12A. METALLENE

Av tekniske grunner må artikkelen om metallene deles i 3:

INNHOLD 12A:

*Innledning. Metallene     

*Sølv (*Innledning; *Forekomster, verk og gjenvinning; *Egenskaper; *Produkter. Bruk. *Utvinning;
*Amalgam-metoden; *Cyanid-metoden; *Sølvutvinning ved elektrolyse; *Probering og kupellering)

*Kongsberg Sølvverk

*Kobber (*Forekomster, verk og gjenvinning; *Egenskaper; *Produkter. Bruk; *Smeltingen)

Bruksinfo (for Word):

- For rask tilgang til kapitlene, ta kopi av *xxxx (Ctrl +C) ovenfor, deretter søk (Ctrl+F), lim inn (Ctrl+V).

- Ønsker du sidetall på utskrifter, må du bruke printmenyen (Ctrl+P), deretter Flere innstillinger nederst og krysse av i boksen Topptekst/bunntekst.

- 'Først, størst'- tekstene ligger innrykket med punktmarkering. Nærblikkene ligger mot margen til venstre med egen overskrift.

 - Fagord er lenket til nettstedets Leksikon for nærmere forklaring og utdyping. Også metallbetegnelsene har lenker til Leksikonet.

Innholdet på øvrige sider (til orientering):

12B.

Jern og stål (Innledning)

Jern

Stål

Gull

Bly

Nikkel

Molybden

Krom

Titan

Sink

Kobolt

Magnesium

12C.

Øvrige ’norske’ metaller: Aluminium, antimon, arsen, mangan, niob, sjeldne jordartsmetaller (REE), thorium, tinn, uran, vanadium, vismut, wolfram.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Med bruken av metall trådte menneskene inn i en helt ny tid. 

 

 

12. METALLENE. HISTORIE,  PRODUKSJON OG PRODUKTER 

 

*INNLEDNING

Vår sivilisasjon har hele tiden vært basert på bruk av hjelpemidler fra naturen. Vi vet ikke akkurat når metallene kom inn i menneskenes liv og virke, men vi kan regne som sikkert at det har skjedd ved en tilfeldighet og for forholdsvis kort tid siden i vår historie. Metall ble først brukt til smykker, deretter til våpen, senere til redskaper, husgeråd, konstruksjoner mm.

            Det revolusjonerende gjennombrudd for praktisk metallhåndverk kom med bronsen, en blanding eller legering av kobber og tinn (se oppslaget Kobberlegeringer). En regner overgangen fra steinalderen til bronsealderen i Norden til tiden omkring 1800 f.Kr.(se også Tidstabell)         

            Det kan ha vært kobber som var det første metallet som ble kjent og tatt i bruk idet det er antatt at dette metallet har vært kjent i ca 10000 år. Eller kanskje var det gull og sølv som først fanget oppmerksomheten. Det er lett å tenke seg at de første mennesker som fant et gullkorn i elvesanden, eller oppdaget en sølvstripe i fjellet straks har latt seg fascinere av metallets skinnende skjønnhet og fargeutstråling – og de beholdt sine estetiske kvaliteter også etter smelting. For et smykkemateriale! Vi kan så lett forestille oss en slik reaksjon fordi disse metallene utøver sin tiltrekningskraft på menneskene med stor styrke også i dag.

            Usikkerheten som knytter seg til denne urfasen i metallenes historie, gjelder også de andre metallene man kjente til i oldtiden, bly, kvikksølv og tinn. Noen sikker kronologi for når de forskjellige metaller ble oppdaget kan altså knapt bli annet enn hypoteser. Heller ikke dateringer av funnmateriale gir noe mer enn visse indikasjoner.

            Med oppdagelsen av hvordan man kunne produsere jern rundt år 1500 f.Kr. og stål noen hundre år senere, ble så menneskenes unike evne til å utvikle en redskapskultur gitt nærmest grenseløse utviklingsmuligheter, og høy teknologisk kompetanse ble for første gang i historien strategisk viktig for å bringe utviklingen videre.  

• Første sted det ble fremstilt jern var etter alt å dømme i områdene lengst øst i det nåværende Tyrkia.
•             Bygget på enkelte skriftlige kilder kan det se ut som kunsten ble oppdaget hos oldtidsfolket hettittene som smeltet jern fra jernmalm som de fant i elvesand. Kanskje ble man klar over jernmalmens egenskaper ved en tilfeldighet under smelting av gullrik elvesand.^[1]

 

5000 år gammel basiskunnskap

En av de mest banebrytende metallurgiske oppdagelser ble gjort da noen erfarte at innlegering endrer legeringsmetallenes individuelle egenskaper som materialfasthet og smeltepunkt. Grunnlaget for bronsealderen er således oppdagelsen av at en blanding av kobber tilsatt litt tinn, omtrent i forholdet 9:1, ga et lettsmeltelig produkt med langt større hardhet enn det rene kobber og det rene tinn. (Kobberets smeltepunkt er 1084 °C, mens bronse smelter under 1000 grader som var godt innen rekkevidde for enkle, små ovner). Dermed kunne bronse f.eks. formes til våpen som dolker, sverd, spyd og økser. Bl.a. ble det kjempet med bronsevåpen da grekerne stormet Troja.

            De første metall-legeringer var kjent allerede 3000-2500 år f. Kr. da egypterne legerte kobber med opptil 4 til 8 % arsen for å oppnå større hardhet. I dag betyr bruk av metall stort sett bruk av legeringer utviklet for å oppnå spesifikke egenskaper.^[2]

Med bruken av metall trådte menneskene inn i en ny tid. Også dyr kan benytte seg av enkle redskaper og våpen som er umiddelbart tilgjengelige i naturen som stein, bein og trestykker. Utvinning, bearbeidelse og bruk av metall er imidlertid forbeholdt menneskene, og det var da vi begynte å bruke metall at vi for alvor og for alltid skilte lag med våre medskapninger i naturen. Det er et av kvantesprangene i menneskets utviklingshistorie.

 

Da vuggen var ved å velte

Grekerne drev en omfattende sølvgruvedrift i Laurion, 60 km syd for Athen, og utvant der ca. 5 ganger så mye sølv som det ble utvunnet på Kongsberg. Laurion og dets dyrebare sølv la grunnlaget for det greske samfunn med sitt demokrati, sin filosofi, kunst, arkitektur, diktning og vitenskap, og dermed for det vi i dag kaller den vestlige kultur og sivilisasjon. Sølvet finansierte også grekerens store marine som slo perserne etter harde kamper i sjøslaget ved Salamis i 480 f. Kr.^[3]  Etter dette ga perserkongene opp tanken om å erobre Hellas. Landet ble ingen persisk provins og den greske kulturen, vuggen til vår vestlige sivilisasjon, fikk utvikle seg videre.

I senmiddelalder/tidlig nytid ser vi en sterkt økende interesse for metall blant Europas fyrster. Interessen må ses i sammenheng med brede strømninger i politikk og næringsliv. Indre spenninger i det enkelte land grunnet maktkampen mellom konge, kirke, adel og et stadig sterkere borgerskap, og mellom land i kampen om de nye oversjøiske territorier, gjorde muligheten for krig til en permanent trussel for tidens styringsglade fyrster. Denne usikkerhet økte behovet for våpen, kanoner og kanonkuler, dvs., for jern. Det var også en gryende forståelse for at en sterk og selvstendig stat bygget på en solid økonomi, dvs. en aktiv utnyttelse av landets ressurser og handelsoverskudd med utlandet. Eksport av kobber var interessant i denne sammenheng. Og tilgang på tilstrekklig mengder sølv ga fyrsten den nødvendige handlingsfrihet til å gjennomføre sin maktpolitikk, for sølv var på denne tiden langt på vei identisk med penger. Man så det også som viktig for den økonomiske veksten å bygge opp et forråd av internasjonalt akseptable betalingsmidler av edelmetall for å utnytte mulighetene i en verden preget av sterkt økende internasjonal handel.

Metaller og symbolspråk

Metallene fikk tidlig sine egne symboler. I oldtiden kjente man til 7 metaller og 7 himmellegemer, og det var 7 dager i uken. Det var noe spesielt med 7-tallet så de tre størrelsene ble etter hvert knyttet sammen gjennom et fellesskap i symboler og navn.

            Denne tradisjon går helt tilbake til de gamle egyptere som ut fra en betraktning av gull som det mest perfekt metall ga dette metallet sirkelen, eller den skinnende sol, som symbol, mens sølvet på annen plass fikk en halvsirkel. Senere ble dette til ‘våre dagers’ sølvsymbol, den voksende ’sølvbleke’ måne med åpningen til venstre. Sølv har også vært knyttet til sjøen og forskjellige månegudinner, og ’luna’ har vært brukt som betegnelse på sølv. Jernet (rusten?) ble knyttet til den røde planet Mars, mens kobber ble knyttet til Venus, kvikksølv til Merkur, bly til Saturn og tinn til Jupiter.

