Merkwaardige macro mineralen
een informatieve rubriek met handstukken uit de collectie van Raymond Dedeyne, door hemzelf becommentarieerd en door Theo Muller van foto’s voorzien - voor vragen of suggesties, email mmm@minerant.orgDe McGahan Vacuum Smelter
van de New Cornelia Copper Mine, Ajo, Pima Co, Arizona, USA
Ertsafzettingen ontdekken en ze ontginnen is één zaak – maar voor een rendabele mijnonderneming moeten er vroeg of laat ook nog eens de nuttige bestanddelen uit geïsoleerd worden, en dat is niet altijd voor de hand liggend. Dat gold evenzeer voor de uitgestrekte koperafzettingen nabij het stadje Ajo in het zuiden van Arizona, op 70 km van de Mexicaanse grens. Nadat in de negentiende eeuw de rijke ertslagen aan de oppervlakte waren uitgeput stond men er voor de uitdaging om ook de zeer uitgebreide maar tegelijk veel armere onderliggende porfirische koperafzettingen met minder dan 1% koper ten gelde te maken. Dat lukte ten langen leste wel en het resulteerde in de latere New Cornelia Mine (zie foto): een gigantische dagbouwoperatie met een oppervlakte van ongeveer 1000 bij 700 meter en een diepte tot 250 meter; in de periode 1917 – 1972 goed voor 350 000 000 ton erts.
Maar voor het zover kwam hebben heel wat ingenieurs en aandeelhouders/mijneigenaars hier hun tanden op stukgebeten – getuige daarvan de vele management wissels mét bijbehorende faillissementen in het begin van de vorige eeuw. Veel van de aandeelhouders waren toen wellicht wel beslagen op financieel gebied, maar van scheikunde, fysica en techniek hadden ze geen kaas gegeten. Voeg daarbij nog een sterke neiging tot autocratisch optreden, zonder veel aandacht voor de legitieme opmerkingen van mensen die technisch wél iets te vertellen hadden en je hebt een ideaal actieterrein voor allerhande oplichters en fantasten die met de meest exorbitante nieuwe ideeën zowat de financiële hemel op aarde beloofden.
Eén daarvan – maar zeker niet de minste – was “Professor” Fred L McGahan (hoe reëel de titel was is nooit achterhaald): een kleine, welbespraakte Ier die de flair had om met zijn praatjes zijn toehoorders zowat in een trance van hebzuchtige extase te brengen. Hij beweerde de bedenker te zijn van een hoogst revolutionaire technische uitvinding die het mogelijk maakte om ertsen om te zetten in hun chemisch zuivere elementen (sic!). Hij slaagde er bovendien ook nog in om het toenmalig financieel management van de Ajo kopermijn – notabene een groep succesvolle hout-(!) en kleren(!)handelaars - te overtuigen om zijn uitvinding ook effectief te laten bouwen: zie bijgaande figuur naar een schets van T B Hinton, General Mine Foreman van de New Cornelia Copper Company die de installatie uiteindelijk mocht ontmantelen.
Schematische voorstelling van de McGahan Vacuum Smelter (°)
Centraal stond een stalen cilinder van 25 voet hoog bij 6 voet diameter, met een vuurvast beklede binnenwand. Die was verder als een ware kerstboom opgetuigd met een verbijsterend aantal pijpen, hulpvaten, manometers en aftapkranen. Een krachtige pomp moet zorgen voor een sterk vacuüm. Het erts werd ingevoerd aan de top van de installatie – verkleinen was niet nodig, wat de kosten bespaarde voor een complete breekinstallatie. Volgens McGahan moest – eens de oven op de vereiste werkcondities qua vacuüm en temperatuur was – enkel een weinig stookolie worden toegevoerd met net genoeg zuurstof om die te verbranden. Mits een nauwkeurige temperatuursregeling konden dan alle elementen in het erts het ene na het andere worden gesmolten. Goud kwam daarbij het eerste aan de beurt: dat zou naar de bodem zinken waar het eenvoudigweg kon worden afgetapt. Daarna kwam zilver aan de beurt, daarna koper,…., totdat zo het hele periodiek systeem was doorlopen: elk element had daarbij zijn eigen specifiek aftappunt waarbij de lichtste het hoogste op de kolom werd afgenomen: dat waren zuurstof en waterstof. Deze laatste werden dan – eens de opstelling goed op dreef was gekomen - weer in de oven geleid om verdere reactie te ondersteunen zodat uiteindelijk ook nog eens de aanvoer van stookolie kon worden stilgelegd en de verbranding volledig zelfonderhoudend werd. Met een dergelijke opstelling ging niets verloren, en alle elementen werden uiteindelijk in absoluut zuivere toestand afgezonderd.
