銅国の過去と人物: 抽出冶金の実践で先を行く銅国

2023 年 4 月 22 日

コーンウォールの鉱山出身で、キウィーノー・ポイントのクリフ鉱山の初代監督であるエドワード・ジェニングスが、1849 年に銅地区で最初に成功した銅精鉱プラントを建設したとき、彼が構築したコーンウォールのシステムは、1500 年代の精鉱技術からほとんど進化していませんでした。当時の採掘プロセスは、1556 年に出版されたゲオルギウス・アグリコラの『デ・レ・メタリカ』第 8 巻に記載されています。3 世紀での唯一の大きな変化は、ジェニングスが水力ではなく蒸気力を工場に適用したことです。

アグリコラは、「金属を石や垂れ壁[原文どおり]の岩から分離するために、鉱石は鉄のついたスタンプで砕かれる」と書いている。 彼は続けて、切手の軸は小さな角材でできており、長さは9フィート、幅は片側0.5フィートであったと書いた。

「それぞれのスタンプにはカムシャフト上に外側の端が丸くなった 2 つのカムがあり、スタンプを交互に上げ、スタンプをすり鉢に落とすことによって鉄の頭で叩いて岩を砕きます。その下に放り込まれてしまった。」

スペリオル湖地区にある 19 世紀初頭の多くの切手工場と同様に、アグリコラもまた、当時の切手工場が水車によって動力を供給されていたことを説明する複雑な詳細を提供しました。 他の場所では、1700 年代までにスタンプ工場は水力ではなく蒸気エンジンで動くことが多くなりました。 1849 年にクリフに設置された同じ洗浄装置と銅洗浄技術も同様に、アグリコラによって容易に認識されたでしょう。

鉱山の岩石をスタンプできるほど減らす方法さえ、4 世紀以上にわたってほとんど変わっていません。 アグリコラは次のように書いています。

「私は今、焙煎の方法について考えています。そしてまず第一に、すべての鉱石に共通する方法について説明します。土を必要な範囲まで掘って、こうして正面が開いた、かなりの大きさの四角形の領域を作ります。そしてその上に薪を寄せて置き、その上に別の薪を横方向に同様に寄せて置きます。そのため、我が国の人々はこの薪の山を木箱と呼びます。これを山の高さが 1 キュビトか 2 キュビトになるまで繰り返します。 。」 彼は次の段落で続けた：「土を掘り出すことによって、そのエリアをずっと広くて四角いものにする。火の熱をより効果的に保つために側面と背面に沿って壁を建て、正面は開けたままにしておくべきである。」 」 スペリオル湖地域では、30 年も経たないうちに、こうした習慣は変わることになります。

19 世紀半ば以降にスペリオル湖銅地域で組織された鉱山会社は、最新の設備を導入し、実験を実施し、試験を実施し、可能性があるかどうかは分からない新技術に数十万ドルを投資した初期の会社から多大な利益を得ました。仕事。 フランクリン社とペワビック社はどちらも同じ経営下にあり、1858 年にエドウィン ボールの蒸気動力の鉱石スタンプをスペリオル湖銅地区に初めて導入しました。

数年後、ボヘミアン鉱山は、鉱山の岩石をさらに破砕するためにスタンプミルに送る前に、鉱山の岩石を焙煎するために使用されていた古い窯を置き換える手段として、イーライ・ホイットニー・ブレイクの機械化岩石破砕機を実験しました。

10 年後、カルメット鉱山会社とヘクラ鉱山会社の社長、アレクサンダー・アガシ氏がこれらの鉱山のミルの建設を開始したとき、彼は今では時代遅れになったコーンウォール式重力落下式スタンプから始めるのではなく、新しい近代的な蒸気式スタンプを設置しました。パワースタンプ。 両方の工場で受け取った岩石は窯小屋で一度も焼成されておらず、ブレイククラッシャーによって粉砕されました。 アガシの工場は、ヒューロン鉱山やアトランティック鉱山などの古い鉱山で開発された現代的な製粉方法のおかげで、最先端の施設でした。