            Linken mellom stjerner og ukedager trer særlig tydelig fram i de romanske språkene, men også i andre språk. Således finner vi at mandag er månenes dag både i fransk (lundi av lat. luna), tysk (Monntag), engelsk (Monday) og på norsk. I fransk gjenfinner vi de gamle stjernenavnene i tirsdag, mardi=mars’ dag, onsdag, mercredi=merkurs dag,  torsdag, jeudi=jupiters dag og fredag vendredi=venus’ dag, mens bare engelsk har en betegnelsen på Saturns dag=Saturday. Søndag er solens dag og gjenfinnes foruten på norsk i tysk og engelsk med hhv. Sonntag og Sunday.

            (Noe på distanse fra den latinske kulturkrets har de fleste ukedagene hos oss fått navn fra vår egen mytologi, Tyr, Odin, Tor og Frøya.)

            Symbolene for metallene inngikk i alkymistenes formspråk og ble standardsymboler for metaller, brukt i vanlige tekster fram til ’den kjemiske revolusjon’ rundt år 1800 da det ble vanlig å bruke symboler på en eller to bokstaver for hvert grunnstoff.

            Vi gjenfinner ofte symbolene på gamle kart for å vise malmforekomster, men også på kart i dag som angivelse av (gjerne nedlagte) jern- og kobbergruver. Ellers kjenner vi igjen tegnet for det myke, formbare kobberet, (♀�) som symbol på det kvinnelige, og det harde, sterke jernet (�♂) som symbol på det mannlige.

Typiske metalliske egenskaper er ugjennomsiktighet, god ledningsevne for elektrisitet og varme, metallisk glans, metallklang (unntatt bly, tinn o.a.), formbarhet, støpbarhet, og som regel høy egenvekt. Metaller med egenvekt ≥ 5/cm³ betegnes om tungmetaller, mens de med lavere tetthet kalles lettmetaller, bl.a. aluminium, magnesium og titan.

            Metallenes fabelaktige egenskaper og egnethet på tallrike områder har gjort dem til en helt uunnværlig del av vår materielle kultur, de har blitt et kulturbærende element. Da bør vi også ta inn over oss at metallene i et menneskelig perspektiv er en ikke-fornybar naturressurs og at både gjenvinning og leting etter nye forekomster derfor er viktig for å sikre fremtidige behov.

            I Norge har det vært kommersiell drift på 18 metaller, i alfabetisk rekkefølge: Arsen, bly, gull, jern, kobber, kobolt, krom, magnesium, molybden, nikkel, niob, sink, sølv, thorium, tinn, titan, vanadium og wolfram. I tillegg er følgende metaller/metalliske grunnstoffer registrert i Norge, men foreløpig (2014) ikke utnyttet: Aluminium, antimon, mangan, sjeldne jordartsmetaller (REE), vismut og uran.

 

*SØLV

 *FOREKOMSTER, VERK OG GJENVINNING

Sølv, Ag, er et nokså sjeldent grunnstoff. En regner at det i gjennomsnitt bare finnes ca 10 mg/tonn (0,000001%) sølv i jordskorpen. I den del av jordskorpen som er tilgjengelig for gruvedrift regner en anslagsvis med 50 -100 mg/tonn. Hvis forbruk, utvinning og resirkulering fortsetter som nå, går det mot en situasjon med knapphet på sølv. Eller kan denne situasjonen unngås ved at vi lærer oss å utnytte sjøvann som inneholder 0,5 mg sølv per m³ vann, dvs. 0,00000005 %?

            Selv om det selvfølgelig først og fremst er Kongsberg Sølvverk som ruver, har det vært drevet på sølvforekomster også andre steder i landet opp gjennom tidene. Alt etter hvordan man regner, kan en kan telle rundt 15 steder totalt, alle drevet på sammensatte malmer hovedsakelig med bly, kobber, sink og nikkel sammen med sølv. Av disse kan nevnes Svenningdal (Grane, Nordland), 1877-1900), Konnerudverket (Drammen, 1736-1911), Trollerud (Flesberg, Buskerud, 1900 - 1916), Vinoren (Flesberg, Buskerud, privat drift 1856 – 1878; 1917-1922), Hitra (Sør-Trøndelag), Hisøy (Arendal), J. Knudsens (Grane, Nordland), diverse mindre sølv/blyverk (Akersberg, Oslo; Trakenberg (Bamble, Telemark); på Eiker (Buskerud) og Hadeland (Oppland); Samsberg (Sandsvær, Buskerud); Mofjellet (Rana, Nordland), Grua (Lunner, Oppland); Oftenåsen (Steinkjer) og sølv/kobberverk (renessanseverkene i Telemark). Felles for virksomheten på disse stedene var at den var begrenset og/eller kortvarige hva gjaldt sølvutvinningen, dessuten ble det ingen steder utviklet regulære sølvverk som det på Kongsberg. Av de to største av disse småverkene, Svenningdal og Konnerud, sendte Svenningdal sin malm til Freiburg, Tyskland, mens Konnerudverket utvant mye av sitt sølv ved seigring. Flere verk sendte sin sølvmalm til smelting på Kongsberg.  

            Til slutt i denne oversikten kan nevnes en rekke større verk der sølv er tatt ut som et biprodukt fra verkets komplekse kismalmer. Her kan nevnes Løkken (Meldal, Sør-Trøndelag), Bleikvassli (Hemnes, Nordland), Sulitjelma (Fauske, Nordland) og Folldal (Tverrfjellet gruver nord i Oppland). Sølvgehalten i disse malmene ligger gjennomgående på 15-30 g sølv pr tonn bergmasse, hvilket kan gi betydelige mengder sølv. F.eks. ble det ved Løkken i de 79 årene 1908-1987 tatt ut omtrent 450 tonn sølv^[4], eller 1/3 av alt som ble produsert ved Kongsberg Sølvverk i de 334 årene fra 1624 til verket ble nedlagt i 1958. Og ved Tverrfjellet gruver ble i 1976 opplyst at de av verkets kobberkis årlig fikk ut 5000 kg sølv (og 50 kg gull). Sølvproduksjonen var altså omtrent like stor som gjennomsnittelig årsproduksjon ved Kongsberg Sølvverk gjennom alle år!^[5]

            Mest sølv i verden har blitt tatt ut i USA, videre i Mexico, Syd-Amerika (Bolivia, Peru, Chile), Australia og Tyskland.

• Landets eldste sølvverk er Akersberg sølvgruve, eller Dragehullene, under Gamle Aker kirke med mulig datering tilbake til 1100-tallet.
•             Mens dateringen for 1100-tallet er usikker, viser skriftlige kilder sikkert at gruvene var i drift i senmiddelalderen. Kan det dokumenteres drift tilbake til 1100-tallet, er dette etter all sannsynlighet også Norges eldste gruve overhodet.

*EGENSKAPER

Lå det i jorden vel tusind år,

det skinner enda, det aldri forgår!

Henrik Ibsen Sølvet

 

Bak denne poesi skjuler det seg to naturfaglige realiteter. Før det første at sølv er et edelmetall, som aldri forgår, for det andre at det kan foreligge i ren (gedigen) tilstand i naturen – det er det få metaller som gjør.

            Sølv har en rekke egenskaper, noen av ekstrem art, som har bidratt til metallets mange bruksmuligheter: Høyrent sølv har høyest ledningsevne for varme og elektrisitet av alle metaller; det har en utpreget og strålende metallglans, og er av alle metaller det hviteste og det med best refleksjonsevne; det har stor formbarhet og strekkbarhet (duktilitet) og overgås på disse områder bare av gull. Det kan således valses ut til bladsølv med tykkelse 0,00025 mm og trekkes ut til en tråd på 1800 meter pr gram. Sølv danner lett legeringer med de fleste metaller, men ikke med jern; med kvikksølv dannes amalgam; det er uoppløselig i vann. Rent sølv er lite giftig. Det ser heller ikke ut til å ha betydning for livsprosessene. Sølv har egenvekt på 10,5.

