5. Macht vor Ort ein Foto von euch! (Keine Bedingung,wäre aber schön)
Friedeburger Kornflaschen und Schlacke
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In der Mitte der kleinen Ortschaft Friedeburgerhütte im Landkreis Mansfeld-Südharz finden sich als besondere Sehenswürdigkeit hinter dem ehemaligen Schulhaus die Reste dreier Kornflaschen. Friedeburgerhütte war früher einer der wichtigen Orte, in denen das Kupferschiefer verhüttet wurde.
Die Kornflaschen sind unterirdische Getreidespeicher mit der Form einer altertümlichen Flasche. Sie sind bei einem Durchmesser von etwa 5 Metern etwa 9 Meter hoch. Das Bild macht die Größenverhältnisse deutlich. Durch diese Kornspeicher war die Mansfelder Kupferschiefer Bauende Gewerkschaft in der Lage, ihren Berg- und Hüttenleuten Brot oder Brotgetreide zu deutlich günstigeren Preisen als auf dem freien Markt anzubieten. Das ist insofern bedeutsam als die Arbeiter seinerzeit von den Löhnen praktisch nur die überlebensnotwendigsten Dinge finanzieren konnten.
Das Mansfelder Land war über viele Jahrhunderte vom Kupferschieferbergbau und der Verhüttung des Kupfers geprägt. Bei der Verhüttung des Kupferschiefers fielen enorme Mengen Schlacke an, die über einen langen Zeitraum als Abfall angesehen wurde. Aber erst gegen Ende des 18. Jahrhunderts wurde die mehr als reichlich anfallende Schlacke entsprechend genutzt.
Die Kornflaschen sind aus Mansfelder Schlacke gemauert und absolut wasserdicht verfugt. Die Schlacke selbst ist aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften auch wasserabweisend. Der Deckel der Kornflaschen befand sich etwa einen Meter unter der Erdoberfläche, sodass in ihrem Inneren eine konstante Temperatur herrschte. Das Getreide war unter diesen Bedingungen über Jahre haltbar. In der Mitte des 19. Jahrhunderts wurden die Kornflaschen intensiv genutzt.
Leider wurden die Kornflaschen um 1913 zum Teil zerstört, als der Hang zwecks Gewinnung von Lehm abgetragen wurde. Da die Mauern nun dem Wetter ausgesetzt waren, verfielen sie langsam aber unaufhaltsam. Bis 2001 wurden die Reste der Kornflaschen saniert und vor weiterem Verfall geschützt.
Wickelschlacke/Schlacke:
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Schlacke bezeichnet in der Metallurgie einen glasig oder kristallin erstarrten Schmelzrückstand nichtmetallischer Art. Es handelt sich dabei um ein Stoffgemisch, das sich aus basischen und sauren Oxiden zusammensetzt. Es entsteht bei der Gewinnung von Metallen in der Erzverhüttung und weist massive bis poröse Eigenschaften auf. Die Bezeichnung Schlacke hat sich zu Beginn der Erzverhüttung entwickelt, da in dieser Zeit die nichtmetallischen Rückstände durch Schlagen vom Metall getrennt wurden.
Schlacke wird, wenn sie nicht auf Deponie gebracht wird, als Sekundärrohstoff überwiegend im Bauwesen als Zusatzstoff für Zement oder als Gesteinskörnung für Tragschichten verwendet.
Schlacken entstehen bei fast allen metallurgischen Herstellungs- und Verarbeitungsprozessen. Bei der Verhüttung bildet sich infolge ihrer geringeren Dichte eine homogene Schlackenschicht (so genannte Schlackendecke) auf dem Metallbad. Die Schlacke wird im Schmelzfluss vom Metall abgetrennt und anschließend in flüssigem Zustand zum Abkühlen in so genannte Beete abgegossen. Von dort gelangt sie in die Aufbereitungsanlage, wo dann das Brechen und Sieben der Schlacke gemäß dem späteren Verwendungszweck erfolgt.
Als Schlacke wird in der Feuerungstechnik die Asche bezeichnet, wenn sie über ihren Erweichungspunkt erhitzt wurde, so dass sie nicht mehr in feinkörnigem oder pulvrigem Zustand vorliegt, sondern teigig oder gar (zäh-)flüssig wird.
