Likvidation

Liquation är en metallurgisk metod för att separera metaller från en malm eller legering . Materialet måste värmas upp tills en av metallerna börjar smälta och rinna bort från den andra och kan samlas upp. Denna metod användes till stor del för att avlägsna blyhaltigt silver från koppar , men den kan också användas för att avlägsna antimon från malmmineraler och förädla tenn .

1500-talets process att separera koppar och silver med hjälp av liquation, beskriven av Georg Agricola i hans avhandling De re metallica från 1556 , förblev nästan oförändrad fram till 1800-talet då den ersattes av billigare och mer effektiva processer som sulfatisering och så småningom elektrolytiska metoder.

Historia

Den första kända användningen av liquation i stor skala var i Tyskland i mitten av 1400-talet. Metallarbetare hade länge vetat att centraleuropeisk kopparmalm var rik på silver, så det var bara en tidsfråga tills man upptäckte en metod som kunde skilja de två metallerna åt.

Likvation dokumenterades först i arkivet för det kommunala gjuteriet i Nürnberg 1453. Nürnberg var ett av Tysklands främsta centra för metallraffinering och tillverkning och var ledande inom metallurgisk teknik. Fem vätskeanläggningar växte snart upp runt staden och hade inom 15 år spridit sig över hela Tyskland, Polen och de italienska alperna .

Detta betraktas ofta som början på likvation, men bevis tyder på att likvation kan ha funnits i mindre skala århundraden tidigare. Den sofistikerade karaktären hos 1400-talets liqueringsanläggningar med skräddarsydda ugnar skulle vara överraskande för en ny teknik. Det fanns också en mycket enklare men mer arbetsintensiv version av metoden som portugiserna tog till Japan 1591; detta är möjligen resterna av en tidigare europeisk metod.

Agricola diskuterar olika typer av koppar som framställs från likvationsprocessen; en av dessa är caldarium eller 'kittelkoppar' som innehåller en hög halt av bly och användes för att tillverka medeltida grytor . Analys av 1200-talets kittel visar att de är gjorda av koppar med en låg halt av silver och höga halter av bly som skulle matcha det som produceras av likvation.

Likvidation kan till och med ha funnits så tidigt som på 1100-talet; i Theophilus' On Divers Arts gör han en möjlig hänvisning till liquation. Han var dock ingen expert på metallurgi, så hans skrifter kanske inte är korrekta, och även om det fanns liknande kittel på 1100-talet, har ingen kompositionsanalys publicerats som stöder denna teori.

Mot tanken att denna process användes avsevärt innan den fick stor spridning i mitten av 1400-talet, står det faktum att den måste göras i stor skala för att vara ekonomiskt lönsam. Det finns inga bevis för storskalig likvidering före Nürnberg. Dessutom kräver effektiv likvation en extremt skicklig läkare. Den som har så mycket skicklighet är osannolikt att lägga mycket tid på något olönsamt.

Vissa tyder på att likvidering existerade ännu tidigare. Babyloniska texter från Mari nämner att 'bergkoppar' 'tvättades' för att producera 'tvättad koppar' och att bly användes med silver för att producera 'tvättat silver'. Vissa säger att detta visar att likvation utfördes i Främre Östern så tidigt som under andra årtusendet f.Kr. Avgörande är dock att dessa texter inte specifikt nämner bly som används med koppar för att framställa silver, vilket skulle förväntas för likvation.

Bearbeta

Förlikning kräver att den silverrika kopparn först smälts med ungefär tre gånger sin vikt i bly; eftersom silver har en större affinitet med bly, skulle det mesta av silvret hamna inom detta snarare än koppar. Om kopparn undersöks och visar sig innehålla för lite silver för att likvation ska vara ekonomiskt lönsam (cirka 0,31 % är det minsta som krävs) smälts den och får sätta sig så att mycket av silvret sjunker mot botten. 'Topparna' dras sedan av och används för att tillverka koppar medan de silverrika 'bottnarna' används i vätskeprocessen. Den skapade koppar-blylegeringen kan tappas av och gjutas till stora plankonvexa göt , så kallade "vätskakakor". När metallerna svalnar och stelnar separeras kopparn och det silverhaltiga blyet eftersom de är oblandbara med varandra.

Förhållandet mellan bly och koppar i dessa kakor är en viktig faktor för att processen ska fungera effektivt. Agricola rekommenderade 3 delar koppar till 8–12 delar bly. Kopparn måste analyseras för att exakt bestämma hur mycket silver den innehåller; för koppar rik på silver användes den övre delen av detta förhållande för att säkerställa att den maximala mängden silver som möjligt skulle hamna i bly. Men det måste också finnas tillräckligt med koppar för att kakorna ska behålla sin form när det mesta av blyet har runnit bort; för mycket koppar och det skulle fånga in en del av blyet och processen skulle bli mycket ineffektiv.