Se også https://www.bergverkshistorie.no/Artikkel/S%C3%98LV---EGENSKAPER---FOREKOMSTER---FREMSTILLING

 

*PRODUKTER. BRUK

Med sine mange spesielle egenskaper er sølvet det mest anvendelige av edelmetallene enten vi betrakter det i et nåtidig eller et historisk perspektiv. Gjennom "gode og onde dager" i menneskenes historie har bruken av metallet gjennomgått en glidende utvikling fra en ’indre verdi’ som tydelig markør for makt, velstand, verdslig og religiøs status for 6-7000 år siden, til dagens ’ytre verdi’ som vanlig industriell produksjonsråvare. Underveis har sølvets utbredelse fulgt de store erobrere som krigsbytte, samtidig som det har vært sterkt ettersøkt som objekt for menneskets urgamle begjær etter rikdom og penger. For med sine spesifikke, naturlige og uforgjengelige egenskaper var, og er, sølvet perfekt for oppmagasinering av rikdom over tid, liksom dets delbarhet, formbarhet, pregbarhet og evne til stadig omsmeltinger uten å miste sitt særpreg, gjør sølv meget velegnet som barre- hhv. myntmetall. Sølv i umyntet form som barrer er fremdeles akseptert som internasjonalt betalingsmiddel. Og det er som verdioppbevarer og først og fremst som mynt sølvet har hatt sin mest pregnante anvendelse i et lengre historisk perspektiv.

            Som bruksmetall har sølv tradisjonelt vært et ledende smykke- og bestikkmetall. Andre bruksområder har vært til tannfyllinger, som loddemetall og i elektronikk. Tidligere ble det f.eks. brukt som baksidefolie til speiler og ikke minst til fotografering. Et leksikon fra 1920-årene bemerker spesielt filmindustrien "…der lægger Beslag på enorme og stetse stigende Mængder."

Se også https://www.bergverkshistorie.no/Artikkel/FRA-S%C3%98LVETS-HISTORIE

Forbrukervern i senmiddelalderen

I senmiddelalderen satte staten i flere land, blant dem Norge, i verk offentlige kontrolltiltak av gull og sølv gjennom autoriserende merking og godkjenning. Den offisielle stemplingen skulle sikre at edelmetallinnholdet i gull- og sølvvarer samsvarte med lovlig fastsatte standarder. Ordningen, senere kalt hallmarking, ble først innført i England i år 1300, noen år senere, i 1314, i Norge. (Betegnelsen ’hallmarking’ stammer fra den tid hvor testing og godkjenning forgikk i "Goldsmiths' Hall" i London).

               I England ble det nå forbudt å omsette gull og sølv uten at edelmetallinnholdet var testet av "the Gardiens of the Craft," og forsynt med de nødvendige stempler som, foruten et kongelig symbol, fra 1363 også omfattet opplysninger om opprinnelse. Vi kjenner igjen hele denne problematikken fra våre dagers ordning bl.a. med merking av landbruksprodukter. Det synes altså å være god dekning for å si at vi med ’hallmarking’ står overfor verdens eldste system for lovregulert forbrukerbeskyttelse.

Best med basemetall

Rent sølv er for mykt for de fleste praktiske formål og har ikke blitt brukt til stort annet enn trekking av den aller fineste sølvtråd. Det vanlige arbeidssølvet, brukt til mynt, husgeråd og forskjellige tekniske formål, må legeres, og som regel med kobber som såkalt basemetall som sølv meget lett legerer seg med. Denne legeringen er hardere, og dermed mer slitesterk enn det rene sølv, men beholder det aller meste av sølvets smidighet. Foruten økt slitestyrke vinnes flere andre fordeler, så som at legeringen er mer lettflytende og lar seg støpe med skarpere kanter enn ved bruk av rent sølv. Det har også den egenskapen at det blir betydelig hardere ved hamring og valsing (massen kan mykes opp igjen ved gløding).

Ikke for allmuen

Fra den rikholdige litteraturen om hvordan sølv har blitt brukt til pryd og nytte gjennom tidene kan nevnes at det eldste daterbare sølvsmykke skriver seg fra ca 4000 år f. Kr. og Homer (trolig 8. årh. f. Kr.) omtaler rustninger av sølv. Fra nyere tids bruk som staffasje for makt og rikdom kan som eksempel nevnes guéridon, et lite bord utført i sølv, populært som småmøbel på 16-,17- og 1800-tallet i de velsituerte klasser. Bordet ble brukt som kandelaberbord, tebord, sybord o.l.

Helvetesstein mm

Sølv har rensende (antiseptisk) virkning og kan derfor brukes i medisinen. Mest kjent er bruken av sølvforbindelsen sølvnitrat som kan brukes til bl.a. blodstillelse (lapisstift) og sårrensing. Med sin noe smertefulle, etsende virkning blir produktet ofte kalt ‘helvetesstein’. Tidligere ble også alle nyfødte barn dryppet i øynene med sølvnitrat for å hindre gonoreisk øyeinfeksjon. Bl.a. fordi behandlingen var svært smertefull ble den avsluttet ved landets fødeavdelinger i 1984. Sølvnitrat ble også brukt til mørkfarging av hår. Med sine bakteriedrepende egenskaper blir sølvsvamp i dag brukt for rensing av drikkevann og vann i svømmebassenger.

Kan du tenke deg?

Med sølvets uforgjengelige karakter som edelmetall, dets upåvirkelighet og evne til lett å la seg omsmelte, dets store attraksjonskraft som krigsbytte og som byttemiddel og myntmetall gjennom mange tusen år, er det bare fantasien som setter grenser for fabuleringer om opprinnelse, reiserute, eiere og ‘opplevelser’ underveis for det sølv vi har i skuffen.

For sølv brukt til myntmetall, se kapittelet Mynt og metall.

*UTVINNING

Sølvfremstillingen ved Kongsberg Sølvverk

Kongsberg Sølvverk er et av de få sølvverk i verden som har vært drevet hovedsakelig på gedigent sølv. Metallurgien ved Sølvverket har derfor også vært annerledes enn ved de fleste andre verk som har hatt sølv i sin produktportefølje.

            Den tradisjonelle smeltingen ved Sølvverket var en komplisert prosess som krevde mye kunnskap i alle ledd for å få ut det lille sølvet som var i malmen, gjennomsnittlig 300-350 g sølv pr tonn bergmasse (0,03-0,035 %). Her skal bare gis noen hovedtrekk av produksjonsgangen.

            Rik og fattig malm ble behandlet noe forskjellig.

            Den fattige malmen gikk etter nedknusing og utvasking til slig først til råsmelting hvor den ble smeltet sammen med svovelkis. Svovelet virket som metallsamler som trakk til seg sølvet og andre metaller som jern og kobber i sligen, til en tung smeltemasse, kalt ”råstein”, som samlet seg i bunnen av ovnen. Gråberg la seg øverst og kunne fjernes som slagg. Råsteinen ble så røstet (opphetet til nær smeltepunktet) for å fjerne svovelet som drev av som svoveldioksid. Det ferdige røstegodset gikk så til blysmelting hvor godset ble smeltet ned sammen med bly. Det smeltede blyet løser sølvet og dannet en bly-sølvlegering som samlet seg i bunnen av ovnen, mens øvrige, lettere metaller (kobber- og jernforbindelsene) la seg oppå bly-sølvlegeringen. De forskjellige fraksjoner ble så tappet av etter tur. Bly-sølvlegeringen fra denne smeltingen ble kalt ”verk” som gikk til avdriving for fjerning av blyet. Etter dette smeltetrinnet fikk man ”blikksølv” som holdt 92-98 % sølv. Dette er ikke rent nok og blikksølvet gikk til siste smeltetrinn, kalt finbrenning som ga ”brannsølv”, nesten helt rent sølv. Nesten alt det ferdige sølvet gikk så til utmynting.

            Den rike malmen, som bare ble pukket og vasket etter behov, gikk en kortere vei idet den ikke var gjennom råsmelting og røsting, men gikk direkte til blysmelting, deretter som for den fattige.

            På grunn av synkende priser og økende kostnader gikk Sølvverket på begynnelsen av 1900-tallet etter hvert over til cyanidbehandling av sligene, se nedenfor under Andre sølvutvinningsmetoder.     

 

• Største sølvklump i Sølvverkets historie ble funnet i 1867 og veide nærmere 500 kg.^[6] 

Edelmetall?
’Edelmetaller’ var et navn som alkymistene ga gull og sølv både fordi de overgikk alle andre metaller i farge og glans, men også fordi de minst av alle metaller lot seg forene seg med andre elementer, eller påvirke av andre stoffer. I dag sier vi at dette er metaller som er lite reaktive for korrosjon og oksidasjon i forhold til de fleste andre metaller.

Kuleprøven
Når avdrivingen nærmet seg slutten, viste den gjenværende tynne blyoksidhinnen seg i et livlig fargespill. Når hinnen brast, kom den skinnende blanke sølvoverflaten fram, sølvet ‘blikket’ og ble derfor kalt blikksølv eller bare blikk. For å teste sølvgehalten dyppet man nå en jernkule ned i sølvbadet. Hvis sølvet på kulen ble ‘hårete’ når den ble tatt opp, var oksidasjonen over.

   Reaksjonen skyldes sølvets meget spesielle forhold til oksygen idet det under smelting absorberer store mengder oksygen uten å binde seg til det. Når det ikke er mer bly igjen å reagere med, dvs. når sølvet er (tilnærmet) rent, vil mesteparten av dette oksygenet så avgis ved avkjøling på jernkula, noe som fører til ruhet og tråddannelser på overflaten.

