Flammeovnsraffinering

Flammeovnsraffinering/ovnsraffinering

Rensing av råkobber (bessemerkobber), hhv garkobber, i flammeovn.

Råkobberet inneholder en rekke forurensninger som må fjernes før kobberet kan tas i bruk. Raffineringen skjer med oksiderende smelting hvor urenhetene forslagges. Ved smeltingen kommer massen lett til å inneholde for mye oksygen, bl.a. i form av oksidert kobber. En av flammeovnens fortrinn fremfor sjaktovnen er imidlertid at det etter behov kan smeltes oksiderende eller reduserende. Dette fortrinn utnyttes i forbindelse med raffineringen. En forsiktig reduksjonen skjer ved poling, dvs at friske trespirer stikkes ned og røres rundt i smelten, og/eller ved å legge små kullbiter på badet. Gassen som stiger opp, bidrar til å senke oksygeninnholdet. Den oksiderende, slaggdannende smelting avløses altså av en oksygenreduserende periode i et sammenhengende smelteforløp (!) hvor oksygeninnholdet til slutt blir liggende på 0,02-0,05 %. (Se Ole Sorkens redegjørelse under Varia for hvordan man med støtte i prøveuttak og enkel visuell observasjon gjennomførte nødvendige tiltak for å justere oksygeninholdet.)

Det raffinerte bessemerkobberet ble kalt raffinadekobber, eller raffinert kobber.

F. av raffinadekobber er i Norge bare kjent fra Røros-verket^[1] hvor slik raffinering kom i gang i 1889. Se også raffineringsovn.

Bruk av flammeovn til garing av svartkobber er kjent fra Seterå hytte (Tydal verk) i 1860-årene^[2], og til garing/hammergaring fra Leren Valseverk i 1840,-50 og -60-årene^[3]. Garing med gassflamme ble forsøkt ved Røros kobberverk en kort tid rundt 1850.^[4] Tilsvarende, og mislykkede forsøk, ble også utført i Falun på slutten av 1700-tallet.^[5] I Sverige trakk man den konklusjon av de mislykkede forsøk på flammeovnsgaring av svartkobberet var at det var for jernholdig. Dette kobberet krevde temperaturer man kunne oppnå i en garherd med direkte kontakt mellom kull og gods, men ikke i en flammeovn. Dette kan da også være forklaringen på det trolig mislykkede forsøk på Røros hvor malmgrunnlaget, med jernrike kismalmer som hovedmalmer, var omtrent det samme som i Falun.

Bessemerkobberet lot seg lettere raffinere i flammeovn da det var langt mer jernfattig enn svartkobberet.

F. ved Leren Valseverk i slutten av 1840-årene^[6]

- Flammeovnen er fyrt med steinkull.

- Forarbeid. Etter at ovnen er forvarmet i to timer påsettes ca 2,5 tonn garkobber

- Smelting. Nedsmeltingen går over tre timer. Under smeltingen flyter de oksiderte forurensende metaller opp til overflaten. Vanlig total smeltetid 9-10 timer, ved særlig ren garkobber 6 timer. Avbrannen fra garkobber til smikobber regnes til 2 %.

- Prøving og korrigerende tiltak. Prøveuttak foretas med en liten jernskje og testes på bruddflater etter avkjøling. Så lenge kobberet i bruddet viser ulike fargeflekker og renner er den ennå uren. Når fargen er jevn, er kobberet, i alle fall på det nærmeste fri for fremmede metaller, men har et mer eller mindre intensivt rødaktig utseende og er noe porøst (med tynne rørformede hulorm) noe som skyldes at det er tatt opp fyrgass som må fjernes. Dette skjer på den måten at 4 liter trekull bres utover det smeltede kobberet hvoretter man rører rundt i smelten med en frisk bjørkespire. Røringen pleier å gå over 3 timer og utføres av tre personer som bytter på. Så snart trekullet har brent opp, innkastes nytt. Prøver tas ganske ofte og på slutten hvert 5. minutt. Siste prøve tas på vanlig måte ved å stikke inn en jernstang og på denne få en kobberbekledning som må kunne bøyes og vikes et visst antall ganger.

- Avsluttende arbeid. Kobberet øses i former. Hvis smelten gasser under utøsingen (små bobler viser seg på overflaten) legges i litt bly så snart overflaten er renset for krets og kull. Etter en stund avdras igjen overflaten og utøsingen kan fortsette med leirebeklinte jernøser opp i smijernskasser (L50xB35xH25 cm)(Utvendig mål). Kassene er fôret med en tynn velling av sandfri aske og vann. Kobberet får tid til å størkne før neste påfylling slik at man får fire skiver som sluttresultat i hver kasse.

