Kobbersmelting i Sulitjelma

Smeltehytta i Fagerli ca 1900.

I perioden 1894 til 1919 gjennomgikk smelteteknologien i Sulitjelma stadige forandringer og flere nyvinninger så dagens lys. Blant de bakenforliggende årsaker var det særlig to faktorer som spilte inn. For det første førte endringer i oppredningsteknologien til endringer i smelteteknologien. Men viktigst var kanskje endringer i energisituasjonen, og her først og fremst pris og tilgjengelighet på kull og koks.

Starten
I 1891 ble selskapet Sulitelma AB stiftet, med hovedkontor i Helsingborg i Skåne. Etter å ha drevet kartlegging og prøvedrift i Sulitjelma fra 1887 hadde industrimannen Nils Persson konkludert med at en storskala gruvedrift lot seg gjennomføre. Selskapet startet umiddelbart en storstilt utbygging av transportnettet. Det ble etter hvert anlagt taubaner for transport av malm fra de forskjellige gruvene og fram til et sentralt anlegg for videreforedling. Transportproblemene mellom Sulitjelma og sjøen ble løst ved å benytte dampbåter på innsjøene og jernbane mellom dem.
Da forbindelsen mellom Sulitjelma og sjøen var etablert, begynte man utbygging av videreforedlingsanlegg for malm. Anlegget ble plassert i Fagerli, helt i østenden av Langvatnet, ved utløpet av den store Balmielva som skulle skaffe mekanisk kraft til maskiner og utstyr. Kjernen i anlegget var vaskeri og smeltehytte.

Videreforedling
Viderebehandlingen av malmen fra gruvene startet med en manuell sortering, såkalt sjeiding, og det ble bygd ett sjeidehus ved hver gruve. Grovt sett kan man si at man skilte malmen i tre kategorier; ren kobberkis, ren svovelkis og blandingsmalm. Kobberkis ble sendt til røsting og smelting i smeltehytta, mens svovelkis ble sendt til Helsingborg uten videre behandling lokalt. Blandingsmalmen ble behandlet i vaskeriet, der man skulle skille svovelkis, kobberkis og bergart fra hverandre.
Kobberkis består i hovedsak av kobber, jern og svovel (CuFeS2) og målet for den videre bearbeiding av kobberkis var å kvitte seg med innholdet av svovel og jern. Første del av denne prosessen besto i røsting av malmen. Røstingen tok sikte på å redusere innholdet av svovel samt å oksidere en del av jernet. På røsteplassen ble det lagt opp store mengder bjørkeved og over og rundt dette ble det lagt kobbermalm. Kobberinnholdet i malmen som ble lagt til røsting var ca 6 %. Deretter ble det satt fyr på bjørkeveden og en slik røsthaug kunne brenne i opp til tre måneder.
Andre del av prosessen besto i å smelte det ferdigrøstede godset i en smelteovn og produsere skjærstein. Smeltingen foregikk i en såkalt waterjacket ovn. Dette var en vannkjølt sjaktovn, oppvarmet ved forbrenning av kull og/eller koks. Den flytende massen fra ovnen ble ført over i en større beholder der den skilte seg i en tyngre skjærstein, som sank til bunns, og i et lettere slagg som fløt opp. Skjærstein inneholdt ca 35-40 % kobber.
Fram til 1887, da Røros tok i bruk den såkalte Bessemerprosessen, hadde den videre behandling av skjærsteinen skjedd i tre prosesser, alle med tilførsel av varme fra ved og kull; venderøsting, svartkobbersmelting og garing. Med innføring av bessemering i konvertor ble dette erstattet med en prosess som ikke trengte tilførsel av varme, men som utviklet varme. På grunn av den begrensede tilgangen på brensel hadde kobbersmelting i stor skala i Sulitjelma ikke vært mulig etter den gamle metoden. Ved produksjon og salg av skjærstein ville fraktutgiftene blitt betydelig høyere og lønnsomheten tilsvarende redusert.

