich einer größeren Menge Wasserstoffs bemächtigt, wird ein
verhältnißmäßig eben so großer Theil des Wasserstoffs der Wasserbildung entzogen
werden müssen, und erst an der Feuerbrücke zur Verbrennung gelangen; und da die
gebildete Kohlensäure auf ihrem Wege nach der Feuerbrücke wieder mit glühenden
Kohlentheilchen in Berührung kommt, so wird dieselbe auch – zum Theil
wenigstens – Gelegenheit bekommen, sich wieder zu Kohlenoxyd zu reduciren.
Auf diese Weise mögen also bei der Pultfeuerung größere Mengen brennbarer Gasarten
an der Feuerbrücke zur Verbrennung gelangen, als es bei der gewöhnlichen
Rostfeuerung der Fall sehn wird. Da nun außerdem, wie bemerkt, durch die
anderweitige Disposition eines Theils des Wasser- und Sauerstoffs die
Wasserbildung auf dem Rost beeinträchtigt wurde, so wird auch die Wärme bindende
Eigenschaft des Wasserdampfes, als in geringerer Menge vorhanden, weniger
deprimirend auf den Wärmeeffect der zu verbrennenden Gase einwirken können.
Diesem nach wird also unser Gasgenerator folgende Gasarten liefern:
1) Stickstoffgas, aus der zugeführten Gebläseluft;
2) Kohlensäure, herrührend von der unmittelbaren
Verbrennung des Brennmaterials vor dem Gebläse, von der Zersetzung des
hygroskopischen Wassers durch Kohle und auch von der directen Verbindung des
Kohlenstoffs mit dem Sauerstoff aus der Holzfaser;
3) Kohlenoxyd, erzeugt beim Durchgange der Kohlensäure
durch die glühende Kohlensäule;
4) Wasserdampf, entstanden aus dem unzersetzten
hygroskopischen Wasser des Brennmaterials und aus demjenigen Theile des Sauerstoffs
und Wasserstoffs in der Holzfaser, welcher nicht zur Bildung von Kohlenwasserstoff
und Kohlensäure verwendet wurde;
5) Wasserstoff, entsprungen aus der Zersetzung des
hygroskopischen Wassers und aus der Holzfaser, insofern diese unter den obwaltenden
Umständen weder
durch Kohlenstoff noch Sauerstoff gebunden wurde, endlich
6) Kohlenwasserstoff, hervorgehend aus der directen
Verbindung des Wasserstoffs mit dem Kohlenstoff aus der Holzfaser, und dann auch
noch aus den im Brennmaterial schon ursprünglich vorhandenen
Kohlenwasserstoffverbindungen.
Betrachten wir diese verschiedenen Gasarten ihrem Einflusse nach, welchen sie auf die
Schwefelwasserstoffbildung auszuüben im Staude sind, so wird:
ad 1. Der Stickstoff sowohl die Feuerbrücke als auch die
übrigen Theile des Apparates passiren können, ohne irgendwo chemisch
einzuwirken.
ad 2. Die Kohlensäure scheint auf den Schwefelkies in
erhöhter Temperatur gar keinen Einfluß zu haben.
ad 3. Das Kohlenoxyd, ohne irgend eine Einwirkung auf
erhitzten Schwefelkies oder Schwefeldampf auszuüben, wird größtentheils an der
Feuerbrücke zu Kohlensäure verbrennen, und auf diese Weise als Hauptbrennmaterial
zur Hervorbringung der nöthigen Temperatur im Apparate beitragen.
ad 4. Der Wasserdampf spielt bei unserem Proceß
jedenfalls eine etwas zweideutige Rolle. Obgleich derselbe auf den glühenden
Schwefelkies (FeS²) wahrscheinlich keine
zersetzende Wirkung hat, so wird sich eine solche doch gewiß einfinden, sobald der
Schwefelkies durch den Einfluß der erhöhten Temperatur einen Theil seines
Schwefelgehaltes verloren hat, und es werden Schwefelwasserstoff und Eisenoxyd
entstehen, was insofern für unseren Zweck erwünscht ist. Aber das auf diese Weise
entstandene Eisenoxyd oder Oxydul wird sich wahrscheinlich wieder auf Kosten des
schon gebildeten Schwefelwasserstoffes in Schwefeleisen umwandeln, wodurch also der
eben angedeutete Vortheil sehr problematisch erscheinen muß.
ad 5. Derjenige Theil des freien Wasserstoffs, welcher
der Verbrennung an der Feuerbrücke entgeht, wird beim Zusammentreffen mit dem
Schwefeldampfe im Apparate mit demselben unmittelbar zu Schwefelwasserstoff
zusammentreten, und erscheint deßhalb sehr wirksam für unsern Proceß.
ad 6. Endlich aber tritt allem Anscheine nach der
Kohlenwasserstoff als das wirksamste Agens für unsern Proceß auf, indem bei
Gegenwart von Schwefeldampf in einer gewissen Temperatur die Zersetzung desselben
schnell und vollkommen vor sich zu gehen scheint. Der neben Bildung von
Schwefelwasserstoffgas hierbei zugleich frei werdende Kohlenstoff läßt in Form von
ungemein feinen Partikelchen in dem Präcipitate sich nachweisen.
