Orkla-prosessen

[ INTRO. Smelteprosess for fremstilling av elementært svovel og kobberskjærstein av kobberholdig svovelkis. Prosessen var den eneste vellykkede satsing på kisforedling i Norge. Produksjon ble, etter en mangeårig utviklingsprosess, satt i gang i 1931 i et stort anlegg i Thamshavn, og ble nedlagt i 1962 på grunn av synkende lønnsomhet.]

Orkla-prosessen/Orklaprosessen

Smelteprosess utviklet av Orkla gruveselskap 1918-1927 for utnyttelse av kobberholdig svovelkis til fremstilling av elementært svovel og skjærstein. 

Produksjonen ble lagt til et nytt og meget stort smelteverk i Thamshavn ved Orkdalsfjorden hvor det ble produsert svovel og skjærstein fra 1931 til 1962 da smelteverket for denne prosessen ble nedlagt. Totalt ble det i perioden produsert 2,5 mill tonn svovel og 130 000 tonn kobberholdig skjærstein med ca 35 % Cu.^[1],[2]

O. var den eneste industrielt vellykkede satsing på kisforedling i Norge. Andre forsøk viste seg vanskelig å omsette til industriell drift. Prosessen forbedret selskapets markedssituasjon og økonomiske fortjeneste. Utviklingen av prosessen reflekterer selskapets orientering mot forskningsbaserte, langsiktige satsinger.^[3] 

O. ble også tatt i bruk i Kokkola i Finland, ved Rio Tintos gruver i Spania og ved San Domingo-gruvene i Portugal.

Forsøkene på å frigjøre elementært svovel fra kismalm var omfattende og pågikk i mange år. Den store innsatsen må ses på bakgrunn av at Løkken-kisen til dels var meget finkornet, slik at oppredning med flotasjon, som man satset på ved mange andre verk, ville bli meget kostbar på grunn av høye knuse- og maleutgifter.^[4] Produktet elementært svovel hadde også fordeler fremfor svovelsyre ikke minst med tanke på eksport: Svovel kan lagres under åpen himmel i årevis, det er lett å transportere og veier under tredjeparten av tilsvarende mengde svovelsyre.

Forsøksarbeidet omfattet mange forskjellige teknikker og det var derfor noe av en tilfeldighet at O. ble en smelteprosess.

Smeltingen foregikk i et anlegg med 8 stk rektangulære waterjacket-ovner, hver med et herdareal på 6,5 m², beregnet for smelting av 9 tonn kis pr time. Stykkmalm, kalt smeltekis, av kobberholdig svovelkis fra Løkken Verk ble satt på sammen med koks som brensel og reduksjonsmiddel for SO₂, samt kvarts og noe kalkstein som fluss. Hovedproduktene var elementært svovel, skjærstein, hydrogensulfid og slagg.

Svovelet ble levert som granulat eller i stykkform, skjærsteinen gjennomgikk en konsentrasjonssmelting og ble solgt til et kobberverk, en mindre del hydrogensulfidgass gikk ut i atmosfæren, mens slagget ble dumpet i Orkdalsfjorden. Forsøk på også å produsere jernoksid som kunne brukes til jernfremstilling, ble oppgitt og mesteparten av jernet ble forslagget med kvarts og gikk tapt.^[5]

Utviklingsarbeidet med O. går tilbake til 1915 og må sees i sammenheng med at selskapet samme år, via et samarbeid med det svenskeide Sulitjelmaverket, knyttet kontakt med et etablert svensk svovelkis- og kobbermetallurgisk miljø i Helsingborg.^[6]

Metalllurgisk tolkning

Prinsippet for dannelsen av elementært svovel var:

2 FeS₂ (svovelkis) + 1.5 O₂ = Fe₂0₃ + 4S (elementært svovel).

Skjærsteinen ble dannet i bunnen av ovnen og bestod av noe FeS og kobbersulfid etter oksidasjon av FeS til FeO som ble forslagget med SiO₂ (kvarts) og CaO (kalk).

Oppsummerende: Prosessen var rimelig i drift med lavt koksforbruk, men hadde følgende ulemper:

- Kisens jern- og sinkinnhold gikk tapt i slagg.

- Kobbertapet er høyt, tilsvarende ca 0,25 % Cu-innhold i pyrittkonsentrat ved selektiv flotasjon.

- Svoveltapet var nokså høyt med ca 8 % noe som medførte luftforurensningsproblemer.^[7]

Etter hvert steg koksprisene uten at svovelprisen fulgte med. O. ble dermed stadig mindre lønnsom, og man forsøkte nye veier for å foredle kisen. Den største innsatsen ble gjort med den såkalte "Pyrorprosessen" hvor man fikk ut elementært svovel, høykvalitetsjern og metallisk kobber, dvs en totalutnyttelse av alle kisens bestanddeler. Prosessen var imidlertid meget energikrevende og etter en samlet vurdering, også av markedsforholdene, ble forsøkene innstilt. Det ble også gjort andre forsøk på en totalforedling av kisen uten at dette førte til noe.^[8]

Etter at O. ble nedlagt, var interessen for kisforedling begrenset, vesentlig fordi de økonomiske muligheter syntes ganske små. Olje og naturgass overtok mer og mer som råstoff for verdens svovelproduksjon.

Se også svovel  bl.a. for omtale av tidlige forsøk på avsvovling av kismalm.

Varia:

- Kobberskjærstein og svovel samt usmeltet kis ble frem til 1944 solgt til Tyskland som på denne måten fikk store tilførsler av strategisk viktige råstoffer.

Da 2. verdenskrig brøt ut, førte dette salget til at norske myndigheter i London forsøkte å sette en stopper for gruvedriften på Løkken Verk. Norske sabotører ble satt inn, og ved en rekke aksjoner i årene 1942-1944 ble omformeren og de fleste elektriske lokomo­tivene på Thamshavnbanen sprengt. Trafikken på banen måtte da opphøre, og dermed stanset også eksporten fra Løkken Verk.^[9]

- Tross rensetiltak var det ikke til å unngå at det slapp ut noe hydrogensulfidgass ved produksjonen slik at det begynte å lukte råtne egg når man nærmet seg Thamshavn. Selv om konsentrasjonen ikke var helsefarlig, ble sølvtøyet anløpet. Folk i området brukte til daglig bestikk av rustfritt stål, mens sølvbestikket ble oppbevart på lufttette Norgesglass og bare tatt frem og pusset ved spesielle anledninger.^[10]

- Smelteverket ble i 1963 bygget om til et ferrosilisiumverk uten tilknytning til egen gruvedrift. Kobberet i Løkken-kisen ble inntil 1975 eksportert som finkis Deretter ble det tatt ut ved selektiv flotasjon i verkets egne flotasjonsverk på Løkken og eksportert inntil gruvedriften opphørte i 1987, mens svovelkisen ble deponert i en anlagt dam (hvor situasjonen ble overvåket av miljøvernmyndighetene).^[11]