Schlackebildung:
Da es sich bei der Asche um amorphes, keramikartiges Materialgemisch handelt, hat diese keinen scharf definierten Schmelzpunkt, sondern die Erweichung erfolgt kontinuierlich über einen weiten Temperaturbereich. Die Viskosität nimmt mit steigender Temperatur ab, die Asche wird klebrig, die feinen Aschekörner agglomerieren und versintern zu größeren Brocken, die Asche beginnt zu kriechen und schließlich sogar zu fließen.
Ähnlich wie bei anderen amorphen Stoffen, etwa der Übergangstemperatur von Glas, der Erweichungstemperatur von Bitumen oder der Erweichungstemperatur von Kunststoffen, lassen sich auch bei Asche verschiedene Kenntemperaturen definieren:
- Sintertemperatur
- Erweichungstemperatur
- Halbkugel-/ Schmelz- / Fließtemperatur
Der Erweichungspunkt liegt je nach Zusammensetzung der Asche zwischen etwa 900 und 1400 °C, der Sinterpunkt etwa 100 bis 200 K darunter, der Fließpunkt etwa 100 bis 200 K darüber.
Die oben genannten Temperaturen sind theoretisch nur sehr ungenau vorherzusagen, da das Schmelzverhalten des Stoffgemisches außerordentlich komplex ist. Bereits kleinste Änderungen bei den Stoffanteilen können den Erweichungspunkt stark beeinflussen, wenn das Gemisch ein Eutektikum bildet. Im Allgemeinen steigen die Temperaturen mit zunehmender Inkohlung. Einige Stoffe (etwa manche Kalium-, Aluminium-, Natrium-, Magnesium- und Siliziumverbindungen) sind dafür bekannt, dass sie den Erweichungspunkt massiv herabsetzen. Dies zeigt sich insbesondere bei halmgutartigen Biomassen (Stroh und Gras), die solche Stoffe in erhöhter Konzentration enthalten und die zu den Brennstoffen mit den niedrigsten Ascheerweichungstemperaturen gehört.
Probleme durch Verschlackung und Gegenmaßnahmen
Beim Abkühlen erstarrt und versintert die Schlacke zu einer festen, gesteinsartigen Masse. Je nach maximaler Temperatur und Geschwindigkeit der Abkühlung kann diese porös/brüchig/krümelig bis glas-artig hart sein.
Kupferschiefer
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Kupferschiefer ist ein ton- und kalkhaltiger, durch organische Substanz geschwärzter Tonstein, der in feiner Verteilung verschiedene schwefelhaltige Kupfererze sowie eine Vielzahl an Metallen, unter anderem Kupfer, Silber, Zink und Blei enthält.
Entstehung
Kupferschiefer wurde in der Wuchiaping-Stufe des Oberen Perm (das auch Lopingium genannt wird), dem letzten Abschnitt des Erdaltertums (Paläozoikum) gebildet. Er markiert nach langer Festlandszeit einen Meeresvorstoß im heutigen Zentraleuropa zu Beginn des Zechsteins und ist einer der markantesten geologischen Leithorizonte in Deutschland und Europa. Der Begriff „Zechstein“ wird nur in Europa verwendet. Das Zechsteinmeer reichte dabei von Nordostengland über Belgien und Teile von Dänemark, Deutschland über Polen bis nach Litauen.
Kupferschiefer ist durch Ablagerung und anschließende Verfestigung von Sedimenten entstanden. Er bildete sich nur im tieferen Teil des Meeresbeckens in ganz Europa, dessen Bodenwasser sauerstofffrei war. Dies erklärt den Schwefelgehalt sowie die gute Erhaltung der darin erhaltenen Fossilien. Das Material wurde bei der Verfestigung nur leicht komprimiert, weshalb sich die einzelnen Schichten eines Kupferschieferblocks gut in dünne Scheiben teilen lassen. Als Herkunft der Metalle ist sowohl eine hydrothermale Genese als auch die Einschwemmung aus dem Abtragungsschutt des Variszischen Gebirges des Rotliegenden belegt.
