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Große Entdecker und Erfinder: Friedrich Schell – der Dynamiterfinder

Alle Welt kennt, schätzt und verehrt den schwedischen Erfinder Alfred Nobel (1833-1896). Sein Vater war der schwedische Ingenieur und Industrielle Immanuel Nobel. Nobel studierte Chemie und Physik, interessierte sich aber wohl mehr für englische Literatur und Geisteswissenschaften, was dem Vater sehr missfiel. Er schickte ihn ins Ausland und der junge Alfred besuchte die USA, Deutschland und Frankreich. In Paris lernte er dabei Ascanio Sobrero kennen, der drei Jahre zuvor das Nitroglycerin entdeckt hatte, es jedoch aufgrund seiner Gefährlichkeit für nicht praxistauglich hielt.
Nobel begann sich für Nitroglycerin zu interessieren und verfolgte die Vision es als Sprengstoff in der Technik einzusetzen. Zwischen 1860 und 1864 experimentierte er unter anderem im Ruhrgebiet in Dortmund auf der dortigen Zeche Dorstfeld mit Sprengstoffen im Bergbau. Um Nitroglycerin mit größerer Sicherheit zur Explosion bringen zu können, entwickelte er 1863 die Initialzündung. Durch diese wird ein Explosivstoff mit Hilfe eines Initialsprengstoffs zur Detonation gebracht; es war eine Erfindung von Nobel. Dennoch waren Nobels Versuche und Experimente nicht von Erfolg gekrönt.
Zurück in Schweden experimentierte er weiter, jedoch kam es zu mehreren unkontrollierten Explosionen. Bei einer Explosion 1864, bei der sein Laboratorium zerstört wurde, kamen sein Bruder Emil und vier weitere Personen ums Leben. Daraufhin verboten die schwedischen Behörden den weiteren Umgang mit Nitroglycerin innerhalb Schwedens. Nobel wich nach Deutschland aus und baute ein Versuchslabor bei Krümmel, nahe Hamburg. Doch auch dort gelang ihm der technische Durchbruch nicht.
Nitroglycerin ist ein farbloser, geruchsloser und schwer wasserlöslicher Salpetersäuretriester, der stark stoß- und erschütterungsempfindlich ist. Umgangssprachlich wird Nitroglycerin auch als „Sprengöl“ bezeichnete, dass bereits bei einem Fallhammerversuch mit einem 2-kg-Fallhammer aus einem Zentimeter Höhe explodiert. Die Flüssigkeit wird dabei in extrem kurzer Zeit vollständig in gasförmige Produkte umgewandelt, was zu einer massiven Volumenausdehnung führt, die wir als Explosion bezeichnen.
Bereits ab 1632 wurde in Europas damals größtem Bergbaugebiet, dem Harz, das Sprengverfahren eingeführt. Zunächst mit Schwarzpulver als Sprengmittel – als Schießen bezeichnet – revolutionierte es den Abbau. Aber dieses Schießen war auch teuer und vor allem sehr gefährlich. Nachdem das Bohrloch mit Schwarzpulver gefüllt war, wurde es mit einem Schließpflock verschlossen, was man „besetzen“ nannte. Dieser Holzpflock wurde in das Bohrloch geschlagen, um das Schwarzpulver zu verdichten. Bei diesen notwendigen Vorarbeiten kam es häufig zu unkontrollierten Zündungen, was dann immer Verletzte oder Tote zur Folge hatte.
1647 kam der Harzer Bergmann Karl Zumbe auf die Idee die Bohrlöcher mit einem Lehm-Ton-Gemisch zu verschließen. Dieses Verfahren wurde als „Lettenbesatz“ bezeichnet. Letten sind eisenoxidreiche Schiefertone, die diesem Verfahren ihren Namen gaben. Nun war es ohne mechanische Gewalt möglich das Bohrloch zu verschließen und das Pulver zu verdichten, was zu einer erheblichen Abnahme der Unfälle führte. Dieses Verfahren wurde zuerst in der Clausthaler Grube „Englische Treue“ eingeführt und später für alle Gruben vorgeschrieben. Zusätzlich begann man das Pulver in Lederhülsen zu füllen um es vor Feuchtigkeit zu schützen. Bei besonders feuchten Bohrlöchern wurden die Lederhülsen durch geleimte oder gewachste Papierhülsen ersetzt.
Diese Verfahren wurde, ständig leicht verbessert, über etwa zwei Jahrhunderte angewandt. Dann jedoch kam Friedrich Schell und revolutionierte den Abbau erneut. Schell wurde am 8. Juli 1818 in Clausthal geboren. Über seine Familie und seine Ausbildung ist fast nichts bekannt. Jedoch ist überliefert, dass er als einfacher Pocher im Oberharzer Bergbau seine Laufbahn begann. Es ist anzunehmen, dass Schell ein sehr engagierter Bergmann war und wohl auch das er an der Clausthaler Bergakademie ein Studium absolvierte. Um das Jahr 1860 trat Schell als Berggeschworener und Bergrat der Berginspektion Silbernaal-Grund in Erscheinung.