Het spreekt voor zich dat de gestelde objectieven onmogelijk konden gerealiseerd worden – zelfs een eerstejaars middelbaar onderwijs voelt met zijn ellebogen aan dat hier een en ander niet klopt. Maar hoe ongeloofwaardig ook, toch kon McGahan er de mijneigenaars van overtuigen om zijn hersenschim in 1906 ook werkelijk te bouwen. Er werd vanzelfsprekend nooit een kilo erts mee gereduceerd, maar toch slaagde McGahan erin enkele opmerkelijke realisaties neer te zetten: 1) hij slaagde erin een voorheen nooit geziene hoeveelheid pseudowetenschap te condenseren in één enkele uitvinding 2)hij veegde daarmee tegelijk een aantal fundamentele chemie- en fysicawetten van de tafel 3)hij realiseerde - in strijd met alle gangbare theorieën - een energetisch perpetuum mobile 4)hij soupeerde grondig alle investeringskosten op – hoeveel juist werd nooit kenbaar gemaakt maar dat zal toch wel in de buurt van enkele honderdduizenden dollar gelegen hebben.
De dag van de opstart kwam natuurlijk de kat op de koord. McGahan verklaarde dat de installatie traag moest worden opgewarmd, over een periode van 24 uren, teneinde te vermijden dat de oven of zijn bekleding zouden barsten. Gedurende die periode was zijn aanwezigheid niet vereist en dus verdween hij naar zijn hotelkamer in Ajo om er wat uit te rusten. En dat was tegelijk het laatste wat ze van hem gezien hebben – afgezien van een handgeschreven brief waarin hij stelde dat de 34 000 dollar plus onkosten die hij al had opgestreken toch wel wat weinig waren voor zijn unieke uitvinding, maar dat hij voor 50 000 dollar extra plus een aanzienlijk aantal aandelen in de mijn bereid was terug te keren om in detail uit te leggen hoe de kritische temperatuursregeling van de oven nu eigenlijk wel moest worden gerealiseerd. Toen begon het mijnmanagement (eindelijk) nattigheid te voelen. In het daaropvolgende jaar startte een rechtszaak tegen de verdwenen McGahan maar de verroeste restanten van zijn superuitvinding bleven nog jarenlang overeind staan als een stilzwijgende getuige van waar hebzucht toe leiden kan, tot ze in 1925 definitief werden ontmanteld.
Overigens waren de bewuste mijneigenaars niet alleen goedgelovig maar bovendien ook nog eens hardleers. Nog vóór het McGahan debacle lieten ze zich oplichten met een speciaal reductieprocedé dat met hetzelfde gemak alle mogelijke koperertsen zou behandelen terwijl het in werkelijkheid geen enkel type erts aankon, zodat alles op een compleet fiasco uit liep. En ná McGahan lieten ze zich ook nog eens vangen aan een ingewikkeld fluorwaterstofzuur extractieprocédé van 20 000 dollar dat uiteindelijk amper enkele kilo’s koper produceerde aan een torenhoge kost. Het gezegde van die ezel en dat stoten aan dezelfde steen ging toen blijkbaar in Arizona duidelijk (nog) niet op.
(°) Met dank aan Tom Moore voor de toelating tot het reproduceren van de schets van de Vacuum Smelter uit Mineralogical Record, 1983 (5), p285
Referenties:
- Mineralogical Record, 1983 (5), p 285
- History of Smelting in Arizona F R Rickard, 1987, p201
- Vision & Enterprise: Exploring the History of Phelps Dodge Coorporation C A Schwantes, 2000, p186
