Vergangenheit und Menschen von Copper Country: Copper Country ist bei der Extraktion von Metallurgiepraktiken führend

22. April 2023

Als der aus Cornwall stammende Bergbauer Edward Jennings, der erste Superintendent der Cliff Mine am Keweenaw Point, 1849 die erste erfolgreiche Kupferkonzentrationsanlage im Kupferbezirk errichtete, hatte sich das von ihm errichtete kornische System kaum aus der Konzentrationstechnologie des 15. Jahrhunderts entwickelt, als die Bergbauprozesse dieser Zeit wurden in Georgius Agricolas Buch VIII von „De Re Metallica“ beschrieben, das 1556 veröffentlicht wurde. Die einzige bedeutende Änderung in drei Jahrhunderten bestand darin, dass Jennings in seiner Mühle Dampfkraft statt Wasserkraft einsetzte.

Agricola schrieb: „Erz wird mit eisenbeschlagenen Stempeln zerkleinert, damit das Metall vom Stein und dem Hangendegestein getrennt werden kann.“ Er schrieb weiter, dass die Stempelstiele aus kleinen Kanthölzern bestanden, die jeweils neun Fuß lang und einen halben Fuß breit waren.

„Für jeden Stempel befinden sich auf einer Nockenwelle zwei am äußeren Ende abgerundete Nocken, die den Stempel abwechselnd anheben, damit er beim Eintauchen in den Mörser mit seinem eisernen Kopf das Gestein zerschlagen und zerdrücken kann wurde darunter geworfen.“

Wie viele Pochwerke des frühen 19. Jahrhunderts im Lake Superior-Bezirk lieferte auch Agricola ausführliche Details und erklärte, dass die Pochwerke seiner Zeit von Wasserrädern angetrieben wurden. An anderen Standorten wurden die Pochwerke im 18. Jahrhundert oft durch Dampfmaschinen und nicht durch Wasserkraft angetrieben. Die gleichen Waschanlagen und Kupferwaschtechniken, die 1849 an der Klippe installiert wurden, wären von Agricola ebenfalls leicht erkannt worden.

Sogar die Methode, das Minengestein so weit zu zerkleinern, dass es gestempelt werden konnte, hatte sich in über vier Jahrhunderten kaum verändert. Wie Agricola schrieb:

„Jetzt komme ich zu den Methoden des Röstens, und zwar zunächst zu dem, was allen Erzen gemeinsam ist. Die Erde wird im erforderlichen Ausmaß ausgehoben und so eine viereckige Fläche von angemessener Größe geschaffen, die an der Vorderseite offen ist. und darüber wird Brennholz dicht aneinander gelegt, und darauf anderes Holz quer, ebenfalls dicht aneinander, gelegt, weshalb unsere Landsleute diesen Holzhaufen Kiste nennen; dies wird wiederholt, bis der Haufen eine Höhe von einer oder zwei Ellen erreicht ." Er fuhr im nächsten Absatz fort: „Durch das Ausgraben der Erde werden die Flächen viel größer und quadratischer; an den Seiten und an der Rückseite sollten Mauern errichtet werden, um die Hitze des Feuers effektiver zu halten, und die Vorderseite sollte offen bleiben.“ " In der Lake Superior-Region würden sich diese Praktiken in weniger als 30 Jahren ändern.

Die Bergbauunternehmen, die sich nach der Mitte des 19. Jahrhunderts in der Kupferregion Lake Superior organisierten, profitierten enorm von den früheren Unternehmen, die moderne Ausrüstung eingeführt, Experimente durchgeführt, Versuche durchgeführt und Hunderttausende Dollar in neue Technologien investiert hatten, vielleicht aber auch nicht arbeiten. Die Unternehmen Franklin und Pewabic, beide unter derselben Leitung, waren 1858 die ersten, die den dampfbetriebenen Erzstempel von Edwin Ball im Kupferbezirk Lake Superior einführten.

Ein paar Jahre später experimentierte das böhmische Bergwerk mit dem mechanisierten Gesteinsbrecher von Eli Whitney Blake als Ersatz für die alten Ofenhäuser, in denen das Gestein geröstet wurde, bevor es zur weiteren Zerkleinerung an die Pochmühle geschickt wurde.

Ein Jahrzehnt später, als Alexander Agassiz, Präsident der Bergbauunternehmen Calumet und Hecla, mit dem Bau der Mühlen für diese Minen begann, begann er nicht mit den inzwischen veralteten Fallstempeln im kornischen Stil, sondern installierte die neuen, modernen Dampf- angetriebene Briefmarken. Das in beiden Mühlen angelieferte Gestein wurde nie in Brennöfen kalziniert, sondern durch Blake-Brecher zerkleinert. Die Mühlen von Agassiz waren hochmoderne Anlagen, dank der modernen Mahlverfahren, die in älteren Minen wie Huron und Atlantic entwickelt wurden.

