De essaaibalans en de essaaigewichten

Het essaai/essay is het onderzoek naar het gehalte van gouden en zilveren voorwerpen. Het gehalte werd getoetst met behulp van een toetssteen en toetsnaalden. Essaaieren heeft twee betekenissen:
1. Het bepalen van het gehalte van gouden of zilveren voorwerpen
2. De testmethode om de samenstelling van een materiaal vast te stellen, zoals het percentage puur metaal in een monster van onbewerkt goud of zilver, van een ander edelmetaal of van een legering


Bij het essaaieren werd een uiterst nauwkeurige balans, de zogeheten essaaibalans, gebruikt. Wegen met een essaaibalans is, in het kader van goud- en zilverweging, feitelijk het summum van fijne weging. In vroeger tijden gebruikte men in Nederland de essaaibalans voor de meest nauwkeurige wegingen. Een dergelijke balans was oorspronkelijk bedoeld om er het kleine beetje pure edelmetaal, dat overbleef na het smelten van een vastgestelde hoeveelheid erts, mee te wegen. Afhankelijk van het resultaat van de weging werd besloten om het erts wel of niet te delven. De betekenis van essaaieren als genoemd onder punt 2. wordt om die reden hierna toegelicht.


Om de hoeveelheid puur edelmetaal in een bepaalde hoeveelheid goud- of zilvererts vast te stellen werden in de Verenigde Staten van Amerika (VS) cylindrische messing knopgewichten met de massa-aanduiding TON of A/T gebruikt. De massa-eenheid van dergelijke assaai ton gewichten (Engels: assay, Frans: essai) was 29,167 gram. Voor dit type gewichten wordt verder de term assaai ton gewichten gebruikt, dit in tegenstelling tot de term essaaigewichten. De Nederlandse essaaigewichten zijn nauwkeurige milligramgewichten, en dus hele andere gewichten dan de assaai ton gewichten.


Dergelijke essaai ton gewichten werden dus gebruikt voor een kwantitatieve kwaliteitsaanduiding van met name goud- en zilverertsen. Assaai ton gewichten werden aan het begin van de 20e eeuw in doosjes met gewichten van 4 essaai ton tot 0,05 essaai ton in de handel gebracht door onder meer de firma’s Becker's Sons te Brummen, Oertling te Londen, en in de VS door W. & L.E. Gurley te Troy in de staat New York en Troemner te Philadelphia in de staat Pennsylvania.

Tegenwoordig wordt de hoeveelheid puur edelmetaal in goud- of zilvererts, maar ook het pure metaal in andere ertsen, een erts uitgedrukt in massaprocenten. Zo moet kopererts voor een winstgevende exploitatie van koper, ongeveer 0,5 tot 5 massaprocent koper bevatten, dat is 5.000 tot 50.000 gram per ton of ppm. Er geldt:
* 1 ton = 1000 kilogram = 1000000 gram
* 0,5 massaprocent = 0,5% x 1000000 gram = 5000 gram per ton of 5000 ppm (parts per million)
* 5 massaprocent = 5% x 1000000 gram = 50000 gram per ton of 50000 ppm (parts per million)

In de VS rekende men nog lange tijd weinig met decimale eenheden. Bovendien gebruikte men voor het wegen van ertsen het Avoirdupois-systeem en voor het wegen van edelmetalen en edelstenen het Troy-systeem. Voor het economisch verantwoord delven van goud en zilver was het van belang hoeveel Troy ounces aan puur edelmetaal er aanwezig was in een Amerikaanse short-ton erts. Er gold:
* 1 Troy ounce = de massa-eenheid voor edelmetalen = 31,1034768 gram
* 1 short-ton = 2000 pond Avoirdupois = 2000 x 453,59237 gram = 907184,74 gram
* in een short-ton gaan 907184,74 gram/31,1034768 gram = 29166,6667 Troy ounces

De assaai ton gewichten zijn ingevoerd door prof. dr. C.F. Chandler van de Mijnbouwschool, Columbian College, te New York. Ze werden daar gebruikt voor het onderzoeken van erts. Prof. dr. C.F. Chandler toonde aan dat een laboratorium-massa van 29,167 gram erts evenveel milligrammen bevat als Troy ounces in een ton van 2000 pond Avoirdupois. Er gold: 29,167 gram = 907184,74/31,1034768 = 29166,6667 milligram = 29,167 gram.

Prof. dr. Chandler stelde voor om de laboratorium-massa van 29,167 gram één assaai ton te noemen.
Voor de Amerikaanse laboratorium-massa van 29,167 gram gold: 29,167 gram = 1 assaai ton = 1 essaai per ton =
1 Assay per Ton, afgekort 1 A/T of 1 TON.