Demnach läßt sich erwarten, daß, je mehr die Construction des Apparates und die darin
auszuführenden Arbeiten dazu geeignet sind, vielen freien Wasserstoff und viele
Kohlenwasserstoffverbindungen mit dem glühenden Schwefelkies möglichst vollkommen in
Berührung zu bringen, desto größer der Erfolg unseres Processes seyn wird.
Was nun die Anwendung dieses Schwefelwasserstoffgases zur Kupferfällung betrifft, so wird dasselbe mit den Verbrennungsproducten
zugleich in ein System von Kammern geführt, welche mit gewissen Rauchkammern der
Schmelzöfen Aehnlichkeit haben. Oben auf den Kammern sind durchlöcherte hölzerne
oder bleierne Kästen angebracht, welche die kupferhaltige Lauge aufnehmen und durch
die Löcher als feinen Regen in die Kammern wieder entlassen. Die Lauge kommt hier
mit dem Schwefelwasserstoff in Berührung, ein Theil Schwefelkupfer wird ausgefällt,
und mit der übrigen Lauge in einen zickzackförmigen Canal geführt. Hier setzt sich
das gefällte Schwefelkupfer ab, und die aufs Neue geklärte Lauge wird auf dieselbe
Weise wieder in die Kammern zurückgeführt, und dieß so lange wiederholt, bis alles
Kupfer ausgefällt ist, und die Mutterlauge nach Schwefelwasserstoff riecht. Sobald
dieser Zustand eintritt, wird das Präcipitat nebst der Mutterlauge in ein
Decantirungsgefäß abgelassen und eine neue Partie Kupferlauge unter Behandlung
genommen. In dem Decantirungsgefäß setzt sich das Schwefelkupfer sehr bald ab, und,
nachdem die Mutterlauge decantirt worden ist, wird das Schwefelkupfer auf aus
thierischen Stoffen – Haare oder Wolle – hergestellte Filter
abgelassen, und hier gewaschen, um es von den Eisensalzen zu befreien. Das
Präcipitat, auf den Filtern in einem plastischen Zustande zurückgehalten, läßt sich
in jede beliebige Form bringen, wird in das Trockenhaus geschafft, und entweder
durch Hülfe der Luft allein, oder durch künstliche Wärme getrocknet.
Dieß Product enthält, je nach den Umständen, von 20 bis 40 Proc. Kupfer, und ist mit
mehr oder weniger freiem Schwefel und Kohle verunreinigt. Aufbewahrt in größeren
Quantitäten, ist es sehr geneigt zur Selbstentzündung, kann aber leicht durch ein
festes Zusammenpacken, wodurch die Luft ausgeschlossen wird, davor geschützt
werden.
Aus der Beschaffenheit des auf diese Weise erhaltenen Präcipitats läßt sich nun
leicht ersehen, daß es für die weitere Bearbeitung entweder zu Kupfervitriol oder
regulinischem Kupfer ein vorzügliches Material abgibt.
Vorläufig läßt sich der im Präcipitate enthaltene freie
Schwefel leicht durch Destillation gewinnen.
Behufs Kupfervitriolfabrication ist eine mit einiger
Vorsicht durchgeführte
Flammofenröstung und nachfolgende Lösung des gebildeten Salzes hinlänglich, um einen
chemisch reinen Kupfervitriol zu gewinnen.
Soll endlich das Präcipitat zu regulinischem Kupfer
verarbeitet werden, so läßt sich auch dieß durch einen sehr einfachen
Flammofenproceß bewerkstelligen. Da sich nämlich Schwefelkupfer und Kupferoxyd
gegenseitig zu regulinischem Kupfer reduciren, so wird eine gewisse Menge
Schwefelkupfer auf einem Flammofenherde todtgeröstet, ein anderer Theil
Schwefelkupfer dahingegen, um der Oxydation desselben vorzubeugen, schnell
eingeschmolzen. Das Kupferoxyd im noch glühenden Zustande wird nach gerade mit dem
geschmolzenen Schwefelkupfer zusammengebracht, bis das Aufhören der Entwickelung von
schwefliger Säure zu erkennen gibt, daß das ganze Metallbad in regulinisches Metall
umgewandelt worden ist, dessen weitere Behandlung hier als bekannt vorausgesetzt
werden kann.