Sein damaliger Vorgesetzte, Oberbergrat Hermann Koch, pflegte freundschaftliche Beziehungen zu Alfred Nobel. Dieser stellte in seiner Krümmeler Firma Nitroglycerin her, transportierte es in kleinen Flaschen in den Oberharz und machte damit zusammen mit Koch Anfang der 1860er Jahre erste Sprengversuchen in Oberharzer Steinbrüchen. Das in Bohrlöcher hineingegossene und mit einer Pulverpatrone zur Explosion gebrachte „Sprengöl“ lieferte verblüffende Ergebnisse. Doch schon bald ereigneten schwere Unfälle. Diese waren hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass sich ein Teil des flüssigen Sprengstoffs in Gesteinsklüfte verlief und das spätere Bohrarbeiten dann diese „Ölreste“ zur Explosion brachten. Auch in die Bohrungen eingesetzte Metallhülsen verbesserten die Situation nicht.
Oberbergrat Koch soll daraufhin Bergrat Schell beauftragt haben dieses Problem zu lösen. Dieser hatte die Idee das gefährliche „Sprengöl“ zu binden, damit es kontrollierter gehandhabt werden konnte. Schell kannte die Gefährlichkeit des Sprengöls und nahm Versuche mit verschiedenen Bindemitteln vor. Letztlich bewährte sich Pochsand – stark zerkleinerte Erze -, den er in Papphülsen füllte und diese Patrone mit Nitroglycerin tränkte. Das Problem war beseitigt und Friedrich Schell konnte sich als Erfinder der Sprengpatrone, die später Dynamit genannt wurde, ansehen.
In früheren Zeiten wurde mitunter Oberbergrat Koch als Erfinder angesehen. Jedoch kann der Auftraggeber zur Lösung eines technischen Problems nicht als Erfinder angesehen werden, sondern nur die Person, durch die eine technische Lösung erarbeitet wurde.
Nachdem die Sprengpatronen erfolgreich in den Oberharzer Bergwerken eingesetzt wurden, informierte Koch seinen Freund Nobel. Der kam erneut in den Harz um Schells Lösung zu begutachten. Nobel soll von Schells Lösung begeistert gewesen sein. Ob Schell und sein Vorgesetzter Koch keine Ambitionen zu einer Patentanmeldung hatten, oder ob ihnen einfach nur die Tragweite der Erfindung nicht klar war, wissen wir nicht.
Anders war das bei Alfred Nobel, der wohl die Bedeutung der Schellschen Erfindung sofort erkannt hatte.
Nobel tauschte dann den Pochsand gegen Kieselgur, das bezüglich seiner Grobporigkeit in der Lage war das Sprengöl noch besser aufzusaugen. Die Legende allerdings besagt, dass dieser Austausch allein auf einem Zufall beruhte. Wie dem auch sei: Nobel erkannte die Vorzüge dieser breiigen Masse, nannte sie „Dynamit“ und meldete sie weltweit zum Patent an.
Ob Friedrich Schell durch seine Erfindung weitere Anerkennung erfahren hatte, ist nicht bekannt. Jedoch war er ein sehr akribischer Mann, der viel Verantwortung übernahm und dem das Wohl seiner Bergleute sehr am Herzen lag.
Im Jahr 1864 veröffentlichte Schell das Buch „Die Unglücksfälle in den oberharzischen Bergwerken“, dass für die Zeit des 19. Jahrhunderts ein außergewöhnliches Werk darstellte und bis heute eine bedeutende Quelle für die Bergbaugeschichte darstellt.
Bergrat Friedrich Schell starb am 10. September 1889 in Hannover.
Da der Bedarf an einem sichereren und trotzdem wirkungsvollen Sprengstoff zu dieser Zeit groß war, konnte Nobel durch seine Erfindung schnell ein großes Vermögen aufbauen. Seine Firmen lieferten Nitroglycerin-Produkte nach Europa, Amerika und Australien. Nobel selbst reiste ständig, um seine Produkte zu verkaufen. Er besaß über 90 Dynamit-Fabriken in aller Welt.
Nobels Reichtum wurde damit erklärt, dass er das Mittel gefunden habe, „mehr Menschen schneller als jemals zuvor zu töten“. Alfred Nobel war über diese Darstellung entsetzt und begann sich obsessiv mit der Frage zu beschäftigen, wie ihn die Nachwelt sehen würde.
Da Nobel kinderlos blieb, veranlasste er, dass mit seinem Vermögen von etwa 31,2 Millionen Kronen eine Stiftung gegründet werden sollte. Ein Jahr vor seinem Tod setzte er in Anwesenheit einiger Freunde, aber ohne Anwalt, am 27. November 1895 sein Testament auf. Den größten Teil seines Vermögens, ungefähr 94 % des Gesamtvermögens, führte er der Stiftung zu: der Stiftung des Nobelpreises.

