Was ist Kupferschmelze?
Beim Kupferschmelzen wird Kupfermetall von dem Gestein getrennt, in das es auf natürliche Weise eingebettet ist, indem es geschmolzen wird. Dies wird durch eine Reihe von mehreren Verarbeitungsschritten erreicht. Der Begriff Kupferschmelze kann sich insbesondere auf diesen Schmelzschritt beziehen, oder er kann sich formal etwas weniger auf den gesamten Prozess insgesamt beziehen.
In der Natur sind Kupfer und viele andere Metalle in Gestein eingebettet. Eine solche Kombination aus Metall und Gestein ist als Erz bekannt. Damit Kupfer praktisch eingesetzt werden kann, muss es vom Gestein und anderen Metallen getrennt und auf eine annehmbare Reinheit raffiniert werden. Jeder Kupferschmelzvorgang hat seinen eigenen Prozess, jedoch teilen viele ähnliche grundlegende Schritte.
Ein typischer Prozess könnte mit dem Mahlen des Erzes zu einem Pulver beginnen. Dieses Pulver wird mit Chemikalien und Luft verarbeitet, um einen Teil des unerwünschten Materials abzutrennen und das Kupfer zu konzentrieren. Unerwünschtes Material aus diesem Schritt wird als Rückstände bezeichnet. Die Rückstände werden typischerweise in einem Rückstandsbecken entsorgt.
Konzentriertes Material aus diesem Schritt wird dann getrocknet und in einen Hochtemperaturschmelzofen eingespeist. Während das Konzentrat erhitzt wird, trennen sich verschiedene Materialien darin in Schichten. Eine Schicht geschmolzenen Materials, die Kupfer enthält und als Mattschicht bezeichnet wird, sinkt auf den Boden. Abfallstoffe, Schlacke genannt, schwimmen nach oben. Schlacke- und Schwefeldioxidgase werden entfernt und entweder verworfen oder verkauft, während die Mattierungsschicht mit dem nächsten Schritt fortfährt.
Die Matte wird dann in einen Konverter gegossen, wo sie mit Luft, Kalk und Kieselsäure reagiert, um das Kupfer von der Eisenschlacke zu trennen. Das aus diesem Schritt resultierende Kupfer ist als Blasenkupfer bekannt. Blasenkupfer wird weiter gebrannt und gereinigt, um alle verbleibenden Verunreinigungen zu entfernen.
Eine der Hauptnebenwirkungen des Kupferschmelzprozesses ist die Abfallerzeugung. Das Raffinieren von Kupfer führt zu dreieinhalbmal so viel Abfall wie die Menge des produzierten Kupfers. Dieser Abfall liegt nicht nur in Form von Feststoffen vor, die entsorgt oder recycelt werden müssen, sondern auch in Form von Schwefeldioxidgas. Schwefeldioxid ist ein erheblicher Luftschadstoff, der insbesondere als Vorstufe für die Erzeugung von saurem Regen von Bedeutung ist. In einigen Ländern sind Sanierungsschritte beim Kupferschmelzen und in anderen Industriebetrieben erforderlich, um die negativen Umweltauswirkungen des Prozesses zu mindern.
Frühe Kupferschmelzen dürften zwischen 4000 und 4300 v. Chr. In Westasien entstanden sein. Viele Historiker glauben, dass alte Töpfer diesen Prozess wahrscheinlich zuerst entdeckt haben. Ihre offenen Feueröfen hätten die notwendige hohe Temperatur erreichen können. Einfache Lagerfeuer hätten nicht heiß genug gebrannt, um Kupfer zu schmelzen.
Die Mehrheit der Kupfervorkommen konzentriert sich größtenteils auf einige Regionen, darunter Teile der USA und Kanadas, Sambias und der Anden. Moderne Kupferschmelzbetriebe sind jedoch weltweit auf allen Kontinenten mit Ausnahme der Antarktis angesiedelt. Während die Antarktis auch eine Quelle für Kupfererzvorkommen ist, wurde 1991 ein langfristiges Moratorium für den Abbau in der Antarktis eingeführt, um das Gebiet zu schützen.