Storleken på dessa kakor förblev konsekvent från när Agricola skrev om dem 1556 till 1800-talet när processen blev föråldrad. De var vanligtvis 2½ till 3½ tum (6,4 till 8,9 cm) tjocka, cirka 2 fot (0,61 m) i diameter och vägde från 225 till 375 lbs (102 kg till 170 kg). Denna konsistens är inte utan anledning eftersom storleken på kakorna är mycket viktig för att smältningsprocessen ska fungera smidigt. Om kakorna är för små skulle produkten inte vara värd tiden och kostnaderna som spenderas på processen, om de är för stora så skulle kopparn börja smälta innan den maximala mängden bly har runnit bort.

Kakorna värms upp i en smältugn , vanligtvis fyra eller fem på en gång, till en temperatur över smältpunkten för bly (327 °C ), men under koppars (1084 °C), så att det silverrika blyet smälter. och rinner iväg. Eftersom smältpunkten för bly är så låg behövs ingen högtemperaturugn och den kan eldas med ved. Det är viktigt att detta sker i en reducerande atmosfär, dvs en med lite syre , för att undvika att blyet oxiderar ; kakorna är därför väl täckta av träkol och lite luft släpps in i ugnen. Det är dock omöjligt att stoppa en del av blyets oxidation, och detta faller ner och bildar taggiga utsprång som kallas "likvatörn" i kanalen under härden.

Den äldre och relativt enkla cupelleringsmetoden kan sedan användas för att skilja silvret från blyet. Om blyet analyseras och visar sig att det inte innehåller tillräckligt med silver för att göra cupellationsprocessen värt besväret återanvänds det i likvationskakor tills det har tillräckligt med silver.

De "uttömda vätskan kakor" som fortfarande innehåller bly och silver "torkas" i en speciell ugn som värms upp till en högre temperatur under oxiderande förhållanden. Detta är i huvudsak bara ytterligare ett stadium av likvatisering och det mesta av det kvarvarande blyet drivs ut och oxideras för att bilda likvattningstaggar, även om en del kvarstår som blymetall. Kopparn kan sedan raffineras för att avlägsna andra föroreningar och producera kopparmetall.

Avfallsprodukter kan återanvändas för att framställa nya vätskakakor för att försöka minimera förlusten av metaller, särskilt silver. Avfallsprodukterna är mestadels i form av liqueringstaggar från liqueringen och torkningsprocessen men det produceras även en del slagg .

Effektivitet

Denna process är inte 100% effektiv. Vid smältverken Lautenthal, Altenau och Sankt Andreasberg i Övre Harz mellan 1857 och 1860 gick 25 % av silvret, 25,1 % av blyet och 9,3 % av kopparn förlorat. En del av detta går förlorat i slagg som inte är värt att återanvända, en del går förlorat genom det som kallas "bränning", och en del av silvret går förlorat till den raffinerade kopparn. Det är därför uppenbart att en konstant tillförsel av bly behövdes för att kompensera för det förlorade i olika skeden.

Betydelse

, expert på renässansekonomi , beskrev likvation som "till och med viktigare än uppfinningen av tryckpressen " för industrins utveckling under denna period. Det ökade produktionen av silver i massiv skala. Mellan 1460 och 1530 ökade produktionen av silver så mycket som femdubblades i Centraleuropa. Detta hade en sekundär effekt av att sänka kostnaderna för att tillverka koppar i en tid då efterfrågan hade ökat på grund av behoven från mässingstillverkningsindustrin och användningen av koppar på fartyg och tak. Blyproduktionen fick också ett uppsving, och bristen på tillgängligt bly höll faktiskt tillbaka vätskeprocessen tills en stor blyhaltig söm upptäcktes i Tarnowitz i Polen .

Likvidation utlöste en ökning av gruvdriften, och en ny klass av rika köpmän ropade på att delta. Några av de rikaste köpmännen i Europa investerade i gruvdrift, inklusive den franske kungliga bankiren Jacques Coeur och den mäktiga Medici- familjen i Florens. Det mesta av medlen kom dock från köpmän i angränsande städer. Till exempel finansierade Nürnbergs borgare gruvor i bergen i Böhmen och Harz.

Många nya koppar- och silvergruvor växte upp. En gruva i Joachimstal , i Erzgebirge , var så framgångsrik att ett mynt kallat " Joachimstaler " skapades, vilket ledde till termen dollar . Andra av notera inkluderar Schneeberg och Annaberg (även i Erzgebirge), Schwaz , i dalen av Värdshuset , och på Neusohl i Ungern . Den nya gruvrikedomen gjorde att några av de största gruvorna från tidigare århundraden kunde öppnas igen, såsom de silverbärande bly- och koppargruvorna i Rammelsberg . Dessa gamla gruvor hade tidigare övergivits på grund av översvämningar, kollapser, brist på teknik eller helt enkelt brist på pengar. Nu kunde schakt sänkas djupare och vatten dräneras mer effektivt, så att gruvarbetare kunde arbeta sömmar en gång utom räckhåll.

Likvidationsbaserad rikedom hjälpte till att bygga vägar mellan gruv- och processregioner och finansierade förbättringar av gruvteknologin. Således gick dess inflytande utöver att bara öka produktionen av silver och koppar. Det hjälpte till att återuppliva ekonomin i stora delar av Europa och brytningen av andra metaller som järn och kvicksilver .