Das Ziel, welches mir bei der Bearbeitung des nachfolgenden Handbuches der Eisenhüttenkunde vorschwebte, war, ein Buch zu schaffen, welches vom Standpunkte des Metallurgen dem Leser ein möglichst deutliches Bild von dem Verlaufe und den Eigenthümlich - keiten der verschiedenen für die Eisendarstellung dienenden Processe, den Hilfsmitteln zur Durchführung derselben und den Eigenschaften der durch jene Processe gewonnenen Eisensorten zu liefern bestimmt sei.
Zur Erreichung eines solchen Zieles ist zwar eine sorgfältige Be - rücksichtigung der Literatur über Eisenhüttenwesen unerlässlich; ande - rerseits aber bin ich bemüht gewesen, das Buch nicht mit dem Bal - laste eines allzu umfänglichen Eingehens auf fremde Literaturerzeug - nisse zu beschweren. Abhandlungen, welche in einer Zeitschrift das volle Interesse des Lesers beanspruchen können, wirken ermüdend, wenn sie, wie es allerdings vielfach geschieht, in einem Handbuche ihrem vollen Umfange und Wortlaute nach vorgeführt werden. Nur der wesentlichste Theil ihres Inhaltes sollte für diesen Zweck benutzt werden.
Hinsichtlich der Anordnung des Stoffes bin ich insoweit einem schon vor mir vielfach betretenen Pfade gefolgt, als ich das ganze Buch in drei Hauptabschnitte zerlegte: einen allgemeinen einleitenden Theil, alsdann die Darstellung des Roheisens und endlich die des schmied - baren Eisens. Die Grenze zwischen Roheisen und schmiedbarem Eisen ist so scharf gezogen, das für die Roheisendarstellung benutzte Ver -IVVorwort.fahren, der Hochofenbetrieb, steht so selbstständig da, dass wohl kaum ein anderer Weg zweckmässiger erscheinen kann.
Weniger leicht war die Frage nach der geeignetsten Eintheilung der genannten drei Hauptabschnitte, ganz besonders der Lehre von der Darstellung des schmiedbaren Eisens, in Unterabtheilungen zu erledigen.
Bis zur Mitte dieses Jahrhunderts pflegte man die Metallurgie des kohlenstoffreicheren Stahles von der des kohlenstoffärmeren Schmiede - eisens zu trennen. Die Härtbarkeit des Stahles bildete das wesentliche Unterscheidungsmerkmal beider Eisengattungen. Durch die Einführung neuerer hochwichtiger Processe in das Eisenhüttengewerbe ist aber die Grenze zwischen Stahl und Schmiedeeisen undeutlich geworden; es ist bekannt, dass man heutzutage mit der Bezeichnung Stahl keineswegs immer den nämlichen Begriff verbindet.
Mehrfach wurde deshalb seit jener Zeit die chemische Eigenthüm - lichkeit der verschiedenen für die Darstellung schmiedbaren Eisens dienenden Processe als Mittel für die Eintheilung des ganzen Gebietes gewählt. Man unterschied Reductionsprocesse (Rennarbeiten), Frisch - processe, Kohlungsprocesse, Reinigungsprocesse.
Eine solche Eintheilung, so zweckmässig sie im ersten Augenblicke vielleicht erscheinen mag, erweist sich indess, wenn man die Processe eingehender prüft, als wenig zuverlässig und als noch weniger über - sichtlich. Bei dem Martinprocesse mit Erzen wie auch bei der selte - neren Darstellung des Uchatius-Gusstahles gehen die Oxydation der Kohle, des Siliciums, Mangans und die Reduction metallischen Eisens Hand in Hand. Beim Bessemern wie beim Martiniren findet anfäng - lich reichliche Verbrennung von Silicium, Mangan, Kohlenstoff statt; sie sind also in dem ersten Theile ihres Verlaufes wirkliche Frisch - processe. Später aber wird eine kohlenstoff - und manganhaltige Legi - rung zugesetzt, Eisenoxydul wird reducirt, Kohlenstoff und Mangan werden zugeführt; aus dem Frischprocesse ist ein Reductions - und Kohlungsprocess geworden. Wollte man also folgerecht verfahren, so müsste man den Martinprocess und das Tiegelschmelzen, je nachdem man mit oder ohne Erzen arbeitet, in ganz verschiedenen Abschnitten des Buches besprechen, ja, auch den Anfang und das Ende des Besse - mer - und Martinprocesses bei der Besprechung von einander trennen. VVorwort.Verarbeitet man aber im Martinofen Schweisseisen, so ist der Process nicht minder als die Tiegelgussstahldarstellung ein Reinigungsverfahren, bei welchem Schlacke ausgeschieden wird, und er hat volle Berechti - gung, neben dem Tiegelschmelzen an einer dritten Stelle des Buches zu erscheinen. Die ganze Anordnung des Stoffes wird solcherart schwer - fällig; man gelangt zu einer grossen Zahl scheinbar verschiedener Pro - cesse, und dem Anfänger wird es schwer, eine klare Uebersicht zu gewinnen.
Um einen kürzeren Weg einzuschlagen, wählte ich daher wie bei der ersten Eintheilung des gesammten Gebietes die Beschaffenheit der Fertigerzeugnisse als Ausgangspunkt für die Besprechung. Streng ge - sondert ist alles Schweisseisen vom Flusseisen; an diese beiden Haupt - gruppen alles schmiedbaren Eisens reihen sich das durch Glühen unter oxydirenden Einflüssen gewonnene Eisen, das Tempereisen, und end - lich der Cementstahl. Nicht minder scharf als die genannten Eisen - gruppen selbst unterscheiden sich die Processe und die Oefen für ihre Darstellung von einander; alle zu einer Eisengruppe gehörigen Arten aber besitzen gewisse Eigenthümlichkeiten, die sich vor der Besprechung der einzelnen Darstellungsmethoden gemeinschaftlich erörtern lassen. Ich brauche zur Bestätigung hierfür nur an den Schlackengehalt alles Schweisseisens, an das Verhalten alles Flusseisens beim Giessen zu erinnern.
Auf diese Weise wird die Zahl der zu besprechenden Processe geringer und die Uebersicht nicht wenig erleichtert.
Wo ich die Bezeichnung Stahl angewendet habe, ist nur das deut - lich härtbare Eisen, es möge Schweisseisen oder Flusseisen sein, dar - unter verstanden. Die Berechtigung dieser Auslegung ist in der Literatur bereits so vielfach erörtert worden, dass es keiner besonderen Be - gründung derselben an dieser Stelle bedarf. Hervorragende Metallurgen auch derjenigen Völker, welche in der Jetztzeit die Worte steel, acier in anderem Sinne gebrauchen, haben doch die grössere Zuverlässigkeit der deutschen Auslegung anerkannt.
Mehrfach sah ich mich veranlasst, in dem theoretischen Theile meines Handbuches von den Ueberlieferungen einer älteren Schule abzuweichen, wo mir dieselben einer vorurtheilsfreien Erwägung und den Fortschritten der Wissenschaft gegenüber als nicht mehr haltbarVIVorwort.erschienen. Nirgend aber habe ich neue Theorien aufzustellen ver - sucht, ohne zugleich die Gründe zu entwickeln, welche mich zu den - selben führten, sei es durch den Hinweis auf schon bekannte, aber nicht genügend beachtete, Naturgesetze, sei es durch Mittheilung der Ergebnisse zuverlässiger Versuche über den betreffenden Gegenstand. Nicht selten war ich selbst im Laufe der Jahre in der glücklichen Lage, durch eigene Versuche mir Aufklärung zu verschaffen, wenn ich Zweifel über die Ursachen dieser oder jener Erscheinung hegte; vielfach auch bin ich in meinem Bestreben durch befreundete Eisenwerke und Fach - genossen unterstützt worden. Ihnen sei an dieser Stelle mein auf - richtiger Dank ausgesprochen.
Freiberg in Sachsen, im April 1884.
A. Ledebur.
Die Ziffern an der linken Seite des Textes geben die Nummern der Figuren, die Ziffern an der rechten Seite die Seitenzahl an.
Alles technisch dargestellte und in den Handel gebrachte Eisen enthält kleinere oder grössere Mengen fremder Körper, welche dem - selben theils absichtlich, theils unabsichtlich bei der Darstellung zu - geführt wurden und seine Eigenschaften beeinflussen. Der wichtigste dieser fremden Körper, welcher, wenn auch bisweilen nur in sehr kleinen Mengen auftretend, doch in jedem Handelseisen sich findet, ist der Kohlenstoff; andere häufige Begleiter des Eisens sind Silicium, Phosphor, Schwefel, Mangan, Kupfer; weniger wichtig, obschon in kleinen Mengen fast immer nachweisbar, sind Kobalt und Nickel; mitunter finden sich Arsen, Chrom und einige andere Körper.
Eisensorten mit abweichendem Gehalte an diesen fremden Körpern zeigen oft stärkere Abweichungen in ihrem Aeussern und ihren sonstigen Eigenschaften als manche ganz verschiedene Metalle; und man trennt demnach zunächst das gesammte Handelseisen in zwei grosse Gruppen: Roheisen mit einer reichlicheren Menge jener fremden Bestandtheile und schmiedbares Eisen mit einer geringeren Menge derselben. Die physikalischen Unterschiede der beiden Eisengattungen beruhen vor - nehmlich auf der Verschiedenheit ihrer Schmelztemperaturen und ihres Verhaltens im stark erhitzten Zustande. Roheisen schmilzt leichter, d. h. in niedrigerer Temperatur und mit weniger Aufwand von Wärme, als schmiedbares Eisen; geht, ohne zu erweichen, rasch aus dem festen in den flüssigen Zustand über, wenn die Schmelztemperatur erreicht ist und umgekehrt, ist aber eben dieser letzteren Eigenschaft halber nicht schmied - bar, d. h. es erträgt, ohne geschmolzen zu werden, auch im erhitzten Zustande keine Aenderungen seiner Form durch Einwirkung äusserer Kräfte, sondern es zerbricht; schmied - bares Eisen lässt sich, wie der Name besagt, schmieden, indem es bei der Erhitzung vor dem Schmelzen allmählich erweicht, ja es besitzt häufig auch im kalten Zustande einen hohen Grad von Dehnbarkeit; aber sein Schmelz - punkt liegt höher als der des Roheisens und steigt im All - gemeinen mit der Abnahme seiner fremden Bestandtheile.
1*4Eintheilung des Handelseisens.Sofern neben Kohlenstoff keine erheblichen Mengen von fremden Körpern im Eisen zugegen sind, liegt die Grenze zwischen Roheisen und schmiedbarem Eisen bei einem Kohlenstoffgehalte von etwa 2.3 Proc.; finden sich neben Kohlenstoff aber andere Körper, insbesondere Metal - loide (Silicium, Phosphor, Schwefel), im Eisen vor, so beeinträchtigen dieselben die Schmiedbarkeit ebenfalls, das Eisen verliert schon bei einem entsprechend niedrigeren Kohlenstoffgehalte seine Schmiedbarkeit und nimmt den Roheisencharakter an.
Beide Eisengattungen zerfallen nun zunächst wieder in mehrere Klassen.
Manche Roheisensorten besitzen infolge später zu erörternder Ursachen die Eigenthümlichkeit, beim Erstarren und im glühenden Zu - stande ihren Kohlenstoff zum grossen Theile als selbstständigen Körper in Form von Graphit auszuscheiden, so dass derselbe zwischen den Krystallflächen sich einlagert, der Bruchfläche des Roheisens eine graue Farbe ertheilend, und dieses heisst alsdann graues Roheisen; bei anderen Roheisensorten verharrt der Kohlenstoffgehalt auch nach dem Erstarren im sogenannten „ gebundenen “Zustande, d. h. als ein dem Auge nicht ohne chemische Zerlegung des Roheisens erkennbarer, auf mechanischem Wege nicht von demselben trennbarer Bestandtheil des Roheisens, letzteres besitzt auf der Bruchfläche weisse Farbe und wird demzufolge weisses Roheisen genannt. In noch anderen Fällen stellt der Eisenhüttenmann für gewisse Zwecke seines Betriebes kohlenstoff - haltige Legirungen zwischen Eisen und Mangan dar, welche zwar in ihrem Aussehen und ihren Eigenschaften dem weissen Roheisen ähnlich sind, ihres hohen Mangangehaltes aber, der mitunter mehr als 80 Proc. beträgt, nicht dem Roheisen im eigentlichen Sinne zugezählt werden können und die man Ferromangane oder bei hohem Mangangehalte auch wohl Rohmangane zu benennen pflegt. Die Schmelztemperatur dieser Legirungen liegt um so höher, je reicher sie an Mangan sind; mit allen Roheisensorten aber haben sie die Eigenschaft gemein, nicht allmählich, sondern plötzlich ihren Aggregatzustand zu ändern.
Ist das Roheisen — insbesondere das graue Roheisen — durch Eingiessen in Formen zu Gebrauchsgegenständen verarbeitet (Oefen, Säulen, Gitter, Röhren u. s. w. u. s. w.), so pflegt es als Material dieser Gegenstände Gusseisen genannt zu werden. 1)Man spricht von gusseisernen Oefen, Säulen u. s. w. Die Bezeichnung als Gusseisen bleibt jedoch nur so lange gültig, als jene Gegenstände auch wirklich als Gebrauchsgegenstände zu dienen bestimmt sind. Werden sie infolge Zerbrechens oder aus anderen Ursachen dieser Bestimmung entzogen und zur Wiederverarbeitung bestimmt, so werden sie aufs Neue zu Roheisen, welches man in diesem Falle wohl Brucheisen oder Alteisen nennt, um die bereits stattgehabte Verwendung anzu - deuten.
Die an fremden Körpern, insbesondere an Kohlenstoff, reicheren Sorten des schmiedbaren Eisens besitzen die Eigenschaft der Härtbar - keit, d. h. sie zeigen, wenn sie auf etwa 500°C. erhitzt und dann rasch abgekühlt werden (durch Eintauchen in Wasser, Oel oder dergl. ), eine beträchtliche Steigerung ihrer Härte, während die Härte der kohlen - stoffärmeren Sorten durch diese Behandlung kaum merklich geändert wird. Die Grenze liegt, sofern der Gehalt des Eisens an fremden5Eintheilung des Handelseisens.Körpern neben Kohlenstoff nicht beträchtlich ist, bei etwa 0.6 Proc. Kohlenstoffgehalt, erniedrigt sich aber, wenn neben Kohle andere Körper, insbesondere Mangan, Chrom, Silicium in grösseren Mengen zugegen sind. Jene Eigenschaft der Härtbarkeit theilt das gesammte schmiedbare Eisen in zwei Klassen und zwar in: Stahl, kohlenstoff - reicher, härtbar, und Schmiedeeisen, kohlenstoffärmer, nicht härtbar.
Manche Sorten schmiedbaren Eisens erfolgen bei ihrer Darstellung in einem teigartigen Zustande, sind dabei von Schlacke durchsetzt und erfordern, um wenigstens so viel als möglich von dieser befreit zu werden, einer ausgedehnten mechanischen Bearbeitung in Schweisshitze, d. h. in derjenigen, nicht sehr weit unterhalb des Schmelzpunktes liegenden Temperatur, in welcher das schmiedbare Eisen einen weichen, bild - samen Zustand annimmt, und getrennte Eisenstäbe sich unter An - wendung eines Druckes oder von Hammerschlägen zu einem Ganzen vereinigen lassen (schweissen), während die eingeschlossenen Schlacken - theilchen durch dieselbe mechanische Einwirkung wenigstens theilweise aus dem Eisen herausgequetscht werden. Solches Eisen heisst Schweiss - eisen beziehentlich Schweissstahl. Andere Sorten dagegen erfolgen im flüssigen Zustande; eine Einmengung von Schlacke ist hierdurch ausgeschlossen, da die flüssige, specifisch leichtere Schlacke sich rasch von dem flüssigen Eisen sondert, und eine grössere Gleichmässigkeit der Eisenstäbe innerhalb desselben Querschnitts ist eine andere Folge jenes flüssigen Anfangszustandes. Man nennt diese Eisensorten Fluss - eisen (auch wohl Homogeneisen wegen jener grösseren Gleich - förmigkeit) beziehentlich Flussstahl. 1)Diese in Deutschland officiell eingeführte Eintheilung des schmiedbaren Eisens einerseits in Stahl und Schmiedeeisen gemäss der Härtbarkeit, andererseits in Schweiss - eisen und Flusseisen gemäss des ursprünglichen Aggregatzustandes, wie sie bei Ge - legenheit der Weltausstellung in Philadelphia im Jahre 1876 von einer internationalen Commission bedeutender Metallurgen vereinbart wurde, ist leider im Sprachgebrauche der Praxis, besonders in ausserdeutschen Ländern, nicht überall heimisch. In Eng - land und Nordamerika z. B. nennt man ziemlich regelmässig alles im flüssigen Zu - stande erfolgte Eisen „ Stahl “, gleichviel, ob es härtbar ist oder nicht, und unter - scheidet unter den hierher gehörigen Sorten höchstens „ harten “und „ weichen “(nicht härtbaren) Stahl; jeder Schweissstahl aber heisst ausserdem Stahl. Der Grund hierfür ist
Folgende Tabelle lässt die besprochene Eintheilung des Handels - eisens übersichtlicher erkennen.
Nicht schmiedbar, beim Erhitzen plötzlich schmelzend. Gehalt an Kohlen - stoff (Silicium, Phosphor u. s. w.) mindestens 2.3 Proc.
| 1. Graues Roheisen. Der grösste Theil des Koh - lenstoffs wird beim Erkalten graphitisch ausgeschieden. Farbe der Bruchfläche grau. In der Giesserei zu Guss - waaren verarbeitet heisst das graue Roheisen Gusseisen. | 2. Weisses Roheisen. Der grösste Theil des Koh - lenstoffs bleibt gebunden. Farbe der Bruchfläche weiss. Härter, spröder als graues Roheisen. | 3. Ferromangane. Kohlenstoffhaltige Eisen - manganlegirungen mit rei - chem Mangangehalte. Der grösste Theil des Kohlen - stoffs bleibt gebunden. Farbe der Bruchfläche weiss oder gelblich. |
Schmiedbar, beim Erhitzen allmählich erweichend. Gehalt an Kohlenstoff weniger als 2.3 Proc.
Die Anfänge der Eisendarstellung sind dunkel und reichen bei den meisten Völkern bis in die vorhistorische Zeit hinauf. Entgegen einer bis vor wenigen Jahrzehnten allgemein verbreiteten, jetzt noch vielfach herrschenden Annahme, dass der Bekanntschaft mit dem Eisen regelmässig eine sogenannte Bronzezeit vorausgegangen sei, unterliegt es neueren Forschungen zufolge kaum einem Zweifel, dass in Ländern, wo reine Eisenerze vorkamen, auch das Eisen schon vor der Bronze oder doch jedenfalls neben derselben dargestellt worden sei; aber die glänzenderen Eigenschaften der Bronze, insbesondere ihre leichtere Ver - arbeitbarkeit, ihre prächtige Farbe und ihre grössere Widerstandsfähig - keit gegen die Einflüsse der Feuchtigkeit, drängten das Eisen so lange in den Hintergrund, als der Bedarf an Metall überhaupt nicht be - deutend war. Nicht selten wird bei solchen Völkern, wo das Eisen schon vor der Bronze bekannt war, doch die bevorzugte Anwendung der letzteren die Eisendarstellung völlig zum Erliegen und in Vergessen - heit gebracht haben, bis schliesslich der überhand nehmende Bedarf an Metall dahin führte, das uralte Gewerbe wieder aufzunehmen. Denn dem Eisen der alten Zeit fehlte eben diejenige Eigenschaft, welche das jetzige Eisen zu dem wichtigsten aller Metalle erhoben hat: die Billig - keit im Vergleiche zu dem Preise anderer Metalle; es wurde erst billiger als die Noth dazu trieb, es in grösseren Mengen darzustellen und man hierbei erkannte, wie viel reicher die Erde an Eisen sei als an anderen Metallen.
Jedenfalls gebührt nicht einem einzigen Manne oder Volke die Ehre, das Eisen zuerst dargestellt und die Erfindung über die Erde verbreitet zu haben, sondern, wie noch jetzt vorhandene Spuren er - kennen lassen, wurde das Eisen in sehr verschiedenen Gegenden bereits von Volksstämmen dargestellt, welche gegenseitig von ihrem Dasein keine Ahnung hatten; noch heute werden durch Afrikareisende Völker angetroffen, welche, obwohl von dem Verkehre mit der Aussenwelt1)in dem Umstande zu suchen, dass man in früherer Zeit, wo die Härtbarkeit allgemein als Unterscheidungsmerkmal zwischen Stahl und Schmiedeeisen galt, nur den Stahl im eigentlichen Sinne zu schmelzen verstand, und dass mithin der flüssige Aggregat - zustand des erzeugten schmiedbaren Eisens auch so lange als ein charakteristisches Merkmal des Stahls gelten konnte, bis man durch neuere Methoden (Bessemer - process u. a.) auch nichthärtbares Eisen im flüssigen Zustande darstellen lernte.7Historisches und Statistisches.vollständig abgeschlossen, doch mit der Eisengewinnung in ihrer ein - fachsten Form sich vertraut zeigen, mit der Bronze oder dem Kupfer aber häufig unbekannt sind.
In den Schriften der historischen Völker lassen sich meistens Spuren ihrer Bekanntschaft mit dem Eisen bis zu den Anfängen aller schriftlichen Tradition hinauf verfolgen. In den Büchern Mosis wird mehrfach des Eisens erwähnt und Thubalkain, ein Abkömmling Kains im sechsten Gliede, wird ein „ Meister in Erz und allerlei Eisenwerk “genannt, ein Beweis, dass der Erzähler selbst die Kenntniss des Eisens als uralt betrachtet; da aber jene Bücher jedenfalls bald nach dem Auszuge der Juden aus Aegypten (1600 v. Chr.) geschrieben wurden, so lässt sich folgern, dass auch dort, wo die Juden sich 430 Jahre lang aufhielten, das Eisen um jene Zeit schon bekannt gewesen sein muss. Auch Homer erwähnt nicht selten des Eisens und Stahls, und zwar mehr als Material für den Ackerbau als für den Krieg, da die Waffen der damaligen Zeit noch aus Bronze gefertigt wurden. In Italien war das Eisen schon lange vor den Römern bekannt; in einer im Jahre 1853 zu Villanova bei Bologna aufgedeckten Todtenstadt aus voretruskischer Zeit wurden eine grosse Zahl eiserner Geräthe gefunden.
Berühmt war im Alterthume, besonders bei den Griechen, das Eisen der Chalyber, eines Volksstammes am schwarzen Meere; die Be - zeichnung χάλυψ für Eisen deutet darauf hin, dass jene die Lehrer der Griechen in der Eisendarstellung gewesen seien, und zahlreiche Reste alter Eisenhütten wurden zur Zeit des Kaisers Augustus in dem er - wähnten Lande gefunden. Eine ausgedehnte Eisenindustrie wurde zur Römerzeit, als das Eisen bereits das Material für Waffen, Rüstungen, Ackerbaugeräthe, Handwerkszeug aller Art u. s. w. bildete, in ver - schiedenen eisenerzreichen römischen Provinzen betrieben, insbesondere in Spanien, Gallien, England, Kärnten; noch jetzt werden in jenen Ländern Schlackenhalden, ja selbst Oefen und Schmelzgeräthe aus der Römerzeit gefunden. Besonderen Ruf jedoch hatte das Eisen der Serer, eines vermuthlich ostasiatischen Volksstammes, welches gemeinschaft - lich mit kostbaren Geweben nach Rom gebracht wurde und vermuth - lich mit dem heutigen Wootz - oder Damascenerstahle übereinstimmte.
Sehr einfach war natürlich die Technik der Eisengewinnung im Alterthume. Roh - und Gusseisen kannte man überhaupt nicht; durch Schmelzen von reinen Eisenerzen mit reichem Brennstoffaufwande in niedrigen Oefen oder Feuern stellte man unter starkem Eisenverluste durch Verschlackung einen Klumpen schmiedbaren Eisens dar, welcher dann ausgeschmiedet wurde. Alle Nachrichten und erhaltenen Spuren früherer eisenhüttenmännischen Thätigkeit weisen darauf hin, dass das Verfahren im Wesentlichen überall das nämliche war, welches noch heute in entlegenen, von der Cultur nicht erreichten Gegenden an - getroffen wird. Nur durch Zufall geschah es wohl mitunter, dass bei dem Schmelzprocesse die Reduction und Kohlung zu weit getrieben wurde, und dann entstand, wie Aristoteles von den schon erwähnten Chalybern berichtet, ein Eisen, welches „ wie Wasser “schmolz, weisse Farbe besass, dem Rosten weniger unterworfen war, aber erst einer „ Reinigung “durch wiederholtes Umschmelzen bedurfte, um schmiedbar8Historisches und Statistisches.zu werden, welches also thatsächlich weisses Roheisen oder ein Mittel - ding zwischen Roheisen und Stahl war.
So lange man keine Gebläse kannte, betrieb man die Oefen mit natürlichem Luftzuge und baute sie deshalb gern an Bergesabhänge oder auf Bergesspitzen; wo jedoch die Technik einigermaassen fort - geschritten war, benutzte man auch schon im frühen Alterthume ein - fache Gebläse (Bälge), welche durch menschliche Arbeit bewegt wurden. Die Benutzung der Wasserkraft zum Betriebe der Gebläse datirt erst aus dem 13. Jahrhunderte und brachte naturgemäss eine durchgreifende Umgestaltung im Eisenhüttenwesen hervor. Denn während man früher die Erze an ihrer Fundstätte verhüttet hatte, musste nunmehr das Vor - handensein der Wasserkraft den Ausschlag für die Wahl des Standortes der Hüttenanlage geben. Alte Anlagen mussten kalt gelegt und dem Verfalle übergeben, neue eingerichtet werden. Der ersparten mensch - lichen Arbeit für den Betrieb des Gebläses standen die bei der Mangel - haftigkeit der Verkehrsmittel gewiss nicht unbeträchtlichen Kosten für den weiteren Transport der Schmelzmaterialien gegenüber. Nicht ohne manches Bedenken werden unsere Vorväter an die neue Betriebsweise herangetreten sein, und erst dann werden sie sich zu diesem Schritte entschlossen haben, als sie durch den mehr und mehr wachsenden Bedarf an Eisen zu einer Ausdehnung ihres Betriebes gezwungen wurden.
Aber noch in anderer Hinsicht knüpften sich schwerwiegende Folgen an die neue Einrichtung. Die Möglichkeit, grössere Windmengen und stärkere Windpressungen als bisher durch Benutzung der Elementar - kraft zu erzeugen, gab Veranlassung, die Schmelzöfen zur besseren Wärmeausnutzung und Erzielung einer grösseren Production über ihr bisheriges Maass hinaus zu erhöhen; in den grösseren Ofen aber fand ein vollständigerer Reductions - und Kohlungsprocess statt, und statt des Klumpens schmiedbaren Eisens erhielt man Roheisen, dessen flüssiger Zustand bei der bereits in Blüthe stehenden Technik der Metallgiesserei auf seine Verwendbarkeit zur Gusswaarendarstellung hinwies. So be - gann die gewerbsmässige Roheisendarstellung; einen Schritt weiter, und man fand, dass beim wiederholten Umschmelzen der beim Giessen ent - stehenden Abfälle diese sich allmählich in schmiedbares Eisen um - wandelten, wodurch die bis dahin gebräuchliche Darstellung schmied - baren Eisens aus den Erzen in den Hintergrund gedrängt und die Bahn für das heutige System der Eisendarstellung im Grossen ge - brochen wurde.
Wesentliche Fortschritte seit jener Zeit traten dann erst wieder hervor, als man im 18. Jahrhunderte, durch den überhand nehmenden Holzmangel gezwungen, anfing, mineralische Brennstoffe statt der bis dahin ausschliesslich benutzten Holzkohlen für den Eisenhüttenbetrieb zu verwenden, und als anderntheils durch die Erfindung der Dampf - maschine nicht allein der Eisenindustrie ein grösseres Feld als bisher eröffnet, sondern sie auch von jener immerhin lästigen Fessel befreit wurde, durch welche sie fast ein halbes Jahrtausend an den Lauf fliessender Gewässer gebannt war. Rascher als früher in Jahrhunderten schritt jetzt in Jahrzehnten die Eisenindustrie vorwärts, und rasch folgte eine Erfindung auf die andere.
9Historisches und Statistisches.Dennoch würde das Eisenhüttengewerbe niemals auch nur annähernd jene ungeheure Ausdehnung erlangt haben, welche es in der Jetztzeit besitzt, wenn nicht an die Erfindung der Dampfkraft sich fünfzig Jahre später eine Anwendung derselben gereiht hätte, welche berufen war, die tiefsten Einflüsse auf Cultur und Wirthschaft der Völker zu üben: die Benutzung des Dampfes zum Eisenbahnbetriebe im Jahre 1825. Ein Netz eiserner Schienen, von Jahr zu Jahr wachsend und infolge des Verschleisses einer stetigen Ergänzung bedürftig, dehnte sich und dehnt sich noch heute allmählich über das bewohnte Festland aus; ausser den Schienen bestehen zahlreiche andere Hilfsmittel des Eisen - bahnbetriebes aus Eisen. Nunmehr war der Verwendung des Eisens ein Feld eröffnet, wie es schwerlich Jemand zuvor zu träumen gewagt hätte, ein Feld, welches sich von Jahr zu Jahr mit reissender Schnellig - keit erweiterte. Ein deutliches Bild dieser Steigerung des Bedarfs an Eisen erhält man durch Ziffern. Die jährliche Eisenproduction Gross - britanniens betrug
Es ist leicht erklärlich, dass in den ersten Jahrzehnten nach der Einführung der Eisenbahnen die Zunahme der Eisenerzeugung vorzugs - weise deutlich in Grossbritannien, dem Heimathlande der Dampfkraft und dem an Materialien und Hilfsmitteln für die Eisenindustrie so überaus reichen Lande, hervortrat; allmählich aber begann auch in den übrigen Ländern ein mächtiger Aufschwung der Eisenindustrie. Bei - spielsweise betrug die Roheisenproduction der ganzen Erde in Tonnen (abgerundet):
Es ergiebt sich aus dieser Tabelle, dass unter allen eisenerzeugen - den Ländern Grossbritannien den entschiedenen Vorrang behauptet; aber sein Antheil an der Gesammtproduction der Erde verringert sich naturgemäss mehr und mehr, je stärker die Eisenindustrie auch in anderen Ländern sich ausdehnt, und beträgt z. B. im Jahre 1870 50 Proc., im Jahre 1878 46 Proc., im Jahre 1880 und 1881 43 Proc. der ge - sammten Eisenerzeugung. Das stärkste Wachsthum zeigt die Eisen -10Ueber Verbrennung, Reduction, Wärmeerzeugung und Wärmeabgabe.industrie der Vereinigten Staaten, welche ihrer Leistung nach die zweite Stelle, und Deutschlands, welche die dritte Stelle einnimmt; in beiden Ländern stieg innerhalb elf Jahren die Menge des gewonnenen Eisens auf mehr als das Doppelte.
a. Eintheilung des Eisens.
b. Historisches.
c. Statistisches.
Verbrennung im allgemeinsten Sinne nennen wir jede chemi - sche Vereinigung eines Körpers mit Sauerstoff (Oxydation); im engeren Sinne sprechen wir von Verbrennung nur dann, wenn eine solche Wärmeentwickelung damit verknüpft ist, dass der brennende Körper ein Erglühen zeigt.
Der dem Verbrennen entgegengesetzte Vorgang ist die Reduction, d. h. die Abscheidung eines einfachen Körpers aus einem zusammen - gesetzten, beziehentlich einer sauerstoffärmeren Verbindung aus der sauerstoffreicheren; allgemein auch die Abscheidung eines Körpers, ins - besondere Metalls, aus einer Verbindung (mit Schwefel, Arsen u. s. w.).
Wird bei der Oxydation eines Körpers Wärme erzeugt, so ist genau dieselbe Wärmemenge erforderlich, um die Reduction desselben aus der Verbindung zu bewirken, welche aus dem Verbrennungs -11Verbrennung und Reduction.processe hervorging. Die Kenntniss dieser Wärmemengen ist von Wichtigkeit für das Verständniss und die richtige Beurtheilung metal - lurgischer, insbesondere auch eisenhüttenmännischer Processe.
Reduction und Oxydation (Verbrennung) gehen gewöhnlich neben einander her; zur Reduction eines Körpers wird ein anderer benutzt, dessen Vereinigungsbestreben zum Sauerstoff (beziehentlich zum Schwefel u. s. w.) grösser ist als das des ersten, so dass er diesem seinen Sauerstoff u. s. w. entzieht, dabei selbst mit demselben sich chemisch verbindend. Ist die Verbrennungswärme des reducirenden Körpers grösser als diejenige des reducirten, so wird bei diesem Vorgange Wärme gewonnen und es tritt Temperatursteigerung ein; im entgegen - gesetzten Falle wird Wärme verbraucht und muss von aussen her, d. h. aus einer besondern Wärmequelle, ersetzt werden, wenn nicht Abkühlung eintreten soll, welche unter Umständen ein Aufhören des Reductions - processes zur Folge haben kann.
Nur wenige Körper wirken bei gewöhnlicher Temperatur oxydirend beziehentlich reducirend auf einander. Bei allen hüttenmännischen Processen ist eine erhöhte Temperatur erforderlich, welche das Oxy - dationsbestreben des als Reductionsmittel dienenden Körpers (seine Ver - wandtschaft oder Affinität zum Sauerstoff u. s. w.) steigert; selbst - verständlich wird aber durch diese Einwirkung der gesteigerten Tempe - ratur überhaupt nur dann eine Reduction eintreten können, wenn nicht auch die Verwandtschaft des anderen Körpers, welcher reducirt werden soll, in dem gleichen Maasse zunimmt. Mit anderen Worten: Reduction durch Einwirkung zweier Körper im erhitzten Zustande auf einander ist die Folge einer durch die Erhitzung bewirkten einseitigen Steige - rung der Verwandtschaft des als Reductionsmittel dienenden Körpers zum Sauerstoff u. s. w.; unter Umständen auch einer durch die Er - hitzung hervorgerufenen einseitigen Verringerung der Verwandtschaft des aus einer Verbindung zu reducirenden Körpers. 1)Es ist bekannt, dass manche Körper schon durch einfache Erhitzung ohne Einwirkung eines zweiten Körpers zerlegt — diessociirt — werden. Je näher die Temperatur diesem Dissociationspunkte rückt, desto geringer wird gewöhnlich die Verwandtschaft der verbundenen Körper, desto leichter ist Reduction zu bewirken.
Diese Thatsache, so leicht verständlich sie auch ist, wird vielfach bei dem Studium metallurgischer Processe unbeachtet gelassen, und man erschwert sich dadurch nicht unwesentlich das Verständniss der - selben. Es folgt aus jenen Beziehungen zwischen Temperatur und chemischer Verwandtschaft, dass, wie die Praxis bestätigt, nicht allein die Reductionstemperaturen für verschiedene Körper und auch bei An - wendung verschiedener Reductionsmittel sehr verschieden sein können, sondern dass auch Reductionsmittel, welche in dem einen Falle benutz - bar sind, doch in anderen Fällen, d. h. bei anderen zu reducirenden Körpern, oft vollständig wirkungslos bleiben, sofern es eben nicht gelingt, ihre Verwandtschaft zum Sauerstoffe u. s. w. durch Erhitzung auf einen höheren Grad als bei dem zu reducirenden Körper zu steigern. Von diesen Umständen muss die Wahl des Reductionsmittels wie die Höhe der anzuwendenden Temperatur abhängig sein.
Bei den Reductionsprocessen der Eisendarstellung werden fast12Ueber Verbrennung, Reduction, Wärmeerzeugung und Wärmeabgabe.ausschliesslich Sauerstoffverbindungen (Oxyde) reducirt und es kommen dabei vorwiegend zwei Reductionsmittel zur Anwendung: Kohlenstoff und Kohlenoxydgas. Bei der Anwendung von Kohlenstoff ist das Er - gebniss des Zersetzungs - und Verbrennungsprocesses Kohlenoxydgas neben dem reducirten Körper, bei Anwendung von Kohlenoxydgas erfolgt Kohlensäure. Bezeichnet man allgemein das zu reducirende Oxyd mit RO, so lässt sich der Vorgang in beiden Fällen darstellen durch die Formeln: 〈…〉 ...... (1) 〈…〉 ...... (2)
Es bedarf keiner Erwähnung, dass unter Umständen das bei dem Vorgange Nr. 1 erfolgende Kohlenoxydgas zu einem abermaligen Reduc - tionsprocesse nach Formel 2 benutzbar bleiben kann. Das Verhalten der beiden reducirenden Körper gegenüber den verschiedenen hier in Betracht kommenden Oxyden ist jedoch ein wesentlich abweichendes.
Die Oxydationstemperatur des Kohlenstoffes liegt — abweichend nach seiner äusseren Beschaffenheit (Holzkohle, Koks, Anthracit, Graphit u. s. w.) — bei 400 — 800°C. 1)Durch freien Sauerstoff wird allerdings Kohlenstoff auch schon bei gewöhn - licher Temperatur, wenn auch sehr langsam, zu Kohlensäure oxydirt. Vergl. Poggen - dorff’s Annalen, Bd. CIX, S. 353.; unterhalb dieser Temperatur vermag also der Kohlenstoff nicht als Reductionsmittel zu wirken. Die Begierde des Kohlenstoffes, sich mit Sauerstoff chemisch zu vereinigen, seine Verwandtschaft zum Sauerstoffe, wächst aber von jener Entzündungs - temperatur an aufwärts in sehr starkem Maasse und erreicht erst in heller Weissgluth ihren höchsten Grad. Das Kohlenoxydgas aber, welches aus der Oxydation des Kohlenstoffes bei der Benutzung des - selben zur Reduction anderer Körper hervorgeht, ist auch in den höchsten in unseren Oefen erreichbaren Temperaturen beständig, es wird weder in merkbarem Grade dissociirt noch vermag es oxydirend auf andere Körper zu wirken, ein Umstand, welcher in sehr naher Beziehung zu der soeben erwähnten Steigerung der Verwandtschaft des Kohlenstoffes zum Sauerstoffe durch Temperaturzunahme steht, und ohne welchen diese nicht möglich sein würde. Körper, deren Verwandtschaft zum Sauerstoffe durch Erhitzen nicht in dem gleichen Maasse wie die - jenige des Kohlenstoffes gesteigert wird, lassen sich also häufig aus ihren Oxyden durch starke Erhitzung mit Kohlenstoff reduciren, auch wenn sie in weniger hohen Temperaturen — beispielsweise in Roth - gluth — vollständig widerstandsfähig gegenüber der Einwirkung des Kohlenstoffs sein sollten. In dieser Weise verhalten sich z. B. Kalium, Natrium, Mangan u. s. w.; und gerade jene dem Kohlenstoffe eigenthüm - liche Eigenschaft, durch Erhitzung seine Verwandtschaft zum Sauer - stoffe in stärkerem Maasse als viele andere Körper zu steigern, erhebt ihn zu einem der vorzüglichsten Reductionsmittel in hohen Tempe - raturen.
Kohlenoxyd dagegen besitzt in niedrigeren Temperaturen eine starke Neigung, durch Aufnahme eines zweiten Atomes Sauerstoff Kohlensäure zu bilden. Bei einer Temperatur von 400° wird es durch13Verbrennung und Reduction.fremden Sauerstoff oxydirt; ja, durch die Anwesenheit gewisser Körper wird es schon bei noch niedrigerer Temperatur — zwischen 300 und 400° — zum Zerfallen gebracht, indem Kohlensäure und fester Kohlenstoff entstehen: 〈…〉 , ein Vorgang, welcher später (diese Abtheilung, VII) ausführlichere Be - sprechung finden wird. Die aus der Oxydation des Kohlenoxydes hervorgehende Kohlensäure aber zeigt um so geringere Beständigkeit, je höher die Temperatur steigt. Sie beginnt schon bei ca. 1200°C. in Kohlenoxyd und Sauerstoff zu zerfallen und kann bei 2000°C. über - haupt nicht mehr bestehen. Es folgt hieraus von selbst, dass eine Ver - brennung des Kohlenoxydes zu Kohlensäure immer schwieriger wird, sobald jene Temperaturgrenze überschritten ist, und es ist leicht erklärlich, dass, wie die Erfahrung lehrt, die Kohlensäure in höheren Temperaturen kräftig oxydirend auf andere Körper einwirkt, deren Verwandtschaft zum Sauerstoffe in jenen Temperaturen höher als die des Kohlenoxydes ist. Eben deshalb verliert aber das Kohlenoxyd um so mehr an redu - cirender Kraft, je höher die Temperatur über eine gewisse Grenze hinaus steigt, welche durch die Oxydationsfähigkeit des zu reducirenden Körpers in höheren Temperaturen gegeben ist; und ein und dasselbe Gemisch von Kohlensäure und Kohlenoxyd (welches stets entsteht, sobald ein kohlenoxydhaltiger Gasstrom Reduction ausübt) kann in niedrigeren Temperaturen reducirend, in höheren Temperaturen oxydirend auf den nämlichen Körper einwirken. Nach Versuchen von L. Bell verhält sich ein Gemisch beider Gase gegenüber metallischem Eisen neutral, d. h. es wirkt weder reducirend noch oxydirend, wenn es
enthält.
Durch den gasförmigen Zustand des Kohlenoxydes wird seine Be - rührung mit zu reducirenden festen Körpern erleichtert; es umhüllt dieselben, dringt in die Poren derselben ein u. s. w. Zwischen einem festen Körper und Kohle dagegen ist die gegenseitige Berührung um so unvollkommener, je grobstückiger beide sind; sie wird vergrössert, wenn Schmelzung des ersteren eintritt.
Alle diese Unterschiede in dem Verhalten der Kohle und des Kohlenoxydes liefern eine genügende Erklärung für die Thatsache, dass für Reductionsprocesse, welche in niedrigeren Tempe - raturen ausführbar sind, Kohlenoxyd das geeignetere Reductionsmittel ist, während Kohle als Reductionsmittel um so werthvoller wird, je höher die Temperatur steigt, und in den höchsten Temperaturen unserer Oefen einzig und allein zur Reduction benutzbar bleibt. Metalle, deren Oxyde durch Kohlenoxyd reducirbar sind, nennen wir leicht redu - cirbar, solche, die nur noch durch Kohle in Weissgluth reducirt werden können, schwer reducirbar.
Aus jener oxydirenden Wirkung der Kohlensäure in höheren Temperaturen erklärt sich dann auch leicht die bekannte Erscheinung,14Ueber Verbrennung, Reduction, Wärmeerzeugung und Wärmeabgabe.dass Kohle durch Kohlensäure verbrannt werden kann, wobei Kohlen - oxyd entsteht: 〈…〉 ; und zwar geht diese Verbrennung des Kohlenstoffes, beziehentlich diese Reduction der Kohlensäure um so rascher, vollständiger vor sich, in je höherer Temperatur beide Körper einander berühren.
Es ergiebt sich ferner aus den geschilderten Einflüssen der Tempe - ratur auf die Verbrennung des Kohlenstoffes und des Kohlenoxydes sowie aus dem Verhalten der Kohlensäure in hohen Temperaturen der wichtige Satz: bei der Oxydation von Kohle durch atmo - sphärischen Sauerstoff entsteht in niedrigerer Temperatur vorwiegend Kohlensäure, in höherer Temperatur vor - wiegend Kohlenoxyd, sofern die ausreichende Menge Kohlenstoff zur Bildung des letzteren (wobei die doppelte Menge Kohle als bei Kohlensäurebildung durch die gleiche Menge Sauerstoff verbrannt wird) zugegen ist. 1)In vielen technischen Werken, Zeitschriften u. s. w. findet man fälschlich die entgegengesetzte Behauptung ausgesprochen, nämlich, dass Kohlensäure das Er - gebniss einer Verbrennung in hoher Temperatur sei, ja, dass zur Kohlensäurebildung überhaupt eine hohe Temperatur erforderlich sei. Manche Begriffsverwirrung ist durch diese irrige Anschauung, welche mit den Erscheinungen der Praxis im Wider - spruche steht, schon hervorgerufen worden. Eine ausführlichere Widerlegung derselben findet der Leser in der Abhandlung des Verfassers: Wird durch hohe Temperatur Kohlensäure - oder Kohlenoxyd-Bildung befördert? „ Stahl und Eisen “1882, S. 356.
Aehnlich wie Kohlenoxyd verhält sich Wasserstoff als reducirender Körper. Bei der Verbrennung desselben entsteht Wasserdampf; aber derselbe wird bereits bei 1000°C. dissociirt und wirkt schon in niedrigerer Temperatur oxydirend, wenn er mit Körpern zusammentrifft, deren Ver - wandtschaft zum Sauerstoff durch Erwärmung gesteigert wird. So wird glühende Kohle durch Wasserdampf in höherer Temperatur zu Kohlen - oxyd, in weniger hoher Temperatur zu Kohlensäure verbrannt: 〈…〉 〈…〉 und das Erzeugniss dieses Processes ist das in jüngster Zeit so vielfach besprochene Wassergas.
Es folgt hieraus, dass auch Wasserstoffgas, welches als zufälliger Bestandtheil der Gase mancher Oefen in nicht ganz unerheblichen Mengen auftritt, als Reductionsmaterial nur für leicht reducirbare Oxyde geeignet ist.
Durch Gegenwart dritter Körper, welche das Bestreben besitzen, mit den Erzeugnissen des Reductions - beziehent - lich Oxydationsprocesses Verbindungen einzugehen, wird dieser Process oft in merkbarer Weise befördert. So z. B. ist Silicium aus der Kieselsäure durch Kohle allein auch in hellster Weissgluth nicht reducirbar, besitzt aber eine starke Verwandtschaft zum Eisen. Hieraus erklärt sich, dass bei Gegenwart von metallischem15Vollständige und unvollständige Verbrennung.Eisen schon in Rothgluth Silicium reducirt und von dem Eisen auf - genommen werden kann. Eine noch stärkere Verwandtschaft zum Eisen als Silicium besitzt Phosphor. Aus geschmolzenem Eisen wird daher auch unter kräftig oxydirenden Einwirkungen Phosphor nicht abge - schieden, so lange eine kieselsäurereiche Schlacke, welche keine Neigung besitzt, Phosphorsäure aufzunehmen, zugegen ist; aber die Abscheidung gelingt bei Anwesenheit basischer Körper, welche Phos - phate zu bilden geneigt sind. Viele andere Erscheinungen der Praxis lassen sich auf ähnliche Vorgänge zurückführen.
Man nennt die Verbrennung eines Körpers vollständig, wenn die Verbrennungserzeugnisse (welche bei den gewöhnlichen Brennstoffen gasförmig sind) keine brennbaren Bestandtheile mehr enthalten. Ver - brennt man Kohle, so enthalten die Verbrennungserzeugnisse bei voll - ständiger Verbrennung neben dem etwa vorhandenen überschüssig zugeleiteten Sauerstoff nur noch Stickstoff (aus der Verbrennungsluft stammend) und Kohlensäure; verbrennt man flammende Brennstoffe, so tritt noch Wasserdampf als Verbrennungserzeugniss zu den soeben genannten. Unvollkommen würde die Verbrennung sein, wenn sich Kohlenoxyd, Kohlenwasserstoffe, Destillationserzeugnisse (Theer, Rauch) mit den Verbrennungsgasen gemischt befänden.
Sofern es sich bei der Verbrennung eines Brennstoffes darum handelt, eine möglichst grosse Wärmemenge zu erzeugen, wird man darnach trachten müssen, eine möglichst vollständige Verbrennung zu bewirken; denn jeder unverbrannt gebliebene Bestandtheil der Ver - brennungsgase ist gleichbedeutend mit einem Wärmeverluste. Obschon die Mittel, welche man zur Erreichung dieses Zieles anzuwenden hat, unter verschiedenen Verhältnissen (bei verschiedenen Brennstoffen, ver - schiedenen Feuerungseinrichtungen u. s. w.) verschieden sein können, lassen sich doch auch einige allgemein gültige Regeln dafür aufstellen.
1. Vollständige Verbrennung ist nur bei einem Ueber - schusse von Sauerstoff zu ermöglichen. Verbrennt man also gasförmige Körper durch atmosphärische Luft, so muss mit denselben soviel der letzteren gemischt werden, dass mehr Sauerstoff zugegen ist, als zur vollständigen Verbrennung erforderlich gewesen sein würde; verbrennt man festen Brennstoff auf einem Roste, so muss zwischen den Spalten des letzteren und den Stücken des ersteren hindurch so viel Luft ihren Weg finden, dass nicht allein die vom Roste auf - steigenden, die Flamme bildenden Gase dadurch verbrannt werden können, sondern dass auch noch überschüssiger Sauerstoff in dem auf - steigenden Gasgemenge zugegen ist.
2. Eine hohe Temperatur in dem Verbrennungsraume befördert die chemische Vereinigung zwischen dem Sauer - stoff und den brennbaren Bestandtheilen und erleichtert somit die vollständige Verbrennung. Der nach 1) erforder - liche Sauerstoffüberschuss kann geringer sein, wenn die Temperatur hoch ist.
16Ueber Verbrennung, Reduction, Wärmeerzeugung und Wärmeabgabe.Die Anwendung dieses unzweifelhaft an und für sich vollständig richtigen Lehrsatzes muss jedoch mit Vorsicht und stets unter Berück - sichtigung des Lehrsatzes 1) geschehen, wenn nicht Irrthümer und fälschliche Schlussfolgerungen daraus hervorgehen sollen.
Wir wissen z. B., dass Kohlensäure in Temperaturen über 2000°C. nicht mehr bestehen kann und schon in noch niedrigerer Temperatur (1200 — 2000°) theilweise dissociirt wird; und dass Wasserdampf sich ähnlich verhält. In Säuren, wo derartige hohe Temperaturen herrschen, kann also eine unmittelbare, rasche, vollständige Verbrennung kohlen - stoff - oder wasserstoffhaltiger Brennstoffe (Kohle, Kohlenoxyd, Kohlen - wasserstoffe) nicht stattfinden, sondern es wird Sauerstoff neben kohlen - stoffhaltigen Gasen beziehentlich neben Wasserstoff zugegen sein. Bei der Fortbewegung dieses Gasgemenges aber tritt unvermeidlich Ab - kühlung ein; und sobald infolge davon die Temperatur sinkt, erfolgt Vereinigung des Sauerstoffes mit den brennbaren Bestandtheilen. Auf diese Weise erklärt sich die Entstehung einer langen Flamme in Räumen mit sehr hoher Temperatur.
Trifft freier Sauerstoff auf Kohlen im festen Zustande, so wird eine um so grössere Menge derselben verbrannt werden und eine um so geringere Menge des Sauerstoffes unverzehrt bleiben, je höher die Temperatur an der Stelle ist, wo die Kohlen sich befinden. Gerade deshalb aber, gerade weil die Verwandtschaft des Kohlenstoffes zum Sauerstoffe in der höheren Temperatur sich steigert, entstehen, wie schon oben (S. 14) betont wurde, zunächst um so reichlichere Mengen von Kohlenoxyd (bei dessen Bildung die doppelte Menge Kohlenstoff als bei Kohlensäurebildung verbrannt wird), je stärker die Kohlen erhitzt sind. In einem Gasgenerator, in welchem atmosphärische Luft durch eine hohe Schicht glühender Kohlen geleitet wird, ist die Ausbeute an brenn - barem Kohlenoxyd um so beträchtlicher, der Gehalt des Gases an Kohlen - säure um so geringer, je höher die Temperatur im Generator ist; bei einem Roste, auf welchem Holzkohlen oder Koks verbrannt werden, sehen wir, so lange die Temperatur niedrig ist, keine Spur einer Flamme, die Verbrennungsgase bestehen aus Kohlensäure nebst Stick - stoff, wenig Kohlenoxyd und noch reichlichen Mengen unverzehrten Sauerstoffes; steigt die Temperatur, so entwickelt sich eine blaue Flamme, welche grösser und grösser wird, ein Beweis, dass zunächst auf dem Roste Kohlenoxydgas entstand, welches erst oberhalb der Kohlen - schicht durch noch vorhandenen oder von aussen zutretenden Sauerstoff verbrannt wird.
Der scheinbare Widerspruch zwischen diesen Thatsachen und der im Lehrsatze 2) ausgesprochenen Behauptung, dass eine hohe Temperatur die vollständige Verbrennung befördert, löst sich ohne Schwierigkeit, wenn man die in Lehrsatz 1) gegebene Regel in Mitberücksichtigung zieht, nach welcher eine vollständige Verbrennung — in diesem Falle also Kohlensäurebildung — nur bei einem Sauerstoffüberschusse möglich ist. Wenn aber in einem Gasgenerator, auf einem Roste und in ähnlichen Fällen durch hohe Temperatur die Verwandtschaft des Kohlen - stoffes zum Sauerstoffe gesteigert wird, so verschwindet eben infolge dieses Umstandes der freie Sauerstoff mehr und mehr, indem er zur reichlicheren Kohlenoxydgasbildung verwendet wird; und die erste Be -17Vollständige und unvollständige Verbrennung.dingung zur Erzielung einer vollständigen Verbrennung bleibt somit unerfüllt. Auch eine gewöhnliche Rostfeuerung würde bei sehr hoch gesteigerter Temperatur, in welcher rasch der zutretende Sauerstoff zur Kohlenoxydgasbildung verzehrt wird, zum Gasgenerator werden, wenn nicht in der Wirklichkeit infolge des allmählichen Verbrennens der Kohlenstücke die Zwischenräume zwischen denselben immer beträcht - licher würden, die Menge des unverzehrt hindurchgehenden, mit dem auf - steigenden Kohlenoxyd sich mischenden Sauerstoffes demnach immer mehr zunähme; und wenn nicht andererseits jede Aufschüttung frischen Brenn - stoffes auf den Rost wieder eine Temperaturerniedrigung nach sich zöge.
3. Innige Mischung der Brennstoffe mit der Verbren - nungsluft erleichtert die vollständige Verbrennung. Die Gründe hierfür sind leicht einzusehen. Wie bei jedem anderen chemischen Vorgange wird die Vereinigung durch eine ausgedehnte gegenseitige Berührung befördert, welche durch innige Mischung hervor - gerufen wird. Daher verbrennen gasförmige Brennstoffe, welche sich ohne Schwierigkeit mit der Verbrennungsluft mischen lassen, durch - schnittlich leichter und mit geringerem erforderlichen Luftüberschusse als feste; ähnlich wie gasförmige Brennstoffe verhalten sich staubförmige, welche, mit Luft innig gemischt, in den Verbrennungsraum eingeführt werden (vergl. Crampton’s Puddelofen in Abtheilung III).
4. Eine Verdünnung der chemisch thätigen Stoffe (Sauerstoff einerseits, Kohlenstoff und Wasserstoff ande - rerseits) erschwert die vollständige Verbrennung.
Die atmosphärische Luft besteht bekanntlich aus ungefähr 77 Ge - wichtstheilen Stickstoff und nur 23 Gewichtstheilen Sauerstoff. Letzterer gelangt also in stark verdünntem Zustande zur Wirkung und hieraus erklärt sich die weit kräftigere Wirkung reinen Sauerstoffgases. Ver - brennt aber ein Körper mit Flamme, d. h. unter Entwickelung und Fortbewegung brennbarer Gase, so wird an irgend einer Stelle der Flamme der noch vorhandene Sauerstoff um so stärker auch mit den bereits entstandenen Verbrennungserzeugnissen incl. des bei der bereits stattgehabten Verbrennung zurückgebliebenen Stickstoffes verdünnt sein, je weiter diese Stelle vom Entzündungspunkte, d. h. von der Wurzel der Flamme, entfernt ist. Die Verbrennung würde also nach der Spitze der Flamme zu immer schwieriger werden, wenn sie nicht andererseits durch die nach derselben Richtung hin stattfindende Zu - nahme der Temperatur — eine Folge der bereits stattgehabten theil - weisen Verbrennung — befördert würde. Trotzdem erhält man, wie bekannt, nicht selten eine an der Spitze schmauchende Flamme, wenn man nicht besondere Kunstgriffe anwendet, um die Verbrennung an dieser Stelle zu erleichtern.
Aus dem benachtheiligenden Einflusse der Verdünnung der ver - brennenden Körper durch andere Stoffe folgt auch, dass jeder Luft - überschuss, obschon nach Lehrsatz 1) für die vollständige Verbrennung unerlässlich, doch in anderer Hinsicht erschwerend auf dieselbe einwirkt; oder dass, mit anderen Worten, eine Grenze für diesen Luftüberschuss gegeben ist, abhängig von der Beschaffenheit des Brennstoffes, der Feuerung u. s. w., über welche hinaus die Vollständigkeit der Ver - brennung durch einen weiteren Ueberschuss leiden würde.
Ledebur Handbuch. 218Ueber Verbrennung, Reduction, Wärmeerzeugung und Wärmeabgabe.5. Bei Anwendung stückförmiger Brennstoffe wird die Verbrennung zu Kohlensäure durch verhältnissmässig geringe von denselben dargebotene Oberfläche befördert; dichte und grossstückige Brennstoffe liefern daher reich - lichere Mengen von Kohlensäure als poröse und klein - stückige.
Je geringer die von dem Brennstoffe dargebotene Oberfläche ist, desto grösser ist das Verhältniss zwischen den vorhandenen Sauerstoff - atomen und den von denselben berührten Kohlenstoffatomen, desto grösser mithin der augenblickliche Sauerstoffüberschuss, desto reichlicher entsteht Kohlensäure. Daher ist das Verhältniss der entstehenden Kohlensäure zum entstehenden Kohlenoxyd unter übrigens gleichen Verhältnissen weit grösser, wenn Koks als wenn Holzkohlen, die eine erheblich geringere Dichtigkeit besitzen, verbrannt werden. In der - selben Weise wie freier Sauerstoff verhält sich Kohlensäure, wenn die - selbe durch glühende Kohlen geleitet wird; d. h. von den letzteren wird durch die Kohlensäure eine um so geringere Menge verbrannt, die Kohlensäure wird um so unvollständiger reducirt, je dichter die Kohlen sind. Bell1)The Journal of the Iron and Steel Institute 1872 I, p. 74; Jahrbuch der Bergakademieen zu Leoben und Pribram Band XXI, S. 234. fand z. B. nach dem Hinüberleiten von Kohlen - säure über glühende Kohlen in dem Gasgemenge:
In naher Beziehung zu diesen Einflüssen der Dichtigkeit des Brennstoffes auf die Vollständigkeit der Verbrennung steht bei An - wendung von Gebläsewind die Thatsache, dass stark gepresster Wind Kohlenoxydgasbildung, weniger stark gepresster Kohlensäurebildung befördert. Denn in je stärker gepresstem Zustande der Wind zwischen die Stücke und in die Poren des Brenn - stoffes eindringt, je weniger Raum er selbst also einnimmt und je weniger Oberfläche er darbietet, desto grösser ist das Verhältniss der vom Brennstoffe ihm gebotenen Fläche, desto mehr Atome Kohlenstoff werden durch die gleiche Menge Sauerstoff verbrannt, desto reichlicher wird Kohlenoxydgas entstehen. Pressung des Windes wirkt also ebenso wie Porosität des Brennstoffes; und aus den nämlichen Ursachen.
6. Bei Verbrennung gasförmiger Brennstoffe wird die vollständige und rasche Verbrennung befördert, wenn die Verbrennungsluft und die zu verbrennenden Gase in ver - schiedener Richtung und mit verschiedener Geschwindig - keit auf einander treffen. Die Richtigkeit dieses Lehrsatzes lässt sich leicht aus dem Umstande herleiten, dass die Mischung von Gas und Luft durch jene Verschiedenheiten in der Richtung und Ge - schwindigkeit beider Ströme erleichtert wird; eine rasche und innige Mischung beschleunigt aber auch nach Lehrsatz 3) die Verbrennung.
Sofern ein Körper dazu bestimmt ist, als Brennstoff zu dienen, d. h. sofern die Wärmeentwickelung der hauptsächlichste Zweck seiner Verbrennung ist, hängt natürlicherweise sein Werth zum grossen Theile ab von der Wärmemenge, welche derselbe liefert. Man pflegt die von der Gewichtseinheit (z. B. 1 kg) des Körpers bei der Verbrennung ent - wickelte Wärmemenge als den absoluten Wärmeeffect desselben zu bezeichnen und misst diese Wärmemenge nach Wärmeeinheiten (in Folgendem mit W. -E. bezeichnet) oder Calorien, wobei man be - kanntlich unter einer Wärmeeinheit diejenige Wärmemenge versteht, welche erforderlich ist, die Temperatur einer Gewichtseinheit (1 kg) Wasser von Null Grad auf 1 Grad zu erhöhen.
Aber auch bei vielen solchen Körpern, welche nicht eigentlich als Brennstoffe zu dienen berufen sind, spielt die Verbrennungswärme, d. h. die bei ihrer chemischen Vereinigung mit Sauerstoff frei werdende Wärme eine wichtige Rolle.
Wenn z. B. bei einem metallurgischen Processe Oxydation einzelner Bestandtheile der in Verarbeitung begriffenen Metalle oder metallischen Verbindungen eintritt und dabei Wärme entwickelt wird, so kann diese entwickelte Wärme Einflüsse auf den Verlauf des betreffenden Processes ausüben. Anderntheils ist, wie schon oben hervorgehoben wurde, zu der Reduction eines Körpers aus seinen Verbindungen genau dieselbe Wärmemenge erforderlich, welche bei der Bildung der Verbindungen frei wurde, und dieser Wärmeverbrauch muss, wenn die Reduction gelingen soll, von aussen her gedeckt werden.
Leider ist unsere Kenntniss von der durch die Verbrennung erzeugten, beziehentlich für die Reduction erforderlichen Wärme hin - sichtlich vieler Körper, welche in den Processen der Eisendarstellung eine Rolle spielen, noch ziemlich unvollständig, und nicht selten müssen wir uns mit Schätzungswerthen oder Annäherungswerthen begnügen, wenn wir durch Rechnung uns über die Ausnutzung der Wärme bei diesem oder jenem Vorgange Rechenschaft zu geben bemüht sind. Besonders erschwert wird die Benutzung vorhandener Ermittelungen über die Verbrennungswärme in solchen Fällen, wo der betreffende Körper mehr als eine Verbindung mit Sauerstoff einzugehen im Stande ist (Eisen, Mangan u. a.); denn in fast allen Fällen ist die Verbrennungs - wärme nur bezüglich einer dieser Oxydationsstufen bestimmt, und die Beobachtung in der Praxis lehrt uns ziemlich zweifellos, dass das sogenannte Welter’sche Gesetz, nach welchem gleiche Sauerstoffmengen auch gleiche Wärmemengen bei der Verbrennung erzeugen, selbst mit der Einschränkung, dass ein und derselbe Körper verbrannt und nur verschiedentlich hoch oxydirt wird, nicht immer zutrifft.
Aber nicht allein bei der Verbindung eines Körpers mit Sauerstoff wird Wärme erzeugt. Auch die Entstehung anderer Verbindungen ist sehr häufig, wie ja als bekannt vorausgesetzt werden darf, mit einer Wärmeentwickelung, in einzelnen Fällen mit einem Wärmeverbrauche2*20Ueber Verbrennung, Reduction, Wärmeerzeugung und Wärmeabgabe.verbunden; und die nämliche Wärmemenge kommt wieder im entgegen - gesetzten Sinne in Betracht, wenn die Verbindung zerlegt wird. Bei der Vereinigung (Legirung) von Eisen mit Mangan oder dieser Metalle mit Kohle, Silicium, Phosphor, Schwefel u. s. w., Vereinigungen, welche eine hochwichtige Rolle in der Metallurgie des Eisens spielen, bei der Entstehung und Zerlegung von Silicaten, Phosphaten u. s. w., bei der Zerlegung der Hydroxyde und Carbonate des Eisens und Mangans, welche wichtige Erzgattungen bilden, und in ähnlichen Fällen findet unzweifelhaft nicht selten Entwickelung oder Verbrauch von Wärme statt; aber unsere Kenntniss derselben ist ziemlich gleich Null, und der alte Spruch: „ unser Wissen ist Stückwerk “bewahrheitet sich kaum in einem anderen Gebiete der Eisenhüttenkunde so deutlich als hier.
Die Ziffern für die Verbrennungswärme der wichtigsten bei der Darstellung des Eisens in Betracht kommenden Körper sind, soweit unsere jetzige Kenntniss es gestattet, in Folgendem zusammengestellt.
Kohlenstoff. Nach dem verschiedenen Molekularzustande der Kohle (Graphit, Holzkohle, Diamant u. s. w.) ist, wie Favre und Silbermann fanden1)Annales de chimie et de physique, série III, tome XXXIV., die Verbrennungswärme derselben nicht immer genau die nämliche und schwankt bei der Verbrennung zu Kohlensäure zwischen 7770 und 8080 W. -E. Der immerhin nicht sehr beträchtliche Unterschied kann bei den calorimetrischen Berechnungen eisenhütten - männischer Processe um so weniger in Betracht kommen, als es sich hierbei aus den schon berührten Gründen überhaupt nur um Annähe - rungsergebnisse handeln kann, und man kann deshalb folgende Ziffern für derartige Berechnungen benutzen:
1 kg Kohlenstoff (im festen Zustande) entwickelt:
In beiden Fällen, es mag Verbrennung zu Kohlenoxyd oder zu Kohlensäure stattfinden, ist eine Vergasung des Kohlenstoffes erforderlich, welche einen Wärmeverbrauch erheischt. Hieraus erklärt sich der grosse Unterschied in der Wärmeleistung, je nachdem das eine oder andere Verbrennungserzeugniss gebildet wird. Nimmt man an — was in diesem Falle annähernd richtig sein dürfte —, dass gleiche Sauerstoffmengen gleiche Wärmemengen entwickeln, so ergiebt sich durch eine einfache Rechnung die Vergasungswärme des Kohlenstoffes gleich 3134 W. -E. ; und es entwickelt alsdann 1 kg gasförmiger Kohlenstoff:
Kohlenoxyd. Die Wärmeentwickelung bei der Verbrennung des - selben lässt sich aus dem Vorausgehenden ableiten. Da 7 / 3 kg Kohlen - oxyd bei der Verbrennung zu Kohlensäure 8080 — 2473 = 5607 W. -E. (der Verbrennungswärme von 1 kg gasförmigem Kohlenstoffe ent - sprechend) entwickeln, so liefert
Wasserstoff. Man nimmt als Verbrennungswärme desselben 29161 W. -E. an, wenn Wasserdampf gebildet wird, 34462 W. -E., wenn flüssiges Wasser entsteht.
Verbindungen aus Kohlenstoff und Wasserstoff; natürliche Brennstoffe. Eine Ermittelung der Wärmeleistung dieser Körper durch einfache Berechnung gemäss ihrer chemischen Zusammensetzung ist nicht im Stande, richtige Ergebnisse zu liefern, da einestheils diejenige Wärmemenge unbekannt ist, welche bei der Entstehung beziehentlich Zerlegung dieser Verbindungen (welche häufig auch noch Sauerstoff und Stickstoff enthalten) in Betracht kommt, und da anderntheils bei festen oder flüssigen Körpern die ebenfalls unbekannte Vergasungs - wärme des Wasserstoffes zu berücksichtigen sein würde. Die durch Versuche ermittelten Ziffern für die Verbrennungswärme natürlicher Brennstoffe (Holz, Torf, Stein - und Braunkohlen) werden unten bei der Besprechung dieser letzteren mitgetheilt werden; für gasförmige Kohlen - wasserstoffe, welche bei einigen Processen der Eisendarstellung eine, wenn auch nicht sehr wichtige, Rolle spielen, fanden Favre und Silbermann:
Eisen. Dasselbe besitzt bekanntlich mehrere Oxydationsstufen, und es ist wahrscheinlich, dass bei der Entstehung derselben die Wärme - menge nicht, wie es nach dem Welter’schen Gesetze der Fall sein würde, der verbrauchten Sauerstoffmenge proportional ist, sondern ab - weichend nach der Art jener Verbindungen.
Dulong fand bei der Verbrennung des Eisens mit Sauerstoff zu Eisenoxyduloxyd per 1 kg verbranntes Eisen 1648 W. -E. 1)Poggendorff’s Annalen Bd. 45, S. 161.; Andrews auf demselben Wege 1582 W. -E. 2)Ebend. Bd. 75, S. 45.Der Unterschied ist jedenfalls in dem Umstande begründet, dass bei der Verbrennung des Eisens nicht immer genau dieselbe Oxydationsstufe entsteht; eine Untersuchung des verbrannten Eisens auf seinen Sauerstoffgehalt fand aber in den erwähnten Fällen nicht statt. Da nun die höchste Oxydationsstufe, welche das Eisen bei der Verbrennung mit Sauerstoffgas einzugehen pflegt, nach der Formel Fe3 O4 zusammengesetzt ist, so lässt sich mit ziemlicher Wahrscheinlichkeit annehmen, dass das Verbrennungs - erzeugniss bei Dulong’s Versuch wenigstens annähernd jener Formel entsprochen haben wird, während bei Andrews’ Versuchen ein etwas weniger hoch oxydirtes Eisen erfolgte. Die von Dulong gefundene Ziffer (1648 W. -E. bei Verbrennung zu Fe3 O4) soll deshalb auch bei den späteren Berechnungen zu Grunde gelegt werden.
Bei Bildung von Eisenoxydul (Fe O) auf nassem Wege fanden Favre und Silbermann die Wärmeentwickelung per 1 kg Eisen22Ueber Verbrennung, Reduction, Wärmeerzeugung und Wärmeabgabe.1352 W. -E. 1)Annales de chimie et de physique, série III, tom. XXXIV.Da Eisenoxyduloxyd (Fe3 O4) aus Fe O + Fe2 O3 bestehend gedacht werden kann, so ergiebt unter Benutzung der von Dulong, Favre und Silbermann gefundenen Ziffern eine einfache Rechnung die Wärmeentwickelung bei der Bildung des Eisenoxydes Fe2 O3 per 1 kg oxydirtes Eisen (beziehentlich den Wärmeverbrauch zur Reduction dieser Verbindung) gleich 1796 W. -E.