               Her kan tilføyes at avgivelsen av oksygenet kunne skje med stor heftighet som et "sprakende skuespill" hvor smeltet sølv kunne sprute omkring. Dette var selvfølgelig noe en måtte ta i betraktning under arbeidet i smeltehytta ved avdriving og finbrenning.

Et smeltekunststykke

Den avsluttende finbrenningen var et krevende stykke arbeid. Nå skulle alle gjenværende rester av oksygen, fremmedmetaller og andre forurensninger bort. Alt sølv ble finbrent, også det mest gedigne.

               Vi imponeres av den finhetsgrad man den gang oppnådde på grunnlag av ren erfaringsbasert viten.  Ifølge en samtidig svensk bergmester på 1600-tallet var standard finhet på brannsølvet etter finbrenningen både i Sverige, Tyskland og Norge på denne tiden 15 lodd 15 gran, dvs. 3 gran under helt rent sølv.^[7] Omregnet til våre dagers promilleangivelser for edelmetall blir dette 989,5 ‰, eller ≈ 99 %.

Andre sølvutvinningsmetoder

Seigring var en tretrinns behandling av sølvholdig kobbergods i den hensikt å drive ut sølvet og samtidig få kobberet renset for forurensninger. Av malmgeologiske årsaker har seigring i Norge bare funnet sted i Telemark og Buskerud: I 1540-årene i forbindelse med Christian 3.s bergverksinitiativ, ved Kongsberg Sølvverk (grunnlagt 1624) og ved Konnerudverket ved Drammen (vesentlig 1700-tallet).

"Hyttemannisk Legeværk"

Seigring sto seg gjennom flere hundre år som en nesten enerådende metode til å få ut sølv (og gull) fra kobberholdig gods før man begynte å ta i bruk elektrolytisk kobberraffinering mot slutten av 1800-tallet (se nedenfor). Men ressurskrevende som seigringen var, og med utsikt til gevinst i form av edelmetall, ble metoden ikke ’spart’ for mer eller mindre fantasifulle forsøk på forbedringer.

               Et eksempel på slikt prøveapparatur, et såkalt ’blysøyleapparat’, ble av en ung bergkandidat på Kongsberg betegnet som "hyttemannisk Legeværk" uten praktisk nytte. Nei: "Havde de Tydske Metalurger […] anvendt den Møie som er henkastet paa den tomme idé [med blysøyleapparatet], paa at perfectionere det i de forløbne Aarhundreders Form vedligeholdte Saigerarbeide, saa vilde uden Tvivl deres Bestræbelser været kronet med det heldigste Udfald…". Ved Faluns sølvhytte hadde man gjort et slikt utviklingsarbeide med den gamle metode og der "udføres [seigerarbeidet] saaledes at der intet Sølv bliver tilbage i Kobberet". Metoden forble imidlertid en hemmelighet.^[8]

Amalgam-metoden var en såkalt våtveismetode, der sølvmalmen ikke ble smeltet, men finknust og blandet med kvikksølv slik at man fikk en tyktflytende sølv-kvikksølvlegering, amalgam, som i neste trinn ble befridd for kvikksølvet ved oppheting. Deretter gikk sølvet til avsluttende finbrenning.

            Metoden som bygger på sølvets store affinitet til kvikksølv, ble oppfunnet i 1557 for bruk på bergmalm og ble raskt tatt i bruk i brenselsfattige fjelland i den nye verden.    Amalgameringsteknikken fikk i vår verdensdel først og fremst anvendelse som et forsøk på å utvinne sølv (og gull) på en mer lettvint og kostnadseffektiv måte enn ved den tradisjonelle smeltebaserte produksjonsmetoden; spesielt tok en sikte på å spare brenne, tid og arbeidslønn. Utvinning ved amalgamering skulle også hindre at sølv gikk tapt i foredlingsprosessen. I praksis viste det seg imidlertid at metoden ofte medførte store sølvtap samt betydelige utgifter til kvikksølv. Metodens begrensinger og problemer førte til at den f.eks. aldri fikk fotfeste ved Kongsberg Sølvverk der det ble gjort flere forsøk, det første rundt 1660, det siste i 1864.

 

Kvikksølv = sølv?

Lenge trodde man at kvikksølv var en type sølv. Det greske hydrargyrum (vassent sølv) og vårt kvikksølv (eng. quicksilver, ty. Quecksilber, fr. vif-argent =levende sølv) er språklige levninger av denne misforståelsen. De to metallene er imidlertid kjemisk ubeslektet, men har, som nevnt, sammen spilt en viktig rolle i den globale sølvutvinningen, særlig i Latin-Amerika.

Patio-prosessen

Patio-prosessen er den mest spesielle av alle amalgamasjonsmetoder og samtidig den som trolig har gitt størst mengder utvunnet sølv. Metoden ble utviklet i Latin-Amerika hvor den ble utført ved at våtmalt sølvmalm ble lagt ut på steinbroleggingen på en gårdsplass – en patio. Malmen ble deretter dekket med et lag koksalt og røstet kobberkis. Til sist ble det spredt kvikksølv i dråpeform over det hele. Denne massen ble så gjennomeltet ved at muldyr ble drevet rundt i patioen i mange dager. Det har vist seg umulig å reprodusere teknikken med andre hjelpemidler, og en tror jernet i muldyrenes sko spilte en viktig rolle. Under behandlingen inngikk sølvet forbindelse med kvikksølvet i en slamaktig masse som gikk til avsluttende smeltebehandling. Metoden var svært ufullkommen, ofte gikk omtrent halvdelen av sølvet tapt i avfallet, og eventuelt gull ble nesten ikke utvunnet.

Et gammelt ’triks’

Det foreligger materiale som tyder på at man allerede før Kr. fødsel gjorde bruk av kvikksølv for å trekke ut sølv av klær som var innvevd med dette metall.

*Cyanid-metoden var en moderne, forskningsbasert våtveismetode for å trekke ut sølv (evt. gull) fra sliger og slam ved utluting over flere dager i en cyanidoppløsning med påfølgende utfelling av sølvet til sølvsulfid, deretter filtrering før røsting og finbrenning.

            Innføring av cyanidmetoden ble en viktig del av Sølvverkets strategi for å svare på den lønnsomhetskrise som bygget seg opp ved verket mot slutten av 1800-tallet. De gamle sligsmeltinger ble helt avviklet i 1905/06.

 

*Sølvutvinning ved elektrolyse

Sølv og kobber er svært ’gode venner’ og hvis det ikke gjøres noe spesielt for å skille dem ad, vil sølvet følge kobberet hele veien gjennom smelting og raffinering til ferdigprodukt. Den klassiske metoden for å skille de to metallene er, som nevnt, ved seigring. En moderne og langt mer kostnadseffektiv metode er å skille ut sølvet, evt. gullet, ved elektrolyse i en totrinns-prosess. Ved elektrolyse av kobbermalm følger ikke sølvet/gullet lenger kobberet, men faller ut som slam i elektrolysekaret. Edelmetallet kan så innvinnes ved ny elektrolytisk behandling av slammet bl.a. i en cyanidløsing. Slik behandling av sølv/gullholdig kobber gir i mange tilfeller en betydelig økonomisk gevinst, og er i dag den eneste lønnsomme måte å utvinne det edelmetall som følger kobberet.

            Ved nikkelverket i Kristiansand er det utvunnet en del sølv ved elektrolyse.

 

Probering og kupellering

Probering er betegnelsen man i metallurgien bruker på analytisk undersøkelse av malmer, konsentrater og smelteprodukter med henblikk på å klargjøre innholdet av verdimetall.

            Probering har sin basis i tidligere tiders behov for å finne sikre metoder for å undersøke edelmetallgehalten i legeringer. Etter hvert utviklet proberingen seg til et eget fagområde med en tydelig faglig systematikk med bruk av vekter, lodd, små smelteovner, blåserør, oppløsningsmidler mm. Utviklingen innen faget skjøt fart under utviklingen av den moderne, eksperimentelle kjemien rundt år 1800.

 

Strekprøven

Den tidligst kjente proberingsteknikk var strekprøven. Ved denne prøven trakk man først en strek med et stykke av legeringen som skulle undersøkes på en sort, såkalt probérstein. Deretter trakk man streker med nåler med kjent verdimetallinnhold til man fant den med best samsvar, spesielt på farge. På denne måten kunne holdigheten på teststykket (nokså unøyaktig) fastslås.

Blåserørprøven

Testmetoden ble brukt ved laboratorieundersøkelse av steinprøver for å finne ut hvilke elementer testmaterialet inneholder, eller ikke inneholder (kvalitativ analyse), f.eks. om en prøve inneholder kobber. Metoden var rask og enkel og ga pålitelige resultater.