Energiknapphet
Før gruvedriften startet bodde det 45 mennesker i Sulitjelma. Oppstart av bergverksdriften og utbyggingen av et komplett samfunn krevde et stort antall arbeidere og 13 år senere, i 1901, hadde gruveselskapet over 1.000 ansatte. I 1910 bodde det nesten 3.000 mennesker på stedet. I denne tida hadde Sulitelma AB blitt landets største bergverk målt i antall sysselsatte og landets største produsent av både kobber og svovelkis.
For oppføring av bygninger til selve bergverksdriften og til boliger for et stadig økende antall mennesker, drev verket hugst i egen skog helt fra starten av. All furu, og etter hvert også bjørk, som overhodet kunne brukes til bygningstømmer, ble felt, fraktet til verkets eget sagbruk og saget opp til planker og bord. Alle husene skulle varmes opp gjennom en lang vinter og ved- og kullfyring var eneste mulighet. For året 1896 var forbruket av bjørkeved til brensel 2 391 favner, fordelt på 2 049 favner til husholdningene og 342 favner til røsting, smeltehytte og vaskeri. Det ble eksperimentert med forskjellige måter å anlegge røstehaugene på og i 1898 ble det rapportert om at man hadde kommet fram til en brenselsbesparende teknikk. Det ble brukt bjørkeved kun i utkanten av røstehaugen, ikke under midten. Samtidig hadde man gjort haugene større med 1000-1100 tonn malm i hver.
Sulitjelma ligger i en trang dal, omkranset av høye fjell. Gruveselskapet disponerte et enormt område, men skogsresursene var begrenset. Direktør Olav Corneliussen forsto hvor dette bar; På sikt ville det bli problemer med å få nok brensel til røstingen. I 1895 hadde han derfor bedt hovedkontoret i Helsingborg om å få installere koksovner i alle hus slik at man ikke behøvde å fyre med ved. Forslaget ble ikke tatt til følge.
De fleste arbeidere i Sulitjelma var den gang såkalte "lauskarer". Disse var enslige, eller hadde familie som bodde andre steder. I Sulitjelma var lauskarene organisert i brakkelag, og disse brakkelagene hadde ansatt hver sin kokke som blant annet laget mat til folkene. En av Nils Perssons kjepphester var det såkalte "dampkjøkkenet". Dette var et spisested der arbeiderne skulle få kjøpt alle måltider, betalingsmidlet var verkets egen mynt. Ett av Perssons argumenter for å innføre og opprettholde dampkjøkken var nettopp at det vil gå med mindre brensel om alle spiste på et felles dampkjøkken i stedet for at maten ble tilberedt på de mange komfyrene i brakkelagene rundt om. Det første dampkjøkken ble åpnet i Furulund i 1892, etter hvert ble det etablert dampkjøkken også ved noen av høyfjellsgruvene. Utenom selve åpningsdagen, da maten av markedsføringshensyn var gratis, ble ordningen ingen suksess. Folk hadde kommet til Sulitjelma for å legge seg opp penger og maten på dampkjøkkenet ble oppfattet som kostbar. Persson holdt dampkjøkkenene gående i en del år men måtte til slutt erkjenne fiaskoen og dampkjøkkendrift i full skala ble oppgitt i 1904.
Høsten 1893 hadde det blitt installert en elektrisk dynamo ved Balmielva i Fagerli, året etter ble atter en dynamo installert, denne gang i Gikenelva ved Giken gruve. Begge disse hadde relativ liten kapasitet og elektrisiteten ble kun benyttet til belysning, først og fremst i sjeidehus, vaskeri og smeltehytte. Etter hvert ble produksjonen av elektrisk kraft økt, men dette ble brukt til drift av elektriske motorer, blant annet til heiser i gruvene. Bruk av elektrisk kraft til oppvarming var nærmest utelukket. En oversikt fra så sent som i august 1904 lister opp alle steder der gruveselskapet hadde installert elektrisk oppvarming;

• I direktörens kontor
• I to källare under kontorsbyggnaden
• Hos direktören privat i veranda, hönshus och källare
• Hos ingeniör Anfindsen i verandan
• I butikens källare
• I det inre lilla kontoret i Fagerli
  

Knudsenprosessen
Sulitjelmas direktør fra 1897-1908, Julius Emil Knudsen hadde drevet eksperimenter på smeltehytta og kommet fram til at røstingen kunne foregå i en lukket ovn med tilførsel av trykkluft. For å starte denne røsteprosessen trengte man bare små mengder koks, resten gikk av seg selv. Forbrenning av svovel og oksidering av jern utviklet slik varme at overskuddet kunne benyttes til også å smelte malmen. Således kunne denne prosessen i én ovn og med minimal tilførsel av brensel, erstatte både røsting og skjærsteinsmelting.
De første eksperimenter med Knudsenprosessen startet i 1902. Ett av problemene man støtte på var at ovnsforingen av vanlig ildfasttegl reagerte med smeltebadet og ble tært opp på kort tid. Ved å gå over til magnesittstein varte foringen atskillig lengre. Så viste det seg at steinen rundt dysene, der trykklufta ble blåst inn, ble slått i stykker under arbeidet med å holde lufttilførselen åpen. Dette ble løst ved at man skaffet nye kompressorer som leverte et høyere lufttrykk til innblåsingen i Knudsenovnen. Etter en del endringer hadde man kommet fram til en prosess og et utstyr som virket tilfredsstillende. I verkets årsberetning for 1904 skriver direktør Knudsen; "I Fagerlid började man företaga de nödvändiga ändringarna i hyttan för att öfvergå till den nya smältemetoden, och ny 12-tonns pyritugn med tippmaskineri är beställd, liksom en stor luftkompressor med tillhörande turbin på 400 hk för pyritsmältningen." I 1905 var utstyret på plass, montert og satt i produksjon. Året etter ble det installert en ny og større 25 tonns pyrittkonvertor.