- Klargjøring for valsing. Platene varmes senere i en annen flammovn fyrt med steinkull og utvalses til plater, hovedsakelig skippsblikk..

Varia:

- Med de nye raffineringsovnene til råkobberraffineringen fikk man et renere kobber enn det som var mulig ved hammergaringen i de gamle garherdene. Men selv med en renhetsgrad på 99 % eller mer, blir det meste av dette kobberet i dag støpt til plater og renset ved elektrolytisk raffinering for å møte kravene til elektrisk ledningsevne.

- Fra den første tid med raffinering av råkobber ved Rørosverket berettes følgende: "Til å begynne med var det atskillige vansker å overvinne ved raffineringen… Det var til å begynne med [ikke] lett å bedømme kopperet under prosessens gang. Man tok stadig prøver ut av badet med en liten skje festet på en lang stang, og etter hvert lærte man hvordan kopperet var ved å meisle av denne lille prove. Slaggen som ble skummet av badet var naturligvis så kopperholdig at den ble smeltet på nytt. Det ferdige kopperbad inne i flammeovnen ble øst ut med jernøser og heldt ned i former. Disse var til å begynne med støpt av jern og bestilt utenfra, men da de viste seg mindre gode, støpte man former selv av kopper, og disse viste seg å være meget bedre. Formene sto i en rekke på randen av en vannsump, og så snart kopperet var stivnet i formene, ble de svingt rundt så kopperet falt ned i vannsumpen hvor det hurtig ble avkjølt. På denne måte framkom de „ingots” som vil være kjent fra handelen."^[7]

- Hyttearbeider Ole Sorken forteller om volumer, prøvetaking mm ved f. på Røros de siste årene før nedleggelsen av hytta i 1953. Som man ser er det få endringer i raffineringsprosedyren i forhold til det som er beskrevet i foregående punkt: De store, tunge kopperblokkene som skulle innpå ovnen, ble henta på ei tralle. Ved ovnen hang det en lang gaffel i en travers fra taket. To mann la blokkene over på gaffelen, og en mann kjørte tralla. Det var om å gjøre å stable nøyaktig for å få mest mulig på ovnen. Det gikk ca. 4 tonn bessemerkobber på ei raffinering. I tillegg gikk det med minst ett tonn innkjøpt skrapkobber for hver omgang.

For å få svar på om kopperet var ferdig til tapping, måtte de ta ut en prøve av massen. Til det ble det brukt ei langskafta skje. Kopperprøven ble straks stukket ned i kaldt vatn. Hvis prøven trakk seg sammen, var det for lite kullstoff i kopperet, og det måtte "poles". Lange fururoer ble da stukket ned i smeltemassen. Var det kul på kopperprøven på skjea, var det tegn på at kopperet var ferdig. Prøven ble så kløvd med en meisel. Var den porøs, hadde kopperet fått for mye kullstoff. Da måtte de tilsette luft. Men var prøven rund og kompakt inni, var kopperet rent. Så var det avslagging igjen før øsinga kunne ta til. Helt fram til 1940-tallet ble kopperet øst over i barreformene med manuelt. Det var knektene som øste. Arbeidet var forferdelig tungt og varmt. Etter hvert ble det tatt i bruk større øser som hang i en travers fra taket. Det lettet arbeidet betraktelig.

Det gikk et ti meter langt transportbelte fra raffinerings-kjelen til "sumpen", ei halvanna til to meter dyp renne fylt med vann. Barreformene ble sendt på beltet, og ved enden av beltet tippet de og slo mot en hammer slik at de falt uti sumpen. Barrene var ildrøde, og det freste når de falt ned i kaldvatnet. Det var viktig at de beholdt den fine rødfargen. Ved langsom avkjøling ble kopperet svart på farge.^[8]

- De svenske forsøkene med f. var inspirert av praksis på kontinentet hvor man garet blyholdig kobbermalm i store flammeovner, kalt spleisovner. En slik ovn kan ha vært i bruk ved Konnerud verk med sin komplekse kobber-bly-sølvmalm uten at dette er nevnt i verkets bedriftshistorie.^[9] Ovnen gis også omtale i sølvverksdirektør og overberghauptmann Morten Brünnichs ordbok "Kunstord" fra 1816. Øvrige kilder om hyttedriften ved sølvverket gir imidlertid ingen indikasjoner på bruk av spleisovn.