Transactions of the Asiatic Society of Japan/Series 1/Volume 3/Part 1/Useful Minerals and Metallurgy of the Japanese (3)

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4367107Transactions of the Asiatic Society of Japan, Volume 3Part 1 — Useful Minerals and Metallurgy of the JapaneseAntonius Johannes Cornelius Geerts

USEFUL MINERALS AND METALLURGY
OF THE JAPANESE.

LEAD AND SILVER.

C.
By Dr. GEERTS.

Read before the Asiatic Society of Japan on the

23rd December, 1874.

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LITERATURE: Kaempfer’s History of Japan, I Book, Chap. VIII. Stan. Julien et Champion.—Industries, &c., page 40. Geerts.—Japan in 1871. “Gids,” No. 8 and 9, 1872. Japanese Technology.San-kaï mei-butsu Dzu-ku-wai, 1st Vol. Japanese Mineralogy.Seki-hin-san-sho-ko. Ko-sin-sho-ran-sen, or short indication of the chief Ore bearing mountains.

Japanese history does not mention the year when lead (yen namari, Syn. Koku yen, u-jaku) was obtained for the first time in Japan. Silver-ore was discovered accidentally in the year 667, A.D., at Tsu-shima, during the digging of the foundations of a new castle, named Kanedono-shizo;[1] this ore produced the first Japanese silver metal in the year 674.[2]

Lead is a metal not much used by the Japanese. The reason for this cannot be the want of ore, as has wrongly been stated by many authors; for we have the best proofs, that galena (the chief lead ore) and even an excellent kind of this mineral, is far from being rare in Japan.

Silver was in former times, especially from A.D. 1,400 to 1,600 found and melted in Japan in much larger quantities than at the present time. There has been a time when there was an abundance of silver in this country, but after the old trade of the Portuguese and Dutch[3] and particularly after the opening of Japan in 1859, silver became scarce, because of the former large export of this metal to foreign countries. We cannot agree with some authors who say that at the present time, the Japanese soil should be very rich in silver-ore, because we have not found many samples of rich ores, but chiefly a relatively small quantity of silver as an admixture in several copper and lead minerals.

The Ores in which lead occurs in Japan are:

1.—Galena or Lead glance (sulphide of lead). We have seen several varieties; the finest kind consists of crystalline aggregates of large cubes which readily cleave in directions parallel to their faces. It is found frequently in the same veins with copper pyrites and contains often a small quantity of sulphide of silver. The extraction of lead out of this mineral is effected by a roasting process, nearly similar to our western method. In many samples we found a small quantity of silver. The largest amount of silver we found in lead glance is about 1 per cent. according to the Japanese works on this subject. Galena is found in many places in Japan, but still the quantity of lead produced by the Japanese has been small up to the present time. It is not easy to understand why lead metal has been and is still a regular article of import from Europe.

It is true, bar-iron is also an article of import although good iron ore is abundant in Japan; but this anomaly is caused by the difficulty of smelting good bar-iron out of the ores, which is not so with the extraction of lead out of galena. The latter process is much easier than the extracting copper out of copper pyrites or iron out of iron-minerals.

Lead glance occurs in the following Provinces of Japan:—

Remarks. Provinces. Places or Districts.
Good ore with 1 q. per mille silver
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Higo
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South-east part at Oshobata.
Contains silver
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Hiuga
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Go-gun, Sugiki.
Satsuma
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Jiu-ni-gun.
Bungo
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Hachi-gun, Uwaga-yama.
Together with copper-pyrites
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Bichiu
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Jiu ichi gun.
Bingo
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Jiu-shi-gun.
Contains silver
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Suwo
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Roku-gun.
Kii
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Shichi-gun.
Rikuzen
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Jiu-shi-gun.
Cho-shu
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Hagi.
Contains silver
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Rikuchu
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Jiu-gun.
Sendai
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Contains silver
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Yechizen
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Hachi-gun.
Contains silverdo.
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Iwami
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Gin-san.
Contains silverdo.
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Yechigo
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Shichi gun.
Yezo
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Near Hakodate.[4]
Dewa
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Akita, Kuwachi-dané
Mino
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Ni-jiu-ichi-gun.
Musashi
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Ni-jiu-ni-gun.
Contains much silver (1%)
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Hida
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San-gun.
Iwashiro
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Ku-gun.

Although galena is the only lead mineral used in Japan for smelting lead, there are still some other compound ores to be found, of which the following occur in the largest quantity.

2.—Lead Antimony Ores, several varieties.

Jamessonit in long radiated, fibrous crystalline masses of a leaden-grey colour.

B.—Plagionit or Rosenit in granular aggregates or amorphous masses of a dark black grey colour.

J.—Hetermorphit or Antimony feather-ore in fibrous aggregates of a dark grey colour.

All these minerals contain lead, antimony and sulphur as chief elements; often some iron and other impurities. They seem to he found at very many places in Japan. We received samples from Higo: Ohobata; Higo: Hitoyashi; the island of Amakusa; Hiüga and Satsuma. These ores have no practical value, because it is too difficult to separate the lead from the antimony by melting, and also because lend and antimony are found in better minerals, as galena and antimony glance.