Wir haben also im Ganzen folgende Werthe für die Verbrennungs - beziehentlich Reductionswärme des Eisens:
a) auf 1 kg Eisen bezogen:
b) auf 1 kg verbrauchten, beziehentlich entzogenen, Sauerstoff bezogen:
Mangan. So wichtig auch die Rolle ist, welche die Verbrennungs - wärme des Mangans bei manchen Processen der Eisendarstellung zu spielen hat, so dürftig sind bis jetzt die über das Maass dieser Wärme vorliegenden Ermittelungen. Die in der Natur vorkommenden oder auf künstlichem Wege darstellbaren Oxydationsstufen des Mangans sind noch zahlreicher als die des Eisens; es unterliegt kaum einem Zweifel, dass auch hier die Wärmeerzeugung durch gleiche Mengen Sauerstoff verschieden ist, je nachdem die eine oder andere Verbindung gebildet wird, und dass jene Verbrennungswärme durchschnittlich um so geringer ausfallen wird, je sauerstoffreicher das entstehende Oxyd ist.
Aus Untersuchungen von Thomsen2)Poggendorff’s Annalen Bd. 151, S. 211. lässt sich folgern, dass bei der Höheroxydation des Oxyduls Mn O zu Mangansuperoxyd Mn O2 per 1 kg Sauerstoff 1344 W. -E. entwickelt werden. Die Verbrennungs - wärme des metallischen Mangans bei der Oxydation zu Manganoxydul Mn O pflegt man, da hierüber jeder Versuch fehlt, in Rücksicht auf die annähernd übereinstimmenden Atomgewichte des Eisens und Mangans der Verbrennungswärme des Eisens gleich zu setzen; zahlreiche Vor - gänge der Praxis weisen jedoch unwiderleglich darauf hin, dass sie ganz wesentlich höher ist. Man braucht nur gleiche Mengen mangan - armen und manganreichen Eisens im Sauerstoffstrome zu verbrennen, um durch das bedeutend stärkere Erglühen des manganreicheren Eisens davon überzeugt zu werden; ähnliche Erscheinungen zeigen sich im Grossen bei der Verarbeitung manganreicher Eisensorten. Man wird der Wahrheit jedenfalls näher kommen, wenn man die bei der Oxy - dation von 1 kg Mangan zu Mn O frei werdende Wärme zu 2000 W. -E., also die durch 1 kg Sauerstoff bei diesem Vorgange entwickelte Wärme zu 6875 W. -E. annimmt. Unter Benutzung dieser letzteren Ziffer sowie der von Thomsen gefundenen Oxydationswärme bei dem Uebergange23Wärmeerzeugung und Verbrennungstemperatur.von Mn O in Mn O2 erhält man nun folgende Werthe für die Ver - brennungs - beziehentlich Reductionswärme des Mangans:
a) auf 1 kg Mangan bezogen:
b) auf 1 kg verbrauchten, beziehentlich entzogenen Sauerstoff bezogen:
Silicium. Bei den Vorgängen der Eisendarstellung spielt nur das eine Oxyd dieses Körpers, das Kieselsäureanhydrid Si O2 (gewöhnlich kurzweg Kieselsäure genannt), eine Rolle. Nach Versuchen von Troost und Hautefeuille1)Comptes rendus, T. LXX (1870), p. 254; Dingler’s Polyt. Journal 1870, 1. Aprilheft. beträgt die Verbrennungswärme des Siliciums bei der Entstehung jener Verbindung 7830 W. -E. per 1 kg Silicium; also per 1 kg Sauerstoff 6850 W. -E.
Phosphor. 1 kg Phosphor entwickelt bei seiner Verbrennung zu Phosphorsäureanhydrid P2 O5 nach Dulong2)Poggendorff’s Annalen, Bd. 45, S. 461. 5760 W. -E. ; also 1 kg Sauerstoff 4500 W. -E.
Die bei der Verbrennung entwickelte Wärme wird zunächst von den Verbrennungsproducten (incl. des Stickstoffes der benutzten atmo - sphärischen Luft, des überschüssig in das Gasgemenge geführten Sauer - stoffes, der entstandenen Asche u. s. w.) aufgenommen, diese auf eine Temperatur erhitzend, welche abhängig ist von der Menge jener Ver - brennungsproducte wie von ihrer specifischen Wärme. Bezeichnet man mit W die gesammte entwickelte Wärme in W. -E., mit T die Tempe - ratur der Verbrennungsproducte (Verbrennungstemperatur), mit Q1 Q2 Q3 … das Gewicht der Verbrennungsproducte, mit S1 S2 S3 … die specifischen Wärmen derselben, so ist offenbar: 〈…〉 und hieraus ergiebt sich die theoretische Verbrennungstemperatur 〈…〉
Wenn z. B. Kohlenstoff von Null Grad Temperatur durch Luft von der nämlichen Temperatur zu Kohlenoxyd verbrannt wird, wobei nach Früherem 2473 W. -E. ent - wickelt werden, so bestehen die Verbrennungsproducte per 1 kg Kohlenstoff aus 2.33 kg Kohlenoxyd mit der specifischen Wärme 0.248 und 4.46 kg Stickstoff3)1 kg Kohlenstoff bedarf zur Verbrennung 4 / 3 kg Sauerstoff, welcher in der atmosphärischen Luft gemischt ist mit 〈…〉 kg Stickstoff. mit der specifischen Wärme 0.244; demnach würde die theoretische Verbrennungstemperatur sein: 〈…〉 .
24Ueber Verbrennung, Reduction, Wärmeerzeugung und Wärmeabgabe.In Wirklichkeit wird diese theoretische Verbrennungstemperatur dadurch abgemindert, dass immer ein Theil der gesammten Wärme zur Erwärmung fremder Körper, der Ofenwände u. s. w. sofort verbraucht wird; dennoch giebt die obige Formel ein werthvolles Hilfsmittel, die bei Anwendung verschiedener Brennstoffe sich ergebenden Temperatur - unterschiede vergleichsweise einander gegenüber zu stellen, um den Grad der Verwendbarkeit des einen oder anderen Brennstoffes für diesen oder jenen Zweck darnach zu bemessen. 1)Die theoretische Verbrennungstemperatur eines bestimmten Brennstoffes nennt man dessen pyrometrischen Wärmeeffect.Für die Einflüsse aber, welche hinsichtlich der Verbrennungstemperatur in Betracht kommen, lassen sich folgende Schlüsse aus jener Formel ableiten.
Es zeigt sich zunächst, dass die theoretische Verbrennungstemperatur unabhängig ist von der Menge des verbrauchten Brennstoffes; denn in dem nämlichen Verhältnisse steigt und fällt mit der Menge des Brenn - stoffes sowohl im Zähler der Formel die erzeugte Wärmemenge als im Nenner die Menge der Verbrennungserzeugnisse. Es lässt sich jedoch leicht ermessen, dass die wirkliche Temperatur in irgend einem Apparate durch Verbrennung reichlicherer Brennstoffmengen alsdann sofort ge - steigert werden wird, wenn die Wärmeabgabe an fremde Körper, an die Ofenwände u. s. w. nicht in dem gleichen Maasse zunimmt, eine Er - scheinung, die sich auch im gewöhnlichen Leben häufig beobachten lässt.
Eine erhebliche Steigerung der Temperatur muss eintreten, wenn man von aussen her, z. B. durch Vorwärmung der Verbrennungsluft oder der Brennstoffe Wärme, welche beim Verbrennungsprocesse nutzbar gemacht wird, zuführt; denn man erhält in diesem Falle ohne Vermehrung der Verbrennungsproducte eine grössere Wärmemenge bei Anwendung derselben Menge Brennstoff als vorher; der Werth W in obiger Formel wird grösser, während der Nenner unverändert bleibt, und die Zahl T muss daher in gleichem Verhältnisse mit W wachsen. In der Benutzung dieser Thatsache ist uns ein besonders für viele eisen - hüttenmännische Processe wichtiges Hilfsmittel zur Erzeugung hoher Temperaturen gegeben.
Es sei z. B. in dem oben mitgetheilten Beispiele die zur Verbrennung bestimmte Kohle innerhalb eines mit Schmelzmaterialien und Kohlen gefüllten Ofens allmählich den aufsteigenden heissen Verbrennungsgasen entgegengerückt und dabei selbst schon auf eine Temperatur von 1200°C. erwärmt, ehe sie in den Verbrennungsraum des Ofens gelangt, und die specifische Wärme der Kohle sei 0.22, so dass also jedes Kilogramm Kohle schon 1200 × 0.22 = 264 W. -E. in den Verbrennungsraum mitbringt; ausserdem sei die zur Verbrennung bestimmte Luft in besonderen Apparaten auf 400°C. vorgewärmt und die specifische Wärme derselben 0.237, so dass die zur Verbrennung von 1 kg Kohle erforderliche Luftmenge (1.33 + 4.46 = 5.79 kg) dem Ofen 5.79 × 400 × 0.237 = 548 W. -E. zuführt. Es ist dann die gesammte, bei Verbrennung von 1 kg Kohle gewonnene Wärmemenge 2473 + 264 + 548 = 3285 W. -E., während die Menge der erfolgenden Verbrennungserzeugnisse die nämliche bleibt als in dem früheren Beispiele; daher die Verbrennungstemperatur 〈…〉 .
25Wärmeabgabe.Das Beispiel lässt deutlich erkennen, wie erheblich schon durch eine mässige Vorwärmung der Verbrennungsluft die Temperatur ge - steigert wird.
Wie die Wärmezuführung von aussen die Verbrennungstemperatur steigert, weil hier die gewonnene Wärmemenge ohne gleichzeitige Ver - mehrung der Verbrennungserzeugnisse vergrössert wird, so wirkt um - gekehrt jede Vermehrung der Verbrennungsproducte ohne gleichzeitige entsprechende Vergrösserung der Wärmemenge auf eine Verminderung der Verbrennungstemperatur. Von zwei Brennstoffen mit gleicher Wärmeleistung wird im Allgemeinen derjenige die höhere Verbrennungs - temperatur liefern, welcher die geringere Luftmenge zur Verbrennung gebraucht; jede überschüssig in das Gemisch der Verbren - nungsgase geführte Luftmenge erniedrigt die Verbren - nungstemperatur. Nach Früherem aber ist eine vollständige Ver - brennung, welche allein die volle Ausnutzung des Brennstoffes gestattet, ohne einen Sauerstoffüberschuss nicht erreichbar, und letzterer wiederum kann geringer ausfallen, wenn die Temperatur in dem Verbrennungs - raume hoch ist. Hieraus ergiebt sich ein zweiter günstiger Einfluss jener oben erwähnten Vermehrung der Wärme durch Zuführung von aussen (Vorwärmung der Brennstoffe, der Luft u. s. w.); indem man zunächst unmittelbar eine Temperatursteigerung hervorruft, wie bereits nachgewiesen wurde, erleichtert man die Verbrennung, ermöglicht also die Abminderung des erforderlichen Sauerstoffüberschusses und erhöht dadurch abermals die Temperatur, bis eben eine Grenze erreicht ist, wo andere Vorgänge, insbesondere die schon früher erwähnte Disso - ciation der Verbrennungsgase, einer weiteren Steigerung ein Ziel setzen.
Neben überschüssiger Luft wirkt auch Wasserdampf, welcher, dem Wassergehalte des Brennstoffes oder der Verbrennungsluft entstammend, unzersetzt in das Gasgemisch geführt wurde, erniedrigend auf die Ver - brennungstemperatur, und zwar sehr kräftig, da seine specifische Wärme (0.475) beträchtlicher ist als die irgend eines anderen gasförmigen Ver - brennungserzeugnisses. Es erklärt sich hieraus leicht, dass wasser - reiche Brennstoffe niemals fähig sind, hohe Verbrennungstemperaturen zu liefern.
Umgekehrt würde aus den nämlichen Gründen eine beträchtliche Erhöhung der Verbrennungstemperatur zu erzielen sein, wenn es möglich wäre, der Verbrennungsluft den Stickstoffgehalt ganz oder doch theilweise zu entziehen (beziehentlich den Sauerstoffgehalt derselben anzureichern), und mit weit geringerem Sauerstoffüberschusse würde in diesem Falle die vollständige Verbrennung ermöglicht werden können. Leider ist bis jetzt kein Mittel, dessen Benutzung im Grossen aus - reichend billig wäre, zur Erreichung dieses Zieles bekannt.
In den meisten Fällen ist die Erwärmung fremder Körper, durch Wärmeabgabe an dieselben bewirkt, der nächste Zweck bei der Wärme - entwickelung durch Verbrennung eines Brennstoffes. Die wärme - abgebenden Körper sind die Verbrennungserzeugnisse und daher26Ueber Verbrennung, Reduction, Wärmeerzeugung und Wärmeabgabe.meistens — bei den Brennstoffen im engeren Sinne regelmässig — gasförmig. Verschiedene Umstände können die Wärmeabgabe beein - flussen. Sie wird begünstigt:
1. Durch grosse Temperaturdifferenz der wärmeabgebenden und wärmeaufnehmenden Körper; also allgemein durch eine hohe Temperatur der ersteren. Bezeichnet t die Temperaturdifferenz, so steigert sich nach Versuchen von Dulong und Petit bei der Zunahme derselben die Geschwindigkeit der Wärmeabgabe in dem Verhältnisse t 1·232. Es folgt hieraus, dass alle jene besprochenen Mittel, welche die Erzielung hoher Verbrennungstemperaturen bewirken, auch die Wärmeabgabe begünstigen.
2. Durch längere Zeitdauer der Einwirkung. Dieser Satz bedarf keines Beweises, erklärt aber mancherlei Vorkommnisse der Praxis. Je länger die Verbrennungsgase innerhalb eines Ofens mit den zu erhitzenden Körpern in Berührung bleiben, desto mehr Wärme können sie an diese abgeben, desto abgekühlter verlassen sie selbst den Ofen.
3. Durch grosse Berührungsfläche zwischen den wärmeabgebenden und wärmeaufnehmenden Körpern.
4. Durch ein grosses Wärmeleitungsvermögen der zu erwärmenden Körper, welche die Wärme zunächst an ihrer Aussenfläche aufnehmen und dann nach den inneren Theilen hin fortpflanzen.
5. Durch grosse specifische Wärme der wärmeaufnehmenden Körper. Sie nehmen um so grössere Wärmemengen auf und werden um so langsamer erwärmt werden, entziehen also den Verbrennungserzeugnissen um so grössere Wärmemengen, je grösser ihre specifische Wärme ist.
6. Durch entgegengesetzte Bewegung der zu erwärmenden und der wärmeabgebenden Körper. Dieser unter dem Namen Gegenstrom - princip bekannte Lehrsatz ist von grösster Bedeutung für die Wärme - abgabe bei irgend einem Processe. Man erreicht bei diesem Vorgange nicht allein eine längere gegenseitige Einwirkung, sondern, was noch wichtiger ist, man bewirkt, dass die Temperaturdifferenzen zwischen beiden Körpern weniger rasch als im andern Falle ausgeglichen werden. Denkt man sich an dem einen Ende eines geschlossenen Apparates (Ofens) die heissen Verbrennungsgase eintreten und den am entgegen - gesetzten Ende eintretenden, zu erwärmenden Körpern entgegenrücken, so werden sie auf ihrem Wege ununterbrochen Wärme an diese abgeben können und bei ausreichend langer Einwirkung den Ofen im fast, d. h. auf die Anfangstemperatur des zu erwärmenden Körpers, abgekühlten Zu - stande verlassen können; treten aber beide an derselben Stelle ein und bewegen sich in gleicher Richtung oder verharrt der zu erwärmende Körper in Ruhe, so können die wärmeabgebenden Körper natürlicher - weise stets nur auf diejenige Temperatur abgekühlt werden, welche bei der gegenseitigen Einwirkung jener Körper selbst annimmt, die Er - hitzung dieses letzteren (welche im ersteren Falle bis fast auf die Anfangs - temperatur der wärmeabgebenden Körper gesteigert werden kann) ist geringer, die Wärmeausnutzung erheblich ungünstiger.
Ueber die Wärmeentwickelung bei der Verbrennung und die Methoden zur Ermittelung derselben giebt jedes grössere Handbuch der Physik Auskunft. Aus - führlicheres, besonders über die in Vorstehendem behandelten Verbrennungserschei - nungen, findet der Leser in:
Abhandlungen.
Unter der Bezeichnung Brennstoff im weiteren Sinne kann man jeden Körper verstehen, durch dessen Verbrennung nutzbare Wärme geliefert wird, und von diesem Gesichtspunkte aus lassen sich auch Eisen, Mangan, Silicium, Phosphor unter die Brennstoffe des Eisen - hüttenmannes zählen; denn die von letzteren Körpern bei ihrer Ver - brennung entwickelte Wärme spielt thatsächlich eine wichtige Rolle bei einzelnen Processen der Eisendarstellung, und ohne diese Wärmeent - wickelung würden die betreffenden Processe mitunter unausführbar sein.
In Folgendem soll jedoch nur von denjenigen Brennstoffen die Rede sein, welche auch im engeren Sinne diese Bezeichnung verdienen, insofern die Wärmeentwickelung den hauptsächlichsten oder doch vor - nehmsten Zweck ihrer Verwendung bildet.
Dasselbe besteht im Wesentlichen aus der eigentlichen Holzsubstanz, der Cellulose, nach der chemischen Formel C6 H10 O5 zusammengesetzt; aus einer gewissen Menge anorganischer Körper, welche beim Ver - brennen als Asche zurückbleiben; und aus Wasser.
Der Aschengehalt beträgt durchschnittlich 1 Proc., zeigt übrigens auch an dem Holze von einem und demselben Baume Abweichungen und ist am stärksten in den Wurzeln und Blättern. Die Asche enthält vorzugsweise kohlensaures Calcium (50 — 70 Proc.), daneben kohlensaure28Die Brennstoffe.Alkalien (bis 25 Proc.), Kieselsäure (deren Gehalt zwischen 2 — 13 Proc. zu schwanken pflegt), sowie kleinere Mengen von schwefelsauren und phosphorsauren Salzen. Der Phosphorgehalt wird selten über 2 Proc. hinausgehen und ist gewöhnlich noch geringer.
Der Wassergehalt des Holzes ist nicht nur bei verschiedenen Holz - arten verschieden, sondern lässt sich auch durch längeres Lagern des gefällten Holzes an der Luft verringern. Frisch gefälltes älteres Holz enthält durchschnittlich:
Bei jüngeren Bäumen dagegen steigt mitunter der Wassergehalt bis auf 60 Proc.
Beim längeren (mindestens zweijährigen) Lagern des gespaltenen Holzes an einem trockenen, aber luftigen Orte vermindert sich allmählich der Wassergehalt bis auf etwa 20, bei einzelnen Holzsorten 17 Proc.; eine weitere Austrocknung ist nur möglich, wenn das Holz bei einer Temperatur zwischen 125 — 150°C. getrocknet wird. Die Zusammen - setzung dieses vollständig trockenen, demnach nur noch aus Cellulose, Asche und den stickstoffhaltigen Resten des Saftes bestehenden Holzes ist durchschnittlich folgende:
und zeigt überhaupt bei den verschiedenen Holzsorten keine grossen Unterschiede.
Die Zusammensetzung des lufttrockenen Holzes lässt sich hieraus unschwer berechnen, wenn man den Wassergehalt desselben von durch - schnittlich 20 Proc. hinzurechnet.
Erhitzt man das Holz stärker als auf 150°C., so tritt Zersetzung ein.
Das Holz von den Laubholzbäumen, insbesondere von der Buche, Eiche, Ulme, Birke pflegt man hartes, dasjenige von den Nadelholz - bäumen sowie auch von der Linde, Weide, Pappel weiches Holz zu nennen.
Das Gewicht des lufttrockenen Holzes per cbm (incl. der Zwischenräume zwischen den einzelnen Stücken) beträgt: bei hartem Holze 350 — 450 kg „ weichem „ 250 — 300 „ und schwankt nach der Form und Grösse der Holzstücke, wie nach dem noch vorhandenen Wassergehalte.
Wärmeleistung. Dieselbe, auf die Gewichtseinheit (1 kg) des Holzes bezogen, fällt natürlicherweise um so grösser aus, je geringer29Die Holzkohle.der Wassergehalt, je trockener also das betreffende Holz ist. Als Durch - schnittswerthe kann man annehmen1)Th. Erhard, Tabellen zur Feuerungskunde, Freiberg 1878.:
Darren des Holzes. Der selbst im lufttrockenen Holze noch ziemlich beträchtliche Wassergehalt verringert nicht allein, wie sich aus Vorstehendem ergiebt, nicht unbeträchtlich die Wärmeleistungsfähigkeit des Holzes, sondern auch, indem er in die Verbrennungserzeugnisse übergeht und hier Wärme aufnimmt, in sehr erheblicher Weise die bei der Verbrennung des Holzes erreichbare Temperatur. Für Processe, zu deren Durchführung eine hohe Temperatur Bedingung ist, lässt sich das Holz demnach nur verwenden, wenn man ihm durch einen künstlichen Trocknungsprocess bei einer Temperatur von etwas über 100°C. die grössere Menge des ihm im lufttrockenen Zustande noch gebliebenen Wassers entzieht. Hierdurch allerdings werden die Kosten des Brenn - materiales nicht unerheblich gesteigert.
Man benutzt zum Darren gemauerte Kammern, welche in irgend einer Weise auf die erforderliche Temperatur erhitzt werden und in welchen das Holz, welches am zweckmässigsten auf leichten eisernen Wagen sich befindet, bis zur beendigten Trocknung belassen wird. Für genügenden Luftwechsel zur Ableitung der sich bildenden Wasserdämpfe muss natürlich gesorgt werden. In einzelnen Fällen benutzt man erhitzten Gebläsewind zum Trocknen, welcher durch Röhren in die Kammern geführt wird; in anderen bringt man an einer passenden Stelle der Kammer eine Rostfeuerung an und führt die Verbrennungs - gase durch die Kammer selbst hindurch, wobei sie das aus dem Holze verflüchtigte Wasser mitnehmen; oder man legt ein System eiserner Röhren in die Kammer, durch welches die Verbrennungsgase hindurch - ziehen, solcherart mittelbar die Kammer erwärmend.
Infolge der raschen Ausdehnung der Verkehrsmittel verliert das immerhin ziemlich kostspielige Holz als Brennstoff für die Eisenindustrie von Jahr zu Jahr an Wichtigkeit und wird durch mineralische Brenn - stoffe selbst in solchen Gegenden ersetzt, wohin diese aus entlegeneren Gegenden geschafft werden müssen.
Wenn man Holz bei Luftabschluss auf eine Temperatur von über 150°C. erhitzt, so tritt, wie schon erwähnt, Zersetzung ein, sauerstoff - haltige Destillationserzeugnisse werden verflüchtigt und das Holz wird braun; steigert man die Temperatur auf 300 — 350°C., so entweichen theerige Bildungen, Holzessig, aber auch Kohlenoxyd nebst Kohlensäure, und als schwarzer Rückstand hinterbleibt die bekannte Holzkohle.
Für die Durchführung des Verkohlungsprocesses giebt es im Wesent - lichen drei Methoden.
30Die Brennstoffe.Es ist dieses die ältere und in Europa auch noch jetzt üblichere Methode der Holzkohlendarstellung. Ein Meiler ist ein nach bestimmten Regeln aufgestellter Holzhaufen, welcher im Innern entzündet, ringsum aber durch eine Decke aus Rasen oder dergleichen eingehüllt ist, so dass die Verbrennung, deren Verlauf durch Luftlöcher in der Decke geregelt werden kann, immerhin nur eine sehr beschränkte bleibt und nur soweit ausgedehnt wird, als für die zur Zersetzung des Holzes nothwendige Wärmeentwickelung nothwendig ist.
Fig. 1 stellt die üblichste Form eines für Holzkohlendarstellung bestimmten Meilers dar. Zur Herstellung desselben wird zunächst der Boden der Kohlen - oder Meilerstätte geebnet und festgestampft, sofern
nicht von früheren Verkohlungen her noch eine Stätte verfügbar ist (alte Meilerstätten eignen sich besser als neue, da letztere sehr leicht Veranlassung zu ungleichmässigem Zuge geben). In der Mitte der Stätte werden dann zunächst zwei oder drei „ Quandelpfähle “A, die man wohl durch Spreizen N auseinander hält und durch Weidenruthen an - einander befestigt, aufgestellt. Den Raum zwischen den Quandelpfählen füllt man mit trockenem Reisig oder dergl. aus; an dem Fusse derselben werden ringsherum einzelne trockene Brettchen auf die hohe Kante gestellt, um das Anzünden zu erleichtern, und beim Aufbauen (Richten) des Meilers legt man von hier aus am Boden der Stätte radial gegen den Umfang ein starkes Holz ein, welches später herausgezogen wird und hierbei einen von aussen nach innen führenden Canal, die Zünd - gasse, offen lässt, durch welche das Anzünden der im Quandel an - gehäuften Brennstoffe bewirkt wird. Nun werden, wie es die Abbildung darstellt, die zu verkohlenden Holzstücke rings um die Quandelpfähle her und zwar möglichst dicht neben einander aufgestellt; zu oberst bildet man die Haube aus kleineren Holzstücken, so dass das Ganze31Die Holzkohle.annähernd paraboloidische Form erhält. Die gesammte Höhe eines Meilers pflegt 3 — 4 m zu sein, der gesammte Rauminhalt 100 — 150 cbm; in einzelnen Fällen allerdings sind die Meiler erheblich kleiner und in anderen beträgt ihr Inhalt bis zu 300 cbm.
Ist der Meiler gerichtet, so füllt man die Zwischenräume zwischen den einzelnen Scheiten im Umfange durch Einlegen dünnerer Holz - stücke möglichst dicht aus und geht dann daran, ihn, wie schon er - wähnt, mit Rasen, Laub, Moos, Nadelholzreisig oder dergl. zu decken. Ringsum am Fusse lässt man bis zu einer Höhe von etwa 15 cm die Decke fehlen und schützt sie vor dem Hinuntergleiten durch eine auf Steinen ruhende Umfassung von Aesten oder dünnen Holzscheiten, den Fussrüsten oder Unterrüsten. Schliesslich wird der fertig gedeckte Meiler noch mit einem „ Bewurfe “aus Erde, am besten gemischt mit sogenannter „ Stübbe “(Holzkohlenklein von früheren Meilern), versehen, den man in einer Stärke von 3 — 12 cm mit der Schaufel anwirft, und ist dann, nachdem man noch an der dem herrschenden Winde vor - zugsweise ausgesetzten Seite des Meilers ein Windschauer, gewöhn - lich eine aus Reisig gefertigte Wand, aufgestellt hat, zum Anzünden fertig. In der Abbildung stellt die mit B bezeichnete Lage die Decke, die äusserste schwarze Schicht den Bewurf des Meilers dar.
Kurze Zeit nachdem das Anzünden durch die Zündgasse bewerk - stelligt worden ist, wird letztere sowie der Fuss des Meilers zuge - worfen, und der Köhler regelt nun durch Anbringung sogenannter Räumlöcher das Feuer derartig, dass der Brand sich allmählich von der Spitze nach dem Fusse hin ausbreitet. Jene Räumlöcher sind Oeff - nungen, welche mit dem Stiele einer Schaufel durch den Bewurf und die Decke hindurch bis auf das Holz gestossen und gürtelförmig rings um den Meiler herum gewöhnlich in zwei Reihen übereinander angeordnet werden. Durch Zuwerfen einer oberen Reihe und Einstossen einer neuen weiter unten zieht man das Feuer nach und nach abwärts. Im An - fange des Processes entstehen durch heftig entweichende Dämpfe mit - unter Explosionen (Schütten des Meilers), durch welche ein Theil der Decke abgeworfen wird, und in solchen Fällen ist natürlicherweise alle Aufmerksamkeit und eine sofortige Wiederherstellung der Decke erfor - derlich, damit nicht der Meiler durch die eindringende Luft in Flammen gerathe; beim Verkohlen selbst schwindet der Meiler, es entstehen an einzelnen Stellen hohle Räume und werden durch Nachfüllen frischen Holzes geschlossen. Ein gleichmässiges Zusammenschwinden ist natür - lich nicht zu vermeiden, und ein besonderer Vortheil der beschriebenen Decke solcher Meiler liegt in dem Umstande, dass sie, der eintretenden Formveränderung folgend, in jedem Zeitabschnitte der Verkohlung den Meiler gleich gut bedeckt hält. An der lichteren Farbe des Rauches erkennt schliesslich der Köhler, dass der Meiler „ gaar “, d. h. dass die Verkohlung beendet ist. Die Decke wird nun sorgfältig geschlossen, um das Feuer zu ersticken; dann folgt als letzte Arbeit das Kohlen - ziehen, wobei täglich nur ungefähr 3 cbm Holzkohlen an einer und derselben Stelle heraus geholt werden. Die Stelle wird dann wieder gut verschlossen, damit nicht Entzündung des ganzen Meilers eintrete.
Die Zeitdauer der Verkohlung eines mittelgrossen Meilers pflegt 15 bis 20 Tage zu betragen.
32Die Brennstoffe.Abweichend von dem beschriebenen Verfahren der Meilerverkohlung verkohlt man in einzelnen Gegenden, jedoch seltener, die Holzscheite liegend, zu Haufen von trapezförmigem Querschnitte und rechteckiger Grundfläche aufgeschichtet (Haufenverkohlung oder Verkohlung in liegenden Meilern).
Da selbst bei völligem Luftabschlusse, wie er in Meilern niemals zu erreichen ist, ein Theil des Kohlenstoffes des Holzes in chemischer Verbindung mit dem Sauerstoff - und Wasserstoffgehalte desselben ent - weicht, so folgt von selbst, dass das Ausbringen an Holzkohlen niemals den Kohlenstoffgehalt des benutzten Holzes auch nur annähernd er - reichen kann. Dasselbe beträgt durchschnittlich 22 Proc. von dem Holz - gewichte; es ist grösser bei langsamer als bei allzusehr beschleunigter Verkohlung, grösser bei älterem und trockenem als bei jungem und nassem Holze, und fällt in einzelnen Fällen auf 17 Proc., während es in anderen bis auf 28 Proc. steigen kann. Dem Gemässe nach erhält man aus 1 cbm Holz etwa 0.6 cbm Holzkohlen (beides incl. Zwischen - räume gemessen).
Da die Meilerverkohlung im Walde unweit der Gewinnungsstätte des Holzes vor sich gehen kann, und das Gewichtsverhältniss zwischen erfolgenden Kohlen und verbrauchtem Holze, den soeben mitgetheilten Ziffern zufolge, ein geringes ist, so erspart man durch diese Methode gegenüber der Verkohlung an einer Centralstelle, z. B. auf der Hütte, nicht unbeträchtlich an Fracht, ein Umstand, welcher um so schwerer ins Gewicht fällt, je grösser die Entfernungen und je beschränkter die Verkehrsmittel sind. Die Beschaffenheit der Meilerkohlen ist bei rich - tiger Leitung des Processes vortrefflich. Die Destillationserzeugnisse aber (Holzessig u. s. w.) gehen bei der Meilerverkohlung ungenutzt verloren, und eine Gewinnung derselben in lohnender Weise dürfte in Rücksicht auf die besonderen Eigenthümlichkeiten des Verfahrens kaum möglich sein, obgleich verschiedentlich dahin zielende Versuche gemacht worden sind (Einstecken von Röhren in den Meiler zur Ab - leitung und Condensation der sauren Dämpfe u. s. w.).
Die Thatsache, dass bei der Meilerverkohlung eine fast unaus - gesetzte Beaufsichtigung des Meilers zur Verhütung einer Entzündung desselben erforderlich ist, ein Umstand, welcher die Thätigkeit des Köhlers zu einer sehr anstrengenden macht, und dass trotzdem bei aller Umsicht das Ausbringen an Holzkohle immerhin ein ziemlich geringes bleibt, gab wohl zuerst Veranlassung zur Anwendung von Oefen, d. h. geschlossener Räume, in welchen der Process der Verkohlung in ganz ähnlicher Weise wie bei einem Meiler verläuft, bei welchen aber die bewegliche Meilerdecke durch die gemauerte Umfassung ersetzt und somit die Gefahr vermieden ist, dass durch unbeachtetes Ablösen der Decke die Luft Zutritt erhält und den Meiler ganz oder theilweise entzündet.
In Europa ist das Verfahren verhältnissmässig selten, häufig da - gegen finden sich Verkohlungsöfen in Nordamerika, wohin die Ofen -33Die Holzkohle.verkohlung ursprünglich aus Schweden verpflanzt wurde. Diese Oefen haben entweder rechteckige Grundform, sind oben durch ein Tonnen - gewölbe überspannt und etwa 15 m lang, 3.5 bis 5 m breit und ebenso hoch; oder sie sind cylindrisch gebaut und oben durch ein Kuppel - gewölbe abgedeckt bei 8.5 m Durchmesser, und 3.5 m Höhe bis zum Gewölbe; oder endlich sie haben Kegelform bei 8.5 bis 9 m Durchmesser an der Grundfläche und 6 bis 8.5 m Höhe. Sämmtliche Oefen haben unten rings herum in den Umfassungswänden zwei oder drei Reihen von Oeffnungen zur Regulirung des Luftzutrittes.
Eine Gewinnung der Destillationserzeugnisse findet, wenigstens bei den nordamerikanischen Verkohlungsöfen, nicht statt; anderweitig an - gestellte Versuche, durch Einbauen von Röhren in die Ofenwände Ge - legenheit zur Ableitung und Condensation der Dämpfe zu geben, scheinen einen befriedigenden Erfolg nicht gehabt zu haben, vermuthlich wegen Be - nachtheiligung der Güte der Kohlen und Verringerung des Ausbringens.
Die Verkohlungsöfen erheischen, wie sich von selbst versteht, ein bestimmtes Anlagekapital, welches amortisirt werden muss, und alljähr - liche Ausgaben der Unterhaltung, also Kosten, welche bei der Meiler - verkohlung wegfallen; das Holz muss nach den Oefen transportirt werden, und je weiter die Entfernung ist, desto empfindlicher wird der Unterschied in den Kosten für den Transport des Holzes und der Kohlen sich geltend machen; dagegen ist das Ausbringen an Holz - kohlen in den Oefen unleugbar höher und beziffert sich auf 30 bis 50 Proc. Die Güte der ausgebrachten Kohlen aber ist nach dem Urtheile amerikanischer Eisenhüttenleute durchschnittlich geringer als die der Meilerkohlen. Egleston bestreitet1)Vergl. die unten angeführte Literatur., dass dieser Uebelstand eine Folge der Ofenverkohlung an und für sich sei, und ist der Mei - nung, dass der Grund hierfür lediglich in der üblichen zu starken Be - schleunigung des Processes zu suchen sei. Verkohlt man ausreichend langsam, so sei die Güte der Kohlen mindestens die nämliche wie bei Meilerkohlen, das Ausbringen um 15 bis 20 Proc. höher, der bei der Meilerverkohlung unvermeidliche Verlust an Holzkohlen bei dem weiten Transporte vermieden, die Arbeitslöhne geringer.
Das Bestreben, die bei der Zersetzung des Holzes auftretenden Destillationserzeugnisse, insbesondere den Holzessig, zu gewinnen und nutzbar zu machen, führte schon vor geraumer Zeit zu der Anwendung von Retorten für die Verkohlung, d. h. von geschlossenen Behältern, welche von aussen durch besondere Feuerung erhitzt werden und aus welchen die sich verflüchtigenden Zersetzungsgebilde durch Röhren unschwer nach Condensationsapparaten geführt werden können. In den allermeisten Fällen beschränkte sich allerdings die Anwendung dieses Verfahrens auf solche Verhältnisse, wo die Gewinnung des Holzessigs u. s. w. Hauptzweck und die Gewinnung der Holzkohlen nur ein Neben - zweck ist; indessen hat man verschiedentlich die Einführung auch auf Eisenwerken empfohlen. Thatsächlich ist, soweit meine Kenntniss reicht,Ledebur, Handbuch. 334Die Brennstoffe.in Deutschland nur eine einzige derartige Anlage ins Leben getreten (Rübeland am Harz).
Aus 1 cbm Holz erhält man nach Gillot als Enderzeugnisse der Retortenverkohlung sowie einer Reihe von Zwischenprocessen zur Ver - arbeitung der zuerst übergegangenen Destillationsgebilde 75 kg Holz - kohle, 47.5 kg reine 40 procentige Essigsäure, 6 kg Holzgeist, 3 kg Theeröl.
Den Erträgen für diese chemischen Erzeugnisse ausser Holzkohle stehen jedoch die Mehrkosten für den Transport des Holzes, die Amor - tisations - und Unterhaltungskosten der Anlage, die Betriebskosten für die Durchführung der chemischen Processe, der Brennstoffverbrauch zum Heizen der Retorten, vor allem aber die Thatsache gegenüber, dass die Retortenkohlen einen geringeren Heizwerth besitzen als die Meiler - kohlen, und dass der Verbrauch an denselben für den gleichen Zweck mithin ein grösserer ist als an letzteren. Der Vortheil eines etwas reichlicheren Ausbringens durch die Retortenverkohlung gegenüber der Meilerverkohlung wird also durch die geringwerthigere Beschaffenheit der ausgebrachten Kohlen annähernd ausgeglichen werden; ob der Werth der zu erlangenden Essigsäure u. s. w. ausreichend sein wird, die Einführung des Verfahrens für Eisenwerke an Stelle der Meiler - verkohlung zu rechtfertigen, wird von den örtlichen Verhältnissen abhängig bleiben. Jedenfalls ist in Rücksicht auf den schon erwähnten Umstand, dass die Benutzung des Holzes und der Holzkohle für die Zwecke der Eisenindustrie sich von Jahr zu Jahr mehr verringert, je mehr die Verkehrsmittel sich ausdehnen, eine umfangreichere Ein - führung der Retortenverkohlung auf den Eisenwerken nicht mehr zu erwarten.
Die Holzkohle, obschon ihrer Natur nach im Wesentlichen aus reiner Kohlensubstanz bestehend, enthält doch stets ausser den Aschen - bestandtheilen des Holzes noch gewisse Mengen Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff, selbst wenn sie bei Weissgluth, also bei weit höherer Temperatur dargestellt wurde, als in den beschriebenen Verkohlungs - apparaten erreicht wird; beim Lagern an der Luft aber nimmt dieselbe ziemlich rasch eine nicht unbeträchtliche Menge von Wasserdampf und Gasen auf. Die durchschnittliche Zusammensetzung lufttrockener Holzkohle kann angenommen werden zu:
ihre Wärmeleistungsfähigkeit zu 6900 W. -E.
Das Gewicht eines Cubikmeters Holzkohle in Stücken (incl. der Zwischenräume) beträgt nach Gruner:
Die niederen Ziffern entsprechen Holzkohlen aus rasch gewachse - nen Hölzern oder bei fehlerhaftem Betriebe (zu rascher Kohlung) erzeugt;35Der Torf.die höheren Ziffern dagegen erhält man bei Holzkohlen aus älteren, langsam gewachsenen Hölzern und bei nicht allzu beschleunigtem Betriebe.
Gute Holzkohle ist tiefschwarz, hart, klingend, wenig abfärbend; war sie bei allzu raschem Betriebe oder bei Luftzutritt erzeugt, so ist sie mürbe, zerreiblich, abfärbend und besitzt geringen Brennwerth; Kohlen, die bei zu niedriger Temperatur gewonnen waren, also gewisser - maassen aus unvollständig verkohltem Holze bestehen, haben braune Farbe, grosse Festigkeit, brennen, wenn sie entzündet werden, mit Flamme und heissen Bränder.
Beim Lagern im Schuppen erleidet die Holzkohle theils durch Ver - krümelung, theils auch wohl durch langsame Oxydation zu Kohlensäure einen Verlust, der 5 Proc. und darüber betragen kann (Krümpfeverlust).
Der Torf ist das noch jetzt sich bildende Erzeugniss der Zersetzung gewisser Gattungen von Pflanzen unter dem Einflusse von Luft und Wasser, wobei aus der Pflanzensubstanz Sauerstoff austritt und der Kohlenstoffgehalt sich anreichert, zugleich aber eine reichliche Wasser - menge aufgenommen wird, während die mechanische Vermengung mit zugeführten schlammigen Massen Veranlassung zu einem bedeutenden Aschengehalte giebt.
Vorzugsweise findet sich Torf in der gemässigten Zone und zwar theils in Thälern, theils auf Hochebenen. Besonders reich an Torf ist Deutschland, sowohl Nord - als Süddeutschland, wo derselbe in manchen Gegenden einen auch für metallurgische Zwecke vielfach benutzten Brennstoff bildet; auch Frankreich, Grossbritannien, Russland, Skandi - navien besitzen ausgedehnte Torflager.
Die Gewinnung des Torfes geschieht durch Hand - oder Maschinen - arbeit. Bei der ersteren wird derselbe, sofern er die genügende Festig - keit besitzt (unter Umständen nach vorausgegangener Entwässerung des Torfmoores) mit entsprechend geformten Spaten in prismatischen Stücken ausgestochen, um im Freien oder luftigen Schuppen getrocknet zu werden (Stechtorf); gestattet aber die Eigenthümlichkeit der Torfmasse eine Gewinnung in dieser Weise nicht (wegen breiiger, ungleichmässiger Be - schaffenheit), so gräbt man dieselbe aus, mischt sie in einer Grube durch Treten mit den Füssen oder Schlagen mit Werkzeugen durch einander und streicht nun entweder diesen Torfbrei in Formen, um die solcherart gewonnenen prismatischen Stücke (Torfziegel) zu trocknen (Streichtorf, Modeltorf), oder man breitet eine grössere Menge des - selben auf dem geschlichteten Torffelde aus, überlässt ihn hier einige Zeit der Trocknung, dichtet ihn hierauf durch Treten oder Schlagen und schneidet ihn mit langen Messern in einzelne Stücken, welche nun - mehr, um vollends lufttrocken zu werden, in Haufen zusammengestellt werden (Backtorf, Breitorf). Die Gewinnungskosten des Streich - und Backtorfes sind um 15 — 20 Proc. höher als die des Stechtorfes, wogegen jene Sorten sich durch grössere Dichtigkeit und Festigkeit vor diesem auszeichnen.
3*36Die Brennstoffe.Die zur Gewinnung des Torfes benutzten Maschinen sind ziemlich mannigfacher Art. Während die älteren derselben sich darauf be - schränken, den Torf zu stechen und herauszuheben, sind die neueren mit Einrichtungen versehen, um die Fasern des herausgehobenen Torfes mit Messern zu zerschneiden, die Masse — ähnlich wie es bei der Back - und Streichtorfanfertigung durch Handarbeit geschieht — innig durch einander zu mischen, in einzelnen Fällen auch wohl zu schläm - men, wenn anorganische Beimengungen entfernt werden sollen, und dann entweder unter mässigem Drucke in Stücke zu formen (Presstorf) oder nach vorausgegangener Beimengung von Wasser auf einem Trocken - felde gleichmässig auszubreiten, so dass dann später, wie bei der Hand - arbeit, die einzelnen Stücke daraus geschnitten werden (Maschinenback - torf). Hinsichtlich der Einrichtung dieser verschiedenen Maschinen muss auf die unten gegebene Literatur verwiesen werden.
Vor dem Handtorfe zeichnet sich der mit Maschinen gewonnene Torf (auch wohl Kunsttorf genannt) durch grössere Gleichmässigkeit und Festigkeit aus, welche letztere den Transport auf grössere Ent - fernungen ohne Gefahr für starke Verluste ermöglicht; vor dem gewöhn - lichen Streichtorfe besitzt der Presstorf den Vorzug einer grösseren Dichtigkeit (wodurch nicht nur ebenfalls der Transport erleichtert, sondern auch die Verbrennung der gleichen Menge Torf auf einen kleineren Raum beschränkt ist) und einer verringerten hygroskopischen Beschaffenheit.
Die Zusammensetzung der reinen Torfsubstanz (excl. Wasser und Asche) ist nach dem verschiedenen Alter des Torfes verschieden, beträgt jedoch durchschnittlich:
Ein Umstand, welcher sich der Verwendung des Torfes in solchen Fällen, wo es sich um Hervorbringung hoher Temperaturen handelt, hemmend entgegenstellt, ist sein beträchtlicher Wassergehalt und sein oft sehr ansehnlicher Aschengehalt. Der Wassergehalt des frischen (nicht getrockneten) Torfes pflegt mindestens 80 Proc. zu betragen; an der Luft gut getrockneter Torf enthält gewöhnlich noch 25 Proc. Wasser; durch Trocknen bei 100°C. lässt sich allerdings auch dieses Wasser bis auf kleine Mengen austreiben, der gedarrte Torf aber nimmt, sobald er der Luft ausgesetzt ist, rasch wieder die vorige Menge Wasser auf, eine Eigenschaft, die er mit dem gedarrten Holze theilt. Bei Erhitzung über 120°C. beginnt bereits die Zersetzung.
Der Aschengehalt des Torfes beträgt allerdings in einzelnen seltenen Fällen nur 0.5 Proc. und man nennt diejenigen Torfe, deren Aschen - gehalt unter 5 Procent bleibt, aschenarme; häufiger noch sind die - jenigen mit 5 — 10 Proc. Asche (mittlerer Aschengehalt), und nicht selten kommt ein Aschengehalt bis 20 Proc. und darüber vor (aschenreiche Torfe). Steigt jedoch der Gehalt über 25 Proc., so dürfte es kaum mög - lich sein, ihn als Brennstoff zu verwenden.
Die Asche besteht gewöhnlich zum grössten Theile aus Kiesel - säure, Eisenoxyd, Thonerde und Kalk mit kleineren Mengen Alkalien, Magnesia, Phosphorsäure. Der Phosphorsäuregehalt geht selten über37Die Torfkohle.2 Proc. des Aschengewichtes hinaus und beträgt häufig erheblich weniger.
Die Wärmeleistung der reinen Torfsubstanz lässt sich ungefähr zu 5300 W. -E. annehmen, während gewöhnlicher lufttrockener Torf mit mittlerem Aschengehalte höchstens 3500 W. -E. zu liefern im Stande ist. Nach Versuchen von Brix verdampft 1 kg Torf mit 8 — 10 Proc. Asche und 25 Proc. Wasser bei der Heizung eines Dampfkessels etwa 1.2 mal so viel Wasser als Holz; nimmt man also die Wärmeleistung dieses letzteren, wie oben mitgetheilt, zu 2900 W. -E. an, so würde die Wärmeleistung des Torfes ca. 3500 W. -E. betragen.
Um den Torf auch für solche Zwecke verwendbar zu machen, wo eine höhere Verbrennungstemperatur Bedingung ist, insbesondere also auf Eisenhüttenwerken, unterwirft man ihn zur Austreibung seines Wassergehaltes einem Trocknungsprocesse (Darren) bei etwa 100°C. in ähnlichen Darrkammern als für das Trocknen des Holzes benutzt werden. Die Form derselben und die Einrichtung zum Heizen ist ziemlich mannigfaltig; nähere Angaben hierüber findet der Leser in den unter „ Literatur “aufgeführten Werken von Hausding und Birnbaum.
Dass der gedarrte Torf rasch, d. h. noch warm, verbraucht werden muss, wenn er nicht wieder Wasser anziehen soll, dass also die Darr - vorrichtungen auch unmittelbar neben dem Verwendungsorte sich be - finden müssen, wurde schon erwähnt.
Durch Erhitzung des Torfes auf 200 — 300°C. wird unter Zer - setzung der Torfmasse der Sauerstoff -, Wasserstoff - und Stickstoff - gehalt nebst einem Theile des Kohlenstoffgehaltes ausgetrieben und es hinterbleibt der Rest des Kohlenstoffes — allerdings nicht ohne kleine Mengen auch der übrigen Bestandtheile der Torfmasse — nebst dem Aschengehalte als Torfkohle zurück. Wie alle Kohle im eigentlichen Sinne (Holzkohle, Koks), welche eine Zersetzung durch einfache Er - hitzung nicht mehr erleiden kann, besitzt dieselbe die Eigenschaft, ohne Flamme zu verbrennen und eine höhere Verbrennungstemperatur als der rohe Torf zu entwickeln, bei dessen Verbrennung eine reichliche Menge Wasser gebildet wird. Für viele, insbesondere für manche metal - lurgische, Zwecke ist sie deshalb besser als dieser geeignet.
Die Herstellung der Torfkohle geschieht in ähnlicher Weise als die der Holzkohle.
Die Meiler werden in ähnlicher Weise hergestellt und betrieben als bei der Holzverkohlung, und man unterscheidet auch hier stehende Meiler von paraboloidischer Form und liegende Meiler oder Haufen. Das Verfahren besitzt jedoch im Vergleiche mit der Meilerverkohlung des Holzes mancherlei Nachtheile. Wie das Holz schwindet der Torf beim Verkohlen; aber bei der geringen Grösse der einzelnen in dem Meiler befindlichen Torfstücke ist die Zahl der hierbei entstehenden38Die Brennstoffe.Zwischenräume zwischen denselben weit beträchtlicher, ein Ausfüllen derselben während der Verkohlung schwieriger, als bei der Darstellung von Holzkohlen; der Torfmeiler schwindet ungleichmässig und die Wartung desselben ist noch umständlicher als diejenige des Holz - kohlenmeilers.
Die Zeitdauer des Betriebes eines Torfmeilers von etwa 80 cbm Inhalt pflegt ungefähr 14 Tage, das Ausbringen an Gewicht durch - schnittlich 30 Proc., an Rauminhalt 60 Proc. zu sein.
In Rücksicht auf die soeben geschilderten Uebelstände der Meiler - verkohlung, sowie auf den Umstand, dass die Verkohlungsöfen bei der Gewinnungsstätte des Torfes selbst aufgestellt werden können, der bei der Verkohlung des Holzes in Oefen erforderliche und kostspielige Transport also wegfällt, findet die Anwendung von Oefen für die Torf - verkohlung häufiger als bei der Verkohlung des Holzes statt. Es giebt zahlreiche Ofensysteme für diesen Zweck, welche sich sämmtlich nicht unwesentlich von den oben beschriebenen Holzverkohlungsöfen unter - scheiden.
Einzelne dieser Oefen haben die Form eines senkrecht stehenden Schachtes, nach oben sich etwas erweiternd, unten durch einen Rost geschlossen (Wagenmann’s Ofen), und die Verkohlung schreitet von oben nach unten hin fort, damit nicht durch die Schwindung der ver - kohlenden Torfstücke Unregelmässigkeiten herbeigeführt werden. Da aber bei dieser Einrichtung doch eine theilweise Verbrennung der oberen Torfstücke unvermeidlich ist, hat man bei anderen derartig geformten Oefen die Gichtöffnung durch einen luftdicht verkitteten Deckel verschlossen und durch ein in dem letzteren befestigtes Rohr Gase aus einem Generator in den Ofen geleitet, welche hier durch zugeführte Luft verbrannt werden (Schenk’s Ofen). Bei neueren Einrichtungen, welche auf derselben Idee wie der zuletzt erwähnte Ofen fussen, benutzt man gusseiserne Cylinder als Oefen, von denen mehrere um ein gemeinschaftliches, von einem Gasgenerator kommen - des Gaszuleitungsrohr gruppirt sind. Die Gase werden bereits inner - halb dieses Rohres mit der Verbrennungsluft gemischt, welche in rings um die Feuerung herum angeordneten Kanälen vorgewärmt wird, und gelangen alsdann durch gleichmässig vertheilte Oeffnungen am oberen Rande in den eigentlichen Ofen, ziehen durch die Torfsäule hindurch nach unten und verlassen den Ofen, mit den Destillationsgasen ver - mischt, durch untere Oeffnungen, die auch hier rings herum am Rande vertheilt sind. Der Boden des Ofens besteht aus einem Schieber, durch dessen Oeffnen die Entleerung bewirkt wird (Ofen von Hall und Bainbridge). Die Verkohlungszeit in einem solchen Ofen ist 12 Stunden.
Auch überhitzten Wasserdampf hat man zur Verkohlung des Torfes angewendet. Der Verkohlungsofen von Barff und Thursfield besteht aus liegenden schmalen Kammern, in welche der überhitzte Dampf geleitet wird, nachdem der Torf auf eisernen Wagen hineingebracht worden ist. Nach Beendigung der Verkohlung werden die Wagen sofort39Die Torfkohle.in einen, auf einer Schiebebühne stehenden, Blechkasten entleert, welcher alsbald luftdicht verschlossen und mit seinem Inhalte einer mehrstündigen Abkühlung unterworfen wird, damit nicht die heisse Torfkohle unter der Einwirkung der atmosphärischen Luft sich ent - zünde. Nach Versuchen, welche zu Wörschach angestellt wurden1)Vergl. die unter „ Literatur “aufgeführte Abhandlung: A. Enigl, Ueber Mit - verwendung von Torf beim Hochofenbetriebe., scheint es jedoch, als fände hierbei nur eine theilweise Zersetzung der Torfmasse statt; die dort dargestellte Torfkohle enthielt noch 30 Proc. brennbare Gase.
Das Ausbringen an Torf in den Verkohlungsöfen ist günstiger als in Meilern und beträgt bei Anwendung lufttrockenen Torfes durch - schnittlich 40 Proc. des ursprünglichen Gewichtes, in Wörschach bei Darstellung halbverkohlten Torfes 45 Proc. Selbstverständlich spielt der Aschengehalt des Torfes hierbei ebenfalls eine Rolle; da derselbe unver - ändert bleibt, so werden aschenreichere Torfe auch ein scheinbar grösseres Ausbringen geben als aschenarme.
Auch für dieses Verfahren sind mannigfache Ofenconstructionen, sowohl mit stehenden als liegenden Retorten, in Anwendung gebracht worden. Mit der Retortenverkohlung des Holzes theilt dieses Verfahren den Uebelstand ziemlich hoher Betriebskosten, welche nicht allein durch die complicirtere Einrichtung der Oefen, sondern hauptsächlich auch durch den hohen Brennstoffaufwand zum Heizen derselben (25 — 30 Proc. von dem zu verkohlenden Torfe) hervorgerufen werden; anderntheils aber ist der Werth der entstehenden Destillationserzeugnisse (Theer und Ammoniakwasser) ein verhältnissmässig geringer, und hierdurch wird die hauptsächlichste Veranlassung zur Anwendung des Verfahrens hinfällig.
In ihrem Aeusseren zeigen die Torfkohlen die Structur des be - nutzten Torfes, sind leicht, schwammig. Eine gute, für metallurgische Zwecke brauchbare Torfkohle lässt sich nur aus gepresstem Maschinen - torf darstellen; Stechtorf würde nur äusserst leichte, geringwerthige Kohlen zu liefern im Stande sein. Die schon erwähnte schwache Seite der meisten Torfsorten, ihr grosser Aschengehalt, tritt natürlicherweise noch empfindlicher in der Torfkohle zu Tage, in welcher der gesammte Aschengehalt unverändert zurückbleibt, in einer kleineren Menge brenn - barer Substanz sich vertheilend. Aus diesem Grunde pflegt man über - haupt nur die besten, aschenarmen Torfe der Verkohlung zu unter - ziehen.
Wie die Holzkohle enthält die Torfkohle noch gewisse Mengen Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff und absorbirt beim Lagern Gase und Feuchtigkeit. Die Zusammensetzung einer guten Torfkohle lässt sich durchschnittlich annehmen zu
40Die Brennstoffe.ihre Wärmeleistung zu etwa 6300 W. -E.
1 cbm aschenarme Torfkohle wiegt 230 — 250 kg, aschenreiche 300 — 350 kg.
Dieselbe, aus Pflanzenresten der Tertiärzeit bestehend, bildet den jüngsten der eigentlichen mineralischen Brennstoffe und zerfällt ihrem Aeusseren wie ihrer chemischen Zusammensetzung nach in verschiedene Unterabtheilungen.
Diese Braunkohlenart zeigt noch deutlich die Structur des Holzes, aus dem sie entstanden ist. Offenbar waren es Baumstämme, durch die theilweise eingetretene Zersetzung gebräunt und durch die auf ihnen lastenden Schichten theilweise zerdrückt, denen sie ihr Entstehen ver - dankt; sie lassen sich spalten und wie gewöhnliches Holz verbrennen.
Die chemische Zusammensetzung der eigentlichen Braunkohlen - masse der Lignite schwankt innerhalb folgender Grenzen:
Die kohlenstoffärmsten, wasserstoff - und sauerstoffreichsten Lignite sind die am wenigsten zersetzten.
Ein grosser Uebelstand dieser Braunkohlenart ist ihr beträchtlicher Wassergehalt, welcher bei der frisch geförderten Kohle kaum unter 30 Proc., mitunter bis zu 50 Proc. beträgt und natürlich den Brenn - werth sehr abmindert. Nun lässt sich allerdings ein grosser Theil dieses Wassergehaltes durch Lagern der Kohle an der Luft entfernen; hierbei aber entsteht ein anderer Uebelstand: die Kohle zerfällt beim Trocknen zu Pulver und eignet sich in dieser Form für sehr viele Zwecke weniger gut als in grösseren Stücken.
Die Wärmeleistung der reinen Kohlenmasse beträgt ca. 5500 W. -E., während die wirklichen Kohlen wegen ihres Wasser - und Aschen - gehaltes kaum mehr als 3400 W. -E. zu liefern im Stande sein dürften.
Der Aschengehait ist in allen Fällen bedeutender als der des frischen Holzes und pflegt mindestens 4 Proc. zu betragen, steigt aber in ein - zelnen Fällen bis zu 15 Proc. und darüber.
1 cbm Lignite wiegt 550 — 750 kg, je nachdem der Wasser - und Aschengehalt kleiner oder grösser ist.
Weiche, zerreibliche Masse, aus der Zersetzung niedriger Pflanzen (wie der Torf) hervorgegangen. Wie die Lignite ist sie reich an Wasser,41Die Braunkohle.mitunter auch reich an Asche und steht in ihrem chemischen Verhalten jenen sehr nahe. Wegen ihres dichten, erdigen Zustandes besitzt sie für metallurgische Zwecke nur geringe Bedeutung.
Im Aeusseren unterscheiden sich dieselben von den vorstehend besprochenen Sorten durch ihre grössere Festigkeit und Härte, ihren muscheligen Bruch, ihre grössere Beständigkeit an der Luft. In chemischer Beziehung zeichnen sie sich vor jenen durch einen grösseren Kohlenstoffgehalt und geringeren Wassergehalt aus; Eigenschaften, welche ihnen einen entsprechend höheren Brennwerth verleihen. Ihre Farbe ist braun bis schwarz, der Strich braun. Eine besondere, seltener vor - kommende Abart derselben, ausgezeichnet durch besonders hohen Kohlenstoff - und Wasserstoffgehalt bei geringem Sauerstoffgehalte, durch leichte Entzündbarkeit und lange rauchende Flamme, wird bituminöse Braunkohle, fette Braunkohle, Schweelkohle genannt.
Die reine Kohlensubstanz dieser Braunkohlensorten enthält:
Bei der Erhitzung entweichen 50 — 60 Proc. flüchtige Körper und es hinterbleiben 50 — 40 Proc. Kohle.
Der Wassergehalt geht selten über 10 Proc. hinaus, der Aschen - gehalt pflegt mindestens 3 Proc. zu betragen, steigt aber bei einzelnen Sorten bis auf das 10fache dieser Menge. Häufige Beimengungen sind Schwefel und Schwefelkies; Phosphate dagegen finden sich auch in der Asche selten in erheblichen Mengen.
Die Wärmeleistung der reinen Kohlenmasse beträgt — abweichend nach der chemischen Zusammensetzung — 7000 — 8000 W. -E. ; diejenige der wirklichen Kohlen (wasser - und aschenhaltig) durchschnittlich 5500 W. -E.
1 cbm Braunkohlen in mittelgrossen Stücken wiegt ca. 700 kg.
Auf zahlreichen Eisenwerken bildet diese Art der Braunkohlen ein geschätztes Brennmaterial für verschiedene Zwecke.
Eine Verkohlung der Braunkohlen ist verschiedentlich versucht worden, liefert aber wegen der Eigenschaft der Braunkohlen, beim Erhitzen zu zerfallen, nur unbefriedigende Ergebnisse. Mitunter hat man aus diesem Grunde die verkohlte pulverförmige Braunkohle als Zusatzmaterial bei der Verkohlung (Verkokung) gewisser Steinkohlen - arten verwendet, welche wegen ihrer backenden Eigenschaft als Binde - mittel für die Braunkohlen zu dienen befähigt sind. Einestheils werden jedoch die örtlichen Verhältnisse, insbesondere die Preise der beiden zu vereinigenden Materialien, nur ausnahmsweise solche sein, dass dieses Verfahren auch ökonomisch vortheilhaft erscheinen kann, anderntheils lässt auch — so weit die bis jetzt erlangten Erfolge reichen — die Güte der hierbei erhaltenen Kohlen (Koks) doch mancherlei zu wünschen übrig. Sie sind zerreiblich und ertragen keinen Transport auf weitere Strecken.
Diese, für die gesammte Metallurgie höchst wichtigen Brennstoffe treten in den oberen primären und unteren secundären Erdformationen, vorwiegend aber in der nach ihnen benannten Steinkohlenformation in oft mächtigen Flötzen auf, die sich, wie z. B. in Nordamerika, über Hunderte von Quadratmeilen ausdehnen und nicht selten mehr als 15 m Mächtigkeit erreichen.
Von den ihnen an Alter nachstehenden Braunkohlen unterscheiden sie sich äusserlich durch ihre schwarze Farbe (nur wenige Braunkohlen - arten besitzen ebenfalls eine so dunkle Farbe), schwarzes Strichpulver, grösseres specifisches Gewicht, beim Erhitzen durch einen erheblich grösseren Destillationsrückstand. Die Textur des Holzes, aus dem be - kanntlich auch die Steinkohlen ursprünglich entstanden, ist nicht mehr erkennbar.
Unter sich aber zerfallen die Steinkohlen wieder in eine Reihe verschiedener Arten, welche in physikalischer wie in chemischer Hinsicht ganz erhebliche Unterscheidungsmerkmale besitzen. Verfolgt man diese Arten von denjenigen an, welche in ihrer Beschaffenheit den Braun - kohlen am nächsten stehen, bis zu den Anthraciten hin, welche ihnen am wenigsten ähnlich sind, in der Reihenfolge, wie sie unten gegeben ist, so sieht man eine stete Zunahme des Kohlenstoffgehaltes unter ent - sprechender Abnahme des Wasser - und Sauerstoffgehaltes; infolge davon wird der Rückstand beim Erhitzen immer beträchtlicher1)Beachtenswerth ist jedoch, dass zwei Kohlen von annähernd gleicher chemischer Zusammensetzung doch bei der Destillation einen verschieden grossen Rückstand an Kohle hinterlassen können, ein Umstand, der sich durch Verschiedenheit in der molekularen Anordnung recht wohl erklären lässt; und die Grösse dieses Destillations - rückstandes kennzeichnet gewöhnlich schärfer das übrige Verhalten der Kohle als die eigentliche chemische Zusammensetzung., die Ent - zündlichkeit geringer, die Flamme beim Verbrennen, welche durch ent - weichende und verbrennende Kohlenwasserstoffe wie durch Kohlenoxyd gebildet wird, immer kleiner, aber die Wärmeleistung des Brennstoffes grösser, und erst bei der kohlenstoffreichsten Sorte, dem Anthracit, tritt wieder eine Verringerung der letzteren ein. Eine eigenthümliche und für viele Verwendungen wichtige Eigenschaft zeigen die mittleren Glieder der Reihe: sie nehmen beim Erhitzen eine klebrige, teigartige Beschaffen - heit an, sie backen. Sowohl denjenigen Arten, welche den Braun - kohlen nahe stehen, als auch den anthracitartigen fehlt diese Eigenschaft; den ersteren wegen eines zu reichlichen Sauerstoffgehaltes, den letzteren wegen zu beträchtlichen Kohlenstoffgehaltes.
Die chemische Zusammensetzung · der reinen Steinkohlenmasse sämmtlicher Steinkohlen bewegt sich innerhalb folgender Grenzen:
Der Destillationsrückstand beträgt 50 — 90 Proc., die Menge der entweichenden flüchtigen Erzeugnisse demnach 50 — 10 Proc.
43Die Steinkohle und der Anthracit.Der hygroskopische Wassergehalt der Steinkohlen ist bedeutend geringer als der aller übrigen natürlichen Brennstoffe und geht selten über 5 Proc. hinaus; der Aschengehalt beträgt bei den besseren Kohlen 0.5 — 7 Proc. (selten weniger als 4 Proc.), bei mittleren 7 — 14 Proc., bei aschenreicheren noch mehr. Die Analyse der Asche zeigt einen Kiesel - säuregehalt von durchschnittlich 50 Proc., Eisenoxyd und Thonerde in oft erheblichen Mengen, Kalk mitunter bis 20 Proc., kleine Mengen Alkalien, Phosphorsäure bis zu 1.5 Proc. und Schwefelsäure, aus der Zersetzung von Schwefelkies bei der Verbrennung hervorgegangen und an Kalk gebunden. Hinderlich für die Verwendung mancher Stein - kohlen ist ihr beträchtlicher Schwefelgehalt, von eingelagerten Kiesen herrührend, welcher mitunter 3 Proc., nicht selten 2 Proc. des Stein - kohlengewichtes ausmacht. Auch Arsen, Zink, Blei finden sich in kleineren Mengen.
Für die Eintheilung der Steinkohlen sind im Laufe der Jahre eine grössere Zahl verschiedener Gesichtspunkte aufgestellt worden. In Folgendem ist die von Gruner entwickelte Eintheilungsmethode benutzt worden, welche unter allen übrigen die zutreffendste sein dürfte. Dass in der Praxis einzelne Fälle auftreten können, wo die physikalischen Eigenschaften der Kohle nicht so, wie es nach Gruner’s Eintheilung der Fall sein müsste, mit der chemischen Zusammensetzung beziehent - lich dem Verhältnisse des Destillationsrückstandes zu den flüchtigen Destillationserzeugnissen übereinstimmen, lässt sich freilich nicht in Abrede stellen.
Sie sind im Aeusseren gekennzeichnet vornehmlich durch ihre lange Flamme, auf einen grossen Gehalt flüchtiger brennbarer Substanzen deutend, den verhältnissmässig geringen Rückstand bei der Destillation (höchstens 60 Proc.) und die Eigenschaft dieses Rückstandes, die ursprüngliche Form beizubehalten, ohne im Mindesten zu backen. Grössere Stücke zerspringen wohl oder werden rissig, klare Kohle bleibt in allen Fällen pulverförmig.
Ihre chemische Zusammensetzung zeigt gewöhnlich folgende Werthe:
Der Destillationsrückstand beträgt 50 — 60 Proc., die flüchtigen Er - zeugnisse 50 — 40 Proc.
Die Wärmeleistung der reinen Kohlenmasse beträgt 8000 bis 8500 W. -E., ihre Verdampfungsfähigkeit 6.7 — 7.5 kg Wasser (nach Scheurer-Kestner und Meunier).
1 cbm dieser Kohlen wiegt ca. 700 kg.
In Deutschland finden sich diese Kohlen oder Uebergänge derselben zu der nächsten Gattung in den oberen Schichten der Kohlenbecken Oberschlesiens, in geringeren Mengen bei Saarbrücken; Grossbritannien besitzt wichtige Vorkommnisse derselben in Schottland, wo sie im un - verkohlten Zustande als fast ausschliesslich benutzter Brennstoff beim44Die Brennstoffe.Eisenhochofenbetriebe Verwendung finden, ferner in Derbyshire, Stafford - shire u. a. O.
Eine vorzugsweise in sächsischen Steinkohlenflötzen auftretende Abart dieser Kohlengattung ist die Russkohle, durch ihre tiefschwarze Farbe, ihre Zerreiblichkeit, faserige Structur und ihren geringen Gehalt an Wasserstoff gekennzeichnet, welcher oft weniger als 3 Proc. beträgt, während der Kohlenstoffgehalt entsprechend höher ist (76 — 82 Proc.).
Sie brennen wie die vorigen Kohlen mit langer und rauchender Flamme; beim Erhitzen aber verändern die Bruchstücke ihre Form, schmelzen und backen aneinander, ja, eine grössere Zahl kleinerer Stücke vereinigt sich förmlich zu einem Ganzen. Uebergänge zwischen dieser und der vorhergehenden Kohlengattung, welche zwar nicht völlig erweichen und ihre ursprüngliche Form beibehalten, doch aber Neigung zeigen, zusammen zu fritten, heissen Sinterkohlen.
Die chemische Zusammensetzung dieser Kohlen beträgt etwa:
der Destillationsrückstand 60 — 68 Proc., die entweichenden flüchtigen Körper 40 — 32 Proc. Die erfolgende Gasmenge ist geringer als bei den langflammigen Sandkohlen, aber die Leuchtkraft des erfolgenden Gases bedeutender, und es bilden deshalb diese Kohlen das vornehmste Material zur Leuchtgaserzeugung (Gaskohlen), wobei die Kohle durch Er - hitzung in Retorten zersetzt und das entweichende Gas, nachdem es verschiedene Reinigungsapparate zum Zurückhalten des Theers, Wassers, der Kohlensäure wie der Schwefelverbindungen durchströmt hat, im Gasometer aufgesammelt wird, während ein poröser Koks in den Retorten zurückbleibt.
Die Wärmeleistung der reinen Kohlenmasse beträgt nach Scheurer - Kestner und Meunier 8500 — 8800 W. -E., ihre Verdampfungsfähigkeit 7.6 — 8.3 kg Wasser.
1 cbm grossstückiger langflammiger Backkohlen wiegt 700 — 750 kg.
Diese Kohlengattung kommt innerhalb Deutschlands vorzugsweise in Oberschlesien, in Westfalen und bei Saarbrücken vor; sie ist ferner in Frankreich ziemlich häufig (Kohlenbecken von Pas-de-Calais und Loire), wird in Belgien im Becken von Mons gewonnen und in Gross - britannien bei Newcastle wie in Schottland.