Knudsenprosessen som salgsartikkel
Både Sulitjelmaverkets eier Nils Persson i Helsingborg og direktør og oppfinner Emil Knudsen i Sulitjelma så i den nye smelteprosessen konturene av noe stort. Ikke bare ved en mer lønnsom kobberproduksjon i Sulitjelmas egen smeltehytte, men kanskje vel så meget ved inntekter fra salg av lisenser for bruk av metoden ved andre smelteverk.
De første patenter i forbindelse med prosessen ble tatt ut allerede i 1902. Nils Persson skriver i brev til Knudsen 15. november 1902; "Kära Bror! Din vänliga skrifvelse af 8 ds. har jag mottagit och tackar för deri lemnade, mycket interessanta meddelanden om pyrittsmältningen, som jag med nöje finner hafva lyckats mycket bra. Jag får äfven gratulera dig till att hafva fått patent i Japan." Lenger ut i samme brev skriver Persson; "Jag meddelar mina vänner i England dessa resultat, som de helt säkert blifva mycket glada få erfara."
I 1904 hadde man patentbrev fra 30 områder over hele verden hvor det ble drevet kobberframstilling, og meldingene om den nye smelteprosessen ble mottatt med stor interesse. Ingeniører og eksperter fra både nær og fjern dro til Sulitjelma for å ta smeltehytta og den nye smeltemetoden nærmere i øyesyn. Sulitjelma var på den tid et svært internasjonalt samfunn, men flere japanere som kom for å studere smeltehytta tilhørte antakelig et mer uvanlig og eksotisk innslag. En av de mange som hadde kommet til Sulitjelma var en ingeniør Mac Donnell. Overfor Knudsen hadde han framsatt ønske om å overta patentprosessen for Mexico, Amerika og Canada. Kundsen skriver i brev til Persson 27. juli 1904; "[…] men huruvida han är den man, man bör göra affärer med ställer sig i mitt tycke något tvifvelaktig, då han tycker vara en svår whisky-drickare." Dette sier ikke så rent lite da det er mange historier om
Knudsen som antyder at han ikke nettopp var noen avholdsmann.
Men det var også andre skjær i sjøen. Ole Bachke var ingeniør og ansatt som assistent for gruvesjefen i Sulitjelma og han hadde tråkket direktøren ettertrykkelig på tærne. Knudsen hevdet at Bachke hadde mistet nattesøvnen i ren irritasjon over at ikke han selv hadde funnet opp Knudsenprosessen. Mens Knudsen var bortreist hadde Bachke i all hemmelighet levert en patentsøknad på en pyrittsmelteovn som var slående lik Knudsens egen ovn og dette fikk Knudsen høre ad omveier. I tillegg hadde Bachke gjort den kardinalfeil å selv mute en kisforekomst mens han var i verkets tjeneste. Bachke måtte bort, men det var bare ett problem. Ingeniørens far var selveste bergmesteren og forholdet til denne ville verken Knudsen eller Persson sette på spill. Løsningen ble å gi Ole Bachke en muntlig reprimande og oppfordre ham til selv å si opp, og slik ble det.