Metallurgy of Lead.

The galena is first separated by mechanical treatment from the foreign stones, afterwards coarsely powdered and heated in a globular loamy furnace, the interior sides of which are covered with a layer of fine proof clay. The bottom of this furnace inclines conically, so that the smelted metal runs to the point in the midst and can be received there. The tubes of two bellows reach through opposite openings in the side of the furnace. Wood is used as fuel. When the galena is fused, it is converted by the air of the bellows, partly into sulphate of lead and partly into lead metal, whilst a portion of the sulphur escapes together with the products of combustion, as sulphurous acid. Immediately afterwards this portion of metallic lead acquires oxygen and is thus converted into oxide of lead. Another portion of the galena remains unaltered. After this roasting process the second operation commences. A fresh supply of fuel is thrown into the furnace causing a greater heat in order to convert both the sulphate of lead and the sulphide of lead into metallic lead and sulphurous acid. The fluid metal is then collected into the receiver and cooled. The lead thus obtained is very impure and contains still a large amount of oxide of lead and some sulphide of lead. It is smelted therefore again in a smaller furnace with some charcoal, in order to reduce the oxide of lead. The sulphide of lead still ingredient rises with other impurities to the surface of the melted lead and is scooped away carefully. The pure metal is then finally cast into small iron cans, or into sheaves and cakes. Lead is also obtained from litharge, produced by the cupellation process of silver, by smelting the litharge with charcoal, to reduce the oxide of lead.

The silver ores met with in Japan, are:—

1.—Dentrical native silver (silver moss). The ore seems to occur but seldom in Japan. We saw it only once in a small quantity. It does not serve for the extraction of silver.

2.—Silver glance (Jaku-ko-shi or Kin-ko; Syn. Sudzuno-yani, Mategara). This valuable silver-ore is found, though only in small quantities, in the mountain Beai, in the province Jö in Ginsan of Iwami, in Tadayama in the province of Setsu. It produces some silver but much less than the following ore, which is the chief silver-mineral of Japan.

3.—Grey Copper-ore (or Fahlertz) a very compound mineral, mentioned already (Metallurgy of Copper). This ore is worked both with copper and silver. It occurs in several places in Japan.

4.—Lead glance with a variable but small amount of silver sulphiae. This ore is also used in silver-metallurgy. The last mentioned silver-ores are found and worked at the following places in Japan. At most of these places the production of silver is, however, exceedingly small.

Remarks. Provinces. Places or Districts.
Very few
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Yamato
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Ju go-gun.
Out of Grey Copper-Ore
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Setsu
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Ju ni-gun, Tada.
Few out of Lead glance
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Musashi
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Ni, ju-ni-gun.
Few out of Lead glance
Omi
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Ju-ni gun.
Few
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Mino
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Ni junichi-gun.
In tolerable quantity out of a Rich Lead-glance
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Hida
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San-gun.
Few
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Shimotsuke
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Kugan.
Out of Silver-glance
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Iwashiro
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Kugan.
Out of Galena and grey Copper-Ore
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Rikuchu
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Out of Grey Copper-Ore
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Shi-gun.
Out of Grey Copper-Ore
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Out of Grey Copper-Ore and Galena
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Hachi-gun.
Out of Grey Copper-Ore
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Shi-gun.
Out of Galena
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Out of Galena
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Out of Grey Copper-Ore
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Hachi-gun.
Out of Silver-glance and Galena
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Roku-gun, Gin-san.
Out of Grey Copper-Ore
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Jiu-ichi-gun.
Out of Galena
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Suwo
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Roku-gun.
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Shichi-gun.
Out of Grey Copper-Ore
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Bungo
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Hachi-gun.
Out of Grey Copper-Ore and Silver-glance
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Io
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Besi-san.

Metallurgy of Silver.
Liquation and Cupellation Process.

The amount of silver smelted in Japan between the 15th and 17th century was by no means small; the Portuguese and the Dutch in the first years only of their trade with Japan, exported large quantities of this precious metal. In the year 1671, the export of silver was prohibited by the Japanese Government. It is a well known fact that in later times very little silver has been found and smelted in Japan. Lead, which contains a small quantity of silver and blister copper (ara-do) or metal mixtures, obtained from grey copper-ore, from the mine material for the metallurgy of silver. Formerly the separation of silver from lead or copper was effected chiefly in the Government refinery at Osaka, but in latter times it has also been carried on in other places. The process used by the Japanese does not differ much in principle from our Western method. The whole working is divided into four stages:

1st.—Smelting of the metal containing silver with a certain quantity of lead, in order to dissolve the silver by means of the melted lead and to obtain a compound metal, called Awasi-buki-do, copper smelted together [with lead]:

2nd.—Heating of this alloy in a kind of liquation furnace with an inclined bottom, to carry off the lead and silver in a liquid state as de namari (lead which has run out [of the alloy]. The copper and other leas fusible metals remain in on unmelted condition, as porous masses, at the bottom of the furnace. This porous metal is called Nan-ban-buki-do (copper smelted after the manner of the southern barbarians.)