Dieselben sind etwas schwieriger entzündlich als die beiden vor - stehend besprochenen Gruppen, und brennen mit nicht ganz so langer, aber weniger rauchender Flamme. Beim Erhitzen verhalten sie sich den langflammigen Backkohlen ganz ähnlich, nur tritt bei ihnen jene kennzeichnende Eigenthümlichkeit aller Backkohlen durchschnittlich in noch stärkerem Maasse zu Tage, sie schmelzen wie Harz und blähen sich dabei infolge der Gasentwickelung stark auf. Diese stark backende45Die Steinkohle und der Anthracit.Eigenschaft erhebt diese Kohlen — welche übrigens zur Gaserzeugung, zur Koksdarstellung und zu mannigfachen anderen Zwecken ebenfalls Verwendung finden — zu einem ganz besonders geeigneten Materiale für den Betrieb von Schmiedefeuern, wobei kleinstückige Kohlen dieser Art (unter der Benennung Schmiedekohlen in den Handel gebracht) oberhalb des zu erhitzenden Eisenstückes aufgeschüttet werden, hier alsbald zusammenbacken und solcherart eine zusammenhängende Decke bilden. Von Zeit zu Zeit stösst der Schmied die Decke ein, schüttet von oben her frische Kohlen nach, und bewirkt auf diese Weise, dass nur glühende und bereits entschwefelte Kohlen mit dem Eisen in unmittelbare Berührung treten.
Die Zusammensetzung dieser Kohlen bewegt sich gewöhnlich inner - halb folgender Grenzen:
Der Destillationsrückstand beträgt 68 — 74 Proc., während 32 bis 26 Proc. flüchtige Körper entweichen.
Die Wärmeleistung der reinen Kohlensubstanz beträgt nach Scheurer-Kestner und Meunier 8800 — 9300 W. -E. Die Ver - dampfungsfähigkeit nach Brix 8.5 — 9.2 kg Wasser.
1 cbm Kohlen wiegt 750 — 800 kg.
Die in Rede stehenden Backkohlen bilden wichtige Vorkommnisse am Niederrhein und in Westfalen (z. B. bei Essen und Bochum), in Belgien, Frankreich, England.
Zerreiblich, schwerer verbrennlich als die vorausgehend besprochenen, mit kurzer, leuchtender, wenig rauchender Flamme verbrennend. Bei der Erhitzung blähen sich diese Kohlen zwar noch auf und backen zusammen, hinterlassen aber einen dichteren Rückstand als die gewöhn - lichen Backkohlen. Je mehr sie sich in ihrer Beschaffenheit der folgenden Gattung nähern, desto weniger leicht findet das Backen statt. Ebenso verliert sich die backende Eigenschaft dieser Kohlen mehr und mehr, wenn sie längere Zeit hindurch an der Luft lagern; es findet hierbei ein theilweiser Zersetzungsprocess statt, welcher eine Ver - flüchtigung derjenigen Bestandtheile bewirkt, auf denen die backende Eigenschaft beruht.
Die chemische Zusammensetzung beträgt:
der Destillationsrückstand 74 — 82 Proc., die Menge der verflüchtigten Bestandtheile 26 — 18 Proc.
Diejenigen Kohlensorten, deren Zusammensetzung der zweiten Vertikalreihe entspricht, bilden bereits die Uebergänge zu der nächsten Gattung und backen nur schwierig.
Unter allen Kohlengattungen besitzen die kurzflammigen Backkohlen46Die Brennstoffe.die grösste Wärmeleistung, nämlich 9300 — 9600 W. -E. bei einer Ver - dampfungsfähigkeit von durchschnittlich 9.7 kg Wasser.
Die hauptsächlichsten Gewinnungsbezirke dieser Kohlen sind in Deutschland Westfalen und der Niederrhein, in Frankreich die Gegend bei Creusot, St. Etienne, Gard u. a. O., in Belgien bei Charleroy, in England in Südwales, besonders die Gegend bei Cardiff.
Dieselben besitzen gewöhnlich geringe Festigkeit, sind schwer ent - zündlich, verbrennen mit kurzer, fast rauchloser Flamme, welche bald erlischt, und zerspringen im Feuer öfter in Stücke, wodurch ihre Ver - wendung erschwert wird.
Beim Erhitzen hinterbleibt ein wenig zusammenhängender, oft pulverförmiger Rückstand; sie backen so wenig wie die zuerst be - sprochenen langflammigen Sandkohlen.
Die Zusammensetzung ist ungefähr folgende:
Destillationsrückstand 82 — 92 Proc., verflüchtigte Bestandtheile 18 bis 8 Proc.
Die Wärmeleistung schwankt zwischen 9200 — 9500 W. -E. ; die Ver - dampfungsfähigkeit ist 9 — 9.5 kg Wasser.
Diese Kohlen gehören zu den selteneren Vorkommnissen. In Deutschland finden sie sich bei Aachen und an einigen Stellen West - falens; in Frankreich am nördlichen Rande des Beckens von Valen - ciennes und einigen anderen Orten, in Belgien bei Charleroy, in England bei Merthyr Tydwill. Man benutzt sie hier mehr zur Dampfkessel - und Hausfeuerung, wozu sie durch ihre fast rauchfreie Verbrennung sich empfehlen, als für eigentlich metallurgische Zwecke. Wichtiger sind die Vorkommnisse Nordamerikas (Pennsylvaniens), wo diese Kohlen einen Flächenraum von ca. 120000 ha bedecken und in reichen Mengen gewonnen werden. Der ziemlich geringe Aschengehalt und sehr unbedeutende Feuchtigkeitsgehalt der dortigen Anthracite1)Nach Wedding (Das Eisenhüttenwesen der Vereinigten Staaten, Zeitschr. für Berg -, Hütten - und Salinenwesen im Preussischen Staate Bd. XXIV) enthalten die Anthracite Pennsylvaniens durchschnittlich:Die besten dagegen nur 5.8 Proc. Asche bei 89.0 Proc. Kohlenstoff. stellt sie hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung den besseren Kokssorten zur Seite und macht sie geeignet, nöthigenfalls an Stelle der letzteren als Brennstoff beim Hochofenbetriebe benutzt zu werden; allerdings besitzen sie den Koks gegenüber den grossen Nachtheil, beim Erhitzen in Stücke zu zerspringen und sehr schwer verbrennlich zu sein, zwei Eigenschaften, welche unverkennbar ihre Verwendung für den genannten Zweck wie für andere Processe erschweren.
Der Umstand, dass der hohe Aschen - und insbesondere der Schwefelkiesgehalt mancher Steinkohlen ihre Verwendbarkeit sowohl für die unmittelbare Verbrennung als auch vorzugsweise für die Herstellung von Koks — verkohlten Steinkohlen — ganz erheblich beeinträchtigt, führte schon in den ersten Jahrzehnten dieses Jahrhunderts zu Versuchen, die Steinkohlen durch Aufbereitung auf mechanischem Wege von einem Theile jener fremden Beimengungen zu befreien; und die schon seit früherer Zeit betriebene Aufbereitung der Erze, besonders der Blei - und Silbererze, zeigte naturgemäss den Weg für die Aufbereitung der Stein - kohlen. Eine der ersten Aufbereitungsanstalten dieser Art wurde 1830 im Plauenschen Grunde bei Dresden angelegt; bald folgten andere Kohlenwerke dem gegebenen Beispiele. Eine ausgedehntere Anwendung jedoch fand die Steinkohlenaufbereitung erst seit den sechziger Jahren, nachdem die von Jahr zu Jahr zunehmende Anwendung von Koks für den Hochofenbetrieb der Aufgabe, aschenarme Koks darzustellen, eine grössere Wichtigkeit als zuvor verliehen hatte.
Die Aufbereitung wird entweder unmittelbar auf der Kohlengrube, nicht selten aber auch auf dem Eisenwerke vorgenommen. Sie beruht im Wesentlichen auf dem physikalischen Gesetze, dass Körper von annähernd gleicher Korngrösse im Wasser um so rascher zu Boden sinken, je grösser ihr specifisches Gewicht ist, und dass mithin, wenn man Körper von verschiedenem specifischen Gewichte, aber gleicher Korngrösse, im Wasser sinken lässt, sie sich in horizontalen Lagen gemäss dem Unterschiede ihrer specifischen Gewichte von einander sondern werden. Bei der Behandlung der Steinkohlen in dieser Weise werden mithin die specifisch schwereren „ Berge “, d. h. die beigemengten fremden Gesteine zu unterst und die eigentlichen Kohlen zu oberst zu liegen kommen und sich solcherart von einander sondern lassen. Wendet man jedoch hierbei nicht ruhig stehendes Wasser an, sondern führt man den niederfallenden Körpern einen aufsteigenden Wasserstrom ent - gegen, so wird dadurch die Geschwindigkeit der fallenden Körper um so mehr verlangsamt werden, je grösser die Geschwindigkeit des Wassers ist; ja, durch entsprechende Regelung dieser Wassergeschwindigkeit wird man im Stande sein, den leichteren Bestandtheilen des zu sortirenden Gemisches, in diesem Falle also den Kohlen, eine mit dem Wasserstrome aufsteigende Bewegung zu ertheilen und sie von dem Wasser fort - führen zu lassen, um sie an einer anderen Stelle aufzufangen, während die schwereren Bestandtheile, die Berge, nach wie vor ihre Bewegung abwärts, dem Wasserstrome entgegen, beibehalten.
Setzt man endlich Körper von verschiedenem specifischen Gewichte, aber gleicher Grösse, der Einwirkung eines horizontal oder mit schwacher Neigung abwärts bewegten Wasserstromes aus, so sinken innerhalb des Stromes zunächst die schwereren Bestandtheile, dann allmählich in grösserer Entfernung von der ersten Stelle auch die leichteren zu Boden; und wenn die Geschwindigkeit des Stromes allmählich sich verringert und seine Tiefe ausreichend gross ist, so werden schliesslich auch die feinsten Mehle aus demselben abgeschieden werden.
48Die Brennstoffe.Die Geschwindigkeit des Niederfallens im Wasser ist jedoch, wie schon angedeutet wurde, nicht allein von dem specifischen Gewichte, sondern auch von der Grösse und Form der einzelnen Körner abhängig. Solche Körner, welche im Wasser mit gleicher Geschwindigkeit herab - sinken, heissen gleichfällig. Alle gleichfälligen Körner zusammen bilden eine Sorte, alle gleich grossen eine Classe. Die Trennung nach den verschiedenen Sorten wird durch Setzen bewirkt, d. h. durch die geschilderte Einwirkung des ruhig stehenden, aufsteigenden oder fliessenden Wassers auf die zu sortirenden Körner, wobei diese in ver - schiedenen Lagen sich in dem Wasser absetzen. Die sämmtlichen zur Durchführung dieser Arbeiten erforderlichen Apparate bilden zusammen die Wäsche; das Verfahren der Trennung brauchbarer Bestandtheile von den unbrauchbaren im Allgemeinen heisst die Separation.
Damit aber in der Wäsche die Aufgabe, eine möglichst vollkommene Trennung der Berge von den Kohlen zu bewirken, gelöst werden könne, ist es, wie schon gesagt, erforderlich, dass die zu trennenden Körper annähernd gleiche Korngrösse besitzen. Je grösser das einzelne Stück ist, desto rascher sinkt es im Wasser zu Boden oder desto grösser muss die Geschwindigkeit des aufsteigenden Wasserstromes sein, um es eben - falls aufwärts zu bewegen; wollte man also Gemenge von sehr ver - schiedener Korngrösse in dieser Weise behandeln, so würden die specifisch schwereren kleineren und die specifisch leichteren grösseren Stücke mit einander niederfallen und eine Trennung der verschiedenen Bestandtheile nicht erreicht werden.
Die Geschwindigkeit v, mit welcher ein Körper von der unregel - mässigen Form, wie sie die Kohlenstücke zu besitzen pflegen, im ruhig stehenden Wasser niederfällt, oder welche das aufsteigende Wasser besitzen muss, um sein Niederfallen zu verhindern, ist nach Rittinger1)Rittinger, Lehrbuch der Aufbereitungskunde, Berlin 1867, S. 191. 〈…〉 , in welcher Formel
D den Durchmesser einer Sieböffnung bezeichnet, durch welche der betreffende Körper hindurchfallen kann; und
δ das specifische Gewicht desselben angiebt.
Diese Formel bestätigt in bündiger Form das Gesagte. Es ist demnach erforderlich, die Steinkohlen, ehe sie durch Waschen gereinigt werden können, einer Classirung, d. h. einer Sonderung nach der Korngrösse zu unterwerfen. Da aber die einzelnen Kohlenstücke noch um so mehr fremde Bestandtheile eingeschlossen enthalten, je grösser sie sind, so ist es ferner erforderlich, eine Zerkleinerung der aus - gesonderten grösseren, insbesondere auch der durchwachsenen, Kohlen - stücke vorzunehmen; und die sämmtlichen, für die Aufbereitung der Kohlen auszuführenden Arbeiten sondern sich deshalb in folgende drei Gruppen:
Selten jedoch oder niemals ist mit einer einmaligen Aufeinanderfolge dieser Arbeiten schon der beabsichtigte Zweck erreicht. So z. B. pflegt man schon vor der ersten Zerkleinerung eine Sonderung der gröberen und der weniger groben Stücke vorzunehmen; nach einmaliger Zer - kleinerung werden dann die gröberen und feineren Stücke abermals ge - schieden, aus den gröberen aber bisweilen die besonders durchwachsenen ausgesucht, um nochmals zerkleinert zu werden; u. s. f. Das aus den ersten Setzapparaten abfliessende Wasser (die Trübe) enthält grössere Mengen feiner Kohlentheilchen, welche aus demselben abgeschieden werden müssen, theils um noch nutzbar gemacht zu werden, theils um das Wasser aufs neue verwendbar für die Wäsche zu machen; von den gleichfälligen Bergen lässt sich dann diese Feinkornkohle wieder durch Classirung trennen; so zeigt die Einrichtung und der Betrieb einer Kohlenwäsche ein oft recht complicirtes Ineinandergreifen zahlreicher Arbeiten.
Man benutzt für dieselbe eine der folgenden Maschinen.
Walzwerke. Die zu zerkleinernde Kohle wird zwischen zwei benachbarte, in entgegengesetzter Richtung sich drehende gusseiserne Walzen mit horizontalen Achsen geschüttet, vermöge der stattfindenden Reibung zwischen denselben hindurchgeführt und dabei auf die dem Abstande der Walzenoberflächen von einander entsprechende Korngrösse zerkleinert. Die Einrichtung der Kohlenwalzwerke im besondern stimmt ziemlich genau mit der Einrichtung der unten beschriebenen und ab - gebildeten Eisensteinswalzwerke überein.
Man pflegt Vor - oder Grobwalzwerke, zum Zerkleinern der Kohlen vor dem Waschen dienend, und Nach - oder Feinwalzwerke anzuwenden, welche zum Zermahlen der bereits gewaschenen für die Verkokung bestimmten Kohlen bestimmt sind. Erstere pflegen gerippte (cannelirte), letztere glatte Walzen zu erhalten. Der Durchmesser der Vorwalzen beträgt bis 1 m, das Verhältniss der Länge derselben zum Durchmesser 0.7 — 1; die Nachwalzen pflegen kleiner im Durchmesser zu sein (0.6 — 0.7 m), während ihre Länge dem Durchmesser annähernd gleich ist. Ein grösseres Vorwalzwerk zerkleinert per Stunde ca. 300 Ctr. trockene Kohle und gebraucht dazu einen Arbeitsaufwand von ungefähr 4½ Pferdestärken.
Kohlenmühlen. Innerhalb eines cylindrischen Gusseisengehäuses mit senkrechter Achse und einem Durchmesser von ca. 1 m bei 0.4 bis 0.5 m Höhe dreht sich ein kegelförmiger, ebenfalls gusseiserner, Läufer. An der Innenfläche des Gehäuses und der Aussenfläche des Läufers sind rippenförmige Zähne angegossen, welche etwas geneigt gegen die Vertikale und zwar in entgegengesetzter Richtung angeordnet sind, so dass die Richtung der Zähne des Läufers die Richtung der anderen Zähne unter einem spitzen Winkel kreuzt; auch ist die Länge der einzelnen Zähne nicht gleich, so dass nur einzelne bis zum oberen Rande hinaufreichen, während sie unten sämmtlich in derselben Horizon - talebene endigen. Da die Vorderflächen der Zähne sich, je weiter nach unten, desto mehr nähern, so werden die dazwischen gebrachten KohlenLedebur, Handbuch. 450Die Brennstoffe.bei der Drehung des Läufers allmählich zermalmt und verlassen schliesslich die Mühle in derjenigen Korngrösse, welche dem Spielraume zwischen beiden Zahnreihen entspricht. Das Ganze hat, wie man sieht, grosse Aehnlichkeit mit der Einrichtung und Wirkungsweise einer ge - wöhnlichen Kaffeemühle. Die Leistung der Kohlenmühlen ist eine ziemlich beträchtliche. Nach v. Kerpely vermag eine Mühle mit einer Oberfläche des Läufers von 2 qm bei 9 Umgängen per Minute stündlich 400 Ctr. gemahlenes Haufwerk zu liefern; als ein besonderer Vortheil wird gerühmt, dass der Staubfall geringer, das Korn der zerkleinerten Kohlen gleichmässiger sei als in Walzwerken.
Backenquetschen (Steinbrecher). Da auch diese Maschinen, wie die Walzwerke, bei der Besprechung der Aufbereitung der Eisen - erze ausführlicher besprochen werden, so kann hinsichtlich ihrer Ein - richtung auf das dort Gesagte Bezug genommen werden. Wie für Erzzerkleinerung finden sie auch in den Kohlenwäschen neuerdings eine häufige und befriedigende Verwendung. Sie gewähren den Vortheil, dass man im Stande ist, auch grössere Stücke ohne vorausgehendes Zerschlagen zu zerkleinern; dass der Staubfall ein sehr geringer, ihre Leistungsfähigkeit eine sehr bedeutende ist, während Reparaturen nur selten erforderlich sind.
Schleudermühlen (Desintegratoren). 1)Von Carr erfunden. Abbildungen derselben in A. v. Kerpely, Anlage und Einrichtung der Eisenhütten Taf. LIX, Fig. 1; A. Ledebur, Handbuch der Eisen - giesserei Taf. XV, Fig. 1 und 2.Zwei parallele Guss - eisenscheiben drehen sich um horizontale Achsen in entgegengesetzter Richtung. Jede dieser Scheiben trägt zwei in concentrischen Kreisen angeordnete Reihen von Stahlstäben, welche der andern Scheibe zu - gekehrt sind und bis fast an dieselbe hinanreichen; die Durchmesser der einzelnen Kreise sind so gewählt, dass immer eine Reihe Stäbe der einen Scheibe zwischen zwei Reihen der benachbarten Scheibe zu liegen kommt und somit alle vier Reihen sich immer abwechselnd in entgegen - gesetzter Richtung drehen. Die Drehungsgeschwindigkeit der Maschine ist eine ziemlich bedeutende (ca. 20 m per Secunde in der äussersten Stabreihe); trifft nun ein Stück des zu zerkleinernden Materiales, welches innerhalb des kleinsten Ringes, in der Nähe der Achse, eingeworfen wird, auf die erste Reihe der Stäbe, so erhält es hier einen kräftig wirkenden Schlag, wird mit der empfangenen Geschwindigkeit gegen die zweite in umgekehrter Richtung laufende Reihe geschleudert u. s. f., bis es alle vier Reihen durchlaufen hat und dabei infolge der statt - gehabten Einwirkungen in kleinere Stücke zertheilt worden ist.
Die Schleudermühlen sind nur zum fernern Zerkleinern solcher Stücke geeignet, welche bereits früher eine gröbliche Zerkleinerung erfahren hatten und dem Waschen unterworfen worden waren. Nach v. Kerpely’s Angaben ist zum Betriebe einer Schleudermühle, welche stündlich 50 Ctr. Mahlgut zu liefern hat, eine mechanische Arbeit von 10 — 12 Pferdestärken erforderlich, so dass sich eine erheblich ungünstigere Ausnutzung der Arbeit als bei Walzwerken ergiebt.
Auch hierfür sind verschiedenartige Vorrichtungen in Anwendung.
Klaubtische und Lesebänder. Dieselben werden benutzt, wenn aus den bereits classirten Kohlen noch einzelne grössere oder stark durchwachsene Stücke von Hand ausgelesen werden sollen. Klaub - tische sind langsam umlaufende Gusseisenscheiben, auf welche die noch zu scheidenden Kohlen aufgestürzt werden, während die mit dem Aus - klauben beschäftigten Arbeiter um den Rand her aufgestellt sind; die ausgeklaubten Stücke werden durch Lutten in tiefer stehende Wagen geworfen, die zurückgebliebenen schliesslich durch eine Abstreifvor - richtung nach jeder Umdrehung des Tisches ebenfalls in einen Wagen geschüttet.
Das Leseband ist ein aus Draht oder Hanf gefertigtes Band ohne Ende von ca. 80 cm Breite, welches über zwei Trommeln mit horizon - talen Achsen im Abstande von ca. 4.5 m geführt ist, während die Trommeln sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 75 mm per Secunde drehen und das Band mit derselben Geschwindigkeit fortbewegen. Durch Rollen, welche zwischen beiden Trommeln und parallel zu den - selben angeordnet sind, wird das Band gestützt. Seitlich von dem Bande sind die zum Klauben bestimmten Arbeiter aufgestellt; die Kohlen werden oberhalb der einen Trommel aufgestürzt, mit dem Bande langsam vorwärts bewegt, und die zurückgebliebenen Stücke fallen schliesslich bei der zweiten Trommel durch eine Lutte in den dafür bestimmten Wagen.
Rätter. Man bezeichnet mit diesem Ausdrucke gitterartige oder durchlochte Siebe von rechteckiger Grundfläche, unter einem Winkel von 5 — 20 Graden gegen die Horizontale geneigt und durch eine maschinelle Vorrichtung in schüttelnde oder schwingende Bewegung versetzt, so dass die Kohlen, welche auf der höchsten Stelle aufgeschüttet werden, allmählich die schiefe Ebene hinabrutschen, während die feineren Stücke zwischen den Stäben beziehentlich durch die Löcher des Siebes hindurch - fallen. Bei dem Rätter von Briart stecken zwei Gitter ineinander, das eine liegt fest, das andere schwingt an seinem oberen Ende um eine horizontale Achse und wird dadurch abwechselnd über und unter die Ebene des festliegenden geführt; bei einer von Lührig eingeführten Form dieses Briart’schen Rätters (kurzweg Briart genannt) schwingen beide Gitter abwechselnd.
Die Rätter werden gewöhnlich zur vorläufigen Sonderung der aller - gröbsten Kohlenstücke von den übrigen benutzt; will man eine mehr - malige Classirung damit herbeiführen, so ist natürlich für jede neue Classe auch ein neues Rätter erforderlich (z. B. für in Summa drei Classen gebraucht man zwei Rätter); verschiedene Rätter für dieselben Kohlen pflegt man dann unter einander anzuordnen.
Trommeln (Separationstrommeln). Es sind dieses die allgemein angewendeten Vorrichtungen, um die Kohlen in mehrere Classen zu sondern, und sie kommen somit gewöhnlich nach den Rättern zur Ver - wendung. Sie bestehen aus conischen oder cylindrischen, an beiden Enden offenen Behältern, entweder aus Drahtgeflecht mit bestimmter4*52Die Brennstoffe.Maschenweite oder der grösseren Haltbarkeit halber aus gelochtem Eisenbleche gefertigt und um eine horizontale oder schwach geneigte Achse gedreht, so dass hierbei die feineren Stücke durch die Oeffnungen hindurchfallen. Obgleich — wenigstens bei den conischen Trommeln und den horizontalen Trommeln mit geneigter Achse — die Vorwärts - bewegung der Kohle schon durch ihr eigenes Gewicht auf der geneigten Ebene bewirkt wird, so pflegt man doch zur besseren Regelung dieser Bewegung im Innern der Trommeln eine oder auch zwei schrauben - förmig gewundene Rippen aus gebogenem Winkeleisen zu befestigen, so dass Schraubengänge entstehen, in denen die Kohle vorwärts gleitet. Indem man nun jede Trommel ihrer Länge nach in mehrere Abtheilungen mit verschiedenen Lochweiten eintheilt, erhält man beim einmaligen Durchgange der Kohle durch die Trommel ebenso viele Classen als Abtheilungen vorhanden sind.
Man pflegt Vortrommeln und Vertheilungstrommeln (letztere auch wohl im engern Sinne als Classirtrommeln bezeichnet) anzu - wenden. Die Vortrommeln, welche in Längen von 1.25 — 4 m bei 1 bis 2.5 m Durchmesser gefertigt werden, sondern die gröbsten Stücke von den übrigen und diese häufig von der Staubkohle (bis zu 5 oder 6 mm Durchmesser). Für letzteren Zweck ist dann um die eigentliche Trommel herum und concentrisch zu derselben noch eine zweite, im Durchmesser grössere, Trommel angeordnet, welche nur die Staubkohle hindurchfallen lässt. Die Ablösung des an den grösseren Stücken haftenden Staubes erleichtert man nicht selten durch Anwendung einer kräftig wirkenden Brause, welche Wasser gegen die Trommeln ausströmt.
Die Vertheilungstrommeln sind mit so vielen Abtheilungen ver - sehen, als Kohlenclassen für die Wäsche gebildet werden sollen; unter jeder Abtheilung pflegt eine eigene Lutte angeordnet zu sein, welche die durchfallende Kohle sofort ihrem Bestimmungsorte zuführt.
Aus dem Umstande, dass bei der Wäsche stets kleinere Körner von grösserem specifischen Gewichte neben grösseren von geringerem specifischen Gewichte niederfallen werden, sofern der Unterschied in der Korngrösse über ein gewisses vom specifischen Gewichte abhängiges Maass hinausgeht, lässt sich theoretisch die erforderliche Abstufung in den Lochdurchmessern für die einzelnen Classen ableiten. Hat man zwei Körner von den Durchmessern D1 und D2 und den verschiedenen specifischen Gewichten δ1 und δ2, so ergiebt sich aus der auf S. 48 mitgetheilten Formel für die Geschwindigkeit derselben im Wasser das Verhältniss für die Gleichfälligkeit: 〈…〉 .
Beträgt also das specifische Gewicht der Steinkohle 1.3, dasjenige der verunreinigenden Bestandtheile 2, so würde 〈…〉 sein, d. h. der Durchmesser der grössten Steinkohlenstücke darf, wenn die Setzarbeit ein befriedigendes Ergebniss liefern soll, höchstens 3.3 Mal so gross sein als der kleinste Durchmesser der Berge, oder, mit anderen53Die Aufbereitung der Steinkohlen.Worten, die Lochweiten der Trommeln dürfen höchstens in dem Ver - hältnisse 1: 3.3 auf einander folgen. Die Rücksicht auf die Bestimmung der Kohlenclassen spricht jedoch hierbei ebenfalls mit, und nicht selten findet man deshalb eine weit umfänglichere Classirung als gerade für die nachfolgende Sortirung unbedingt nothwendig sein würde. 1)So z. B. classirt man bei einigen Zwickauer Kohlenwerken folgendermaassen: Würfelkohle I 45 — 60 mm; Würfelkohle II 32 — 45 mm; Knörpelkohle 20 — 32 mm; Nusskohle I 12 — 20 mm; Nusskohle II 6 — 12 mm; Klarkohle 0 — 6 mm; also mit erheblich geringeren Verhältnissen in den Trommellochweiten, als es die Sortirung erfordert. Fast jedes Werk hat seine besondere Classirung.
Die Setzsiebe. Dieselben bilden in allen Fällen die wichtigsten Apparate zum Sortiren, wenn auch sie nicht selten noch durch andere, unten erwähnte Vorrichtungen ergänzt werden. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem unter Wasser angeordneten Siebe zur Aufnahme der zu waschenden Kohlen. Bei den meisten Setzmaschinen liegt das Sieb fest, das Wasser wird von unten her stossweise in die Höhe ge - drückt, hebt dabei die leichteren Kohlen empor und entführt sie durch eine in der Seitenwand des Behälters angebrachte Oeffnung nach einem Sammelbehälter, während die Berge auf dem Siebe zurückbleiben (Siebsetzapparate). Das zurückbleibende Wasser tritt dann langsam (um nicht saugend auf die gehobenen Kohlen zu wirken) zurück, um nach Ergänzung des verbrauchten Wassers durch frisches einen neuen Stoss auszuführen.
Bei einer anderen, weniger gebräuchlichen Gattung von Setzma - schinen (Marsaut’s Kohlenwäsche) wird das Setzsieb selbst, nachdem es mit Kohlen beladen ist, stossweise um mehrere Meter im Wasser gesenkt, und die Körner sondern sich beim Niederfallen in einzelne Lagen, welche dann, nachdem das Sieb wieder emporgehoben wurde, durch eine Abstreichvorrichtung horizontal von demselben abgeschoben werden (Stauchsiebwäschen).
Eine Setzmaschine der ersteren Gattung neueren Systemes (Lührig’s Grobkornsetzmaschine) ist in Fig. 2 und 3 in 1 / 30 der wirklichen Grösse abgebildet. Der aus Holzpfosten gezimmerte und mit hölzernem Ein - satze versehene Kasten A von 2.56 m Länge, 0.8 m Breite, 1.5 m Höhe ist in der Mitte seiner Länge durch eine Zwischenwand in zwei unten verbundene gleich grosse Hälften getheilt, in deren einer sich der senk - recht bewegliche Kolben a befindet, während die zweite das aus Eisen gefertigte, von hölzernen Stäben getragene Sieb b enthält. Der Kolben hängt an zwei gegabelten Stangen c c und ist somit, um eine sichere Bewegung zu erhalten, im Ganzen an vier Punkten aufgehängt; von der Welle g aus, welche durch einen Riemen von einer Haupttrans - missionswelle aus angetrieben wird, empfangen die Kolbenstangen durch Vermittelung einer an der Kurbelscheibe d (Fig. 3) befindlichen Kurbel - warze, der Schubstange e und des Kniehebels f (Fig. 2) eine auf - und abgehende Bewegung, und zwar infolge der Einschaltung eines besonderen, in der Abbildung nicht erkennbaren, Mechanismus (Coulissenhebel oder54Die Brennstoffe.dergl. ) zwischen Kurbelwarze und Schubstange raschen Niedergang und langsamen Rückgang, wodurch das Wasser unter dem Kolben stossartig über dem Siebe in die Höhe gedrückt wird, um dann langsam zurück - zugehen. Die durch das Wasser emporgehobenen Kohlen treten mit demselben durch den die ganze Breite der Vorderwand einnehmenden Schlitz q aus dem Kasten aus, um hier in einer Trommel oder anderen Vorrichtung aufgefangen und vom Wasser befreit zu werden; die Berge sinken auf das Sieb zurück und fallen, wenn sie sich hier in genügender Menge angesammelt haben, durch die Oeffnung i, deren Höhe durch einen Schieber geregelt werden kann (Fig. 3), in den Bergetrog k, von wo aus sie durch ein Schöpfrad m (ein an dem Umfange mit eisernen Bechern versehenes Rad) emporgehoben und in die Lutte p geworfen
werden, während die in dem Bergetroge befindliche und mit ausge - schöpfte Trübe durch Oeffnungen in den Wänden der Schöpfbecher nach k zurückfliesst. Damit nicht Kohlenstücke mit in den Bergetrog gelangen, ist die Oeffnung i durch einen Schirm n von oben her abge - deckt. Für den Fall, dass die zu waschende Kohle mit durchwachsenen, also specifisch schwereren Stücken vermischt ist, befindet sich der Oeffnung i gegenüber, aber etwas höher als diese, eine zweite Oeffnung l in der Wand des Setzkastens, durch welche die über den Bergen und unter den reineren Kohlen liegenden durchwachsenen Stücke in den Behälter o (Fig. 3) fallen, wo sie gesammelt werden, um später einer wiederholten Zerkleinerung unterzogen zu werden.
55Die Aufbereitung der Steinkohlen.Das bei jedem Hube der Maschine mit den Kohlen abfliessende Wasser wird durch frisch zufliessendes ersetzt, dessen Menge durch entsprechende Oeffnung des Zulassventiles v geregelt wird.
Durch die Oeffnungen des Setzsiebes hindurch gelangt ein Theil der klaren Berge mit dem zurückfliessenden Wasser in den unteren Theil des Setzkastens, sammelt sich hier an der tiefsten Stelle und wird von Zeit zu Zeit durch Oeffnung des Ventiles o (Fig. 2) in ein unter demselben befindliches Gerinne abgelassen.
Das Eintragen der zu waschenden Kohle geschieht, wie schon früher bemerkt wurde, durch eine von der Vertheilungstrommel kom - mende Lutte über den Rand des Kastens hinweg, und der Betrieb geht ununterbrochen fort. Die Maschine macht 60 — 70 Hübe per Minute,
wobei durchschnittlich 150 Ctr. Kohle per Stunde gewaschen werden können.
Ausser den Grobkornsetzmaschinen pflegt eine Kohlenwäsche einige Feinkorn - oder Schlammkohlensetzmaschinen zu enthalten, dazu bestimmt, den Kohlenstaub, welcher theils schon beim Classiren, wie erwähnt, abgeschieden, theils aus der von den Setzkasten abfliessen - den Trübe gesammelt wird, einem Reinigungsprocesse zu unterziehen. Von den Grobkornsetzmaschinen unterscheiden sie sich im Wesentlichen ausser durch geringere Abmessungen durch eine grössere Zahl Hübe (130 — 175 per Minute) von sehr geringer Höhe (ca. 40 mm), so dass nur eine schwache Bewegung des Wassers auf dem Siebe sichtbar56Die Brennstoffe.wird. Letzteres ist durch ein aus Stücken Feldspath oder Quarz ge - bildetes Bett abgedeckt.
Auf ähnlichen Grundsätzen wie die Lührig’sche Kohlenwäsche beruhen die schon älteren Wäschen von Rexroth, Sievers, Bérard u. a. Eigenthümlich ist die Kohlenwäsche von Evrard, bei welcher Dampfdruck statt des Kolbens auf die Wasseroberfläche wirkt; und die Wäsche von Coppée, bei der eine Druckpumpe die Stelle des Kolbens vertritt.
Spitzkästen. Diese durch Rittinger zuerst für die Erzauf - bereitung eingeführten Apparate finden in neuerer Zeit ziemlich regel - mässige Anwendung auch in den Kohlenwäschen, um aus der von den Setzkästen abfliessenden Trübe die mitgenommenen feineren Kohlen - stückchen abzuscheiden. Sie bestehen aus hölzernen Gefässen mit schrägen Seitenwänden, unten in eine Spitze endigend, gewöhnlich einer umgekehrten Pyramide ähnlich. An der tiefsten Stelle des Spitzkastens ist ein verschliessbarer Auslass angebracht. Die Trübe fliesst von der einen Seite über den Rand des Kastens ein, geht langsam durch den Kasten hindurch, hierbei nach Maassgabe ihrer Geschwindigkeit sämmt - liche gleichfällige Körner absetzend, welche an den schrägen Wänden hinabrutschen und sich unten sammeln, und fliesst dann an der ent - gegengesetzten Seite ab. Durch Vereinigung mehrerer Spitzkästen, deren Grösse in der Richtung des Wasserstromes mehr und mehr zunimmt (so dass die Geschwindigkeit des Wassers in jedem folgenden Kasten langsamer wird), zu einem System lässt sich eine Sortirung der Kohlen bewirken; in dem ersten Kasten werden die stärksten nieder - fallen, in jedem folgenden eine klarere Sorte.
Gerinne, Flutherwäschen, Klärbassins. In allen diesen Vor - richtungen findet gemäss dem oben geschilderten Verhalten fester Körper im Wasser eine Ablagerung von Kohlenstückchen und gleichfälligen Bergen in mehr oder minder langsam fliessenden, beziehentlich (bei den Klärbassins) im stehenden Wasser statt. Die Gerinne und Flutherwäschen können demnach bei ausreichender Länge wiederum als Mittel für die Sortirung benutzt werden, da die mitgeführten Körner sich gemäss ihrer Grösse und ihres specifischen Gewichtes in verschiedenem Abstande von der Eintrittsstelle ablagern werden; Klärbassins haben den Zweck, der zuletzt übrig gebliebenen Trübe die nöthige Ruhe zum Absetzen der noch in ihr vorhandenen Schlammtheilchen zu gewähren und solcherart das Wasser für die Benutzung bei den Setzkästen brauchbar zu machen.
Ausser den beschriebenen Vorrichtungen zum Zerkleinern, Classiren und Sortiren bedarf eine Kohlenwäsche einer Anzahl maschineller Vor - richtungen, um die ankommenden Wagen rasch zu entleeren, Kohlen und Berge auf ein höheres Niveau zu heben u. s. f. Denn aus der gegebenen Beschreibung der einzelnen Hauptvorrichtungen folgt schon, dass für ein regelmässiges Zusammenwirken die Aufstellung derselben in verschiedenen Höhenabtheilungen der Kohlenwäsche erforderlich ist; die classirten Kohlen fallen durch eine Lutte abwärts nach den Setz - apparaten, von hier geht es abermals abwärts nach den Spitzkästen u. s. w. Einzelne der erfolgenden Kohlen müssen wieder an die hoch57Die Aufbereitung der Steinkohlen.gelegenen Zerkleinerungsapparate zurückbefördert werden, Berge müssen, um auf die Halde gestürzt werden zu können, gehoben werden, u. s. w.
Für die Entleerung der Kohlenwagen dienen mechanische Kipp - vorrichtungen, mit deren Hilfe der ankommende Wagen selbst gekippt wird. Eine der üblichsten dieser Vorrichtungen ist der sogenannte Kreiselwipper, bestehend aus einem Paar aufrecht stehender, paralleler, starker Eisenringe in entsprechendem Abstande von einander, durch Querschienen unter einander verbunden und auf vier Rollen ruhend. Durch Handkurbel und Getriebe, oder, besser noch, von einer durch Elementarkraft betriebenen Transmissionswelle aus durch Frictionsrollen lässt sich der Kreiselwipper in langsame Drehung um seine, durch die Mittelpunkte beider Ringe gehende Achse versetzen. Zuvor wird der zu entleerende Förderwagen auf Schienen, welche von einem Ringe zum andern hinüberführen, dazwischen geschoben und durch irgend eine einfache Vorrichtung in seiner Stellung festgehalten, so dass er die Drehung mitzumachen gezwungen ist.
Als mechanische Vorrichtungen zum Heben der Kohlen (Eleva - toren) pflegt man Becherwerke (Paternosterwerke) zu benutzen. Jedes Becherwerk besteht aus zwei endlosen parallelen Ketten mit langen, aus flachen Stäben gebildeten Gliedern. Oben und unten ist jede dieser beiden Ketten über einen sechsseitigen Radstern geführt und beide zu einander gehörigen Radsterne sind durch querlaufende Eisenstäbe in den Ecken des Sechseckes zu einem Art Korbe verbunden. Von einer Transmissionswelle aus wird die Achse eines der beiden Körbe in Drehung versetzt, wodurch nunmehr auch beide Ketten umlaufende Bewegung erhalten. Letztere aber sind durch Querstäbe am Ende jedes Gliedes ebenso wie die Radsterne unter einander verbunden und an jedem dritten Querstabe ist ein eiserner Becher von ca. 15 — 20 l Inhalt angenietet, welcher die Bewegung der Ketten mitmacht, an der tiefsten Stelle in die Aufschüttung der zu fördernden Körper eintaucht, sich füllt, dann emporsteigt und an der höchsten Stelle beim Beginne des Niederganges, welchen er natürlich in umgekehrter Stellung ausführt, sich wieder entleert.
Die Art und Weise, wie die einzelnen Arbeiten einer Kohlenwäsche ineinander greifen, wird am besten durch folgenden, von Kreischer mitgetheilten, Stammbaum der Lührig’schen Kohlenwäsche beim Brückenbergschachte zu Zwickau veranschaulicht (S. 58 u. 59).
Es ist leicht erklärlich, dass auch die sorgfältigste Aufbereitung nicht im Stande ist, die Steinkohlen vollständig von ihrem Aschen - gehalte zu befreien. Wie weit dieses möglich ist, hängt zum grössten Theile von der Beschaffenheit der Kohle selbst sowie der begleitenden fremden Körper ab. Eine stark durchwachsene Kohle und eine solche, deren fremde Bestandtheile leicht Staubform annehmen, wird immer bei der Aufbereitung einen grösseren Aschengehalt behalten. Als Beispiel möge die Notiz einen Platz finden, dass in der erwähnten Wäsche des Brückenbergschachtes der Aschengehalt einer aschenreichen Kohle mit durchschnittlich 25 Proc. Asche auf 5 — 6 Proc. abgemindert wird, wobei per Stunde 800 Ctr. Kohle gewaschen werden.
58Die Brennstoffe.Fördermasse.
Beim Erhitzen der Steinkohle zum Glühen entweichen Wasser, Kohlenwasserstoffe, Ammoniakwasser, Kohlensäure u. s. w., während der Koks zurückbleibt. Schon die früheren Mittheilungen über die Eigen - schaften der verschiedenen Steinkohlenarten lassen erkennen, dass diese sich ziemlich abweichend bezüglich der Menge des bleibenden Rück - standes verhalten, und es wurde auch bereits hervorgehoben, dass in dieser Beziehung selbst zwei Steinkohlensorten, deren chemische Zu - sammensetzung scheinbar ganz die nämliche ist, doch ein verschiedenes Verhalten zeigen können. Ein Umstand, welcher bei der Verkokung noch ganz besonders in Betracht kommt, ist die Einwirkung, welche die Structur der Steinkohlen durch das Verkoken erleidet. Während einzelne Kohlen, wie erwähnt, mürbe werden, Risse bekommen oder wohl gar pulverförmig zerfallen (Sandkohlen) oder doch ihre Form unverändert beibehalten (anthracitische Kohlen), erweichen andere, backen oder schmelzen förmlich zusammen und blähen sich dabei mehr oder weniger auf, je nach der Menge der entweichenden flüchtigen Erzeugnisse und der Eigenthümlichkeit ihres Aggregatzustandes in der Wärme. Diese den Backkohlen zukommende Eigenthümlichkeit gewährt nun nicht allein die Möglichkeit, Kohlen, welche in kleinstückigem Zu - stande gewonnen wurden, zu grossstückigen, festen Koks zu ver - arbeiten, sondern, was noch erheblich wichtiger ist, sie giebt uns ein Mittel, selbst aus aschenreichen Steinkohlen noch ver - hältnissmässig aschenarme Koks darzustellen, indem man sie zerkleinert und einem Waschprocesse, wie oben be - schrieben wurde, unterwirft.
Aus diesem Grunde bilden die backenden Kohlen, nachdem sie in der erwähnten Weise aufbereitet wurden, das vorwiegend benutzte Material für die Verkokung. Anderntheils ist das Ausbringen an Koks, wie sich aus früheren Mittheilungen über die Eigenschaften der Stein - kohlenarten ergiebt, um so reichlicher, der Verkokungsprocess also um so lohnender, je näher die backenden Kohlen in ihren Eigenschaften den anthracitischen Kohlen stehen; d. h. die kohlenstoffreicheren und gasärmeren Kohlen (kurzflammige Backkohlen, S. 45) eignen sich in ökonomischer Beziehung besser für den Verkokungsprocess als die, freilich besser backenden, aber gasreicheren gewöhnlichen Backkohlen (S. 44) und langflammigen Backkohlen. Aber auch die Eigenschaften des erfolgenden Koks sind von dem Verhalten der Steinkohle im Feuer abhängig. Gasreiche, leicht backende Steinkohlen geben infolge ihres starken Aufblähens poröse, specifisch leichte Koks, gasärmere Kohlen geben dichte, specifisch schwerere Koks. Je poröser, specifisch leichter der Koks ist, desto mehr neigt derselbe beim Verbrennen zur Kohlen - oxydgasbildung, einen desto grösseren Raum nimmt er ein, desto grösser ist mithin auch die Wärmeabgabe im Verbrennungsraume an die um - gebenden Ofenwände u. s. w., desto niedriger seine Verbrennungstempe - ratur, und desto leichter findet ein Zerdrücken oder Zerreiben des - selben statt. Dichtere Koks sind, eben weil sie eine geringere Ober - fläche darbieten, schwerer verbrennlich, neigen deshalb stärker zur61Der Koks; Darstellung.Kohlensäurebildung, liefern höhere Verbrennungstemperaturen und sind widerstandsfähiger gegen mechanische Einflüsse. Aus diesen Gründen zieht man dichtere Koks für die meisten Verwendungen den poröseren, leichteren Koks vor, wenn auch nicht ausser Acht gelassen werden darf, dass bei der Verwendung für einen reducirenden Schmelzprocess, wie z. B. im Eisenhochofen, bei welchem aller freie Sauerstoff wie alle Kohlensäure möglichst rasch durch Verbrennung von Kohle zu Kohlen - oxyd zum Verschwinden gebracht werden muss, eine allzu grosse Dichtig - keit des Brennstoffes keineswegs förderlich wirkt, sofern man nicht im Stande ist, durch Gegenmittel — beim Eisenhochofen Anwendung stark erhitzten Windes — der stärkeren Neigung des dichten Brennstoffes zur Kohlensäurebildung entgegen zu wirken.
Auch aus diesem Grunde, d. h. wegen der dichteren Beschaffen - heit der erfolgenden Koks, zieht man im Allgemeinen die gasärmeren, weniger gut backenden Kohlen den gasreicheren als Material für den Verkokungsprocess vor. Je schwieriger aber die Steinkohle backt, desto höher muss die Temperatur bei der Verkokung sein, und desto schneller muss der Verkokungsprocess verlaufen, wenn brauchbare Koks erzielt werden sollen; anderentheils werden auch aus gasreicheren, leicht backen - den Steinkohlen noch verhältnissmässig dichte Koks erfolgen können, wenn die Zersetzung nicht allzu beschleunigt verläuft, und wenn wäh - rend derselben die Kohlen einem starken Drucke ausgesetzt werden, unter welchem der räumliche Inhalt der entweichenden Gase ent - sprechend verringert wird.
Es folgt hieraus, dass die Regelung des Verkokungsprocesses, ins - besondere die Wahl des anzuwendenden Apparates, grossentheils von der Beschaffenheit der zu verwendenden Steinkohlen abhängig sein muss; und anderentheils, dass man oft im Stande sein wird, durch Vermischung mehrerer Steinkohlensorten — schlecht backender, kohlen - stoffreicher mit gut backenden, gasreicheren — ein geeigneteres Material für die Verkokung zu gewinnen, als es eine einzelne der vorhandenen Sorten zu liefern vermag. Auch diese innige Vermischung verschiedener Sorten wird natürlich durch den feinstückigen Zustand erleichtert, in welchem die aufbereiteten Kohlen zur Verkokung gelangen.
Wie bei der Verkohlung des Holzes, des Torfes u. s. w. unter - scheidet man bei der Verkokung der Steinkohlen Meiler - und Ofen - verkokung.
Die Meilerverkokung ist die älteste Methode und der Holz - verkohlung in Meilern nachgeahmt. Sie gestattet selbstverständlich nicht die Anwendung feinstückiger, also aufbereiteter Steinkohlen; zur Durch - führung derselben muss, wie bei der Meilerverkohlung des Holzes, ein Theil der Kohlensubstanz selbst verbrannt werden, und das Ausbringen ist deshalb ungünstig. Es erklärt sich hieraus, dass diese Methode nur noch verhältnissmässig selten — in England und an einigen Orten Ober - schlesiens — und nur da in Anwendung ist, wo aschenarme, billige Kohlen zur Verwendung stehen. In Oberschlesien (Königshütte, Borsig - werk u. a. a. O.) verkokt man in dieser Weise jene a. S. 43 erwähnten, an flüchtigen Körpern reichen Sinterkohlen und stellt daraus brauchbare62Die Brennstoffe.Koks für Schachtofenbetrieb dar, für welchen die rohen Kohlen eben jenes Gehaltes an flüchtigen Körpern halber weniger geeignet sein würden.
Unter den verschiedenen Verkokungsöfen tritt uns als die ein - fachste Form unter dem Namen Schaumburger Ofen eine Ein - richtung entgegen, welche man sich als eine seitliche, oben offene, aus Mauerwerk dargestellte Begrenzung eines liegenden Meilers mit lang - gestreckter Grundfläche vorstellen kann. Die Wärme wird dadurch besser zusammengehalten und der Zutritt der Luft regulirt, indem man Oeffnungen in den Seitenwänden anbringt, die durch eingelegte Steine nach Belieben geschlossen werden können. Auch für backendes Kohlen - klein lassen sich diese Schaumburger Oefen verwenden, die übrigens noch seltener als Meiler in Anwendung sind und mit diesen den Nachtheil eines ziemlich geringen Ausbringens gemeinsam haben (60 — 65 Proc.). Ihrer Einfachheit und billigen Herstellung halber bedient man sich ihrer wohl, wo die Aufgabe vorliegt, rasch eine Einrichtung zur Verkokung grösserer Kohlenmengen zu schaffen; so z. B. wurden erst im Jahre 1882 in Borsigwerk in Oberschlesien mehrere derartige Oefen gebaut.
Eine andere, aus älterer Zeit stammende Gattung von Verkokungs - öfen pflegt man Bäckeröfen oder Backöfen zu nennen. Jeder dieser Oefen bildet einen geschlossenen, oben überwölbten Raum von kreis - runder oder gestreckter Grundform, unten mit einer oder zwei Thüren zum Ein - und Ausbringen, oben mit einer Abzugsöffnung für die Gase versehen. Der Ofen wird durch Verbrennung von Kohlen geheizt, dann, wenn die Wände glühend geworden sind, mit Kohlen beschickt, deren Zersetzung sofort beginnt. Die Thüren werden geschlossen und man leitet nun durch Kanäle innerhalb des Ofengemäuers Luft in das Innere über die Kohlen, um die sich entwickelnden Gase zu verbrennen und hierdurch den Ofen in Gluth zu erhalten. Nach beendigter Ver - kokung werden die Thüren geöffnet und die Koks mit der Krücke herausgezogen, worauf der noch glühende Ofen sofort von Neuem ge - füllt wird. Immerhin ist es unvermeidlich, dass neben den Gasen durch die eintretende Luft auch ein Theil der Koks selbst verbrannt wird, ja, sogar verbrannt werden muss, damit die erforderliche Temperatur erzeugt werde; die Erhitzung aber bleibt bei dem beträchtlichen Ofen - querschnitte trotzdem eine ziemlich ungleichmässige. Lässt man die Gase ohne Weiteres aus dem Ofen austreten, so entwickeln sie beträcht - lichen Rauch und belästigen die Umgebung. Es eignen sich diese Bäckeröfen der geschilderten Eigenthümlichkeiten halber mehr für gut backende, in niedriger Temperatur kokende, langflammige Kohlen als für jene, welche, reich an zurückbleibendem Koks, schwierig backen und einer hohen Temperatur für die Verkokung bedürfen. Während sie früher vielfach in Anwendung standen, sind sie in neuerer Zeit, besonders auf dem Continente, selten geworden; häufiger noch finden sie sich in England, wo die Beschaffenheit der Steinkohlen ihre An - wendung trotz des verhältnissmässig niedrigen Ausbringens und trotz der keineswegs ganz gleichmässigen Beschaffenheit der erfolgenden Koks rechtfertigen dürfte. Auch in Oberschlesien werden derartige Oefen noch angetroffen (z. B. Redenhütte). An letztgenanntem Orte führt man die aus den Oefen austretenden Gase nach höher liegenden Dampf -63Der Koks; Darstellung.kesseln, um sie hier durch frisch zugeführte Luft zu verbrennen, macht sie in dieser Weise nutzbar und verhindert die lästige Rauchent - wickelung.
Bäckeröfen mit kreisrundem Querschnitte und gewölbter Decke pflegt man in England ihrer Form halber „ Bienenkörbe “(beehives) zu nennen.
Während bei diesen Bäckeröfen und auch bei den oben erwähnten Schaumburger Oefen die Erhitzung von innen durch die hier bewirkte Verbrennung der Gase und eines Theiles der Kohlen stattfindet, befolgt man bei allen neueren Verkokungsöfen die Regel, den Ofen von aussen zu erhitzen, indem man die aus demselben bereits ausge - tretenen Gase in Kanälen ringsum den Ofen herumführt und hier ver - brennen lässt.
Es ist leicht zu erkennen, dass diese Methode ungleich günstigere Erfolge liefern muss; der Ofen besteht aus einer Retorte, welche von aussen geheizt wird, die Kohlen selbst der Einwirkung der Luft ziem - lich vollständig entziehend, und nur die sonst unbenutzten Gase bilden den Brennstoff. Damit aber die von aussen bewirkte Erhitzung bis in das Innere des Ofens (der Retorte) vordringe und möglichst gleich - mässig sei, dürfen die Wände nicht allzu stark, der Querschnitt des Ofens nicht allzu breit und das Verhältniss zwischen der für die Er - hitzung vorhandenen feuerberührten Aussenfläche zu dem räumlichen Inhalte möglichst reichlich sein; je höher die erforderliche Temperatur, je schwieriger backend also die zu verkokende Steinkohle ist, in desto grösserem Umfange müssen jene Bedingungen erfüllt werden.
Regelmässig vereinigt man bei diesen neueren Ofensystemen eine grössere Zahl einzelner Oefen zu einem gemeinschaftlichen Ganzen (einer Batterie), mitunter derartig, dass die Gase zweier oder noch mehrerer Oefen zur gemeinschaftlichen Heizung derselben vereinigt werden. In allen Fällen werden durch eine solche Anordnung die An - lagekosten ermässigt und die Wärmeausnutzung wird begünstigt.
Die Achse der einzelnen Oefen ist senkrecht oder — in den bei weitem zahlreicheren Fällen — wagerecht. Bei senkrechter Achse ist der Ofen oben und unten durch einen Deckel beziehentlich eine Klappe geschlossen, die Füllung geschieht von oben, die Entleerung von unten; bei wagerechter Achse befinden sich zwei oder mehr Füllöffnungen im Scheitel des Gewölbes, welches den Ofen von oben abschliesst, die beiden Stirnflächen aber sind durch eiserne, entweder zum Aufziehen ein - gerichtete oder in Thürangeln sich drehende Thüren geschlossen, und die Entleerung wird bewirkt, indem ein eiserner, dem Querschnitte des Ofens entsprechend geformter Kolben (Schild) vermittelst Zahnstange und Getriebe durch die eine Thür in den Ofen hineingedrückt wird, und so das ganze, den inneren Ofenraum ausfüllende Koksprisma vor sich her und aus der entgegengesetzten Thür hinausschiebt. Von der Einrichtung dieser Koksausdrückmaschinen wird unten ausführlicher die Rede sein.
Vielfach ist man neuerdings bemüht gewesen, die bei der Ver - kokung sich bildenden Nebenerzeugnisse — Ammoniakwasser und Theer — zu gewinnen und nutzbar zu machen. Henry Simon berechnete, dass allein bei den englischen Eisenwerken, welche alljährlich ca. 7 Mill. 64Die Brennstoffe.Tonnen Koks verbrauchen, durch die Gewinnung jener Nebenerzeug - nisse eine jährliche Ersparniss von 27 Millionen Mark zu erzielen sein werde (per Tonne Koks 140 kg Ammoniakwasser à 100 kg 2 — 2.5 ℳ. und 33 kg Theer à 100 kg 3,8 ℳ.). Allerdings ist hierbei nicht ausser Acht zu lassen, dass die Ausbeute an jenen Nebenerzeugnissen nach der Beschaffenheit der zur Verkokung gelangenden Kohlen eine sehr verschiedene sein wird, wie die früher mitgetheilten Ziffern (S. 43 — 46) beweisen, und dass sie gerade bei denjenigen Kohlen am geringsten ausfällt, welche sich am besten zur Darstellung dieser Koks eignen. Ganz allgemein wird auch die Menge des erfolgenden Theeres um so geringer sein, je stärker der Ofen erhitzt wird, da erfahrungsmässig Theerbildung in hoher Temperatur, welche zerlegend auf Kohlenwasser - stoffe unter Abscheidung von Graphit und Bildung von leichtem Kohlen - wasserstoffgase (C H4) einwirkt, eingeschränkt wird.
Mehrfach scheiterten derartige Versuche an der Beeinträchtigung der Koksqualität durch die Entziehung jener Nebenerzeugnisse; erst in der neuesten Zeit, seitdem der Bedarf an letzteren nicht nur erheb - lich gestiegen ist, hat man auch auf Eisenwerken angefangen, der Ge - winnung derselben eine höhere Bedeutung beizumessen. Die aus dem Ofen austretenden Gase werden dabei nach einer Condensationsvorrich -65Der Koks; Darstellung.tung, gewöhnlich einem durch Wasser gekühlten Rohrsysteme, geführt, in welchem Ammoniakwasser und Theer verdichtet werden, um dann erst nach dem Ofen zurückgeleitet und hier verbrannt zu werden. Je weniger brennbare Gase überhaupt aus der Steinkohle entweichen, desto empfindlicher wird sich allerdings der hierbei eintretende Wärmeverlust für die Durchführung des Processes wie für die Qualität der Koks bemerklich machen.
Gemäss der Einrichtung der Verkokungsöfen im Besonderen giebt es eine ziemlich grosse Anzahl sogenannter Koksofensysteme, von denen einige der wichtigeren nachfolgend beschrieben werden sollen.
Appolt’s Verkokungsofen. Derselbe, aus dem Jahre 1854 stam - mend, bildet die älteste und noch jetzt am häufigsten benutzte Art der Verkokungsöfen mit stehenden Kammern. Die Abbildungen Fig. 4 und 5 zeigen die Einrichtung dieses Ofens. Zwölf, oder bei einigen Anlagen acht - zehn, vierseitige Oefen oder Kammern a a von rechteckiger Grundfläche und schlank pyramidaler Form sind von einem ge - meinschaftlichen Rauh - gemäuer umgeben. Die Höhe der einzelnen Kam - mern beträgt incl. des oberen, durch Uebertre - ten der letzten sechs Stein - schichten sich stark ver - engenden Halses 5 bis 5.25 m, die Breite und Länge der Grundfläche ca. 0.43 × 1.26 m, des Ofenquerschnittes unter - halb des Halses 0.29 × 1.12 m und der quadra - tischen Gichtöffnung 0.29 × 0.29 m. Die Kammern werden aus feuerfesten, besonders dafür geform - ten Steinen mit grosser Sorgfalt gemauert und unter einander der grösse -
ren Standfestigkeit halber durch Bindesteine c c, welche von einer Kam - mer zur andern hinübergehen, mit einander verbunden. Die langen Seitenwände der Kammern ruhen auf eisernen Trägern, deren Enden in den Pfeilern des Rauhgemäuers aufliegen und ausserdem durch gemauerte Bogen gestützt werden; solcherart ist unter jeder der beiden Reihen einLedebur, Handbuch. 566Die Brennstoffe.durch den ganzen Bau hindurchführender Gang von ca. 1.8 m Höhe gebildet, von welchem aus die Bedienung der Kammern von unten, insbesondere die Entleerung derselben erfolgt. Die Gichtöffnung jeder Kammer wird während des Betriebes durch einen aufgelegten und mit Chamottemasse gut verstrichenen Deckel verschlossen gehalten; der Boden besteht aus einer eisernen Klappe, welche durch eine Aufschüttung von 125 — 130 kg Kokslösche vor dem Verbrennen geschützt wird, und durch deren Oeffnung man die Entleerung der Kammern in bereitstehende Wagen bewirkt. Die geneigte Form der Seitenwände der Kammern befördert hierbei das Herausstürzen der Koks, und die gusseisernen Rutschplatten n n führen die herausstürzenden Massen unmittelbar in die Wagen.
Die in der Kammer entwickelten Gase treten durch Spalten e e aus, welche, gewöhnlich in zwei Reihen übereinander, in geringer Höhe (0.6 m) oberhalb des Bodens angebracht sind, so dass die Gase die ganze Kohlensäule durchdringen müssen, ehe sie die Kammer verlassen kön - nen. Gewöhnlich sind 18 solcher Spalten in jeder Kammer, und zwar vorwiegend an den beiden breiten Seiten angeordnet (an jeder Breit - seite 7, an jeder schmalen 2). In dem oberen Theile der Kammern, und zwar 1.5 m unter der Füllöffnung, befinden sich zwar ebenfalls einige Oeffnungen, werden aber fast nur beim Anheizen benutzt und später durch eingelegte Steine geschlossen.
Die austretenden Gase vereinigen sich nun in den zwischen den einzelnen Kammern und rings um dieselben herum angeordneten Kanälen, um hier durch Zuführung atmosphärischer Luft, welche theils von unten her durch die Oeffnungen f f, theils durch seitliche Oeffnungen im Rauh - gemäuer zugeführt wird, verbrannt zu werden. Von hier aus ent - weichen die Verbrennungsgase durch Kanäle f (drei an jeder Langseite des Ofens), welche in horizontalen Kanälen c sich vereinigen, sowie durch ebensolche, aber von einem höheren Niveau ausgehende Kanäle h (Fig. 4), die sich ebenfalls oben in Horizontalkanälen vereinigen, nach den beiden Schornsteinen k k. Durch Register R ist der Zug in den Kanälen regulirbar.
Wie bei allen Verkokungsöfen beginnt der Betrieb des Appolt’ - schen Ofens mit dem Erhitzen der Kammern bis zum Glühen; dann wird gefüllt, und nun kann der Betrieb ununterbrochen fortgehen, indem man sofort nach beendigter Entleerung einer Kammer dieselbe von Neuem füllt. Der Einsatz in jede Kammer pflegt 1200 — 1400 kg zu betragen.
Die Appolt’schen Oefen gewähren den Vortheil einer sehr grossen Heizfläche im Verhältnisse zu dem räumlichen Inhalte, wie sich leicht aus dem Umstande erklärt, dass jede Kammer vollständig mit Aus - nahme der beiden Stirnflächen vom Feuer umgeben ist. Nach einer von Dürre angestellten Berechnung beträgt die Innenfläche der Kammer per cbm Rauminhalt 6 — 7 qm, nach Kerpely die Heizfläche per 100 kg des Einsatzes mehr als 1 qm, in jedem Falle ist das Verhältniss der Innen - beziehentlich Heizfläche zum Inhalte fast doppelt so gross als bei allen Oefen mit wagerechter Achse. Das Kohlenprisma ist mit Aus - nahme der beiden schmalen Stirnflächen vollständig dicht von dem Mauerwerk eingeschlossen, wodurch nicht nur die Wärmeabgabe be -67Der Koks; Darstellung.günstigt, sondern auch die Verbrennung der Kohle nach Möglichkeit beschränkt ist. Der Process verläuft infolge hiervon rasch, der Ofen ist auch zum Verkoken magerer Kohlen geeignet und das Ausbringen ist ein günstiges. Diesen unleugbaren Vortheilen aber stehen nicht allzu leicht wiegende Nachtheile gegenüber. Hierher gehört vor allen Dingen die hohe Summe der Anlagekosten, welche nach einer Berech - nung von Gillon, bezogen auf die Leistung an erzeugten Koks, 5 / 3 bis doppelt so gross ist als bei allen liegenden Oefen. 1)Anlagekosten eines Ofens mit 18 Kammern 30000 — 40000 Mark.Ferner ist die Ausführung der Reparaturen schwierig, und besonders nachtheilig hier - bei ist der Umstand, dass der ganze Ofen kalt gelegt werden muss, wenn auch nur an einigen Kammern Reparaturen nothwendig sind.
In neuerer Zeit sind verschiedene Aenderungen der ursprünglichen Form des Appolt’schen Koksofens eingeführt worden. C. Goedecke legt statt zwei Reihen Kammern deren vier nebeneinander an und fügt zwischen denselben statt der Bindesteine des Appolt’schen Ofens senk - rechte Mauerzungen ein, welche ebenso wie diese die Standfestigkeit der Kammern erhöhen, dabei aber senkrechte Kanäle bilden, in denen die Gase gezwungen sind, sich auf - und abwärts zu bewegen, ehe sie in die gemeinschaftlichen Essenzüge gelangen. Je vier Kammern ent - lassen ihre Gase in einen gemeinsamen Kanal; die Austrittsspalten für die Gase sind bei einigen Oefen dieser Art in der ganzen Höhe der Kammern vertheilt. Eine andere wesentliche Verbesserung bei diesem Ofen gegenüber der älteren Construction besteht in der Anwendung eiserner Säulen und Balken zum Tragen des ganzen Oberbaues anstatt der gemauerten Pfeiler; dadurch wird der ganze Raum unterhalb der Retorten luftiger, leichter zugänglich, und die Entleerung der Kammern weniger beschwerlich als früher. 2)Abbildungen dieses Ofens: Dürre, die Anlage und der Betrieb der Eisen - hütten, Bd. 1, S. 261 ff. ; vergl. auch Patentschrift Nr. 9853 und 7825.
Auch C. Palm suchte eine günstigere Erhitzung der Kammern des Appolt’schen Ofens zu bewirken, indem er zwischen den Kam - mern Zungen einbaute, welche, abweichend von dem Goedecke’schen Ofen, in wagerechter Lage übereinander angeordnet sind, und so die Gase allmählich ansteigend hin - und herführen, bis sie aus dem obersten Horizontalkanale in den Essenzug eintreten. 3)D. R. P. Nr. 10934.
Dieselben sind durch eine weit grössere Zahl verschiedener „ Systeme “als die senkrechten vertreten. Ihre Anlagekosten sind geringer, die Reparaturen leichter ausführbar, die Bedienung einfacher; aber aller - dings ist die erforderliche Grundfläche für eine gegebene Gesammt - leistung reichlich doppelt so gross als bei jenen. Die Länge dieser Oefen pflegt 7 — 9 m zu betragen; eine Ueberschreitung dieses Maasses würde nicht nur die Bedienung, sondern auch die Erzielung einer gleich - mässigen Erhitzung erschweren. Die Höhe beträgt gewöhnlich 1 — 1.5 m bis unter das Gewölbe, welche den Ofen oben abschliesst, oder 0.9 — 1 m bis zu den Austrittsöffnungen für die Gase, welche sich regelmässig an5*68Die Brennstoffe.einer der langen Seiten des Ofens befinden, und über deren Unter - kante hinaus der Ofen nicht gefüllt werden darf, wenn nicht eine Ver - stopfung derselben eintreten soll. Die Breite des Ofens endlich ist zum Theil abhängig von der Beschaffenheit der zu verkokenden Steinkohle; je magerer dieselbe ist, je höher also die Temperatur im Inneren sein muss, desto schmaler muss, wie schon früher erwähnt wurde, der Ofen sein. Im Ganzen pflegt die Breite zwischen 0.40 — 0.90 m zu schwanken. Da jedoch die Temperatur in einem breiteren Ofen nicht allein niedriger, sondern auch weniger gleichmässig ist, als in einem weniger breiten, von der Gleichmässigkeit der Temperatur aber auch die gleichmässige Beschaffenheit der erfolgenden Koks abhängt, da ausserdem eben wegen der stärkeren Erhitzung des schmalen Ofens der Verkokungsprocess in demselben rascher verläuft, der Ofen also vortheilhafter ausgenutzt wird, und da endlich jene kohlenstoffreicheren Kohlen, welche nach Früherem das günstigste Ausbringen und die dichtesten Koks liefern, also durch - schnittlich sich am günstigsten bei der Verkokung verhalten, wegen ihrer geringen Backfähigkeit einer hohen Verkokungstemperatur be - dürfen, so zieht man in der Jetztzeit durchschnittlich die schmalen Oefen den breiteren vor und sucht, wo es angeht, durch Vermischen der gas - reicheren Kohlen mit mageren, kohlenstoffreichen etwaigen nachtheiligen Einflüssen einer zu plötzlichen und starken Gasentwickelung entgegen zu wirken.
In fast allen Fällen treten die Gase an der einen Längsseite des Ofens durch eine Anzahl Oeffnungen aus, um dann, in Kanälen zwischen zwei benachbarten Oefen hinziehend, je eine Wand des einen und eine Wand des andern Ofens zu heizen und schliesslich unter die Sohle geführt zu werden, welche ebenfalls geheizt wird. Hinsichtlich dieser Gasführung jedoch lassen sich bei sämmtlichen Oefen zwei verschiedene Anordnungen unterscheiden. Bei der einen Gruppe von Oefen streichen die Züge horizontal hin und her, so dass die Gase gezwungen sind, einen ziemlich langen Weg zurückzulegen, bevor sie unter die Sohle des Ofens gelangen; bei der andern Gruppe ziehen die Gase sofort in senkrechten Kanälen, also auf dem kürzesten Wege, abwärts unter die Sohle. Wenn die erstere Anordnung scheinbar eine günstigere Aus - nutzung der Wärme mit sich bringt, da die Gase bei der längeren Berührung mit den Seitenwänden auch eine grössere Menge Wärme an dieselben abgeben werden, so steht doch diesem Vortheile der Um - stand entgegen, dass bei senkrechten Zügen die Seitenwände der Oefen, welche durch die grössere Zahl senkrechter, die Kanäle begrenzender Zwischenwände zwischen den beiden Nachbaröfen eine grosse Festig - keit erhalten, geringer in den Wandstärken als bei wagerechten Zügen gebaut werden können, und dadurch natürlich die Wärmeabgabe an den Innenraum entsprechend befördert wird; ferner dass, wenn die Gase bereits allzu abgekühlt unter die Sohle gelangen, dieselbe un - genügend erhitzt wird und die Beschaffenheit der erfolgenden Koks ungleichmässig ausfällt.