   For å påvise f.eks. kobber ble boraks eller fosforsalt smeltet til en liten perle i enden av en platinatråd i flammen fra et blåserør og et talglys. Den glødende perlen ble dyppet ned i den finknuste malmprøven. Perlen med malmkornene ble så glødet opp i stikkflammen fra blåserøret.  Dersom perlen fikk en blågrønn farge var det tegn på innhold av kobber. Tilsvarende prøver kunne gjøres på andre metaller som gav sine karakteristiske farger. For eksempel vil koboltmineraler gi en blå perle.

   Utviklingen av blåserørsmetoden startet på 1700-tallet og ble utviklet til noe nær fullkommenhet i det rike svenske og tyske metallurgimiljøet frem mot midten av 1800-tallet og var i denne tiden et av probererens/metallurgens viktigste hjelpemidler.^[9] Metoden bidro også til oppdagelsen av nye metaller som kobolt, nikkel, mangan, molybden, wolfram, titan m.fl.^[10]

Kupellering er en småskala behandlingsmetode for å skille edelmetaller, særlig sølv, fra legeringer med uedle metaller som bly og kobber. Ved smelting under god tilgang på oksygen i et kar fôret med spesiell aske trekker de ikke-edle metaller inn i fôringen, eller damper vekk mens edelmetallet blir tilbake i metallisk form i en tilnærmet helt ren perle, kalt konge eller prill. På grunn av den høye renhetsgraden som oppnås, kan kupellering også anvendes som proberingsmetode. Perlens vekt gir da grunnlag for beregning av edelmetallinnholdet i prøvegodset når dette er nøyaktig innveid før smelting.

            Metoden brukes fremdeles for å skille bly og sølv.

 

Metallurgi som pedagogisk verktøy

I gammeltestamentlig tid var man så fortrolig med kupellering at profetene i Israel kunne bruke det som en referanse i sitt maleriske språk. Her fra en alvorlig tale profeten Jeremias holdt i ca 750 f.Kr.:Jeg [Gud] har satt deg [profeten] til å prøve folket mitt slik en prøver gull, du skal kjenne og prøve deres veier./Alle er trassige opprørere, de farer med sladder, de er bronse og jern, ødeleggere er de alle./Blåsebelgen er svidd av ilden, blyet er fjernet. Men det nytter ikke å smelte, de onde skilles ikke ut./Forkastet sølv skal de kalles, for Herren har forkastet dem.

(Jeremias 6:27-30.)

Se også Leksikon-oppslaget Probering.

 

*KONGSBERG SØLVVERK

Ikke noe verk i Norge har hatt større betydning i bergverkshistorisk sammenheng, eller satt flere ’rekorder’ enn Kongsberg Sølvverk. Uten dette verk hadde norsk sølvutvinning knapt vært en fotnote i vår økonomiske historie. Verket gis derfor plass til spesiell omtale.

 

            Anleggelsen av Kongsberg Sølvverk i 1624 ble starten på det som skulle bli en av Norges viktigste næringsgrener gjennom tidene, og Sølvverket og byen ble på mange måter et senter for denne næringen: Fra 1680-årene lå landets myntverk og bergforvaltning på Kongsberg og i nærmere seksti år ble bergingeniører utdannet ved Bergseminaret som ble anlagt i byen i 1757. Fagfolk fra verket ble sendt landet over for å undersøke malmforekomster og vurdere driften ved en rekke bergverk.

 

            Sølvverket var, med unntak av et par perioder på 1600-tallet, statseid.

 

            Byen vokste sterkt på grunn av verket og var rundt 1770 Norges nest største by etter Bergen med ca 8000 innbyggere, hvorav 4000 jobbet for verket. Sølvverket er dermed en av de største industrivirksomheter i hele vår historie og var på 1700-tallet en av Europas største sølvprodusenter. Kongen i København tenkte alvorlige tanker om å legge Norges hovedstad til Kongsberg på grunn av verket, og byen ble på grunn av Bergseminaret vurdert som et sted for Norges første universitet.

 

            Etter 1770 gikk verket inn i en krisetid med stadige underskudd. Årsakene lå først og fremst i en stadig mer problematisk gruvedrift: Mange av gruvene var blitt så dype at det maskineri man disponerte til heising og lensing var i ferd med å nå sin ytegrense. I tillegg var store stollprosjekter fra dagen så tidkrevende å drive at de ikke på lang tid kunne nå inn til de viktigste gruvene for å løse dem for vann. Samtidig tapte også sølvføringen seg flere steder. Til slutt fikk statsledelsen nok av de store driftstilskuddene de måtte gi og nedla verket i 1805. Etter en periode med svært begrenset drift ble verket tatt opp igjen i 1816, men i langt mindre målestokk og med langt færre ansatte. Perioden 1830-1860 var en god periode etter funnet av de største sølvforekomstene i verkets historie. Etter 1860 var de rikeste sølvforekomstene drevet ut samtidig som sølvprisen begynte å synke. For å svare på den nye krisen ble det fra tiden rundt århundreskiftet 1900 gjennomført en rekke moderniseringstiltak som bl.a. omfattet elektrifisering, transport med bensindrevne lokomotiver og, som nevnt, kjemisk ekstraksjon i smeltehytta. Med de begrensede forekomstene man nå arbeidet på, var det allikevel ikke mulig å få til lønnsom drift og Sølvverket ble derfor nedlagt av Stortinget i 1955. Siste sølvsmelting fant sted i 1958, 335 år etter at driften kom i gang.

 

            Til sammen ble det produsert 1350 tonn sølv ved verket med et antatt antall årsverk på 300.000. En beregning av nåverdien av disse tall gir for sølvet ≈ 5,3 milliarder kroner (ved 3900,-/kg) og for arbeidet 120 milliarder (ved kr 400.000/årsverk), eller 22 ganger sølvverdien. Forholdet sølvverdi/arbeidslønn er imidlertid nokså misvisende da den relative verdien av sølvet var langt høyere i tidligere tider. På tross av de mangler som hefter ved slike beregninger, sier de noe om omfanget av virksomheten ved Sølvverket.^[11]

 

            Selv om Kongsberg Sølvverk ruvet i norsk sammenheng, viser en sammenlikning med andre sølvproduserende land at verket kun sto for 0,25 % av verdensproduksjonen av sølv i perioden 1624-1939. Andelen varierte en del gjennom tidene, men var aldri over 1 %.

 

            Det spesielle trådsølvet fra Kongsberg er verdensberømt og finnes i mineralsamlinger over hele verden.

 

Kongsberg Sølvverk:

• var Norges største bedrift i førindustriell tid
       Sølvverket hadde 1770/71 noe over 4000 arbeidere, mer enn dobbelt så mange som ved noe annet norsk bergverk før eller siden;

• har vært lengst i drift blant norske bergverk med i alt 335 års driftstid (1623-1958).
            Sølvverket er tett fulgt av Røros kobberverk og Løkken/Orkla, begge med 333 års driftstid (1644-1977, hhv 1654-1987). Både Sølvverket og Løkken hadde imidlertid sine hvileperioder hvor driften var minimal. Trekkes disse fra, vil Røros fremstå som det verk med lengst, sammenhengende regulær drift; 
   
• var Norges viktigste bergverk gjennom tidene målt etter antall årsverk.
            Fra starten i 1624 fram til nedleggelsen i 1958 ble det her utført ca 300.000 årsverk, eller 80 millioner dagsverk. (Det omfattende bondearbeidet med vedhogst, trekullbrenning og kjøring er ikke inkludert i disse tallene).
            Neste på listen er Røros kobberverk med anslagsvis 115.000 årsverk.
            Verket var en tid et av de største sølvverk i Europa.^[12]   
         De største verkene i moderne tid, Sulitjelma (Fauske, Nordland), Løkken (Meldal, Sør-Trøndelag) og Sydvaranger (Sør-Varanger, Finmark) ligger alle på omkring 70.000 årsverk;^[13] 
  
  
• var det teknisk mest avanserte historiske bergverk i Norge;^[14]
  
  
•  hadde landets mest omfattende gruvedrift;
            Vi kjenner omkring 2000 dagåpninger – sjakter, skjerp og stoller spredt over et område på 30 km i nord-sør retningen, og 15 km i øst-vest retningen, dvs ~ 450 km²;

• mest omfattende bruk av fyrsetting;

• hadde det største dam- og rennesystem i Norge.
           Systemet var også et av de største i Europa og omfattet i alt 65-70 dammer med 1,5 millioner m³vann, samt 40-50 km vannrenner (før 1900-tallet). Dette var tidens største tekniske system i Norge;^[15]