Sowohl der Huron als auch der Atlantik nutzten extrem minderwertige Kupfervorkommen; Laut dem 1929 veröffentlichten Professional Paper 144 des US Geological Survey wurden im Atlantik zwischen 1873 und 1910 durchschnittlich nur 13 Pfund Kupfer pro Tonne abgebautem Gestein gefördert. Damit minderwertige Minen wie der Atlantik überleben konnten, mussten sie überleben Wege zu finden, die Produktion zu maximieren und gleichzeitig die Produktionskosten zu senken. Balls dampfbetriebener Erzstempel wurde für das Überleben des Atlantiks notwendig. Blakes Brecher war eine weitere Erfindung, die die Zeit zwischen der Ankunft des Kupfergesteins aus der Mine und der Zeit, in der es so weit zerkleinert werden konnte, dass es von den Mörtelkästen der Stempel aufgenommen werden konnte, erheblich verkürzte. Die Brecher senkten auch die Arbeitskosten. Die alten Brennöfen könnten bis zu 25 Männer erfordern, um sie optimal zu nutzen.

John Collom erfand in der Huron-Mine eine Vorrichtung, die mehr feinere Kupferpartikel aus dem gestampften Gestein, dem Ganggestein, auffing, das zuvor mit den Rückständen ausgewaschen wurde. Colloms Vorrichtung war, vereinfacht ausgedrückt, ein Tank, der das gepresste Gestein und das Kupfer in einem Wasserstrahl auf einem feinen Drahtsieb aufnahm. Mithilfe eines Kolbens im Tank wurden die Partikel und das Wasser in ständiger Bewegung gehalten, wodurch sie sich entsprechend ihrer Dichte trennten. Das dichte Kupfer setzte sich unter dem weniger dichten Gestein ab, sodass mehr Gestein abfließen und zur Halde transportiert werden konnte.

Wie Swapan Kumar Haldar in seinem Buch Mineral Exploration (Zweite Auflage) erklärt:

„Die Elementarvorrichtung (Abb. 13.29) ist ein offener, mit Wasser gefüllter Tank. Auf einem perforierten horizontalen Vorrichtungssieb wird ein dickes Bett aus groben, schweren Partikeln (Ragging) platziert durch einen pneumatischen oder mechanischen Kolben nach unten (die Rüttelwirkung). Das Futter bewegt sich über das Rüttelbett. Die schwereren Partikel dringen durch das Sieb und das Sieb ein und setzen sich schnell als Konzentrat ab. Das Konzentrat wird vom Boden des Geräts entfernt. Die Rüttelwirkung bewirkt, dass die leichteren Partikel durch die Querströmung abtransportiert werden, ergänzt durch eine große Wassermenge, die der Konzentratkammer kontinuierlich zugeführt wird.

Zusätzlich zu Colloms Vorrichtung fügte William Evans Schleimtabelle der Flotationsmineralkonzentration eine weitere Komponente hinzu. Der später als runde Konzentrationstische bezeichnete Erzabscheider von William J. Evans wurde am 4. Mai 1875 patentiert. Laut Dokumenten im US-Patentamt beschrieb Evans, ein Einwohner von Houghton County, seine Erfindung, die als bekannt wurde Evans Slime Table hat „einen horizontal rotierenden Tisch, auf dem das Erz (Sand) durch Wasser verteilt und durch klare Wasserstrahlen gewaschen wird“.

Das klare Wasser wurde über ein Rohr dem Verteiler zugeführt und lief über eine Hälfte des Tisches, während das Schleimwasser über die andere Hälfte lief. Der Sand und das Wasser, die sich auf einer Seite des Verteilers befanden, liefen durch seinen perforierten Boden, wurden gleichmäßig über die Hälfte des stationären Kopfes verteilt und liefen auf dem Drehtisch in eine kreisförmige Rinnenrinne und dann durch die Abfallrohre. Wie 911metallurgist.com erklärt, wurden durch die Einwirkung von klarem Wasser die richtigen Erzqualitäten etwa auf halber Höhe des Drehtisches ausgewaschen. Anschließend kamen sie mit dem diagonal perforierten Rohr in Kontakt und wurden durch eine Reihe kleiner Strahlen aus Perforationen kleiner Rohre erneut gewaschen.

Es ist eine komplizierte Art, einen Schleimtisch mit dem Goldwaschen zu vergleichen, bei dem mit Gold vermischte Steine ​​in einer Kuchenform mit Wasser zusammengewirbelt werden. Durch langsames Wirbeln des Wassers bleibt der Inhalt in Bewegung, sodass sich das schwerere Gold am Boden der Dose absetzen kann, während das Gestein darüber weiter herumgewirbelt wird.

In kurzer Zeit wurden an Colloms ursprünglicher Vorrichtung Modifikationen vorgenommen. Bald gab es Schruppvorrichtungen, Mittelvorrichtungen und Endbearbeitungsvorrichtungen; Evans Schleimtisch wurde durch Wilfley- oder Shaker-Vibrationstische ersetzt. Dann kamen „rotierende Duplex-Trommeln, Triplex-Walzen“ und dann Nachmahlmühlen, die den Stempelsand erneut mahlten, um noch mehr Kupfer daraus zu pressen. Die Unternehmen des Kupferlandes waren gezwungen, moderne Technologien in ihren Fabriken anzupassen, zu erfinden und zu innovieren, wenn sie bis ins 20. Jahrhundert überleben wollten.

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