Ein Uebelstand, der besonders bei Verkokung gasreicher Kohlen zu Tage tritt, beruht auf der ungleichen Gasentwickelung in den ver - schiedenen Stadien des Processes. Bei den senkrechten Oefen, wo zahl - reichere Kammern ihre Gase in gemeinschaftliche Kanäle entlassen,69Der Koks; Darstellung.gleichen sich diese Unregelmässigkeiten zum grossen Theile aus, da die Beschickung der einzelnen Kammern zu verschiedenen Zeiten erfolgt; bei den wagerechten Oefen dagegen, wo gewöhnlich die Gase nur eines einzigen Ofens in denselben Zügen verbrannt werden sollen, während der Querschnitt dieser Züge der mittleren hindurchgehenden Gasmenge angepasst ist, wird eben infolge der Veränderlichkeit dieser Gasmenge der Zutritt der Verbrennungsluft ein ziemlich unregelmässiger; ent - weichen weniger Gase, ist also die Gasspannung in den Zügen eine geringere, so wird eine grössere Luftmenge angesaugt werden, bei starker Gasentwickelung aber, also gerade dann, wenn eine reichlichere Menge Verbrennungsluft erforderlich wäre, wird der Zutritt derselben eben durch die stärkere Spannung der Gase verhindert. Die Folge davon ist theils eine ungleichmässige Erhitzung der Kammern, theils eine unvoll - ständige Verbrennung der Gase und eine Ablagerung von Graphit in den Zügen infolge der Zersetzung von Kohlenwasserstoffen und somit eine Verstopfung der Züge. Verschiedentlich hat man diesen Uebel - stand zu beseitigen gesucht, indem man atmosphärische Luft in den Ofen selbst eintreten liess, so dass schon hier eine theilweise Verbren - nung der Gase erfolgt, ein Mittel, welches nicht ohne gleichzeitige Ver - brennung von Kohle durchführbar ist; oder indem man die Gase wenig - stens zweier Oefen vereinigte, um durch abwechselnde Beschickung der letzteren einen Ausgleich herbeizuführen; oder man leitet die Gase zu - nächst in einen geräumigen Verbrennungsraum, wo sie mit erwärmter Luft gemischt werden, um dann erst in den Heizkanälen den Ofen zu umkreisen (Lürmann’s Ofen, Coppée’s neuerer Ofen).
Smet’s Verkokungsofen. Derselbe kann als Beispiel eines Ofens mit horizontaler Zugführung dienen, obgleich er, schon aus früherer Zeit stammend, wo er im Ruhr - und Saargebiete vielfach benutzt wurde, in der Neuzeit zum grossen Theil durch modernere Constructionen ersetzt wurde. Die Abbildungen Fig. 6 und 7 a. f. S. zeigen die Einrichtung desselben. 1)Aus A. v. Kerpely, Anlage und Einrichtung der Eisenhütten, Taf. LXIV, Fig. 1 und 2.Die Gase treten hier durch zwei im Gewölbe angebrachte Oeffnungen a a in zwei durch senkrechte Scheidewände b b von ein - ander getrennte Kanäle e e an der rechten Seite jedes Ofens; jeder der beiden Gasströme streicht dann zunächst oberhalb der wagerechten Zunge d von der Mitte des Ofens nach dem Thürende zu, tritt durch den Schlitz f unter die Zunge d, zieht in dem Kanale g wieder rück - wärts, um von hier aus in die Sohlenkanäle c c1 h h1 einzutreten und schliesslich durch die in der Mitte der Ofenlänge angebrachte, durch eine senkrechte Zunge ebenfalls in zwei Hälften getheilte Esse l l1 zu entweichen. Jeder Ofen hat demnach, wie auch Fig. 6 deutlich er - kennen lässt, seine eigene Esse. m in Fig. 6 ist eine der Füllöffnungen, deren jeder Ofen zwei in entsprechendem Abstande von einander besitzt (in Fig. 7 durch Punktirung angedeutet). Die Länge dieser Oefen pflegt 6 — 7 m, die Höhe 1.1 — 1.2 m, die Breite 0.65 m zu betragen. Die Ver - kokung pflegt bei einem Inhalte des Ofens von ca. 2500 kg eine Zeit - dauer von 24 Stunden zu beanspruchen. Die Kosten der Anlage per70Die Brennstoffe.
71Der Koks; Darstellung.Ofen schwanken nach dem Gesammtumfange sowie örtlichen und zeit - lichen Verhältnissen zwischen 1000 — 2000 Mark.
Fig. 6 lässt zugleich die Verankerung der Oefen und die An - bringung der Thüren erkennen. Letztere, welche zum Schutze gegen die Hitze mit feuerfestem Futter an der nach innen gekehrten Seite ausgekleidet und zu diesem Zwecke, wie in Fig. 7 ersichtlich ist, mit einem nach innen vorspringenden Rande versehen sind, drehen sich in Angeln und werden durch Vorreiber festgehalten. Die Fugen werden während des Betriebes mit Lehm verstrichen; in der oberen Thürhälfte aber sind zwei Schauöffnungen angebracht, welche zugleich den Zutritt von Luft über die Kohlen gestatten. Der Grund hierfür (erleichterte Verbrennung der Gase und Verhinderung der Graphitablagerung in den Kanälen) wurde oben besprochen.
Büttgenbach’s Verkokungsofen. Derselbe, welcher auf einigen rheinischen Eisenwerken, im Plauenschen Grunde bei Dresden und an einigen anderen Orten in Anwendung ist, kann als eine neuere Form des Smet’schen Ofens betrachtet werden. Wie bei diesem ist durch eine senkrechte Zunge der gesammte für die Anordnung der Züge vor - handene Raum an der einen Seite des Ofens in zwei Hälften getheilt; die Gase aber werden nicht, wie bei dem Smet’schen Ofen, ebenfalls getheilt, sondern sie treten sämmtlich, und zwar durch elf Austritts - spalten statt der zwei des vorerwähnten Ofens, in die erste jener Hälften ein, ziehen über der horizontalen Zunge, die wie beim Smet’schen Ofen angeordnet ist, nach vorn, unter derselben bis zur Mitte zurück, treten hier, ebenfalls wie bei jenem, unter die Sohle, unter welcher sie in deren ganzen Längenausdehnung hin - und zurückgeführt werden, um nunmehr an der andern Seite der vorerwähnten senkrechten Zunge in die zweite Hälfte der seitlichen Züge einzutreten und hier in ent - gegengesetzter Richtung als in der ersten wieder nach dem Scheitel des Ofens aufzusteigen, wo sie von einem gemeinschaftlichen, quer über sämmtliche Oefen hinweg führenden Hauptkanale aufgenommen und nach einer gemeinschaftlichen Esse geführt werden.
Vor dem älteren Smet’schen Ofen besitzt der Büttgenbach’ - sche den Vortheil zahlreicherer Gasausströmungen (die sich übrigens auch bei jenem anordnen lassen würden) und einer gemeinschaftlichen Esse; zu befürchten ist, dass die Erhitzung der zweiten Hälfte der Kammer, welche erst von den Gasen geheizt wird, nachdem diese bereits die vordere Hälfte und die Sohle erwärmt haben, mitunter merklich geringer als die der ersten Hälfte ausfallen werde.
Jedenfalls ist die Zugführung nicht für eine sehr starke Erhitzung geeignet und der Ofen deshalb auch vorwiegend zur Verkokung gas - reicherer, gut backender Kohlen bestimmt. Aus diesem Grunde auch giebt man ihm einen beträchtlichen Querschnitt, 0.87 m Breite bei 1.5 m Gesammthöhe und 1.37 m Höhe bis an die Gasausströmungen; die Länge beträgt 7.5 m, das Gewicht des Einsatzes bei diesen Abmessungen 5000 kg und die Zeitdauer der Verkokung 36 Stunden.
Bei noch anderen Koksofensystemen mit wagerechter Gasführung (Haldy’s Oefen) ist die senkrechte Zunge des Smet’schen und Bütt - genbach’schen Ofens ganz weggelassen, während die wagerechte72Die Brennstoffe.Zunge, wie bei jenen Oefen, den Seitenkanal in eine obere und untere Hälfte theilt. Die Gase treten durch 12 Oeffnungen, welche ziemlich gleichmässig auf die ganze Ofenlänge vertheilt sind, in die obere Kanal - hälfte ein, ziehen in derselben nach dem einen Ende des Ofens, treten hier in die untere Hälfte unterhalb der wagerechten Zunge, in welcher sie zurück an das entgegengesetzte Ende geführt werden, gelangen hier unter die Sohle, unter welcher sie abermals hin - und zurückziehen, um dann in einen gemeinschaftlichen unterirdisch angelegten Hauptkanal einzutreten.
Durch die erwähnte Weglassung der senkrechten Zunge ist zwar die Construction vereinfacht, die Standfestigkeit der Wände aber auch vermindert, so dass man gezwungen ist, dieselben aus dicken Stein - lagen (160 mm, ca. 10 mm stärker als beim Büttgenbach’schen Ofen) herzustellen; die Breite dieser Oefen beträgt 0.8 — 1 m, ist also beträcht - lich, und die Verkokungsdauer ist 48 Stunden. Für Herstellung dichter Koks aus mageren Steinkohlen sind derartige Oefen, welche überhaupt zu den älteren Constructionen gehören, nicht geeignet.
Eine aus jüngster Zeit stammende Form der Verkokungsöfen mit wagerechter Zugführung ist endlich der Ofen von Wintzek (D. R. Patent Nr. 2005). Bei diesem wird die Hauptmenge der Gase in ganz ähnlicher Weise geführt wie beim Smet’schen Ofen; die am Boden sich entwickelnden Gase aber gelangen durch Oeffnungen in der Sohle abwärts in den Sohlenkanal, um hier durch Zuführung von erwärmter Luft verbrannt zu werden. Der Ofen ist, wie alle ähnliche, zum Verkoken gasreicher Kohlen bestimmt und auf oberschlesischen Kohlen - und Eisenwerken mehrfach in Anwendung.
François’ Verkokungsofen. Dieser Ofen bildet eine der ältesten Formen der Oefen mit senkrechten Seitenzügen. Die Gase treten durch eine grössere Zahl (12 — 14) seitlicher Oeffnungen in ebenso viele senk - rechte Parallelkanäle, welche, nur durch schmale Seitenwände von ein - ander getrennt, sie unmittelbar abwärts unter die Sohle führen, wo sie ein Mal vor - und rückwärts ziehen, um dann nach dem unterirdischen Essenkanale auszutreten. Die François-Oefen waren ursprünglich für gasreiche, gut backende Kohlen bestimmt und deshalb mit ca. 0.9 m Breite construirt, wobei die Verkokungszeit 48 Stunden beträgt; für weniger gut backende Kohlen hat man jedoch derartige Oefen auch mit nur 0.6 m Breite eingerichtet und die Verkokungsdauer dabei auf 24 Stunden eingeschränkt.
Coppée’s Verkokungsofen. Derselbe, welcher als eine verbesserte und vorzugsweise zur Verkokung magerer Kohlen bestimmte Form des François’schen Ofens betrachtet werden kann, erlangte, nachdem er zu Anfang der sechziger Jahre zuerst ins Leben trat, besonders in den siebenziger Jahren eine sehr starke Verbreitung auf Eisen - und Kohlen - werken und bildet in der Jetztzeit in Deutschland, Frankreich und Belgien wohl den am häufigsten benutzten Verkokungsofen.
Die zu verschiedenen Zeiten gebauten Coppéeöfen lassen zwar in den Einzelheiten verschiedene Abweichungen — Verbesserungen, welche die Erfahrung ins Leben rief — erkennen; die allgemeinere Einrichtung derselben jedoch dürfte bei den meisten vorhandenen Anlagen ziemlich genau mit den in Fig. 8 — 10 gegebenen Abbildungen, eine Anlage auf73Der Koks; Darstellung.den Ebbw-Vale Eisenwerken darstellend, übereinstimmen. 1)Aus A. v. Kerpely, Anlage und Einrichtung der Eisenhütten, Taf. LXIII, Fig. 1 — 3.Die Gase des Ofens b treten an der einen Seite desselben durch eine grosse Zahl gleichmässig vertheilter Oeffnungen (28 — 30) in die senkrechten Kanäle c c und durch diese in den geräumigen Sohlenkanal e, vereinigen sich hier mit den Gasen des Nachbarofens b, gelangen, nachdem sie die Sohle des ersten Ofens erhitzt haben, unter die Sohle des zweiten und entweichen schliesslich durch die von i aus verschliessbare Oeffnung g1 in den gemeinschaftlichen Kanal h, welcher sie durch Schlitze j j der gemeinschaftlichen Esse k zuführt. Die Oeffnung g in dem Kanale e
des ersten Ofens b ist gewöhnlich durch einen von i aus darüber ge - legten Ziegel geschlossen und wird nur geöffnet, wenn man die Gase wegen zufälliger Störungen im Betriebe des Ofens b1 nicht nach diesem hinüber leiten darf, wobei natürlich auch die Verbindungskanäle f f (Fig. 9) geschlossen werden müssen. Durch Vereinigung der Gase zweier Oefen ist also wenigstens theilweise der Uebelstand beseitigt, der auf der ungleichmässigen Gasentwickelung eines einzigen Ofens beruht und oben ausführlicher besprochen wurde.
74Die Brennstoffe.Die Verbrennungsluft tritt hier nicht, wie bei den bisher be - sprochenen Ofensystemen, durch die Thüren in den Ofen selbst ein, sondern sie gelangt durch einzelne senkrechte, mit Regulirungsschie - bern versehene Röhren d d zunächst in Horizontalkanäle, welche un - mittelbar oberhalb der senkrechten Feuerzüge in der Längsrichtung des Ofens sich erstrecken, um hier vorgewärmt und dann durch einzelne Oeffnungen den aus den Oefen austretenden Gasen zuge - führt zu werden.
Die senkrechte Anordnung der Züge mit den dazwischen befind - lichen Scheidewänden sowie eine gut durchdachte Form der zum Bau der Coppéeöfen benutzten feuerfesten Ziegel verleihen denselben eine grosse Standfestigkeit, welche es ermöglicht, die Wandstärke zwischen dem Ofeninnern und den Kanälen auf ein sehr kleines Maass (bei einzelnen Anlagen nur 110 mm) zu beschränken, ohne dass der Ofen im Minde - sten Gefahr läuft, sich unter dem Drucke der sich aufblähenden Kohlen zu bauchen.
Diese geringe Wandstärke im Verein mit der Eigenthümlichkeit75Der Koks; Darstellung.der Gasführung, insbesondere der geringen Längenausdehnung der Züge und der Vereinigung der Gase unter der Sohle ermöglicht nun die Er - zielung sehr hoher Temperaturen, welche, wie schon erwähnt wurde, gerade den Coppéeofen zur Verkokung magerer Kohlen geeignet machen; aber eben jene starke Sohlenheizung legt auch die Gefahr einer Be - schädigung des Ofenfundaments nahe, wenn nicht besondere Vorsichts - maassregeln hiergegen getroffen werden. Zu diesem Zwecke ist innerhalb des Fundaments ein System von Kanälen angeordnet, durch welche Luft hindurchgeleitet wird, um das Fundament zu kühlen. Durch die beiden an den Enden der Ofengruppe befindlichen Oeffnungen q tritt diese Luft in die senkrechten Kanäle r und aus diesen in die bis zur
Mitte der Oefen sich erstreckenden Horizontalkanäle s s, steigt von hier durch kurze Kanäle t t in die eigentlichen unter den Feuerzügen ge - legenen Kühlkanäle, indem sie aus dem ersten dieser Kühlkanäle u sich allmählich nach u1 u1 .... vertheilt, und entweicht schliesslich aus dem Sammelkanale w durch die kurze Esse x ins Freie.
Bei dem letzten Ofen an der rechten Seite müssen, damit derselbe ausreichend erhitzt werde, die Gase auch die rechte Seitenwand be - streichen. Sie treten also, wie aus der Abbildung ersichtlich ist, nach - dem sie, wie bei den übrigen Oefen, die Sohlen e e〟 erhitzt haben, durch76Die Brennstoffe.die Schlitze l l in die horizontalen Kanäle m n und von hier erst durch o in den zur Esse führenden Sammelkanal h.
Damit die Entleerung der Kammern besser und ohne Gefahr für eine Beschädigung der Seitenwände vor sich gehe, laufen die letzteren nicht vollständig parallel, sondern divergiren etwas nach der Richtung hin, nach welcher die Koks ausgedrückt werden. Bei dem abgebildeten Ofen beträgt die Breite jeder Kammer an dem einen Ende 430, an dem gegenüber liegenden 480 mm.
Auf den Oefen ist zur Verminderung der Wärmeabgabe eine 0.5 — 0.6 m starke Schicht von schlechten Wärmeleitern angebracht, die durch Ziegelmauerwerk zusammengehalten wird; zum Füllen der Kam - mern dienen drei Füllschächte a in jeder derselben, welche, wie ge - wöhnlich, durch Deckel verschlossen gehalten werden.
Die Thüren bestehen aus zwei Theilen. Die obere Hälfte von ca. 0.3 m Höhe wird beim Ebnen der eingeschütteten Kohlen geöffnet, die untere beim Entleeren.
Die Länge der Coppéeöfen pflegt 9 m, die Höhe 1 — 1.2 m, die Breite 0.4 — 0.5 m zu betragen und in diesem Falle beträgt die Ver - kokungszeit 24 Stunden; für 48 stündigen Betrieb giebt man eine Breite von 0.6 m bei 1.7 m Höhe.
Die Anlagekosten per Kammer beziffern sich auf ca. 2000 Mark.
Sehr bemerkenswerthe Aenderungen gegenüber den beschriebenen und jetzt noch am häufigsten verbreiteten Coppéeöfen zeigen die neue - sten von demselben Erfinder geplanten Constructionen (D. R. Patent 9908). Die Form der Kammern im Allgemeinen, die Anwendung senk - rechter Züge, die Sohlenheizung, die Kühlung des Fundamentes u. s. w. ist im Wesentlichen unverändert geblieben; statt der 28 — 30 Austritts - öffnungen für die Gase an einer Seite des Ofens sind bei der neueren Einrichtung 18 Oeffnungen an jeder der beiden Seiten (in Summa also 36 Oeffnungen) angeordnet. Die Gase theilen sich mithin in zwei Hälften, welche nach beiden Seiten hin getrennt abziehen und sich beim Heraustreten sofort mit den ebenso abgeleiteten Gasen des Nachbarofens in den gemeinschaftlichen Kanälen ver - einigen. Der Vortheil dieser Einrichtung springt sofort in die Augen. Indem man die benachbarten Oefen zu verschiedenen Zeiten beschickt, erreicht man vollkommener als bei dem älteren Systeme eine ununter - brochene, annähernd gleichmässige Erhitzung, denn auch der entleerte Ofen wird noch an beiden Seiten durch die ihm zuströmenden Gase seiner beiden Nachbaröfen geheizt; und durch die Vereinigung der Gase wird jener Uebelstand der ungleichmässigen Gasentwickelung eines einzigen Ofens erheblich abgemindert.
Die aus den Oefen austretenden Gase aber — und hierin beruht zweifellos eine andere wesentliche Verbesserung — gelangen nicht un - mittelbar in die senkrechten Feuerzüge, sondern zunächst in einen geräumigen Horizontalkanal, oberhalb der letzteren in der Längenrich - tung der Oefen sich erstreckend, in welchem die Gase der beiden Nach - baröfen vereinigt und mit der zutretenden, im Gemäuer des Ofens wie früher erwärmten, Verbrennungsluft gemischt werden; erst von hier77Der Koks; Darstellung.ziehen sie, wie bei den früheren Oefen, durch die senkrechten Kanäle abwärts, um sich unten mit den von der andern Seite des Ofens herab - kommenden Gasen zu vermengen und dann die Sohlen der beiden Nach - baröfen wie bisher zu heizen. Die Anordnung dieses Horizontalkanales bezweckt eine gleichmässigere Mischung der von beiden Seiten kommen - den Gase sowohl unter sich als mit der Verbrennungsluft und befördert daher ebensowohl die Gleichmässigkeit wie die Vollständigkeit der Verbrennung.
Carvès’ Verkokungsofen mit Gewinnung von Theer und Ammoniak. Derselbe bietet insofern ein besonderes Interesse dar, als er zu den ersten Oefen gehört, bei welchen jene Gewinnung der Neben - erzeugnisse bereits längere Zeit hindurch (seit 1867) mit gutem Erfolge durchgeführt wird, so dass man wohl hauptsächlich auf Grund der bei diesem Ofen erlangten günstigen Betriebsergebnisse nunmehr auch bei anderen Ofensystemen anfängt, die Gewinnung der Nebenerzeugnisse mit der Gewinnung von Koks zu verbinden. 1)In Deutschland sind augenblicklich mehrere derartige Anlagen im Bau be - griffen oder schon vollendet; so auf Zeche Holland nach Entwürfen von Dr. Otto & Co. in Dahlhausen; auf Zeche Hannibal bei Bochum nach Entwürfen von F. Lürmann in Osnabrück.
Die Carvèsöfen sind auf dem Eisenwerke Bessèges und einigen anderen französischen Eisenwerken im Betriebe (z. B. in Terrenoire eine Batterie von 100 Oefen). Fig. 11 zeigt die Einrichtung derselben. a a sind wie gewöhnlich Füllöffnungen im Scheitel des Ofengewölbes. Die Gase treten durch das Rohr b aus dem Ofen, welches zur Regu - lirung oder zur Absperrung mit einem, beim Niederlassen in Theer eintauchenden und somit vollständig luftdicht abschliessenden Ventile c versehen ist. Von hier gelangen die Gase von 30 — 50 Oefen gemein - schaftlich in ein System auf - und abziehender Röhren, welche durch kaltes, dagegen gespritztes Wasser kühl erhalten werden (Kühlschlange) und in welchen also Theer und Ammoniakwasser condensirt werden. Mit den unteren offenen Enden tauchen die Röhren in einen gemein - schaftlichen Sammelraum für die Condensationsproducte; die Einrichtung ist also im Wesentlichen die nämliche, wie man sie bei vielen Gas - anstalten zur Anwendung bringt. Die aus dem Condensator kommen - den Gase werden nunmehr, ebenfalls wie in Gasanstalten, durch ge - räumige Behälter (Scrubber) geführt, die mit feucht erhaltenen Koks gefüllt sind, und in welchen ihnen die letzten Reste von Ammoniak entzogen werden. Von hier strömen sie zurück zu den Oefen, um diese zu heizen. Sie treten bei d durch horizontale Mundstücke in den Sohlen - kanal des Ofens oberhalb eines Rostes, welcher mit glühenden Koks - abfällen bedeckt gehalten wird, um die Verbrennung zu unterhalten; die Verbrennungsluft strömt von unten her durch die Rostspalten zu. Unter der Sohle des Ofens streichen die verbrennenden Gase ein Mal vor - und rückwärts, steigen dann zwischen zwei Nachbaröfen empor, um von hier in horizontalen punktirt gezeichneten Kanälen, wie die Richtung der Pfeile andeutet, allmählich abwärts und zum gemeinschaft - lichen Sammelkanale e geführt zu werden.
78Die Brennstoffe.Es ist leicht ersichtlich, dass die Haupteigenthümlichkeiten des Carvèsofens, die Gasentziehung in der beschriebenen Weise, sich leicht mit jeder andern Zugführung verbinden lässt.
Die Erfahrung hat gelehrt, dass die Bewegung der Gase in den Rohr - leitungen regelmässiger vor sich geht, überhaupt der Betrieb günstiger verläuft, wenn man in die Rohrleitung einen Exhaustor einschaltet, wie es auch in Gasfabriken üblich ist, als wenn man sich auf den Essenzug allein verlässt.
Die Oefen sind 0.6 — 0.75 m breit und 1.70 — 2 m hoch. Eine grössere Breite hat sich nicht bewährt. Die Verkokungszeit bei 0.75 m breiten Oefen beträgt 60 — 72 Stunden. Das Ausbringen ist günstig (bis 75 Proc.),
die Koks besitzen angestellten Festigkeitsversuchen zufolge eine aus - reichende, sogar theilweise beträchtliche Widerstandsfähigkeit gegen Zer - drücken und werden mit gutem Erfolge beim Eisenhochofenbetriebe be - nutzt. Auf den Bessèges-Werken betrug im Jahre 1879 die Menge der in 96 solcher Oefen gewonnenen Koks 33092 Tonnen, die Menge des gewonnenen Theers 1099 Tonnen, des Ammoniakwassers 4399 Tonnen. Der Verbrauch an Koksabfällen auf dem Roste betrug per Tonne dar - gestellter Koks 15.9 kg.
Lürmann’s Verkokungsofen mit mechanischer Beschickung und ununterbrochenem Betriebe. Bei den gewöhnlichen, bisher79Der Koks; Darstellung.besprochenen Verkokungsöfen findet, wie aus der gegebenen Beschreibung sich ergiebt, der Betrieb intermittirend statt; d. h. der Ofen wird gefüllt, dann beginnt die Verkokung, und schliesslich wird der Ofen entleert, um aufs Neue beschickt zu werden. Die mit einem solchen Betriebe verknüpften Uebelstände wurden bereits mehrfach erwähnt; sie beruhen zum Theil auf der Ungleichmässigkeit in der Gasentwickelung in den verschiedenen Verkokungsstadien, zum Theil auf der starken Abkühlung, welche der Ofen durch das plötzliche Einfüllen einer grossen Kohlen - menge erleidet.
Jene Uebelstände werden offenbar vermieden, wenn, wie bei dem in Fig. 12 abgebildeten Ofen von Fritz Lürmann in Osnabrück, der Betrieb ununterbrochen stattfindet, d. h. stetig kleine Mengen Kohle
eingeschüttet werden, während die gebildeten Koks an einer andern Stelle des Ofens von Zeit zu Zeit herausgeholt werden. A ist die Ver - kokungskammer mit geneigter Sohle, aus ganz dünnen feuerfesten Steinen hergestellt. Auf dem Scheitel der Kammer ist in der Längsrichtung derselben eine gemauerte Zunge z angeordnet, an deren beiden Seiten sich horizontale Kanäle befinden. Die Destillationsgase treten durch den in der Decke der Kammer in der Nähe der nach innen gekehrten Oeffnung derselben angebrachten Spalt o1)Der Spalt o ist hier, um seine Lage zu bezeichnen, eingezeichnet, obgleich derselbe, an der linken Seite der Kammer (von B aus gesehen) sich befindend, in der Schnittzeichnung eigentlich nicht sichtbar ist. in den an der linken Seite jener Zunge (von B aus gesehen) befindlichen Kanal und werden hier durch zugeführte atmosphärische Luft verbrannt, welche durch die80Die Brennstoffe.Kanäle c1 c2 c4 zuströmt und innerhalb des Ofengemäuers bereits auf eine hohe Temperatur vorgewärmt worden war. Die Verbrennungsgase vertheilen sich nun in eine Anzahl senkrechter, abwärts ziehender Kanäle, deren Fortsetzung durch die unter der Sohle der Kammer liegen - den Horizontalkanäle e e … gebildet ist, um dann an der andern Seite der Kammer in eben solchen Kanälen emporzusteigen und sich in der an der rechten Seite der Zunge z befindlichen Kammer wieder zu ver - einigen. Von hier aus gelangen sie durch den Kanal g i, dessen Durch - gangsöffnung mit Hilfe des wassergekühlten Schiebers h regulirbar ist, in den für sämmtliche Kammern gemeinschaftlichen Essenkanal i1.
Durch die beschriebene Anordnung der Züge, welche die ganze Kammer umziehen und nur die schmalen Zwischenwände zwischen sich lassen, wird die Heizfläche eine sehr grosse und beziffert sich auf 80 Proc. der gesammten Oberfläche der Kammer.
Die fertigen Koks fallen in den Raum E, um hier abzukühlen und dann durch die mit luftdicht schliessender Thür versehene Oeff - nung F entfernt zu werden. Der Raum E ist rings von den Luft - kanälen c1 c2 u. s. w. umgeben, um auf diese Weise kühl erhalten zu werden, während die durch die erwähnten Kanäle hindurchstreichende Luft, welche, wie schon erwähnt, zur Verbrennung der Destillations - gase bestimmt ist, erhitzt wird.
Um jene für den ununterbrochenen Betrieb in der beschriebenen Weise erforderliche langsame Fortbewegung der Kohle nach dem Füll - raume E hin zu bewirken, ist jedoch eine mechanische Beschickungs - vorrichtung erforderlich, welche bei B angeordnet ist. Die Kohlen, welche den Fülltrichter n anfüllen, fallen durch die untere Oeffnung desselben in den Ofen und werden nun entweder durch eine sich stetig in derselben Richtung drehende Schraube oder, wie in der Abbildung, durch einen abwechselnd vor - und rückwärts sich bewegenden Kolben vorwärts geschoben, während am andern Ende die Koks unter dem Drucke der Kohlenschicht in den Raum E hineinstürzen. Die Bewegung jenes Mechanismus kann von Hand oder von einer Transmissionswelle aus bewirkt werden; der durch denselben auf die Beschickung aus - geübte Druck ist in jedem Falle beträchtlich und beziffert sich auf mindestens 3750 kg.
Wenn jene, durch die reichliche Heizfläche bewirkte starke Er - hitzung der Retorten die Verkokung sehr magerer Kohlen ermöglicht, welche an und für sich schon dichte Koks zu liefern befähigt sind, so wird durch den ausgeübten mechanischen Druck während des Verkokens ihre Dichtigkeit noch in fernerem Grade erhöht.
Der nämliche Ofen lässt sich auch mit einer Einrichtung zur Ge - winnung von Theer, Ammoniak u. s. w. verbinden. In diesem Falle werden die Gase statt durch den Schlitz o durch ein im Scheitel oder in der Seitenwand des Entleerungsraumes E angebrachtes Rohr nach dem Hauptsammelrohre für sämmtliche Kammern und in diesem, wie bei den Carvèsöfen, nach dem Condensator geleitet, um von hier nach dem Ofen zur Heizung desselben zurückgeführt zu werden. Eine Wieder - entzündung der Gase durch irgend eine Feuerung, wie bei den Carvès - öfen, ist bei den Oefen mit ununterbrochenem Betriebe entbehrlich, da bei der ununterbrochenen Verbrennung der Gase und der Vermeidung81Der Koks; Darstellung.einer Abkühlung des Ofens durch plötzliches Entleeren und Wieder - füllen alle Theile ohnehin so stark erhitzt sind, dass ein Erlöschen der Gase nicht eintritt.
Für den Betrieb der Verkokungsöfen ist, wie sich schon aus dem bisher Gesagten ergiebt, eine Anzahl von Hilfsapparaten nothwendig, theils zum Füllen, theils zum Entleeren derselben bestimmt.
Zum Herbeifahren der zu verkokenden Steinkohlen und Einfüllen in den Ofen pflegt man, wie es z. B. in Fig. 11, S. 77 und Fig. 4, S. 64 angedeutet ist, vierseitig trichterförmige Wagen zu benutzen, deren Boden aus einem horizontalen Schieber besteht. Ist der Wagen über der geöffneten Füllöffnung angelangt, so wird der Schieber geöffnet, und die Kohlen stürzen in den Ofen hinein. Mit langen Krücken wird dann die Kohlenschicht geebnet.
Die Entleerung der Kammern erfolgt bei senkrechter Achse der - selben (Appolt’s Ofen) durch das eigene Gewicht der Koks, wobei diese in einen bereit stehenden Wagen hineinstürzen, nachdem die Bodenklappe geöffnet wurde; bei dem Lürmann’schen Ofen mit ununterbrochenem Betriebe durch Auskrücken der Koks aus dem be - schriebenen Sammelraume; bei fast allen übrigen Oefen mit wagerechter Achse dagegen durch eine Koksausdrückmaschine, wie schon erwähnt wurde.
Dieselbe besteht im Wesentlichen aus einem gusseisernen Schilde an dem den Oefen zugekehrten Ende einer langen horizontalen, den Ofenachsen parallelen Zahnstange, welche durch Kurbel und Getriebe mit mehrfachen Uebersetzungen vorwärts in die geöffnete Kammer hin - ein bewegt wird, solcherart das Koksprisma vor sich her und aus dem entgegengesetzten Ende des Ofens hinaus schiebend. Der ganze Mecha - nismus ist auf einem eisernen, auf Schienen laufenden Wagen angeordnet, so dass er bequem von einem Ofen zum andern bewegt und nach der Reihe zur Bedienung sämmtlicher Kammern benutzt werden kann.
Der Betrieb dieser Maschine erfolgt entweder von Hand durch mehrere an der Kurbel stehende Arbeiter oder häufiger durch eine eigene Dampfmaschine, welche in diesem Falle nebst dem zugehörigen Dampfkessel auf dem Wagen selbst angeordnet ist und bei einer Lei - stungsfähigkeit von 10 — 15 Pferdestärken die Arbeit in weit kürzerer Zeit verrichtet (ca. 2 Minuten für Hin - und Rückgang), als es durch Menschenarbeit möglich ist. Gewöhnlich wird in diesem Falle durch die Dampfmaschine auch die Fortbewegung des Wagens bewirkt; und endlich hat man bei Oefen mit senkrecht aufgehenden Schiebethüren dieselbe auch bisweilen benutzt, um durch Vermittelung eines auf den Wagen gestellten Krahnes die Thür aufzuziehen.
Da die Schienen, auf denen der Wagen läuft, den ganzen Druck des Koksprisma auszuhalten haben, so müssen sie in solider Weise befestigt sein, und man pflegt den Wagen mit drei Räderpaaren, auf drei parallelen Schienensträngen laufend, zu versehen; und damit der Wagen auch bei der äussersten Stellung des Schildes nicht sein Gleich - gewicht verliere, muss er ausreichend breit sein. Die Stange, an welcher das Schild befestigt ist, gleitet auf Rollen, die im Wagen gelagert sind,Ledebur, Handbuch. 682Die Brennstoffe.und trägt an der nach oben gerichteten Seite die Zähne, in welche das betreffende Getriebe eingreift.
Für die Aufstellung und Bewegung der Koksausdrückmaschine muss natürlich ein entsprechend breiter Raum an derjenigen Seite der Koksofenbatterie (Rückseite) frei gehalten werden, von welcher aus das Ausdrücken erfolgen soll; und an der gegenüberliegenden Vorderseite muss eine, von den Oefen her um einige Grade abfallende Ebene von mindestens 12 m Breite zur Aufnahme der herauskommenden Koks eingerichtet werden, welche mit guten, harten Ziegeln in Rollschichten gepflastert oder mit Eisenplatten belegt wird. Zum Ablöschen der glühen - den Koks, damit sie nicht an der Luft verbrennen, werden auf dieser Ebene den Oefen gegenüber mehrere Hochdruckwasserständer mit Schlauchhähnen aufgestellt.
Den Transport der Koks schliesslich bewirkt man, wo es angeht, durch Verladen in Wagen, welche auf einer so tief gelegenen Ebene auf Schienen laufen, dass ihre Oberkante in gleichem Höhenstande mit der Vorderkante der soeben besprochenen Koksrampe sich befindet und die Koks durch Krücken ohne Weiteres in die Wagen hinübergeschoben werden können.
Es folgt aus dieser Anordnung, dass jede derartige Koksofenanlage aus drei Terrassen besteht: zu oberst die Scheitelebene (Gichtebene) mit den Schienengleisen für die Kohlenwagen, welche von der Kohlenwäsche oder dem Abladeplatze auf wagerechter oder schwach geneigter Ebene hierher gerollt werden; dann die Koksrampe in der Ebene der Ofen - sohlen; zu unterst die Ebene für die Abfuhr mit den Schienengleisen für die Transportwagen.
Bei den Appolt’schen Oefen beschränkt sich die Anlage auf zwei Terrassen, die aber in erheblich grösserem Abstande als bei den wage - rechten Oefen auseinander liegen.
Die Betriebsergebnisse der einzelnen Koksofensysteme wurden theilweise schon bei der Besprechung der letzteren mitgetheilt. Es handelt sich hierbei vornehmlich um das Ausbringen an Koks und um die Zeitdauer der Verkokung. Ersteres wird bei denjenigen Oefen, bei welchen der Luft der Zutritt in das Ofeninnere vollständig ab - geschnitten ist, also bei den Oefen von Appolt, Coppée, Lürmann, Carvès u. a. durchschnittlich höher sein, als bei den älteren Oefen, bei denen man aus angeführten Gründen der Luft schon durch Oeffnungen in der Ofenthür Zutritt in das Innere verstattet; aber das Ausbringen ist auch, wie leicht begreiflich, gar sehr abhängig von der chemischen Zusammensetzung, d. h. dem Gasgehalte der Kohle und ihrem Aschen - gehalte. Aus diesem Grunde ist ein Vergleich des Ausbringens ver - schiedener Ofensysteme nur dann zuverlässig, wenn auch ganz die näm - lichen Kohlen in denselben verkokt wurden. Im Ganzen schwankt das Ausbringen gemäss dieser Verschiedenheiten zwischen 65 — 80 Proc.
Die Zeitdauer der Verkokung richtet sich, wie natürlich, von der Temperatur des Ofeninnern, also von der Grösse der feuerberührten Fläche und der Breite des Ofenquerschnittes, und schwankt zwischen 24 — 60 Stunden. Der breitere Ofen erfordert die längere Zeit, fasst dafür aber auch die grössere Menge Kohlen, so dass hierdurch wenigstens83Der Koks; Eigenschaften.theilweise jener Zeitverlust ausgeglichen wird. Dass die Beschaffenheit der Kohlen selbst für die anzuwendende Verkokungstemperatur und Verkokungszeit entscheidend sein muss, wurde bereits erwähnt.
Die Güte der erfolgenden Koks endlich hängt von dem Koksofen - systeme insofern ab, als gleichmässig erhitzte Oefen auch gleichmässigere Koks als ungleichmässiger erhitzte liefern werden, ein Grund, weshalb schmalere Oefen in dieser Beziehung sich durchschnittlich günstiger als breitere verhalten; und als ferner Oefen, in denen die Koks einem höheren Drucke ausgesetzt sind, vorzugsweise zur Darstellung dichter Koks auch aus gasreicheren Steinkohlen sich eignen (Appolt’scher Ofen, Lürmann’s Ofen mit mechanischer Beschickung). Dass übrigens nicht in allen Fällen Dichtigkeit und Güte der Koks gleichbedeutend sind, dass vielmehr die Verwendung derselben hierbei mitzusprechen hat, wurde schon oben erläutert.
Die abziehenden Gase der Verkokungsöfen lassen sich vielfach, wenn sie durch einen gemeinschaftlichen Hauptcanal abgeführt werden, noch zu anderen Zwecken, insbesondere zum Heizen von Dampfkesseln, benutzen (Coppéeöfen u. a.). Eine Anordnung der Kessel auf den Oefen, wie man früher wohl sie baute, ist jedenfalls unzweckmässig; besser ist es und jetzt allgemeine Regel, sie zwischen Verkokungsöfen und Esse einzuschalten.
Die Koks besitzen, wie alle verkohlten Brennstoffe, die Eigenschaft, ohne Flamme und ohne Rauch zu verbrennen, wodurch sie schon von vorn herein für viele Processe geeigneter sind als die zu ihrer Dar - stellung benutzten Steinkohlen. Es kommt hinzu, dass die backende Eigenschaft der meisten für die Verkokung dienenden Steinkohlen eben - falls in nicht seltenen Fällen ihre Verwendung im rohen Zustande (z. B. in Schachtöfen) erschwert, während gerade die nämliche Eigen - schaft es ermöglicht, aus diesen Kohlen nach vorausgegangener Zer - kleinerung und Reinigung noch vortreffliche Koks zu gewinnen. Diese Möglichkeit der Aufbereitung vor der Verkokung giebt eine ausreichende Veranlassung zur Verkokung selbst solcher Steinkohlen, welche in ihrer Zusammensetzung den Anthraciten nahe stehen, nur schwierig backen, und auch an und für sich ohne erhebliche Flammenbildung brennen würden.
Aber noch ein anderer wichtiger Umstand kommt hinzu, die An - wendung verkokter Kohlen zweckmässiger als diejenige roher erscheinen zu lassen. Es ist die Thatsache, dass von dem Schwefelgehalte der Kohlen, welcher in manchen Fällen sehr nachtheilige Einwirkungen ausüben würde, ein grosser Theil durch die Verkokung entfernt wird. Die Entschwefelung der Steinkohlen bildete sogar ursprünglich — im Anfange des 17. Jahrhunderts — den hauptsächlichsten Zweck, welchen man bei der Verkokung derselben im Auge hatte.
Der Schwefelgehalt der Steinkohlen stammt zum grössten Theil aus den eingesprengten Kiesen (Markasit, Pyrit), welche vorwiegend aus Doppeltschwefeleisen (FeS2) bestehen. Es wurde schon früher erwähnt, dass es auch durch sorgfältigste Aufbereitung der Kohlen nicht möglich6*84Die Brennstoffe.sei, sie vollständig von ihren fremden Begleitern, also auch von diesen schwefelreichen Mineralien, zu befreien. Durch einfache Er - hitzung aber wird alles Doppeltschwefeleisen zersetzt, ein Theil des Schwefels entweicht und es hinterbleibt eine Verbindung, deren Zu - sammensetzung ungefähr durch die Formel Fe7 S8 (Zusammensetzung des Magnetkieses) ausgedrückt wird. Die Gegenwart glühender Kohle, welche mit dem Schwefel flüchtige Verbindungen eingeht, befördert die Entschwefelung; und ein, wenn auch verhältnissmässig nicht bedeutender Theil wird noch als Schwefelwasserstoff beim Ablöschen der Koks mit Wasser entfernt.
Dass die Beschaffenheit der Koks, die Porosität, die Dichtigkeit, das Aussehen theils von der Beschaffenheit der Kohlen, theils von der Einrichtung der verwendeten Oefen abhänge, geht aus früher Gesagtem hervor. Von Wichtigkeit für die meisten Verwendungen der Koks ist eine gewisse Widerstandsfähigkeit gegen das Zerdrücken; gewöhnlich, doch nicht regelmässig, geht diese mit der Dichtigkeit Hand in Hand, und es ist dies ein besonderer Grund, weshalb man — besonders für ihre Verwendung in hohen Oefen, wo ein ansehnliches Gewicht auf den Koks lastet — dichte Koks den weniger dichten vorzieht. Nach Versuchen, welche auf den Bessèges-Eisenwerken angestellt wurden, betrug die Widerstandsfähigkeit gegen das Zerdrücken per qcm bei Kokssorten aus verschiedenen Oefen:
Die Proben aus den Carvèsöfen von verschiedener Breite lassen eine deutliche Zunahme der Festigkeit mit Abnahme der Ofenbreite erkennen.
Infolge des Schwindens und Reissens des glühenden, aus dem Ofen kommenden, Koksprismas pflegen die Koks in basaltartig geformten Stücken aufzutreten, welche jedoch, besonders bei den Koks aus gas - reicheren Kohlen, häufig mit traubenartigen Bildungen, von der Graphit - ablagerung bei Zersetzung von Kohlenwasserstoffen herrührend, über - zogen sind. Die Farbe des kalt durchgebrochenen Koks pflegt grau mit Metallglanz zu sein, an den mit Wasser abgelöschten Stellen wird er schwarz. Aus der Farbe auf die Güte der Koks schliessen zu wollen, ist nicht thunlich.
Die chemische Zusammensetzung zeigt neben dem Kohlengehalte einen Aschengehalt, dessen Höhe mindestens 4 Proc., nicht selten über 15 Proc. zu betragen pflegt, ferner einen Wasserstoffgehalt von 0.3 bis 0.5 Proc., einen Sauerstoff - plus Stickstoffgehalt von 2 — 2½ Proc. und einen hygroskopischen Wassergehalt, der auch bei poröseren Koks, welche längere Zeit an der Luft lagerten, selten erheblich über 10 Proc. hinausgeht, während frisch abgelöschte Koks allerdings grössere Mengen und in Wasser eingetauchte Koks bis zu 50 Proc. Wasser enthalten können.
Vorzugsweise wichtig für die Werthbestimmung der Koks ist natürlich ihr Aschengehalt. Koks mit mehr als 12 Proc. Asche ver -85Die Gase.wendet man für Schmelzprocesse nicht gern; Koks mit erheblich weniger als 10 Proc. Asche gehören schon zu den vorzüglicheren. Aber auch die chemische Zusammensetzung der Koksasche kommt hierbei in Betracht. Im Grossen und Ganzen entspricht sie natürlich der Zu - sammensetzung der Steinkohlenasche, und wie bei dieser findet man als vorwiegende Bestandtheile Kieselsäure, Thonerde, Eisenoxyd, bis - weilen Kalkerde; aber auch der Schwefelgehalt fehlt trotz der bei der Verkokung stattfindenden Entschweflung niemals ganz und ein Schwefel - gehalt = 2 Proc. des Koksgewichtes oder noch darüber gehört keines - wegs zu den Seltenheiten.
Als Wärmeleistung der Koks (nach Abrechnung des Aschen - gewichtes) pflegt man 8000 W. -E. per kg anzunehmen.
Das Gewicht eines Cubikmeters stückförmiger Koks beträgt, ab - weichend nach dem Aschengehalte, der Dichtigkeit und der Stückgrösse, 350 — 450 kg.
Die Anwendung brennbarer Gase zur Heizung metallurgischer Oefen ist eine Erfindung des 19. Jahrhunderts. Zwar versuchte schon im Jahre 1792 ein Schotte Alexander Christie auf der Devon - Eisenhütte zu Schottland, die aus dem Eisenhochofen entweichenden und mit langer Flamme verbrennenden Gase nutzbar zu machen; doch ohne Erfolg. 1)A. Gurlt, die Bergbau - und Hüttenkunde. Essen 1879. Zweite Aufl., S. 121.1811 nahm in Frankreich ein Eisenwerksbesitzer Aubertot ein Patent auf die Benutzung der Hochofengichtgase als Brennstoff für andere Zwecke; ihm folgte im Jahre 1832 ein Engländer Teague mit einem englischen Patent für das im Wesentlichen nämliche Verfahren. Eine erhöhte Bedeutung jedoch erlangte die Gasfeuerung erst durch die Bemühungen des würtembergischen Bergrathes Faber du Faur in Wasseralfingen in den dreissiger und vierziger Jahren, welcher nicht allein Gichtgase sondern auch künstlich erzeugte brenn - bare Gase zum Heizen verschiedener Oefen benutzte. Gegen Ende der vierziger Jahre waren bereits in mehreren Gegenden Gasfeuerungen in Anwendung; seitdem breitete sich die neue Feuerungsmethode von Jahr zu Jahr weiter aus, und in der Jetztzeit bilden die brennbaren Gase im Hüttenwesen einen ebenbürtigen Brennstoff neben den verkohlten, einen bevorzugten neben den rohen unverkohlten Brennstoffen.
Gegenüber der Anwendung dieser letzteren, an deren Stelle die gasförmigen Brennstoffe vorzugsweise benutzt zu werden pflegen, besitzt die Heizung mit Gasen mancherlei Vortheile. Da eine innige Mischung mit atmosphärischer Luft leichter als bei der Verbrennung fester Brenn - stoffe auf dem Roste (der sogenannten directen Feuerung) zu erzielen ist, so genügt ein geringerer Ueberschuss der Luft, eine vollständige Verbrennung herbeizuführen. Die Folge davon ist eine höhere Ver - brennungstemperatur und eine günstigere Ausnutzung der erzeugten Wärme. Eine fernere Steigerung der Verbrennungstemperatur lässt86Die Brennstoffe.sich erzielen, wenn man den den Gasen beigemengten Wasserdampf (z. B. bei Gasen, die aus wasserhaltigen Brennstoffen, Holz, Torf, Braun - kohlen erzeugt waren) durch Verdichtung entfernt, ehe sie an den Verbrennungsort gelangen, und theils aus diesem Grunde, theils wegen der Möglichkeit, auch feinkörnige, für Rostfeuerung weniger geeignete Brennstoffe zu vergasen, erhält man durch Anwendung der Gasfeuerung ein geeignetes Mittel, selbst geringwerthige Brennstoffe mit Vortheil zu verwenden.
Der Ursprung der Gase kann ein verschiedener sein.
Mitunter entweichen brennbare Gase als Nebenerzeugniss eines zu einem andern Zwecke angestellten Processes und lassen sich dann weiter verwenden. Dieser Fall tritt in besonderer Wichtigkeit beim Eisenhochofenprocesse zu Tage, wo die Gichtgase des Hochofens einen werthvollen Brennstoff für Heizung anderer Apparate bilden. Erwähnt wurde bereits, dass gerade diese Gichtgase den ersten Anstoss zur Einführung der Gasfeuerung überhaupt gegeben haben. Von der Zusammensetzung, Entziehung und Fortleitung derselben wird in der zweiten Abtheilung bei Besprechung der Roheisendarstellung im Hoch - ofen die Rede sein.
Zweitens benutzt man, freilich nur in einer einzigen Gegend der Erde, für die Eisenindustrie brennbare Gase, welche in der Natur vorkommen. Es sind dieses die Petroleumgase Pennsylvaniens, welche theilweise an Ort und Stelle zum Heizen von Dampfkesseln benutzt werden, theilweise sogar ungenutzt entweichen, während ein anderer Theil derselben nach Wedding’s Berichte über das Eisenhüttenwesen der Vereinigten Staaten durch eine 22 km lange Röhrenleitung nach Pittsburg geführt wird, um dort zum Betriebe von Puddel - und Schweiss - öfen zu dienen. Das Gas enthält 90 Proc. leichten Kohlenwasserstoff, ca. 4 Proc. schweren Kohlenwasserstoff, 4 Proc. Wasserstoff, übrigens Kohlensäure u. s. w. und bildet deshalb einen werthvollen Brennstoff mit hoher Verbrennungstemperatur.
Drittens lassen sich brennbare Gase aus festen Brennstoffen dar - stellen; und dieses Verfahren bildet in der Jetztzeit das am häufigsten für die Gasfeuerung angewendete. Diese Vergasung fester Brennstoffe lässt sich wiederum in zweierlei Weise oder, richtiger gesagt, unter Anwendung zweier verschiedener Oxydationsmittel durchführen. In dem einen dieser Fälle dient Sauerstoff der atmosphärischen Luft dazu, den Kohlenstoff des Brennstoffes zu Kohlenoxyd zu verbrennen (soge - nannte unvollständige Verbrennung), während — bei Anwendung unverkohlter Brennstoffe — die bei jener Verbrennung entwickelte Wärme zugleich die Zersetzung des Brennstoffes, d. h. die Austreibung der flüchtigen und theilweise brennbaren Bestandtheile bewirkt, so dass diese sich mit dem gebildeten Kohlenoxydgas mischen. Der hierzu erforderliche Apparat wird Generator genannt; von der gewöhnlichen Verbrennung fester Brennstoffe auf dem Roste (der directen Feuerung) unterscheidet sich diese Generator-Gasfeuerung demnach im Wesentlichen dadurch, dass bei jener die zur vollständigen Verbrennung erforderliche Verbrennungsluft bereits durch die Rostspalten hindurch ihren Weg nimmt (dass trotzdem die eigentliche Verbrennung oft erst weit von dem Roste ihr Ende erreicht, beweist die mehr oder minder lange, vom87Die Gase.Roste aufsteigende Flamme), während bei letzterer, der Gasfeuerung, nur soviel Luft zu dem festen Brennstoffe geführt wird, als zur Um - wandlung desselben in gasförmiges Kohlenoxyd nothwendig ist, und die Verbrennung dieses Kohlenoxydes nebst den etwa entwickelten brennbaren Zersetzungserzeugnissen erst durch später zugeführte Luft, unter Umständen nach bewirkter Fortleitung des Gases an irgend eine von dem Generator entlegene Stelle, bewirkt wird.
In dem zweiten erwähnten Falle der Gaserzeugung dient hoch - erhitzter Wasserdampf als Mittel zur Vergasung des festen Brennstoffes. Derselbe zerlegt sich in Berührung mit glühender Kohle und bildet Wasserstoff einerseits und Kohlenoxyd andererseits, also ein Gemisch brennbarer Gase, welches Wassergas genannt wird.
Diese beiden aus festen Brennstoffen gewonnenen Gasarten und ihre Darstellung sollen in Folgendem ausführlicher besprochen werden.
Alle zur Darstellung von Heizgas benutzten Generatoren haben die Form eines Schachtes, in welchem die zur Vergasung bestimmte Luft den in Stücken aufgehäuften Brennstoff durchdringt. Die Schüttung des letzteren muss dabei so hoch sein, dass nicht freier, unverzehrter Sauerstoff durch die Stücke desselben hindurch seinen Weg finde, das gebildete Gas im Generator selbst verbrennend. Die Zuführung der Luft geschieht meistens durch Essenzug, seltener durch ein Gebläse; in dem ersteren Falle dient ein Rost dazu, der Luft den Eintritt in den Generator zu ermöglichen.
Der Vorgang der Vergasung ist ziemlich einfach, wenn verkohlte Brennstoffe, die also vorwiegend aus Kohlenstoff bestehen, als Material dafür benutzt werden. Der Sauerstoff der eintretenden Luft bildet in Berührung mit dem glühenden Brennstoffe, je nachdem die Temperatur höher oder weniger hoch ist, der Brennstoff eine grössere oder geringere Oberfläche darbietet, zunächst Kohlenoxyd oder Kohlensäure. Unmittel - bar über dem Roste wird stets, wenn man Luft von gewöhnlicher Temperatur zutreten lässt, wegen der dadurch unausgesetzt hervor - gerufenen Abkühlung eine gewisse Menge Kohlensäure entstehen, um so mehr, je dichter der Brennstoff ist, d. h. je weniger Oberfläche er darbietet. Durch diese Verbrennung wird Wärme entwickelt, welche von den aufsteigenden Gasen aufgenommen und nach oben, den, gemäss der unten stattfindenden Verbrennung niederrückenden, Brenn - stoffen entgegen geführt wird. Diese werden dadurch erwärmt und allmählich zum Glühen erhitzt; die aufsteigende Kohlensäure in Be - rührung mit den glühenden Kohlen vergast ein zweites Atom Kohle und wandelt sich dabei in Kohlenoxyd um (CO2 + C = 2 CO). Zu dieser Umwandlung aber wird Wärme verbraucht und zwar wie aus den auf S. 20 gegebenen Ziffern hervorgeht, per kg Kohle, welches durch die Kohlensäure verbrannt (vergast) wird, 3134 W. -E. Es tritt also wieder Abkühlung ein, welche die Reduction der aufsteigenden Kohlensäure hindern kann; und unter diesen entgegengesetzten Ein - wirkungen bildet sich dann ein Gleichgewichtszustand für das Ver - hältniss zwischen dem entstehenden Kohlenoxydgase und der unver -88Die Brennstoffe.ändert durch die Brennstoffschicht hindurchgehenden Kohlensäure aus, welcher so lange unverändert bleibt, als nicht durch äussere Ein - wirkungen die Temperatur im Generator geändert wird. Je höher die Brennstoffschüttung im Generator ist, desto länger bleiben die nieder - rückenden Kohlen dem aufsteigenden Gasstrome ausgesetzt, desto stärker werden sie von diesem erhitzt, desto vollständiger wird die anfänglich entstandene Kohlensäure zu Kohlenoxyd reducirt werden.
Verwendet man jedoch rohe Brennstoffe (Steinkohle, Braunkohle, Torf, Holz) als Material zur Gaserzeugung, so gesellt sich zu diesem soeben geschilderten Vorgange ein zweiter: die Zerlegung der rohen Brennstoffe unter dem Einflusse der im unteren Theile des Generators entwickelten Wärme in entweichende flüchtige Erzeugnisse und zurück - bleibende Kohle, welche nun, wie im ersten Falle, den Gasen entgegen rückt und unten verbrannt wird. Man hat diese durch einfache Er - hitzung bewirkte Zersetzung passend mit Entgasung, jene durch sogenannte unvollständige Verbrennung bewirkte Gaserzeugung mit Vergasung des Brennstoffes bezeichnet.
Der Vorgang bei der Verwendung roher Brennstoffe zur Gasdar - stellung im Generator ist also kurz folgender: die dem warmen Gas - strome entgegen rückenden Brennstoffe werden allmählich erwärmt, geben zunächst Wasser ab, dessen Menge natürlich von der chemischen Zusammensetzung abhängig ist, und welches sich in Dampfform mit den übrigen Gasen mischt, dann beginnt bei stärkerer Erhitzung die Entgasung, schliesslich, wenn diese beendigt ist, die Vergasung durch schon gebildete Kohlensäure, beziehentlich durch freien Sauerstoff, wie oben beschrieben wurde.
Bei der Entgasung aber wird durch die stattfindende Verflüchti - gung von vorher festen Körpern eine gewisse Menge Wärme verbraucht; und dieser Wärmeverbrauch wirkt natürlich abkühlend auf den Gene - rator. Dadurch werden wiederum die Vorgänge im unteren Theile des - selben mehr oder minder beeinflusst, die Kohlensäurebildung wird befördert, die Kohlenoxydbildung erschwert. Auch in diesem Falle wird zwar eine hohe Brennstoffschüttung, da sie die Temperatur im unteren Theile des Generators erhöht, die Reduction der Kohlensäure befördern. Zu diesem Vortheile der hohen Schüttung gesellt sich jedoch hier ein Uebelstand. Je höher dieselbe ist, desto niedriger wird die Temperatur im oberen Theile des Generators sein, desto langsamer wird hier die Zersetzung der frisch aufgeschütteten Brennstoffe vor sich gehen. Die Erfahrung lehrt aber, dass bei dieser Zersetzung um so grössere Mengen theeriger, für die Verwendung des Gases nach - theiliger Bildungen entstehen, in je niedrigerer Temperatur sie vor sich ging.
Aus dieser Schilderung der Vorgänge im Generator ergiebt sich zunächst, dass alle Generatorgase eine ziemlich beträchtliche Menge Stickstoff enthalten werden, da der Sauerstoffgehalt der Luft, welcher zur Gasbildung nothwendig ist, nicht ohne den dazu gehörigen Stick - stoffgehalt in den Generator und das Gasgemisch geführt werden kann. Dieser Stickstoffgehalt der Generatorgase beträgt thatsächlich 55 — 65 Volumprocente oder etwa 60 — 70 Gewichtsprocente von dem Volumen beziehentlich Gewichte des trockenen (wasserfreien) Gases. Die Schwan -89Die Gase.kungen erklären sich theils aus der Verschiedenheit der Menge der durch Entgasung (bei Anwendung roher Brennstoffe) in das Gasgemisch ge - führten Gase, theils aus dem verschiedenen Verhältnisse der Kohlen - säure zum Kohlenoxyd in den Gasen. Denn ein Volumen beziehent - lich Gewichtstheil Sauerstoff giebt bei der Verbrennung zu Kohlensäure auch nur 1 Volumen beziehentlich 1.375 Gewichtstheile Kohlensäure, bei der Verbrennung zu Kohlenoxyd dagegen 2 Volumina oder 1.75 Ge - wichtstheile Kohlenoxyd, führt aber natürlich in beiden Fällen die gleiche Menge Stickstoff den Gasen zu; und je mehr Gas überhaupt durch die gleiche Menge Sauerstoff gebildet war, d. h. je mehr Kohlen - oxyd und je weniger Kohlensäure in den Gasen enthalten war, desto niedriger wird im Allgemeinen der durchschnittliche Gehalt an Stick - stoff sein.
Es erklärt sich ferner aus den geschilderten Vorgängen, dass kaum irgend ein Generatorgas ganz frei ist von Kohlensäure. Die Menge der - selben wird beträchtlicher sein bei dichten und unverkohlten Brenn - stoffen, bei kaltem Gange des Generators, als im umgekehrten Falle und geht mitunter über 10 Proc. hinaus. Je grösser die Menge der Kohlensäure plus Stickstoff, dieser unverbrennbaren, lediglich als Ver - dünnungsmittel wirkenden Gase, ist, desto werthloser wird nicht nur das Gas, sondern desto schwieriger wird auch die Verbrennung des - selben und desto niedriger die Verbrennungstemperatur.
Ein anderer Bestandtheil aller Generatorgase ist Wasserstoffgas, theils aus dem Brennstoffe selbst stammend (auch verkohlte Brennstoffe enthalten, wie früher erwähnt worden ist, noch Wasserstoff), theils aus der Zersetzung des Feuchtigkeitsgehaltes der verbrauchten atmosphäri - schen Luft in Berührung mit glühenden Kohlen hervorgegangen.
Endlich finden sich Kohlenwasserstoffe (leichte und schwere), vor - zugsweise natürlich in den aus rohen Brennstoffen bereiteten Gasen, in welchen die Menge derselben 1 — 6 Volumprocent zu betragen pflegt.
Als durchschnittliche Zusammensetzung der trockenen Generator - gase wird man folgende annehmen können:
Ausser diesen eigentlichen Bestandtheilen aber enthalten alle Gene - ratorgase Wasserdampf, theils aus der hygroskopischen Feuchtigkeit aller Brennstoffe, theils aus der Zersetzung unverkohlter Brennstoffe her - rührend; und theerige Bildungen, sofern man unverkohlte Brennstoffe verwendete. Der Wasserdampf, dessen Menge bei Anwendung wasser - reicher Brennstoffe ein ganz beträchtlicher sein kann, wirkt, wie der Stickstoff - und Kohlensäuregehalt, verdünnend auf die brennbaren Be - standtheile, erschwert also die Verbrennung und erniedrigt die Ver - brennungstemperatur; wegen der grossen specifischen Wärme des Wasser - dampfes aber wirkt die gleiche Menge desselben bedeutend ungünstiger90Die Brennstoffe.in dieser Beziehung als jene Gase. Durch Abkühlung des Gases vor der Verbrennung lässt sich die Menge des Wasserdampfes auf den - jenigen Gehalt zurückführen, welcher dem Sättigungsgrade des Gases bei der niedrigeren Temperatur entspricht, und dadurch der Brenn - werth wasserreicher Gase nicht unerheblich erhöhen.
Auch jene theerigen Bildungen erschweren die Verbrennung des Gases und, wenn sie in den Leitungen sich verdichten, können sie zu Verstopfungen derselben Veranlassung geben.
Bei der Darstellung von Generatorgas ist also das anzustrebende Ziel: möglichst reichliche Bildung von Kohlenoxydgas, möglichste Ver - meidung der Entstehung von Kohlensäure, Theer, Wasser. Das wich - tigste Mittel zur Erreichung dieses Zieles ist eine hohe Temperatur des Generators. Kohlenoxyd ist, wie früher erörtert, das Erzeug - niss einer Verbrennung von Kohle in hoher, Kohlensäure in niedriger Temperatur; hohe Temperatur bei der Ent - gasung beeinträchtigt die Entstehung von Wasser und Theer, niedrige Temperatur befördert sie.
Als selbstverständlich ist hierbei vorausgesetzt, dass die Brennstoff - schicht in allen Fällen eine solche Höhe besitze, um das Hindurch - treten unverzehrten Sauerstoffes unmöglich zu machen. Je heisser aber der Generator ist, desto leichter wird auch dieser Bedingung genügt, desto rascher wird — bei derselben Geschwindigkeit der Luft — der eintretende Sauerstoff verschwinden. Als lehrreiches Beispiel für den Einfluss der Temperatur auf die Zusammensetzung der Generatorgase mögen folgende zwei von Stöckmann1)Die Gase des Hochofens und der Siemens-Generatoren. Ruhrort 1876, S. 50. mitgetheilte Analysen von Gasen bei heissem und kaltem Gange des Generators dienen. Die Gase wurden aus Steinkohlen erzeugt; bei kaltem Gange enthielt das Gas eine bedeutende Menge Theer, bei heissem Gange nicht.
Dass eine hohe Schüttung zwar die Entstehung einer hohen Tempe - ratur im unteren Theile des Generators befördert, bei Vergasung roher Brennstoffe aber auch die Bildung von Theer begünstigt, wurde schon oben hervorgehoben. Es kommt ferner in Betracht, dass mit der Höhe der Schüttung auch die Widerstände wachsen, welche sich dem Auf - steigen der Gase entgegensetzen, und man deshalb auch einen stärkeren Essenzug beziehentlich eine stärkere Windpressung anzuwenden hat, um den Generator im Betriebe zu erhalten.
Es giebt also eine Grenze für die Höhe der Schüttung, abhängig von der Beschaffenheit des Brennstoffes und der Stärke des Luftzuges, welche nicht ohne Nachtheil überschritten werden kann.
91Die Gase.Durchschnittlich dürfte die Höhe der Schüttung in den Generatoren 1 m betragen; es folgt aber aus dem Gesagten, dass die zweck - mässigste Höhe nicht in allen Fällen dieselbe sein kann. Je grob - stückiger der Brennstoff ist, je weniger flüchtige Körper bei der ein - fachen Zersetzung desselben entweichen, je schärfer der vorhandene Zug ist, desto höher kann die Schüttung sein. Ein scharfer Zug be - fördert nicht nur die Ausnutzung des Generators durch Lieferung grösserer Gasmengen, sondern verringert auch aus demselben Grunde die relativen Wärmeverluste durch Ausstrahlung u. s. w. (bezogen auf die Gewichtseinheit vergaster Kohlen) und erleichtert also in doppelter Hinsicht die Erzielung eines heissen Ganges im Generator.
Vorwärmung der Luft ist ein anderes erfolgreiches Mittel zur Temperaturerhöhung des Generators und somit zur Erzielung reicherer Gase. Der Grund hierfür ist S. 24 ausführlicher erörtert worden: durch Anwendung warmer Luft wird die bei der Verbrennung gewonnene Wärmemenge vermehrt ohne Vermehrung der Verbrennungserzeugnisse, mithin die Temperatur gesteigert. Bei neueren Generatoranlagen er - wärmt man bisweilen die Luft, indem man sie durch Kanäle im Mauer - werk des Generators hindurchführt. 1)Z. B. bei einem von C. Möller in Kupferhammer construirten Generator, D. R. P. Nr. 6113.Der Aschenfall muss dann luft - dicht geschlossen sein, damit nicht von aussen her kalte Luft zutrete. Das Mittel würde zweifellos häufiger, als es in Wirklichkeit geschieht, benutzt werden, wenn nicht eine praktische Schwierigkeit sich der Anwendung entgegen stellte: die geringere Haltbarkeit der Roststäbe, welche durch kalte Luft ununterbrochen gekühlt werden. Eine künst - liche Kühlung derselben aber, wie sie u. a. bei dem erwähnten Möller’schen Generator in Anwendung ist, beeinträchtigt wieder nicht unwesentlich die Einfachheit der Construction.
In Rücksicht auf den schädlichen Einfluss, welchen die durch die Entgasung roher Brennstoffe hervorgerufene Abkühlung auf den Ver - lauf der Vergasung ausübt, und umgekehrt in Rücksicht auf den un - günstigen Verlauf der Entgasung, wenn man durch allzu hohe Schüttung die Temperatur im Vergasungsraume zu steigern sucht, ist man neuer - dings vielfach bemüht gewesen, den Vorgang der Entgasung örtlich von dem der Vergasung zu trennen. Die unten mitgetheilten Beispiele ausgeführter Generatoren werden hierfür die Erläuterung geben.
Jede Aufschüttung frischen Brennstoffes in den Generator ruft natürlich eine Abkühlung desselben und somit eine Aenderung (Ver - schlechterung) in der Zusammensetzung des Gases hervor. Um diese Ungleichmässigkeiten zu umgehen oder doch abzuschwächen, legt man nicht selten mehrere Generatoren, welche zu verschiedenen Zeiten be - schickt werden, zu einer Gruppe zusammen und vereinigt die Gase der - selben in einer gemeinschaftlichen Leitung (Siemens’sche Generatoren). Bei einem Betriebe in grösserem Maassstabe erreicht man dadurch den Vortheil einer Centralisirung der gesammten Gaserzeugung und kann dieselbe in besonderen Räumlichkeiten, getrennt von dem Orte der Ver - wendung des Gases, ausführen. Je länger aber die Gasleitung ist, desto mehr wird das aus dem Generator kommende, immerhin noch heisse92Die Brennstoffe.Gas in derselben abgekühlt, desto mehr Wärme, die andernfalls hätte nutzbar gemacht werden können, geht ungenutzt verloren. Wie später bei Besprechung des Siemens’schen Feuerungssystemes noch erörtert werden wird, ist sogar bei derartigen Anlagen gewöhnlich eine Ab - kühlung des Gases erforderlich, um es den tiefer liegenden Oefen zuzu - führen, und den erforderlichen Zug im Generator hervorzubringen. Aus diesem Grunde ist eine solche Einrichtung vorzugsweise da am Platze, wo ohnehin eine Abkühlung des Gases zur Verdichtung von Wasser oder Theer erforderlich ist.
In anderen Fällen dagegen, besonders bei Verarbeitung wasser - armer Brennstoffe, befolgt man, um die von den Gasen aus den Gene - ratoren mitgenommene Wärme nach Möglichkeit auszunutzen, den ent - gegengesetzten Weg: man giebt jedem Ofen seinen eigenen Generator und lässt die Gase unmittelbar aus diesem in den Ofen hinübertreten.
Die übliche Einrichtung eines gewöhnlichen Generators für gross - stückiges Brennmaterial, sowie die Art und Weise der Gruppirung mehrerer Generatoren zu einem Ganzen ist in den Abbildungen Fig. 13, 14 und 15 erkennbar. a a sind zwölf, in zwei parallelen Reihen auf - gestellte Generatoren. Zur Erleichterung der Bedienung sind dieselben vertieft eingebaut, so dass ihre Oberkante in einer Horizontalebene mit der Erdoberfläche liegt und man die Kohlen in Wagen auf Schienen bis zur Füllöffnung heranfahren kann. Die Füllöffnung ist durch einen eisernen Deckel t (Fig. 14) verschlossen, welcher mit einem Rande in eine ringförmige, ebenfalls aus Eisen gefertigte und mit Wasser, Theer, oder dergleichen gefüllte Rinne eingreift, so dass in einfacher Weise ein luftdichter Abschluss erzielt ist. In einiger Entfernung unter dem Deckel ist eine um eine horizontale Achse drehbare, durch einen Hebel mit Gegengewicht l (Fig. 13) emporgedrückte Klappe angebracht. Die Kohlen werden auf die Klappe gestürzt, dann wird der Deckel auf - gesetzt und nun erst die Klappe durch Empordrücken des Hebels ge - öffnet, so dass die Kohlen durch den eisernen Füllcylinder b in den Generator hineinstürzen. Die entwickelten Gase treten durch den Seiten - kanal h in den gemeinschaftlichen Hauptkanal c. Jeder einzelne Gene - rator kann durch Schliessung des Ventiles m, dessen Einrichtung mit der des oben besprochenen Deckels t übereinstimmt, abgestellt und nach Erforderniss ganz kalt gelegt werden; ausserdem lässt sich der Zug im Hauptkanale durch das Ventil n abstellen. Theer und Wasser, welche im Hauptkanale condensirt sein sollten, fliessen durch die Oeffnung o ab.