Optimismen hos Knudsen og Persson var stor. Knudsen skriver i et brev til Persson 5. oktober 1903;"Ett nytt grufveföretag i det nordliga Norge ämnas startadt, uteslutande baserat på min pyritsmältning, och fick jag för några dagar sedan meddelande om, att bolaget var bildat med ett kapital af ca 1 ¼ million för drifvande af nämnda fält, hvars malmer endast genom begagnande af pyritsmältningen kunna blifva drifvärda."
For å vurdere om og bevise at den nye metoden kunne anvendes ved andre kobberverk mottok smeltehytta i Sulitjelma malm til prøvesmelting fra mange andre kobbergruver både i inn- og utland. Også andre typer malmer ble prøvd, blant annet nikkelmalm. Det ble blant annet drevet smelteforsøk med malm fra Maidan Pek i Serbia. Mens denne prøvesmeltingen pågikk var representanter for selskapet til stede. I følge Knudsen var representantene "mycket förvånade öfver den kolossalt höga temperatur, som kunde uppnås med min process". Den 15. september 1904 var det første salget av smelteprosessen i boks. Knudsen skriver i brev til Persson; "Vi hade i går nöjet att kunna telegrafera Eder, att kontraktet med Maidan Pek var undertecknad. Administratörerna och ingeniörerna voro mycket förtjusta i processen och presidenten i administrationen Monsieur Fromont, som själf är grufman, uttalade upprepande gånger, att han trodde att det var en process, som allerede skulle komma att omstörta det bestående i kopparmetallurgien, och han var glad öfver att hafva ärann och nyttan att af främmande verk vara den første." Verket i Maidan Pek innførte prosessen og installerte tre Knudsenovner.
Edin Christensen kom fra fjellgården Vassbottenfjell i Saltdal. Han hadde vært 22 år gammel da han i 1894 fikk arbeide i Sulitjelma og var med under oppstarten av smeltehytta. I 1906 ble han send til Serbia for å bistå i forbindelse med oppstart og drift av Knudsenovnene der. Han ble værende i Serbia i tre år og ble gift med datteren til en tysk ingeniør. På turen tilbake til Sulitjelma var han innom et hotell i Berlin. Her kom han i kontakt med Emil Knudsen, som tilfeldigvis hadde bodd på samme hotell. I stedet for å fortsette til Norge, dro han til Knudsen, som nå hadde flyttet til Østerrike. Her fikk han arbeide i et smelteverk i Bischofshofen ved Salsburg. Etter at den første verdenskrig var over, og tolv år etter at han hadde dratt til Serbia, vendte han tilbake til Norge og Salten. Han og kona bodde resten av livet på Vassbottenfjell.
Knudsens svigersønn, tyskeren Hans Dück, var sjef for smeltehytta i Sulitjelma. Den 29. mai 1907 sa han opp og forlot stedet bokstavlig talt på dagen. Ingeniør Jens Westly ble over natten utnevnt til ny smeltehyttesjef og han skulle etter hvert gjøre seg svært bemerket. I forbindelse med en forestående bygging av en flammeovn i Sulitjelma, ble han i 1909 sendt på studietur til USA for å studere flammeovner og flammeovnsdrift.

Fagerli, Sulitjelma ca 1910

Elektrisk smelting
I 1907 var man ferdig med oppbygging av det første flotasjonsanlegget i Sulitjelma etter Elmores metode. Med dette fikk man et nytt gods til smelting i hytta, såkalt Elmore-konsentrat. Dette konsentratet måtte røstes før smelting, men det kunne ikke tilføres Knudsenovnene direkte i sin pulverform. Det ble anskaffet et anlegg som laget briketter av konsentratet og brikettene skulle så behandlet i Knudsenovnen. Dette fungerte ikke etter hensikten og ingeniør Westly fant da opp en egen metode for innblåsing av tørt Elmore-konsentrat direkte inn i smeltemassen i ovnen. Etter hvert økte mengden av Elmorekonsentrat og man måtte bygge en helt ny avdeling for smelting av dette konsentrat. Tradisjonelt skulle dette innebære smelting i flammeovn.
I 1904 hadde septembernummeret av "The Mining Magazine" hatte en artikkel om forsøk på elektrisk smelting av kobbermalm i Chile. Bladet ble lest av Nils Perssons sønn, Sture Persson Henning, som var ingeniør og tilknyttet hovedkontoret i Helsingborg. Sture Henning oversatte artikkelen til svensk og sendte den straks til Knudsen i Sulitjelma, med spørsmål om dette kunne være noe å se nærmere på. "Man kunde kanske finna upp en combination af Eder Herr Direktör Knudsens smältpatent och elektrisk smältning?" Knudsen var noe avvisende og han avslutter svarbrevet med; "Hittills hafva ju de elektriska smältemethoderna icke visat sig lösa de kraf, som man sätter på dem med undantag för aluminium. Huruvida någon kombination med pyrittsmältning kan vara en fördel är jag i tvifvel om." Videre vurderinger av elektrisk smelting ble lagt bort.

