Foreløpig utgave

INNHOLDSFORTEGNELSE

INNLEDNING

EGENSKAPER – NOEN NØKKELDATA

FORBINDELSER OG FOREKOMSTER

OPPREDNING (Ikke ferdig)

SØLVFREMSTILLING (Ikke ferdig)

Innledning

Denne tema-artikkelen er den ene av to om metallet sølv. I denne artikkelen fokuseres det på de naturfaglige aspekter, mens den andre tar for seg de historiske/kulturhistoriske sider. Det er denne forfatters håp at artiklene til sammen gir et mer helhetlig bilde av temaet ’sølv’ enn det som er kjent fra eksisterende litteratur. Situasjonen kjennetegnes her ved et rikt tilfang på enkeltstående artikler, artikkelsamlinger, avhandlinger, monografier osv. både på det naturfaglige og det historiske/kulturhistoriske området, mens de sammenfattende fremstillinger helt mangler.

Presentasjonen vil videre vektlegge det spesielle ved dette edelmetallet. Og her er det nok å ta av, enten det gjelder den rolle sølvet har spilt i historien, spennet i bruksområder eller dets spesifikke egenskaper og kompleksiteten i metallurgien.

Det anlegges altså et relativt bredt perspektiv for to kortere artikler. Områder som skal gis plass for omtale, må derfor velges med omhu, og det må bli mer fortelling enn drøfting og mer bruk av sekundær- og tertiærkilder enn av primærmateriale. Artiklene pretenderer derfor ikke å være ’forskningsartikler’, men å gi førstehåndsopplysning på et område som antas å være mindre kjent.

Så er det også lov å håpe at artiklene kan finne interesse i forskjellige fagmiljøer som utdanningsinstitusjoner og fagmuseer av forskjellig slag. Stoffet burde også ha appell til leg og lærd med interesse for økonomisk historie og teknologihistorie.

Ved utarbeidelsen av den foreliggende artikkel har denne forfatter hatt spesielt stor nytte av Fritz Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie fra 1932 og Per Enghags Encyclopedia of the Elements fra 2004. Når det gjelder sølvmetallurgien ved Kongsberg Sølvverk, har Bergverksmuseets publikasjon nr 21, ”Driftsprosesser ved Kongsberg Sølvverk..”, gitt en god oversikt over smeltehistorikken ved verket.

Hovedtemaet i denne artikkelen er sølvfremstillingen. Med støtte i praksis ved Kongsberg Sølvverk vil det her gis en oversikt over de manuelle, mekaniske, pyrotekniske og/eller kjemiske operasjoner den utbrutte bergmalmen gjennomgikk på veien til sluttproduktet "fint sølv".

Som bakgrunnsstoff for presentasjonen av hovedtemaet gis det i de to første kapitlene en oversikt over egenskaper, forbindelser og forekomster. I "Egenskaper - noen nøkkeldata" blir det lagt vekt på å presentere de egenskaper som støtter forståelsen av den historiske metallurgien. Det er også i sølvets kjemiske egenskaper vi finner mye av forklaringen på den særdeles varierte og spesielle rolle metallet har kommet til å spille gjennom tidene (jfr. artikkelen Fra sølvets historie). I samme retning virker metallets sjeldenhet i naturen, noe det redegjøres for i kapittelet "Forbindelser og forekomster" hvor det bl.a. gis noen kortfattede opplysninger om sølvets geologi.

Inntil videre vil endel relevante faguttrykk være merket med rødt og samtidig gis en fotnotereferanse der betydningen ikke fremgår av sammenhengen. Når fagordartiklene er ferdig utarbeidet, vil rødfarven skifte og man kan komme til et Leksikon-oppslag via en lenke. Det samme vil skje med noen bergverk som inntil verksbiografien er skrevet, er merket med rødt i teksten.

Egenskaper - noen nøkkeldata

Sølvets spesielle egenskaper - og store verdi - har opp gjennom tidene utfordret metallurgikyndige til å utvikle stadig bedre metoder for å fremstille rent sølv med minst mulig sølvtap og størst mulig lønnsomhet. Merknadene nedenfor har først og fremst kommentarfunksjon for å belyse denne sammenhengen mellom egenskaper og teknologi.

Ved vurdering av tidligere tiders metallurgiske praksis må en ta i betraktning den kunnskaps- og metodeutvikling som har funnet sted. Det meste av det vi i dag vet, var ukjent for tidligere tiders ’metallurger’.