Damit beim Beginne des Betriebes ein rascher Zug erzeugt und die in den Kanälen vorhandene Luft entfernt werden könne, sind in dem Hauptkanale mehrere Oeffnungen f f mit aufgesetzten Blechschorn - steinen f1 f1 angebracht, durch welche die Luft entweicht. Während des eigentlichen Betriebes werden diese Schornsteine durch eine Klappe geschlossen.
Alles Uebrige dürfte aus den Abbildungen leicht verständlich sein. Die Generatoren sind zur Vergasung grossstückiger Braunkohlen be - stimmt und demnach mit Planrost versehen. Mit entsprechenden Aende - rungen würden die nämlichen Generatoren auch für andere Brennstoffe brauchbar gemacht werden können. Für kleinstückiges Brennmaterial z. B. würde ein Treppenrost an Stelle oder neben dem Planroste am
93Die Gase.Platze sein. Den Steinkohlengasgeneratoren pflegt man in Rücksicht auf die ohnehin feinstückigere Beschaffenheit der Steinkohlen stets ent - weder einen Treppenrost oder doch einen geneigten Planrost zu geben. Um einen grösseren Fassungsraum bei geringerer Schütthöhe (die für dicht liegende Steinkohlen unerlässlich ist) zu erlangen, giebt man der Rückwand eine Neigung nach aussen, so dass der Generator sich nach oben erweitert, und überspannt denselben durch ein Gewölbe, in welchem die Füllöffnung sich befindet (vergl. unten die Abbildungen Fig. 26 und 28, Oefen mit Steinkohlengasgeneratoren darstellend).
Die Aufgabe, den Entgasungs - und Vergasungsraum im Generator örtlich von einander zu trennen, wird in vollkommener Weise durch den Gröbe-Lürmann’schen Gasgenerator gelöst, welcher u. a. im Eisen - und Stahlwerk Osnabrück mit befriedigendem Erfolge in An -
wendung ist. Fig. 16 zeigt in perspectivischer Ansicht die Einrichtung desselben. A A sind retortenartige Entgasungsräume, von denen einer oder mehrere angeordnet sein können, den Verkokungsräumen der auf S. 79 besprochenen Lürmann’schen Verkokungsöfen ähnlich eingerichtet und mit mechanischer Beschickungsvorrichtung b versehen, welche die einfallenden Kohlen mit einer der fortschreitenden Zersetzung entspre - chenden Geschwindigkeit allmählich vorwärts schiebt. Die geneigte Sohle des Entgasungsraumes erleichtert diese Bewegung. Sämmtliche Ent - gasungsräume münden in den gemeinschaftlichen Vergasungsraum B, welcher die aus jenen herausgedrückten, bereits entgasten Kohlen auf - nimmt und unten mit Rost versehen ist, durch welchen die für die Vergasung erforderliche atmosphärische Luft zutritt. Jedem Entgasungs -94Die Brennstoffe.raume A gegenüber befindet sich in der Stirnwand des Vergasungs - raumes eine, auch in der Abbildung sichtbare, durch eine Glimmer - platte oder in anderer Weise geschlossene Schauöffnung zur Beobachtung der Vorgänge im Inneren.
Die in beiden Räumen entwickelten Gase mischen sich und ge - langen durch eine in der Abbildung nicht sichtbare Oeffnung in der Seitenwand oder dem Gewölbe des Generators nach dem in unmittel - barer Nähe des letzteren — über, neben oder unter demselben — an - geordneten Ofen, um hier durch zugeführte Luft, welche in den Kanälen i i vorgewärmt wird, verbrannt zu werden. Aus diesem Ofen nun treten die noch heissen Verbrennungsgase in die Kanäle D, umkreisen in den - selben die Retorten (Entgasungsräume), um diese auf die für die Ent - gasung erforderliche Temperatur zu erhitzen und schliesslich nach der Esse oder einem andern, fernerhin durch die ihnen noch innewohnende Wärme (Abhitze) zu heizenden Apparat geführt zu werden. Der Kanal e hat den Zweck, diejenigen Verbrennungsgase aufzunehmen, welche bei sehr starker Gasentwickelung oder ungenügendem Essenzuge nicht rasch genug durch die engen Kanäle D entweichen können und dient also gewissermaassen als Reservekanal für die aus dem Ofen abziehen - den Gase.
Die Breite eines solchen Generators (von der Beschickungsseite nach der gegenüber liegenden Seite gemessen) ist 3.65 m, die Länge ist abhängig von der Anzahl der Entgasungsräume und beträgt für zwei Entgasungsräume 3.78 m, für jeden folgenden 1.15 m mehr. Die Menge der innerhalb 24 Stunden zu vergasenden Steinkohlen beträgt per Ent - gasungsraum 1200 — 1800 kg, die Bewegungsgeschwindigkeit derselben innerhalb des Entgasungsraumes ca. 12 mm per Minute.
Ausser den schon geschilderten Vortheilen, welche überhaupt eine Trennung der als Entgasung und Vergasung bezeichneten Vorgänge bei Verarbeitung roher Brennstoffe mit sich bringt, gewährt die Einrichtung des Gröbe-Lürmann’schen Generators noch verschiedene andere. Die Entgasung beginnt an dem äussersten Ende der Retorte, und die ent - wickelten Gase und Dämpfe sind gezwungen, durch die den Entgasungs - raum A anfüllende Kohlenschicht hindurch ihren Weg zu nehmen, um in den Raum B zu gelangen. Dabei werden sie immer stärker erhitzt, treffen auf immer heissere Kohlen und werden infolge davon derartig zerlegt, dass Wasserdampf sich in Kohlenoxyd und Wasserstoff, theerige Bildungen sich in gasförmigen Kohlenwasserstoff und feste Kohle um - wandeln. Der Umstand aber, dass die entgasten Kohlen bereits hoch erhitzt in den Vergasungsraum gelangen, befördert hier die Entstehung einer hohen Temperatur, die Kohlenoxydbildung ist reicher, die Kohlen - säurebildung geringer als in niedrigerer Temperatur, und alle diese Umstände vereinigen sich, die Erzeugung eines an nachtheiligen Bestand - theilen reineren, an brennbaren Körpern reicheren Gasgemisches als in gewöhnlichen Generatoren zu befördern. Zur Erhitzung und Zerlegung der rohen Kohlen aber dient nur die abziehende Wärme (Abhitze) des zu heizenden Ofens, nicht, wie bei anderen Generatoren, die durch die Vergasung (Verbrennung des Kohlenstoffes zu Kohlenoxyd) gewonnene Wärme. Die Gase treten heiss in den Ofen ein und machen somit eine entsprechende Menge jener abziehenden Wärme aufs Neue nutzbar. 95Die Gase.Es entsteht eine hohe Verbrennungstemperatur und eine günstige Aus - nutzung der Wärme.
Ein ähnliches Ziel, als es im Gröbe-Lürmann’schen Generator erreicht wird — Trennung der Entgasung und Vergasung —, ist auch in anderer Weise verschiedentlich angestrebt worden.
Bei einem von Thum vorgeschlagenen Gasgenerator (vergl. Literatur) sind zwei in Verbindung mit einander gesetzte Schächte angeordnet. Ist der eine derselben beschickt, so treten die mit Wasser und Theer beladenen Gase desselben in den zweiten Schacht, ziehen hier abwärts durch die auf dem Roste desselben befindliche glühende Kohlenschicht hindurch und werden dann ihrem Bestimmungsorte zugeführt; ist die Entgasung in dem ersten Schachte vollendet und sind die Kohlen in demselben zum Glühen erhitzt, so wird der zweite Schacht beschickt und mit Hilfe einer Umsteuerung (Klappe) zwingt man nun die sich hier entwickelnden Gase, den umgekehrten Weg als zuvor zu nehmen; u. s. f. Verschiedene praktische Bedenken, die Abhängigkeit des Ver - laufs des Processes von der Aufmerksamkeit der Arbeiter, die jedenfalls geringe Haltbarkeit der Roste, die Schwierigkeit, sie zu reinigen u. a. m. stellen sich jedoch der Thum’schen Construction entgegen, welche auch eine ausgebreitetere Anwendung nicht gefunden zu haben scheint.
In zweckmässigerer Weise dürfte ein von W. Gorman gebauter Generator die gleiche Aufgabe lösen (D. R. -P. Nr. 2155; vergl. auch unter Literatur: Pütsch, Sachliche Würdigung etc.). Hier ist, wie ge - wöhnlich, ein einziger Generatorschacht angeordnet, unten durch Plan - roste, oben durch eine Füllvorrichtung geschlossen. Derselbe wird bis oben hin mit Brennstoff gefüllt; die Gase entweichen durch Oeffnungen, welche am Umfange des Generators ungefähr in der Mitte seiner Höhe gleichmässig vertheilt sind und in einen aussen rings herum laufenden Sammelraum münden. Der Betrieb erfolgt durch Gebläse - wind; ein Theil desselben strömt von unten aus dem geschlossenen Aschenfalle durch den Rost, wie gewöhnlich, aufwärts, ein anderer Theil wird über die frisch aufgeschütteten Kohlen von oben her eingeführt und nimmt von hier seinen Weg abwärts. Während also in der unteren Hälfte des Generators Vergasung stattfindet und die Kohlen dabei zum Glühen erhitzt werden, ziehen die im oberen Theile entstandenen Ent - gasungs-Erzeugnisse abwärts, treffen hierbei auf jene glühenden Kohlen und werden zersetzt.
Bei Verarbeitung wasserreicher Brennstoffe (Lignite, Braunkohlen, Holz, Torf) ist es, wie schon erwähnt wurde, mitunter erforderlich, eine Condensationsvorrichtung für den gebildeten Wasserdampf und Theer in die Gasleitung einzuschalten, sofern man hohe Verbrennungstemperaturen erzielen will. Diese Vorrichtung besteht gewöhnlich aus mehreren über - einander kreuzweise angeordneten horizontalen Lagen von Eisenstäben, welche gitterartig neben und übereinander gelegt sind, solcherart die hindurchziehenden Gase auf eine grosse Fläche vertheilend. Das Ganze ist in einem gemauerten thurmartigen Kanale angeordnet. Oberhalb der Eisenstäbe liegt ein Wasserleitungsrohr mit zahlreichen Oeffnungen, aus welchen die Stäbe mit einem feinen Regen benetzt werden. Das96Die Brennstoffe.Einspritzwasser wie das condensirte Wasser und der Theer sammeln sich unterhalb der Stäbe und lassen sich durch einen mit dem äusseren Raume communicirenden Kanal entfernen. Derartige Condensatoren sind u. a. auf dem Eisenwerke zu Riesa (für Braunkohlengas) sowie auf einigen kärntnischen und schwedischen Eisenwerken (für Braunkohlen - und Holzgas) in Anwendung.
Selbst Sägespäne sind durch Einschaltung eines derartigen, aus - reichend geräumigen Condensators in die Leitung noch in gut brauch - bares Gas für Schweissöfen umgewandelt worden (Lundin’s Conden - sator, vergl. Literatur).
Zu erwägen bleibt immerhin bei einer derartigen Anlage, ob nicht eine Zerlegung der gebildeten nachtheiligen Körper und Umwandlung in brennbare Gase durch Einwirkung glühender Kohle, wie sie z. B. in dem Gröbe-Lürmann’schen Generator stattfindet, aber auch in anderer Weise zu erreichen sein würde, vortheilhafter als die Con - densation sei; denn jede Condensation ist gleichbedeutend mit einem Verluste von Wärme.
Mehrfach war bereits in Vorstehendem jenes Vorganges gedacht, dem das Wassergas seine Entstehung verdankt: ein Zerfallen von Wasserdampf in Berührung mit glühender Kohle unter Bildung von Kohlenoxyd und Wasserstoff. Dieser Process findet in gewöhnlichen Generatoren nicht selten neben der Bildung des eigentlichen Generator - gases (Luftgases) statt, wenn man wasserhaltige Brennstoffe verarbeitet und die Temperatur hoch genug zur Zerlegung der Wasserdämpfe u. s. w. ist (z. B. im Gröbe-Lürmann’schen Generator); er ist auch als selbstständiger Process zur Darstellung brennbarer Gase, des eigentlichen Wassergases, seit einer Reihe von Jahren in die Praxis eingeführt worden.
Schon in den dreissiger Jahren dieses Jahrhunderts wurden — zuerst durch Donnovan in Dublin, bald darauf durch Selligue in Paris — mehrfache Versuche in grösserem Maassstabe gemacht, Wasser - gas technisch darzustellen und zu verwerthen, sei es zu Heizzwecken oder zur Beleuchtung, nachdem ihm für letzteren Zweck entweder durch Beimengung flüchtiger Kohlenwasserstoffe die Eigenschaft, mit leuchten - der Flamme zu brennen, ertheilt worden war, oder auch, indem man es unter einem Korbe aus Platindrahtgewebe verbrennen liess, welcher ins Weissglühen gerieth und dabei ein klares, ruhiges Licht ausstrahlte. In dieser Weise wurde z. B. die Stadt Narbonne in den Jahren 1855 bis 1865 erleuchtet.
Die allgemeinere Anwendung des Wassergases, insbesondere auch die Anwendung desselben zu Heizzwecken, scheiterte jedoch lange Zeit hindurch an dem Umstande, dass die Erzeugung des Gases einen ganz erheblichen Verbrauch an Wärme erheischt, der nur durch Verbren - nung anderweitiger Brennstoffe gedeckt werden kann.
Denkt man sich den ideellen Vorgang bei der Wassergaserzeugung folgendermaassen: 〈…〉 , so lässt sich unschwer berechnen, dass für jedes kg zerlegten Wasser - dampfes 1591 W. -E. oder für jedes kg vergasten Kohlenstoffes 2387 W. -E. 97Das Wassergas und sein Gemisch mit Luftgas.mehr verbraucht als durch die Oxydation des Kohlenstoffes gewonnen werden1)Man erwäge, dass zur Zerlegung von Wasserdampf dieselbe Wärmemenge erforderlich ist, welche bei der Bildung desselben durch Verbrennung von Wasser - stoff erzeugt wurde (29161 W. -E. per kg Wasserstoff).; wird diese Wärmemenge nicht ersetzt, so tritt Abkühlung und demnächstige Unterbrechung des Processes ein.
In der Wirklichkeit nun gestaltet sich der Verlauf des Processes etwas anders, indem ein Theil der Kohle zu Kohlensäure statt zu Kohlenoxyd verbrennt: 〈…〉 . Bei der Kohlensäurebildung aber ist, wie bekannt, die Wärmeentwicke - lung beträchtlich höher als bei Kohlenoxydbildung, sofern man dieselbe auf die Gewichtseinheit vergasten Kohlenstoffes bezieht (S. 20); und die Rechnung ergiebt, dass bei dem Vorgange nach letzterer Formel der Mehrverbrauch an Wärme per kg zerlegten Wasserdampfes 658 W. -E. oder per kg vergaster Kohle 1974 W. -E. beträgt. Auch in diesem Falle tritt also, wenn auch langsamer, Abkühlung und somit ein Er - löschen des Processes ein, sofern nicht die verbrauchte Wärme (zu der noch die durch Ausstrahlung u. s. w. verloren gehende hinzukommt) in anderer Weise ersetzt wird; und da Kohlenoxyd, wie früher erörtert, das Ergebniss einer Verbrennung in hoher Temperatur ist, Kohlen - säure dagegen in niedriger Temperatur entsteht, so reichert sich zunächst, sofern jener Ersatz an Wärme nicht stattfindet, der Kohlensäuregehalt des Gasgemisches mehr und mehr an, während der Kohlenoxydgehalt abnimmt, bis schliesslich die Temperatur auf jene Grenze gesunken ist, wo die Gasbildung aufhört.
Bei ausschliesslicher Bildung von Kohlenoxyd liefert 1 kg Kohle obiger Formel zufolge ⅙ kg Wasserstoff mit einer Wärmeleistung von ⅙ × 29161 = 4860 W. -E. und 7 / 3 kg Kohlenoxyd mit einer Wärme - leistung von 7 / 3 × 2403 = 5607 W. -E., also ein Gasgemisch mit einer Gesammtwärmeleistung von 10467 W. -E. Bei ausschliesslicher Bildung von Kohlensäure dagegen entsteht als brennbarer Bestandtheil des Gas - gemisches per kg vergaster Kohle mit der doppelten Menge Wasser als in jenem Falle nur ⅓ kg Wasserstoff mit einer Wärmeleistung von ⅓ × 29161 = 9720 W. -E. Der Rauminhalt des erfolgenden Gases aber ist bei Wasserstoff - und Kohlensäurebildung anderthalbfach so gross als bei Wasserstoff - und Kohlenoxydbildung, ein Umstand, der für die praktische Verwendbarkeit des ersteren Gemisches jedenfalls nicht günstig ist.
Bei den neueren Apparaten zur Wassergaserzeugung für Heiz - zwecke2)Apparat von Myron Hopkins Strong, D. R. P. Nr. 3178; von G. Spring Dwight, D. R. P. Nr. 3515 und 13490; von Herm. Haug, D. R. P. Nr. 13733. wird ein Theil der zu vergasenden Kohle zunächst durch Luftzuführung verbrannt, um die für die Zersetzung erforderliche Wärme zu liefern, alsdann wird der überhitzte Wasserdampf zugeleitet. Der Strong’sche Apparat z. B. besteht aus einem schachtförmigen Generator3)Jahrbuch für das Berg - und Hüttenwesen im Königreiche Sachsen auf das Jahr 1881, S. 111 (Winkler)., der in seinem unteren verjüngten Theile einen Rost trägtLedebur, Handbuch. 798Die Brennstoffe.und oben in eine, für gewöhnlich geschlossene, Oeffnung endigt, durch welche das Brennmaterial, beispielsweise Steinkohle, eingefüllt und nachgetragen wird. An diesen Generator schliessen sich, durch Wände aus feuerfesten Steinen geschieden und durch Kanäle mit dem Generator wie unter sich verbunden, mehrere gleich hohe Vertikalkammern, so - genannte Regeneratoren an, welche mit Ziegeln gitterförmig aus - gesetzt sind, und von denen sich einer an der linken, zwei an der rechten Seite des Generators befinden. Die mit Ventilen versehenen Ausgänge der beiden an den Enden befindlichen Regeneratoren ge - statten, die durch Einblasen von Luft, beziehentlich Wasserdampf, erzeugten gasförmigen Körper je nach ihrer Beschaffenheit entweder in eine Esse oder als Heizgas in die zur Fortleitung desselben bestimmte Leitung eintreten zu lassen.
Es sei nun die Steinkohlenfüllung des Generators in Brand gesetzt und ein unter dem Roste desselben mündendes Gebläse angelassen. Es erfolgt dann lebhafte Verbrennung, und man richtet hierbei die Ventilstellung so ein, dass sämmtliche Gase nach den beiden rechts - seitig gelegenen Regeneratoren abziehen können, derartig, dass sie den ersten Regenerator von oben nach unten, den zweiten von unten nach oben durchstreichen, worauf sie in den Schornstein eintreten. Zur Ver - brennung des in dem Gase noch enthaltenen Kohlenoxydes, Theer - dampfes u. s. w. lässt man bei dem Eintritte in den ersten Regenerator einen zweiten Windstrahl zutreten. Die entwickelte Wärme aber wird nun beim Hindurchziehen der Gase durch die mit Ziegeln ausgesetzten Regeneratoren an diese abgegeben, gewissermaassen in denselben auf - gespeichert, bis diese sowohl als auch die im Generator befindlichen Kohlen in hohe Temperatur gebracht worden sind. Nun wird das Ge - bläse abgestellt, der Schornstein geschlossen und umgesteuert, während man am Ausgangsende des letzten rechtsseitigen Generators einen Dampfstrahl einbläst. Derselbe nimmt den entgegengesetzten Weg als vorhin die Verbrennungsgase, erhitzt sich innerhalb der Regeneratoren durch Aufnahme eines Theiles der dort aufgespeicherten Wärme und durchzieht nun in diesem stark überhitzten Zustande die glühende Kohlensäule von oben nach unten, dabei in Wassergas sich umwandelnd, welches schliesslich in den linksseitigen Regenerator übertritt, dort seine Hitze abgiebt und als fertiges Gas der Verbrauchsstelle zugeleitet wird.
Ist nun durch das Sinken der Temperatur der Gaserzeugung eine Grenze gesetzt, so ist eine neue Luftzuführung zur abermaligen Ent - wickelung von Wärme nothwendig. Man bläst nunmehr die Luft in umgekehrter Richtung als vorher, also von oben nach unten durch den Generator und führt, sobald die zur Wassergaserzeugung erforderliche Temperatur wieder erreicht ist, auch den Wasserdampf in umgekehrter Richtung, also durch den inzwischen erhitzten linksseitigen Regenerator zu. Das gebildete Wassergas wird dann auf der rechten Seite abgeführt, nachdem es seine Wärme an die hier gelegenen Regeneratoren ab - gegeben hat. Indem man also bei der Behandlung der im Generator befindlichen Kohle abwechselnd mit Luft und mit Wasserdampf einmal nach rechts und einmal nach links arbeitet, erzielt man unter Wieder - gewinnung eines grossen Theiles der von den Gasen entführten Wärme eine intermittirende Wassergaserzeugung, die sich durch Anwendung99Das Wassergas und sein Gemisch mit Luftgas.zweier abwechselnd arbeitender Apparate selbstredend zur continuir - lichen gestalten lässt.
Bei Versuchen von Bunte mit dem Strong’schen Gaserzeuger ergab sich, bei Anwendung von Koks, dass 1 kg Kohlenstoff incl. des zum Heizen verbrauchten (d. h. durch Zuführung von Luft ver - brannten) Kohlenstoffes 1.53 cbm Wassergas lieferte1)Bei vollständiger Umwandlung der Kohle in Wassergas, also bei Vernach - lässigung der zum Heizen erforderlichen würde theoretisch aus 1 kg Kohlenstoff 3.9 cbm Wassergas erfolgen., dessen Zusammen - setzung durchschnittlich folgende war:
Dagegen zeigte sich, wie aus den oben gegebenen Erläuterungen leicht erklärlich ist, eine stetige Zunahme des Kohlensäuregehaltes von dem Augenblicke des Einlassens des Dampfes an bis zum erneuerten Umschalten; der Kohlensäuregehalt des Gases betrug nach 5 Minuten 4.6 Volumproc., nach 10 Minuten 6.0, nach 30 Minuten 12.5 Volumproc.
Es ist leicht einzusehen, dass eine günstigere Ausnutzung der Kohlen bei der Bildung von Wassergas im Vergleiche mit der Bildung von gewöhnlichem Luftgase keineswegs erreicht wird; denn dieselbe Wärmemenge, welche der im Wassergase enthaltene Wasserstoff bei seiner Verbrennung zu entwickeln fähig ist, muss im Generator durch einen äquivalenten Verbrauch von Kohle gedeckt werden, und zu diesem theoretisch erforderlichen Kohlenverbrauche kommt noch der durch die unvermeidlichen Wärmeverluste in den Regeneratoren u. s. w. hervor - gerufene Mehrverbrauch. Der eigentliche Vorzug des Wassergases liegt deshalb in zwei ganz anderen Umständen. Erstens ist der Rauminhalt des aus der gleichen Menge Kohlen gewonnenen Wassergases erheblich geringer als bei Vergasung jener Kohlen durch Luft; und dieser Unter - schied tritt noch deutlicher hervor, wenn man die Wärmeleistungs - fähigkeit gleicher Gasvolumina berücksichtigt. Die Wärmemenge, welche bei der Verbrennung von Wassergas nach der von Bunte gefundenen Zusammensetzung entwickelt wird, verhält sich zu der durch das gleiche Volumen aus verkohlten Brennstoffen dargestellten Luft - gases2)Die durchschnittliche Zusammensetzung desselben ist oben mitgetheilt. entwickelten Wärme annähernd wie 2.2: 1, wie sich unschwer berechnen lässt; d. h. also, man gebraucht nur ungefähr das halbe Volumen Wassergas, um die gleiche Wärme als durch das ganze Vo - lumen Luftgas zu erzeugen, ein Umstand, welcher die Fortleitung des Gases erheblich erleichtert.
Zweitens aber kommt bei der Erzeugung und Verwendung von Wassergas in Betracht, dass jene Wärme, welche zur Zerlegung des Wasserdampfes erforderlich ist, an der Erzeugungsstelle verbraucht wird, während die durch Verbrennung des erfolgenden Wasserstoffgases7*100Die Brennstoffe.frei werdende Wärme erst an dem Verbrennungsorte, der beliebig weit von jener entfernt sein kann, nutzbar gemacht wird. Wenn also that - sächlich, wie schon hervorgehoben wurde, ein eigentlicher Wärme - gewinn durch die Umwandlung von Kohle und Wasserdampf in Wasser - gas nicht erreicht wird, ja sogar gewisse Wärmeverluste dabei unver - meidlich sind, so erreicht man doch bei diesem Verfahren den Vortheil, dass Wärmeverbrauch und Wärmeerzeugung örtlich getrennt sind oder, mit anderen Worten, dass man, ohne die Kohlen selbst transportiren zu müssen, im Stande ist, an ihrem Fundorte sie gewissermaassen — man gestatte den Vergleich — zu einer Einzahlung von Wärme zu benutzen, um an einem beliebig entfernten Orte durch Verbrennung des Gases die Auszahlung zu erhalten. Auch gewöhnliches Generator - gas lässt sich beliebig weit in Leitungen fortführen; bei diesem aber fällt jener durch die Wasserzersetzung hervorgerufene Wärmeverbrauch bei der Erzeugung — die Einzahlung — fort, welcher am Verbrauchs - orte wieder gewonnen wird; es wird sogar bei der Kohlenoxydbildung durch atmosphärischen Sauerstoff freie Wärme entwickelt, und dieselbe geht unwiederbringlich verloren, wenn das Gas in langen Leitungen abgekühlt wird.
Es folgt aus diesen Eigenthümlichkeiten des Wassergases, dass dasselbe als besonders geeignet für solche Verwendungen erscheinen muss, wo die Fundstätte der Kohlen und der Verbrauchsort weit ausein - ander liegen; und in diesem Falle auch nur dann, wenn der gesammte Bedarf an Wärme grossartig genug ist, um eine örtliche Trennung des Erzeugungsortes und Verbrauchsortes, welche getrennte Anlagen, ge - trennte Betriebsführung, Anlage von Leitungsröhren u. s. w., also in jedem Falle ein grosses Anlage - und Betriebscapital erforderlich macht, auch ökonomisch vortheilhaft erscheinen zu lassen. Wenn daher alle Aussicht ist, dass für Heizung grösserer Städte und zu ähnlichen Zwecken das Wassergas in nicht ferner Zeit eine ausgedehntere Verwendung finden wird, so ist doch kaum zu erwarten, dass es auf Eisenwerken das in einfacherer Weise gewinnbare Generatorgas (Luftgas) verdrängen werde, es sei denn, dass die Lage dieses oder jenes Eisenwerkes einen leicht zu ermöglichenden Anschluss an eine für allgemeinere Zwecke hergestellte Anlage für Wassergaserzeugung gestattet.
Da bei der Erzeugung von Luftgas Wärme gewonnen, bei der Erzeugung von Wassergas Wärme verbraucht wird, so lässt sich schliessen, dass bei einer Vereinigung beider Processe durch gleich - zeitige Zuführung von Luft und Wasserdampf, welche mit einander gemischt sind, es möglich sein wird, einen Gleichgewichtszustand her - zustellen, in welchem weder eine Abkühlung noch eine fernere Er - hitzung des Generators eintritt, und in welchem ununterbrochen ein Gemisch von Luftgas und Wassergas erfolgt. Diese Erzeugung von Mischgas wurde bereits früher mehrfach berührt; sie tritt in jedem Luftgenerator ein, sobald bei der Zersetzung wasserhaltiger Brennstoffe die entwickelten Wasserdämpfe durch glühende Kohlen hindurchgeführt werden; auch der nie ganz fehlende Wassergehalt der in den Generator101Literatur.geführten Luft ruft eine gleiche Wirkung hervor. Wie gross das Ver - hältniss des von aussen zugeführten Wasserdampfes zu der Menge der vergasten Kohlen sein kann, ohne dass die Vergasung unterbrochen wird, hängt von der Beschaffenheit der Kohlen, der Einrichtung des Generators und der Temperatur des Wasserdampfes selbst ab. Je mehr Wärme im Generator zur Zerlegung roher Brennstoffe, zur Verdampfung von hygroskopischem Wasser verbraucht wird, je grösser die Wärme - verluste durch Ausstrahlung u. s. w. sind, desto niedriger wird sich die Menge des zulässigen Wasserdampfes beziffern. Bunte fand bei diesbezüglichen Versuchen, dass in einem heiss gehenden, mit Koks betriebenen Generator per kg Kohlenstoff bis 0.75 kg Wasserdampf zugeführt werden könne, ohne dass Abkühlung unter die für die Gas - bildung erforderliche Grenze eintritt; es würde also in diesem Falle die Hälfte der Kohlen zu Luftgas -, die andere zu Wassergaserzeugung verbraucht werden.
In der Praxis macht man von diesem Umstande mitunter Ge - brauch, indem man Luft, die mit Wasserdampf gesättigt ist, oder auch Wasserdampf neben der Luft unter den Rost des gewöhnlichen Gas - generators führt. Ob thatsächlich dadurch eine günstigere Ausnutzung des Brennstoffes herbeigeführt werde, bleibt mindestens zweifelhaft; denn in demselben Maasse, wie durch Zersetzung von Wasserdampf der Wasserstoffgehalt des Mischgases zunimmt, mehrt sich auch infolge des grösseren Wärmeverbrauches im Generator der Kohlensäuregehalt und mindert sich der Kohlenoxydgehalt. Was also auf der einen Seite gewonnen wird, geht auf der andern zum Theil wieder verloren; und vollständig nutzlos für die Brennstoffausnutzung bleibt das erwähnte Verfahren jedenfalls dann, wenn die Gase noch heiss, also ohne Ein - schaltung einer längeren Leitung, an den Verbrennungsort gelangen. Die im Generator entwickelte überschüssige Wärme wird in diesem Falle vortheilhafter zur Erhitzung der austretenden Gase als zur Zer - legung von Wasserdampf verwendet.
Ein anderer, praktisch nicht unwichtiger Grund zur Anwendung feuchter Luft für den Betrieb gewöhnlicher Gasgeneratoren ist die dadurch bewirkte grössere Schonung der Ofenwände, welche in heiss gehenden Generatoren durch die aus der Asche sich bildende Schlacke oft erheblich angegriffen werden. Durch die Temperaturerniedrigung, welche die Zerlegung des Wasserdampfes mit sich bringt, wird dieser Uebel - stand abgemindert oder ganz beseitigt. Häufig lässt sich ein merk - licher Erfolg in dieser Beziehung schon erreichen, indem man im Aschen - falle einen Wassertümpel erhält, aus dem das Wasser allmählich ver - dunstet, um sich mit der aufsteigenden Luft zu mischen.
A. Ueber sämmtliche Arten von Brennstoffen.
B. Ueber Holz und Holzkohlendarstellung.
a. Grössere Werke.
b. Abhandlungen.
C. Ueber Torf, seine Aufbereitung und Verkohlung.
a. Grössere Werke.
b. Abhandlungen.
D. Ueber Braunkohle.
a. Grössere Werke.
b. Abhandlungen.
E. Ueber Steinkohle, ihre Aufbereitung und Verkokung.
a. Grössere Werke.
b. Abhandlungen.
F. Ueber Gase und Gaserzeugung.
a. Grössere Werke.
b. Abhandlungen.
Ofen nennt man einen jeden Apparat, in welchem durch Ver - brennung Wärme entwickelt wird, um durch Abgabe an andere Körper nutzbar gemacht zu werden.
Als Wirkungsgrad eines Ofens bezeichnet man das Verhältniss der in oder durch denselben wirklich nutzbar gemachten Wärme zu der Wärmeleistungsfähigkeit des für diesen Zweck verbrauchten Brenn - stoffes. Wenn z. B. ein Ofen den Zweck hat, Roheisen mit Koks um - zuschmelzen, ohne chemische Veränderungen desselben hervorzurufen, und man per kg umzuschmelzendes Roheisen 0.12 kg Koks gebraucht, so ist die nutzbar gemachte Wärme lediglich diejenige, welche von dem flüssigen Roheisen aufgenommen war und welche sich am leichte - sten durch Eingiessen einer gewissen Menge desselben in eine bestimmte Menge Wasser, dessen Temperatur vor und nach dem Eingiessen ermittelt worden war, bestimmen lässt; die Wärmeleistungsfähigkeit der Koks lässt sich annähernd mit Hilfe einer Aschenbestimmung sowie der bekannten Ziffern über die Wärmeleistungsfähigkeit der reinen Kokssubstanz (S. 85) ermitteln. Die von 1 kg flüssigen Roheisens auf - genommene Wärme betrage z. B. 250 W. -E., die Wärmeleistung von 1 kg Koks mit 10 Proc. Asche 7200 W. -E., so ist in diesem Falle der Wirkungsgrad des Ofens 〈…〉 .
Nicht immer jedoch gestaltet sich die Ermittelung des Wirkungs - grades so einfach als in dem vorliegenden Falle. Soll der Ofen zur Durchführung chemischer Processe verwendet werden, bei denen Wärme verbraucht oder Wärme frei wird (Reduction, Oxydation), so müssen diese Wärmemengen, die sich nur durch Rechnung ermitteln lassen, gebührend berücksichtigt werden. Die zur Durchführung des Processes verbrauchte Wärme ist thatsächlich nutzbar gemacht, da eben nur mit ihrer Hilfe jener Process möglich wurde, und kommt in den Zähler des Bruches zu der wirklich aufgenommenen, messbaren Wärme; die erzeugte Wärme kommt in den Nenner.
Wenn für einen und denselben Zweck verschiedene Arten von Oefen benutzbar sind, so bildet die Vergleichung ihres Wirkungsgrades ein wichtiges Hilfsmittel zur Beurtheilung ihrer verschiedenen Zweck - mässigkeit.
Für die Eintheilung der Oefen lassen sich verschiedene Gesichts - punkte aufstellen.
Man kann allgemein direct wirkende Oefen, in welchen die Wärmeübertragung durch unmittelbare Berührung zwischen den ver - brennenden und den zu erhitzenden Körpern stattfindet, unterscheiden106Die Oefen und feuerfesten Materialien.von den indirect wirkenden oder Gefässöfen, bei welchen der zu erhitzende Körper in ein Gefäss (Tiegel, Kessel, Muffel) eingeschlossen und solcherart der Berührung mit den verbrennenden Körpern entzogen ist. Die Wärme muss bei dieser letzteren Gattung von Oefen durch die Wand des Gefässes hindurch transmittirt werden; die Wärme - abgabe ist sehr ungünstig, der Wirkungsgrad des Ofens niedrig, und man benutzt deshalb diese Oefen nur in solchen Fällen, wo die chemi - schen Einwirkungen vermieden werden sollen, welche eine Berührung der Brennstoffe oder Verbrennungserzeugnisse mit dem zu erhitzenden Körper herbeiführen könnten.
Nach der Beschaffenheit des zur Verwendung stehenden Brenn - stoffes kann man Oefen für verkohltes, nicht flammendes Brenn - material und Oefen für flammendes Brennmaterial unterscheiden; und bei letzteren wieder Oefen mit sogenannter directer oder Rost - feuerung, bei welchen die zur Zersetzung und Vergasung des unver - kohlten Brennstoffes wie die zur Verbrennung der bei dieser Zersetzung entstehenden brennbaren Gase erforderliche Luft gemeinschaftlich durch die Rostspalten zugeleitet wird; und Oefen mit Gasfeuerung, bei welchen in der früher geschilderten Weise der ursprüngliche Brennstoff zunächst in brennbare Gase verwandelt wird, welche dann erst durch getrennt zugeführte Luft verbrannt werden, so dass eine örtliche Tren - nung des Erzeugungsortes (Generators) von dem Verbrennungsorte (dem Ofen) möglich, wenn auch nicht immer zweckmässig ist. Die Vortheile, welche die Gasfeuerung gegenüber der directen Feuerung bietet, wurden bereits auf S. 85 besprochen.
Endlich kann man gemäss der Form der Oefen folgende Gattungen unterscheiden.
Die Hauptachse derselben ist senkrecht und die Höhe mindestens gleich dem grössten Durchmesser, häufig beträchtlich grösser. Das Ofen - innere (der Schacht) besitzt cylindrische, kegelförmige oder combinirte Form, je nachdem der Zweck des Ofens diese oder jene Gestalt als die geeignetere erscheinen lässt; der Querschnitt durch den Schacht (Hori - zontalschnitt) ist am zweckmässigsten kreisförmig. Da der Kreis von allen Figuren den geringsten Umfang für eine gegebene Fläche besitzt, so ist auch der Wärmeverlust durch Abgabe nach aussen bei einem Schachte mit kreisförmigem Querschnitte am geringsten; und dasselbe ist hinsichtlich der Widerstände der Fall, welche durch Reibung der sich im Schachte bewegenden Körper (Gase oder feste Körper) an den Ofenwänden hervorgerufen werden und die Gleichmässigkeit der Be - wegung beeinträchtigen.
Fast ausnahmslos findet die Verbrennung in dem unteren Theile des Schachtofens statt, in welchen zu diesem Zwecke Luft eingeleitet wird, sei es durch einen Rost, sei es durch seitliche Oeffnungen. Die Erzeugung des Luftzuges geschieht bei niedrigeren Oefen, oder für lang - samere Verbrennungen auch in höheren Oefen (Röstöfen) durch Essen - wirkung (wobei der Ofen selbst unter Umständen die Stelle der Esse vertritt), bei allen höheren Schachtöfen dagegen, in denen rasche Ver -107Die verschiedenen Ofengattungen.brennungen stattfinden sollen, die aufsteigenden Gase also auch grössere Widerstände finden, durch Gebläse.
In einigen Fällen dient Gas zur Heizung des Ofens und wird alsdann neben oder unmittelbar über der Verbrennungsluft in den Ofen geleitet, um mit derselben sich zu mischen; häufiger benutzt man feste Brennstoffe, welche in die obere Oeffnung des Ofens, die Gicht, ein - geschüttet werden, so dass der Ofen bis zum Rande gefüllt ist, und nun von hier aus allmählich abwärts sinken, um die Stelle der im Verbrennungsraume vergasten Körper einzunehmen. Wollte man in dem letzteren Falle unverkohlte Brennstoffe zur Anwendung bringen, so würden ähnliche Vorgänge wie in einem Gasgenerator bei Vergasung solcher Brennstoffe entstehen: in dem oberen Theile des Ofens würde eine Entgasung stattfinden und unten würden sich nur entgaste, d. h. verkohlte Brennstoffe vorfinden. Der Vorgang der Entgasung aber würde — in den meisten Fällen wenigstens — nicht allein nutzlos für den Zweck des Ofens sein, sondern durch den dabei nothwendigen Wärmeverbrauch sogar jenen Zweck schädigen können; wollte man backende Steinkohlen anwenden, so würden sie zusammenfritten und Verstopfungen des Schachtes herbeiführen. Deshalb ist es Regel, für den Betrieb der Schachtöfen verkohlte Brennstoffe zu verwenden; un - verkohlte, nicht backende, Materialien finden jedoch ausnahmsweise Ver - wendung, sofern die Eigenthümlichkeit des durchzuführenden Processes oder der zur Verwendung stehenden Brennstoffe (Braunkohlen, lang - flammige, unverkokbare Steinkohlen, Anthracite) diese Verwendung zu rechtfertigen vermögen.
Benutzt man den Schachtofen als Gefässofen (Tiegelschmelzofen), so befindet sich das Gefäss (der Tiegel) in dem unteren Theile des Ofens unmittelbar über dem Verbrennungsraume, also da, wo die höchste Temperatur herrscht; bei direct wirkenden Schachtöfen werden die zu erhitzenden Körper in die Gicht eingebracht, um von hier allmählich sich abwärts zu bewegen in dem Maasse, wie in dem unteren Theile des Ofens eine Entfernung der erhitzten Körper aus dem Ofen bewirkt wird. Es kann auf diese Weise ein ununterbrochener regelmässiger Betrieb eines solchen direct wirkenden Schachtofens aufrecht erhalten werden, indem man in angemessenen Zeiträumen unten die erhitzten Körper entfernt, beziehentlich abfliessen lässt, und oben frische nachfüllt.
In allen Fällen steigen die im unteren Theile des Ofens gebildeten Verbrennungsgase aufwärts, um aus der Gicht zu entweichen. Bei einem direct wirkenden Schachtofen (auch bei einem mit festen Brenn - stoffen geheizten Tiegelofen), besitzen sie also die entgegengesetzte Be - wegungsrichtung als die niederrückenden festen Körper; und dieser Umstand ist von grosser Wichtigkeit für die Ausnutzung der Wärme im Ofen. Es findet dadurch eine ausgedehnte Berührung der wärme - abgebenden Körper (Gase) wie der zu erhitzenden Materialien und somit eine beförderte Wärmeabgabe an die letzteren statt; gerade die entgegen - gesetzte Bewegung beider (Gegenstromprincip) ist aber hierbei ausser - ordentlich förderlich, wie auf S. 26 ausführlich erörtert wurde. Die niederrückenden Körper nehmen, je länger sie im Ofen verweilen und je weiter sie nach unten gelangen, um so mehr Wärme auf und führen dieselben wieder nach unten. Die Brennstoffe gelangen also schon108Die Oefen und feuerfesten Materialien.hoch erhitzt in den Verbrennungsraum und die von ihnen mitgebrachte Wärme wird hier wieder nutzbar gemacht; sie ersetzt demnach eine äquivalente Menge Brennstoff, ohne dass die Menge der Verbrennungs - gase sich mehrt. Es entsteht eine höhere Verbrennungstemperatur und eine erleichterte Wärmeabgabe, wie es früher ausführlicher geschildert wurde. Auch die durch Erhitzung zu verarbeitenden Substanzen (Erze, Metalle) werden in dem direct wirkenden Schachtofen bei ihrem Nieder - gange allmählich erhitzt, indem sie mit immer heisseren Gasen in Berührung treten; bedeutend vorgewärmt gelangen sie schliesslich in den unteren Raum und bedürfen hier nur noch einer verhältnissmässig unbedeutenden Aufnahme von Wärme, um auf die erforderliche End - temperatur erhitzt zu werden.
Je grösser der Rauminhalt des Schachtofens im Verhältnisse zu der Menge der per Zeiteinheit niederrückenden Körper, beziehentlich aufsteigenden Gase ist, je länger also die gegenseitige Berührung stattfindet, desto abgekühlter werden im Allgemeinen die Gase den Ofen verlassen, desto günstiger wird die Wärmeausnutzung in dem - selben sein. 1)Neben dem Rauminhalte des Ofens beeinflussen auch die specifische Wärme, Wärmeleitungsfähigkeit, Stückgrösse u. s. w. der sich begegnenden Körper die Wärme - abgabe; es kommt ferner in Betracht, dass mit der Höhe des Schachtofens auch die Widerstände zunehmen, welche sich dem Aufsteigen des Gasstromes entgegensetzen, während mit dem zunehmenden Durchmesser die Gleichmässigkeit der Vertheilung der Gase in dem Ofenquerschnitte abnimmt; und es erklärt sich hieraus, dass die zulässige Grenze für den Rauminhalt des Ofens von den jedesmaligen Verhältnissen abhängig sein muss.
Diese ausgedehnte Wärmezurückführung durch die niederrückenden festen Körper erhebt den direct wirkenden Schachtofen zu dem voll - kommensten aller Erhitzungsapparate, sofern die Eigenthümlichkeiten des durchzuführenden Processes seine Anwendung gestatten. Werden chemische Einwirkungen zwischen den aufsteigenden Gasen und den niederrückenden Körpern beabsichtigt (z. B. Reduction durch Kohlen - oxyd), so giebt auch hierzu die lange ausgedehnte gegenseitige Berührung eine ausgiebige Gelegenheit.
Der Wirkungsgrad der direct wirkenden Schachtöfen pflegt sich auf mindestens 0.30, mitunter erheblich günstiger zu beziffern. Weit niedriger dagegen ist der Wirkungsgrad der Tiegelschachtöfen. Eines - theils fällt hier jene Vorwärmung des zu schmelzenden Metalls beim Niederrücken fort; anderntheils ist die Wärmeübertragung erheblich schwieriger. Selten daher erhält man beim Tiegelschmelzofen im Schacht - ofen einen höheren Wirkungsgrad als 0.04; häufig einen niedrigeren.
Niedrige, oben offene, gruben - oder kastenförmige Räume, in welchen der Körper gewöhnlich in directer Berührung mit den ver - kohlten Brennstoffen erwärmt wird. Die Luftzuführung, welche fast stets mit Hilfe eines Gebläses bewirkt wird, geschieht entweder von unten her oder auch über den Rand des Feuers hinweg durch eine109Die verschiedenen Ofengattungen.abwärts geneigte Düse. 1)Das bekannteste solcher Feuer ist das in jeder Schmiedewerkstatt sich findende Schmiedefeuer.In gewisser Beziehung können demnach die Feuer als sehr niedrige Schachtöfen betrachtet werden; aber während die Schachtöfen, wie erwähnt, die vollkommenste Form aller Erhitzungs - apparate bilden, gehören die Feuer zu den allerunvollkommensten. Bei der geringen Höhe derselben ist die gegenseitige Einwirkung der wärme - abgebenden Gase und wärmeaufnehmenden Körper eine sehr beschränkte; bei dem geringen Rauminhalte der Feuer überhaupt ist das Verhältniss ihrer wärmedurchlassenden Aussenfläche zu ihrem nutzbaren Innern ein beträchtliches. Ihr Wirkungsgrad ist daher selten höher als 0.05.
Man pflegt die Feuer nur dann zu benutzen, wenn so kleine Mengen von Erzen, Metallen oder sonstigen Substanzen mit einem Male verarbeitet werden sollen, dass aus diesem Grunde die Anwendung eines grösseren, vollkommneren Ofens nicht thunlich erscheint.
Die Erhitzung in denselben geschieht in allen Fällen durch Be - rührung einer gebildeten Flamme mit den betreffenden Körpern oder den dieselben enthaltenden Gefässen; die Hauptachse dieser Oefen aber ist, abweichend von den Schachtöfen mit Gasfeuerung, horizontal oder geneigt, häufig auch mehr oder weniger gekrümmt oder gebrochen. Der ganze Ofen kann als ein in horizontaler oder geneigter Richtung sich fortziehender Kanal betrachtet werden, innerhalb dessen sich die zu erhitzenden Körper befinden. In den für metallurgische Zwecke bestimmten Oefen pflegt man zur Aufnahme jener Körper innerhalb des erwähnten Feuerkanales eine Erweiterung mit ebener, geneigter oder muldenförmiger Sohle, den Herd des Ofens anzuordnen und nennt in diesem Falle den Ofen insbesondere Herdflammofen. 2)Flammöfen ohne Herd sind z. B. Dampfkesselöfen, Kessel zum Schmelzen von Blei u. s. w., Ringöfen zum Brennen von Kalk; u. a. m.
Der zum Betriebe des Ofens erforderliche Luftzug wird, da die zu überwindenden Widerstände niemals sehr bedeutend sind, fast immer durch die Wirkung einer Esse hervorgebracht.
Es folgt aus dieser allgemeinen Schilderung eines Flammofens, dass eine Bewegung der zu erhitzenden Körper dem Gasstrome entgegen, welche im Schachtofen so ausserordentlich günstig auf die Leistung desselben wirkt, hier gar nicht oder in nur sehr untergeordnetem Maasse zu erreichen ist. Die Körper befinden sich von Anfang an in dem heissesten Theile des Ofens, den die Gase im noch hocherhitzten Zu - stande und ohne wieder mit jenen Körpern in Berührung zu treten, verlassen; die Gase nehmen demgemäss einen sehr grossen Theil der überhaupt entwickelten Wärme mit fort, und diese grosse Menge aus - tretender Wärme lässt sich für den eigentlichen Zweck des Flammofens nur dann theilweise wieder nutzbar machen, wenn man sie zur Er - hitzung der zuströmenden Verbrennungsluft beziehentlich — bei Gas - feuerung — der als Brennstoff dienenden Gase benutzt und solcherart wieder in den Ofen zurückführt.
110Die Oefen und feuerfesten Materialien.Bei denselben liegt naturgemäss der Rost unmittelbar hinter dem Herde, auf welchem die grösste Wärmeentwickelung stattfinden soll. Fig. 17 und 18 zeigen schematisch die innere Einrichtung eines solchen Herdflammofens. a ist der Rost, welcher gemäss der Beschaffenheit des Brennmateriales als Planrost, Treppenrost u. s. w. eingerichtet sein kann. a1 ist die Einschüttöffnung für den Brennstoff. c ist der Herd, dem man für Processe, bei denen eine Schmelzung nicht eintritt (Schweissöfen, Glühöfen), die Form einer horizontalen oder geneigten Ebene (wie in der Abbildung), bei Schmelzprocessen die Form einer Mulde zu geben pflegt. Zwischen Rostfläche und Herdfläche muss ein gewisses Verhältniss bestehen, abhängig von der Beschaffenheit des Brennstoffes und der auf dem Herde hervorzurufenden Temperatur.
Bei den in der Eisenindustrie zur Anwendung kommenden Flamm - öfen pflegt jenes Verhältniss nicht kleiner als 1: 4 und selten grösser als 1: 2 zu sein. Die Länge des Herdes muss sich nach der Länge der Flamme richten, darf aber auch bei langflammigen Brennstoffen, sofern eine gleichmässig hohe Temperatur erreicht werden soll, nicht über 4 m betragen, während in Fällen, wo dieser Bedingung nicht genügt zu werden braucht, Herdlängen bis zu 8 m zur Anwendung kommen.
Die Grenze zwischen Feuerungsraum und Herd wird durch die Feuerbrücke b gebildet. Die Länge derselben (in der Breitenrich - tung des Ofens gemessen) ist gleich der Breite des Rostes, und es stimmt hiermit auch die grösste Breite des Herdes überein. Unzweck - mässig würde es sein, dem Herde eine grössere Breite durch Aus - bauchung zu geben, wenn nicht ganz besondere Gründe eine solche Form nothwendig machen.
111Die verschiedenen Ofengattungen.Je höher die Oberkante der Feuerbrücke über dem Roste liegt, eine desto höhere Schüttung kann man auf dem letzteren halten, desto geringer ist die Menge des mit den Gasen vom Roste aufsteigen - den freien Sauerstoffes, desto stärker schmauchend, reducirend die Flamme, aber desto geringer auch ihre Wärmeentwickelung und die erzeugte Temperatur. Wo also Oxydation der auf dem Herde befind - lichen Körper nach Möglichkeit vermieden werden soll und eine hohe Temperatur nicht erforderlich ist (z. B. bei Glühöfen für Bleche u. s. w.), wird man jene Abmessung gross nehmen (bis 1 m), will man hohe Temperaturen mit oxydirender Flamme hervorrufen, so geht man damit wohl bis auf 0.3 m herunter.
Für die auf dem Herde befindlichen Körper bildet die Feuerbrücke einen Schutz sowohl gegen das Herunterfallen auf den Rost als auch gegen die unmittelbare Einwirkung der Flamme. Je höher die Feuer - brücke über die Herdoberfläche emporragt, desto mehr sind zwar die dahinter liegenden Körper vor den chemischen Einwirkungen der Flamme geschützt, aber desto mehr sind sie auch der Wärmeabgabe entzogen, desto schwieriger ist ihre Erhitzung. Deshalb findet man auch hin - sichtlich dieser Abmessung Schwankungen von wenigen Centimetern bis zu 0.5 m, je nachdem eine starke Erhitzung oder eine möglichste Vermeidung der Oxydation der Hauptzweck ist.
Der freie Ofenquerschnitt oberhalb der Feuerbrücke, durch welchen die verbrennenden Gase auf den Herd gelangen, heisst das Flammen - loch. Die Grösse desselben ist das Product aus der Breite des Ofens an dieser Stelle (Länge der Feuerbrücke), welche in Rücksicht auf die erforderliche Bedienung des Rostes selten grösser als 1.5 m ist, und der Höhe der Ofendecke über der Oberkante der Feuerbrücke. Letztere Abmessung muss sich zum grossen Theile nach dem Zwecke des Ofens richten, insbesondere auch nach der Grösse der auf den Herd zu bringenden Stücke. Je kleiner diese Abmessung sein kann, desto stärker wird begreiflicherweise die Erhitzung des Herdes und desto günstiger die Wärmeabgabe ausfallen. Bei den meisten Oefen pflegt die Grösse des Flammenloches zwischen 0.3 — 0.7 der Grösse der totalen Rostfläche zu betragen.
Je weiter sich die Flamme von ihrer Wurzel, d. i. dem Roste, entfernt, desto mehr häufen sich in ihr die Verbrennungsgase, die noch übrig gebliebenen unverbrannten Gase verdünnend, und desto mehr Wärme wird allmählich der Flamme durch die Ofenwände wie durch die auf dem Herde befindlichen Körper entzogen. Wollte man einen Flammofen bauen, dessen Querschnitt von der Feuerbrücke an bis zum Ende des Herdes gleich gross bliebe, so würde infolge jener Umstände die Temperatur sich mehr und mehr verringern und eine sehr unvoll - ständige Verbrennung eintreten. Damit diese Uebelstände vermieden werden, muss der Querschnitt des Ofens oberhalb des Herdes von der Feuerbrücke an stetig abnehmen; die Gase erhalten dadurch eine zuneh - mend beschleunigte Bewegung, ihre Abkühlung wird verringert. Am vollkommensten erreicht man diesen Zweck, wenn man die Decke des Ofens mehr und mehr der Herdsohle sich nähern lässt und zugleich, wie in der Abbildung, dem Grundrisse des Herdes Trapezform giebt. Letzteres ist nun freilich in Rücksicht auf den Zweck des Ofens nicht112Die Oefen und feuerfesten Materialien.immer möglich; man ist vielfach gezwungen, eine rechteckige oder unregelmässige Grundform anzuwenden, wird dann aber um so mehr darnach trachten, durch starke Näherung der Decke gegen den Boden jener Bedingung Rechnung zu tragen.
Die Ofendecke pflegt aus einem Gewölbe zu bestehen, dessen erzeugende Linien parallel der Ofenachse liegen. Von diesem Gewölbe aus wird ein Theil der von der Flamme ausgesandten Wärmestrahlen auf den Herd zurückgestrahlt, und in Rücksicht auf diesen Vorgang, dem man in früherer Zeit eine jedenfalls übertriebene Bedeutung bei - legte, pflegte man diese Oefen mit der auch jetzt mitunter noch an - gewendeten Bezeichnung „ Reverberiröfen “(Rückstrahlungsöfen) zu benennen. Je stärker gewölbt die Decke ist, desto mehr wird die Wirkung jener Strahlung auf die Mitte des Ofens concentrirt werden, desto un - gleichmässiger wird die Erwärmung des Herdes ausfallen.
An einer dem Zwecke des Ofens entsprechenden Stelle befindet sich die Einsetzöffnung f, welche durch eine, gewöhnlich zum Auf - ziehen eingerichtete, eiserne Thür mit feuerfestem Futter an der Innen - seite geschlossen gehalten wird.
An dem Ende des Herdes erreicht nun jene nothwendige Abnahme des Ofenquerschnittes ihren höchsten Grad; die Gase treten hier in einen stark verengten Kanal d ein, welcher sie aus dem Ofen entführt und der Fuchs genannt wird. Für die Aufrechterhaltung einer hohen und gleichmässigen Temperatur im Ofen ist ein geringer Querschnitt des Fuchses von Wichtigkeit und man pflegt dafür häufig nicht mehr als 1 / 10, höchstens ⅙ der totalen Rostfläche zu rechnen. Je enger aber der Fuchs ist, desto grösser sind die Widerstände, welche die Gase in demselben finden, desto grösser muss also auch die Zugwirkung der Esse sein, welche schliesslich die Gase aufnimmt. Ist der Fuchskanal lang, so empfiehlt es sich deshalb, jene Verengung auf eine kürzere Abmessung am Ausgange des Herdes zu beschränken und von hier aus wieder eine Erweiterung eintreten zu lassen.
Um die Wirkung des Fuchses zu verstehen, braucht man sich nur die Wirkung eines oberhalb der Flamme verengten Lampencylinders zu vergegenwärtigen. Die Gase und die beigemischte Luft werden ge - zwungen, in stark convergirender Richtung und mit zunehmender Ge - schwindigkeit nach dem Fuchse hinzueilen und sich dabei innig zu mischen; die Wände des Fuchses sind bei dem raschen Hindurch - strömen der Gase hoch erhitzt und wirken dadurch auch erhitzend auf die rückwärts gelegenen Theile des Ofens; alle diese Umstände ver - einigen sich, die schliessliche vollständige Verbrennung der im Gas - strome noch vorhandenen unverbrannten Theilchen zu bewirken. Bei einem zu weiten Fuchse entsteht ebenso wie bei einem zu weiten Lampencylinder eine schmauchende Flamme.
Die Lage des Fuchses ist nicht immer die nämliche wie bei dem skizzirten Ofen. Mitunter, wenn man eine allzu energische Einwirkung der Gase auf den zu erhitzenden Körper vermeiden will, legt man ihn in die Decke des Ofens, so dass die Gase nach oben abziehen; in anderen Fällen führt man ihn senkrecht vom Herde aus nach unten und lässt die Gase wohl unter dem Herde zurückströmen, um diesen auch von unten zu erwärmen. Bei Oefen mit hohen Temperaturen und113Die verschiedenen Ofengattungen.ununterbrochenem Betriebe (Puddelöfen, Schweissöfen), deren Erzeug - nisse mit Hilfe von Dampfkraft weiter verarbeitet werden, ist es dagegen gebräuchlich, zwischen Fuchs und Esse e einen Dampfkessel einzubauen, welcher durch die Wärme der abziehenden Gase (die Abhitze des Ofens) geheizt wird. Statt jedem Ofen eine eigene Esse zu geben, pflegt man in solchen Fällen eine gemeinschaftliche Centralesse für eine grössere Zahl von Oefen und Kesseln anzulegen, welcher die Gase durch unter - irdische Kanäle zugeführt werden. Ebenso kann man zwei oder noch mehr Oefen um einen gemeinschaftlichen Dampfkessel gruppiren, indem man ihre Gase sich vereinigen lässt. Während für die Esse eines ein - zelnen Ofens ohne eingebauten Dampfkessel häufig schon eine Höhe von 15 — 20 m vollständig ausreicht, pflegt man solchen Centralessen Höhen von mindestens 40 — 50 m zu geben, den Querschnitt derselben aber derartig zu bemessen, dass die Gase innerhalb der Esse sich mit mindestens 2 m Geschwindigkeit fortbewegen, und dass diese Geschwin - digkeit auch dann nicht unterschritten wird, wenn einige der Oefen kalt liegen sollten. 1)Die Geschwindigkeit der Gase ergiebt sich bei gegebenem Durchgangsquer - schnitte aus der Menge des in der Zeiteinheit verbrannten Brennstoffes und ihrer Temperatur. Unter Berücksichtigung des für die vollständige Verbrennung unver - meidlichen Luftüberschusses liefert 1 kg Steinkohle ca. 17 cbm, 1 kg Braunkohle ca. 15 cbm Verbrennungsproducte von Null Grad Temperatur. Die Gase werden in den meisten Fällen mit einer Temperatur von 250 — 300°C. in die Esse eintreten, wobei ihr Rauminhalt sich gemäss der bekannten Formel V1 = V (1 + 0.00366 t) vergrössert.Für die Wirkung einer solchen Centralesse ist es von Wichtigkeit, dass die eintretenden Gasströme in paralleler Rich - tung in dieselben gelangen, damit nicht durch den Stoss der auf ein - ander treffenden Gase eine Stauung eintrete. Wo also Kanäle von ver - schiedenen Richtungen einmünden, scheidet man sie durch eine in die Esse eingebaute senkrechte Zwischenwand von solcher Höhe, dass sie eine gleichmässige aufwärts gerichtete Bewegung erlangt haben, ehe die Vereinigung stattfindet.
Eine Zurückführung der abziehenden Wärme durch Vorwärmung der Verbrennungsluft findet bei diesen Flammöfen selten statt; wohl aber führt man die Luft mitunter durch Kanäle im Mauerwerk des Ofens, um sie vorzuwärmen und letzteres zu kühlen. Natürlich muss, wenn der Zweck der Vorwärmung erreicht werden soll, der Aschenfall geschlossen gehalten werden, damit nicht von aussen her kalte Luft zutrete.
Anwendung von Unterwind (eines bei geschlossenem Aschenfalle unter den Rost geleiteten, durch ein Gebläse erzeugten Windstromes) statt des Essenzuges ist bei diesen Oefen ziemlich selten. Zwar ist verschiedentlich nachgewiesen worden, dass der für die vollständige Ver - brennung erforderliche Luftüberschuss bei Unterwind geringer zu sein braucht als bei Essenzug, man also leichter höhere Temperaturen erzielt und thatsächlich mit geringerem Brennstoffaufwande arbeitet; diesem Vortheile stehen aber verschiedene Nachtheile gegenüber. Hierher ge - hören u. a. der erforderliche Arbeitsaufwand für den Betrieb des Ge - bläses, die schwierigere Bedienung des Rostes und eine stärkere Oxy - dationswirkung der erzeugten Flamme, welche nur in seltenen FällenLedebur, Handbuch. 8114Die Oefen und feuerfesten Materialien.erwünscht ist, beim Erhitzen von Metall dagegen zu stärkeren Ver - lusten (Abbrand) Veranlassung giebt.
Wie schon früher erwähnt wurde, verdanken wir die ersten mit Erfolg gekrönten Versuche, Gase zum Heizen metallurgischer Oefen zu benutzen und eigens für diesen Zweck darzustellen, dem Würtem - berger Faber du Faur in den dreissiger und vierziger Jahren dieses Jahrhunderts. Ziemlich lange dauerte es jedoch, bis die Ein - richtungen für diesen Zweck zu einer solchen Vollkommenheit aus - gebildet waren, dass die Gasfeuerung nicht mehr auf vereinzelte Fälle beschränkt blieb, wo örtliche Verhältnisse ihre Anwendung besonders empfahlen, sondern ebenbürtig überall neben der directen Feuerung auftreten und diese, wie es in der Neuzeit mehr und mehr geschieht, verdrängen konnte.
Die bereits oben erörterte Thatsache, dass Gase leichter und mit geringerem Luftüberschusse als feste Brennstoffe zu verbrennen sind, gab zunächst häufige Veranlassung, Gasfeuerung da anzuwenden, wo geringwerthigere Brennstoffe — Holz, Torf, Braunkohlen — zur Ver - wendung standen, welche bei der Verbrennung auf dem Roste nicht gut geeignet sind, hohe Verbrennungstemperaturen zu erzeugen; diese älteren Gasflammöfen, welche in den österreichischen Alpenländern, am Harze, in Schweden u. a. a. O. eine ziemliche Ausbreitung fanden und zum Theil noch existiren, wurden grösstentheils mit Hilfe eines Ge - bläses betrieben, indem man sowohl die Vergasung als die Verbren - nung durch einen zugeführten Luftstrom bewirkte. Es ist unläugbar, dass Gebläsewind, zumal wenn er, in feine Strahlen vertheilt, in das Gas geführt wird, die rasche und vollständige Verbrennung desselben sehr erleichtert; und indem man in jenen älteren Oefen den zur Ver - brennung bestimmten Wind (Oberwind) in besonderen, durch die Ab - hitze des Ofens geheizten Röhren auf mehrere Hundert Grad C. erhitzte, also zur Wärmezurückführung benutzte, ermöglichte man es, auch mit Gasen aus geringwerthigeren Brennstoffen — zumal, wenn sie einem vorausgehenden Darrprocesse unterworfen wurden — Temperaturen hervorzurufen, welche bei Rostfeuerung unmöglich erreichbar gewesen sein würden.
Die Anwendung eines Gebläses aber macht die ganze Anlage schwerfällig und ruft, wie schon bei den Oefen mit directer Feuerung erwähnt wurde, gar leicht stark oxydirende Wirkungen hervor; die erforderlichen umfänglichen Darrvorrichtungen für Holz, Torf u. s. w. machten die ganze Anlage ausserordentlich kostspielig. Bei allen neueren Herdflammöfen mit Gasfeuerung pflegt man deshalb sowohl die für die Erzeugung als für die Verbrennung des Gases erforderliche Luft mit Hilfe der einfacheren Wirkung einer Esse (gewöhnlich einer für zahl - reiche Oefen gemeinschaftlichen Centralesse, wie oben besprochen) zuzu - führen. Wo es angeht, benutzt man schon für die Gaserzeugung Materialien, die ein wasserärmeres Gas liefern (Steinkohlen), wo aber geringwerthigere Brennstoffe benutzt werden müssen, befreit man häufig115Die verschiedenen Ofengattungen.das Gas durch eine in die Leitung eingeschaltete Condensationsvor - richtung, wie oben beschrieben wurde, von seinem Wassergehalte.
Von Wichtigkeit ist bei diesen Gasöfen mit natürlichem Luftzuge wie überhaupt bei jeder Gasfeuerung die Art und Weise, wie Gas und Luft mit einander gemischt werden und wie der Verbrennungsraum beschaffen ist. Wie schon mehrfach betont wurde, wird die Verbren - nung durch hohe Temperatur und ausgedehnte gegenseitige Berührungs - fläche — also innige Mischung — von Gas und Luft erleichtert.
Der Raum, in welchem beide Körper sich vereinigen, muss daher von schlechten Wärmeleitern — feuerfesten Steinen — eingeschlossen sein; bleibt der zu heizende Apparat selbst verhältnissmässig kühl (Dampfkessel, Winderhitzungsapparat aus eisernen Röhren), so ist es aus diesem Grunde rathsam, vor demselben eine sogenannte Verbren - nungskammer aus feuerfesten Steinen anzuordnen, in welcher die Mischung und Verbrennung stattfindet, und aus welcher nunmehr die Gase erst durch Schlitze oder Oeffnungen an den Ort ihrer Verwendung geführt werden.
Die Mischung erfolgt leichter, wenn Gas und Luft unter einem Winkel, welcher bis 90 Grad betragen kann, als wenn sie in paralleler Richtung auf einander treffen; leichter wenn beide Ströme verschiedene, als wenn sie gleiche Geschwindigkeit besitzen. Dieser Umstand erklärt auch die schon oben berührte Thatsache, dass Gebläsewind, welcher mit grosser Geschwindigkeit in das Gas geführt werden kann, die Verbren - nung befördert.
Je rascher die Verbrennung erfolgt, desto kürzer wird natürlich die Flamme werden, desto höher wird die Temperatur innerhalb des Verbrennungsraumes steigen, desto rascher wird sie aber auch abnehmen oder, mit anderen Worten, auf eine desto geringere Ausdehnung wird diese hohe Temperatur beschränkt bleiben. Eine Grenze ist allerdings dieser Concentration der Verbrennung durch die Dissociation der Kohlensäure und des Wasserdampfes gesetzt. Sobald die Dissociations - temperatur überschritten ist, kann eben die chemische Vereinigung der brennbaren Gase mit dem Sauerstoffe der Luft nicht mehr erfolgen; das Gemisch zieht unverbrannt weiter, bis durch die unausgesetzt statt - findende Wärmeabgabe Abkühlung eingetreten ist; nun erfolgt chemische Vereinigung und neue Wärmeerzeugung u. s. f.
Um also kurze Flammen zu erzeugen, soweit es in Rücksicht auf den soeben geschilderten Vorgang möglich ist, wird man Gas und Luft unter verschiedenen Richtungen und mit verschiedener Geschwindigkeit auf einander treffen lassen; oder man wird, wo es angeht, eine grössere Zahl einzelner Ströme bilden und dieselben nebeneinander, aber in ab - wechselnder Reihenfolge, in den Verbrennungsraum eintreten lassen, so dass immer ein Gasstrom zwischen zwei Luftströmen sich befindet.
Zur Hervorbringung einer langen Flamme wird man die Ströme parallel neben oder über einander einführen.
In Folgendem sollen einige der wichtigsten Gasfeuerungen ein - gehender besprochen werden.
8*116Die Oefen und feuerfesten Materialien.Siemens’sche oder Regenerativ-Feuerung. Dieses im Jahre 1861 durch W. Siemens in London und Fr. Siemens in Dresden in die Praxis eingeführte Feuerungssystem war es hauptsächlich, welches die älteren bis dahin üblichen, oben beschriebenen Gasöfen verdrängte und der Gasfeuerung überhaupt in verhältnissmässig kurzer Zeit eine erheblich ausgedehntere Verwendung verschaffte. Die Ein - richtung eines Siemensofens ist im Wesentlichen folgende.
An jeder Seite des Ofens liegen, tiefer als dieser und mitunter in den Erdboden unterhalb des Ofens eingebaut, ein Paar Kammern, aus feuerfestem Materiale hergestellt und mit feuerfesten Ziegeln in solcher Weise ausgesetzt, dass ohne Behinderung des Durchzuges der Gase eine grosse Oberfläche dargeboten wird. Diese Kammern werden — freilich nicht gerade zutreffend — Regeneratoren genannt; in Wirk - lichkeit sind sie Wärmespeicher, dazu bestimmt, die Abhitze des Ofens in möglichst umfänglicher Weise aufzunehmen. Gas und Luft steigen, ehe sie in den Ofen gelangen, getrennt in je einer dieser Kammern empor und mischen sich oberhalb derselben, um hier zu verbrennen und bei ihrem Hindurchziehen durch den Ofen denselben zu erhitzen. Die noch heissen Verbrennungsgase aber entweichen durch die beiden am entgegengesetzten Ende des Ofens gelegenen Kammern, diese erwär - mend, um dann nach einer gemeinschaftlichen Esse zu entweichen. Sind die zuletzt erwähnten beiden Kammern nunmehr auf eine gewisse Temperatur erhitzt, so wird mit Hilfe einer Umsteuerungsvorrichtung die Richtung des Gas - und Luftstromes umgekehrt; sie steigen jetzt durch die heissen Kammern empor, hierbei Wärme aufnehmend und dieselbe in den Ofen zurückführend. Ihre Abhitze aber dient wiederum zum Heizen der entgegengesetzten Kammern, bis diese erhitzt, die anderen um ein bestimmtes Maass abgekühlt sind; dann folgt abermalige Umsteuerung, u. s. f.
