Bergbautechnologie im neunzehnten Jahrhundert

Die Bergbautechnologie besteht aus den Werkzeugen, Methoden und Kenntnissen, die zur Lokalisierung, Gewinnung und Verarbeitung von Mineral- und Metallvorkommen in der Erde eingesetzt werden. Die zur Ortung von Erzkörpern angewandten Methoden reichen von der Erkundung durch Prospektoren vor Ort bis hin zu Fernerkundungstechniken wie Satellitenbildern. Minenausgrabungen finden entweder an der Oberfläche oder unterirdisch statt.

Im Wandel der Zeit

Die frühesten Bergwerke in Nevada legten Placer (Wasser-transportierter Kies) oder Hartgesteinsvorkommen mit Oberflächengrabungen frei und entfernten sie. Sie gruben mit einfachen Handwerkzeugen wie Spitzhacken und Schaufeln und gruben offene “Glory Holes” oder Gruben, um den Erzkörper zu erreichen. Placer Miners benutzten manchmal Hochdruck-Wassersprühgeräte (hydraulischer Bergbau), um Kiesvorkommen abzubauen. Um den Wassertransport zu erleichtern, führten kalifornische Goldrausch-Bergleute aus China chinesische Pumpen ein, Schaufelschöpfer auf einer Endloskette, die von einem Wasserrad angetrieben wurde.

Ende des neunzehnten Jahrhunderts setzten die Placer Miners in Nevada schwimmende Eimerkettenbagger ein. In den Bezirken Round Mountain und Manhattan zum Beispiel wurden in der ersten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts verschiedene Techniken des Oberflächenabbaus eingesetzt, die von hydraulischen Monitoren bis zu schwimmenden Eimerkettenbaggern reichten. Die Einführung des Tagebaus mit Baggerschaufeln, die zuerst in der Mesabi Iron Range in Minnesota und später in der Bingham-Grube in Utah im späten neunzehnten Jahrhundert entwickelt wurde, veränderte den Umfang des Tagebaus im zwanzigsten Jahrhundert erheblich.

Der Untertagebau fand sowohl in Hartgesteins- als auch in Placer-Lagerstätten statt und verwendete Abbau-, Stütz-, Förder-, Förder-, Belüftungs- und Entwässerungstechnologien. Frühe Bergleute gruben flache Schächte, um den Erzkörper zu erreichen, denen sie dann folgten, um “Rattenlöcher” oder ungeplante Untertagebauten zu schaffen. Von Ingenieuren entworfene oder geplante Untertagebaue wurden gegen Ende des neunzehnten Jahrhunderts immer typischer.

Bei frühen Ausgrabungen wurden Handbohrmaschinen und Schwarzpulver verwendet. In den späten 1860er Jahren wurden das Dynamit und der mechanische Gesteinsbohrer erfunden. Am bekanntesten sind das 1860 auf dem Comstock erfundene “Kantholz” und die nicht ausgehobenen Felspfeiler oder das “Schwindsystem” zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts. Die frühen Bergleute trugen das Erz von Hand oder benutzten einfache Maschinen wie Ankerwinden, Launen oder kleine Dampfmaschinen. Im Tiefbergbau auf dem Comstock wurden in den 1860er und 1870er Jahren neue Fördertechniken wie große Dampfmaschinen und Hochgeschwindigkeitskörbe eingeführt. Ein System von Luftkanälen, die mit der Außenwelt verbunden waren, belüftete einige Bergwerke, während in anderen Handbälge oder motorbetriebene Ventilatoren verwendet wurden. Frühe Bergwerke entwässerten den Untertagebau mit Tunneln oder Eimerkettenbaggern. Im Tiefbergbau auf dem Comstock wurden große, dampfbetriebene Pumpen aus Cornwall eingeführt.

Erzaufbereitungstechnologien gewinnen wirtschaftlich wertvolle Mineralien und Metalle. Sie umfassen das Sammeln von natürlich vorkommenden Metallen und Mineralien (z.B. Placer-Gold oder Lode-Silber), das Zerkleinern und Mahlen von Erzen, die mechanische Aufkonzentrierung von Erzen, die Metalle und Mineralien enthalten, und die Zerkleinerung der Erze mit chemischen, thermischen und elektrischen Prozessen. Das “freie Mahlen” von Erzen erfordert einfachste Aufbereitungstechnologien.