Metallfremstilling har historisk sett for det meste bygget på erfaringsviten. Utviklingen fra yrke til fag i moderne forstand skjøt først fart ved den såkalte ’kjemiske revolusjon’ rundt år 1800. Før det opererte en f.eks. med fantomstoffet flogiston^[1] for å forklare en rekke kjemiske fenomener. Det var således gjeldende teori at edelmetaller var den lille gruppen metaller (gull, sølv, platina) som var så sterkt bundet til sitt flogiston at det ikke lot seg utdrive ved oppvarming. I dag er gjeldende definisjon at edelmetaller er metaller som ikke lar seg oksidere i normaltilstanden, heller ikke når de er smeltet.

Sølv er et metallisk grunnstoff med kjemisk symbol Ag (fra latin argentum). Det har smeltepunkt 961 °C, kokepunkt 1955 °C og sporbar fordampning ved 680° C (i vakuum). ^{(Merk. 1} Egenvekt (tetthet) 10,5 (g/cm³). ^(Merk.2

Sølv danner lett legeringer med de fleste metaller, men ikke med jern. Med kvikksølv dannes amalgam. ^(Merk.3

Av sølvets spesielle egenskaper kan videre nevnes:

Sølv har en utpreget og strålende metallglans, og er av alle metaller det hviteste og det med best refleksjonsevne. Det er uoppløselig i vann.

Mekaniske egenskaper. Hardheten til sølv ligger mellom 2.5 og 2.7. Dette er hardere enn gull men mykere enn kobber. ^(Merk.4 Sølv er smibart, bløtt, bøyelig, har stor formbarhet og strekkbarhet (duktilitet) og overgås på disse områder bare av gull. Det kan således valses ut til bladsølv med tykkelse 0,00025 mm og trekkes ut til en tråd på 1800 meter pr gram (filigrantråd).  

Fysikalske egenskaper. Høyrent sølv har høyest ledningsevne for varme og for elektrisitet (konduktans) av alle metaller.

Kjemiske egenskaper. Sølv er kjemisk lite aktivt. Som edelmetall er det bl.a. normalt lite reaktivt i forhold til oksygen og sølvoksid Ag₂O dannes bare under spesielle kjemiske betingelser. ^(Merk.5 Derimot forbinder sølv seg lett med svovel og svovelforbindelser. ^(Merk.6 Ved reaksjonen dannes sølvsulfid, også kalt svovelsølv, Ag₂S, som er en blåsvart, metallisk glinsende masse. Reaksjonen kjennes fra dagliglivet som den mørke overflaten på sølvvarer som kommer i kontakt med (svovelholdig) luft eller svovelholdige matvarer som lutefisk, egg o.l..

Beste løsningsmiddel er salpetersyre. Ved oppløsningen dannes sølvnitrat, AgNO_3, eller såkalt helvetesstein. Denne har rensende (antiseptisk) virkning og har derfor vært benyttet i medisinen ^(Merk.7

Fysiologisk egenskaper. Rent sølv er lite giftig. Det ser heller ikke ut til å ha betydning for livsprosessene.

Merknader

 ^(Merk.1 Fordampning: Med et fordampningspunkt på 680° C regnes sølv til de flyktige metaller, noe det måtte tas hensyn til for å bringe sølvtapene ned til et minimum ved de metallurgiske prosesser. Her kan nevnes at sølvtapet ved fordampning under avdriving^[3] og finbrenning^[4]  ble beregnet til ca 6 %, eller omtrent halvparten av det samlede sølvtap ved den gamle sligsmeltingen^[5]. Fordampning var således et betydelig problem som måtte holdes under kontinuerlig oppsikt bl.a. gjennom temperaturstyringen av smelteprosessen (mer om dette under avdriving) og ved utforming av ovnene.

^(Merk.2Egenvekt. Sølvet har den særmerkte egenskap at det under smelting absorberer store mengder oksygen (og andre gasser), opptil ca 22 ganger sitt eget volum, uten å binde seg kjemisk til det. Ved størkning avgis så, i varierende grad, nesten alt det opptatte oksygenet igjen til luften. Det er derfor umulig å få en helt konstant verdi for egenvekten på sølv. Avgivelsen av oksygenet kunne skje med stor heftighet som et "sprakende skuespill" hvor smeltet sølv kunne sprute omkring. Dette var selvfølgelig noe en måtte ta hensyn til under arbeidet i smeltehytta ved avdrivingen  og finbrenningen. Fenomenet er nærmere beskrevet under sistnevnte oppslag.