ヒューロン号もアトランティック号も、極めて低品位の銅鉱床で運用されていました。 1929年に出版された米国地質調査所の専門論文144によれば、1873年から1910年にかけて大西洋で採掘された岩石1トン当たりの銅の平均量はわずか13ポンドであった。大西洋のような低品位の鉱山が生き残るためには、生産コストを削減しながら同時に生産を最大化する方法を見つけることです。 ボールの蒸気で動く鉱石スタンプは大西洋の存続に必要なものとなった。 ブレイクの破砕機は、銅岩が鉱山から出てきて、切手のモルタル箱に収まるほど小さくなるまでの時間を大幅に短縮するもう 1 つの発明でした。 破砕機は人件費も削減した。 古い窯の家を最大限に活用するには、25 人もの人員が必要になる場合があります。

ヒューロン鉱山のジョン・コロム氏は、以前は尾鉱とともに洗い流されていた型押しされた岩石、つまり脈石から銅のより細かい粒子をより多く捕捉する治具を発明しました。 コロムの治具は、簡単に言えば、細かい金網上の水の流れの中でスタンプされた岩と銅を受け取るタンクでした。 タンク内でプランジャーを使用することにより、粒子と水が連続的に動き続け、密度に応じて粒子が分離されます。 密度の高い銅が密度の低い岩石の下に沈殿し、より多くの岩石が流出して尾鉱に送られるようになりました。

Swapan Kumar Haldar は、著書『鉱物探査 (第 2 版)』の中で次のように説明しています。

「基本治具 (図 13.29) は、水で満たされた開放タンクです。粗大な重粒子 (ラギング) の厚い床が、穴の開いた水平治具スクリーン上に配置されます。供給材料が上部から注がれます。水は脈動して上昇し、空気圧または機械式プランジャーによって下降（ジギング動作）します。フィードはジグベッドを横切って移動します。重い粒子はラギングとスクリーンを通過し、濃縮物としてすぐに沈殿します。濃縮物は装置の底部から除去されます。ジギング動作濃縮チャンバーに継続的に供給される大量の水によって補充されたクロスフローによって、より軽い粒子が運び去られます。」

Colom のジグに加えて、William Evan のスライム テーブルは、浮選鉱物濃度にもう 1 つの要素を追加しました。 後に円形濃縮テーブルと呼ばれるようになったウィリアム・J・エヴァンスの鉱石分離機は、1875 年 5 月 4 日に特許を取得しました。米国特許庁の文書によると、ホートン郡の居住者であるエヴァンスは、彼の発明について説明しました。エバンススライムテーブルは、「水平に回転するテーブルの上に鉱石（砂）が水によって分配され、きれいな水のジェットによって洗浄される」ものです。

透明な水はパイプによって分配器に供給され、テーブルの半分の上を流れ、一方、スライム水は残りの半分の上を流れました。 砂と水は分配器の片側にあり、穴の開いた底を通って固定ヘッドの半分に均等に分配され、回転テーブル上を円形の洗濯機に流れ込み、次に廃棄パイプを通りました。 911metallurgist.com が説明しているように、きれいな水の作用により、適切なグレードの鉱石が回転テーブルの半分ほどまで洗浄されました。 その後、それらは斜めの穴の開いたパイプと接触し、小さなパイプの穴からの一連の小さなジェットによって再洗浄されました。

これは、スライムテーブルを金を採る砂金採りにたとえる複雑な方法であり、金を混ぜた石を水の入ったパイ缶の中で一緒にかき混ぜます。 水をゆっくりと旋回させると内容物が動き続け、重い金が缶の底に沈殿する一方、石はその上で旋回を続けます。

短期間のうちに、コロムの初期ジグは改良を受けました。 すぐに、荒治具、中治具、仕上げ治具が登場しました。 エヴァンのスライム テーブルは、ウィルフリー (シェーカー) の振動テーブルに置き換えられました。 その後、「回転二重トロンメル、三重ロール」が登場し、スタンプサンドを再研磨してそこからさらに多くの銅を絞り出す再研磨ミルが登場しました。 銅国の企業が 20 世紀まで生き残るためには、工場で最新のテクノロジーを適応、発明、革新する必要がありました。

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