Prozessbeschreibung
DIE ERZVORBEREITUNG
Das Erz wird von den Schächten mit einer werkseigenen Schmalspurbahn und mit Reichsbahn den Rohhütten angeliefert. Die Werksbahn mit zirka 120 km Schienenweg erstreckt sich über den gesamten Eislebener und Hettstedter Raum. Auf der Bebel-Hütte ist eine Materialumschlagsanlage vorhanden. Hier wird das gesamte Erz aus dem Raum Sangerhausen/Niederröblingen über Wagenkipp-Anlagen und ein umfangreiches Band- und Bunkersystem und Klassieranlagen für die Möllerung der Schachtöfen vorbereitet. Es werden die Fraktionen
0-15 mm als sogenannte Kläre, 15—35 mm als sogenannte Schälchen und größer als sogenannte Stücke
ausgehalten. Schälchen und Stücke gehen direkt zum Schachtofen. Die Kläre 0-15 mm wird auf der Karl-Liebknecht-Hütte in Eisleben auf zwei Tischsinterapparaten (System Schlippenbach) gesintert. Der Sintertisch hat einen Durchmesser von 8 m. Die Zündung der 250 mm hohen Feinerzschicht erfolgt durch eine Kohlenstaubfeuerung. Der Kohlenstoffgehalt des Schiefers wird beim Sintern als Brennstoff mit genutzt, reicht jedoch nicht aus, um einen einwandfreien Sinter zu erhalten. Deshalb wird zusätzlich Koksgrus zugemischt. Das Aufgabegut besteht aus Feinerz (Kläre), aus Rückfällen, das sind die beim Absieben des Sinterkuchens anfallenden Faktionen 0—20 mm, aus Koksgrus 0-5 mm und Flugstaub der Schachtöfen. Außerdem werden hier alle feinkörnigen kupferhaltigen Fremdmaterialien mit verarbeitet.
Auf der August-Bebel-Hütte in Helbra bei Eisleben erfolgt das Stückigmachen der Kläre auf einer Walzenpresse. Man mischt das Feinerz mit dem Flugstaub der Schachtöfen und setzt als Bindemittel 3—4 Prozent Sulfitablauge zu.
Die Briketts werden nach Absiebung des Unterkornes 0—15 mm über Bänder in die Gichtwagen der Schachtöfen gefördert.
Aus „Die Gewinnung und Verarbeitung des Mansfelder Kupferschiefers“ (Herausgegeben vom VEB Mansfeld Kombinat)
DIE ROLLE DER SOGENANNTEN ZUSCHLÄGE IM MANSFELDER HÜTTENPROZESS
In der Pyrometallurgie wird das Erz geschmolzen, um das Wertmetall entweder in einem Produkt oder es sogar direkt zu sammeln. Der Rohhüttenprozess verfolgte genau dieses Ziel. Die im Erz enthaltenen Wertmetelle wurden vorzugsweise im Rohstein gesammelt. Das Erz enthielt aber nur ca. 2% Kupfer. Der überwiegende Rest bestand zum Beispiel aus kalzium- und magnesiumhaltigen Silikaten bzw. Kalk. Folglich fiel im Rohhüttenprozess viel Schlacke an.
Der Metallurge möchte:
- Eine möglichst dünnflüssige Schlacke
- Eine Schlacke, die möglichst wenig Metall löst.
Dünnflüssigkeit verhindert Metallverluste durch Tröpfchen und bedeutet eine leichte Schmelzarbeit.
Bevor man in den Schachtöfen Koks verwenden konnte, hat man mit Holzkohle gearbeitet. Hier war es ein Problem, hohe Temperaturen zu erreichen und die Bildungs- und Schmelztemperatur der Schlacke musste deshalb gesenkt werden. Das hat man durch die Zugabe von Flussspat erreicht. Flussspat war ein geeigneter „Zuschlag“, um eine schmelzflüssige Schlacke zu erhalten und den Prozess stabil führen zu können. Flussspat ermöglichte eine kontinuierliche Prozessführung.
Der Metallurge weiß, dass er mit Zuschlägen nicht nur die Schmelzbarkeit der Schlacke verbessert. Er kennt auch den Preis dafür. Das sind nicht nur die Kosten des Zuschlags. Die Schlackenmenge wird erhöht und der Zuschlag macht die Schlacke zwar dünnflüssiger, aber auch chemisch aggressiver.
Mit der Vergrößerung der Öfen, der durch Gebläse wesentlich verbesserten Luftzufuhr gelang es, die Holzkohle durch Koks zu ersetzen und somit höhere Schmelztemperaturen zu erreichen. Höhere Temperaturen bedingen eine flüssigere Schlacke und reduzieren somit das Erfordernis, anderweitig zur Senkung der Schlackenbildungs- und Schmelztemperatur beizutragen.
Natürlich sind immer Maßnahmen und Überlegungen angezeigt, bei möglichst niedriger Temperatur eine dünnflüssige Schlacke zu erhalten. Dabei kam den Mansfelder Metallurgen eine Eigenart des Mansfelder Erzes entgegen. Es enthielt kalkreiche aber kupferärmere Fraktionen. Kalk ist im Sinne der Schlackenkonsistenz förderlich. So gelang es quasi zwei Fliegen mit einer Klappe zu schlagen, indem man im Schachtofen auch diese geringer Cu-haltige Erzfraktionen verarbeitete. Die moderne Prozessführung, Kokseinsatz und auch die Anwendung von Heißwind machten das immer besser möglich, so dass das Mansfelder Erz „selbstgängig“ wurde, es also keiner Zuschläge zur Korrektur der Schlackenzusammensetzung mehr bedurfte.
Im Verlaufe dieser Entwicklung wandelte sich auch der Sinn des Wortes „Zuschläge“. Als Zuschläge wurden im Mansfelder Hüttenprozess zunehmend Materialien verstanden, die außer dem Erz verarbeitet wurden, wie Kreislaufmaterialien oder kupferhaltige Rückstände.
(Stand 04/2021)