Millionenschatz in Goslarer Teichen

Der Harz war im Mittelalter und auch noch in der älteren Neuzeit die bedeutendste Bergbauregion Europas. Besonders die Erze von Silber, Kupfer und Zinn und Blei wurden gefördert und weiterverarbeitet.

Dieser intensive Harzer Bergbau und die zugehörige Verhüttung brachten zahlreiche bedeutende Erfindungen hervor, die in aller Welt Anwendung fanden: die Schienen-Hunte (Loren), Dynamit, das Drahtseil, die Fahrkunst und vieles mehr. Jedoch war die Erzaufbereitung des sogenannten „Alten Mannes“ (abgebaute, verlassene und aufgefüllte alte Bergwerke), wie auch die Weiterverarbeitung in den Hütten bis weit ins Industriezeitalter hinein wenig effizient.

Im Folgenden werde ich mich nun der Erzaufbereitung in der Neuzeit zuwenden und das speziell im Rammelsberger Revier in Goslar. Mit der Nutzung der Wasserkraft ab dem 16./17.Jahrhundert entstanden ganz neue Möglichkeiten und Technologien. So nutze man das Wasser zum Auswaschen von Lettern (erdige, taube Gangbestandteile) sowie zur Trennung von Erz und tauben Gestein, über die unterschiedliche Dichte der Mineralien. Die Wasserkraft wurde darüber hinaus auch für die Pochwerke eingesetzt. So werden Stampfwerke, Stoßwerke oder Schlagwerk genannt, die zum Zerkleinern der Erze dienen. Diese Pochwerke waren in der Regel in den tiefen Flusstälern angesiedelt, wohin man das Erz transportierte. Das Wasser bezogen die Pochwerke von den Gruben, wo es zuvor Kehr- und Kunsträder in Bewegung gehalten hatte.

Bis zum Beginn des Industriezeitalters (um 1850) war die Erzaufbereitung dennoch mit viel Handarbeit verbunden und zudem recht dezentral und kleinräumig angelegt. Nach 1850 wurden die verstreuten kleineren Pochwerke und Erzwäschen durch zentralere Erzaufbereitungen abgelöst. Das Grundprinzip Grobzerkleinerung – Handscheidung – Sieben – Setzen – Feinzerkleinerung – Herdwaschen/ Feinsetzen und Schlammwäsche blieb auch weiterhin sehr ähnlich, wurde jedoch ständig technologisch perfektioniert und mechanisiert. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde ein nassmechanisches Erzaufbereitungsverfahren eingeführt, dass nach dem 1. Weltkrieg durch ein Flotationsverfahren abgelöst wurde. Dieses Flotationsverfahren wurde ständig perfektioniert und bis zur endgültigen Einstellung der Förderung im Rammelsberg im Jahr 1988 angewandt. Zwar konnte die Ausbringung der Metalle aus den Erzen ständig erhöht werden, dennoch ging der Abgang der Nassaufbereitung in dazu angelegte Bergbauteiche zwischen Goslar und Oker. Dort lagerten sich diese stark erz- und mineralhaltigen Pochwerksschlämme in den Bergteichen am Bollrich als Bodensatz ab.