 ^(Merk.3 Legeringsevne. Sølvets evne til å danne legeringer med andre metaller ble utnyttet ved blysmeltingen/inntrenkningen^[6] hvor smelteprodukter/ertser ble anriket ved at sølvet ved smelting trakk sammen med blyet og dannet det såkalte verkbly, mens fremmedmetaller o.a. ble forslagget. Evnen til å danne amalgam med kvikksølv ble utnyttet ved en alternativ (våtveis) metode for å opparbeide sølv fra fattige malmer, kalt amalgamasjon.^[7]

 ^(Merk.4 Hardhet. For å gi sølv større hardhet kan det legeres med kobber. Innholdet i rent sølv angis i dag i promille, som skal påstemples alle sølvvarer (det vanligste er 830). Den tidligere betegnelsen på finhet var "lødighet", dvs antall16-deler (lodd) rent sølv på marken. Sølv som f.eks. inneholdt 13 deler sølv og 3 deler kobber ble betegnet som 13 lødig, eller omtrent 830 ‰. Se lødighet.

^(Merk.5 Reaksjon med oksygen: Her kan nevnes at sølvoksid ble dannet som en del av prosedyren for fremstilling av sølv ved å behandle sølvsligen med cyanid, se cyanidbehandling ^[8]. 

 ^(Merk.6 Affinitet til svovel: Sølvets affinitet til svovel ble i sølvmetallurgien først og fremst utnyttet ved det første smeltetrinnet, råsmeltingen, hvor fattig sølvslig ble smeltet sammen med svovelkis. Sølvet inngikk da forbindelse med svovelet og dannet sølvsulfid, mens medfølgende bergart ble forslagget og fjernet sammen med andre sulfidiserte metaller (bl.a. jern, kobber). Det dannede sølvsulfid gikk deretter til røsting^[9] for fjerning av svovelet før neste smeltetrinn, blysmeltingen (jfr. ovenfor). 

^(Merk.7 Løsning med salpetersyre: Salpetersyre ble også brukt som oppløsningsmiddel i metallurgisk øyemed ved titrering, en analytisk våtveismetode^[10] for bestemmelse av (edel)metallinnholdet i sliger og smelteprodukter, se probering.^[11]

FORBINDELSER OG FOREKOMSTER

Sølv er et nokså sjeldent grunnstoff. En regner at det i gjennomsnitt bare finnes ca 10mg/tonn (0,000001%) sølv i jordskorpen (20 ganger så mye som gull). I den del av jordskorpen som er tilgjengelig for gruvedrift regner en anslagsvis med 50 -100 mg/tonn.

Konsentra­sjonen av sølv skjedde vanligvis ved at varme løsninger av vann for ca. 280 millioner år siden sirkulerte gjennom ganger av kalkspat, flusspat eller tungspat i berggrunnen. Fra disse ble det felt ut gedigent sølv, sølvmineraler og andre mineraler i lag og ganger. Sølv er for øvrig ett av de meget få metaller som finnes i ren, elementær tilstand i naturen. Det vanlige er at metaller fo­rekommer i form av kjemiske forbind­elser.

Gedigent sølv opptrer vanligvis i fine årer, tråder og små klumper, eller som innsprengte korn eller krystaller, sjeldent i større stykker.  Det kan inneholde noen prosent kobber, antimon eller arsenikk. Dessuten kan det naturlig amalgamere seg med kvikksølv og legere seg med gull. Gedigent sølv i større mengder forekommer relativt sjeldent, bl.a. i Nord- og Sør-Amerika, på enkelte steder i Tyskland, i Tsjekkia, og på Kongsberg. Ved Kongsberg Sølvverk fant man i 1832 en massiv sølvklump på over 325 kg og i Sachsen har man funnet en klump på 4000 kg.

Sølv forekommer hovedsakelig i form av sulfider. Det vik­tigste sølvmineral er sølvglans, også kalt sølvsulfid/glasserts/argentitt, Ag₂S, med et sølvinnhold på ca 87 %. Andre sølvsulfidmineraler er det arsenholdige proustitt, Ag₃AsS₃, og det antimonholdige pyrargyritt, Ag₃SbS₃. Sølv kan i sjeldnere tilfeller opptre som klorid, betegnet hornsølv (AgCl).

Av større kommersiell interesse enn de såkalte primære sølvmineraler er imidlertid de små sølvmengder som finnes i kobber-, sink- og blysulfidmalmer. Dette betyr at sølv (i dag) hovedsakelig utvinnes som et biprodukt ved opparbeidelsen av andre metaller.