Die Abbildungen Fig. 19 — 24 lassen die Einrichtung eines Siemens - ofens erkennen. 1)Unter Benutzung von H. Wedding, Darstellung des schmiedbaren Eisens, Braunschweig 1875, Fig. 183 — 188.a ist der Herd des Ofens, hier zur Aufnahme von Tiegeln bestimmt, daher sehr kurz, und durch Scheidewände in drei Abtheilungen getheilt, wie Fig. 20 erkennen lässt. Durch Oeffnungen in der Decke des Ofens, welche durch Deckel geschlossen werden, ist der Herd von aussen zugänglich (Fig. 22); und um die Bedienung zu erleich - tern, ist in diesem Falle der ganze Ofen in das Erdreich eingebaut, so dass seine Oberkante mit der Hüttensohle in einer Horizontalebene liegt. Seitlich vom Herde liegen die Regeneratoren b b1 für Luft und c c1 für Gas, die ganze Breite des Herdes einnehmend. Wie Fig. 22 erkennen lässt, ist der Querschnitt der Luftregeneratoren um ca. 50 Proc. grösser als derjenige der Gasregeneratoren, und man findet bei fast allen Sie - mensöfen ein ähnliches Verhältniss, theils weil die eintretende Luft kälter als das Gas zu sein pflegt, theils auch, weil für die voll - ständige Verbrennung ein Luftüberschuss nicht zu entbehren ist, wäh - rend theoretisch das erforderliche Luftvolumen annähernd ebenso gross sein müsste als das Volumen der Generatorgase.
Die Gase gelangen aus dem Kanale d, nachdem das Ventil v (Fig. 19
117Die verschiedenen Ofengattungen.und 23) geöffnet worden ist, in das mit gusseiserner Wechselklappe versehene Rohr e; die Luft tritt nach Oeffnung des Ventiles w in das ebenfalls mit Wechselklappe versehene Rohr f. Mit Hilfe der beiden Ventile lässt sich der Zufluss von Gas und Luft beliebig regeln, so dass man nach Bedarf mit reducirender wie mit oxydirender Flamme arbeiten kann. Die beiden Wechselklappen können jede eine Drehung um an - nähernd 90 Grad machen, wie in Fig. 23 und 24 erkennbar ist; ihre Bewegung wird durch zwei Zugstangen bewirkt, welche an mit Gegen - gewichten beschwerte Hebelarme auf den horizontalen Drehungsachsen der Klappen angeschlossen sind (Fig. 19), so dass es nur eines Zuges an den Stangen bedarf, um die Klappe sofort in die entgegengesetzte Stellung zu bringen.
In der Stellung, welche die Klappen in Fig. 23 und 24 einnehmen, gelangen Gas und Luft durch die Kanäle e1 f1 nach den Regeneratoren b c, steigen hier empor, vereinigen sich, ziehen über den Herd hinweg, fallen in die Regeneratoren b1 c1 und entweichen schliesslich durch die Kanäle e2 f2 nach dem gemeinschaftlichen Essenkanal g. Wird nun umgesteuert, so treten sie, wie bei Betrachtung von Fig. 20, 23 und 24 leicht verständlich sein wird, zunächst in die Kanäle e2 f2, dann in die erhitzten Regeneratoren b1 c1 und gelangen schliesslich durch die Kanäle e1 f1 ebenfalls zum Essenkanale g.
Der Kanal h unter dem Herde (Fig. 19) dient in dem vorliegen - den Falle, wo der Herd sehr stark erhitzt wird, zum Hindurchleiten von Luft, welche denselben von unten zu kühlen bestimmt ist. Der Herd wird durch Eisenplatten getragen und ist aus feuerfestem Material hergestellt.
Da der Herd des abgebildeten Ofens, wie erwähnt, sehr kurz ist, muss auch, damit derselbe gehörig erhitzt werde und die Verbrennung nicht etwa erst in den jenseitigen Regeneratoren stattfinde, für eine rasche Mischung gesorgt werden. Die Decke des Ofens ist aus diesem Grunde nach dem Herde zu geneigt, so dass die unter derselben hin - ziehende Luft die nämliche Richtung bekommt und die aus den Rege - neratoren c c1 aufsteigenden Gase schräg gegen dieselbe treffen; um den - selben diese schräge Bewegungsrichtung zu geben und ihnen zugleich eine gewisse Austrittsgeschwindigkeit zu verleihen, sind die beiden Regene - ratoren, wie Fig. 22 erkennen lässt, am oberen Ende so weit geschlossen, dass nur ein schmaler Spalt für den Austritt übrig bleibt. Oberhalb der Regeneratoren ist der ganze Raum durch Mauerzungen in neun einzelne Kanäle getheilt, in denen die Mischung stattfindet und aus welchen die verbrennenden Gase unmittelbar auf den Herd gelangen (Fig. 19 und 20).
Statt der erwähnten Wechselklappen, welche den Nachtheil haben, sich leicht zu verziehen, benutzt man auch vielfach cylindrische Blech - hauben, durch einen senkrechten Quersteg in zwei Hälften getheilt und auf ein senkrechtes Rohr passend, welches durch zwei, unter rechtem Winkel sich kreuzende, Stege in vier Kanäle getheilt ist, deren jeder also im Querschnitte die Form eines Viertelkreises besitzt. Zwei einander gegen - überliegende Kanäle führen nach einem rechts - und einem linksseitigen Regenerator, der dritte führt die Gase von der Leitung aus zu, der vierte, diesem gegenüberstehende, führt die verbrauchten Gase nach118Die Oefen und feuerfesten Materialien.der Esse. Durch Drehung der Haube um 90 Grad findet, wie leicht zu ermessen ist, Umsteuerung statt. Der Rand der Haube taucht in eine mit Wasser oder Theer gefüllte Rinne, wodurch vollständige Dich - tung erzielt ist.
Die Ziegeln aus feuerfester Masse, welche den Inhalt der Regene - ratoren bilden, werden in horizontalen, sich kreuzenden Lagen über einander aufgestellt (Fig. 25). Gewöhnliche prismatische Chamotteziegel,
welche auf die lange Kante gestellt wer - den, lassen sich ganz gut dafür benutzen. Der Zwischenraum zwischen zwei be - nachbarten Ziegeln entspricht einer Ziegel - stärke, so dass also der räumliche Inhalt des Regenerators zur Hälfte mit Ziegeln ausgefüllt ist, während die andere Hälfte für den Durchzug der Gase bleibt. Häufig stellt man, wie in der Abbildung, die Ziegel so auf, dass sie in den über ein - ander befindlichen Reihen gegen ein - ander versetzt sind. Die Gase werden dadurch gezwungen, in Krümmungen aufzusteigen beziehentlich sich abwärts zu bewegen, und ihr Weg wird dadurch verlängert.
Die Wirkung der Regeneratoren ist leicht verständlich. Wenn der Ofen angeheizt wird, treffen Luft und Gas im kalten Zustande auf einander. Die Verbrennung geht schwieriger von statten, die Verbrennungstemperatur ist verhältnissmässig niedrig, der Herd wird ungenügend erhitzt, zumal da erst in den Regeneratoren die Verbrennung vollendet wird. Von der abziehenden Wärme nehmen die Regeneratoren einen beträchtlichen Theil auf; immerhin geht ihre Erhitzung ziemlich langsam vorwärts, da das Gewicht der zu erhitzen - den Steine wie auch ihre specifische Wärme (0.23 für höhere Tempera - turen) nicht unbedeutend ist. In keinem Falle darf auch die Abküh - lung der Gase so weit getrieben werden, dass die Temperatur derselben bei ihrem Eintritte in die Esse weniger als 150 Grad C. beträgt, weil sonst die Zugwirkung der Esse zu gering sein würde.
Nach einiger Zeit wird umgesteuert. Gas und Luft ziehen durch die erwärmten Regeneratoren nach dem Herde, nehmen hierbei Wärme auf und treffen demzufolge im erwärmten Zustande auf einander. Die Verbrennung geht leichter von statten, die Flamme wird kürzer, heisser, die Temperatur auf dem Herde steigt. Inzwischen werden die beiden anderen Regeneratoren erhitzt; je mehr Wärme aber in den ersten beiden bei einer gewissen Temperatur aufgespeichert war, je grösser also das Gewicht der in ihnen enthaltenen, wärmeaufnehmenden Steine ist, je länger es gewährt hatte, bis sie jene Temperatur angenommen hatten, desto langsamer wird auch diese Temperatur sich wieder verringern, während sie von Gas und Luft erhitzt werden. In jedem Falle wird aufs Neue umgesteuert, sobald eine erhebliche Abnahme der Temperatur eintritt. Die Regeneratoren nehmen frische Wärme auf und werden jetzt stärker erhitzt als zuvor, da sie ohnehin schon eine beträchtliche119Die verschiedenen Ofengattungen.Wärmemenge zurückhielten, und da die Verbrennungstemperatur der Gase, wie erwähnt, bereits gestiegen ist. Die Folge davon ist, dass auch nach abermaliger Umsteuerung Gas und Luft stärker als vorhin erhitzt werden, und dass somit auch die Verbrennungstemperatur eine neue Steigerung erfährt. Diese Steigerung würde durch wiederholte rechtzeitige Umsteuerungen bis ins Unendliche hin sich ausdehnen lassen, wenn ihr nicht theils durch die Schmelzbarkeit der Ofenbau - materialien, theils durch den Umstand ein Ziel gesetzt wäre, dass, sobald die Dissociationsgrenze für die Verbrennungsgase (Kohlensäure und Wasser) erreicht ist, auch selbstverständlich die Temperatur nicht mehr zunehmen kann; die Flamme wird länger und die Gase treten heisser in den Schornstein. In der Wirklichkeit wird man durch ent - sprechende Verminderung der in bestimmter Zeit zutretenden Gas - und Luftmengen die überhaupt stattfindende Wärmeentwickelung in solcher Weise regeln, dass sie dem Wärmeverbrauche im Ofen u. s. w. ent - spricht, sobald die für den durchzuführenden Process erforderliche Temperatur erreicht ist, dass also von vorn herein jene übermässige Steigerung der Essentemperatur, gleichbedeutend mit Wärmeverlust, vermieden wird.
Thatsächlich lassen sich die geschilderten Vorgänge in der Praxis durch den Augenschein wahrnehmen. So lange der Ofen noch kalt ist, zeigt sich eine dunkelrothe Flamme; nach bewirkter Umsteuerung wird sie heller, weisslicher, hierauf kurz und blendend weiss; wird die Dissociationstemperatur überschritten und man verringert nun nicht die Menge des zuströmenden Gases, so wird die Flamme wieder lang, ist anscheinend aber von geringer Kraft, bläulich weiss und fliesst wolken - artig dahin. 1)Dr. William Siemens, Einige wissenschaftlich technische Fragen der Gegenwart. Berlin 1879, S. 75.
Es folgt hieraus aber, dass die Wirkung eines Siemensofens erst zur Geltung gelangen kann, wenn derselbe längere Zeit — mindestens einige Stunden — im Betriebe gewesen ist, und dass mithin ein der - artiger Ofen für solche Processe ungeeignet sein würde, welche über - haupt nur zeitweise betrieben werden und dann nur kurze Zeit zu ihrer Durchführung bedürfen.
Aus der geschilderten Wirkung der Regeneratoren ergiebt sich, dass, je kleiner dieselben sind, um so öfter umgeschaltet werden muss, wenn nicht erhebliche Temperaturschwankungen eintreten sollen. Ist die mittlere Temperatur, auf welche die Regeneratoren erhitzt werden sollen, gegeben, und weiss man, wie viel der überhaupt entwickelten Wärme in den Regeneratoren aufgenommen wird (aus dem Wirkungs - grade des Ofens annäherungsweise zu ermitteln), so würde sich aus der specifischen Wärme der Ziegeln und der Wärmeleistung des Brenn - stoffes ermitteln lassen, wie gross das Gewicht der erforderlichen Ziegeln für jedes Kilogramm innerhalb zweier Umsteuerungen verbrannter Kohle sein muss. Gruner berechnet auf diese Weise2)Gruner-Kupelwieser, Abhandlungen über Metallurgie, S. 400., dass bei Ver - wendung von Gas aus Steinkohlen, welche eine Wärmeleistung von 8000 W. -E. besitzen, und einer mittleren Temperatur der Regeneratoren120Die Oefen und feuerfesten Materialien.von 575°C., die beiden, zusammen ein Paar bildenden, Regeneratoren für jedes Kilogramm innerhalb zweier Umschaltungen vergaster Kohle 50 kg Ziegeln enthalten müssen; häufig giebt man indess zur grösseren Sicherheit 60 kg und rechnet als Zeitdauer zwischen zwei Umschal - tungen eine Stunde. Siemens giebt, auf Erfahrungssätzen fussend, als Regel eine erforderliche Erhitzungsfläche der Ziegeln von 1.25 bis 1.50 qm für jedes Kilogramm Kohle, was bei dem üblichen Ziegelformat (ca. 240 × 120 × 60 mm) ganz gut mit jener Rechnung übereinstimmt. Nun sind, wie oben erwähnt wurde, die Ziegeln gewöhnlich derartig angeordnet, dass sie die Hälfte des Rauminhaltes der Regeneratoren einnehmen, während die andere Hälfte für die Kanäle bleibt. Bei einem spec. Gewichte der Ziegeln = 1.80 würden also in 1 cbm Raum 900 kg Ziegeln enthalten sein, welche nach Obigem 15 — 18 kg innerhalb zweier Wechsel zu verbrennender Kohle entsprechen würden; oder es muss umgekehrt der Rauminhalt eines Paares Regeneratoren für jedes Kilo - gramm Kohle 1 / 15 bis 1 / 18 cbm mit 1 / 30 bis 1 / 36 cbm Ziegeln betragen. Bei stünd - licher Umsteuerung würde also für die Construction eines Ofens zu - nächst der zu erwartende stündliche Kohlenverbrauch zu veranschlagen sein; beträgt derselbe k kg, so hätte man jedem Paare Regeneratoren einen Rauminhalt von k / 15 bis k / 18 cbm zu geben.
Das Verhältniss zwischen Höhe und Querschnitt der einzelnen Regeneratoren hängt zum Theil von localen Umständen und der Form des Ofens selbst ab; je grösser indessen der Querschnitt ist, desto weniger gleichförmig werden die Gase innerhalb desselben vertheilt sein. Gewöhnlich giebt man eine Höhe von 1.5 — 2 m, oder einen Quer - schnitt des Regeneratorenpaares von 0.025 — 0.030 qm per stündlich ver - brannter Kohle. Ein Kilogramm Kohle liefert ca. 13 kg Gase, welche bei 575°C. einen Rauminhalt von ca. 30 cbm einnehmen; bei dem an - gegebenen Querschnitte beträgt alsdann ihre mittlere Geschwindigkeit in den Kanälen 2000 — 2400 m per Stunde oder 0.5 — 0.6 m per Secunde.
Dass der Querschnitt der zur Erhitzung der Luft bestimmten Rege - neratoren etwas reichlicher bemessen werde als der Querschnitt der Gas - regeneratoren, wurde bereits oben erwähnt und durch Gründe gerecht - fertigt.
Ein neu zugestellter Siemensofen muss, ehe er in Betrieb ge - nommen werden kann, zunächst vollständig durch ein auf dem Herde desselben unterhaltenes Koksfeuer, dessen Gase man durch die Rege - neratoren hindurchziehen lässt, ausgetrocknet werden. Damit nicht beim Entzünden der Gase eine Explosion entstehe, ist es erforderlich, zunächst allen freien Sauerstoff aus den Kanälen zu verdrängen. Der Zweck lässt sich erreichen, indem man in einem der Generatoren mit niedriger Schüttung arbeitet, wie bei directer Feuerung, so dass die Verbrennung schon hier erfolgt und die Verbrennungsgase den Ofen anfüllen; nun steigert man die Schütthöhe, so dass brennbares Gas entsteht, welches in den bereits durch ein Feuer erhitzten Ofen eingeführt und hier durch Zuführung von Luft entzündet wird.
Zwischen den Generatoren und dem Ofen ist bei allen Siemens - öfen eine längere Gasleitung eingeschaltet. Dieselbe steigt von den Generatoren an zunächst thurmartig aufwärts, zieht sich dann in Form121Die verschiedenen Ofengattungen.eines weiten Eisenblechrohres wagerecht bis zu den Oefen hin, um hier wieder senkrecht nach den Wechselklappen hin abwärts zu gehen. Werden, wie bei allen grösseren Anlagen, mehrere Oefen von einer gemeinschaftlichen Gasleitung und von gemeinschaftlichen Generatoren aus (wie in Fig. 13 — 15 abgebildet und auf S. 92 beschrieben wurden) gespeist, so pflegt man die Oefen in einer Reihe neben einander aufzustellen, das wagerechte Rohr parallel zu der Ofenreihe in der Höhe anzuordnen und nun nach jedem Ofen ein senkrechtes Zweig - rohr hinzuführen.
Die beschriebene Einrichtung hat einen doppelten Zweck. Die aus dem Generator kommenden noch heissen Gase steigen infolge ihrer höheren Temperatur in dem senkrechten Rohre empor, werden dann beim Hindurchstreichen durch das weite wagerechte Rohr abgekühlt, verdichten sich dabei und erhalten dadurch das Bestreben, in dem zweiten senkrechten Rohre abwärts sich zu bewegen. Die Abkühlung der Gase ist nothwendig, damit sie überhaupt in die tief liegenden Regeneratoren eintreten, und die Zugwirkung der Esse wird durch diese Einrichtung verstärkt. Bei der stattfindenden Abkühlung aber werden theerige Dämpfe, welche den heissen Gasen beigemengt waren und deren Ablagerung in den Regeneratoren diese verstopfen und unbrauch - bar machen würde, verdichtet und durch geeignete Vorrichtungen in dem Leitungsrohre entfernt. Dass man bei Verwendung wasserreicher Brennstoffe diese Verdichtung noch durch Einschaltung eines Conden - sators verstärkt, wurde schon auf S. 96 besprochen.
Durch diese Abkühlung aber geht ein nicht unbeträchtlicher Theil Wärme verloren, und dieser Verlust wird nur theilweise durch den Umstand ausgeglichen, dass eben infolge des hervorgerufenen stärkeren Luftzuges auch die Gase mit einer niedrigeren Temperatur, als es sonst der Fall sein würde, in die Esse eintreten dürfen und solcherart ihre Wärme in den Regeneratoren vollständiger abgeben können. Die Ein - richtung der Siemensöfen ist, wie sich aus der Beschreibung der - selben ergiebt, ziemlich complicirt, die Anlage - und Reparaturkosten (z. B. für die Reinigung der Regeneratoren bei eintretenden Ver - stopfungen) infolge dessen ziemlich hoch.
Aus diesen Gründen ist man seit Erfindung der Siemensöfen vielfach bemüht gewesen, in einfacherer Weise, aber auf ähnlichen Grundsätzen fussend, das nämliche Ziel, eine günstige Ausnutzung des Brennstoffes zu erreichen. Eine solche Vereinfachung ist möglich, wenn man, wie bei den nachfolgend beschriebenen Ofensystemen, die Gase mit der aus dem Generator mitgenommenen Wärme, also mit einer Temperatur, welche durchschnittlich 350°C. betragen dürfte, nicht selten aber noch höher ist, in den Ofen eintreten lässt und sich darauf be - schränkt, die Verbrennungsluft vorzuwärmen. Da für den letzteren Zweck nur ein Theil der gesammten Abhitze erforderlich ist, so erlangt man bei einer solchen Einrichtung neben der Vereinfachung der An - lage den andern, besonders im Eisenhüttenbetriebe nicht zu unter - schätzenden Vortheil, dass der übrige Theil der Abhitze noch für andere Zwecke, insbesondere auch zur Heizung von Dampfkesseln, verfügbar bleibt.
Damit die Aufgabe, die Gase noch heiss in den Ofen zu führen,122Die Oefen und feuerfesten Materialien.erfüllt werde, muss der Generator in unmittelbarer Nähe des Ofens liegen; und die meisten der hierher gehörigen Ofensysteme unterscheiden sich daher von den Oefen mit directer Feuerung im Wesentlichen nur durch die grössere Schütthöhe auf dem Roste, wodurch der Feuerungs - raum zum Generator wird, und durch die Zuführung der erwärmten Verbrennungsluft oberhalb des Rostes.
Boëtius’ Feuerung. Dieselbe, aus den sechziger Jahren stam - mend, und ziemlich häufig benutzt, ist in den Abbildungen Fig. 26 und 27 in etwa 1 / 75 der wirklichen Grösse dargestellt. A ist der Generator, 1.8 — 2 m hoch, 0.9 m breit. Unten ist derselbe durch einen schräg liegenden Rost a a, an der Rückseite durch eine geneigte Wand be -
grenzt, deren Anordnung eine solche ist, dass zwischen ihrer Ober - kante und der Rückwand des Ofens ein schmaler Spalt zum Einfüllen des Brennmateriales bleibt, welcher durch dieses selbst verschlossen gehalten wird. Oeffnungen b b in dieser Wand in geringer Entfernung über dem Roste dienen dazu, auch hier noch Luft zuzuführen, sowie nöthigenfalls zur Beseitigung von Versetzungen durch zusammengebackte Kohlen oder gesinterte Asche. Ein Theil der Verbrennungsluft wird in einem innerhalb der Feuerbrücke hin - und herführenden, von unten nach oben aufsteigenden Kanale m m erhitzt und strömt dann aus den in der oberen Fläche der Feuerbrücke angebrachten Schlitzen d recht - winklig gegen die über die Feuerbrücke hinziehenden Gase; ein anderer123Die verschiedenen Ofengattungen.Theil steigt in ähnlich angeordneten Kanälen n n innerhalb der Seiten - wände des Generators aufwärts, gelangt von hier aus in die Kanäle c c an der Rückwand und tritt endlich durch mehrere Spalten im Scheitel des Ofens in schräger Richtung abwärts gegen den Gasstrom. Die Erhitzung der Luft geschieht also nicht eigentlich durch die Ab - hitze des Ofens, sondern durch die an die Generatorwände abgegebene Wärme, und die Luft dient hierbei zugleich zur Kühlung der letzteren. Die gesammte Abhitze bleibt für andere Zwecke verfügbar.
Der Boëtiusofen zeichnet sich durch Einfachheit in der Anlage aus. Nicht zu verkennen ist jedoch, dass die Erhitzung der Luft in den Kanälen rings um den Generator herum eine erheblich geringere bleiben muss als in Siemens’schen Regeneratoren; und auch die Gase werden kaum mit jener Temperatur den Generator verlassen können, mit welcher sie in einen Siemensofen eintreten. Wenn daher ein Boëtiusofen an Stelle eines Herdflammofens mit directer Feuerung von Vortheil sein kann, so ist er dennoch nicht im Stande, einen Siemensofen in solchen Fällen zu ersetzen, wo eine sehr hohe Tempe - ratur hervorgerufen werden muss.
Bicheroux’s Feuerung. 1)Von der Firma Bicheroux & Co. in Duisburg gebaut.Ihrer allgemeinen Einrichtung zufolge der Boëtiusfeuerung ähnlich unterscheidet sie sich von dieser zunächst durch die bedeutend grössere Breite des Generators (gewöhnlich 2 — 2.5 m in der Breitenrichtung des Ofens gemessen), welche die Anhäufung grösserer Brennmaterialmassen im Generator ermöglicht und hierdurch die Gleichmässigkeit der Gasentwickelung befördert. Nicht allein die Rückwand des Generators ist, wie bei dem Boëtiusofen, geneigt, sondern auch die an der Seite der Feuerbrücke den Generator begren - zende Wand neigt sich unter einem Winkel von etwa 60 oder 65 Grad nach aussen, wodurch ebenfalls der Fassungsraum des Generators ver - grössert wird. Wegen der grossen Breite des letzteren ist es nicht immer möglich, ihn unmittelbar an den Ofen zu legen, und man ver - bindet ihn mit demselben in solchen Fällen durch einen sich allmählich verengenden gemauerten Kanal.
Die Verbrennungsluft wird, ebenfalls wie bei dem Boëtiusofen, in Kanälen erwärmt, welche im Gemäuer des Ofens angeordnet sind, deren Anordnung im Einzelnen jedoch nicht immer übereinstimmt; aus der Rückwand des Ofens gelangt schliesslich die Luft durch eine Anzahl horizontal gerichteter, in einer Reihe neben einander angebrachter Schlitze in den Kanal hinter der Feuerbrücke, in welchem die Gase emporsteigen, um sich mit diesen zu mischen und die Verbrennung zu bewirken.
Der Bicherouxofen hat seiner Einfachheit und seiner unläugbar günstigen Ergebnisse halber eine ziemlich ausgedehnte Verwendung gefunden, vornehmlich in Rheinland und Westfalen. Bei Processen jedoch, wo sehr hohe Temperaturgrade erforderlich sind, ist er ebenso wenig als der Boëtiusofen geeignet, die Siemens’sche Feuerung zu ersetzen.
124Die Oefen und feuerfesten Materialien.Ponsard’s Feuerung. Die Abbildungen Fig. 28 und 29 zeigen die Einrichtung derselben. A ist ein gewöhnlicher Steinkohlengasgene - rator, in der Nähe des zu heizenden Ofens angeordnet, so dass die Gase noch heiss in diesen gelangen. a ist die Füllöffnung, in der schon früher besprochenen Weise durch eine Klappe mit Gegengewicht und einen Deckel mit Wasserverschluss geschlossen; die daneben befindliche Oeffnung in der gewölbten Decke des Generators dient zum Losbrechen von Versetzungen u. s. w. B ist der Herd des Ofens, von welchem aus die Verbrennungsgase durch den Kanal h in den Raum C ge - langen. Dieser dient als Erhitzungsapparat für die zuströmende Ver - brennungsluft, welche hier durch die Abhitze des Ofens erwärmt wird. Man pflegt diesen Ponsard’schen Lufterhitzungsapparat mit dem Namen Recuperator zu bezeichnen. Er wird gebildet durch eine
ziemlich grosse Zahl von senkrecht stehenden Kanälen mit vierseitigen Querschnitten und dünnen Scheidewänden. In der einen Hälfte dieser Kanäle strömen die heissen Gase, wie es durch die Pfeile in Fig. 29 angedeutet ist, abwärts, um durch den Kanal g nach dem Dampfkessel beziehentlich der Esse zu entweichen; zwischen diesen Gaskanälen, so dass sie auf allen vier Seiten von denselben umgeben sind, befinden sich nun die Luftkanäle für die aufwärts strebende Luft. Die Luft - kanäle sind natürlich, damit die Luft nicht in die Gaskanäle gerathe, oben und unten geschlossen; die Luft tritt aus dem in Fig. 28 an der rechten Seite des Ofens sichtbaren geräumigen Kanale durch hori - zontale Oeffnungen (welche in Fig. 28 im Längsschnitte gezeichnet, in Fig. 29 als fünf schwarz gehaltene, rechteckige Schlitze gezeichnet sind), in die senkrechten Kanäle ein, steigt empor und gelangt am obern Ende durch eben solche Austrittsöffnungen in den Kanal d und von125Die verschiedenen Ofengattungen.hier nach e, um sich mit den in f aufsteigenden Gasen zu mischen. Die geschilderte Anordnung gewährt eine ausgedehnte Berührungsfläche zwischen der zu erhitzenden Luft und den als Heizmaterial dienenden Verbrennungsgasen; um dieselbe jedoch noch zu vergrössern sowie auch, um die Bewegung von Gas und Luft innerhalb des Recuperators zu erschweren, sind je zwei benachbarte Gaskanäle wie auch zwei benachbarte Luftkanäle durch eingemauerte horizontale Chamotteröhren (Hohlsteine) von rechteckigem Querschnitte mit innerer, der grösseren Haltbarkeit halber angebrachter, Zwischenwand unter einander ver - bunden. Fig. 28 lässt diese horizontalen Verbindungsröhren in der Stirnansicht, Fig. 29 im Längsschnitte erkennen. Indem man die in zwei über einander befindlichen Reihen angeordneten Verbindungsstücke gegen einander versetzt (vergl. Fig. 28), zwingt man Gas und Luft, sich in Windungen zu bewegen, ähnlich wie es in vielen Siemens - regeneratoren durch Ver - setzung der Steine über einander erreicht wird (vergl. oben Fig. 25).
In dem Ponsard - ofen lässt sich, wie aus der gegebenen Beschrei - bung sich leicht erklärt, eine sehr bedeutende Er - hitzung der Verbrennungs - luft erreichen, so dass der - selbe in seiner Wirkung dem Siemensofen kaum nachsteht; er hat vor die - sem den Vortheil voraus, dass die Zugrichtung un - verändert bleibt, ein Um - stand, der allerdings in manchen Fällen die Con - struction wie die Bedie - nung des Ofens erleich - tert; und er ermöglicht eine fernere Verwendung der
Abhitze zur Kesselheizung, was bei den Siemensöfen unmög - lich ist.
Dagegen ist die Herstellung wie die Reinigung und Reparatur des Ponsard’schen Lufterhitzers schwierig und kostspielig; trotz der von dem Erfinder angewendeten sorgfältigen Zusammenfügung der Steine ist es jedenfalls unvermeidlich, dass infolge der wechselnden Ausdehnung und Zusammenziehung in den Wänden der Kanäle Risse entstehen, durch welche die Luft, den kürzeren Weg wählend, aus - treten kann, um sich mit den abwärts ziehenden Verbrennungsgasen zu mischen, ohne ihre Bestimmung zu erfüllen.
Dieser Uebelstand ist es hauptsächlich, welcher sich einer aus - gedehnteren Anwendung der übrigens vorzüglichen Ponsardöfen ent - gegen gestellt hat und es erklärlich macht, dass dieselben bislang fast126Die Oefen und feuerfesten Materialien.nur auf französischen Eisenwerken, im Vaterlande des Erfinders, in Benutzung gekommen sind.
A. Pütsch’s Feuerung. Dieselbe, neuer als die zuletzt be - sprochenen Constructionen, ist in Fig. 30 und 31 dargestellt. A ist ein Generator, welcher, entsprechend der Verschiedenheit des zur Ver - wendung kommenden Brennstoffes, verschiedene Abweichungen zeigen kann, in jedem Falle aber in unmittelbarer Nähe des Ofens angeordnet wird. C ist der Herd des Ofens; von diesem gelangen die Gase durch einen Kanal b nach dem Raume D, in welchem neben einander zwei abwärts führende Oeffnungen d1 d2 angeordnet sind. Durch einen von
aussen beweglichen horizontalen Schieber wird je eine dieser Oeffnungen verschlossen, während die andere geöffnet ist. Diese Oeffnungen stehen in Verbindung mit unter dem Ofen angeordneten geräumigen, voll - ständig von einander geschiedenen Kanälen E1 E2 (die in Fig. 31 theil - weise sichtbare Scheidewand zwischen beiden Kanälen verläuft bis zur Stirnwand des Ofens zwischen den Oeffnungen d1 und d2 hindurch). In jedem dieser Kanäle ist durch eingesetzte Steine ein Wärmespeicher, ähnlich den Siemens’schen Regeneratoren angeordnet; und durch Stellung der erwähnten Schieber sowie der Wechselklappe F bewirkt man, dass die Gase abwechselnd den einen und den andern dieser Wärmespeicher heizen.
127Die verschiedenen Ofengattungen.Die Verbrennungsluft wird zunächst durch die Oeffnung f (Fig. 31) angesaugt, tritt dann je nach der Stellung der Wechselklappe F in den Horizontalkanal e1 oder e2, erhitzt sich in dem zuvor geheizten Wärme - speicher E1 oder E2 und gelangt durch eine der beiden Oeffnungen g1 und g2, von denen die zweite wiederum durch einen Schieber ver - schlossen gehalten wird, in den Raum G, um von hier unter dem Herde des Ofens hin durch den Kanal a nach B zu strömen, wo sie sich mit dem aus A kommenden Gase vereinigt. So findet, wie bei den Sie - mensöfen, durch Umsteuerung der Schieber und Wechselklappe F eine abwechselnde Erhitzung der Wärmespeicher durch die abziehenden Gase und der zutretenden Luft durch die aufgespeicherte Wärme statt; aber die Zahl der Wärmespeicher (Regeneratoren) ist hier gegenüber den Siemens’schen Oefen auf die Hälfte verringert, wodurch die Con - struction einfacher und billiger wird; die Flammenrichtung bleibt unver - ändert, und die von den Gasen aus dem Generator mitgebrachte Wärme wird ausgenutzt.
Bei Anwendung des Ofens für solche Zwecke, welche eine hohe Temperatur erheischen, dürfte eine geänderte Führung der heissen, aus den Wärmespeichern kommenden, Luft erforderlich sein. Derartige Oefen erfordern eine Kühlung des Herdes von unten durch hindurchstreichende kalte Luft, damit derselbe vor raschem Wegschmelzen geschützt sei (vergl. u. a. den in Fig. 19 — 24 abgebildeten Ofen); bei dem Pütsch - ofen in der abgebildeten Anordnung wird der Herd nicht nur nicht gekühlt, sondern durch die erhitzte Luft noch obenein von unten erwärmt.
Wenn auf dem Herde eines Flammofens chemische Einwirkungen hervorgebracht werden sollen, sei es, dass verschiedene feste oder flüssige Körper dort gemischt sind und auf einander wirken sollen, sei es, dass durch die vorüberziehenden Gase oxydirende oder reducirende Einflüsse geübt werden sollen, so wird man bei den Oefen der bisher besprochenen Art mit fest stehendem Herde meistens genöthigt sein, durch Rühren, Umschaufeln oder dergleichen eine stetig erneuerte Be - rührung der auf einander wirkenden Körper herbeizuführen. Diese Arbeit wird entbehrlich, wenn man den Herd selbst durch eine mecha - nische Vorrichtung in eine solche Bewegung versetzt, dass auch die auf demselben angehäuften Körper in Bewegung gerathen, sich mischen, ihre Oberfläche erneuern. Für die Lösung dieser Aufgabe sind die Herdflammöfen mit beweglichem (drehbarem oder schwingendem) Herde bestimmt. Die Oefen mit drehbarem Herde pflegen Drehöfen, die - jenigen mit schwingendem Herde Schaukelöfen genannt zu werden.
Der Form des Herdes gemäss lassen sich hierbei zwei Haupt - gruppen unterscheiden.
a) Cylinderöfen oder Eiöfen. Der Herd hat cylinderähnliche (gewöhnlich tonnenartige) oder auch eiförmige Gestalt. Die Bewegung erfolgt fast immer durch Drehung um die Achse des Herdes, welche horizontal oder geneigt sein kann. Die meisten der hierher gehörigen Oefen dienen ganz besonderen Zwecken und werden deshalb bei128Die Oefen und feuerfesten Materialien.Besprechung des betreffenden Processes ausführlichere Erörterung finden.
b) Telleröfen. Der Herd ist tellerartig geformt und dreht sich entweder um seine Achse, die in diesem Falle eine schwache Neigung gegen die Vertikale zu haben pflegt, oder schwingt in horizontalen Zapfen. Ein Ofen der ersteren Art, von Pernot construirt und für verschiedene Zwecke verwendet, ist in Fig. 32 und 33 abgebildet. l ist der Herd, aus starkem Eisenblech construirt und mit einem geeigneten feuerfesten Material ausgefuttert. In der Mitte desselben sitzt die Achse
d, in einer Nabe h der starken Eisenplatte e drehbar. Zur Unter - stützung des Herdes dienen ausserdem die Rollen c c, welche auf einer entsprechend geformten Bahn der Platte e laufen. An dem äusseren Umfange des Gussstückes a, auf welchem der Herd befestigt ist, befindet sich der Zahnkranz b, im Eingriffe mit einer Schraube k, welche von aussen her vermittelst einer Transmission gedreht wird und die Drehung auf den Zahnkranz und somit auf den Herd selbst überträgt. Die Platte e wird von Rädern f f getragen, welche es ermöglichen, den ganzen Herd nebst Zubehör wie einen Wagen aus dem Ofen seitlich heraus zu schieben, wenn Reparaturen vorgenommen werden sollen und in ähnlichen Fällen. Damit aber während des Betriebes ein dichter Anschluss des Herdes an den feststehenden Theil des Ofens erzielt werde, ohne dass jene Bewegung des Wagens erschwert werde, ruht die Platte e nicht unmittelbar auf den Rädern, sondern auf Hebeln mit Gegengewichten, wie in Fig. 33 erkennbar, welche den Herd empor - drücken und solcherart den dichten Anschluss herstellen, sobald der Wagen an Ort und Stelle ist, sich aber unschwer anheben lassen, wenn der Herd herausgefahren werden soll. i sind die Schienen, auf welchen129Die verschiedenen Ofengattungen.der Wagen läuft, m ist die Feuerung des Ofens, die beliebig als directe oder Gas-Feuerung eingerichtet sein kann, o der Fuchs.
Die geneigte Stellung der Herdachse bewirkt, dass, wenn flüssige Körper sich auf dem Herde befinden, sie sich an der tiefsten Stelle desselben sammeln, statt auf der ganzen Herdfläche ausgebreitet oder vermöge der Centrifugalkraft während der Drehung nach dem Rande hin getrieben zu werden. Hierdurch wird einestheils die gleichmässige Mischung verschiedenartiger Körper befördert, anderntheils auch der Herd selbst, da er an der höchsten Stelle unbedeckt ist, während der
Drehung nach und nach vollständig der unmittelbaren Einwirkung der Flamme preisgegeben und hierdurch stark erhitzt.
Der ersparten menschlichen Arbeit bei Benutzung von Drehöfen steht der erforderliche Aufwand an mechanischer Arbeit, sowie die grössere Kostspieligkeit der Anlage gegenüber. Ausserdem ist die An - wendung jener Oefen naturgemäss auf solche Fälle beschränkt, wo Mischungen herbeigeführt oder die Oberfläche eines flüssigen Körpers stetig erneuert werden soll. Es erklärt sich hieraus, dass die Drehöfen in weit selteneren Fällen als Oefen mit feststehendem Herde zur An - wendung gelangen.
Bei den mannigfachen Formen des Flammofens ist sein Wirkungs - grad ein sehr verschiedener. Er wird günstiger sein, wenn, wie bei den Siemensöfen und Ponsardöfen, ein Theil der Abhitze wiederLedebur, Handbuch. 9130Die Oefen und feuerfesten Materialien.in den Ofen zurückgeführt wird als wenn, wie bei den Oefen mit directer Feuerung, dieselbe für den eigentlichen Ofenprocess verloren geht; er wird ferner günstiger sein, wenn der zu erhitzende Körper auf eine grosse Fläche ausgebreitet als wenn er in einem kleinen Raume zusammengedrängt oder gar in einen Tiegel eingeschlossen ist.
Auch die am günstigsten arbeitenden Flammöfen besitzen indessen einen nicht unerheblich niedrigeren Wirkungsgrad als direct wirkende Schachtöfen mit entgegengesetzter Bewegungsrichtung der wärmeab - gebenden und zu erhitzenden Körper. Der Grund hierfür liegt theils in dem Umstande, dass die Aussenfläche der Flammöfen im Verhält - nisse zu ihrem nutzbaren Rauminhalte d. h. zu der Menge der in ge - wissen Zeiträumen zu verarbeitenden Körper, beträchtlich ist, haupt - sächlich aber in dem Wegfalle jener für den direct wirkenden Schacht - ofen so charakteristischen Bewegung der zu erhitzenden Körper dem heissen Gasstrome entgegen, welche eine allmähliche Erhitzung durch die Abhitze und dadurch eine sehr günstige Ausnutzung der Wärme ermöglicht.
Bei Herdflammöfen mit directer Feuerung und directer Erhitzung pflegt der Wirkungsgrad 0.08 — 0.10 zu betragen; bei Gasfeuerung mit Zurückführung der Abhitze durch die Verbrennungsluft beziehentlich durch die Gase (Siemens’sche, Ponsard’sche Oefen) steigt derselbe auf 0.14 — 0.18; bei Anwendung von Tiegeln sinkt er — selbst in Sie - mensöfen — auf 0.03 — 0.04, und wenn directe Feuerung dabei an - gewendet wird, auf 0.02.
In dem Vorstehenden war nur von dem Profile und der Verwendung des innern Raumes der Oefen, welcher zur Wärmeerzeugung und Wärmeabgabe bestimmt ist, sowie von den Beziehungen zwischen der Form dieses Raumes und seiner Bestimmung die Rede. Dieser innere Raum nun ist naturgemäss von einem Ofenkörper eingeschlossen, welcher vollständig oder zum grössten Theile aus Mauerwerk zu bestehen pflegt, und dessen Herstellung (Einbau des Ofens) alle Aufmerksamkeit des Praktikers erfordert, wenn der Ofen seine Bestimmung erfüllen soll. Denn jener Ofenkörper, der ja erst den eigentlichen Ofen bildet, muss widerstandsfähig genug sein, um nicht durch die auf ihn wirkenden, oft recht beträchtlichen physikalischen und chemischen Einflüsse (Aus - dehnung durch die Wärme und Zusammenziehung beim Erkalten, Weg - schmelzen u. v. a.) zerstört oder unbrauchbar gemacht zu werden; er darf aber auch, wenn er als zweckmässig bezeichnet werden soll, in seiner ganzen Einrichtung nicht zu schwerfällig und kostspielig sein und soll andererseits auch nicht Veranlassung zu vermeidlichen, dem Zwecke des Ofens nachtheiligen Wärmeverlusten geben.
Je höher die in einem Ofen entwickelte Temperatur ist, desto leichter sind natürlich alle dieser Temperatur ausgesetzten Theile des Ofens dem Wegschmelzen unterworfen. Man verwendet daher zur Her - stellung des Ofens oder wenigstens des Ofeninnern in allen den Fällen, wo dunkle Rothgluth überschritten wird, sogenannte feuerfeste Mate - rialien, von deren Beschaffenheit unten ausführlicher die Rede sein131Einbau der Oefen.wird. Da es aber keinen Körper giebt, welcher in den hohen Tempe - raturen, und unter den chemischen Einflüssen, welche in den Oefen des Eisenhüttengewerbes vielfach sich geltend machen, durchaus feuer - fest, unschmelzbar wäre, so kühlt man vielfach künstlich die der Er - hitzung vorzugsweise ausgesetzten Stellen, sei es durch äussere Beriese - lung mit Wasser, sei es, indem man in die Ofenwand entsprechend geformte Hohlstücke aus Gusseisen, Bronze, Schmiedeeisen einlegt, durch welche ununterbrochen kaltes Wasser hindurchfliesst. Letztere Methode ist jedenfalls die vorzüglichere und ist gefahrlos, sobald man Sorge trägt, dass das betreffende Kühlstück vollständig mit Wasser gefüllt bleibt (indem man das von einem höher gelegenen Behälter kommende Wasser an der tiefsten Stelle ein - und an der höchsten austreten lässt) und das Wasser ununterbrochen zu - und abfliesst, so dass seine Temperatur nicht über 40 — 50°C. steigt. Unläugbar ist mit einer solchen Kühlung ein Wärmeverlust verknüpft, dessen Höhe sich ohne Schwierigkeit aus der Temperaturzunahme und Menge des ver - brauchten Kühlwassers berechnen lässt; dieser Nachtheil ist aber ver - schwindend klein gegen die durch die Kühlung erreichte grössere Halt - barkeit vieler Oefen, und zahlreiche Erfahrungen beweisen, dass auch eine sehr weit getriebene Kühlung eines Ofens selten im Stande ist, eine merkliche Beeinträchtigung der Wärmeausnutzung (des Wirkungs - grades des Ofens) herbeizuführen.
Statt des Wassers bedient man sich auch wohl der Luft als Küh - lungsmittel, wenn eine weniger starke Kühlung erforderlich ist, und benutzt nicht selten die hierbei erhitzte Luft später als Verbrennungs - luft bei der Heizung des Ofens. In dieser Weise kühlt man häufig den Herdboden und die Seitenwände von Herdflammöfen, die Wände der Gasgeneratoren. Da die Luft jedoch 770 mal leichter als das Wasser und ihre specifische Wärme nur = 0.237 ist, so ist die kühlende Wirkung des gleichen Volumens Luft auch ganz bedeutend geringer als die des Wassers, und ein sehr rascher Luftwechsel ist nöthig, wenn überhaupt eine Wirkung erreicht werden soll.
Von Wichtigkeit ist die Bemessung der richtigen Wandstärke eines Ofens. Es kommen hierbei vornehmlich zwei Gesichtspunkte in Betracht: erstens die Standfestigkeit und Haltbarkeit des Ofens und zweitens die durch Wärmetransmission hervorgerufenen Wärmeverluste bei zu dünnen Wänden.
Bis vor nicht allzu langer Zeit legte man auf den zuletzt genannten Gesichtspunkt den grösseren Werth und gab deshalb Oefen, in denen beträchtliche Wärmemengen entwickelt werden und eine hohe Tempe - ratur herrschen soll, weit stärkere Wände als lediglich für ihre Halt - barkeit nothwendig gewesen sein würde. Dadurch wurde der Ofen oft ausserordentlich schwerfällig und kostspielig; und die Haltbarkeit des Ofens wurde oft geringer als bei weniger starken Wänden. Um diese Thatsache zu verstehen, möge man sich einestheils vergegenwär - tigen, dass eine dicke Mauer, wenn sie einseitig erhitzt und abgekühlt wird, leichter Risse bekommt als eine dünnere, welche gleichmässiger erwärmt wird und leichter der stattfindenden Ausdehnung und Zusam - menziehung nachgiebt; anderntheils, dass Ofentheile, die von dicken, schlecht wärmeleitenden Wänden umgeben und einer hohen Temperatur9*132Die Oefen und feuerfesten Materialien.ausgesetzt sind, auch selbst stärker hierbei erhitzt werden und daher dem Wegschmelzen weit eher unterworfen sind, als wenn die Wände dünner sind und dabei unter dem Einflusse der umgebenden Luft auch kühler als jene gehalten werden.
Ausserdem lehrte nun aber allmählich die Praxis, dass jene Ein - flüsse auf die Ersparung an Wärme im Ofen, die man früher von der Anwendung dicker Wände als selbstverständlich erwartete, bei weitem nicht so bedeutend sind, als man allerdings im ersten Augenblicke anzunehmen versucht ist; ja es zeigte sich nicht selten, dass ein Ofen mit dünneren Wänden zur Durchführung desselben Processes nicht mehr Brennstoff erforderte als ein anderer mit dicken Wänden.
Es lassen sich verschiedene Ursachen für diese Erscheinung an - führen.
In einem Ofen mit rascher Verbrennung, in welchem also die erzeugten Gase mit grosser Geschwindigkeit sich fortbewegen, wie es thatsächlich bei den meisten Oefen für metallurgische Zwecke der Fall ist, bildet die durch die Wände des Ofens hindurch verloren gehende Wärme, auch wenn sie an und für sich nicht unbedeutend sein sollte, doch immerhin einen nur geringen Theil der überhaupt entwickelten und von den Gasen mitgenommenen Wärme; eine Vermehrung oder Verminderung der ersteren beeinflusst die gesammte Wärmeausnutzung im Ofen daher auch nur in unbedeutendem Maasse. Bei einem Schacht - ofen mit senkrechter Achse kommt noch ein anderer Umstand hinzu. Man kann sich denselben angefüllt denken mit einer sich aufwärts bewegenden und stetig sich erneuernden Gassäule und einer sich abwärts bewegenden Säule aus Stücken fester Körper (Brennstoffe, Erze u. s. w.), welche von jener Gassäule durchdrungen wird. Beide sind schlechte Wärmeleiter, die Gase an und für sich, die Säule der festen Körper, weil sie aus einzelnen sich nur unvollkommen berührenden Stücken besteht, zwischen denen wieder Gase sich befinden. Die Abkühlung von den Wänden des Ofens her würde daher, auch wenn jene Körper nicht in Bewegung wären, nur sehr allmählich auf die im Inneren be - findlichen Theile des Ofeninhalts einwirken können; jene stetige Erneue - rung der sich bewegenden Schichten aber bringt es mit sich, dass diese Abkühlung nur in einer sehr geringen Entfernung von den Wänden noch bemerkbar bleibt, den bei weitem grössten Theil des Ofenquer - schnittes aber unbeeinflusst lässt. Es entsteht gewissermaassen an den Wänden eine schmale ringförmige Uebergangszone, innerhalb welcher die Temperatur sehr rasch von aussen nach innen steigt. So erklärt es sich unschwer, dass man thatsächlich im Stande ist, in einem voll - ständig aus Eisenblech ohne irgend einen Einsatz aus schlechteren Wärmeleitern (feuerfesten Steinen) hergestellten Ofen, welcher ringsum von Wasser gekühlt ist, Eisen zu schmelzen und auf Weissgluth zu erhitzen, ohne dass der Brennstoffverbrauch übermässig gross wäre und ohne dass der Eisenblechmantel Schaden leidet. 1)Berg - und hüttenm. Ztg. 1878, S. 149.
Gestützt auf derartige Erfahrungen nimmt man mit vollem Rechte bei neueren Ofenconstructionen nicht die Verhinderung der Wärme -133Einbau der Oefen.transmission, sondern die Haltbarkeit des Ofens als Ausgangspunkt für die Bemessung der Wandstärken und erhält dabei erheblich leichtere, billigere Oefen als in früherer Zeit. Nur bei Oefen mit langsamer Verbrennung in grossen Räumen und ununterbrochenem Betriebe, in denen also das Verhältniss der durch die Wände hindurchgehenden Wärme zu der überhaupt entwickelten bedeutender ist als gewöhnlich, würden dickere Wände, als gerade für die Haltbarkeit nothwendig ist, von Vortheil sein können (Trockenöfen der Eisengiessereien).
Da, wie oben erwähnt wurde, der innere Theil der Oefen aus feuer - festem Materiale hergestellt wird, dieses aber erheblich kostspieliger zu sein pflegt als gewöhnliches Ziegel - oder Bruchsteinmauerwerk, so bildet man wohl, wenn aus besonderen Gründen dicke Wände nöthig sind, dieselben aus zwei Schichten, einer innern aus feuerfestem Material, das Futter oder bei Schachtöfen der Kernschacht genannt, und einer äussern aus gewöhnlichem Mauerwerke, welche das Rauhgemäuer heisst. Um der grösseren Ausdehnung des stärker erhitzten Futters Rechnung zu tragen, werden beide Schichten ohne Verband unter ein - ander aufgeführt; nicht selten lässt man, wo es ohne Beeinträchtigung der Haltbarkeit des Ofens geschehen kann, zwischen ihnen einen Zwi - schenraum von einem oder mehreren Centimetern Breite, der entweder nur mit Luft gefüllt bleibt oder auch wohl mit Asche, Schlackenstück - chen oder anderen schlechten Wärmeleitern ausgefüllt wird (Füllung).
Bei dem Aufbaue eines aus Rauhgemäuer und Futter bestehenden Ofens wird zunächst das erstere fertig gestellt und dann das Futter eingesetzt.
Um den nachtheiligen Einflüssen der Ausdehnung und Zusammen - ziehung des Ofengemäuers bei wechselnder Temperatur entgegen zu wirken, pflegt man die Oefen mit einer eisernen Rüstung zu ver - sehen, welche der äussern Form des Ofens entsprechend verschieden eingerichtet ist. Für Schachtöfen mit kreisförmigen Querschnitten be - nutzt man nicht selten einen aus Eisenblech zusammengenieteten Mantel; oder man begnügt sich mit ringförmigen, um den Ofen herum gelegten, Ankern. Herdflammöfen pflegt man mit senkrecht stehenden, guss - eisernen Platten an den Seitenwänden einzufassen, welche durch schmiede - eiserne, oberhalb und unterhalb des Gemäuers hindurchgehende Quer - anker zusammen gehalten werden und zugleich für den Schub der gewölbten Decke den nöthigen Widerstand bilden. Wegen der leichteren Anbringung dieser Platten pflegt man den Herdflammöfen äusserlich einen rechtwinkligen Grundriss zu geben.
Da jede Fuge, jeder Riss in dem Ofenfutter den im Innern herr - schenden zerstörenden Einflüssen eine vergrösserte Oberfläche, einen neuen Angriffspunkt darbietet, so muss man der Herstellung dieses Futters eine um so grössere Aufmerksamkeit widmen, je kräftiger jene Einflüsse sind, je höher insbesondere die herrschende Ofentemperatur ist. Das Einsetzen jenes Futters heisst das Zustellen des Ofens. Es giebt hierfür zwei verschiedene Methoden.
Bei der einen Methode wird die als Material für die Zustellung bestimmte Substanz im angefeuchteten, plastischen Zustande mit Hilfe von Schablonen und Modellen erst innerhalb des Ofens selbst in die134Die Oefen und feuerfesten Materialien.erforderliche Form gebracht, mit eisernen Stampfern festgestampft, dann allmählich getrocknet. 1)Die Ausführung des Verfahrens im besondern wird bei der Besprechung der einzelnen Processe der Eisendarstellung mehrfach erwähnt werden.Es ist also erforderlich, Körper zu verwenden, welche jene hierfür erforderliche Eigenschaft der Bildsamkeit besitzen (sogenannte Masse, daher Massezustellung); der Hauptvortheil dieses Verfahrens liegt in der Vermeidung aller Fugen. Das nöthig werdende Trocknen aber erfordert eine ziemlich lange Zeit, während welcher der Ofen ausser Benutzung bleiben muss, und wenn es nicht mit der nöthigen Sorgfalt geschieht, entstehen Risse, die unter Umständen ge - fährlicher sein können als Fugen einer gemauerten Zustellung. Die ganze Arbeit erfordert grosse Umsicht und Erfahrung.
Bei der zweiten, durchschnittlich weit häufiger angewendeten, Methode werden Steine, natürlich vorkommende oder künstlich dar - gestellte, zur Herstellung des Futters durch Aufmauerung in Verband benutzt. Wo das Ofenprofil gekrümmte Linien zeigt, müssen diese Steine der betreffenden Form entsprechend gestaltet sein (Façonsteine), damit ein guter Verband und dichter Anschluss erzielt werde.
Aber auch wenn die Steine im Grossen und Ganzen derartig vor - gearbeitet sind, dass sie dieser Bedingung entsprechen, schliessen sie doch niemals so dicht zusammen, dass nicht beim Einlegen selbst ein Nacharbeiten erforderlich wäre. Man bewirkt dasselbe am vollkommen - sten, indem man Stein an Stein schleift, bis beide genau an einander passen und die Fuge vollständig dicht schliesst.
Als Bindemittel beim Einbauen der Steine benutzt man am geeig - netsten das beim Schleifen derselben entstehende Mehl, welches mit etwas Wasser, unter Umständen unter Zusatz von etwas Thon, zu einem wässerigen Brei angerührt wird. Wollte man nun aber, wie es bei Herstellung von gewöhnlichem Mauerwerk üblich ist, die Steine förm - lich in eine Lage dieses Mörtels einbetten, so würde nicht allein jener durch Schleifen erzielte dichte Anschluss der benachbarten Steine wieder beeinträchtigt werden, sondern die zwischen den Steinen befindliche dicke Lage des Bindemittels würde beim Trocknen und Erhitzen zu - sammenschwinden, Risse bekommen, theilweise herausfallen und eine klaffende Fuge hinterlassen. Das gesammte Mauerwerk würde in Kurzem zerstört sein. Man taucht deshalb den einzulegenden Stein mit den betreffenden Flächen nur eben in die als Bindemittel dienende flüssige Masse, bringt ihn dann an Ort und Stelle und reibt ihn nun so lange hin und her, bis ein genauer Anschluss an die benachbarten, vorher eingelegten Steine erreicht ist. Das Bindemittel (der Mörtel) hat eben nur den Zweck, eine vollständige Ausfüllung der etwa zufällig ge - bliebenen Zwischenräume zu bewirken, und die Festigkeit des Gemäuers muss vorwiegend durch guten Verband erzielt werden.
Unter feuerfesten Materialien versteht man diejenigen zum Ofenbau benutzten Körper, welche fähig sind, den in den Oefen für technische135Die feuerfesten Materialien.Zwecke entwickelten höheren Temperaturen, sowie den in diesen höheren Temperaturen zur Geltung gelangenden physikalischen und chemischen Vorgängen längere Zeit hindurch zu widerstehen. Diese Vorgänge sind ausser der einfachen Schmelzung die Ausdehnung und Zusammen - ziehung bei wechselnder Temperatur, die Berührung mit anderen hoch - erhitzten Körpern und die dabei gegebene Gelegenheit, mit diesen Ver - bindungen von niedrigerem Schmelzpunkte einzugehen; u. a. m.
Es folgt hieraus, dass der Begriff der Feuerfestigkeit keineswegs ein scharf umgrenzter, sondern vielmehr abhängig ist von der Art des Processes, bei dessen Durchführung die feuerfesten Materialien benutzt werden sollen. Ein Körper, der in dem einen Falle ausreichend haltbar ist, kann in einem andern Falle vollständig unbrauchbar sein, wenn entweder die Temperatur höher ist oder wenn andere chemische Ein - flüsse sich geltend machen. Ein an und für sich fast unschmelzbarer Körper wird nicht selten verhältnissmässig leicht schmelzbar, wenn er in Berührung mit gewissen anderen Körpern — beispielsweise Asche von bestimmter Zusammensetzung — gebracht wird. Es folgt hier - aus, dass die Wahl des feuerfesten Materials abhängig sein muss von der Art des durchzuführenden Processes, und zwar ebensowohl von der dabei entwickelten Temperatur an und für sich, als von den während des Processes herr - schenden chemischen Einflüssen.
Die feuerfesten Materialien kommen entweder als bestimmte Ge - steine, die nur noch einer äusseren Bearbeitung (Formgebung) bedürfen, um verwendbar zu sein, in der Natur vor, oder sie werden — und zwar in weit grösseren Mengen als jene — künstlich aus natürlich vorkommenden mineralischen Rohstoffen dargestellt.
Die Grundbestandtheile der meisten feuerfesten Materialien sind folgende:
Kieselsäure (Quarz), an und für sich fast unschmelzbar.
Thonerde, im reinen Zustande auch in den höchsten Temperaturen kaum sinternd und nach Bischof noch schwieriger schmelzbar als Kieselsäure.
Kalkerde und Magnesia. Beide sind an und für sich un - schmelzbar.
Eisenoxyd und Eisenoxyduloxyd. Beide Verbindungen erweichen nur in sehr hoher Temperatur und werden daher mitunter als feuerfeste Materialien benutzt, wo die Eigenthümlichkeit des Pro - cesses, insbesondere der beabsichtigten chemischen Wirkungen, die An - wendung anderer Körper ausschliesst. Eisenoxyd giebt in hoher Tempe - ratur einen, wenn auch geringen, Theil seines Sauerstoffgehaltes ab, ohne jedoch dadurch an Strengflüssigkeit einzubüssen.
Selten oder nie gelangen jedoch diese genannten Grundbestand - theile der feuerfesten Materialien im ganz reinen Zustande zur Ver - wendung. Auch die natürlich vorkommenden, als feuerfestes Material brauchbaren Gesteine enthalten neben einander stets mehrere jener Stoffe in mechanischer Mengung, theilweise auch wohl in chemischer Vereinigung (Thonerde im reinen Zustande z. B. kommt überhaupt nie136Die Oefen und feuerfesten Materialien.vor, sondern stets in chemischer Verbindung mit Kieselsäure als „ Thon “). Die reinen Körper würden nicht die erforderliche Haltbarkeit besitzen, sie würden reissen, springen, in Pulver zerfallen.
Durch diesen Gehalt an Nebenbestandtheilen kann nun allerdings, indem dadurch die Gelegenheit zur Entstehung chemischer, in niedrigerer Temperatur schmelzender Verbindungen gegeben ist, die Feuerfestigkeit des betreffenden Körpers mehr oder weniger beeinträchtigt werden. Kieselsäure kann sich mit Thonerde, Kalkerde, Magnesia u. s. w. zu schmelzbaren Silikaten vereinigen; Eisenoxyd und Kalkerde liefern ebenfalls, unter gewissen Verhältnissen zusammengebracht, eine schmelz - bare Verbindung; u. s. f.
Die Schmelztemperatur solcher gemengten Körper ist nach der Zusammensetzung des Gemenges verschieden; sie liegt im Allgemeinen um so höher, je mehr der eine der im Gemische befindlichen, an und für sich unschmelzbaren, Körper seiner Menge nach vorwiegt und sinkt, wenn der Gehalt des zweiten Körpers steigt und sich dem des erstern nähert. Die Schmelztemperatur pflegt bedeutend erniedrigt zu werden, wenn neben jenen zwei Körpern ein dritter oder vierter in das Gemenge eintritt.
Ein Gemenge von reinem Quarz mit Eisenoxyd, Kalkerde, Mag - nesia bleibt unschmelzbar, so lange nur einer dieser letzteren Körper zugegen ist, selbst wenn die Menge desselben bis 10 Proc. beträgt; es wird sofort schmelzbar, wenn ein Theil desselben durch Thonerde ersetzt wird. Ein im reinen Zustande fast unschmelzbares Thonerdesilikat wird schmelzbar, wenn Magnesia, Kalk, Eisen, Alkalien u. s. w. hinzu - treten; u. s. f.
Es folgt hieraus, dass, obschon die Anwesenheit zweier verschiedener Körper, eines Haupt - und eines Nebenbestandtheiles, in den feuerfesten Materialien aus den angeführten Gründen gewöhnlich unerlässlich ist, doch die zufällige Anwesenheit dritter Körper, welche mit jenen chemische Verbindungen einzugehen fähig sind, auch bei kleinen Mengen derselben höchst nachtheilig auf die Feuerbeständigkeit einwirkt, und man um so mehr Bedacht nehmen muss, nur solche Materialien zu verwenden, welche möglichst frei von solchen zufälligen Beimengungen sind, einer je höheren Temperatur das betreffende Material ausgesetzt werden soll.
Glücklicherweise wird der nachtheilige Einfluss der gleichzeitigen Anwesenheit zweier oder mehr verschiedenartiger Körper auf die Feuer - beständigkeit eines Materials durch den Umstand etwas abgemindert, dass in sehr vielen Fällen diejenige Temperatur, bei der aus einem Gemenge eine schmelzbare Verbindung entsteht, nicht unerheblich höher liegt als die Schmelztemperatur der bereits fertigen Verbindung. Man wird also in solchen Fällen Gemenge von zwei Körpern Temperaturen ohne Gefahr der Schmelzung aussetzen können, welche sie nicht ertragen würden, wenn sie sich unter den nämlichen Gewichtsverhältnissen bereits in chemi - scher Vereinigung befunden hätten.
137Die feuerfesten Materialien.Quadersandstein, aus Quarzkörnchen mit thonigem Bindemittel bestehend, bildet ein geschätztes Zustellungsmaterial für Holzkohlen - hochöfen und andere Zwecke, wo der Stein nicht mit einer allzu basi - schen Schlacke (welche denselben durch Auflösung von Kieselsäure angreifen würde) in Berührung kommt. Zu vermeiden sind Steine mit sogenannten eisenschüssigen, durch ihre braune Farbe kenntlichen Stellen. Beim Einbauen der Steine ist Rücksicht darauf zu nehmen, dass die Lagerungsflächen (Spaltungsflächen) normal gegen das Ofen - innere gerichtet sind, weil sonst leicht ein Abspalten der Stücke beim Erhitzen eintritt.
Puddingstein, abgerundete, nuss - bis faustgrosse Concretionen, oder Gerölle von Feuerstein mit feuerstein - oder hornsteinartigem Bindemittel verkittet. Derselbe kommt vorwiegend in England und Belgien vor und wird dort als feuerfestes Material benutzt.
Kieselschiefer, ein schiefriges, im Wesentlichen aus Quarzkörnern bestehendes Gestein von weissgrauer Farbe. Ein als Ofenbaumaterial besonders geschätztes Vorkommniss desselben wird in der Gegend von Brieg in Schlesien gefunden und mit Vorliebe für den Bau von Herd - flammöfen, insbesondere der Decke derselben, verwendet.
Granit mit ca. 72 Proc. Kieselsäure, 16 Proc. Thonerde, daneben Eisen, Kalkerde, Magnesia und Alkalien enthaltend, ist mitunter, wenn auch selten, als feuerfestes Material benutzt worden.
Ganister, ein bei Sheffield unter den Steinkohlenschichten sowie in der Gegend von Düsseldorf vorkommendes Gestein mit 1 — 7 Proc. Thonerde und Eisenoxyd, übrigens aus feinen Quarzkörnern bestehend, wird vielfach als Material zum Auskleiden der Bessemerbirnen be - nutzt. Gewöhnlich wird er für diesen Zweck zerkleint, mit wenig Thon als Bindemittel vermengt, mit Wasser angefeuchtet und, wie oben erwähnt, durch Einstampfen verarbeitet.
Dinassteine. Diese aus Quarzkörnern künstlich hergestellten, ausserordentlich werthvollen Steine für alle Zwecke, wo eine sehr hohe Temperatur entwickelt wird, ohne dass chemische Einflüsse, insbesondere die Einwirkung basischer Körper, sich geltend machen können, ver - danken ihren Namen dem Umstande, dass das ursprünglich für ihre Anfertigung benutzte Material von dem Dinasfelsen im Thale von Neath in Glamorganshire stammt. Sie bestehen aus Quarzkörnern — der eigentliche Dinasquarz enthält 97 Proc. Kieselsäure —, welche durch Mahlen des Quarzfelsens gewonnen, dann mit sehr wenig gebranntem Kalk (ca. 1 Proc.) und Wasser vermischt, zu Steinen geformt und ge - brannt werden.
Bauxit. Dieses, vorwiegend in Frankreich1)Der Name stammt von dem Fundorte Baux bei Arles. vorkommende Mineral enthält 50 — 65 Proc. Thonerde, 35 — 10 Proc. Eisenoxyd, daneben Kiesel -138Die Oefen und feuerfesten Materialien.säure (bis zu 25 Proc.), mitunter etwas Titansäure und Wasser. Nach dem Brennen, welches zur Austreibung des Wassers erforderlich ist, bildet es ein sehr widerstandsfähiges Material, welches zu einzelnen Zwecken des Eisenhüttenbetriebes, wo sich andere Körper weniger be - währten, benutzt wird. Man formt Ziegel daraus, brennt sie und benutzt sie zur Ausfutterung der Oefen.
Feuerfester Thon, Chamotte und Chamottesteine. Den Haupt - bestandtheil des unter dem Namen Chamotte ausserordentlich häufig und für die mannigfachsten Zwecke angewendeten Materials bildet der in der Natur vorkommende sogenannte feuerfeste Thon, im Wesentlichen bestehend aus einem Silikate der Thonerde mit mechanisch beigemengtem Quarze, daneben aber auch kleinere Mengen Eisenoxyd, alkalische Erden, Alkalien u. s. w. enthaltend. Wie aus Früherem hervorgeht, beeinträchtigt die Anwesenheit dieser fremden Körper die Feuerbestän - digkeit des Thones, und wenn ihr Gehalt eine gewisse Grenze über - schreitet, so verliert derselbe überhaupt die Brauchbarkeit für Her - stellung feuerfester Materialien. In den feuerfesten Thonen übersteigt der Gesammtgehalt an jenen Körpern (excl. des Wassers) selten 6 Proc. und bleibt in den besten Sorten gewöhnlich erheblich hinter dieser Ziffer zurück; in den gewöhnlichen für die Töpferei benutzbaren Thonen pflegt er ganz beträchtlich höher zu sein.
Das reine Thonerdesilikat, dessen Zusammensetzung jedoch inner - halb gewisser Grenzen schwankt, ist in den Temperaturen unserer Oefen unschmelzbar; sein Schmelzpunkt steigt mit dem Thonerdegehalte und die thonerdereichsten Thone sind daher für die Benutzung als feuerfeste Materialien durchschnittlich am werthvollsten. Der dem Thone mecha - nisch beigemengte Quarz vermag, wie sich von selbst versteht, die Feuerfestigkeit des Thones erst dann zu beeinträchtigen, wenn er mit demselben in chemische Vereinigung tritt, d. h. in das Silikat übergeht; diese Bildungstemperatur der Silikate liegt jedoch, wie schon oben angedeutet wurde, höher als ihre Schmelztemperatur und im Allgemeinen um so höher, je grösser die Menge der anwesenden Kieselsäure ist. Es folgt hieraus, dass dem Thone eine ziemlich beträchtliche Menge Quarz mechanisch beigemengt sein kann, ohne erheblich benachtheiligend auf die Feuerfestigkeit desselben einzuwirken.
Nach Analysen von Bischof enthielten z. B.:
Der Thonerdegehalt der meisten feuerfesten Thone schwankt von 25 — 35 Proc., der Kieselsäuregehalt (incl. des mechanisch beigemengten139Die feuerfesten Materialien.Quarzes) von 45 — 65 Proc., der Wassergehalt von 10 — 15 Proc. Es folgt aber aus dem oben Gesagten, dass die Bestimmung des Kiesel - säure - und Thonerdegehaltes allein nicht für die Feuerfestigkeit maass - gebend sein kann, sofern man nicht ermittelt, wie viel Kieselsäure im freien Zustande zugegen und wie viel an Thonerde gebunden ist. 1)Ueber die Ausführung der Untersuchung vergl. Bischof, die feuerfesten Thone. Leipzig 1876, S. 62 ff.
Alle Thone besitzen, wenn sie mit Wasser angefeuchtet sind, eine grosse Bildsamkeit, und die aus ihnen geformten Gegenstände erhärten bekanntlich, wenn sie getrocknet und gebrannt werden. Bei diesem Trocknen und Brennen aber zieht sich der Thon, insbesondere der feuer - feste Thon, während er seinen Wassergehalt entlässt, zusammen, er schwindet, und die Folge davon ist die Entstehung von Rissen.
Gebrannter Thon hat, auch wenn er aufs Neue mit Wasser an - gefeuchtet oder eingeweicht wird, seine Bildsamkeit eingebüsst und schwindet nicht mehr, wenn er abermals gebrannt wird.