Das bisher Mitgetheilte mag hinreichen, um sich den Proceß mit seinen
Eigenthümlichkeiten verdeutlichen zu können.
Was das ökonomisch Vortheilhafte desselben, der
sogenannten Cementation gegenüber anbelangt, so liegt der
Grund keineswegs allein darin, daß er das Eisen ganz und gar entbehrlich macht,
sondern es sind noch andere Gründe vorhanden, welche denselben als vortheilhaft
erscheinen lassen. Unter diesen will ich außer der Erzeugung eines fast chemisch
reinen Kupfers oder Kupfervitriols, was unser Proceß zuläßt, nur auf den Zustand des
zur Erzeugung von Schwefelwasserstoffgas angewendeten Schwefelkieses aufmerksam
machen.
Der kupferhaltige Schwefelkies wird nämlich während der Schwefelwasserstofferzeugung
und als Folge davon zu einer niedrigeren Schwefelungsstufe zurückgeführt, ohne
oxydirt zu werden. Die hierdurch hervorgebrachte Porosität des Schwefelkieses
disponirt nun wieder im hohen Grade die Bestandtheile dieser aufgelockerten
Schwefelbrände, bei Einwirkung der Luft sich in verhältnißmäßig sehr kurzer Zeit
fast vollständig zu oxydiren und schwefelsaure Salze zu bilden, wodurch es dann
wieder möglich wird, selbst an Kupfer reichere Schwefelkiese, ohne größere Verluste
auf nassem Wege zu Gute zu machen. Wie bekannt, hat es nämlich seine
Schwierigkeiten, durch gewöhnliche Haufenröstung und Verwitterung das Kupfer in den
Schwefelkiesen nur einigermaßen vollkommen in lösliche schwefelsaure Salze
umzuwandeln. Die Ursache liegt in den Unvollkommenheiten der Haufenröstung
überhaupt, dann aber darin, daß die schon während der Röstung sich bildenden
schwefelsauren Salze wieder zersetzt werden. Der Hauptzweck der Röstung wird
hierdurch gerade beeinträchtigt, das Ausbringen des Kupfers wieder höchst
unvollkommen und der ganze Proceß also auch wieder ökonomisch unzulässig. Unter diesen
Umständen wird deßhalb auch gewöhnlich eine directe Schmelzung solcher reicheren
Erze vorzuziehen seyn. Bei Behandlung der kupferhaltigen Schwefelkiese durch unseren
Proceß wird diesem Uebel vorgebeugt und dadurch wieder die Möglichkeit gegeben,
selbst reichere kupferhaltige Schwefelkiese mittelst des nassen Weges und seinen
Vortheilen behandeln zu können, ohne zu reiche Rückstände absetzen zu müssen.
––––––––––
Da eine Uebersicht der Oekonomie des Betriebes mittelst Schwefelwasserstoffes bei
Zahlenangaben dadurch hoffentlich deutlicher erscheinen wird, wenn dieß vergleichend
mit irgend einem anderen Betriebe geschieht, wo die Verhältnisse und übrigen
Umstände dieß zulassen, so werde ich hier eine vergleichende
Zusammenstellung des Betriebes zu Foldal in Norwegen mit dem zu Agordo in
Italien anstellen.
Die Zahlenangaben von Agordo sind aus Rivot's
Kupferhüttenkunde – übersetzt von Dr. Hartmann – entnommen, während die angegebenen
Resultate von Foldal unter eigener Betriebsführung erlangt sind.
Im Jahre 1853 waren die Ausgaben für die Cementation in Agordo, und zwar bei einer
Production von 136 Tonnen Kupfer, folgende:
Eisen
RoheisenHolzHolzkohlenTorfArbeitslöhneReparaturen,
Gezähe und diverse Kosten
401,50213,15440,75407,802400
Ton. „ „ „Schichten
à
à
à
à
à
224,00
Fr. 10,52 „ 57,25 „ 12,20 „
2 „
89436,00
Fr. 2224,34 „ 25232,94 „ 4965,16 „ 4800,00 „ 17000,00 „
–––––––––––
Summa der jährlichen Ausgaben
128876,47 Fr.
wonach also die Cementationsausgaben für 1 Tonne Kupfer auf
etwa 947,62 Francs zu stehen kommen.
