Metallurgie

Metallurgie (auch: Hüttenkunde; die Lehre von der Gewinnung von Metallen aus ihren Erzen, von ihrer Reindarstellung, Veredelung und Verarbeitung). Kupfer gilt als das erste Gebrauchsmetall für die Herstellung von Waffen und Geräten. Es wurde aus kupferhaltigen Erzen – gegf. nach ®Röstung – erschmolzen und durch Hämmern oder durch Guss in Steinformen bearbeitet. Während der Völkerwanderung verschwanden die meisten der europäischen Bergbau- und Hüttenbetriebe. Vom Lahngebiet und vom Siegerland her verbreiteten fränk. Bergleute im FMA. die Kenntnis der Kupfergewinnung aufs neue.
Aus dem im Bergbau geförderten Eisenerz gewann man im FMA. in primitiven Schachtöfen (Rennöfen) mit natürlichem Winddurchzug (Zugofen, Windofen) und Holzkohlenfeuerung bei 800° inhomogene Eisenklumpen (Luppen), die durch mehrfaches Erhitzen und Durchschmieden von Schlackenresten befreit und als Schmiedeeisen weiterverarbeitet wurden. Im 13. Jh. kam der wasserradgetriebene ®Blasebalg auf (s. Blasmühlen), der die Erzeugung wesentlich höherer Temperaturen (über 1100°) in Gebläseöfen gewährleistete. Das so erschmolzene Roheisen konnte direkt aus dem Ofen abgestochen werden, wobei die Schlacke im Ofen verblieb. Nach dem Erstarren musste es weiteren Schmelzprozessen (dem oxydierenden ®Frischen) unterzogen werden. Das so erzeugte schmiedbare Eisen wurde in Stangen oder Barren gegossen und an Schmiede und Hammerwerke verkauft (s. Gusseisen, Stahl). Um die Mitte des 15. Jh. brachten die ®Pochmühlen und ®Waschwerke Erleichterung bei der Aufbereitung des Hüttenerzes aus Grubenerz; ®Hammermühlen und Drahtziehmühlen (s. Drahtziehen) waren mechanische Hilfen bei der Eisenbearbeitung. Neben den mittels eines oder mehrerer Blasebälgen angeblasenen Gebläseöfen blieben die Windöfen noch lange zur Herstellung von Schmiedeeisen in Gebrauch. Der stark ansteigende Bedarf an Eisen und anderen Metallen führte in Deutschland, wo bis zum 17. Jh. in den Hüttenwerken ausschließlich Holzkohle verfeuert wurde, zu massivem Raubbau in den Wäldern. (Zum Erschmelzen von 1 kg Roheisen aus Eisenerz benötigte man vier kg Holzkohle, entsprechend 12 kg Buchenholz. Zum Ausschmieden von 1 kg Eisen im Hammerwerk wurden noch einmal ca. 15 kg Holzkohle, entsprechend ca. 45 kg Buchenholz, verbraucht. Der Holzkohlekostenanteil an den Gesamtproduktionskosten von Schmiedeeisen konnte Werte zwischen 40% und 80% erreichen.)
Die ma. Eisenindustrie Deutschlands konzentrierte sich im Siegerland, im Sauerland, im Bergischen Land sowie in der Gegend um Nürnberg und in der Oberpfalz. Im 14. Jh. waren in der Oberpfalz ca. 200 Hochöfen und ca. 500 Hammerwerke in Betrieb, deren Erzeugnisse (etwa 18.000 to Roheisen und Stahl um 1400) zum größten Teil in die Waffenindustrie Nürnbergs gingen. Deutsche Fachleute für Eisengewinnung und Eisenverarbeitung hielten eine Spitzenstellung in Europa, sie waren jenseits der Grenzen als Spezialisten geschätzt und wurden durch Abgabenbefreiung und Privilegien umworben.
Seit 1369 war der Terminus "Queckgold" geläufig, der das Produkt eines Amalgamationsprozesses bezeichnete: zu Pulver zermahlenes goldhaltiges Gestein wurde mit ®Quecksilber vermischt, wobei sich die Goldpartikel an das Quecksilber banden und so vom tauben Gestein getrennt werden konnten. Anschließend wurde das Quecksilber abgepresst und danach durch Abglühen restlos ausgetrieben.
Im HMA. wurde das "Seiger-Hüttenverfahren" (v. mhd. seigern = trennen, sondern) erfunden, bei dem die unterschiedlichen Schmelzpunkte zur Trennung von Kupfer und Silber ausgenutzt wurden („ars conflatoria separantia argentum a cupro cum plumbo“). Das silberhaltige Kupfererz wurde mit der ca. vierfachen Menge Blei verschmolzen, wobei Blei und Silber eine Verbindung eingehen. In einem anschließenden Darrvorgang wurde das Kupfer von der Blei-Silber-Verbindung abgeschieden, indem der beim Abkühlen zuerst erstarrende und auf dem Bleibad aufschwimmende Kupferstein abgeschöpft wird. Der Kupferstein wurde durch weiteres Schmelzen, bei welchem Begleitstoffe wie Blei und Schwefel ausgetrieben wurden, in Reinkupfer überführt. Die Blei-Silber-Legierung (Werkblei, Werk) wurde in einem Treibherd unter Luftzufuhr aufoxodiert und das überstehende Blei (die „Bleiglätte“) abgezogen, bis fast reines Silber („Blicksilber“) übrigblieb. Durch den intensiven Einsatz von Blasebälgen bildeten sich größere Rauchgasmengen mit erheblichem Bleigehalt, die zu einer Schädigung von Mensch und Umwelt führten. Mit dem Verfahren wurde eine Vervielfachung der Silberproduktion erreicht. (Wegen des hohen Brennholzbedarfs siedelten sich die Seigerhütten in den waldreichen Regionen Mitteleuropas an: im Thüringerwald und im Erzgebirge, in den Ostalpen und in den Karpaten. Um 1450 gab es erste Seigeröfen in Nürnberg; 1461 Gründung der Schleusinger Seigerhütte in Thüringen durch Nürnberger Unternehmer, nachdem der Hüttenbetrieb im Nürnberger Land eingeschränkt worden war).
Im 12./13. Jh. konnte mittels verbesserter Destillationsapparate Salpetersäure in größerem Maßstab hergestellt werden, die als "Scheidewasser" zur Trennung von Silber und Gold aus goldhaltigem Silber diente. Außer Reinmetallen (Eisen, Kupfer, Zinn, Blei, Gold und Silber) verarbeitete man Legierungen wie Messing (Kupfer-Zink) und Bronze (Kupfer-Zinn). Metalle wurden auch in der Medizin angewandt, sie kamen zur äußerlichen (als Salben und Pflaster) und innerlichen Anwendung (meist gemäß der abergläubischen Vorstellung des ®Analogiezaubers).
(s. Gold-Silber-Scheidung)