Den Namen hat der Kupferschiefer von der Gewinnung von Kupfer (und anderen Metallen), die als Sulfide fein verteilt im Gestein vorhanden sind („Erzspeise“), seltener als dünne Bänder (sogen. Erzlineale) oder bohnenförmige Einschlüsse vorkommen (sogen. Hieken). An einigen Verwerfungen finden sich sekundäre Anreicherungen von Erzmineralien („Rückenvererzung“). Das Kupferschiefer-Flöz ist in Mitteldeutschland weit verbreitet. Abbau gab es seit dem Mittelalter unter anderem im Mansfelder Land (Abbau bei Hettstedt, Mansfeld, Helbra, Eisleben, Niederröblingen, Sangerhausen bis 1990), am Süd- und Westharzrand (Neumansfeld nahe Seesen), im Richelsdorfer Gebirge (bei Sontra), an der mittleren Saale (Rothenburg) und bei Bieber im Spessart (dort aus gleichalten „Kupferletten“). Heute wird aus dem Kupferschiefer noch Kupfer in Niederschlesien (Polen) gewonnen.
Trotz seines Namens ist Kupferschiefer ein Sedimentgestein und kein metamorphes Gestein.
Eigenschaften und Verwendung
mit Kupferschiefer gedecktes Dach der Blasikirche in Nordhausen
Auf Grund der guten Spaltbarkeit hat man Kupferschiefer früher als Baumaterial oder Straßenschotter verwendet. Wegen seiner leichten Verwitterung ist er für Dacheindeckungen oder Fassadenverkleidungen nicht geeignet und darf heute nur noch für temporären Straßenbau eingesetzt werden. Der dem Kupferschiefer überlagernde Zechsteinkalk wurde früher häufiger zum Hausbau eingesetzt. Heute wird der Zechsteinkalk von den Bergbauhalden zur Straßenschottergewinnung genutzt. Bekannt und weit verbreitet sind auch die aus der Schlacke der Kupferschiefer-Verhüttung gegossenen (blaugrauen glasigen) Pflastersteine. Sie finden sich in ganz Europa und waren im 20. Jahrhundert ein nicht unwesentlicher wirtschaftlicher Faktor der Mansfeld AG bzw. des ehemaligen Mansfeld Kombinates. Neben den Pflastersteinen aus Schlacke wurden sogenannte Wickelschlacken (etwa 40x40x60cm) hergestellt und zum Gebäudebau verwendet. Auf Grund der radioaktiven Strahlung der Wickelschlacken durften diese etwa ab 1970 nicht mehr zum Bau von Wohngebäuden verwendet werden.
Heute weiß man, das bis zu 20 metallische und halbmetallische Elemente im Erz enthalten sein können. Der Kupferschiefer enthält 54 Elemente des Periodensystems. Gewonnen und verhüttet wurde Kupferschiefer unter anderem im Mansfelder Land, Hessen, Thüringen und im Südharz. Ebenso ist der Kupferschiefer bekannt für häufige Fossilienfunde, vor allem von Fischfossilien, wie der „Eislebener Schieferfisch“ (Palaeoniscum freieslebeni) und aus dem Land eingspülte Pflanzenreste von Nadelbäumen, Ginkogewächsen und Farnsamern.
Zusammensetzung von Kupferschiefer:
Der Abbau von Kupferschiefer zur Erzgewinnung ist in Deutschland seit 1990 eingestellt, da er heute nicht mehr wirtschaftlich ist. Das Gestein enthält zwar im Vergleich zu anderen Kupfererzvorkommen sehr viel Kupfer (2-3 %), jedoch ist er aufgrund seiner flözartig ausgebildeten Lagerstätten, deren Mächtigkeit selten 1 m (in Deutschland) überschreiten, nur äußerst schwierig und deshalb kostenintensiv gewinnbar. Angesichts steigender Weltmarktpreise in den vergangenen Jahren wird seit dem Jahr 2006 wieder Interesse großer Bergbaukonzerne registriert, welche das Kupferschieferrevier um Spremberg genauer erkunden wollen.
Quellenverzeichniss:
Wikipedia; Kupferspuren.eu