
Smelting Copper from Malachite — From Green Ore to Red Metal
Instructions
Comprendre la chimie
Comprendre la chimie
La malachite se décompose lorsqu'elle est chauffée : Cu₂CO₃(OH)₂ → 2CuO + CO₂ + H₂O (à ~300°C). L'oxyde de cuivre résultant (CuO) est ensuite réduit par le monoxyde de carbone provenant du charbon de bois en combustion : CuO + CO → Cu + CO₂. Le cuivre fond à 1085°C. Le rendement total en cuivre à partir de malachite pure est d'environ 57.5%.
Broyer la malachite
Broyer la malachite
Cassez la malachite en morceaux de moins de 1 cm à l'aide d'un marteau et d'une enclume. Plus le broyage est fin, plus la réduction est rapide et complète. Utilisez un mortier et un pilon pour le broyage final si disponible. Visez des fragments de la taille d'un pois ou plus petits.
Matériaux pour cette étape :
Malachite Ore (crushed)2 kilogramOutils nécessaires :
Geological Hammer
Mortar and PestlePréparer le creuset
Préparer le creuset
Utilisez un creuset en argile pouvant résister à 1200°C ou plus. Un creuset en graphite-argile est idéal. Le creuset doit contenir au moins 500 ml. Si vous fabriquez le vôtre, mélangez de l'argile réfractaire avec du sable (rapport 2:1) et faites-le cuire lentement dans un four à 1000°C avant utilisation. Les creusets précuits se fissurent moins.
Matériaux pour cette étape :
Clay Crucible (refractory)1 pièceLayer ore and charcoal in the crucible
Layer ore and charcoal in the crucible
Place a 2 cm layer of charcoal pieces at the bottom of the crucible. Add a layer of crushed malachite (2-3 cm). Top with another layer of charcoal. The charcoal both provides carbon for reduction and protects the copper from re-oxidation. Fill to about 2/3 full.
Matériaux pour cette étape :
Build or prepare the forge
Build or prepare the forge
You need a forge or furnace capable of reaching 1100-1200°C. A simple charcoal forge with forced air (bellows or blower) works well. The crucible sits in a bed of burning charcoal with additional charcoal piled around and above it. The air supply must be controllable.
Matériaux pour cette étape :
Outils nécessaires :
Put on safety equipment
Put on safety equipment
Copper smelting involves extreme heat, toxic fumes, and molten metal. Wear: leather apron, leather gauntlet gloves, face shield, safety boots (no synthetic materials). Work outdoors or in a well-ventilated space. Copper oxide fumes cause metal fume fever if inhaled. Keep a bucket of dry sand nearby for spill containment.
Outils nécessaires :
Leather Apron
Leather Gauntlet Gloves
Face Shield
Dry Sand BucketLight the forge and preheat
Light the forge and preheat
Light the forge charcoal and bring it to full heat over 30-45 minutes with gentle bellows action. Place the loaded crucible into the forge once the coals are glowing white-hot. Pack charcoal tightly around the crucible. Increase bellows speed gradually.
Maintain temperature for 2-3 hours
Maintain temperature for 2-3 hours
Keep the forge at 1100-1200°C for 2-3 hours. The malachite first decomposes (green changes to black CuO at ~300°C), then the CuO reduces to copper as temperature climbs. Add charcoal to the forge as needed to maintain heat. The crucible contents will shrink as CO₂ gas escapes.
Check for completion
Check for completion
After 2-3 hours, carefully lift the crucible lid with tongs and peek inside. You should see a bright orange-red pool of molten copper beneath a layer of slag (glassy dark material). If you see unmelted green or black chunks, continue heating for another 30 minutes.
Outils nécessaires :
Long-Handled TongsPrepare the ingot mold
Prepare the ingot mold
While the copper melts, prepare a sand mold or a flat stone depression for pouring. Preheat the mold with a torch to prevent thermal shock cracking. A simple bar-shaped mold carved into a sandstone block works well. Ensure the mold is completely dry — any moisture causes explosive splattering of molten metal.
Outils nécessaires :
Sandstone Ingot MoldPour the copper
Pour the copper
Using crucible tongs, lift the crucible from the forge. Tilt slowly to pour molten copper into the mold. The dark glassy slag floats on top and can be held back with a stick while the copper flows under it. Pour steadily — interrupted pours create cold shuts (weak seams).
Outils nécessaires :
Crucible TongsLet the ingot cool
Let the ingot cool
Allow the copper ingot to cool in the mold for at least 30 minutes. Do not quench in water — rapid cooling makes copper brittle with internal stresses. Air cooling produces a softer, more workable metal. The copper surface oxidizes to a dark red-brown as it cools.
Remove and clean the ingot
Remove and clean the ingot
Once cool enough to handle (below 100°C), remove the ingot from the mold. Brush off adhering sand and slag with a wire brush. The ingot should have the characteristic salmon-pink color of fresh copper on freshly exposed surfaces. Any dark patches are trapped slag or oxide inclusions.
Outils nécessaires :
Wire BrushWeigh and assess yield
Weigh and assess yield
Weigh the clean copper ingot. From 2 kg of good malachite ore, expect 800-1000 g of copper (40-50% yield, accounting for slag losses and impurities). Pure malachite would yield 1150 g, but field-collected ore is rarely pure. Record the yield for future optimization.
Outils nécessaires :
Kitchen ScaleTest the copper quality
Test the copper quality
Hammer the edge of the ingot on an anvil. Good copper deforms plastically without cracking — it is one of the most malleable metals. If it cracks, it contains too much slag or oxide. File a small area to expose fresh metal — pure copper is salmon-pink. A green tinge indicates incomplete reduction.
Outils nécessaires :
Heavy Hammer (2-3 kg)
Metal FileStore the copper ingot
Store the copper ingot
Copper oxidizes slowly in air (forming green patina over months). For short-term storage, keep dry. For long-term, coat with a thin layer of oil. Label with date, source ore, and weight. This copper is ready for casting, hammering into sheet, or alloying with tin to make bronze.
Matériaux
4- 2 kilogramEspace réservé
- 1 pièceEspace réservé
Outils requis
14- Espace réservé
- Espace réservé
- Espace réservé
- Espace réservé
- Espace réservé
- Espace réservé
- Espace réservé
- Espace réservé
- Espace réservé
- Espace réservé
- Espace réservé
- Espace réservé
- Espace réservé
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