• hadde landets lengste stollanlegg, Christian 7. stoll, med ca 7 km samlet lengde;
            Arbeidet med stollen ble påbegynt i 1782 og ble drevet videre inntil 1930-årene. Stollen er i alt ca 6 km lang sørfra Saggrenda og vel 1 km lang nordfra Jondalen.
            I Sachsen ble hovedstollen Rothschönberger Stolln (1844-1877) over 50 km lang med alle sidefløyer. Hovedstollen er ca 30 km lang. Trolig verdens største stollprosjekt;^[16]

• hadde den mest omfattende stolldriften i Norge;^[17]

• har landets dypeste gruver;
              Den aller dypeste er Kongens gruve, i drift fra 1623-1943, med en dybde på 1068 m, hvorav ca 520 m under havet.
            En annen gruve som utmerket seg med stort dyp var Segen Gottes gruve som i 1778 nådde 550 m dybde (loddrett målt), og da var Nordens dypeste gruve og en av de dypeste i hele verden.^[18]

• var det ’tyskeste’ av alle bergverk i Norden.
             Tyske bergmenn, tysk ledelse, implementeringen av tysk teknikk, kultur og språk var enda tydeligere her enn ved andre verk;^[19]           

• hadde landets første ’bedriftshelsetjeneste’ da bartskjærer Michel Jacobsen ble ansatt ved verket i 1625.
              Tilbudet som i den første tiden begrenset seg til amputasjoner, sår- og bruddbehandling, ble i 1659 utvidet med ansettelse av egen berglege, landets første.
            Den bergverksmedisinske tjenesten ble, med unntak av korte perioder, opprettholdt i 299 år frem til 1924, også det en rekord.
            Den bergmedisinske virksomheten ved Sølvverket ble begynnelsen på den del av norsk medisin som steller med arbeidslivets helseproblemer;^[20] 
  
  
• opprettet landets første verksskole i 1627.^[21] 
          Oppstarten allerede tre år etter grunnleggelsen av Sølvverket må ses i sammenheng med den særlig sterke innflytelsen fra tysk kultur og bergverkstradisjoner ved verket i denne perioden.

• Landets første industristed var Kongsberg. 
            Ved sitt første besøk i 1624 pekte kong Christian 4. ut hvor byen skulle ligge. Det fantes da verken bebyggelse eller virksomhet i området som skulle bli Norges første ensidige industristed.

• Norsk Bergverksmuseum har landets beste gjenstandssamling fra bergverk. 
          Samlingen er også en av de beste i Europa.^[22]

 

Kongsberg Sølvverk - et riksklenodium?

Hadde Sølvverket status som et slags riksklenodium i den opplyste opinion på 1700-tallet? Sitatet nedenfor kan leses slik. For øvrig er det lite rom for tolkning. Tidens jødefiendtlighet gjengis med all (u)ønsket tydelighet (og det i et Norge hvor det så vidt vites ikke fantes jøder). Jødene var, blant uendelig mye annet, som gjedder i karpedammen, de snappet brødskorpene ut av kristne munner.

               Hardanger-presten Niels Herzberg skriver i avisen Den Constitutionelle 8. august 1841:

"Det er en Trang for mit Hjerte, saa kort som muligt her at fortælle, hvorlunde jeg i mit 18de Aar, 1778, kommende til Kjøbenhavn at tage første Examen som Student, blev vækket af min Fordom mod Jøderne […]. Jeg kom som saa mange letsindede Ynglinge med enslags Foragt mod Jøden, den jeg desværre havde indsuet med Moder-Melken; thi jeg havde fra Drengeaarene af hørt, at Jøder ikke maatte boe i Norge, fordi da vilde de opsluge Kongsbergs Sølv-Berg-værk og føre alt Sølv ud af Landet, ret ligesom de kunde skave Sølvet af Gruberne, som den forhungrede Tigger skraber Grøden af Gryderne, og ligesom at ikke Normændene selv kunde udføre Sølvet af Landet, osv."^[23]

*KOBBER

Kobber, Cu, er kanskje det metall som har vært kjent lengst, med bruk minst 10000 år tilbake i tiden. Det er også det metall som synes å ha lengst dokumentert historie i norsk bergverksdrift (se nedenfor).

            Kobberets lange forhistorie kan forklares med at det er forholdsvis lett å oppdage. Liksom sølv, er det et av de få metaller som finnes gedigent som metallklumper i naturen, og ved siden av gull, er det eneste metalliske grunnstoff som har farge. Og så blir det etter kontakt med fuktig luft grønt av irr, en farge det er vanskelig å overse. Metallet har også stor anvendelighet, det kan brukes både til smykker, prydgjenstander og redskap/våpen.

            Betegnelsen ’kobber’ har sitt navn fra øya Kypros hvor det allerede i oldtiden var stor gruvedrift på metallet.           

            Kobber har, sammen med jern, vært det økonomisk viktigste metall i norsk bergverkshistorie. Det har vært utvunnet kobber ved ca. 90 større og mindre verk fra senmiddelalder til vår tid. I tillegg kommer kobberutvinning ved flere verk drevet på forskjellige malmer. 

 

• Verdens eldste gruveby skal være Maadi, ca 10 km sør for Kairo. Her er det funnet rester av kobbersmelting og –støping helt tilbake til 3300 f.Kr.

• Det første metallet produsert i Norge er etter alt å dømme kobber som kan ha blitt utvunnet fra norske bergmalmforekomster allerede rundt år 1800 f.kr.           Hypotesen er fremsatt i en nyere doktoravhandling (2012).^[24] (Det første jernet, myrmalmjernet, er først kjent fra tiden rundt år 500 f. Kr., eller noe tidligere.)

•  Den hittil eldste metallgjenstanden funnet i Norge er en ca 4-5000 år gammel kobberdolk fra Karlebotn i Varangerfjorden i Finmark.
             Dolken ble funnet i en avfallshaug på en boplass og er tolket som et offer. Den er utstilt i Varanger Samiske Museum.^[25]

• Eldste kobberverk og første malmgruve overhodet som belegges i en sikker kilde, et forleningsbrev datert 1490, er Kronens kobberberg i Sandsvær.

            Henrik Krummedike, be­falingsmann på Båhus festning og Johan Povelsen, norsk kansler og prost i Maria-kirken i Oslo, fikk da overlatt ”Kronens Kobberberg i Sandsvær så lenge kongen ikke annerledes bestemmer, og på de vilkår som er vanlig ved andre bergverker.”

            P.t. (2013) pågår arkeologiske undersøkelser for å klargjøre forholdene rundt funnet av et ’smelteverk’ i Kopperåa, Meråker, som er ¹⁴C datert tilbake til tidlig 1300-tall. Dette kan være landets første bergverk, men man har ennå ikke funnet noen gruver i nærheten av smelteanlegget så det er uvisst hvor malmen kom fra.

 

*FOREKOMSTER. VERK OG GJENVINNING

Foruten sjeldne gedigne forekomster, finnes kobber naturlig i en lang rekke mineraler. Det meste av det kobber som har vært produsert i Norge er opparbeidet fra sulfidiske (svovelholdige) kobbermineraler, først og fremst kobberkis. I tillegg har mineralene kobberglans og bornitt vært reservegrunnlag for enkelte bergverk.

            Det har vært kobberverkdrift i alle landsdeler, minst på Sørlandet med kortvarig drift bare ved et verk, se 21.A. Oversikt over norske malmbergverk.

 

• Første kobberverk av betydning er Kvikne kobberverk (Tynset, Hedmark) som trolig ble anlagt i 1632.
  
  
• Verk med lengst sammenhengende, regulær drift er Røros kobberverk med 333 års driftstid (1644-1977). (Kongsberg Sølvverk var i drift to år lenger ((1623-1958), men hadde en hvileperiode fra regulær drift i perioden 1805 til 1816.)
  
  
• Landets mest lønnsomme bergverk før 1900-tallet var det privateide Røros kobberverk.^[26]

• Verdens nordligste bergverk er Repparfjord kobberverk på Ulveryggen i Kvalsund kommune, Finmark.
          Verket, som ligger ca 35 km i luftlinje sør-øst for Hammerfest, ble kun drevet 1971-1979 og var da eid av Folldal Verk A/S. Det er nå (2014) planer om å starte drift på kobber i det samme området.
  
  
• Verdens største kobberproduserende land i dag er Chile.

• Verdens største kobbergruve gjennom tidene er Bingham Canyon Mine  i delstaten Utah, U.S.A.
              Gruven har vært drevet som dagbrudd siden 1906. Dette har resultert i en gruveåpning som er 1,2 km dyp, 4 km bred og som dekker et område på 7,7 kvadratkilometer. Fram til 2011 har gruven produsert over 19 millioner tonn kobber foruten (beregnet) 785 tonn gull og 6500 tonn sølv. I 2011 ble det produsert 237000 tonn kobber. Til sammenligning ble det produsert ca. 47 tonn kobber i snitt hvert år den tiden Røros Kobberverk var i drift (1644-1977).