Bei Anwendung von Schwefelwasserstoffgas anstatt Eisen würden die Ausgaben für die
Darstellung derselben Quantität Kupfer, nach dem wirklichen Verbrauche in Foldal,
aber berechnet zu denjenigen Preisen, welche zu Agordo gelten, folgende gewesen
seyn:
Schwefelwasserstoff
HolzHolzkohleTorfArbeitslöhneReparaturen, Gezähe und
diverse Kosten
6463239698292
Ton. „ „Schichten
à
à
à
à
10,52
Fr.57,25 „12,20 „
2 „
6795,92
Fr.18491,75 „11821,80 „16584,00 „17000,00 „
–––––––––––
Summa der jährlichen Ausgaben
70693,47 Fr.
wonach also wieder bei Abwerfung des Cementations- und
Anwendung des Schwefelwasserstoffprocesses eine jährliche Ersparung von 58182,97 Fr.
zu erreichen seyn würde, indem, während bei ersterem 1 Tonne Kupfer auf 942,62 Fr.
zu stehen kommt, bei letzterem dieselbe mit nur 519,82 Fr. dargestellt werden
kann.
Die Kosten des Schwefelkieses, welcher zur Schwefelwasserstoffbildung benutzt wird,
können hierbei keineswegs berücksichtigt werden, indem derselbe als Material für die
Kupfergewinnung unter allen Umständen gewonnen und gefördert werden muß.
Es verdient noch bemerkt zu werden, daß das oben angegebene Verhältniß zwischen Holz,
Kohle und Torf bei unserem Proceß keineswegs als ein bestimmtes oder constantes zu
betrachten ist. Vorausgesetzt, daß das Holz sowohl, als auch der Torf dabei im
lufttrockenen Zustande verwendet werden, so kann dieß Verhältniß auch in jeder
beliebigen Weise abgeändert werden. Holz und Torf ersetzen sich nämlich, und zwar
mit gleichem Effect, gegenseitig, so daß 1 Tonne Holz dieselbe Wirkung leistet, wie
1 Tonne Torf und umgekehrt, und kann sogar je nach den Umständen der Proceß nur mit
einer dieser Sorten Brennmaterial, entweder Holz oder Torf, durchgeführt werden. Der
jüngste Torf aus fast noch unzersetzten Vegetabilien, hauptsächlich Moosarten
bestehend, hat bei uns die besten Resultate gegeben. Eben so läßt sich Buschwerk,
Reisig, Späne u. dgl. m. mit gleich gutem Effect anwenden, wobei dann wieder die
Anwendung von Kohle sehr eingeschränkt und sogar ganz überflüssig werden kann, indem
dieselbe hauptsächlich nur dazu dient, die Entzündbarkeit des Torfes oder der
größeren Holzstücke zu befördern und die Zwischenräume auszufüllen. Wenn also,
bedingt durch locale Umstände, das eine oder andere dieser Brennmaterialien den
Vorzug verdient, so werden dadurch auch wieder die übrigen mehr oder weniger
entbehrlich gemacht.
Welche erfreuliche Folgen unser Proceß hier in Norwegen überhaupt ganz besonders für
Foldal mitgeführt hat, läßt sich daraus schon abnehmen, daß die an Kupfer armen
Schwefelkiesgruben vor einigen Jahren ganz darnieder lagen und erst wieder durch den
Schwefelwasserstoff ins Leben gerufen sind. So z.B. wurden in Foldal früher häufig
Versuche angestellt, die kupferhaltige Lauge, welche aus den Rückständen von der
Kernröstung in großer Menge hervorquoll, durch Eisen zu Gute zu machen. Diese
mißlangen indeß immer, nicht sowohl der Eisenpreise wegen, sondern ganz besonders
dadurch, weil diese Lauge zugleich mit großen Mengen Eisenoxydsalzen – und
deßhalb ganz blutroth gefärbt – hervortrat, wodurch dann natürlicherweise
auch der Eisenverbrauch unverhältnißmäßig hoch ausfallen mußte. Seit Einführung
unseres Processes hier
durch meinen verehrten, leider zu früh verstorbenen Freund, Bergmeister Sinding, werden jetzt diese Rückstände auf Kupfer
benutzt, dabei nicht unbedeutende Mengen Kupfer gewonnen, und zwar zu ganz ungemein
billigen Preisen.
Endlich bin ich bereit, nähere Auskunft über unseren Proceß mitzutheilen und füge,
möglicher Anfragen wegen, hier meine Adresse bei, wie folgt:
Dovre Postaabneriepr. Christiania in Norwegen.