Jene Eigenschaft des Schwindens und Reissens beim Trocknen und Brennen würde die Verwendung des Thones zur Herstellung feuer - fester Körper erheblich erschweren; man nimmt sie ihm oder führt sie doch auf ein bedeutend geringeres Maass zurück, indem man ihn mecha - nisch mit anderen Körpern in Körnerform vermengt, welche an und für sich wie in Berührung mit dem Thone unschmelzbar sind und Magerungsmittel genannt werden. 2)Sehr bildsamer Thon heisst fett, wenig bildsamer mager. Da jene Zusätze die Bildsamkeit verringern, heissen sie Magerungsmittel.
Die Wirkung dieser Magerungsmittel ist sehr einfach. Da inner - halb desselben Raumes um so weniger Thonmasse zugegen ist, je mehr Magerungsmittel man zugesetzt hatte, so wird auch die Schwindung entsprechend kleiner ausfallen. Zwischen den eingemengten Körnchen und dem sie umschliessenden Thone aber entsteht bei dem Schwinden des letzteren ein kleiner Zwischenraum; auf diese Weise erhält das Ganze eine gewisse Porosität, durch welche das Entweichen der sich bildenden Wasserdämpfe erleichtert wird, und welche zugleich die Sprödigkeit des gebrannten Thonkörpers abmindert. Derselbe erträgt deshalb auch leichter Temperaturveränderungen ohne zu reissen. Die Menge dieser Zusätze muss sich natürlich nach der Beschaffenheit des benutzten Thones richten und ist durchschnittlich um so grösser, je fetter derselbe ist. Nicht selten kann man mehr als doppelt so viel Magerungsmittel geben als die Menge des rohen Thones beträgt.
Als solche Magerungsmittel benutzt man vorwiegend folgende Körper.
Gebrannten feuerfesten Thon (Chamotte). Da derselbe, wie erwähnt, die Eigenschaft zu schwinden verloren hat, so bildet er ein vorzügliches Magerungsmittel. Derselbe wird entweder für diesen Zweck besonders hergestellt oder, was jedenfalls billiger ist, man zerkleinert die auf den Werken entstehenden Abfälle von schon benutzten feuer - festen Steinen, Tiegeln u. dergl. und benutzt sie für diesen Zweck.
Quarz. Dass derselbe mechanisch dem feuerfesten Thone bei - gemengt werden könne, ohne die Feuerbeständigkeit desselben erheblich zu verringern, wurde schon mehrfach erwähnt. Nicht alle Vorkomm -140Die Oefen und feuerfesten Materialien.nisse des Quarzes aber verhalten sich in dieser Beziehung ganz gleich. Sehr geeignet sind Feuersteine. Um die erforderliche, an und für sich schwierige Zerkleinerung derselben zu erleichtern, brennt man sie in irgend einem geeigneten Apparate (z. B. einem Eisensteinsröstofen) und begiesst sie dann, während sie noch heiss sind, mit Wasser.
Kohlenstoffhaltige Körper: Graphit, Koks - oder Holz - kohlenstückchen und dergleichen. Die Unschmelzbarkeit derselben macht sie zu einem in vielen Fällen sehr geeigneten Magerungsmittel. Am häufigsten wird, insbesondere für Anfertigung von feuerfesten Tiegeln, Graphit benutzt; die eigentlichen Graphittiegel bestehen oft zu zwei Drittel ihres Gewichtes aus Graphit mit einem Drittel Thon, dem unter Umständen auch noch andere Magerungsmittel schon beigemischt sind.
Bei der Auswahl des Graphits muss natürlich Sorge getragen werden, dass derselbe nicht selbst Körper enthalte, welche unter sich oder mit dem Thon leicht schmelzbare Verbindungen bilden: Alkalien, Erden, Eisenoxyd u. s. w.
Berühmt und für Schmelztiegelanfertigung geschätzt sind die Graphite von Passau in Bayern, Ceylon, Sibirien, Krumau in Böhmen.
Einige Graphite werden durch Schlämmen, andere durch Glühen für sich allein oder mit Alkalien und späteres Behandeln mit Säuren von ihren schädlichen Beimengungen befreit. Die Beschaffenheit des Graphits selbst kann nur darüber entscheiden, welcher Weg für die Reinigung der geeignetste sei.
Der mit den Magerungsmitteln versetzte und mit etwas Wasser angefeuchtete feuerfeste Thon wird entweder als sogenannte „ Masse “zum Ausstampfen der Oefen benutzt, wie oben erwähnt wurde, oder man verwendet ihn zur Herstellung feuerfester Steine (Chamottesteine) durch Einschlagen beziehentlich Pressen in Formen. Von der Ge - winnung des Thones an bis zur Erlangung des fertigen feuerfesten Steines reihen sich eine grössere Zahl Arbeiten an einander, welche zum Theil die Anwendung maschineller Hilfsmittel erfordern. Der aus - gegrabene Thon wird zunächst seiner Beschaffenheit nach sortirt, durch Ausklauben grösserer Stücke fremder Körper so viel als thunlich ge - reinigt und dann häufig längere Zeit hindurch, oft Jahre lang, den Einwirkungen der Atmosphärilien ausgesetzt, wobei manche der schäd - lichen Beimengungen in lösliche Salze umgewandelt und durch das Regenwasser ausgelaugt werden. Der Thon wird dann getrocknet, in einem Walzwerke oder Kollergange gemahlen und gesiebt. Hierauf folgt der Zusatz der ebenfalls entsprechend vorbereiteten Magerungsmittel und das Einsumpfen, d. h. der Zusatz von soviel Wasser, dass das Ganze die erforderliche Bildsamkeit erhält, ohne allzu feucht zu sein, und die gleichmässige Mischung. Auch für die letztere Arbeit, das gleichmässige Durcharbeiten des Thones, benutzt man in grösseren Fabriken maschinelle Vorrichtungen (Thonschneider). Die solcherart vor - gerichtete Masse wird nun geformt, sei es durch Einstampfen von Hand, sei es mit Hilfe von Pressen. Hierauf folgt das Trocknen, zu - nächst an der Luft oder in ganz schwach (20 — 25°C. ) erwärmten Räumen, dann in immer heisseren Räumlichkeiten, schliesslich das Brennen in besonderen Oefen.
Dieselben werden im rohen Zustande ziemlich selten verwendet. Kalkstein und Dolomit, obschon unschmelzbar, eignen sich doch nicht gut ohne Weiteres zur Benutzung als feuerfeste Materialien, da die bei ihrer Erhitzung stattfindende Kohlensäureentwickelung ein Zer - fallen der Steine herbeiführen würde; Serpentin, Speckstein, Talk - schiefer und ähnliche magnesiareiche Gesteine sind mitunter wohl, doch nicht häufig, als feuerfeste Materialien benutzt. Ihr Wassergehalt und das Entweichen desselben in hoher Temperatur wird immerhin ihre Verwendung für diesen Zweck erschweren.
Eine grosse Wichtigkeit dagegen haben in neuerer Zeit die so - genannten basischen Ziegel oder allgemein basischen feuerfesten Materialien, welche der Hauptsache nach aus Kalkerde und Magnesia oder auch aus Magnesia ohne Kalkerde, mitunter auch aus Kalkerde ohne Magnesia mit geringen Mengen Thonerde und Kieselsäure zu bestehen pflegen, für solche Zwecke erlangt, wo eine grosse Feuer - beständigkeit erforderlich, die Bildung einer kieselsäurereichen Schlacke aber ausgeschlossen ist und ausgeschlossen sein muss (basischer Besse - merprocess oder Thomasprocess; siehe Abtheilung III).
Es sind zahlreiche Vorschläge für die Gewinnung eines geeigneten Rohmaterials zur Herstellung dieser basischen Ziegeln sowie eines ge - eigneten Zusatzes als Bindemittel gemacht worden. Das einfachste und bis jetzt üblichste Verfahren beruht auf der Verarbeitung eines eisen - armen Dolomits, welcher neben ca. 45 Proc. Kohlensäure ca. 30 Proc. Kalkerde, 20 Proc. Magnesia, 1 — 2 Proc. Kieselsäure und ebenso viel Thonerde, daneben kleine Mengen unwesentlicher Körper zu enthalten pflegt. 1)Z. B. Dolomit, in Ilsede zur Herstellung basischer Ziegeln benutzt enthält:
Der Dolomit wird zur Austreibung der Kohlensäure und des Wassers gebrannt, dann gemahlen, gesiebt und mit gekochtem Theer (auf 8 Volumina Dolomit ca. 1½ Volumina Theer) gemischt, um ihn bildsam zu machen (Befeuchten mit Wasser zu diesem Zwecke würde selbstverständlich eine sofortige chemische Vereinigung des letzteren mit dem gebrannten Kalk zur Folge haben und die Benutzbarkeit der Masse aufheben). Dann formt man Steine daraus und brennt sie in Oefen mit hoher Temperatur.
Solche kalkerdereichen Steine nehmen beim längeren Lagern an der Luft Feuchtigkeit und Kohlensäure auf, zerfallen und werden un - brauchbar. Beim Einbauen ist aus demselben Grunde die Berührung mit Wasser sorgfältig zu vermeiden, und man muss sich flüssiger Kohlenwasserstoffe (Theer, Petroleum) statt des Wassers dabei bedienen.
Todtgebrannte Magnesia dagegen ist gegen Wasser und Kohlen - säure weit weniger empfindlich und geht nur ganz allmählich bei stetiger Berührung in chemische Verbindung mit diesen Körpern. Magnesia -142Die Oefen und feuerfesten Materialien.steine ohne erheblichen Kalkgehalt sind deshalb an der Luft weit halt - barer als jene aus Dolomit hergestellten; und in diesem Umstande würde eine triftige Veranlassung zu ihrer Herstellung und Benutzung liegen, wenn nicht die Kosten des dafür brauchbaren Rohmateriales sich erheblich höher als bei Anfertigung von Dolomitsteinen stellten.
Magnesit (in Schlesien, Euböa, Steiermark vorkommend) hat gewöhn - lich den Nachtheil eines nicht unbeträchtlichen Kieselsäuregehaltes. Verschiedentlich hat man deshalb vorgeschlagen, die an und für sich ziemlich werthlosen Chlormagnesiumlaugen der Chlorkaliumfabriken auf Magnesia zu verarbeiten und diese für die Darstellung feuerfester Steine zu benutzen.
P. Clossen behandelt diese Laugen mit gebranntem Dolomit und fällt dadurch ebensowohl die Magnesia der Lauge als diejenige des Dolomits aus: Mg Cl2 + Ca O, Mg O = Ca Cl2 + 2 Mg O. Das gefällte Magnesiumhydroxyd wird in Filterpressen abgepresst, ausgewaschen und gebrannt; die gebrannte wasserfreie Masse mit Wasser angefeuchtet und geformt.
C. Scheibler trägt gebrannten und mit Wasser angerührten Dolomit in eine Melasselösung mit 10 — 15 Proc. Zucker. Es entsteht hierbei löslicher Zuckerkalk, während Magnesia ausfällt. Aus der Zucker - kalklösung wird der Kalk durch Einleiten von Kohlensäure ausgeschieden, so dass dieselbe aufs Neue brauchbar wird.
Beide Methoden sind auf dem Eisenwerke zu Hörde versuchsweise eingeführt worden, scheinen jedoch bislang eine grössere Ausdehnung nicht gefunden zu haben.
Analysen basischer feuerfester Steine.
1)Stahl und Eisen 1882, S. 120. 1)2)Stahl und Eisen 1881, S. 99. 2) |
Als solche dienen natürlich vorkommende Rotheisenerze, theils in ganzen Stücken, theils in Pulverform mit etwas Thon als Bindemittel gemengt; ausgelaugte Schwefelkiesrückstände von der Schwefel - säuredarstellung, aus Eisenoxyd bestehend und wie die Rotheisenerze143Literatur.benutzt; Hammerschlag, beim Schmieden und Walzen glühenden Eisens sich von diesem ablösend, seiner Zusammensetzung nach Eisenoxydul - oxyd mit nicht immer gleichem Sauerstoffgehalte; auch wohl Schlacken von einigen Processen der Eisendarstellung mit reichem Eisenoxydul - oxyd - und geringem Kieselsäuregehalte (Gaarfrischschlacken), in ihrem Verhalten dem Hammerschlag ähnlich.
A. Grössere Werke.
Besondere Werke über feuerfeste Materialien.
B. Einzelne Abhandlungen.
a. Ueber Oefen.
b. Ueber feuerfeste Materialien.
Schlacken nennt man die beim Schmelzen oder beim Glühen von Metallen erfolgenden, ihrer chemischen Zusammensetzung nach grössten - theils aus oxydirten Körpern bestehenden Nebenerzeugnisse, welche in der Temperatur des erhitzten Metalls flüssig, in gewöhnlicher Tempe - ratur fest sind. 1)Aehnliche Neben - oder Zwischenerzeugnisse, die jedoch in der Eisendar - stellung keine Rolle spielen, sind Steine und Speisen. Erstere bestehen ihrer Zusammensetzung nach grösstentheils aus Schwefelmetallen, letztere aus Arsen - und Antimonmetallen.
Alle bei der Darstellung und Verarbeitung des Eisens gewonnenen Schlacken enthalten Eisen als Oxydul oder Oxyduloxyd; die Menge desselben ist jedoch nach der Art des Processes — ob Reductions - oder Oxydationsprocess stattfand — eine sehr verschiedene und schwankt von wenigen Zehntel bis nahe an 70 Proc. Einige Eisenschlacken be - stehen in Wirklichkeit aus fast reinem Eisenoxyduloxyd.
Neben dem Eisen finden sich in den Eisenhüttenschlacken natur - gemäss solche Körper, welche bei Reductionsprocessen schwieriger redu - cirbar, bei Oxydationsprocessen leichter oxydirbar als das Eisen sind. Hierher gehören Silicium (als Kieselsäure), Alkalien (selten in grösseren Mengen als 3 Proc.), alkalische Erdmetalle (unter denen sich besonders Calcium und Magnesium in oft beträchtlichen Mengen in den Schlacken finden), Aluminium (Thonerde), Mangan, unter bestimmten Verhältnissen auch Phosphor in bisweilen ansehnlichen Mengen, mit den Metallen und Sauerstoff zu Phosphaten vereinigt. Ausserdem bildet Schwefel in kleineren Mengen (bis zu etwa 3 Proc.) einen selten fehlenden Bestandtheil bestimmter Schlacken, und zwar häufiger in unmittelbarer Vereinigung mit den Metallen (Calcium, Mangan) zu Sulfiden als mit Metallen und Sauerstoff zu Sulfaten. Man vergegenwärtige sich, dass die meisten der letzteren durch hohe Temperatur unter Austreibung der Schwefelsäure zersetzt werden.
Dass neben den schon erwähnten Phosphaten auch mitunter kleine Mengen von Phosphormetallen auftreten können, ist mindestens wahrscheinlich; selten finden sich Chloride und Fluoride, welche in der Schmelztemperatur der Schlacken meistens flüchtig sind oder flüchtige Verbindungen bilden.
Ledebur, Handbuch. 10146Einiges über Schlacken.Alle jene Bestandtheile der Schlacken, insbesondere die erwähnten Oxyde, aus denen die Schlacke im Wesentlichen besteht, treten in ausserordentlich wechselnden gegenseitigen Gewichtsverhältnissen und ohne jede Rücksicht auf stöchiometrische Verhältnisszahlen neben ein - ander auf. Hieraus folgt zunächst, dass eine Schlacke nicht aus einer einzigen bestimmten chemischen Verbindung (z. B. einem Silikate von bestimmter Formel) zu bestehen braucht, sondern als eine erstarrte Lösung verschiedener chemischer Verbindungen in ein - ander zu betrachten ist. Dass diese Verbindungen der Hauptsache nach Sauerstoffverbindungen der Metalle und Metalloide seien, wurde schon erwähnt.
Diese Theorie hat durchaus nichts Auffälliges, wenn man erwägt, dass zahlreiche andere Körper ein gleiches Verhalten zeigen. Wasser vermag verschiedenartige Körper zu lösen und mit ihnen zu erstarren, ohne dass eine chemische Verbindung nach stöchiometrischen Verhält - nissen dabei einzutreten braucht; Borax und Phosphorsalz dienen be - kanntlich im geschmolzenen Zustande als vortreffliche Lösungsmittel für Oxyde der mannigfachsten Art und erstarren mit denselben zu gleichmässig zusammengesetzten „ Gläsern “, gleichviel, wie gross das gegenseitige Gewichtsverhältniss ist.
Welche chemische Vereinigungen nun aber die einzelnen der in gegenseitiger Lösung sich befindenden Körper (Oxyde) unter einander eingegangen sind, darüber fehlt uns jeder sichere Nachweis, da die Analyse uns nur über die Gewichtsmengen der anwesenden einfachen Körper, beziehentlich ihrer Oxyde, Aufschluss zu geben im Stande ist.
Kieselsäurereichere Schlacken pflegt man als Gemenge verschiedener Silikate zu betrachten, deren jedes einer bestimmten chemischen Formel entspricht; und da die chemische Zusammensetzung der Schlacke nur selten gestattet, die Anwesenheit gleichartiger Silikate (d. h. Silikate mit verschiedenen Basen aber gleichem Silicirungsgrade) anzunehmen, so hat man sich mit der Annahme zu helfen gesucht, dass auch ver - schiedenartige Silikate (mit verschiedenem Silicirungsgrade) sich in ein - ander zu lösen befähigt seien. Die deutliche Krystallisationsfähigkeit vieler Schlacken aber hat die in manchen metallurgischen Schriften aus - gesprochene Schlussfolgerung nahe gelegt, dass krystallisirte Schlacken in allen Fällen als wirkliche chemische Verbindungen der Silikate unter einander zu betrachten seien, und man hat sich vielfach bemüht, für derartige Schlacken auf Grund der gefundenen chemischen Zusammen - setzung chemische Formeln aufzustellen, welche das Verhältniss der verschiedenen in der Schlacke anwesenden Silikate zu einander nach - zuweisen bestimmt sind, eben dadurch aber häufig ein ziemlich ver - wickeltes Ansehen bekommen.
Für den Mineralogen, welcher aus einer derartigen Formel Ueber - einstimmung mit der Formel ebenso krystallisirender Mineralien erkennt und hierdurch mitunter Schlüsse auf die Genesis derselben zu ziehen befähigt wird, sind derartige Berechnungen nicht ohne Interesse; für die Praxis des Eisenhüttenbetriebes besitzen sie keinen eigentlichen Werth.
Manche Bedenken stellen sich jedoch der allgemeinen Anwendung jener Theorie entgegen. Hierher gehört zunächst der Umstand, dass147Begriff und Constitution.auch Lösungen beim Erstarren krystallisiren können, ohne dass ihre Bestandtheile gerade in chemischer Verbindung nach stöchiometrischen Gewichtsverhältnissen zugegen zu sein brauchen. 1)Besonders deutlich zeigt sich dieses Verhalten bei verschiedenen Metallen, welche sich unter sehr mannigfaltigen Gewichtsverhältnissen zu krystallisirbaren Legirungen unter sich wie auch mit Metalloiden vereinigen können ohne Rück - sicht auf ihre Atomgewichte. Antimonzinklegirungen z. B. liefern in fast allen Ge - wichtsverhältnissen schön ausgebildete Krystalle des rhombischen Systems.Ferner gehört hierher die Thatsache, dass nicht nur Kieselsäure sich mit den Basen zu Sili - katen zu vereinigen vermag, sondern dass auch jene Basen selbst Ver - bindungen unter einander eingehen können. Thonerde vereinigt sich mit Magnesia, Kalkerde, Eisenoxyd zu Aluminaten, Kalkerde und Eisen - oxyd schmelzen ebenfalls zusammen. Auch für diese Verbindungen sind keineswegs stöchiometrische Gewichtsverhältnisse erforderlich. In manchen Schlacken endlich hat das Silikat eine nur untergeordnete Bedeutung; an seine Stelle ist ein Phosphat getreten oder die Schlacke besteht auch nur aus Metalloxyden (Eisenoxyden) mit sehr wenig Kieselsäure.
Welche chemischen Verbindungen der Bestandtheile unter einander in der Schlacke wirklich vorhanden sind, wird theils von der Zusam - mensetzung an und für sich, theils auch von der Temperatur abhängig sein, in welcher die Schlacke entstand oder welcher dieselbe nach ihrer Bildung ausgesetzt wurde. In einer Schlacke mit geringem Kiesel - säure -, hohem Thonerde -, Phosphorsäure - u. s. w. Gehalte werden neben den Silikaten Aluminate, Phosphate, auch freie Oxyde vorhanden sein, einfach mit den Silikaten gemischt, in ihnen gelöst; bei hohem Kiesel - säuregehalte dagegen werden jene Verbindungen zerlegt, die Oxyde mit der Kieselsäure zu Silikaten vereinigt werden, sofern die Temperatur ausreichend hoch ist. Aus einem Magnesiaaluminat entsteht ein Mag - nesia-Thonerde-Silikat, gelöste Oxyde gehen in chemische Verbindung, Phosphate werden zerlegt, Phosphorsäure tritt entweder unter Reduction zu Phosphormetall, sofern die Gelegenheit dazu gegeben ist, aus der Schlacke aus oder bleibt im freien Zustande in derselben gelöst.
Wo aber die Grenze des Kieselsäuregehaltes liegt, bei welcher diese Veränderungen in der Constitution der Schlacke vor sich gehen, ist unbekannt. v. Kerpely betrachtet, von praktischen Beobachtungen ausgehend, die sogenannten Singulosilikate von der allgemeinen chemi - schen Formel R2 Si O4 beziehentlich (beim Thonerdesilikat) R2 Si3 O12 (die Benennung der Silikate ist unten ausführlicher erläutert) als Nor - malsilikate und nimmt an, dass die im Ueberschusse vorhandenen Basen in dem einen Falle, wie die im Ueberschusse vorhandene Kiesel - säure im andern Falle, in diesem Normalsilikate gelöst sei. In einer Schlacke, welche ärmer an Kieselsäure ist als jenes Normalsilikat, zu - gleich aber Thonerde neben anderen Basen enthält, würden dann Alu - minate neben dem Silikate vorhanden sein; in einer kieselsäurereicheren Schlacke würde die Thonerde sich in chemischer Vereinigung mit der Kieselsäure befinden; u. s. f. Immerhin aber ist, wenn man diese Theorie als richtig annehmen will, die Einschränkung erforderlich, dass die Temperatur bei der Bildung der Schlacke hoch genug sei, um die10*148Einiges über Schlacken.betreffenden chemischen Vorgänge zu ermöglichen. Es ist nicht unwahr - scheinlich, dass zwei Schlacken von gleicher chemischer Zusammen - setzung doch anders „ constituirt “sein und demnach auch ein anderes Verhalten zeigen können, wenn ihre Entstehungstemperaturen ver - schieden waren; ja, die Annahme ist keineswegs ausgeschlossen, dass in einer und derselben Schlacke bei verschiedenen Temperaturen auch verschiedene Verbindungen vorhanden sind, die bei dem Temperatur - wechsel entstehen und zerfallen; dass also die Schlacke im erkalteten Zustande anders constituirt sein könne als im flüssigen.
Auf die Richtigkeit dieser zuletzt erwähnten Theorie deutet ein Vorgang, der sich auch bei anderen Lösungen häufig beobachten lässt: ein Zerfallen der im erhitzten Zustande gleichartigen Lösung unter vorzeitiger Ausscheidung einzelner Bestandtheile. 1)Bei den Legirungen nennt man dieses Zerfallen der Legirung in mehrere abweichend zusammengesetzte und bei verschiedener Temperatur erstarrende Legi - rungen: Saigern.Manche erstarrte Schlacken lassen auf der Bruchfläche deutlich eingemengte Krystalle von anderer Farbe u. s. w. erkennen; häufiger noch gewahrt man die Anwesenheit solcher vorzeitig auskrystallisirten Bestandtheile mit Hilfe des Mikroskopes, mit welchem man feine Splitterchen der Schlacken oder, besser noch, Dünnschliffe derselben untersucht (vergl. die unter „ Literatur “erwähnte Abhandlung von H. Vogelsang).
Ihrer allgemeinen chemischen Zusammensetzung nach würde man die Schlacken eintheilen können in
Silikatschlacken mit dem ausgeprägten Charakter eines Silikats;
Phosphatschlacken, in welchen die Kieselsäure zum grösseren Theile durch Phosphorsäure ersetzt ist, und
Oxydschlacken, in welchen nur verhältnissmässig unbedeutende Mengen von Kieselsäure oder Phosphorsäure auftreten und Oxyde der Metalle, insbesondere der Schwermetalle (Eisen und Mangan), den Haupt - bestandtheil ausmachen.
Es versteht sich von selbst, dass auch, wenn man diese Eintheilung im Allgemeinen festhalten will, doch zahlreiche Uebergänge von der einen zur andern Gattung zu beobachten sein werden. Ganz reine Phosphat - oder Oxydschlacken kommen in der Praxis überhaupt kaum vor; Silikatschlacken, wenn auch selten ganz rein2)Auch die von Phosphaten und schweren Metalloxyden freien Silikatschlacken (z. B. Hochofenschlacken) enthalten häufig Sulfide in Mengen bis zu einigen Procenten., sind unter allen die häufigsten.
Da nun von dem Kieselsäuregehalte dieser Silikatschlacken wesent - lich ihr chemisches und physikalisches Verhalten bei den verschiedenen Schmelzprocessen abhängt, so ist man von Alters her gewöhnt, sie gemäss diesem Kieselsäuregehalte in verschiedene Silicirungsstufen — Classen — mit bestimmten Benennungen einzutheilen.
Die Bestimmung des Silicirungsgrades lässt sich am einfachsten bewirken, indem man den Sauerstoffgehalt der bei der Analyse ge -149Eintheilung und Benennung.fundenen Kieselsäure dem Sauerstoffgehalte sämmtlicher Basen gegen - überstellt. 1)Um den neueren Theorien der Chemie bei der Classificirung der Schlacken Rechnung zu tragen, schlug v. Kerpely vor, die sogenannten Werthigkeiten der anwesenden Radikale als Eintheilungsmittel zu benutzen. Das Verhältniss der Werthig - keiten der gefundenen Kieselsäure zu der Summe der Werthigkeiten aller metalli - schen Radikale ergiebt den Silicirungsgrad. Vergl. dessen unter „ Literatur “citirte Abhandlung.Man erhält dann, wenn man mit R O allgemein die in der Schlacke anwesenden Monoxyde (Ca O, Mg O, Fe O, Mn O u. s. w.), mit R2 O3 Thonerde und Eisenoxyd bezeichnet, folgende Formeln und Benennungen:
Kieselsäurereichere Schlacken als Trisilikate kommen in den Eisen - hütten nicht vor; kieselsäureärmere als Subsilikate dagegen (Oxyd - schlacken) sind nicht selten.
Dass die Zusammensetzung einer in der Praxis entstandenen Schlacke genau einer der obigen Formeln nur ausnahmsweise ent - sprechen wird, wurde bereits oben angedeutet; der Silicirungsgrad jeder Schlacke lässt sich jedoch mit einer für die Zwecke der Praxis aus - reichenden Genauigkeit bezeichnen, indem man angiebt, welcher der Formeln die Schlacke ihrer Zusammensetzung nach nahe oder zwischen welchen beiden sie in der Mitte steht.
Für die Durchführung der Processe, bei welchen Schlacken ent - stehen, ist die Schmelztemperatur derselben eine Eigenschaft von hoher Wichtigkeit, und nicht selten ist der Fall, dass die Durchführung jenes Processes unmöglich oder doch erheblich erschwert wird, wenn die Schmelztemperatur der betreffenden Schlacke zu hoch oder zu niedrig liegt.
Dennoch kennen wir über das Verhalten der Schlacken in dieser Beziehung wenig mehr als ganz allgemeine Regeln. Dieser Mangel findet eine triftige Entschuldigung in dem Umstande, dass jede Aende - rung in der Zusammensetzung der Schlacken, jedes Hinzutreten eines neuen Körpers auch die Schmelztemperatur ändert; und die Combina - tionen, welche sich aus den verschiedenen schlackenbildenden Körpern in den verschiedenen Gewichtsmengen zusammenstellen lassen, sind zahllos. Ermittelt sind nur die Schmelzpunkte einiger binären, d. h. aus Kieselsäure und einer Base bestehenden Silikate; sobald aber ein dritter Körper hinzutritt, ändert sich auch der Schmelzpunkt.
Untersuchungen über die Schmelztemperaturen der Schlacken, ins - besondere der Silikate, sind von Berthier, Plattner, Percy, Sef - ström, Schinz, Bischof u. A. angestellt worden; und wenn auch die von einzelnen der genannten Forscher gefundenen Zahlenwerthe anfechtbar sind1)So z. B. wurden von Plattner zahlreiche Temperaturbestimmungen aus - geführt, welche zwar Jahrzehnte hindurch als maassgebend angesehen wurden, bei der Unzuverlässigkeit der damaligen Mittel für Messung hoher Temperaturen jedoch nachweisbare erhebliche Irrungen in sich schliessen. Die von Plattner gefundenen Werthe sind später theilweise berichtigt durch Erhard und Schertel; vergl. Literatur., so lassen sie doch immerhin Schlüsse über das Ver - halten der verschiedenen Silikate im Allgemeinen zu, welche nicht ohne Wichtigkeit sind.
Es ergiebt sich aus jenen Arbeiten Folgendes:
1. Die Schmelztemperatur eines bereits gebildeten Silikats liegt häufig oder gewöhnlich tiefer als die Ent - stehungstemperatur desselben. 2)Dieser von Plattner zuerst aufgestellte Lehrsatz ist von Schinz angefoch - ten worden, hat jedoch nach meiner Ueberzeugung, die auf Beobachtungen in der Praxis sich stützt, seine vollständige Richtigkeit. Auch Bischof bestätigt in seinen Arbeiten über feuerfeste Thone die Richtigkeit.Schon bei Besprechung der151Schmelztemperatur und Flüssigkeitsgrad.feuerfesten Materialien wurde von diesem Lehrsatze Anwendung ge - macht zur Erläuterung für den Umstand, dass feuerfeste Thone von scheinbar gleicher chemischer Zusammensetzung doch verschiedene Schmelztemperaturen besitzen können, je nachdem ihre Kieselsäure mechanisch beigemengt oder chemisch gebunden ist.
2. Die Schmelztemperatur der Schlacken liegt durch - schnittlich um so tiefer, je grösser die Zahl der in ihnen vertretenen Körper ist. Auch dieses Lehrsatzes wurde bei Be - sprechung der feuerfesten Materialien bereits erwähnt.
Es folgt hieraus, dass ein Kalkerdesilikat im Allgemeinen leichter schmelzbar wird, wenn Magnesia, Thonerde u. s. w. hinzutreten. Be - sonders kräftig in dieser Beziehung wirken Alkalien, Eisenoxydul, Manganoxydul, Calciumfluorid (Flussspath); d. h. verhältnissmässig kleine Mengen dieser Körper vermögen die Schmelztemperatur einer aus anderen Bestandtheilen zusammengesetzten Schlacke erheblich zu erniedrigen.
Naturgemäss muss, sobald die Menge der neu hinzutretenden Körper sich über ein gewisses Maass hinaus steigert, bei welchem das Minimum der Schmelztemperatur liegt, ein fernerer Zusatz entweder wirkungslos bleiben oder den entgegengesetzten Erfolg — eine Steigerung der Schmelztemperatur — hervorrufen. Bei den zahllosen zu ermöglichen - den Zusammenstellungen der hier in Betracht kommenden Körper — in qualitativer und quantitativer Beziehung — ist unsere Kenntniss, wo in einem bestimmten Falle jene Grenze liegt, sehr dürftig.
Beobachtungen in der Praxis lehren, dass die erwähnte Grenze ziemlich rasch erreicht wird, wenn der zu einer Schlacke, insbesondere zu einem Silikate, hinzutretende Körper aus Thonerde besteht; ebenfalls ziemlich rasch, wenn Magnesia hinzutritt. Kleinere Mengen von Thon - erde, Magnesia u. s. w. erniedrigen also die Schmelztemperatur eines Kalkerde - oder andern Silikats; grössere Mengen dieser Körper steigern dieselbe.
Ein thonerdehaltiges Kalkerdesilikat soll nach Bodemann’s An - gabe1)Bodemann, Probirkunst, 2. Aufl., Clausthal 1857, S. 251. am leichtesten schmelzen, wenn es aus 56 Thln. Kieselsäure, 30 Thln. Kalkerde, 14 Thln. Thonerde, also aus einem Bisilikate besteht, dessen Zusammensetzung annähernd der Formel 4 Ca Si O3 + Al2 Si3 O9 entsprechen würde. Berthier fand, dass alle kalk - plus thonerde - haltigen Silikate die niedrigste Schmelztemperatur besitzen, wenn die Menge der anwesenden Thonerde ungefähr ein Drittel von der Menge der Kalkerde beträgt2)Nach Berthier: 1 Aequivalent Thonerde auf 6 Aequivalente Kalkerde; also 336 Gewichtstheile Thonerde auf 103 Gewichtstheile Kalkerde.; dass mit der Zunahme des Kalkerdegehaltes die Schmelztemperatur nur sehr allmählich, mit der Zunahme des Thon - erdegehaltes ziemlich rasch steigt, derartig, dass Silikate mit dem Ver - hältnisse der Thonerde zur Kalkerde wie 2: 3 (1 Aequ. Thonerde: 3 Aequ. Kalkerde) noch schmelzbar, mit dem Verhältnisse 4 Gewichtstheile Thon - erde auf 3 Gewichtstheile Kalkerde (2 Aequ. Thonerde: 3 Aequ. Kalk - erde) fast unschmelzbar seien.
152Einiges über Schlacken.Wenn auch derartigen Versuchen, wie schon die Abweichung in den von verschiedenen Forschern erlangten Ergebnissen erkennen lässt, eine unbedingte Zuverlässigkeit nicht beizumessen ist, so lassen sie doch erkennen, dass die erwähnten Silikate sowohl bei einem zu hohen als zu niedrigen Thonerdegehalte strengflüssiger sind, als wenn derselbe einen gewissen Bruchtheil des Kalkerdegehaltes — etwa ein drittel bis ein halb — ausmacht.
Ersetzt man in den erwähnten Silikaten einen Theil der Kalkerde durch eine äquivalente Menge Magnesia, so lässt sich hierdurch die Schmelztemperatur erniedrigen; aber praktischen Beobachtungen zufolge wird die Grenze ziemlich rasch erreicht, wo eine fernere Anreicherung des Magnesia - und Abminderung des Kalkerdegehaltes eine Steigerung statt Erniedrigung der Schmelztemperatur zuwege bringt. Im Uebrigen wird die Silicirungsstufe der Schlacke hierbei nicht ohne Einfluss sein.
3. Die in den Schlacken der Eisenhütten auftretenden einfachen Oxyde (Kieselsäure, Thonerde, Kalkerde, Magne - sia, Eisenoxyde u. s. w.) sind meistens an und für sich un - schmelzbar. Unter den verschiedenen vorkommenden Sili - katen besitzen durchschnittlich diejenigen die niedrigsten Schmelztemperaturen, deren Zusammensetzung annähernd derjenigen eines Bisilikats entspricht oder zwischen Sin - gulo - und Bisilikat steht; mit steigendem Kieselsäure - wie mit steigendem Basengehalte nimmt die Schmelztempe - ratur zu.
Es liegen hierüber folgende Versuchsergebnisse vor:
Unter den Kalkerdesilikaten ist das Bisilikat am leichtesten schmelzbar; mit steigendem Kalkerde - wie mit steigendem Kieselsäure - gehalte steigt auch die Schmelztemperatur. Das Singulo - wie das Tri - silikat schmelzen nur in sehr hoher Temperatur; das Subsilikat ist in unseren Oefen kaum schmelzbar.
Magnesiasilikate sind sämmtlich strengflüssig und ähneln in dieser Beziehung den Thonerdesilikaten, zeigen unter sich aber keine so deutlichen Unterschiede als die Kalkerdesilikate. Nach Berthier’s und Percy’s Versuchen scheint das Trisilikat das am wenigsten streng - flüssige zu sein, Bischof dagegen fand gerade dieses strengflüssiger als die kieselsäureärmeren.
Unter den Kalkerde-Magnesiasilikaten mit gleichen Aequi - valenten Kalkerde und Magnesia (Gewichtsverhältniss der Kalkerde zur Magnesia wie 1.4: 1) ist nach Berthier’s Versuchen das Bisilikat am leichtesten schmelzbar, das Trisilikat sehr strengflüssig.
Thonerdesilikate sind sämmtlich sehr schwierig schmelzbar. Das Verhalten der Thonerde-Kalksilikate wurde bereits oben erwähnt.
Eisenoxydulsilikate schmelzen durchschnittlich in niedrigerer Temperatur als die bisher besprochenen. Das Singulo - und Bisilikat sind am leichtflüssigsten.
Eisenoxydsilikate sind weit strengflüssiger als die Oxydulsilikate. Berthier erhielt weder bei dem Singulo - noch bei dem Bisilikat eine153Dünnflüssigkeit. Structur.Schmelzung. Silikate, in welchen beide Oxydstufen vorkommen, scheinen ihrem Verhalten nach, soweit Beobachtungen in der Praxis eine Schluss - folgerung zulassen, zwischen jenen sich einzureihen und um so streng - flüssiger zu sein, je höher ihr Oxydgehalt ist.
Manganoxydulsilikate schmelzen in verhältnissmässig niedriger Temperatur und verhalten sich ähnlich wie die Eisenoxydulsilikate. Auch das Subsilikat wie das Trisilikat sind ohne Schwierigkeit schmelzbar.
Ein Titansäuregehalt der Schlacken vermag, sofern er einiger - maassen beträchtlich ist, die Strengflüssigkeit der Schlacken erheblich zu erhöhen. Vermuthlich ist der Einfluss stärker in kieselsäure - und thonerdereichen Schlacken als in kalkerdereichen; genauere Unter - suchungen hierüber liegen nicht vor. Der Fall kommt vor bei Ver - hüttung gewisser titansäurehaltiger Roth - und Magneteisenerze.
Eine ihrem Wesen nach mit der Schmelzbarkeit verwandte, doch aber wesentlich andere Eigenschaft ist der Flüssigkeitsgrad oder die Dünnflüssigkeit geschmolzener Körper. Die in niedrigerer Tem - peratur schmelzbaren Körper sind keineswegs immer die dünnflüssigeren. Je allmählicher der Uebergang aus dem festen in den flüssigen Zustand stattfindet, desto weniger dünnflüssig pflegt der geschmolzene Körper zu sein.
Schlacken, welche allmählich erweichen, dabei einen bildsamen Zustand durchlaufend, in welchem sie sich wie erhitztes Glas in Formen drücken und zu langen Fäden ausziehen lassen, nennt man saiger; hierher gehören vornehmlich die kieselsäurereicheren Schlacken (Trisili - kate), zumal, wenn sie zugleich Thonerde und Magnesia enthalten. Ein grosser Magnesiagehalt giebt den kieselsäurereichen Schlacken eine eigen - thümliche klebrige Beschaffenheit.
Schlacken, welche ihren Aggregatzustand plötzlich wechseln und im geschmolzenen Zustande dünn fliessen, heissen frisch. Hierher gehören vornehmlich alle kalkerdereichen Schlacken, auch wenn ihre Schmelztemperatur wegen des geringen Kieselsäuregehaltes hoch liegt; ferner die eisenoxydul - und manganoxydulhaltigen Schlacken; u. a. m. Schon ein Gehalt von wenigen Procenten Eisen - oder Manganoxydul in übrigens saigeren Schlacken steigert beträchtlich deren Dünnflüssigkeit.
Der Beschaffenheit der Bruchfläche gemäss kann man glasige Schlacken, derbe oder steinige Schlacken und krystallini - sche, beziehentlich krystallisirte Schlacken unterscheiden.
Auf die Entstehung der Structur wirken theils die chemische Zu - sammensetzung theils die Abkühlungsverhältnisse.
Glasige Beschaffenheit erhalten nur die kieselsäurereicheren Schlacken bei nicht allzu verlangsamter Abkühlung. Einen Uebergang zwischen den glasigen zu den steinigen Schlacken, jedoch den ersteren näher stehend, bilden die sogenannten Emailschlacken, schwach durchscheinend, hell gefärbt, mit reicherem Gehalte an Erden.
154Einiges über Schlacken.Langsame Abkühlung verwandelt eine glasige Schlacke in eine steinige oder krystallinische.
Daher gewahrt man nicht selten auf der Bruchfläche grösserer erstarrter Schlackenklumpen verschiedene Structuren neben einander; äusserlich, wo rasche Abkühlung stattfand, glasige, im Innern krystal - linische.
Schlacken, welche auch bei rascher Abkühlung steinige Beschaffen - heit behalten, pflegen reich an Erden zu sein. Bei grossem Gehalte an Eisenoxyd entsteht eine derbe, dichte, mehr metall - als steinartige Bruchfläche.
Eigentliche, ausgebildete Krystalle entstehen nur bei allmählicher Abkühlung in den Drusenräumen, welche im Innern grösserer Schlacken - stücke sich bilden. Nicht alle Schlacken jedoch krystallisiren mit der - selben Leichtigkeit. Sehr kieselsäurereiche Schlacken z. B. liefern selten ausgebildete Krystalle, ein Umstand, der mit der leichten Entstehung ihrer glasigen Beschaffenheit und ihrem allmählicheren Uebergange aus einem Aggregatzustande in den andern in nahem Zusammenhange steht. Eisenoxydulreiche Schlacken krystallisiren dagegen leicht; schön aus - gebildete Krystalle finden sich auch in manchen zwischen Singulo - und Bisilikat stehenden Schlacken der Erden.
Dass dagegen häufig einzelne Bestandtheile der Schlacken sich im krystallisirten Zustande inmitten der nichtkrystallisirenden Grundmasse beim Erstarren ausscheiden und hier in Dünnschliffen mit Hilfe des Mikroskops deutlich erkennbar sind, wurde schon oben hervorgehoben.
Einzelne stark kalkerdereiche und thonerdearme Schlacken (Sub - silikate) zerfallen beim Erstarren oder — bei etwas geringerem Kalk - gehalte — einige Zeit nachher zu Pulver und würden demnach ihrer Structur nach als Pulverschlacken zu bezeichnen sein. Die Ursache dieses Verhaltens liegt in der Einwirkung der Feuchtigkeit und der Kohlensäure der atmosphärischen Luft. Wie beim Löschen und späteren Erhärten des gebrannten Kalkes entsteht zunächst Calciumhydroxyd, dann Carbonat. Die stark basische Beschaffenheit der Schlacken wie das starke Bestreben des Calciumoxyds (der Kalkerde), jene Verbindungen einzugehen, erklärt ausreichend diesen Vorgang. Enthält eine solche Schlacke Schwefelcalcium, so wird auch dieses unter dem Einflusse der Atmosphärilien zersetzt; Schwefelwasserstoff entweicht, Calciumsulfat wird gebildet und freier Schwefel ausgeschieden. 1)Man erklärt die Zersetzung folgendermaassen: Zunächst entsteht einestheils Calciumcarbonat neben Schwefelwasserstoff: 〈…〉 ; anderntheils Calciumcarbonat neben unterschwefligsaurem Calcium: 〈…〉 ; das gebildete unterschwefligsaure Calcium verwandelt sich unter Einwirkung des atmosphärischen Sauerstoffes in schwefelsaures Calcium (Calciumsulfat) und freien Schwefel: 〈…〉 ;
Viele saigere Schlacken haben die Eigenschaft, beim Begiessen mit Wasser im flüssigen Zustande sich aufzublähen und vollständig poröse, bimssteinartige Structur anzunehmen (Bimssteinschlacken). 155Farbe.Man benutzt dieses Verhalten wohl zur Darstellung des künstlichen Bimssteins, welcher als Schleifmittel für Holz benutzt wird. Auch hierbei wird vorhandenes Schwefelcalcium zersetzt, und derartige Bims - steinschlacken lassen oft noch nach vielen Jahren einen deutlich wahr - nehmbaren Geruch nach Schwefelwasserstoff erkennen.
Ein Eisenoxydulgehalt der Schlacke von wenigen Procenten hebt diese soeben beschriebene Eigenschaft auf.
Ausserordentlich mannigfaltig sind die Färbungen der in den Eisen - hütten dargestellten Schlacken. Zwischen dem fast reinen Porzellan - weiss bis zum Tiefschwarz sind fast alle Farbentöne in Blau, Grün, Violett, Roth u. s. w. vertreten. Selten. kommen rein gelbe Schlacken vor; deutlich rothe Schlacken finden sich mitunter, sind aber ebenfalls selten; am häufigsten sind grünliche und schwarze Schlacken.
Wie die Structur ist die Farbe der Schlacken theils eine Folge der chemischen Zusammensetzung, theils der Abkühlungsverhältnisse. Eine und dieselbe Schlacke kann vollständig verschiedene Färbung erhalten, je nachdem sie rasch abgekühlt wird und dabei glasige Structur erhält oder je nachdem sie bei verzögerter Abkühlung mit krystallinischer Bruchfläche erstarrt. So findet man nicht selten Schlacken mit grüner, glasig erstarrter Rinde und violettgrauem, krystallinischem Kern; oder violetter Kruste und weisslichgrauem Kern, u. s. f.; aber die chemische Zusammensetzung der Rinde ist die nämliche wie die des Kerns. Auch entstandene Krystalle besitzen nicht selten eine wesentlich andere Farbe als die Grundmasse, aus der sie entstanden.
Die Einflüsse, welche die verschiedenen Bestandtheile der Schlacke auf ihre Färbung ausüben, sind nur zum Theil bekannt.
Schlacken, welche frei sind von Eisen - und Manganoxyden, also nur aus Silikaten der Erden bestehen, haben durchgängig helle, weiss - liche Farben.
Ein Eisenoxydulgehalt ertheilt schon in geringen Mengen grün - liche Färbung, welche besonders in Bi - und Trisilikaten deutlich her - vortritt. Steigt der Eisengehalt, so wird die Schlacke schwarz.
Manche Schlacken zeigen auch schon bei geringem Eisenoxydul - gehalte schwarze Färbung; in diesem Falle pflegt Schwefel neben dem Eisen zugegen zu sein, und darf als wahrscheinliche Ursache der Färbung betrachtet werden.
Ein Manganoxydulgehalt neben Eisenoxydul ruft gelblichgrüne Farbentöne (gurkengrün, olivengrün) hervor, sofern kein Schwefel in erheblichen Mengen zugegen ist; sehr manganreiche Schlacken, im flüssigen Zustande der Luft ausgesetzt, laufen äusserlich schwarz an und überziehen sich mit einem irisirenden Häutchen.
Ein mässiger Mangangehalt neben wenig oder gar keinem Eisen - oxydul ruft in kieselsäurereicheren Schlacken bei Anwesenheit von Schwefel, soweit meine eigene Beobachtung reicht, blaue Farben - töne hervor. 1)Dass möglicherweise die schöne blaue Farbe mancher Eisenhüttenschlacken (Hochofenschlacken) auch noch anderen Ursachen entstammen könne, soll nicht be -
Dasselbe bewegt sich gemäss der verschiedenen chemischen Zu - sammensetzung der Schlacken innerhalb ziemlich weiter Grenzen. Am schwersten sind naturgemäss die an schweren Oxyden reichsten Schlacken (Eisenoxydschlacken), deren specifisches Gewicht bis 5.0 steigen kann, während die erdigen Schlacken, besonders die an Kieselsäure reicheren (Trisilikate) oft nur ein specifisches Gewicht von 2.5 — 3.0 besitzen.
A. Grössere Werke.
B. Abhandlungen.
1)stritten werden. Gerade diese Farbe hat schon Veranlassung zu vielfachen Unter - suchungen gegeben, ohne dass vollständige Aufklärung erreicht worden wäre. Häufig hat man die Anwesenheit von Titansäure in den Schlacken als die Ursache der Blau - färbung angesehen. Vergl. hierüber die gegebenen Literaturnachweise.
157Die Erze.Eisenerze nennt man die in der Natur vorkommenden Verbindungen des Eisens mit anderen Körpern, welche ihres Eisengehaltes halber als Rohmaterialien für die technische Darstellung des Eisens benutzt werden.
Gediegenes Eisen findet sich überhaupt nur in seltenen Ausnahmen, die für den Eisenhüttenmann eine praktische Wichtigkeit nicht besitzen. So z. B. bestehen die Meteorsteine zum grössten Theil aus metallischem Eisen (neben Kobalt, Nickel und einigen anderen Körpern); auf Disco in Nordgrönland fand Nordenskiöld 1870 grössere Mengen gediegenen Eisens.
Damit aber die Benutzung jener eisenhaltigen Gesteine als Eisen - erze möglich sei, dürfen sie erstens nicht solche fremde Körper ent - halten, welche die Abscheidung des Eisens bei der Verhüttung in einer Weise erschweren würden, dass die Benutzung dieser Gesteine als Erze dadurch unmöglich wird; und zweitens muss ihr Eisengehalt ein solcher sein, dass ihre Verarbeitung auf Eisen auch in ökonomischer Beziehung noch als nutzenbringend erscheinen kann.
Die Grenze des Eisengehaltes, welche nicht unterschritten werden darf, wenn die zuletzt erwähnte Bedingung erfüllt werden soll, ist nun freilich theilweise von örtlichen Verhältnissen abhängig. Je niedriger der Preis des Erzes an dem Orte der Verhüttung (also incl. der Fracht - kosten) sich stellt, je geringer auch die übrigen Verhüttungskosten (Brennstoffe, Löhne u. s. w.) sind, desto geringer wird der Eisengehalt zu sein brauchen, ohne dass das Gestein seine Eigenschaft als eigent - liches Eisenerz einbüsse. Auch die Beschaffenheit der übrigen, dem Erze gewöhnlich beigemengten Gesteine spricht hierbei mit. Einzelne derselben erfordern, um in eine schmelzbare Schlacke umgewandelt zu werden, beträchtliche Mengen fremder „ Zuschläge “, andere sind ohne158Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.solche Zuschläge schmelzbar. Letztere werden auch schon bei niedrigerem Eisengehalte als erstere noch als schmelzwürdig erscheinen.
Erze mit einem Eisengehalte von weniger als 30 Proc. pflegt man im Allgemeinen nicht gern zu verhütten; doch finden sich allerdings Eisenwerke, welche noch mit Erzen von 25 Proc. Eisengehalt vortheil - haft arbeiten. Sind die fremden, dem Eisen beigemengten Gesteinsarten derartig beschaffen, dass durch Vermischung mehrerer Erze eine Schlacke von entsprechender Schmelzbarkeit entsteht, also die Anwendung eigent - licher Zuschläge, d. i. eisenfreier, nur zum Zwecke der Schlacken - bildung zugesetzter Gesteine entbehrlich wird, so kann mitunter auch ein noch geringerer Eisengehalt ausreichend sein, jene Gesteine als „ Erze “erscheinen zu lassen. Sie bilden alsdann den Uebergang zu den sogenannten eisenhaltigen Zuschlägen, d. h. Gesteinen, welche zwar lediglich der Schlackenbildung halber den Erzen zugesetzt werden, doch aber einen gewissen, wenn auch nicht sehr bedeutenden, Eisen - gehalt (bis etwa 15 Proc.) mitbringen, welcher bei der Verhüttung nutzbar wird.
Neben den eigentlichen Eisenerzen haben in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts, insbesondere seit Anfang der siebenziger Jahre, für den Eisenhüttenmann auch Manganerze eine gewisse Bedeutung ge - wonnen. Sie sind zur Darstellung manganreicher Eisenlegirungen (Ferro - mangane, Rohmangane) erforderlich und sollen deshalb in Folgendem neben den Eisenerzen besprochen werden.
Fast sämmtliche Eisenerze bestehen aus Oxyden, Hydroxyden oder Carbonaten des Eisens.
Die in der Natur vorkommenden Schwefelverbindungen des Eisens (Kiese) können als Erze nicht betrachtet werden; denn obgleich man die bei der Röstung derselben für die Darstellung von Schwefelsäure hinterbleibenden Rückstände nach stattgehabtem Auslaugen nicht selten in den Eisenhütten auf Eisen verarbeitet, so bleibt doch die Darstellung der Schwefelsäure immerhin der Hauptzweck ihrer Gewinnung und Verarbeitung, und die Eisendarstellung aus denselben ist neben - sächlich.
Natürlich vorkommende Silikate des Eisens werden, da sie sehr schwierig reducirbar und auch nicht gerade häufig sind, nur in seltenen Ausnahmen als Eisenerze benutzt. Dagegen bilden manche eisen - reiche Schlacken, welche bei der Verarbeitung des Eisens selbst entstehen und als künstlich dargestellte Eisensilikate zu betrachten sind, ein häufig benutztes Material, um das Eisen daraus auf hüttenmänni - schem Wege wieder zu gewinnen. Als „ Erze “im eigentlichen Sinne aber können dieselben nicht bezeichnet werden, sondern sie sind, ebenso wie die erwähnten Schwefelkiesrückstände, Nebenerzeugnisse eines anderen technischen Processes.
Diese Erzgattung, jedenfalls durch Ablagerung von Eisen, welches in kohlensäurehaltigem Wasser gelöst war, entstanden und eine der primären Entstehungsformen aller Erze bildend, würde im reinen und159Die Erze. Spatheisensteine.unzersetzten Zustande aus Eisencarbonat F Ce O3 mit 48.2 Proc. Eisen (61.9 Proc. Fe O) bestehen; fast regelmässig jedoch enthält das Erz neben dem Eisencarbonate kleinere oder grössere Mengen von isomorphen Carbonaten des Mangans, Calciums oder Magnesiums, und der gesammte Eisengehalt des Erzes ist daher stets niedriger, als derselbe obiger Formel gemäss sein müsste.
Der Spatheisenstein krystallisirt rhomboedrisch, theils grob - theils feinkörnig oder derb. Selten erscheint er in trauben - oder nieren - förmigen Bildungen und wird dann bisweilen Sphärosiderit (im engeren Sinne) genannt. Die Farbe des frischen, unzersetzten Erzes ist gelblich weiss (Weisserz, unreifer Eisenspath); an der Luft aber und unter dem Einflusse der Feuchtigkeit verwandelt es sich theilweise in Eisenhydroxyd und nimmt dabei allmählich eine dunkle, braune, auch wohl blauschwarze Farbe an (Braunerz, Blauerz, reifer Eisenspath).
Der Spatheisenstein tritt in häufig sehr mächtigen Gängen und Lagern in älteren Formationen bis zum Buntsandstein auf. Berühmt schon seit Alters sind die Spatheisenstein-Vorkommnisse des Sieger - landes; andere für die Eisenindustrie wichtige Fundstätten in Deutsch - land sind Thüringen (Schmalkalden, Kamsdorf), das sächsische Voigt - land, der Harz (Gegend von Stolberg). In der österreichischen Monarchie liefern vorzugsweise die Alpenländer (Hüttenberg, Lölling) sowie Ungarn grosse Mengen von Spatheisenstein. Auch in Frankreich und Spanien treten einige, wenn auch den deutschen und österreichischen Vorkomm - nissen gegenüber unbedeutendere Vorkommnisse auf; ziemlich arm an Spatheisensteinen dagegen ist Grossbritannien und Nordamerika.
Beimengungen des Spatheisensteines, welche bei seiner Verhüttung Beachtung verdienen, damit sie nicht schädliche Einflüsse auf die Qualität des daraus erzeugten Roheisens ausüben, sind Kiese, neben dem Eisenkies insbesondere Kupferkies; ferner Bleiglanz, Schwerspath, Zinkspath, Galmei; sehr selten dagegen enthält der Spatheisenstein erhebliche Mengen von Phosphaten.
Diese letztere Eigenschaft erhebt denselben zu einem der vorzüg - lichsten Materialien für Herstellung phosphorreinen Eisens; die Leicht - reducirbarkeit des Erzes, besonders im gerösteten Zustande1)Die Zersetzung roher Spatheisensteine findet erst in einer Temperatur von ca. 800°C. statt (Versuche von P. Tunner, mitgetheilt im Jahrbuche der Berg - akademieen zu Leoben u. s. w. Bd. X, S. 494), während die Reduction kohlensäure - freier Erze schon in erheblich niedrigerer Temperatur beginnt., erleichtert wesentlich die Verhüttung desselben, und der selten ganz fehlende Mangangehalt weist auf die Verwendung desselben zur Erzeugung manganhaltiger Eisensorten hin (Weisseisen, Spiegeleisen, Bessemerroh - eisen). Da nun solche manganhaltige Roheisensorten auch schon in früherer Zeit ein geschätztes Material für die Stahldarstellung bildeten, so erklärt sich hieraus, dass nicht allein der Spatheisenstein selbst in einzelnen Gegenden „ Stahlstein “genannt wird, sondern dass man auch die Fundstätten desselben nicht selten mit demselben Beiworte bezeich - nete (Stahlberg bei Müsen im Siegenschen u. a.).
160Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.Beispiele der Zusammensetzung verhütteter Spatheisensteine. 1)Die Analysen sind in der Form gegeben, wie sie für den praktischen Eisen - hüttenmann den meisten Werth haben; d. h. Eisen und Mangan sind als Metalle aufgeführt. Dass dieselben vorwiegend als Oxydul auftreten, das Eisen aber durch Verwitterung theilweise in Oxyd (Hydroxyd) umgewandelt zu sein pflegt, wurde oben erwähnt.
Unter dieser Benennung kann man eine grössere Zahl von Eisen - erzen zusammenfassen, deren Grundbestandtheil übereinstimmend aus kohlensaurem Eisen, wie bei den Spatheisensteinen, gebildet wird, wäh - rend ihnen die deutlich krystallinische Beschaffenheit des eigentlichen Spatheisensteines fehlt. Dass man auch den reineren, in trauben - oder nierenförmigen Bildungen auftretenden Spatheisenstein als Sphärosiderit zu bezeichnen pflege, wurde bereits erwähnt; die meisten der als Sphäro - siderite bezeichneten Erze sind jedoch stärker als der eigentliche Eisen -161Die Erze. Sphärosiderite.spath mit fremden, mechanisch beigemengten Körpern — Thon, Sand, organische Substanz — vermengt. Hierdurch eben ist das eigenthüm - liche Gefüge des Spatheisensteines unterdrückt und an dessen Stelle ist eine dichte, erdige oder körnige Beschaffenheit getreten.
Die Sphärosiderite bilden wegen ihres häufigen Vorkommens in oft mächtigen Lagern eine der wichtigsten Eisenerzgattungen der Erde. Fast 90 Proc. der gesammten Eisenerzeugung Grossbritanniens ist auf das Vorkommen von Sphärosideriten in Cleveland, Staffordshire, Wales, Schottland begründet; nicht unbedeutend ist ferner das Vorkommen von Sphärosideriten in Rheinland und Westfalen; auch Schlesien, Frank - reich, Ungarn, Pennsylvanien enthalten bemerkenswerthe Vorkommnisse.
Wie die Spatheisensteine enthalten die Sphärosiderite häufig ein - gesprengte Kiese und Glanze (sind daher blei -, kupfer - und zinkhaltig); stärker als jene aber sind sie, wie erwähnt, mit thonigen und organi - schen Substanzen vermengt, und in sehr vielen Fällen enthalten sie ansehnliche Mengen von Phosphor.
Sie sind, besonders im gerösteten Zustande, leicht reducirbar und werden, je nachdem ihr Gehalt an fremden Körpern die eine oder andere Verwendung thunlicher erscheinen lässt, sowohl für Grau - als Weisseisendarstellung benutzt.
Ihrer Beschaffenheit nach lassen sie sich in folgende Unterabthei - lungen eintheilen.
a) Gewöhnlicher oder thoniger Sphärosiderit. Dicht, grau, grünlich oder bräunlich gefärbt; thonhaltig, nicht selten reich an orga - nischer Substanz (Kohle). Erscheint in verschiedenen Erdformationen, vorzugsweise in der Kohlenformation, dem Keuper, Jura und der Kreide.
Beispiele für die Zusammensetzung.
b) Kohleneisenstein oder Blackband. Häufig enthält der Sphäro - siderit so beträchtliche Mengen von Kohle, dass er vollständig schwarz gefärbt ist und, entzündet, mitunter sogar fortbrennt. Er wird dann Kohleneisenstein oder (mit der englischen Bezeichnung) Blackband ge - nannt. Der Kohlegehalt desselben pflegt mindestens 10 Proc. zu be - tragen, steigt aber mitunter bis auf 25 Proc. Im Uebrigen stimmt sein Verhalten mit dem des gewöhnlichen Sphärosiderits überein. Man ver - arbeitet ihn nur im gerösteten Zustande, und es ist hierzu um so eher Veranlassung gegeben, als sein eigener Kohlenstoffgehalt gewöhnlich ausreichend ist, die zur Durchführung der Röstung nothwendige Wärme zu liefern, ja mitunter noch die Röstung anderer Erze in Vermischung mit dem Kohleneisenstein ohne Aufwand fremden Brennstoffes zu gestatten.
Beispiele für die Zusammensetzung.
Seiner chemischen Natur nach ist der Brauneisenstein durch einen Gehalt an chemisch gebundenem Wasser, seinem Aussehen nach durch braune bis schwarze Farbe und braunen Strich gekennzeichnet.
Die chemische Formel des eigentlichen normalen Brauneisensteines würde sein: H6 F2 O9 mit ca. 60 Proc. Eisen; doch kennt der Minera - loge eine grössere Anzahl bestimmt ausgebildeter Formen des Braun -163Die Erze. Brauneisenerze.eisensteins, deren Zusammensetzung von der obigen mehr oder minder abweicht (Göthit u. a.), und die Uebergänge sowohl zu den wasser - freien Eisenoxyden als den oxydul - und kohlensäurehaltigen Spatheisen - steinen und Sphärosideriten, aus deren Zersetzung gar häufig der Braun - eisenstein unmittelbar hervorging, sind ziemlich zahlreich. Hieraus erklärt es sich, dass auch der Wassergehalt der Brauneisenerze sich zwischen ziemlich weiten Grenzen bewegt.
Die Brauneisenerze sind ausserordentlich verbreitet und finden sich in fast allen Erdformationen. Eben deshalb treten sie uns in ziemlich mannigfaltigen äusseren Formen entgegen. Ausgezeichnet sind fast alle Brauneisenerze durch Leichtreducirbarkeit; die fremden Beimengungen derselben aber, welche neben jener Eigenschaft den Grad ihrer Ver - wendbarkeit bedingen, sind in den verschiedenen Vorkommnissen sowohl ihrer Menge als ihrer Beschaffenheit nach ziemlich verschieden. Mit - unter finden sich Brauneisensteine unmittelbar neben den Spatheisen - steinen, aus deren Umwandlung sie hervorgingen, und lassen dann nicht selten die Structur des Spatheisensteines noch deutlich erkennen, ent - halten auch, wie diese, nicht unbeträchtliche Mengen Mangan.
Im Wesentlichen lassen sich folgende Arten des Brauneisensteines unterscheiden:
a) Brauner Glaskopf. Derselbe bildet ein durch Reinheit von fremden Körpern ausgezeichnetes Erz von dunkelbrauner bis schwarzer Farbe und krystallinisch fasriger Structur bei oft kugliger oder nieren - artiger äusserer Form. Er erscheint vorwiegend in den ältesten Erd - formationen.
b) Gewöhnlicher Brauneisenstein. Unter dieser Benennung lassen sich alle diejenigen Brauneisenerze zusammenfassen, welche nicht durch ganz besondere Eigenthümlichkeiten sich vor den übrigen auszeichnen. Einzelne derselben sind, wie der braune Glaskopf, ausgezeichnet durch grosse Reinheit; andere, und zwar vorwiegend die erdigeren und derben Sorten, enthalten Kiese, Glanze, Zinkerze, auch mitunter nicht ganz unbeträchtliche Mengen von phosphorsauren Verbindungen. Besondere Benennungen für einzelne Formen dieser Erze sind Schaleneisen - stein oder Eisenniere (in schaligen oder nierenartigen Bildungen vorkommend), dichter Brauneisenstein, mulmiger oder erdiger Brauneisenstein.
Vorzügliche ältere Brauneisenerze, sowohl glaskopfartige als gewöhn - liche, finden sich in den österreichischen Alpen neben den erwähnten Spatheisensteinen, in Thüringen, am Harz, in Spanien, Nordafrika (Algier), Nordamerika (Kentucky, Tenessee, Canada) u. a. a. O.; in Oberschlesien bilden die dortigen im Trias vorkommenden mulmigen Brauneisenerze das Hauptmaterial der dortigen grossartigen Eisenindustrie.
Die Erze aus Algier und Spanien haben im Laufe der siebenziger Jahre ihres hohen Eisengehaltes bei einem gewissen Mangangehalte und ihrer Reinheit von Phosphor halber eine nicht unbeträchtliche Bedeutung für die Eisenindustrie erlangt und werden in grossen Mengen auch auf deutschen, französischen und englischen Eisenwerken verarbeitet (Bilbao, Carthagena, Almeïra).
11*164Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.Beispiele für die Zusammensetzung von gewöhnlichen Brauneisenerzen und braunem Glaskopf.
c) Bohnerze und oolithische Erze. Es sind dieses kugelförmige oder körnerförmige, auch wohl nierenförmige Erze, gewöhnlich von Nadelknopf - bis Nussgrösse, entweder in den einzelnen Körnern als loses Gerölle auftretend, häufiger durch eisenschüssigen Thon oder Quarz zu grösseren Massen verbunden. Sie finden sich in der Trias und im Tertiärgebirge in oft mächtigen Ablagerungen. Fast immer enthalten sie Phosphor und zwar in oft verhältnissmässig beträchtlichen Mengen; ihre Gewinnungskosten aber pflegen verhältnissmässig gering zu sein, und aus diesem Grunde verwendet man sie, wo sie vorkommen, nicht ungern für die Eisendarstellung.
Bohnerze finden sich im Breisgau, an einigen Orten Würtembergs, am Rande des Harzes (Wilhelmshütte, Salzgitter), u. a. a. O. Eine Ge - winnung derselben in besonders grossartigem Maassstabe findet in der Gegend von Peine statt und die dort gewonnenen Erze werden in den Hochöfen zu Ilsede bei Peine verhüttet. Sie treten dort in 7 — 10 m mächtigen Lagern zwischen Hilsthon als Liegendem und, wo sie nicht zu Tage ausgehen und nur von Dammerde bedeckt sind, Kalkmergel165Die Erze. Bohnerze und oolithische Erze.als Hangendem auf und bestehen aus Nieren und Kugeln, welche durch kohlensauren Kalk oder Thon unter einander verbunden sind. Zwischen den Brauneisenknollen finden sich in gleichmässiger Vertheilung Phos - phoritknollen, theils winzig klein, theils bis zu Faustgrösse, mit einem Phosphorgehalte von ca. 10 — 12 Proc. Da eine Trennung derselben von den Erzen nur in sehr beschränktem Maasse zu bewirken ist, so besitzen auch die letzteren, wie die unten mitgetheilten Analysen be - weisen, einen beträchtlichen Durchschnittsgehalt an Phosphor.
Auch Frankreich ist reich an Bohnerzen (Franche Comté, Berry, Champagne).
Ein eigenthümliches feinkörniges Erz, welches erst seit Anfang der sechziger Jahre Beachtung fand und den Namen Minette erhielt, seitdem aber für eine nicht unbedeutende Zahl grosser Hochofenwerke zum hauptsächlich oder ausschliesslich benutzten Material geworden ist, gehört ebenfalls den oolithischen Erzen an. Es enthält nicht selten neben dem Eisenhydroxyd noch kohlensaures Eisen (Eisenoxydul), aus dessen Umwandlung es hervorgegangen ist; seine Farbe ist, je nachdem es noch reicher an diesem kohlensauren Eisen ist oder bereits voll - ständig in Oxydhydrat überging, grünlich grau oder braun, auch wohl schwarz oder röthlich. Es ist fast immer reich an Phosphor. Eine Hauptlagerstätte dieses Erzes zieht sich von Nancy durch Elsass - Lothringen, Luxemburg bis nach Longwy in Frankreich und Athus in Belgien. Dieselbe erreicht an einzelnen Stellen, z. B. an der Luxem - burger Grenze, eine Mächtigkeit bis zu 30 m und bildet die Grund - lage eines grossartigen Hochofenbetriebes sowohl in Luxemburg als in Elsass-Lothringen und den angrenzenden deutschen und französischen Bezirken.
Beispiele für die Zusammensetzung.
d) Rasenerze (Wiesenerze). Ablagerungen aus Wasser in sumpfigen Niederungen von oft beträchtlicher Ausdehnung, wenn auch selten in grosser Mächtigkeit. Sie besitzen theils erdige Beschaffenheit, theils kommen sie in festen Stücken vor; erstere pflegen lichtbraune Farbe, letztere dunkelbraune bis schwarzbraune Farbe zu besitzen. Rasenerze finden sich in grosser Verbreitung auf der ganzen norddeut - schen Tiefebene von Holland bis nach Russland; auch in verschiedenen anderen Gegenden Russlands, in Canada, Pennsylvanien u. a. a. O. Wichtig für die Eisenindustrie sind sie vornehmlich durch ihre ausser - ordentlich billige Gewinnung. Da sie sich dicht unter der Erdober - fläche finden und hier selten eine Mächtigkeit von mehr als 0.5 m erreichen, ja, in sehr vielen Fällen in erheblich schwächeren Lagern auftreten, dabei aber eine grosse Fläche zu bedecken pflegen, so findet ein eigentlich bergmännischer Abbau dieser Erze gar nicht statt. Sie werden mit Hacke und Spaten ausgegraben, dann wird das abgehobene Erdreich wieder in die Grube gefüllt, und wo in einem Jahre die Arbeiter der Eisenhütte für diese das metallspendende Erz zu Tage förderten, zieht im folgenden Jahre häufig der Landmann mit dem Pfluge seine Furchen, den Boden für die Körnersaat vorzubereiten; ergiebiger aber als in früherer Zeit pflegt seine Ernte auszufallen, nachdem die oft dichte, undurchlässige Erzschicht aus seinem Boden entfernt ist.