Blog-Marketing bringt neue Kunden und mehr UmsatzExperten der TU Clausthal-Zellerfeld haben nun vor einigen Jahren die Spur dieses Bodensatzes aufgenommen, in dem sie begannen ihn einer chemischen Analyse zu unterziehen. Was die Wissenschaftler auf dem Grund dieser unscheinbaren Teiche vermuten, hört sich wie der Stoff zu einem Märchen an: 1,5 Tonnen Gold, 200 Tonnen Silber, 14.000 Tonnen Kupfer, 70.000 Tonnen Blei, 100.000 Tonnen Zink, 1,5 Mio. Tonnen Schwerspat sowie seltene und wertvolle Metalle wie Iridium, Kobalt und Gallium.

„Man kann davon ausgehen, dass in dem Sediment Metall im Wert von mehreren hundert Millionen Euro lagert“, meint der Clausthaler Professor Daniel Goldmann, der einen Lehrstuhl für Rohstoffaufbereitung und Recycling innehat. „Und das ist keine Vermutung auf blauen Dunst“, meint Goldmann.

Um die Metalle und Mineralien zu orten, zu bergen, zu gewinnen und aufzuarbeiten hat die TU Clausthal mit Firmen und Institutionen einen Verbund gebildet. Bund und Land fördern das Projekt vorerst mit zwei Millionen Euro.

Die notwendige Entnahme von Bohrkernen aus den Teichsedimenten wurde im Dezember 2015 abgeschlossen. Nun werden die entnommenen Proben in der TU Clausthal untersucht. Es werde dann noch einige Jahre dauern, bis die Verfahren zur Aufbereitung des metallhaltigen Materials soweit entwickelt seien, dass der Schatz tatsächlich gehoben und aufbereitet werden könne, sagt Prof. Goldmann.

Das Projekt um die Goslar-Rammelsberger Teichsedimente ist jedoch nicht das einzige Projekt, dass eine Renaissance des Harzer Bergbaus verspricht. Auch Lagerstätten, die früher aus wirtschaftlichen Gründen nicht bergbaulich genutzt wurden, geraten wieder in den Focus und selbst die gewaltigen Abraumhalden des Bergbaus sind Gegenstand von Nutzbarkeitsanalysen. Aber dazu mehr in einem späteren Beitrag.




Die Erfindung des Drahtseils

Zahlreiche Jahrhunderte lang war der Bergbau Haupterwerbszweig im Harz. Zeitweise war dieses kleine Mittelgebirge das größte Bergbaugebiet der Welt. Insbesondere die verschiedensten Erze wurden dort gewonnen und brachten den Harzer Ortschaften Arbeit und Wohlstand. Die oberflächennahen Erzvorkommen wurden jedoch zunehmend weniger, die Schächte und Stollen mussten daher immer tiefer ins Gebirge getrieben werden. Neue Techniken und Technologien mussten eingesetzt werden um diese Herausforderungen zu lösen. Das verursachte Kosten, die die Wirtschaftlichkeit des Harzer Bergbaus stark belasteten.

Ein bedeutender Kostenfaktor in der Zeit um 1800 waren zudem die Seile. Die Bergwerke des Oberharzer Bergbaus hatten in dieser Zeit Teufen (Tiefen) von 500 bis 600 Metern erreicht. Seinerzeit waren dies die tiefsten Bergwerke der Welt. Üblich war es, dass die Bergmänner das Ein- und Ausfahren über die Fahrten (Leitern) vornehmen mussten. Eine wahre Quälerei, die zudem sehr viel Zeit und Kraft in Anspruch nahm und zudem zahlreiche Opfer forderte. Unter diesen Bedingungen benötigte ein Bergmann eine Stunde für das Einfahren und zwei Stunden für das Ausfahren. Es wurde daher nach technischen Alternativen und Neuerungen gesucht.

