Skjærstein

 

Skjærstein/skjærsten/skjerstein/skjersten/skarsteen/skjærfsteen/skänsten/kobberskjærstein/kobbermatte/sporrstein/blysten/kobbersten/raalech/lech

 

Svovelrikt mellomprodukt ved opparbeidelsen av kobber, vesentlig bestående av kobbersulfid, Cu₂S, og jernsulfid, FeS, dannet ved smelting av stykkmalm eller flotasjonskonsentrat.

 

Kobberinnholdet i den anrikede s. varierte en del alt etter Cu-innholdet i inngangsmaterialet og smeltemetode. Røstet malm var i liten grad anriket på kobber og gav ved smelting i tradisjonelle murovner (se skjærsteinsovn) 18-25 % Cu i steinen[1], ved smelting i waterjacketovner opptil 40 %. Flotert konsentrat (se flotasjon) med fra ca 25 % Cu gir da en rikere stein, opptil 75 %.[2] S. fremstilt ved moderne flash-smelting gir en s. med opptil 65 % Cu. Med så sterkt varierende Cu-innhold i s. er det også umulig å angi standard andel jern og svovel i steinen. Tar en som et eksempel utgangspunkt i Cu 25 %, kan en ansette at en slik s. inneholder 40 % Fe og 35 % S.[3]

S. fremstilt etter tradisjonelle metoder ble i Norge skivet opp, evt. pukket og knust til passende stykker etter at smelten var stukket ut og hadde størknet i stikkherden. Deretter gikk skivene til oksiderende venderøsting for å fjerne resterende svovel.

Etter at bessemering var innført i kobberfremstillingen (først ved Røros i 1887), ble s. overført flytende til en konverter for blåsing til råkobber. 

 

S. er et produkt fra konsentrerende smelting på kobber ved forslagging av bergart og mesteparten av jernet i malmen. Steinen er en lavtsmeltende sulfidsmelte og et nødvendig mellomprodukt for å begrense kobbertapet ved utvinning av kobber fra malmmineralet, hovedsakelig kobberkis CuFeS₂.

Både stykkmalm og konsentrat kunne være røstet eller urøstet. Stykkmalmen var bare unntaksvis urøstet[4], mens konsentratet med moderne flotasjonsmetoder for det meste er urøstet.

S. inneholdt nesten all den kobber som fantes i malmen, tapet i slagg kan ansettes til 2-4 %. Smeltepunktet for s. ligger rundt 1000 ºC, slagget ca 100 grader høyere.

Forholdet skjærstein/slagg er mer inngående behandlet under oppslaget skjærsteinsmelting.

Foruten kobber- og jernsulfidet inneholdt s., alt etter malmgrunlaget, også gull, sølv, nikkel, arsen og andre forurensninger.

Betydningen av "skänsten" er ikke helt klart, men det er vanskelig å anta noen annen betydning enn "skjærstein". Betegnelsen brukes i forbindelse med et gammelt kart fra Røros påskrevet "Skänstenhyttor", se skjærsteinshytte.

’Skjærstein’ var også betegnelsen på et tilsvarende svovelholdig mellomprodukt ved opparbeidelsen av nikkel, da gjerne kalt nikkelskjærstein, eller nikkelmatte.

 

 

Varia:

- Ved den gamle produksjonsmåten med murovner kunne smelteren bedømme skjærsteinens kvalitet etter fargen når den rant ut i stikkherden. En rik og god s. rant langsomt og var blodrød, en fattig var blekere og mer lettflytende.[5]

- Skjærsteinen ved Stora Kopparberget (Falun) var langt fattigere enn den norske med ca 10 % Cu på 1700-tallet og inn på 1800-tallet.[6]

- Begrepet "skjærstein" er et svensk lånord med opprinnelse i gammelsvensk. Begrepet synes i middelaldersk smelterspråk å ha vært samnavn for ’et urent mellomprodukt’ både innen jern-, kobber- og sølv-metallurgien. Senere har det, både i Sverige og enda tydeligere i Norge, blitt mest brukt som fagterm innen kobberfremstilling[7]. Noe ustabil språkbruk kan også registreres i forhold til de ursvenske termene "sulu" og "sulubruk" som brukes som synonymer for skjærstein og skjærsteinsmelting, spesielt i midtnorsk. En kan også merke seg at den særsvenske språkbruk innenfor kobbermetallurgien har blitt trukket inn i en debatt om denne industriens genesis i Sverige. Konkret: Er svensk kobberindustri vokst frem på selvstendig grunnlag uten tysk medvirkning, og er beviset på dette den særsvenske terminologien på området?[8]

- S. ble også brukt som betegnelse på den såkalte ’sporstein’ som ofte la seg som et kobbersulfidholdig mellomsjikt i herden ved svartkobbersmeltingen. Dette viser at "skjærstein" var et generelt metallurgisk begrep, og ikke bare knyttet til et bestemt prosesstrinn, jfr. også neste punkt ’sporrsten’: Begrepene ble brukt om hverandre.

- Dialektiske varianter av "skjærstein".: Sporrstein, blysten, kobbersten

Sporrstein ble brukt av arbeiderne på Røros.[9]

Blysten ble brukt på Konnerudverket ved Drammen. Smeltingen her baserte seg imidlertid på et helt spesielt og sammensatt malmgrunnlag som gav en smelte i stikkherden hvor skjærsteinen/blysteinen var lettest og la seg på toppen av en tyngre sølv/blysmelte. Blysteinen var imidlertid en uren kobbersulfidsmelte med bl.a. bly, sølv og andre forurensninger. Den ble først venderøstet et par ganger (for å fjerne svovel), deretter omsmeltet med bly som metallsamler for sølvet. Ved utstikningen la den lettere s. seg på toppen og ble trukket av i skiver som ved kobberverkene for så å gå til regulær venderøsting. Skjærsteinen på dette trinnet ble ved Konnerudverket kalt "kobbersten".[10]

Kobbersten ble, foruten ved Konnerudverket, brukt ved Årdal kobberverk i Sogn (beg. av 1700-tallet) og er en direkte oversettelse av et tysk ord for s. Dette kan ha sammenheng med at verket i mange år hadde tysk direktør. Skjærsteinsmeltingen ved Årdalsverket var for øvrig spesiell fordi malmen var så svovelfattig at den gikk urøstet på ovnen med svovelholdig slagg fra andre kobberverk som tilslag. Kanskje har denne særegenhet også bidratt til å gi smelteproduktet et spesielt navn? Betegnelsen er ellers kjent fra Kongsberg Sølvverk på et kobberholdig mellomprodukt fra kobberholdig sølvmalm, og kan ha blitt tatt med til Årdal av innvandrede, tidligere arbeidere ved dette mest tyske av alle norske bergverk. Kobberstein omtales ellers i Tema-artikkelen SØLV - EGENSKAPER - FOREKOMSTER – FREMSTILLING.

- Det gull og sølv som måtte være i malmen fulgt med kobberet i s. I tidligere tider ble edelmetallene, etter en utbyttevurdering, utvunnet gjennom en spesiell og ressurskrevende prosess, kalt seigring. I nyere tid utvinnes edelmetallene som følger kobberet, i siste trinn ved elektrolytisk kobberraffinering.