Placer Miners

Die “Placer Miners” benutzten einfache Werkzeuge wie Pfannen und Bateas, Wippen, Schleusen, lange Toms und Trockenwäscher, um freie Metalle von Kies zu trennen. Manchmal verwendeten sie Quecksilber, das mit kleinen Gold- und Silberpartikeln ein Amalgam bildet. Bergleute benutzten mechanische Brech- und Mahlmaschinen, um Erze für die Weiterverarbeitung aufzubrechen. Die frühen Bergleute benutzten mexikanische Arrastras oder Stempelmühlen, die ihren Höhepunkt im späten neunzehnten Jahrhundert erreichten, um Erze in sandkörnige Partikel zu zerkleinern. Bevor sie zu den Stampfmühlen gingen, durchliefen die Erze oft Steinbrecher, die wie Nussknacker funktionierten.

Die Entwicklung des Zyanidmahlens am Ende des 19. Jahrhunderts erforderte die Zerkleinerung in kleinere und einheitlichere Partikel mit Hilfe von chilenischen Mühlen, Kugelmühlen und Rohrmühlen. Nach dem Zerkleinern oder Mahlen benutzten die Bergleute oft Vibrations- oder Rüttelmaschinen, sogenannte Konzentratoren (z.B. Vorrichtungen, Buddles, Vanner, Embrey-Tische und Wilfley-Tische), um schwerere metallhaltige Erze von den Ganggesteinen zu trennen. Die Flotation, bei der “schäumende” Maschinen verwendet wurden, um Luftblasen mit Öl und fein gemahlenem Erz zu vermischen, tauchte zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts auf, um dasselbe zu tun. Die so gewonnenen Konzentrate wurden dann von den Bergarbeitern zur Weiterverarbeitung an Schmelzhütten geliefert.

Die Bergleute verwendeten Chemikalien, Wärme und Elektrizität, um komplexere Metall- und Mineralverbindungen zu verarbeiten. Silber zum Beispiel kommt häufig in der Verbindung Argentit (Silbersulfid) oder in Bleiverbindungen vor. Zu den wichtigsten chemischen Prozessen gehörten in der Vergangenheit die Amalgamierung mit Quecksilber und die Auslaugung in einer Lösung von Chlor, Natrium oder Kalziumhyposulfit (Auslaugung) oder Zyanid. Die frühen Bergleute in Nevada nutzten meist die Amalgamierung. Die Methode geht auf das mittelalterliche Europa zurück und wurde in den Bergwerken des spanischen Kolonialamerikas weiterentwickelt. Zu den Amalgamationsmethoden gehören das Passieren von zerkleinertem Erz über quecksilberbeschichtete Kupferplatten und -tische, Innenhöfe und das Washoe-Pfannen-Verfahren, bei dem mechanische Pfannen und Dampfwärme zur Nachbildung von Innenhöfen verwendet wurden. Die Reese River-Variante des Pfannenverfahrens röstete Erze mit Salz, um Silberchlorid zu bilden, bevor sie in Washoe-Pfannen zusammengeführt wurden.

Die Laugung

Die Laugung mit Chlor begann in Sachsen, Deutschland, wo Carl Frederick Plattner 1858 das Freiberger Fass-Chlorierungsverfahren entwickelte. Einige frühe Mühlen in Nevada (z.B. die Ophir-Mühle im Washoe-Tal) setzten dieses Verfahren ein, aber es verlor schnell den Anschluss an die billigere Washoe-Pfanne. Die Chlorlaugung breitete sich jedoch in vielen Gebieten des amerikanischen Westens und anderswo aus und wurde im späten zwanzigsten Jahrhundert in einigen Mühlen in Nevada eingesetzt. Lixiviationsmühlen, die in den 1880er Jahren entwickelt wurden, laugten komplexe Erze mit einer Natrium- oder Kalziumhyposulfitlösung aus und kamen Ende des neunzehnten Jahrhunderts im gesamten Westen zum Einsatz. Die Entwicklung der Zyanidlaugung in Schottland und Neuseeland in den späten 1880er Jahren revolutionierte jedoch die Erzaufbereitung und verbreitete sich bis in die 1890er Jahre rasch in ganz Nevada. Zyanidmühlen dominierten die Industrie während des größten Teils des zwanzigsten Jahrhunderts.

Eine weitere gängige Methode zur Trennung von Metallen und Mineralien aus Gestein war die Anwendung von Wärme. Die Schmelztechnologien reichen mindestens fünftausend Jahre zurück und umfassen sowohl Block- als auch Hochöfen, die von Luftströmungen angetrieben werden, die von Wind oder Luftzügen, Blasebälgen und Maschinen herrühren. In Nevada wurde Ende der 1860er Jahre im White Pine District mit der Verhüttung von Blei-Silber-Erzen experimentiert, was schließlich in den 1870er und 1880er Jahren zur Entstehung von Eureka als Schmelzzentrum von Weltklasse führte.

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