In den 1820er Jahren war der in Hannover gebürtige Wilhelm August Julius Albert (1787-1846) Oberbergrat im Clausthaler Revier. Zusammen mit Berghauptmann von Reden beauftragte er 1833 den Berggeschworenen Georg Ludwig Dörell, ein vom Kunstjungen Lichtenberg konstruiertes Modell einer Fahrkunst im Spiegelthaler Hoffnungs-Richtschacht in der Praxis zu erproben und für den harten Bergwerkseinsatz weiter zu entwickeln. Dörells Erprobung und Entwicklung verlief erfolgreich und wurde fortan in allen Harzer Bergwerken eingesetzt und fand schon bald in ganz Europa Verbreitung. Dörell hatte an einem, von Wasserkraft angetriebenen drehenden Rad exzentrisch eine Stange befestigt, die die Drehbewegung in eine schwingende Längsbewegung übersetzte: das Kunstgestänge. Diese Stange betätigte das Kunstkreuz (eine Art Wippe), an dessen Schenkelenden zwei lange Stangen bzw. leiterähnliche Vorrichtungen befestigt waren, die in den Schacht hinunterragten. Das Kunstkreuz sorgte dafür, dass wenn sich das Rad drehte, sich zunächst die eine Stange im Schacht hob, während sich die andere senkte. Nach einer halben Umdrehung des Rades kehrte sich die Bewegung der Stangen um; nun senkte sich die erste und die zweite hob sich. Durch Umsteigen zwischen den beiden Stangen nach jeweils einer halben Raddrehung konnte der Bergmann also entweder in den Schacht ein- oder aus ihm ausfahren.

Die Fahrkunst, als deren Erfinder Dörell gilt, war für den Bergbau eine technische Sensation. Dennoch bestand das Problem mit den Hanfseilen weiterhin. Diese waren den anstehenden Belastungen einfach nicht mehr gewachsen. Daher setzte man sogenannte Harzer Kettenseile ein. Diese Kettenseile waren verschleißfester, hatten aber ein riesiges Gewicht. So war das Gewicht eines Kettenseiles von 400 m Länge fünfmal so groß wie das einer erzgefüllten Lore.

Dieses Problems nahm sich Oberbergrat Julius Albert an. Albert hatte an der Universität Göttingen Rechtswissenschaften und Bergbau studiert. Bei letzterem waren ihm auch umfangreiche naturwissenschaftliche und technische Kenntnisse vermittelt worden. Er erkannte, dass auch die Ketten den starken Dauerbeanspruchen nicht gewachsen waren, diese führten zu Materialermüdung wodurch die Ketten rissen. Albert begann Maschinen zu entwickeln und zu bauen, auf denen diese Belastungen simuliert werden konnten. Somit begann er bereits vor dem Ingenieur und Materialforscher August Wöhler (1819-1914) sich der Materialforschung der Werkstoffe Eisen und Stahl zu widmen.

Dem Oberbergrat Julius Albert gelang es, gemeinsam mit dem Bergschmied Mummenthey, nach vielen Versuchen, Experimenten und Berechnungen das erste Drahtseil aus Eisen herzustellen. Aus drei Litzen zu je vier Drähten aus Schmiedeeisen mit einem Durchmesser von je 3,5 mm, drehten die beiden Erfinder ein Seil, das sechsmal mehr Tragkraft hatte als ein Hanfseil und viermal mehr als ein Kettenseil, welches zudem achtmal schwerer war als das Drahtseil. Ein Drahtseil aus parallel liegenden Drähten wurde bereits vom französischen Ingenieur Marc Seguin für seine ab 1823 gebauten Hängebrücken verwendet. Die besondere Leistung Alberts bestand darin, dass er das geschlagene Drahtseil erfand und zudem auch gleich die zur Herstellung der Seile erforderliche Verseilmaschine zum Verdrillen der einzelnen Drähte konstruierte und baute. Das war im Jahr 1834, welches als Geburtsjahr des Drahtseiles angesehen wird. Nach einer erfolgreichen Erprobung auf der Grube Caroline fand das „Albert-Geflecht“ schnell im in- und ausländischen Bergwerk und auch darüber hinaus Verbreitung. Das von Albert erfundene Drahtseil war im sogenannten Gleichschlag hergestellt; hierbei sind die Litzen in die gleiche Richtung zum Seil geschlagen. Später wurde dann die Kreuzschlag-Verseiltechnik entwickelt, in der heute die Mehrzahl aller Stahlseile hergestellt wird.

Bei Kreuzschlagseilen treten äußere Drahtbrüche meistens früher auf als bei Gleichschlagseilen, was einen großen Zugewinn an Sicherheit bedeutet. Denn nur, wenn sich die zunehmende Seilschädigung durch äußere Drahtbrüche darstellt, kann ein Drahtseil rechtzeitig ausgetauscht werden.