3rd.—Cupellation in a low furnace with a bottom of buck-ashes, in order to obtain raw silver, called hai-buki-gin (silver smelted upon ashes).

4th.—Refining or second cupellation in a small furnace. The old Portugese had very probably made known this operation to the Japanese. Bürger (l.c.) states that the Japanese used in olden times another (Chinese) desilvering process, but this method was not very profitable and could only be used with rich ores. This old process is dessribed in an ancient Chinese Leehrols gy, called Ten-ko-kei-butsu. About the year 1590 a foreigner (Portuguese?) named Haku-Sin shewed a Japanese called Sumitomo the manner of separating silver from lead or copper, even when it occurs in a small quantity only. Sumitomo introduced the new process into his metallurgical works, rose in wealth and power, and got an Imperial patent for the purification of copper and separation of silver from lead and copper. He lived with his family in Osaka and took the family name of Haku-sui, in addition to his own, in honour of and out of gratitude to the foreigner. Bürger believes, and we think rightly, that the foreigner Haku-sui must have been a Portuguese, because the name namban-bukido (copper smelted after the manner of the southern barbarians) for the porous metal mass, left after the extraction of the lead, and the year 1590 gives some reasonable ground for this belief.

We will now proceed to the description of the desilvering process.

1st.—The silver containing raw metal (blister-copper, etc.) is mixed with variable quantities of lead (according to the amount of silver) and the whole smelted with a charcoal-fire in a small furnace of fire-proof clay. The fluid metal is then cast in round or square plates, and leaves the name of awase-buki-do.

2nd.—This alloy (awasi-buki-do) is now placed on the inclined bottom of a small liquation furnace and the whole heated gradually. The bad metal with the dissolved silver flows off from the bottom in a liquid state, de namari, whilst the copper and other less fusible metals remain in a solid condition on the hearth. Thus the lead and silver are separated from the copper and other metals. The porous masses which remain on the bottom, are afterwards smelted and purified, to obtain dry copper from them.

3rd.—The cupellation or separation of lead and silver is effected in a low furnace, with a loose covering: on account of its form, this furnace is called a “toad furnace.” The bottom of this furnace consists of a fire-proof plane, covered with a high layer of sifted wood-ashes.

The family Sumitomo exists still in Osaka. At the house of the present head of the family, in Osaka, Nagahori ichome, may be seen several old documents in relation to this fact, and also a collection of old presents, given by the former Dutch Embassies to Sumitomo when they paid the customary visit to his copperworks.

Previously washed with water to extract the soluble matter, this ash floor is stamped and levelled with great care. In the middle a small round cavity is made, to receive the smelted metal. This ash floor is carefully dried and heated in order that there may be no chinks by which the silver might be lost. The alloy of lead and silver is then placed on the bottom, the furnace is closed with a low covering of fine clay and the whole strongly heated, till the metal flows. At this high temperature the lead is oxidized and gradually absorbed as oxide by the porous material of the ash floor. The red oxide of lead or litharge forms at the end one solid mass with the bottom and is called then Mitsuda-do or Gin-rokasu, Syn. Shiro-kané-ro-nerisoko. This mixture of ash and litharge is afterwards worked for lead, for which purpose it only wants to be smelted with some charcoal, to reduce the oxide of lead. During this operation the silver is not oxidized and is therefore not absorbed by the porous ash-bottom. At last the silver, mixed with a little oxide of lead and lead metal, remains in the cavity of the cupel bottom. The furnace is then allowed to cool. The remaining metal is finally cooled with water and taken away. It bears the name of hai-buki-gin (silver smelted upon ash).

4th.—Refining the silver.

The cake of impure silver is placed in another small cupellation furnace with a fresh ash-bottom. The heat must be regulated carefully, otherwise the silver would be partly thrown away by the sudden discharge of absorbed oxygen. When nearly the whole of the lead and other impurities have been absorbed by the porous cupel, the surface of the silver becomes iridescent, a phenomenon which is caused by very thin films of oxide of lead. Immediately afterwards the silver obtains a splendid, bright surface which serves as a sign of its purity. The metal is then cooled with water and taken away.

The process here described resembles closely, as already has been said, our cupellation method, the construction of the furnaces and especially its bottom being the only differences.

The ameliorated cupellation, known as Pattinton’s desilvering process, by which even minim quantities of silver can be extracted with advantage, is as yet unknown in Japan.

The amalgamation process, which is used on a large scale in Freiburg and in America, has found no practical application in Japan.

GEERTS.

  1. Hoffmann: Japan’s Bezüge mit der Koraïschen Halbinsel und mit China pag. 133 (translation out of Nippon ki XXVII. 10 Z. Y.) edited in Siebold’s Nippon Archif VII.
  2. Hoffmann: ibidem pag. 133 (transl. out of Nippon ki and Wan-kan-nen-ki) and Wa-nen-ki oder geschichtstatuten von Japan pag 40, published in Siebold’s Nippon Archif.
  3. Francois Valentyn Oud en Nieuw Oost Indie Vo. 1. 2d Stuk. Beschryving van Japan pag. 48.
  4. Rutherford Alcock. The Capital of the Tycoon Vol. I. pa. 276.