Een assaai ton gewicht van 29,167 gram werd in een laboratorium gebruikt om er 29,167 gram ruwe erts mee af te wegen. Na chemische ontsluiting en analyse van dit ertsmonster bleef puur goud of zilver over, dat vervolgens zeer nauwkeurig gewogen werd. Het aantal milligrammen puur edelmetaal bepaalde het essaaigetal ofwel de hoeveelheid edelmetaal (in de VS) per short-ton erts. Er gold: het essaaigetal = hoeveelheid edelmetaal per ton erts = E/t = in Amerika A.T. = Assay per Ton.

De onderstaande berekeningen geven aan wanneer het assaai van een erts 1 is.

Het assaai van een erts is 1 als 1 short ton erts 1 Troy ounce puur metaal bevat:
* het essaai van een erts is 1 als 907184,74 gram erts 31,1034768 gram puur metaal bevat
* de verhouding is 31,1034768 : 907184,74 = 1 : 0,00003429

Het essaai van een erts is 1 als 1 essaai ton erts (29,167 gram) 0,001 gram puur metaal bevat
Als er met een gewicht van 1 assaai ton 29,167 gram ruwe erts in het laboratorium wordt afgewogen, en er na ontsluiting (in de chemie het geschikt maken van een monster voor analyse) en analyse precies 0,001 gram ofwel 1 milligram van het gewenste metaal wordt aangetoond, is het assaai van dat erts gelijk aan 1. De verhouding 0,001 : 29,167 = 0,00003429 komt namelijk overeen met de hiervoor berekende verhouding en verklaart het gebruik van de assaai ton gewichten.

Ook in het Verenigd Koninkrijk (VK) werd er een laboratorium-massa van 1 assaai ton gebruikt. Daar paste men echter geen short-ton, maar een long-ton van 1016,04691 kilogram = 1016046,91 gram toe. Er gold:
* 1 Troy ounce = de massa-eenheid voor edelmetalen = 31,1034768 gram
* 1 long-ton = 2240 pond Avoirdupois = 2240 x 453,59237 gram = 1016046,91 gram
* in een long-ton gaan 1016046,91 gram/31,1034768 gram= 32666,6667 Troy ounces

Voor de Engelse laboratorium-massa van 32,667 gram gold 32,667 gram = 1 assaai ton = 1 essaai per ton = 1 Assay per Ton, afgekort 1 A/T of 1 TON.

De firma’s Becker's Sons te Brummen vermeldt in een 'Prijs-courant van Essaai, Analytische, Pharmaceutische en andere soorten Balansen en Gewichten' uit 1908 zowel assaai ton gewichten ‘gejusteerd naar den Amerikaanschen standaard van 2000 pond voor de ton’ als assaai ton gewichten ‘gejusteerd naar den Engelschen standaard van 2240 pond per ton’.

Essaaigewichten en de essaaibalans in Nederland
Een balans die in Nederland essaaibalans wordt genoemd zal over het algemeen niet gebruikt zijn om het essaai van goud- of zilvererts te bepalen, maar eerder voor de fijnst mogelijke wegingen.
In ons land werd de essaaibalans gebruikt in combinatie met meestal uit zilver maar ook uit messing vervaardigde essaaigewichten. De Nederlandse essaaigewichten waren nauwkeurige milligramgewichten, en dus hele andere gewichten dan de volgens de Amerikaanse of Engelse standaard gejusteerde assaai ton gewichten.

De specifieke kenmerken van een essaaibalans waren:
* het geringe weegvermogen, met soms maar een maximum van 1 gram
* een dun balansjuk
* zeer lange balansarmen
* een zeer lange wijzer
* doorbroken schaar zodat het nulpunt van de wijzer zichtbaar werd in het oog

Johan Pieter Bourjé, arrondissements-ijker voor het eerste District van de provincie Zeeland, en lid van het Zeeuwsch Genootschap der Wetenschappen, schrijft in zijn publicatie Handleiding tot de verificatie der lengte-maten en gewigten, die in 1825 te Middelburg werd uitgegeven, over de esaaibalans:

‘Alles wat wij van deze werktuigen, in het algemeen, gezegd hebben, is even toepasselijk op de grootste, als op de kleinste of zoogenaamde essaaibalans, die zich van de andere slechts onderscheidt door haar uitnemend fijn en teeder maaksel; door de lengte, dun- en ligtheid harer armen, die elk, ten hoogste, een paar wigtjes behoeven te dragen; waarom deze balans 20 à 22 Ned. duimen lengte behoort te hebben, zonder dat zij gevaar loopt door te buigen; voorts‚ door de meer dan gewone scherpte van het asje en der hangpunten: welk een en ander haar ten uiterste bewegelijk maakt, terwijl hare gevoeligheid tot op ruim 0,0001 van een wigtje kan en moet gebragt worden.
Zij is dus, wel en naar den regel gemaakt zijnde, dat gansch niet gemakkelijk is, een waar en zeer teeder kunststuk, het welk, bij de behandeling en het gebruik‚ veel omzigtigheid vordert, en zorgvuldig voor den roest en andere ongemakken moetbeveiligd worden.’

Foto’s: R.J. Holtman