Av sulfidmalmene er de jernholdige som svovelkis og magnetkis de sølvfattigste, deretter følger de sinkholdige, de kobberholdige og som de viktigste, de blyholdige. All blyglans (PbS) inneholder sølv, typisk fra 0,01- 0,3 %, i sjeldne tilfeller opp mot 4 %. Nikkel- og koboltmineraler kan også inneholde sølv i drivverdige mengder.   

Sølvholdig blyglans har alt i alt vært det viktigste råmateriale for utvinning av sølv. Blyglans har således hatt stor betydning for en rekke europeiske sølvverk, bl.a. Sala Sølvverk i Sverige, sistnevnte drevet på blyglans med så høyt sølvinnhold som 2-4 %. I Norge er Konnerudverket  ved Drammen det mest kjente verk hvor det ble drevet sølvutvinning på blyglansmalmer.

Mest sølv har blitt drevet ut i USA, videre i Mexico, Syd-Amerika (Bolivia, Peru, Chile), Australia, Tyskland (Sach­sen med Freiberg, Schneeberg, Annaberg og Marienberg , Harz med Andreasberg og Rammelsberg), Tsjekkia (Bøhmen med Pribram, Mies, Kuttenberg og Joachimstahl), Ungarn (med bl.a. Schemnitz) og Spania. Europeisk sølvproduksjon hadde sin storhetsperiode først og fremst i det 15., 16. og 17. århundre, og gikk sterkt tilbake på slutten av 1800-tallet. På begynelsen av 1900-tallet var en rekke mellomeuropeiske gruver uttømt og ble nedlagt, bl.a. Andreasberg, Harz (1911) og gruvene i Freiberg, Sachsen (1913) hvor hyttene fortsatte å arbeide med innkjøpt malm. Andre gruver, bl.a. Kongsberg Sølvverk, fortsatte å drive på forekomster som var helt marginale i den nye virkeligheten for sølvproduksjon på 1900-tallet. Europas tid som en betydelig produsent av sølv var definitivt over. Tyngdepunktet var flyttet til Amerika med Mexico og de vestre delene av USA (Nevada, California, Nebraska m.fl. stater) i spissen, samt Australia, Canada og etter hvert Russland.

I Norge er det aller meste av sølvet utvunnet ved Kongsberg Sølvverk, som ble drevet mellom 1624 og 1957, hovedsakelig på gedigent sølv. Den regi­strerte produksjonen herfra er 1.350 tonn sølv, mens vårt nest største sølvverk, Svenningdal sølvgruve i Nordland, totalt produserte 16 tonn (+ 15 kg gull) i perioden 1877-1900.

En regner at Kongsberg-malmen også inneholdt ca 10 % sølvglans som der ble kalt "blåsølv" pga sitt blåsvarte utseende. Et annet funnsted med gedigent sølv er Seljord i Telemark.

Sølv i Norge er som så mange andre steder i verden ellers knyttet til bly- og sinkforekomster, som ved Konnerud-gruvene ved Drammen, Svenningdal i Nordland og Meland i Sør-Trøndelag. Kismalmene på Løkken i Trøndelag, Joma i Nord-Trøndelag og Sulitjelma i Nordland fører gjennomgående 15–30 g sølv per tonn (0,0015-0,0030 %) og har gitt grunnlag for noe produksjon som biprodukt til kob­ber, sink og bly. Ved Norges første nytidige bergverk, Gullnes-verket i Seljord, ble det drevet på sølvholdig kobbermalm i 1520 til 1550-årene.

1 % sølv i en malm (10kg/tonn) gjør den til et godt utgangspunkt for en lønnsom sølvutvinning, men også malmer ned mot 0,01 % (100 g/tonn) kan være interessante.

I år 2000 var det årlige forbruk av sølv anslått til 25000 tonn, mens bergverksproduksjonen var 18300 tonn. Resten ble dekket opp ved gjenvinning av fotografisk materiale, kassert elektronisk utstyr, amalgamfyllinger mm. US Geological Survey har beregnet de globale reserver av sølv til 430.000 tonn, inkludert økonomisk marginalt utnyttbare reserver. Hvis forbruk og utvinning fortsetter som nå, vil vi derfor gå mot en situasjon med knapphet på sølv. Eller kan denne situasjonen unngås ved at vi lærer oss å utnytte sjøvann som inneholder 0,5 mg sølv per m³, dvs ca 0,00000005 %?

OPPREDNING

(Ikke ferdig)

SØLVFREMSTILLING

(Ikke ferdig)