 

Kjente anslag på jordens kobberreserver varierer mellom 350 og 550 millioner tonn, eller mellom 0,0043 og 0,0068 % av jordskorpen. Uansett er dette en begrenset ressurs i forhold til forbruket på ca 10 millioner tonn årlig. Gjenbruk er derfor viktig, og rundt 25 % av det årlige kobberforbruk baseres nå på gjenvunnet metall. I volum er kobber det tredje mest resirkulerte metall etter jern og aluminium. Det er også anslått at 80 % av alt det kobber som er produsert gjennom tidene, fremdeles er i bruk i dag.

            En kjempereserve for fremtiden er kobber i manganknollene som finnes i store mengder på havbunnen, dog med et til dels svært lavt kobberinnhold. Det totale kobberinnholdet i manganknoller er allikevel estimert til ca. 9 milliarder tonn.

            Noe av det kobber som finnes i havet skyldes den utluting av kobber som under visse betingelser finner sted i naturen når kobbermalm kommer i kontakt med gruvevann eller nedbør hvorved kobberet renner vekk oppløst som kobbersulfat. Dette kobbertap har betydelige økonomiske og miljømessige konsekvenser.

 

En kobbertyv av dimensjoner

Vi kan knapt forestille oss verdens samlede kobbertap som følge av naturlig utluting.

   Et eksempel: For det syd-spanske Huelva-området som trolig har verdens største reserver av kobberkis, er det gjort omfattende beregninger som konkluderer med at Rio-Tinto elven hadde tilført havet utenfor 70-80.000 tonn kobber i oppløst tilstand i perioden etter Romerrikets fall og frem til midten av 1800-tallet.^[27]

…som et mineral

Kobberholdig gruvevann virker konserverende, ‘livet stopper opp’. I Falun ble en forulykket ung mann, Mads, kjent fordi han så helt uberørt ut da man tok ham ut etter 21 år i gruvevannet. Han ble i samtiden sågar omtalt som et mineral.

*EGENSKAPER

Kobber har enkelte ’edle’ egenskaper som gjør at det, som nevnt, er et av de få metaller som finnes gedigent som metallklumper i naturen. Andre viktig egenskaper er at kobber:

- leder strøm og varme svært godt, bare sølv leder bedre;

- er temmelig mykt og seigt. Hardheten kan økes betydelig ved legering;

- lar seg, i ren oksygenfattig form, lett forme mekanisk til plater og tråd (jfr. ’hammergaring’ nedenfor)

            Kobber har egenvekt 8,9.

            For lavere vannlevende organismer vil kobber i form av løselige salter allerede i små mengder virke som en sterk gift, og likeledes være av stor betydning for livsvilkår og reproduksjon av fisk. Kobber er derfor som regel det metallet som har størst betydning i forurensningssammenheng. Avfallstippen ved vil ofte være en vesentlig kilde til forurensningen fra gruveområdet.^[28] Rent kobber er ikke spesielt giftig for mennesker og andre høyere organismer. ^[29]

 

*PRODUKTER. BRUK

På grunn av sine mange nyttige egenskaper har kobber hatt et bredt bruksregister og en jevnt stigende produksjon gjennom historien.

            Tilgangen på billig elektrisk strøm etter oppfinnelsen av Werner Siemens' dynamo-elektriske maskin i 1867 kom til å få uante konsekvenser for kobberet både når det gjaldt bruksområder og metallurgi. Med elektrifiseringen av samfunns- og næringsliv ble det nå skapt et nytt og nesten uendelig marked for kobber med dets overlegne elektriske lederegenskaper og store strekkbarhet. I 1860-årene ble det også gjort oppfinnelser som gjorde det mulig å skaffe tilstrekkelige mengder helt rent kobber til elektriske ledninger og materiell ved elektrolytisk raffinering. Prosessen gir kobber med en renhet på opptil 99,99 %, et av de reneste stoffer som anvendes industrielt. Mesteparten av alt kobber i dag brukes til elektrisk materiell. Kobber har ellers vært mye brukt til takplater, takrenner, beslag, forhudning på båter og til husgeråd som kokekar, kjeler, mortere o.a..

            Rent kobber er for bløtt til våpen og redskaper og man begynte tidlig å legere kobber med tinn til bronse for slikt bruk. Kobber har også i flere tusen år vært brukt i myntlegeringer og til å produsere messing (kobber-sink legering). I nyere tid er kobber brukt i en kobber-nikkel-sink-legering til nysølv og i legeringer med jern, sølv, aluminium m.fl.. Kobber er imidlertid et mindre typisk legeringsmetall enn mange andre metaller og er i dag et av de få metaller som har større anvendelse som rent metall enn som legeringsmetall.

Bronsespeil

Bronse med høyt innhold av tinn (ca 30 %) ble i oldtiden brukt som speil på grunn av sin glansfulle overflate.

Juksegull

En tidligere velkjent legering var tombak som besto av rundt 67 % kobber, resten sink og noe tinn. Tombak fikk etter polering en gullgul farge og ble brukt som gullimitasjon i gjørtlerarbeider som knapper, spenner og smykker. Ble også brukt i urkasser slik at ‘tombak’ fikk tilleggsbetydningen (stort) lommeur. Andre betegnelser på tombak var ”uekte bladgull” og ”fransk gull”. 

Brukt til kamp

Jernholdige avfall etter en spesiell kobberfremstillingsprosess ved Folldal og Røros kobberverker gjenfinnes i dag som tykke lag av rødt pulver, kalt ‘kamp’. Dette ble brukt på veiene for å smelte isen på våren da et lag med kamp ga bedre utnyttelse av solvarmen.^[30]

Feilvare til pryd og nytte

Ved Sulitjelmaverket hendte det at kobberet ble blåst for kort tid i konverteren slik at det inneholdt for mye svovel. Fra tid til annen produserte man av dette underblåste kobberet pyntegjenstander som lampeføtter og askebegre fordi dette ga et bedre resultat, med finere fargespill enn i vanlig kobber.^[31]          

Egentlig norsk                             

Det mest spektakulære uttrykk for norsk kobberproduksjon finner vi i New Yorks Frihetsgudinne som er laget av kobber fra Vigsnes kobberverk på Karmøy, Rogaland. Kolossalstatuen ble avduket i 1886 og var en gave fra det franske folk. Kanskje hadde Vigsnes' franske direktør, Charles Defrance, en finger med i spillet?

               Hvor kobberet til statuen kom fra, var lenge omstridt, men da en arbeider fant en liten pinsett av gammelt Vigsnes-kobber, hadde man beviset. Ved å sammenlikne kobberet i pinsetten med kobber fra statuen kunne et New York-laboratorium konstatere at frihetsstatuen var bygget av kobber fra Vigsnes. Dette ble en ’story’ for amerikanske filmskapere. Filmen er gjentatte ganger vist i Norge, på kinoer og på TV.^[32]

For kobber brukt til myntmetall, se kap. 20. C. Metall og mynt.

 

*SMELTINGEN

Fram til 1880-årene var kobberfremstillingen i Norge i all hovedsak basert på den såkalte ’femtrinnsprosessen’ som bestod i en langvarig produksjonssyklus med røstinger og smeltinger. I 1880-årene introduserte franskmannen Pierre Manhé produksjon av kobber ved såkalt ’blåsing’ i en konverter, en liggende, tønneformet reaktor utstyrt med dyser for innblåsing av luft. Den nye prosessen hadde mange fordeler, bl.a. var den mye raskere enn den gamle femtrinnsprosessen som pågikk over flere måneder. Utover på 1900-tallet kom så nye teknikker med produksjon av svært finkornede malmkonsentrater, og elektrisk smelting ved Sulitjelmaverket (Fauske, Nordland) i 1929 som det eneste i Norge. 

 

En usedvanlig suksesshistorie

Femtrinnsprosessens trinn var kaldrøsting ( i utendørs hauger), skjærsteinsmelting (i sjaktovn), venderøsting (i uten- eller innendørs røstebåser), svartkobbersmelting (i sjaktovn) og den avsluttende garingen (i herd (’smeltegrube’)) som ga handelsproduktet garkobber.

               Til tross for sitt omstendelig og ressurskrevende forløp var metoden en usedvanlig suksess som aldri syntes å ta slutt. Den er gjenkjennelig i kilder langt tilbake i middelalderen,^[33] (kanskje har den røtter i antikken) og var i vanlig bruk i europeisk kobberindustri til rundt år 1900, dvs. over en periode på ca. 900 år. Prosessen viste seg langt på vei å være den eneste mulige, gitt det malmgeologiske grunnlag, de allmenne forutsetninger på teknologi- og energisiden og de bristende kunnskaper om kjemiske lover og realiteter.