Knapphet på kull og koks
I 1914 ble verden kastet inn i et ragnarok; Den første verdenskrig var et faktum. Både Norge og Sverige var nøytrale og sto utenfor selve krigen men Sulitjelma var avhengig av tilbud og etterspørsel på det internasjonale markedet. Etterspørselen etter kobber økte og dermed også prisene og dette var selvsagt gunstig for produsentene. Bedriften var derimot avhengig av å kjøpe inn kull og koks fra de krigførende parter og dette skapte etter hvert alvorlige problemer både for smeltehytta, for dampmaskinene på jernbanen, båtene og heisekranene på kaiene og for husholdningene der kull og koks var svært viktig for oppvarming og matlaging i de mange hjem. På smeltehytta inngikk begge de elektriske forsøksovnene mer og mer i den ordinære drift for å smelte elmorekonsentrat og settle slagg fra Knudsenovnene. Men det var store problemer med å skaffe kullelektroder og ovnsdriften måtte ofte stanses på grunn av elektrodemangel.
I den første tiden, da Jens Westly eksperimentene med elektrisk smelting, hadde han fått den nyansatte bergingeniøren Lorentz Lorch Hagen som assistent. I 1916 sa Westly opp og dro til Fiskå verk ved Kristiansand. Stillingen som ingeniør ved smeltehytta ble da delt. Ingeniør Hagen ble hentet fra gruva og overtok ansvaret for den elektriske smeltingen og videreføringen av eksperimentene.
Utover i 1916 ble problemene mer og mer prekære. Carl Ingelsson, som nå har overtatt stillingen som administrerende direktør ved hovedkontoret i Helsingborg, etter Nils Perssons død, skriver 18. desember 1916; "Det kan befaras, att vi, ju längre kriget pågår, få desto större svårigheter att skaffa det nödiga bränslet. Både inköp, licenser och transporter komma att alltmera försvåras, och det kan hända, att vi en vacker dag stå inför den eventualiteten, att vi icke kunna få någon tillförsel af vare sig kol eller koks". Og Ingelsson avslutter brevet nærmest i desperasjon; "Vore det icke möjligt att i större utsträkning äfven upptaga och tilllgodogöra sig alla de trädstubbar, som ju i otalig mängd förekomma i våra skoger?".
For vinteren 1916-17 iverksettes det rasjonering av kull til husstandene i Sulitjelma. Hver familie får en bøtte kull per dag, motsvarende 4 hl per måned. I februar 1917 gir direktør Quale ordre til avdelingssjefene; "Paa grund af det knape kulforraad og de yderst smaa udsikter til foreløpig at erholde ny tilførsel af denne vare, meddeles herved, at den størst mulige indskrænkning strax skal foretages i alt forbruk af kul".
På Andøya i Vesterålen ligger fastlandnorges eneste kullforekomst. Verket skaffet i 1917 opsjon for utvinning og tidlig på våren året etter ble gruveingeniør Carlsson sent til "Andøens kulfeldt" for å undersøke denne forekomsten. Det skulle i første omgang hentes 200 tonn kull til utprøving i Sulitjelma.
Verkets egen skogforvalter, Christian Ihlen, fikk ordre om straks å utarbeide planer for en forsert skogshugst, for stubbebryting og brenntorvdrift. Det største potensialet var tilvirking av brenntorv. Skogforvalteren befarte aktuelle myrer i Sulitjelma så tidlig at det enda var snødekke og han måtte gå på ski, men han klarte å få tatt prøver av torv som så ble analysert i laboratoriet. Analysen viste at myrene i Sulitjelma kunne levere brenntorv av uvanlig høy kvalitet. De store myrene på Fauske ble befart senere på sommeren men disse viste seg ubrukelige. Verket satset alt på å starte fabrikasjon av brenntorv allerede sommeren 1917. To store, elektriske maskiner for industriell torvdrift ble bestilt hos Myrens mekaniske verksted, flere arbeidere ble sendt på torvskole. Ihlen selv deltok på den svenske stats torvskole i Markaryd.
Både stubbebrytingen og

Full satsing på elektrisk smelting
I november 1918, mens den nyanskaffede elektriske ovnen er under montering, sluttet verdenskrigen og med den veltet et økonomisk kaos inn over hele Europa. Krisa kom til Sulitjelma allerede på nyåret 1919. All produksjon ved gruveselskapet stanset opp for en tid, enkelte av gruvene ble aldri satt i drift igjen. Smeltehytta ble stanset 21. februar og den eneste form for virksomhet her var arbeidet med monteringen av den nye elektriske ovnen. Smeltehytta kom imidlertid aldri i drift igjen og i de ti påfølgende år ble det ikke framstilt kobber i Sulitjelma.