               Ved en vurdering av den generelle uforanderlighet som preget prosessteknikken under femtrinnsprosessen, bør man også ta i betraktning den alminnelige konservatisme som rådet i bergverksmiljøet. På slutten av sitt verk om Stora Kopparberget skriver Sten Lindroth [etter gjennomgangen av garingen som fremdeles var i full gang rundt 1860]: "Så ger garningens historia lika övertygande bevis som någonsin hyttebru­ket vid Stora Kopparberget för den seghet, med vilken gamla tillverkningsformer och fäderneärvd teknik dröjde kvar inom svensk koppar-hantering." Norske erfaringer gir grunn til å trekke samme konklusjon.

• Siste verk i Norge som smeltet kobber med den tradisjonelle femtrinnsprosessen, var Selbu kobberverk i Meråker, Nord-Trøndelag. Hyttedriften ble her innstilt i 1894.

 

Ikke komme her og komme her

Det ble naturligvis stadig gjort små endringer og forbedringer innenfor femtrinnsprosessens ramme. Forslag til kostnadsbesparende tiltak ble gjerne møtt med interesse fra eiere og ledelse. ‘Bedrevitere’ som kom på besøk kunne imidlertid virke provoserende og irriterende på mange smeltere.

               En historie fra Sverige kan tjene som eksempel på de reaksjoner folk ‘utenfra’ kunne bli møtt med: I 1744 hadde en eldre, erfaren smelter, Antoni Jakobsson, fått i oppdrag å kontrollere smeltingen i Bergslagen. Ved en av hyttene ble han møtt med sterke ord fra en av smelterne: Hvis Antoni kom til hans ovn, skulle han kaste han ut. Han opphisset også de andre smelterne mot ham og de sa at Antoni ikke forsto seg på ovnsdrift, men de kunne gjerne lære ham smeltekunsten, og for øvrig passet han best på Bergslagshospitalet!^[34]

Blodrødt metall

Når svartkobbersmeltingen hadde gått bra, fikk det flytende kobberet en sterk rødfarge. En poetisk, svensk forfatter som hadde sett en utstikning fra smelteovnen, skriver at svartkobberet rant ut "…liksom blodet från en avskuren åder…".

Én gang til

Ferdig garkobber var gjerne ikke smidig nok til mekanisk bearbeidelse i hammer- eller valseverk fordi det inneholdt for mye oksygen. For å få kobberet ”hammergar” måtte det gares (raffineres) en gang til for å fjerne gjenværende oksygen.

   Fra Leren valseverk (Trondheim) har vi en beskrivelse av hvordan verket raffinerte garkobber for å få ’valsekvalitet’: Etter at kobberet var smeltet ned i herden i en flammeovn ble det strødd litt trekull utover smeltebadet. Deretter begynte man å røre rundt i smelten med en bjerkespire. Røringen, kalt poling, fortsatte uavbrutt i ca tre timer og ble utført av tre mann som byttet på. Så snart trekullet var brent opp, ble det kastet inn nye kullbiter. (Både trekullet og bjerkespiren avga CO-gass som forbant seg med oksygenet i smelten og drev av). Når prøvene viste at kobberet hadde oppnådd den ønskede renhet, ble det øst ut av ovnen og ned i kasser med jernøser. Samlet tidsforbruk på hammergaringen 6-10 timer.^[35]

Med blikk for kvalitet

Hvordan kunne smelteren vite akkurat når han skulle avslutte hammergaringen, når kobberet var oksygenfritt, og smidig nok? Som så ofte ellers i eldre metallurgi baserte man avgjørelser av denne typen på visuell observasjon og erfaring. Objektet for vurderingen kunne være smeltebadets overflate, flammebildet, et prøveuttak eller en bruddflate.

               Underveiskontroll av smidigheten ved Leren valseverk ble foretatt ved at prøveuttak ble undersøkt ved hamring av uttaket både i varm og kald tilstand. Også bruddflater ble vurdert. Hammergaringen ble så avsluttet når prøvene ga fullgodt resultat.

               I en svensk kilde gis en momentliste som støtte for smelterens avgjørelse om å avslutte hammergaringen. Smelteren skulle observere (siste ledd angir ferdiggaret kobber):

- om kobberet ‘kokte’ eller var slett på overflaten;

- om de gnister som spraket opp fra herden, for opp med kraft og fordelte seg som stjerner i luften, eller om de steg rolig opp.

               I en annen kilde fremheves det at kobber som ikke var hammergar, var mørkt i fargen og skummet som fløte eller fett i herden når kullet ble skjøvet til siden. Det ferdige kobberet derimot hadde en himmelblå farge som til og med gikk noe over i grønngult.^[36]

               At visuell observasjon også i våre dager regnes som tilstrekkelig presis informasjon for å ta den viktige avgjørelsen om smelteslutt, viser praksis ved Sulitjelma kobberverk. Helt til smeltehytta ble nedlagt i 1987 ble bestemmelsen om å avslutte blåsingen utelukkende tatt på grunnlag av en vurdering av flammebildet i konverteren. Ved andre verk brukte man klokke.^[37]

En mann å minnes

Elias Anton Cappelen Smith (1873-1949) var utdannet kjemiingeniør fra Trondhjems Tekniske Læreanstalt, forløperen til NTH. Han utvandret til USA i 1893 og fikk en eventyrlig yrkeskarriere, mest innen kobberindustrien i USA og Chile. Han utviklet flere nye metallurgiske prosesser, bl.a. en spesiell våtveismetode for utnyttelse av de store kobberforekomstene i Chile.

               Kanskje er Smith mest kjent for utviklingen av en ny type konverterfôring som krevde langt mindre vedlikehold. Etter mange års arbeid ble den nye fôringen lansert i 1910 og ble raskt standard på alle kobberkonvertere i hele verden, også i Norge. I 1930 forærte Smith nytt orgel til Nidarosdomen.

En mann og hans konverter

I årene 1902-1905 eksperimenterte direktør Julius Emil Knudsen ved Sulitelma AB (Fauske, Nordland) i verkets smeltehytte med å utvikle en egen konvertertype. Resultatet ble Knudsen-konverteren som blåste svovelrik malm, uten forutgående røsting, til en kobberrik skjærstein. Produksjonen viste seg vellykket og patenter ble solgt i en rekke land over hele verden, bl.a. Serbia og USA. Vi står med dette overfor et av de første eksempler på eksport av moderne norsk teknisk know-how.

               I det norske, tekniske miljø hadde man "de bedste Forhaapninger" til den nye prosess. Den engelske metallurgen Edward Peters kommenterer imidlertid Knudsenprosessen slik: "… [it] may prove very valuable to small operators, especially in isolated districts". Han er særlig kritisk til diskontinuiteten i prosessen (pga høyt Cu-innhold i slagget måtte "Knudsenmassen" etterbehandles). Peters uttrykker samtidig forundring over at metoden med denne svakheten har funnet fotfeste "…especially in this country where the trade unions seem determined to force the elimination of human intervention from all industrial processes."[!] ^[38]

               Man skal ikke se bort fra at den dynamiske ingeniør Knudsen var fascinert av de krefter som ble sluppet løs ved den prosess som bar hans navn. Han skriver: "Ved Knudsenprosessen piskes jo det smeltede bad af de indblæste kolde luftstraaler til de vildeste bølger, og skjærsten og slag og beskik­ningsmaterial hvirvles om hinanden, hvorved netop forslagningen af jernet og kobberskjærstenens koncentra­tion finder sted”.^[39]

               Da den nye smeltehytta ved Sulitjelma var ferdig i 1929, baserte man produksjonen av mellomproduktet skjærstein på elektrisk smelting og Knudsenkonverteren ble dermed overflødig.

 

• Siste kobbersmelting basert på lokale forekomster i Norge var ved Sulitjelmaverket i 1987. Smeltehytta ble nedlagt, bl.a. på grunn av de store utslipp av SO₂-gass som bidro med en stor andel av det totale utslippet av denne gassen i Norge.^[40]
• Første konverter i Norge ble satt i drift ved Røros kobberverk i 1887. Med dette ble Rørosverket også det første verket i Norge som fremstilte kobber med bessemering, og også et av de første kobberverk i verden som satset på den nye teknologien. Senere ble teknikken tatt i bruk ved Sulitjelma, Birtavarre kobberverk (Kåfjord, Nord-Troms) og Åmdal kobberverk (Tokke, Telemark).
• Første flotasjonsanlegg i Norge ble tatt i bruk i 1907 ved Sulitjelmaverket og Konnerudverket (Drammen) for flottering av kobbermalm hhv. sinkmalm.
• Verdens første elektriske smeltehytte for kobber sto ferdig ved Sulitjelmaverket i 1929. Driften i hytta var da basert på to prosesser, elektrisk smelting med Søderbergs kontinuerlige elektrode og bessemering i konverter.