Gewöhnlich sind die Rasenerze reich an eingemengten Quarz - körnern, ein Umstand, der sie zur Darstellung siliciumreicherer Eisen - sorten (grauem Roheisen) geeigneter als für siliciumarmes Eisen (Weiss - eisen) erscheinen lässt; ein kaum jemals fehlender Begleiter ferner ist Vivianit (Eisenphosphat), der dem Erze einen oft recht beträchtlichen und für manche Eisensorten sehr nachtheiligen Phosphorgehalt zuführt. Zwischen manchen Rasenerzen finden sich solche Eisenphosphate in Form dichter weisslicher Knollen bis zu Faustgrösse, mitunter knetbar wie Thon, an der Luft aber blau werdend. Durch Auslesen derselben bei und nach der Gewinnung des Erzes lässt sich der Phosphorgehalt des letzteren abmindern.
Den Rasenerzen ihrer Entstehung nach, den Bohnerzen ihrer Form nach ähnlich sind die sogenannten Seeerze, welche auf dem Boden schwedischer und finnländischer Seen gefunden und auf dortigen Eisenwerken verarbeitet werden. Sie kommen in Körnerform von der Grösse eines Hirsekornes bis einer Nuss vor, haben meistens eine ab - geplattete, bohnenartige Form und werden mit Netzen vom Boden heraufgeholt.
167Die Erze. Rotheisenerze.Beispiele für die Zusammensetzung.
Der chemischen Zusammensetzung nach aus Eisenoxyd Fe2 O3 bestehend zeichnen sich diese Erze, sofern sie nicht etwa fremde Körper in grösseren Mengen enthalten, den bisher besprochenen Eisensteins - gattungen gegenüber durch hohen Eisengehalt aus, da sie weder den für die Spathe und Sphärosiderite charakteristischen Kohlensäuregehalt noch den den Brauneisenerzen eigenthümlichen Wassergehalt besitzen. Sie besitzen rothe bis röthlich schwarze Färbung und rothen Strich.
Der äusseren Form nach unterscheidet man: Eisenglanz, rhom - boëdrisch krystallisirt, eisenschwarz bis grau von Farbe; Eisenglimmer und Eisenrahm, als dünnschalige, feinschuppige Varietäten des Eisen - glanzes zu betrachten; rothen Glaskopf (fasriges Rotheisenerz) in nierenförmigen, traubenförmigen, stalaktitischen Formen mit fasriger Structur, der Form nach mit dem braunen Glaskopf übereinstimmend, jedoch roth von Farbe; gewöhnliches erdiges oder dichtes Roth - eisenerz ohne bestimmte Form; oolithisches Rotheisenerz, den oolithischen Brauneisensteinen seiner Structur nach analog; u. a.
Der Rotheisenstein tritt in Gängen und Stöcken wie auf Lagern auf; die mächtigsten Vorkommnisse desselben bilden gleichförmige Ein - lagerungen zwischen Talk - und Chloritschiefern, Quarziten und Jaspis der azoischen Formationen; dichte Rotheisensteine finden sich vorwiegend zwischen Kalkstein und Diabas. Einige dieser Vorkommnisse sind hoch - berühmt; so die Rotheisenerze (Eisenglanze) von Elba, welche schon168Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.im Alterthume zur Eisendarstellung benutzt wurden; die Rotheisenerze von Missouri (im Iron Mountain und Pilot Knob) und vom Oberen See (Lake Superior) in Michigan; von Cumberland und Nord-Lancashire; u. a. m. Deutschlands Rotheisenerze finden sich vorwiegend im Gebiete der Lahn; nicht ganz so bedeutend sind einige Vorkommnisse an der Eiffel, in einigen Gegenden Westfalens, im Harze, im Thüringerwalde und im Erzgebirge. Oolithische Rotheisenerze in beträchtlicher Mächtig - keit werden in Belgien gewonnen; reich an vorzüglichen Rotheisen - erzen ist Spanien und Algier, und die dortigen Erze werden neben den schon erwähnten, von dort stammenden Brauneisenerzen auch in Eng - land, Belgien, Frankreich und Deutschland mehrfach verhüttet.
Das Vorkommen der Rotheisensteine im Grossen und Ganzen ist nicht so massenhaft als dasjenige der Brauneisenerze; wo sie aber auf - treten, bilden sie ein sehr geschätztes Material für die Eisendarstellung. Denn ihr Eisengehalt ist, wie erwähnt, hoch, sofern er nicht durch eingewachsene fremde Körper herabgedrückt wird, und die reineren Erze (Eisenglanz, Glaskopf) ertragen deshalb auch einen Transport auf weitere Strecken als solche Erze, bei welchen die Frachtkosten einem geringeren Eisenausbringen zur Last fallen; der Phosphorgehalt sehr vieler Rotheisenerze ist sehr gering und diese eignen sich daher vor - zugsweise zur Darstellung reiner, phosphorfreier Eisensorten. Einzelne, übrigens vorzügliche, Erze allerdings sind von Apatit durchzogen und somit phosphorhaltig; auch manche erdige und dichte, besonders die oolithischen, Erze enthalten Phosphor in solchen Mengen, dass die Her - stellung phosphorfreier Eisensorten daraus nicht möglich sein würde. Immerhin bleibt der durchschnittliche Phosphorgehalt der Rotheisenerze hinter dem durchschnittlichen Phosphorgehalte der Brauneisenerze erheb - lich zurück, um so mehr, wenn man nicht den Procentgehalt an Phosphor im Erze, sondern das Verhältniss dieses Phosphor - gehaltes zu dem anwesenden Eisengehalte, welches doch allein den Ausschlag zu geben hat, für den Vergleich heranzieht. Einem so hohen Phosphorgehalte, wie ihn die jüngeren Brauneisenerze (Bohnerze, Minette, Rasenerze) ziemlich regelmässig besitzen, begegnen wir in den Rotheisenerzen nur in Ausnahmefällen.
Nicht selten dagegen findet sich Schwefelkies; viele Rotheisenerze enthalten eingesprengte grössere oder kleinere Quarzkrystalle und eignen sich dann vorzugsweise zur Darstellung von grauem Eisen. Der Man - gangehalt der Rotheisenerze ist selten erheblich. Erzlager im Kalkstein enthalten häufig nicht unerhebliche Mengen von kohlensaurem Kalk; einzelne Rotheisenerze führen kleine Mengen Titansäure. 1)Ueber den Einfluss des Titansäuregehaltes auf die Schmelzbarkeit der Schlacke vergl. S. 153.
Die Rotheisenerze, selbst die dichten Arten derselben, sind ziem - lich leicht reducirbar; doch pflegt man anzunehmen, dass ihre Reducir - barkeit derjenigen der Brauneisenerze nachstehe.
169Die Erze. Magneteisenerze.Beispiele für die Zusammensetzung.
Dieselben bestehen aus Eisenoxyduloxyd von der durchschnitt - lichen Zusammensetzung Fe3 O4, bisweilen jedoch auch Abweichungen in der Zusammensetzung zeigend. Die Farbe ist schwarz oder grünlich schwarz, der Strich schwarz; bekannt ist die magnetische Eigenschaft dieses Erzes.
Die Magneteisenerze krystallisiren im regulären Systeme, treten aber gewöhnlich in derben körnigen oder dichten Massen auf; mitunter auch an den Küsten als Magneteisensand. In Lagern, Flötzen und Stöcken findet sich das Erz zwischen den Gesteinen der Gneiss - und Glimmerschieferreihe, nicht selten in der unmittelbaren Nähe von Roth - eisenerzen. Obgleich durchschnittlich die Magneteisenerze seltener als die bisher besprochenen, auch als die Rotheisenerze, auftreten, besitzen doch einzelne dieser Vorkommnisse durch ihre ausserordentliche Mächtig - keit hohe Bedeutung und sind weit berühmt. Besonders reiche Erz - lagerstätten finden sich in Skandinavien (Dannemora in Schweden, Arendal in Norwegen, Gellivara in Lappland); am Ural; in den Ver - einigten Staaten Nordamerikas am Lake Champlain, am Lake Superior u. a. a. O.; nicht unbedeutend sind ferner einzelne Vorkommnisse Ungarns sowie im Sächsischen Erzgebirge; auch am Harze, in Thüringen, in170Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.Schlesien werden Magneteisenerze gewonnen, obschon in geringeren Mengen. Nordafrika liefert neben den erwähnten Roth - und Braun - eisenerzen auch vortreffliche Magneteisenerze an europäische Eisenwerke; auch in Corsika und Sardinien werden Magneteisenerze gewonnen. Arm an diesen Erzen dagegen ist Grossbritannien.
Unter allen Erzen besitzt das reine Magneteisenerz seiner chemi - schen Zusammensetzung gemäss den höchsten Eisengehalt. Beachtens - werth ist allerdings, dass vollständig oder annähernd reine Erze weit seltener unter den Magneteisenerzen als unter den Rotheisenerzen vor - kommen; und daher wird der Eisengehalt, wie ihn manche Eisenglanze, Glasköpfe u. s. w. besitzen, kaum jemals von den Magneteisenerzen überboten. Sein Phosphorgehalt ist in den meisten Fällen ausserordent - lich gering, obschon einzelne der Magneteisenerze durch eingewachsene Apatite verunreinigt sind. Aus diesem Grunde ist das Magneteisenerz ein besonders für Darstellung phosphorfreien Eisens gesuchtes Material und das schwedische, seiner vortrefflichen Eigenschaften halber be - rühmte Eisen, welches zum grossen Theile aus Magneteisenerzen er - blasen wurde, verdankt jenen guten Ruf zumeist seiner Reinheit von Phosphor. Einzelne Erze sind mit Quarz durchwachsen; andere enthalten Kalkspath in ansehnlichen Mengen. Häufig findet sich ein grösserer Gehalt an Schwefel -, Kupfer - oder Arsenkies; sonstige nicht seltene Begleiter des Magneteisenerzes sind Hornblende, Chlorit, Granat, Zink - blende, Bleiglanz. Eigenthümlich für manche, insbesondere skandinavi - sche und nordamerikanische Erze ist ein Gehalt an Titansäure, welcher häufiger und in beträchtlich grösseren Mengen als in Rotheisensteinen auftritt, mitunter bis zu 10 Proc. steigt und dann allerdings nachtheilig auf die Verwendbarkeit des Erzes einwirkt. 1)Vergl. S. 153.
Den erwähnten vortrefflichen Eigenschaften der Magneteisenerze steht als eine seine Verwendung erschwerende Eigenschaft seine Schwer - reducirbarkeit gegenüber. Unter allen bisher besprochenen Erzen ist der Magneteisenstein der am schwierigsten reducirbare. Durch oxydi - rende Röstung, welche das Eisenoxyduloxyd in Eisenoxyd überführt, wird das Erz in ein leichter reducirbares umgewandelt; daher ist es Regel, die Magneteisenerze nur im gerösteten Zustande zu verarbeiten.
Beispiele für die Zusammensetzung.
Ein eigenthümliches Erz, welches sowohl zur Zink - als zur Eisen - gewinnung benutzt wird, ist der Franklinit. Man betrachtet denselben als ein Magneteisenerz, in welchem ein Theil des Eisenoxyduls durch Zinkoxyd, ein Theil des Eisenoxyds durch Manganoxyd vertreten ist [Formel: (Zn, Fe, Mn) O + (Fe2, Mn2) O3]. Derselbe findet sich im Staate New-Jersey in einem mächtigen Lager zwischen Franklin und Ogdens - burg. Die Erze werden zunächst in einer Zinkhütte auf Zink ver - arbeitet, welches sich verflüchtigt und in Vorlagen oder (bei Zinkweiss - darstellung) in Kammern aufgefangen wird; die Rückstände kommen zum Eisenhochofen und werden hier zur Darstellung eines mangan - haltigen Roheisens (Spiegeleisens) benutzt.
Mitunter, jedoch, wie erwähnt, selten wegen der Schwerreducir - barkeit dieser Erze, setzt man den Beschickungen für Eisendarstellung solche natürlichen Eisensilikate zu. Hierher gehören Chamosit mit ca. 47 Proc. Eisen, 14 Proc. Kieselsäure; Knebelit mit 27.5 Proc. Eisen, 27 Proc. Mangan, 29.5 Proc. Kieselsäure; u. a. m.
Man verwendet geröstete Manganspathe (Mn CO3), Manganite (H2 Mn2 O4), häufiger die unter dem Namen Braunstein auftretenden sauerstoffreichen Manganverbindungen (Pyrolusit, chemische Zusammen - setzung Mn O2), oder das als Wad bezeichnete Manganerz, im Wesent - lichen aus Mangansuperoxyd mit Manganoxydul und Wasser bestehend.
Reine Manganspathe und Manganite würden sich vortrefflich zur Darstellung von manganreichen Eisensorten eignen, sind aber verhält - nissmässig selten. In weit grösseren Mengen finden sich Braunsteine, theils verhältnissmässig rein, theils mit Kiesel, Kalkspath, Eisenoxyd vermengt. Für die Verwendung zur Darstellung manganreicher Eisen - legirungen sind diejenigen die werthvollsten, deren Kieselsäuregehalt möglichst gering ist; auch ein grösserer Eisengehalt ist aus nahe liegen - den Gründen nicht erwünscht.
Erschwerend auf die Verhüttung dieser Erze wirkt ihr hoher Sauer - stoffgehalt aus Gründen, welche später ausführlichere Erörterung finden werden. Derselbe lässt sich durch einfache Röstung in höherer Tempe - ratur oder durch reducirende Röstung in niedrigerer Temperatur (unter Einwirkung von Kohlenoxyd) abmindern, und das Mangansuperoxyd172Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.(Mn O2) wird hierbei in Manganoxyduloxyd (Mn2 O4) umgewandelt. 1)Versuche über diesen Umwandlungsprocess sind mitgetheilt in der Abhand - lung: A. Ledebur, Zur Theorie der Manganhochöfen. Glaser’s Annalen Bd. VIII, S. 449.Auch ein nicht ganz unbeträchtlicher Phosphorgehalt findet sich bis - weilen und verringert den Werth dieser Erze.
Fundstätten dieser Erze sind Nassau, Ungarn, Spanien (Huelva), der Kaukasus, Canada, Sardinien u. a. m.
Beispiele für die Zusammensetzung.
Zweck der Zuschläge ist, die den Erzen beigemengten sogenannten „ Gangarten “d. h. fremden Gesteine in solcher Weise zu verschlacken, dass die Schmelztemperatur und chemische Beschaffenheit der Schlacke den Erfordernissen des Schmelzprocesses entspricht; mitunter auch, obschon in nur seltenen Fällen, die Menge der überhaupt entstehenden Schlacke, welche verschiedene Aufgaben beim Schmelzen des Eisens zu erfüllen hat, anzureichern.
Hieraus folgt schon von vorn herein, dass die Wahl der Zuschläge nicht nur von der Art des Schmelzprocesses, sondern auch vornehmlich von der Zusammensetzung der zur Verwendung stehenden Eisenerze abhängig sein muss.
Einem an Kieselsäure, beziehentlich Thonerde, reichen Erze wird man kalk - oder magnesiahaltige Zuschläge geben müssen. Dieser Fall ist der bei weitem häufigste und mindestens 90 Proc. aller Eisenwerke sind gezwungen, Zuschläge dieser Art zu verwenden. Man benutzt hierfür Kalkstein oder, sofern man auch den Magnesiagehalt anzu - reichern wünscht, oder sofern ökonomische Rücksichten es vortheilhaft erscheinen lassen, Dolomit.
173Die Zuschläge.Die weite Verbreitung des Kalksteines in der Natur, welche in den meisten Gegenden die Möglichkeit für die billige Beschaffung grösserer Mengen desselben gewährt, bildet eine nicht unwichtige Unter - stützung der Eisenindustrie. Wenn man erwägt, dass manchen Erzen mehr als 40 Proc. ihres Eigengewichtes an Kalkstein zugeschlagen werden müssen, so wird man ermessen können, dass für die Dar - stellungskosten des Eisens der Preis jenes Zuschlagsmaterials nicht ohne Wichtigkeit ist.
Der Kalkstein (Calciumcarbonat Ca C O3) enthält im ganz reinen Zustande 56 Gewichtstheile Kalkerde und 44 Gewichtstheile Kohlensäure, so dass man, um 100 Thle. Kalkerde den Erzen zuzuführen, 178.6 Ge - wichtstheile des Carbonats verwenden muss. Da der Kalkzuschlag, wie erwähnt, vorzugsweise zur Verschlackung der Kieselsäure oder, richtiger, zur Herstellung eines bestimmten Verhältnisses zwischen Kieselsäure und Basen dienen soll, so verliert der Kalkstein um so mehr Werth als Zuschlagsmaterial, je reicher er selbst an Kieselsäure ist; denn nicht allein wird unmittelbar der Procentgehalt seines nutzbaren Bestand - theils dadurch abgemindert, sondern die von dem Kalkstein zugeführte Kieselsäure bindet auch wieder eine entsprechende Menge seines eigenen Kalkgehaltes und entzieht dieselbe dadurch ihrer eigentlichen Be - stimmung.
Versteinerungsreiche Kalksteine enthalten mitunter Phosphorsäure in grösseren Mengen und sind deshalb, wenn phosphorreine Eisensorten dargestellt werden sollen, nur mit Vorsicht zu verwenden; noch reicher an Phosphorsäure und zugleich reich an Kieselsäure und daher wenig brauchbar für Eisendarstellung ist sogenannter Kalktuff oder Wiesen - mergel.
Manche Kalksteine enthalten Schwefel - und Kupferkies, Bleiglanz, Galmei, Gips. Einige sind reich an Eisen und bilden, sofern ihre sonstige Zusammensetzung nicht ihre Verwendung für Eisendarstellung ausschliesst, die schon früher erwähnten Uebergänge zu den Eisenerzen.
Am werthvollsten für die Zwecke des Eisenhüttenmannes pflegt der krystallinisch körnige Kalkstein (Marmor) zu sein, weil er durch - schnittlich den grössten Gehalt an Kalk, den geringsten an schädlichen Bestandtheilen besitzt. Wo dieser nicht zu einem ausreichend billigen Preise zu erhalten ist, pflegt man einen möglichst reinen sogenannten dichten Kalkstein als Zuschlag zu verwenden, der aber mitunter durch eingeschlossene Reste von Thieren phosphorhaltig, auch nicht selten durch Thon oder Sand stark verunreinigt ist. Auch oolithischer Kalkstein, welcher jedoch ebenfalls etwas phosphorhaltig zu sein pflegt, wird an verschiedenen Orten als Zuschlag verschmolzen. Weniger häufige Verwendung für diesen Zweck findet die Kreide, theils wegen des Umstandes, dass ihr Auftreten an einzelne Gegenden gebunden ist (Dover, Rügen), theils auch wegen der eingeschlossenen Feuerstein - knollen und Thonlagen. Reiner Kreidekalk soll von Dover aus nach verschiedenen Eisenwerken Englands als Zuschlagsmaterial geliefert werden. 1)Percy-Wedding, Handbuch der Eisenhüttenkunde, Abth. II, S. 544; Preuss. Ztschr. f. Berg -, Hütten - und Salinenwesen 1866, S. 299.
174Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.Wo man Magnesia neben Kalkerde in die Beschickung zu führen wünscht, schlägt man Dolomit zu, im reinen Zustande bekanntlich aus Calcium - und Magnesiumcarbonat in nicht immer gleichen gegen - seitigen Verhältnissen bestehend, durchschnittlich etwa 60 Thle. Cal - ciumcarbonat neben 40 Thln. Magnesiumcarbonat enthaltend. Derselbe tritt theils körnig, theils dicht auf; einige Dolomite enthalten als nach - theilige Beimengung grössere Mengen von Kieselsäure; auch Zinkblende, Arsenkies, Schwefelkies finden sich nicht selten.
Beispiele von der Zusammensetzung der Zuschlags - Kalksteine und Dolomite.
Mitunter, jedoch nur in Ausnahmefällen, schlägt man wohl Fluss - spath an Stelle der Kalksteine oder neben denselben den Eisenerzen zu. Es wurde schon früher erwähnt, dass man durch Flussspathzusatz den Schmelzpunkt einer Schlacke zu erniedrigen vermöge. Wo also diese Aufgabe vorliegt, bildet derselbe ein zweckdienliches Mittel. Für den regelmässigen Gebrauch aber besitzt er zwei nachtheilige Eigen - schaften: erstens sein hoher Preis und zweitens die starke Abnutzung der Ofenwände durch flussspathhaltige Schlacken.
Nach Berthier’s Ansicht, welcher über die Einwirkung des Fluss - spaths auf Silikate und andere Verbindungen mehrfache Versuche an - stellte1)P. Berthier, Traité des essais etc. I, p. 480; mitgetheilt in Percy, Metal - lurgie 1. Bd., deutsch von Knapp, S. 47., beruht die durch den Zusatz desselben bewirkte Erniedrigung des Schmelzpunktes theils unmittelbar auf der Bildung von leichtflüssigen Doppelverbindungen (Silikaten und Fluoriden), theils auch auf Ver - flüchtigung eines Theils des in der Kieselsäure enthaltenen Siliciums als Siliciumfluorid und Anreicherung des Kalkgehaltes. Letzterer Vor -175Die Vorbereitungsarbeiten. Zerkleinerung.gang würde freilich nur dann eine Erniedrigung des Schmelzpunktes zur Folge haben können, wenn die Schlacke wegen allzu hohen Kiesel - säuregehaltes strengflüssig wäre, bei basischen Schlacken dagegen den entgegengesetzten Erfolg haben.
Verschiedene Erze, insbesondere Spatheisensteine, führen übrigens schon als natürliche Beimengung Flussspath in die Schlacke und be - sitzen aus diesem Grunde die Eigenschaft, leicht schmelzbare, dünn - flüssige Schlacken zu liefern.
Hat man Erze mit grossem Kalk - oder Magnesiagehalte zu ver - hütten, fehlt es also an Kieselsäure und Thonerde, so benutzt man mitunter Thonschiefer als Zuschlag, welcher beide Körper den Erzen zuführt. Die durchschnittliche Zusammensetzung des Thonschiefers lässt sich folgendermaassen annehmen:
In anderen Fällen wendet man Gabbro, Diabas, Granit an, um den Kieselsäure - und in geringeren Mengen den Thonerdegehalt anzu - reichern. Als typische Durchschnittswerthe der chemischen Zusammen - setzung dieser Gesteine lassen sich folgende annehmen:
Für die erfolgreiche Verhüttung der Erze und Zuschläge ist es erforderlich, dass dieselben eine bestimmte, von der Art des Schmelz - processes abhängige Korngrösse besitzen.
Je kleiner die einzelnen Stücke sind, desto grösser ist das Ver - hältniss ihrer Oberfläche zu ihrem Rauminhalte, desto günstiger ge - staltet sich mithin die Wärmeabgabe an dieselben, desto zugänglicher sind sie den reducirenden Einflüssen. Wenn von diesem Gesichtspunkte aus eine möglichst weit getriebene Zerkleinerung der in Rede stehen - den Materialien unläugbar von Vortheil ist und eine Ersparung an Brennstoff und Reductionsmaterial mit sich bringt, so ist doch anderer - seits für die allzu starke Zerkleinerung eine Grenze durch den Um - stand gesteckt, dass die Gase des Schmelz -, beziehentlich Reductions - ofens, welche in den allermeisten Fällen, und zwar in jedem für diesen Zweck dienenden Schachtofen, ihren Weg durch die Anhäufung der Erze u. s. w. hindurch nehmen müssen, um so grössere Widerstände auf diesem Wege finden, je dichter jene auf einander liegen, d. h. je feinstückiger sie sind. Selbst wenn man durch grösseren mechanischen176Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.Arbeitsaufwand (durch Anwendung eines kräftigen Gebläses) jenen grösseren Widerstand überwinden und die Gase durch die Erzsäule hin - durchtreiben wollte, so wächst doch mit jenem Widerstande auch die Ungleichmässigkeit in der Bewegung der Gase, und auch aus diesem Grunde darf ein gewisses Maass bei der Zerkleinerung der Erz - und Zuschlagsstücke nicht überschritten werden.
Jene Gleichmässigkeit in der Bewegung der Gase durch die ange - häuften Erze u. s. w. hindurch wird nicht minder beeinträchtigt, wenn Stücke von sehr verschiedener Grösse zusammengehäuft sind. Es ist deshalb wünschenswerth, wenn auch praktisch nicht immer durchführ - bar, Erze u. s. w. von möglichst gleichartiger Korngrösse in einem und demselben Ofen zu verarbeiten.
Aus dem Gesagten folgt aber, dass die zweckmässigste Korngrösse der zur Verhüttung bestimmten Erze und Zuschläge von der Länge des Weges der Gase durch die Beschickungssäule hindurch, bei Schacht - öfen also von der Höhe des Ofens abhängig sein muss. Je niedriger der Ofen ist, desto stärker zerkleint man zweckmässigerweise die ein - zelnen Stücke. In den meisten Fällen dürfte Nuss - bis Faustgrösse die geeignetste sein; in grossen Kokshochöfen verarbeitet man allerdings mitunter Erzstücke von mehr als Kopfgrösse (obschon dieses Verfahren nicht gerade als nachahmungswerth empfohlen werden soll), und um - gekehrt ist man nicht selten gezwungen, auch natürlich vorkommende, fast pulverartige Erze — manche Rasenerze, Bohnerze u. a. — mit den anderen zu verhütten.
Alle jene Erze und Zuschläge, welche in übermässig grobstückigem Zustande von der Grube angeliefert werden, bedürfen also einer mecha - nischen Zerkleinerung auf der Hütte.
Selten geschieht diese Zerkleinerung von Hand durch Zerklopfen mit eisernen Hämmern. Das Verfahren hat allerdings den Vortheil, dass man hierbei arme oder durch schädliche Bestandtheile verunreinigte Stücke auslesen kann; ist aber kostspielig und würde bei nur einiger - maassen umfänglichem Betriebe die Anstellung einer grossen Arbeiter - reihe erforderlich machen.
Die Maschinen, welche man zur Zerkleinerung benutzt, sind folgende:
Dieselben bilden die älteste1)Sie stammen aus dem sechszehnten Jahrhunderte. 1507 wurde das erste Pochwerk im Erzgebirge durch Sigismund von Maltitz, 1524 das erste Poch - werk auf dem Harze durch Peter Philipp eingeführt (A. Gurlt, Bergbau - und Hüttenkunde, 2. Aufl., S. 104)., aber auch — wenigstens für Eisenerze, welche nur bis zu einer bestimmten, nicht allzu kleinen Korngrösse zerkleinert werden dürfen — die am wenigsten vollkommene Zer - kleinerungsvorrichtung. Während man andere Erze (Bleierze u. s. w.), welche stärker zerkleint werden, nass, d. h. unter Zufluss von Wasser zu pochen pflegt, um Verstäubung zu vermeiden, werden die Eisenerze, bei deren Zerkleinerung überhaupt kein Staub gebildet werden soll, nur trocken gepocht.
177Die Vorbereitungsarbeiten. Pochwerke.Fig. 34 zeigt die übliche Einrichtung eines Eisensteinspochwerkes in 1 / 60 der wirklichen Grösse. 1)Nach Percy-Wedding, Eisenhüttenkunde. Abth. 2, S. 521.Drei oder fünf hölzerne, in anderen Fällen gusseiserne oder auch schmiedeeiserne Pochstempel D D D tragen an ihrem unteren Ende die aus Gusseisen oder besser noch aus Gussstahl gefertigten Pochschuhe G G G, welche mit Zapfen in die Pochstempel (die an dem unteren Ende durch umgelegte eiserne Bänder gerüstet sind) eingesteckt und mit Keilen befestigt werden, so dass sie
ohne Schwierigkeit ausgewechselt werden können. In entsprechender Höhe oberhalb der Pochschuhe tragen die Pochstempel die Heblinge a a a, durchgesteckte, an der Rückseite um das erforderliche Maass vor - ragende Hölzer, an welchen die Stempel von den auf der Daumen - welle B angebrachten Hebedaumen ergriffen und angehoben werden, um dann bei weiterer Drehung der Welle wieder niederzufallen. DieLedebur, Handbuch. 12178Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.Vertheilung der Hebedaumen auf der Welle ist eine solche, dass der Anhub der Pochstempel in gleichmässiger Reihenfolge vor sich geht; von der Hubhöhe und dem Gewichte der letzteren ist natürlich die mechanische Wirkung jedes einzelnen Schlages abhängig. Stempeln der Eisensteinspochwerke pflegt man ca. 150 kg Gewicht und 20 cm Hub bei 60 Hüben per Minute zu geben. Es lässt sich hieraus unschwer die erforderliche Betriebskraft für den Betrieb berechnen, wobei man erfahrungsmässig den Nutzeffect des Pochwerkes = 0.75 zu setzen hat.
Die Pochstempel sind zwischen zwei Paar wagerechter Leit - hölzer F F geführt; diese werden an den Pochsäulen E E befestigt, welche an dem oberen Ende durch ein Querhaupt verbunden sind und mit diesem zusammen das Pochgerüst bilden.
Als Unterlage für die zu zerkleinernden Erze dient die starke gusseiserne Pochsohle H, gewöhnlich gitter - oder rostartig geformt, so dass die Erze, sobald die Zerkleinerung das erforderliche Maass erreicht hat, zwischen den Oeffnungen der Pochsohle hindurch in den Raum J J fallen, um hier entfernt zu werden.
Das abgebildete Pochwerk wird durch das Wasserrad A getrieben und die Daumen sitzen hier unmittelbar auf der Wasserradwelle B. Man pflegt dieselben aus Gusseisen zu fertigen und an einen Ring anzugiessen, welcher über die Welle geschoben wird. C ist eine Brems - scheibe mit Bremse, um das Pochwerk rasch zum Stillstand bringen zu können.
Ein Nachtheil der Pochwerke liegt in dem Umstande, dass, je dicker das unter dem Pochstempel befindliche Erzstück ist, desto ge - ringer die Fallhöhe und desto geringer also auch die Schlagwirkung ausfällt. Gerade die grösseren Stücke, welche kräftigere Schläge ver - tragen würden, ohne zu Mehl zerstampft zu werden, erhalten schwächere Schläge, die kleineren stärkere. Aus diesem Grunde ist es trotz der erwähnten Anwendung einer rostförmigen Pochsohle schwierig, Ungleich - förmigkeiten in der Korngrösse des zerkleinten Erzes ganz zu ver - meiden. Die Ausnutzung der mechanischen Arbeit ist ausserdem, wie sich schon aus dem oben mitgetheilten Coëfficienten ergiebt, eine ziem - lich ungünstige; man rechnet, dass ein Pochwerk per Pferdestärke der Betriebsmaschine in 12 stündiger Arbeit 3000 — 3500 kg Erz zu zer - kleinern im Stande sei, weniger, als bei den nachfolgend beschriebenen Zerkleinerungsmaschinen.
Aus diesen Gründen sind die vor dreissig Jahren noch ziemlich allgemein angewendeten Pochwerke in den Eisenhütten mehr und mehr verschwunden und haben zweckmässigeren Einrichtungen Platz gemacht. Nicht ohne einen gewissen Vortheil benutzt man sie jedoch auch jetzt noch in solchen Fällen, wo sehr harte Erze, die leicht eine Beschädi - gung des arbeitenden Theiles der Maschine herbeiführen, zerkleint werden sollen. Zwar erleiden auch die Pochschuhe eine allmähliche Abnutzung, welche von Zeit zu Zeit eine Ergänzung erforderlich macht; ihre Herstellungskosten aber sind verhältnissmässig unbedeutend, und die Härte der Erze kommt bei der Abnutzung der Pochschuhe weniger in Betracht als bei den betreffenden Theilen anderer Maschinen.
Zwei gusseiserne horizontale Walzen mit glatten oder häufiger mit geriffelten Oberflächen, welche parallel neben einander in einem entsprechend eingerichteten Gerüste gelagert sind, werden durch Ge - triebe, deren Wellen durch einfache Kupplungen mit den verlängerten Walzenzapfen verbunden sind, und deren Zähne in gegenseitigem Ein - griffe stehen, in entgegengesetzte Drehung versetzt, so dass die zu zer - kleinernden Erze (Kohlen u. s. w.), welche von oben her auf die Walzen geschüttet werden, vermöge der Reibung zwischen ihnen hindurch ge - führt und dabei auf die dem Abstande der Walzenoberflächen von ein - ander entsprechende Korngrösse zerkleinert werden.
Die Anwendung geriffelter Walzen erleichtert hierbei die Mitnahme der aufgeschütteten Erzstücke; je stärker aber bei dem einmaligen Durchgange die Zerkleinerung, also auch der von den Erzen ausgeübte Widerstand ist, desto leichter sind die Riffeln (Cannelirungen) der Walzen selbst einer Beschädigung durch Abbrechen ausgesetzt. Aus diesem Grunde findet man nicht selten zwei Paar Walzen über einander an - geordnet; die oberen mit gröberen Riffeln und im weiteren Abstande von einander für die erste Zerkleinerung der aufgeschütteten Erze, die darunter befindlichen, feiner geriffelten und näher zusammengestellten für die letzte Zerkleinerung.
Um aber fernerhin eine Beschädigung der Walzen durch ausnahms - weise harte Stücke, welche dazwischen gerathen sollten, nach Möglich - keit zu vermeiden, pflegt man die Lager der einen Walze des Walzen - paares in horizontaler Richtung verschiebbar zu machen und mit einer Vorrichtung zu versehen, dass die Walze, wenn der Druck ein gewisses Maass übersteigt, ausweicht und nach beendigtem Durchgange wieder an ihre Stelle zurückkehrt.
Ein Eisensteinswalzwerk mit zwei Walzenpaaren, wie es auf ver - schiedenen Harzer und anderen Eisenhütten in Anwendung ist, ist in Fig. 35, S. 180 abgebildet. Zwei kräftig gebaute Gusseisenständer A dienen zum Tragen der Walzenlager. Von diesen sind die an der rechten Seite befindlichen in ihrer Lage festgehalten; die Lager an der linken Seite dagegen sind in Führungen der Ständer nach links verschiebbar, während diejenige Stellung derselben, welche dem normalen Abstande der Walzenoberflächen von einander entspricht, durch angegossene Vor - sprünge an den Ständern bezeichnet ist, über welche hinaus eine Ver - schiebung nach rechts nicht mehr möglich ist. In dieser Lage werden sie durch die mit Gegengewichten beschwerten Hebel b b festgehalten, deren kürzere Arme gegen die Bolzen c c und durch diese gegen die Lager drücken. Statt der, ihren Zweck übrigens vollständig erfüllen - den und nur etwas schwerfälligen Hebel mit Gegengewichten wendet man bei neueren Walzwerken auch wohl Gummibuffer zu demselben Zwecke an.
Damit die Verschiebung der Walzenlager ohne Gefahr für die Ge - triebezähne möglich sei, müssen die letzteren stark und mit breiter Theilung construirt sein.
Alles Weitere wird ohne Erläuterung verständlich sein. Die Erze werden von der in der Ebene der Oberkante der Ständer angebrachten12*180Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.Bühne aus, welche gewöhnlich vermittels einer schiefen Ebene von unten her zugänglich gemacht ist, durch den Trichter d zwischen die Walzen geschüttet.
Um die bei eintretender Abnutzung der Walzenoberflächen erfor - derliche Auswechselung weniger kostspielig zu machen, stellt man die Walzen aus zwei Theilen her, wie in der Abbildung erkennbar: einem äusseren, zum Auswechseln bestimmten Ringe aus hartem Gusseisen (am besten Hartguss) und dem Kerne, an dessen Verlängerung sich die Lauf - und Kupplungszapfen befinden. Beide Theile sind auf gleiche Durchmesser aus - beziehentlich abgedreht; bei der Befestigung erwärmt man den Ring etwas, so dass sein Durchmesser sich ein wenig ver - grössert, schiebt ihn über den Kern und befestigt ihn vollends mit
einem Keile, der, wie gewöhnlich, in eine entsprechende Nuth ein - geschoben wird.
Man pflegt den Walzen der Eisensteinswalzwerke 500 — 700 mm Durchmesser bei 500 — 900 mm Länge (excl. der Zapfen) und eine Umfangsgeschwindigkeit von 500 — 900 mm per Secunde zu geben. Die Leistungsfähigkeit der Walzwerke ist selbstverständlich von dem Härte - grade der Erze wie von dem Maasse der Zerkleinerung abhängig, immer - hin aber günstiger als bei Pochwerken. Durchschnittlich wird man per Pferdestärke der Betriebsmaschine in 12 stündiger Arbeit eine Leistung von 4000 kg zerkleinertem Erz veranschlagen können; Wedding führt als Beispiel an, dass ein von der Fabrik Humboldt in Kalk gebautes einpaariges Walzwerk mit ca. 700 mm starken Walzen bei 20 Um - drehungen per Minute in 12 Stunden 60000 kg Erz zerkleinere und dabei eines Arbeitsaufwandes von 15 Pferdestärken bedürfe.
Vor den Pochwerken haben die Walzwerke den Vortheil, dass die Korngrösse der in ihnen zerkleinerten Erze gleichmässiger und leichter regulirbar ist. Seit dem Anfange dieses Jahrhunderts, wo sie zuerst in181Die Vorbereitungsarbeiten. Erzquetschen.Cornwall für die Aufbereitung der Erze eingeführt wurden, haben sie daher gerade in den Eisenhütten jenes Vorzuges halber vielfach die Pochwerke verdrängt, bis sie in neuester Zeit wiederum selbst durch die sogleich zu besprechenden Steinbrecher in den Hintergrund ge - drängt wurden.
Diese im Jahre 1858 von dem Amerikaner Blake erfundenen Maschinen haben, nachdem die ihnen zuerst anhaftenden Mängel glück - lich beseitigt wurden, eine zunehmende Verbreitung gefunden und bilden jetzt auf den Eisenwerken die am häufigsten benutzten Zerkleine - rungsmaschinen für Erze und Zuschläge. Ihre Vorzüge gegenüber den bisher besprochenen Maschinen bestehen vornehmlich in einer geringen Raumbeanspruchung bei grosser Leistungsfähigkeit; den Pochwerken gegenüber zeichnen sie sich ausserdem durch grössere Gleichmässigkeit in der Korngrösse der zerkleinten Körper und Leichtregulirbarkeit dieser Korngrösse vortheilhaft aus.
Fig. 36 und 37 zeigen die Einrichtung einer solchen verbesserten Erzquetsche, von der Georgs-Marienhütte gebaut und dort zum Zer - kleinern der Erze für den Hochofenbetrieb benutzt. 1)Ztschr. d. Ingenieur - u. Architekten-Vereins für Hannover, Bd. XVII, S. 319.Der arbeitende Theil derselben besteht aus einer festen und einer beweglichen Backe c und d, aus Hartguss oder Gussstahl gefertigt und mit geriffelter Ober - fläche versehen. Die feste Backe ist in der Giebelwand des kräftigen gusseisernen Rahmens, welcher zum Tragen sämmtlicher Theile der Maschine dient, eingesetzt und mit Keilen befestigt; die Backe d ist in ähnlicher Weise in einer starken Gusseisenplatte befestigt, welche pendel - artig um die Achse C schwingt und auf diese Weise bei ihrer Hin - und Herbewegung die Backen in rascher Aufeinanderfolge abwechselnd einander nähert und von einander entfernt. Die von oben zwischen die Backen geworfenen Erzstücke rücken hierbei immer tiefer und werden zu einer dem Abstande der Backen von einander an der engsten Stelle entsprechenden Korngrösse zerdrückt. Zur Hervorbringung dieser Bewegung ist in der Mitte der Maschine die von einer Riemenscheibe aus angetriebene, mit zwei Schwungrädern versehene gekröpfte Welle A gelagert, welche die an ihrer Kröpfung angreifende Zugstange a in auf - und abgehende Bewegung versetzt. Hierdurch wird der aus zwei starken Eisenplatten gebildete Kniehebel f f abwechselnd gebeugt und gestreckt und ertheilt hierbei, wie aus Fig. 36 unschwer zu erkennen ist, der Backe d die beschriebene Bewegung. Zur grösseren Sicherung der - selben ist die erwähnte Backe an ihrer Rückseite an eine bufferartige, ebenfalls in der Abbildung erkennbare Vorrichtung angeschlossen, welche den Hub der Backe begrenzt und sie rasch zurückführt, somit ver - hindert, dass der nur lose eingesetzte Hebel zwischen Backe und Zug - stange herausfalle.
Durch Einsetzen verschieden langer Hebel lassen sich verschiedene Korngrössen erzielen; innerhalb gewisser Grenzen jedoch ist die Korn - grösse auch ohne Hebelauswechselung durch Verschiebung des an einer182Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.Schraube aufgehängten Keilstücks e regulirbar, wie ohne besondere Erläuterung leicht verständlich sein wird.
Die abgebildete Maschine ist mit Rädern versehen, um ohne Schwierigkeit transportirt werden zu können; an dem Orte ihrer Ver - wendung wird sie in irgend einer Weise befestigt und die an den Rahmen seitlich angegossenen Laschen ermöglichen die Verschraubung auf einem entsprechend hergestellten Fundamente.
Man giebt den Erzquetschen ca. 200 Hübe per Minute und kann nach Wedding rechnen, dass mit einem Arbeitsaufwande von 5 — 10 Pferdestärken in 12 Stunden durchschnittlich 60000 kg Erz zerkleint werden. Bei weniger harten Erzen ist die Leistung noch grösser. Die abgebildete Georgs-Marienhütter Maschine zerkleint mit einem Arbeits - aufwande von 3 — 4 Pferdestärken 10000 kg Spatheisenstein und Kalk in etwa 1½ Stunden auf Faust - bis Eigrösse.
Mitunter, wenn auch nicht gerade häufig, unterwirft man die Erze einem Waschprocesse, um sie eines Theiles ihrer fremden Beimengungen, insbesondere des anhaftenden Thones und Sandes zu befreien. Vor - zugsweise sind es die mit Thon durchsetzten Bohnerze, welche in dieser Weise behandelt werden.
Das Verfahren beruht im Wesentlichen auf denselben Vorgängen wie das Waschen der Steinkohlen (S. 53), d. h. auf der verschiedenen Geschwindigkeit, welche verschieden schwere Körper beim Falle in ruhig stehendem oder bei der Bewegung in fliessendem Wasser anneh - men; während aber bei den Steinkohlenwäschen die nutzbaren Körper die leichteren, die schädlichen Körper die schwereren Bestandtheile des Gemisches sind, tritt bei dem Waschen der Erze der umgekehrte Fall ein: die Erze sind specifisch schwerer, die thonigen und sandigen Körper leichter und, was in diesem Falle noch die Trennung erleichtert, auch durchschnittlich von geringerer Korngrösse.
Eine Classirung der Erze nach der Korngrösse vor dem Waschen, welche aus früher erörterten Gründen in den Steinkohlenwäschen un - umgänglich ist, pflegt deshalb bei den Eisenerzwäschen entbehrlich zu sein; das ganze Verfahren ist schon aus dem Grunde gewöhnlich ein - facher als dort, weil eine so gründliche Sonderung der Erze von den Gangbestandtheilen überhaupt nicht erforderlich ist.
Die einfachste Vorrichtung zum Waschen besteht aus Gerinnen (Gräben) mit einer Neigung von 5 — 10 Grad gegen die Horizontale, in welchen die Erze der Einwirkung fliessenden Wassers ausgesetzt und durch eine Reihe am Rande des Grabens aufgestellter Arbeiter mit Krücken dem Strome wiederholt entgegengeführt werden. Nach Rittinger1)Lehrbuch der Aufbereitungskunde, S. 232. soll man den aus Holz gezimmerten Gerinnen ca. 0.65 m Breite, 0.30 m Tiefe und 2.5 — 3.75 m Länge bei einer Neigung von höchstens 18 mm auf 1 m Länge geben. Zweckmässig kann es sein, in diesen Gerinnen einzelne quer durchgehende Schwellen anzuordnen, hinter welchen das Wasser und Erz sich stauen; die obere Seite der Schwelle wird abgeschrägt, so dass sie nach rückwärts gegen den Boden des Gerinnes sich als schiefe Ebene ansetzt und die Schwelle drei - seitigen Querschnitt erhält. Das Wasser mit den Schlammtheilchen lässt man in die wilde Fluth ablaufen, die Erze werden nach beendigter Wäsche mit siebartig durchlochten Schaufeln ausgeschöpft. Bei einem Verbrauche von ¼ — ½ cbm Wasser per Minute und per Gerinne beträgt die Menge des gewaschenen Erzes bis zu 10000 kg per Stunde, sofern es nicht an Arbeitskräften fehlt.
Bei den hohen Arbeitslöhnen jedoch, welche ein derartiges Ver - fahren erheischt, wendet man, wo das Waschen in grösserem Umfange durchgeführt werden soll, maschinelle Vorrichtungen dafür an.
Mitunter benutzt man halbcylindrische Tröge, in welchen eine Schraube mit horizontaler Achse sich dreht und das an einem Ende eingeschüttete Erz vorwärts schiebt, dabei vermöge der stattfindenden Reibung Sand, Thon und dergl. ablösend, während ein Wasserstrom184Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.in entgegengesetzter Richtung eingeführt wird und den Schlamm fortführt. 1)Annales des mines, 1864, 4. livr.
Häufiger und auch wohl vollkommener in ihrer Wirkung sind rotirende Trommeln aus Eisenblech. In ihrer äusseren Form sind sie den früher beschriebenen Classirtrommeln für Steinkohlenaufbereitung ähnlich und, wie diese, cylindrisch oder conisch, wobei die Vorwärts - bewegung des Erzes entweder durch spiralförmig an der Innenwand angebrachte Gänge aus Winkeleisen oder durch die geneigte Richtung der Trommelwand hervorgerufen wird; sie sind aber, da sie nicht zur Classirung verschiedener Korngrössen dienen sollen, sondern nur dazu bestimmt sind, bei ihrer Umdrehung die Erze in stetige Reibung unter sich wie mit dem eingeleiteten Wasser zu bringen, entweder gar nicht oder nur so weit gelocht, als zur Ableitung des schlammhaltigen Wassers erforderlich ist. Das Wasser wird in den meisten Fällen in umgekehrter Richtung als die Erze zu - und abgeleitet. Die Stirnflächen der Trom - meln sind so weit geschlossen, als erforderlich ist, die nöthige Wasser - menge in der Trommel zu erhalten.
Die Einrichtung der Eisenerz-Waschtrommeln im Besondern zeigt mannigfache Abweichungen. Eine ziemlich einfache derartige Wasch - vorrichtung, welche nach Kerpely’s Bericht über die Weltausstellung zu Paris im Jahre 1878 von Austruy construirt wurde und auf dem Eisen - werke zu Cuzon, Departement Lot-et-Garonne, mit gutem Erfolge sich im Betriebe befindet, ist in Fig. 38 abgebildet. 2)Die Zeichnung ist ursprünglich der Oesterr. Zeitschr. für Berg - und Hütten - wesen entnommen.Die conische, an dem
weiteren Ende mit einem cylindrischen Ansatze B versehene Trommel A ist auf der geneigten Achse a befestigt; die Neigung der letzteren ist eine solche, dass das Erz, welches aus dem Fülltrichter C bei B in die Trommel eintritt, auf dem schwach ansteigenden Boden der letzteren langsam vermöge seines eigenen Schubes nach dem entgegengesetzten Ende fortgleitet, während das Wasser, welches in einem regulirbaren Strome durch das Rohr v zutritt, den umgekehrten Weg nimmt und schliesslich sammt den mitgenommenen Thon - und Sandtheilchen über den Rand der Trommel bei D abfliesst. Acht Sieböffnungen c c an dem185Die Vorbereitungsarbeiten. Das Rösten.engeren Ende der Trommel dienen dazu, schon hier einen Theil des Wassers mit den letzten, den Erzen noch anhaftenden Schlammtheilchen abzuführen und hierdurch die Reinigung der nachrückenden Erze zu erleichtern. Die regelmässige Zuführung der Erze wird durch eine in der Abbildung angedeutete Rüttelvorrichtung unter dem Fülltrichter C bewirkt; die gewaschenen Erze stürzen durch die Lutte E in bereit stehende Wagen. Die Bewegung der Trommel erfolgt durch einen am Anfange derselben befestigten Zahnkranz h von einem an der Trans - missionswelle befindlichen Getriebe g aus.
Die Leistung einer solchen Waschtrommel soll 10000 kg Roherz per Stunde betragen, wobei das Erz etwa 10 Minuten in der Trommel verweilt; der erforderliche mechanische Arbeitsverbrauch incl. des An - hebens des gewaschenen Erzes auf eine Höhe von 10 m sechs Pferde - kräfte. 1)Eine ausführliche Beschreibung nebst Abbildungen einer grösseren Erzwäsche, von der Fabrik Humboldt (vormals Sievers & Co. in Kalk bei Deutz) gebaut, enthält Percy-Wedding, Handbuch der Eisenhüttenkunde, Abth. 2, S. 512 ff. ; fernere Abbildungen von Eisenerzwäschen: Dürre, Anlage und Betrieb der Eisen - hütten, Bd. 1, Taf. XXXVIII, XXXIX und XL.
Die Kosten des Waschens der Erze werden sich dem abweichenden Gehalte an fremden Körpern wie den abweichenden benutzten Ein - richtungen entsprechend verschieden hoch beziffern. Wedding giebt als Beispiel die Kostenberechnung einer Wäsche auf der Königl. Eisen - steinsgrube zu Mardorf in Hessen in den Jahren 1867 — 1869, wobei sich ein durchschnittlicher Kostenaufwand von 7.8 Pf. per Centner (50 kg) gewaschenen Erzes (Bohnerzes) ergiebt (also 1.56 Mark per Tonne); auf französischen Wäschen sollen einer von Dürre aus einem französischen Werke entnommenen Notiz zufolge die Kosten für Eisenerze nur 0.16 Mark per Tonne betragen2)Dürre, Anlage und Betrieb der Eisenhütten, Bd. 1, S. 158., eine Angabe, welche so niedrig ge - griffen erscheint, dass man an einen Druckfehler zu glauben versucht ist.
Rösten der Erze nennt man eine vorbereitende Erhitzung der Erze ohne eigentliche Schmelzung. Im geschmolzenen Zustande der Erze würden chemische Einwirkungen der Bestandtheile auf einander statt - finden, welche beim Rösten nicht beabsichtigt sind und die spätere Verhüttung erschweren würden. Es würde eine Verschlackung der Eisenoxyde mit den fremden Bestandtheilen eintreten und die Erze würden durch diesen Vorgang an Reducirbarkeit verlieren, wie ja alle eisenhaltigen Schlacken schwieriger reducirbar sind, als die freien Eisenoxyde.
Aus diesem Grunde ist es beim Rösten der Eisenerze Regel, die Temperatur auch nicht einmal bis zum Sintern der Erze, d. h. beginnenden Zusammenbacken, zu steigern; Ausnahmen von dieser Regel kommen allerdings vor und sind durch besondere, später zu erörternde, Gründe gerechtfertigt.
186Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.Der Zweck des Röstens kann ein verschiedener sein.
In einzelnen Fällen, wenn auch verhältnissmässig selten, beab - sichtigt man eine Auflockerung harter und dichter Erze durch die Temperaturveränderungen, also durch rein physikalische Einflüsse herbeizuführen. Es entstehen Risse und Spalten in den Erzstücken, das Erz wird mürbe, lässt sich weit leichter zerkleinern und ist den Einflüssen reducirender Gase leichter zugänglich. Der beabsichtigte Erfolg des Röstens wird in diesem Falle erleichtert, wenn man das noch heisse Erz mit kaltem Wasser ablöscht.
Häufiger beabsichtigt man, durch die Röstung eine Zersetzung gewisser chemischer Verbindungen, sei es der Erze selbst oder der fremden Beimengungen derselben, unter Ver - flüchtigung nachtheiliger Bestandtheile zu bewirken.
Unter den Erzen selbst treten uns als solche zersetzbare Ver - bindungen zunächst die Hydrate (Brauneisenerze) und Carbonate (Spath - eisensteine) entgegen. Brauneisenerze werden unter Abgabe ihres Wassergehaltes in Eisenoxyde, wirkliche Rotheisenerze, umgewandelt; Spatheisensteine und Sphärosiderite entlassen bei der Zersetzung ein Gemisch von Kohlensäure und Kohlenoxyd und hinterbleiben als Eisen - sauerstoffverbindungen, deren Sauerstoffgehalt in jedem Falle höher ist als der des Eisenoxyduls Fe O, jedoch nach der Höhe der angewendeten Temperatur und den sonstigen bei der Zersetzung thätigen Einflüssen Abweichungen zeigt, so dass ihre Zusammensetzung zwischen Fe6 O7 und Fe2 O3 schwanken kann. 1)Das Oxyd Fe2 O3 entsteht allerdings nur, wenn zugleich freier Sauerstoff Zutritt hat.
Auch kohlensäurehaltige Zuschläge — Kalksteine und Dolomite — werden durch Röstung zersetzt und es hinterbleiben die einfachen Oxyde.
Die Erfahrung hat jedoch im Laufe der Jahre gelehrt, dass jene Austreibung von Wasser und Kohlensäure aus den Erzen und Zu - schlägen durch vorausgehende Röstung nicht immer diejenigen Vortheile bei der nachfolgenden Verhüttung gewährt, als man früher, noch in der Mitte dieses Jahrhunderts, allgemein annahm. Die Ursachen dafür werden bei der Besprechung der Processe selbst, insbesondere des Hoch - ofenprocesses, verständlich werden. Insbesondere hat sich die Zersetzung der Hydrate vor der Verhüttung als vollständig erfolglos erwiesen. Deshalb sieht man jetzt ziemlich allgemein von der Röstung der Braun - eisenerze ab, sofern nicht andere Gründe dafür vorliegen.
Ebenso ist die Röstung von Kalksteinen und Dolomiten, welche als Zuschläge für die Verhüttung von Erzen im Hochofen bestimmt sind, nicht im Stande, einen wirklichen Nutzen hervorzurufen. Nur bei einem in neuester Zeit eingeführten Processe, bei welchem zur Bildung basischer Schlacken Kalk zu geschmolzenem Eisen gesetzt werden muss — dem basischen Bessemerprocesse oder Thomasprocesse — ist eine vorausgehende Röstung des Kalksteins erforderlich, damit nicht durch die starke Wärmebindung beim Zerlegen der Carbonate eine Ab - kühlung des geschmolzenen Eisens herbeigeführt werde.
Spatheisenerze und Sphärosiderite werden, wenn auch nicht sämmt - lich, so doch zum grossen Theile vor der Verhüttung geröstet. Die zur187Die Vorbereitungsarbeiten. Das Rösten.Zersetzung der Carbonate erforderliche Temperatur — ca. 800°C. — ist höher als diejenige, bei welcher die Reduction des gerösteten Erzes beginnt, so dass aus diesem Grunde die spätere Reduction des Erzes durch die Röstung erleichtert wird; ausserdem aber wirkt aus sogleich zu erörternden Gründen auch die bei oxydirender Röstung stattfindende Umwandlung in Eisenoxyd günstig auf die Reducirbarkeit des Erzes.
Manganerze mit reichem Sauerstoffgehalte — jene oben besproche - nen Braunsteine oder Pyrolusite — entlassen bei starker Röstung einen Theil ihres Sauerstoffgehaltes und wandeln sich in Manganoxydoxydul Mn3 O4 um. Letzteres ist leichter verarbeitbar als jene, und diese Desoxydation durch Röstung wirkt daher förderlich auf die Verhüttung. Erleichtert wird dieselbe durch reducirende Atmosphäre (Kohlenoxydgas) beim Rösten.
Unter jenen Körpern, welche aus den fremden Gemengtheilen der Erze durch Röstung sich austreiben lassen, ist der wichtigste der Schwefel.
Als schwefelhaltige Beimengung der Eisenerze tritt uns vorzugs - weise häufig der Schwefelkies (Fe S2) entgegen; auch nicht selten der chemisch ebenso als jener zusammengesetzte Strahlkies oder Markasit; ferner Magnetkies (Fe8 S9), Kupferkies (Cu Fe S2), Arsenkies (Fe S As), Zinkblende (Zn S), Bleiglanz (Pb S). Besonders reich an diesen schwefel - haltigen Mineralien pflegen Magneteisenerze und Spatheisensteine zu sein. Das Verhalten des Schwefels beim Rösten aber kann ein verschiedenes sein, je nachdem er in dieser oder jener Verbindung auftritt.
Schwefelkies und Strahlkies werden schon in niedriger Temperatur zersetzt, indem annähernd die Hälfte Schwefel verflüchtigt wird (bei Luftzutritt zu schwefliger Säure verbrennend, bei Abschluss der Luft als Schwefeldampf entweichend) und eine Verbindung zurückbleibt, deren Zusammensetzung ungefähr der des Magnetkieses entspricht. Durch ein - fache Erhitzung ohne Luftzutritt ist nun diese niedrigere Schweflungs - stufe des Eisens nicht mehr zersetzbar. Hat jedoch der atmosphärische Sauerstoff Zutritt zu dem glühenden Schwefeleisen, so verbrennt ein weiterer Theil des Schwefels, um als schweflige Säure sich zu ver - flüchtigen; der Rest bildet zunächst mit dem übrig gebliebenen Eisen Ferrosulfat (Eisenvitriol), welches jedoch schon in Rothgluth ebenfalls zerlegt wird. Ein Theil des Sauerstoffs der Schwefelsäure wird zur Höheroxydation des Eisens benutzt, basisch schwefelsaures Eisenoxyd wird gebildet und schweflige Säure verflüchtigt; bei noch weiterer Steigerung der Temperatur wird auch dieses basische Eisensalz zerlegt, Schwefelsäure wird ausgetrieben und Eisenoxyd bleibt zurück.
Da bei dem beschriebenen Verlaufe des Zersetzungsprocesses aus dem Schwefelkies beziehentlich Strahlkies zuerst Magnetkies entsteht, so folgt von selbst, dass dieser, wo er natürlich auftritt, sich beim Rösten auch ebenso wie jener verhalten, d. h. bei ausreichendem Luftzutritt und ausreichend hoher Temperatur sich in Eisenoxyd umwandeln und seinen Schwefelgehalt abgeben wird. Theoretisch ist also durch eine entsprechend geleitete Röstung eine vollständige Entschwefelung der Eisenerze möglich, wenn deren Schwefelgehalt auf dem Vorkommen der erwähnten drei Mineralien beruht. In der Wirklichkeit wird diesem Vor - gange allerdings durch den Umstand ein Ziel gesteckt, dass zu dem188Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.Schwefelgehalte, der im Innern der Erzstücke eingeschlossen ist, die Luft immerhin nur beschränkten Zutritt erhält. Eine Zersetzung und Entschweflung dieser im Innern dichter Erzstücke eingeschlossenen Kiese ist jedoch ebenfalls möglich, wenn die Temperatur sehr hoch, d. h. bis zum Sintern der Erze gesteigert wird. Das Erz selbst dient dann ver - möge seines Sauerstoffgehaltes als Oxydationsmittel für den Schwefel; ein anderer Theil des bei der Erhitzung in jedem Falle zuerst ent - stehenden Einfachschwefeleisens schmilzt, saigert aus dem hocherhitzten Erzstücke aus und wird an der Oberfläche desselben dann ebenfalls oxydirt. 1)Jern-Kontorets Annaler 1829, p. 452; R. Åkerman, Om jernmalmers rostning, p. 28.
Kupferkies wird ohne Luftzutritt nicht zerlegt; durch oxydirende Röstung dagegen entstehen schwefelsaure Salze, welche in Wasser lös - lich sind, in sehr hoher Temperatur aber unter Hinterlassung der Oxyde und Austreibung der Schwefelsäure zersetzt werden.
Arsenkies entlässt schon in dunkler Rothgluth einen Theil seines Schwefel - und Arsengehaltes als Schwefelarsen; in höherer Temperatur und unter Luftzutritt entsteht zunächst schwefelsaures und arsensaures Eisen, welches ersteres wie bei der Schwefelkiesröstung zerlegt wird, wäh - rend das letztere unzersetzbar ist. Ein Theil des Arsens bleibt also bei dem Eisen zurück; das verflüchtigte Arsen, dessen Anwesenheit beim Rösten arsenhaltiger Erze sich gewöhnlich durch den bekannten knob - lauchartigen Geruch deutlich verräth, wird bei Luftzutritt ganz oder theilweise zu Arsenigsäureanhydrid verbrannt.
Zinkblende bildet beim Rösten unter Luftzutritt Zinkoxyd neben Zinksulfat; letzteres aber ist durch Erhitzung nur in sehr hoher Tempe - ratur zerlegbar. Seine Leichtlöslichkeit in Wasser giebt trotzdem ein Mittel an die Hand, es nach vollbrachter Röstung aus den Erzen zu entfernen.
Bleiglanz entlässt bei Luftzutritt schon in niedriger Temperatur einen Theil seines Schwefels als schweflige Säure; ein anderer Theil desselben bildet mit dem entstehenden Bleioxyd schwefelsaures Salz, welches wie das Zinksulfat einer sehr hohen Temperatur zur Zerlegung bedarf, dagegen nicht, wie dieses, in Wasser löslich ist.
Aus dem geschilderten Verhalten der verschiedenen in den Erzen auftretenden Schwefelverbindungen ergiebt sich, dass in jedem Falle ein grosser Theil des Schwefels durch Röstung der Erze ausgetrieben werden kann; dass die Ent - schweflung, in welcher Verbindung der Schwefel auftreten möge, um so vollständiger sein wird, je kleiner die Erz - stücke sind, je stärker der Luftzutritt und je höher die Temperatur beim Rösten ist; und dass in vielen Fällen die Wirkung des Röstens durch eine nachfolgende Behandlung des Erzes mit Wasser zum Ausziehen der gebildeten lös - lichen Sulfate wesentlich unterstützt werden kann.
Die in früheren Jahren verschiedentlich vorgeschlagene und ver - suchsweise durchgeführte Anwendung von Wasserdampf beim Rösten189Die Vorbereitungsarbeiten. Das Rösten.zur vollständigeren Zerlegung der anwesenden Schwefelmetalle hat einen praktischen Erfolg nicht gehabt. Wenn auch die chemische Ein - wirkung des Wasserdampfes nicht zu läugnen ist, so ist doch die Ent - schweflung nicht vollständiger, als sie auch durch stark oxydirende Röstung ohne Wasserdampf zu erreichen ist, die Kosten des Verfahrens aber sind natürlich entsprechend höher.
Ausser in den genannten Schwefelmetallen findet sich Schwefel mitunter in natürlich vorkommenden, mit den Erzen verwachsenen Sul - faten, vornehmlich Gips, Anhydrit, Schwerspath. Eine Zerlegung der - selben durch die beim Rösten erreichbare Temperatur ist nicht möglich; eine Abminderung des in dieser Form auftretenden Schwefelgehaltes (der übrigens von vorn herein geringere Bedeutung besitzt als in den zuvor besprochenen Fällen) durch Röstung also auch nicht zu erreichen. Aus demselben Grunde wirkt auch die Anwesenheit von Kalkspath neben Zinkblende u. s. w. nachtheilig. Es entsteht Calciumsulfat, welches nicht mehr zersetzt wird und auch im Wasser sich schwierig löst.
Ein dritter Zweck der Röstung ist die Höheroxydation eisen - oxydulhaltiger Erze. Diese Erze sind Spatheisensteine, Sphäro - siderite und Magneteisensteine. Die Erfahrung lehrt und durch wissen - schaftliche Versuche ist es unzweifelhaft festgestellt worden1)Vergl. die unter Literatur erwähnte Abhandlung von H. Tholander., dass das Eisenoxyd Fe2 O3 reducirenden Einflüssen, insbesondere den Einflüssen reducirender Gase, leichter zugänglich ist als die niedrigeren Oxydations - stufen des Eisens, ganz besonders auch als das Oxyduloxyd, wie es uns im Magneteisenerze entgegentritt.
Dass Spatheisensteine und Sphärosiderite schon bei einfacher Röstung ohne Luftzutritt sich in Oxyduloxyde mit abweichendem Sauerstoff - gehalte umwandeln, wurde bereits erwähnt; bei Röstung in oxydirender Atmosphäre gehen sie schliesslich mehr oder minder vollständig in wirk - liches Eisenoxyd, durch die rothe Farbe deutlich gekennzeichnet, über.
Magneteisenerze erfordern, um in Eisenoxyd umgewandelt zu wer - den, einer längeren Einwirkung oxydirender Gase als die erwähnten Carbonate. Eine ganz vollständige Umwandlung in Oxyd wird bei jenen wie bei diesen Erzen in der Praxis kaum jemals zu erreichen sein, da immerhin die inneren Theile der Erzstücke der Einwirkung der oxy - direnden Einflüsse nur unvollständig ausgesetzt sind; je mehr Ober - fläche die Erzstücke darbieten, je kleiner also die einzelnen Stücke sind, je anhaltender die Erhitzung ist und mit je reichlicherem Luft - zutritte dieselbe vor sich geht, desto mehr wird man sich jenem Ziele — der vollständigen Umwandlung des Oxyduls in Oxyd — nähern.
Selbst eisenreiche Schlacken (Frischschlacken, Schweissofenschlacken), deren Eisengehalt theils als Oxyd, zum grösseren Theile aber als Oxydul zugegen zu sein pflegt und welche nicht selten neben den Erzen als Material zur Eisendarstellung benutzt werden, lassen sich durch oxy - dirende Röstung höher oxydiren. Nach Tholander’s Versuchen tritt hierbei eine förmliche Zerlegung derselben unter Ausscheidung von Kieselsäure ein, und ihre Reductionsfähigkeit wird durch diesen Vorgang bedeutend erhöht. Die Zeitdauer für diese Höheroxydation der Silikate190Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.aber ist erheblich länger, der ganze Process schwieriger durchführbar als bei den eigentlichen Erzen; und hierin liegt wohl der Grund, wes - halb man von der Röstung der Schlacken, obgleich deren erfolg - reiche Durchführung die Verhüttung erheblich erleichtern würde, doch in der Praxis nur ausnahmsweise Gebrauch macht.
Aus den bisherigen Ausführungen erklärt es sich zur Genüge, dass nur ein Theil der gesammten Erze, und zwar der kleinere Theil derselben, einer Röstung vor der Verhüttung unterworfen wird. Nicht allein die Beschaffenheit des Erzes selbst wie seiner Beimengungen, auch die Art des Verhüttungsprocesses ist hierbei maassgebend.
In den allermeisten Fällen werden die Erze im Hochofen auf Roh - eisen verarbeitet. Wird hierbei eine basische, insbesondere kalkerde - reiche Schlacke gebildet, wie es bei dem Betriebe mit Koks oder mine - ralischen Brennstoffen im Allgemeinen der Fall zu sein pflegt, so besitzt dieselbe die Fähigkeit, den Schwefel der Erze aufzunehmen; für das erfolgende Roheisen also wird derselbe unschädlich, sofern nicht die Erze eine ungewöhnlich grosse Menge von Kiesen u. s. w. enthalten. Entsteht aber, wie in den meisten mit Holzkohlen betriebenen Hoch - öfen, eine kieselsäurereichere, kalkerdeärmere Schlacke (Bi - bis Tri - silikat), so geht ein grosser Theil des anwesenden Schwefels an das Eisen und benachtheiligt dessen Eigenschaften. In diesem Falle würde demnach eine Röstung schwefelreicher Erze nicht allein zweckmässig sondern sogar nothwendig sein, wenn brauchbares Eisen daraus dar - gestellt werden soll.
Rotheisenerze werden nur ausnahmsweise geröstet, wenn ent - weder ein grosser Schwefelgehalt ausgetrieben werden oder eine mürbere Beschaffenheit der Erze hervorgerufen werden soll.
Brauneisenerze werden, wie schon erwähnt wurde, auch nur in denselben Ausnahmefällen wie die Rotheisenerze der Röstung unter - zogen, nachdem die bei der Röstung stattfindende Austreibung ihres Wassergehaltes sich als nutzlos für die spätere Verhüttung gezeigt hat.
Spatheisensteine und Sphärosiderite (sowie Kohleneisen - steine und verwandte Erzsorten) werden der Regel nach geröstet, um in Eisenoxyd umgewandelt zu werden, theilweise auch zur Austreibung ihres mitunter nicht unbeträchtlichen Schwefelgehaltes. Für Darstellung gewisser Eisensorten pflegt man allerdings neben den gerösteten Erzen auch kleinere oder grössere Mengen ungeröstete derselben Gattung mit zu verhütten.
Magneteisenerze werden fast ohne Ausnahme zur Höheroxy - dation geröstet.
Manganerze werden mitunter zur Abminderung ihres Sauerstoff - gehaltes geröstet. Je höher derselbe ist, desto zweckmässiger ist die Röstung.
Zuschlagskalksteine und Dolomite werden, sofern sie für den Hochofenbetrieb bestimmt sind, selten, für den basischen Bessemer - betrieb dagegen regelmässig geröstet (gebrannt).
191Die Vorbereitungsarbeiten. Das Rösten.Eisenreiche Schlacken, sofern sie als Material für den Hoch - ofenbetrieb bestimmt sind, werden in Rücksicht auf die oben erwähnte Schwierigkeit der Erlangung eines Erfolges, d. h. einer durchgreifenden Höheroxydation, nur ausnahmsweise geröstet.
Da bei der Röstung aller derjenigen Erze, bei welchen entweder eine Entschweflung oder eine Höheroxydation beabsichtigt wird, der Zweck nur erreicht werden kann, wenn eine genügende Menge freien Sauerstoffes während des Röstens Zutritt findet, in den selteneren Fällen aber, wo Eisenerze oder Zuschläge aus anderen Gründen geröstet werden, jener Zutritt der Luft wenigstens nicht nachtheilig auf den Erfolg einwirkt1)Nachtheilig kann ein unnöthig grosser Luftüberschuss auf den Brennstoff - verbrauch einwirken, indem er von der gesammten entwickelten Wärme einen Theil für die eigene Erhitzung beansprucht und dadurch die Temperatur herabdrückt., so pflegt man die Röstung der Eisenerze und Zu - schläge stets in oxydirender Atmosphäre vorzunehmen.
Nur beim Rösten von sauerstoffreichen Manganerzen würde, wie erwähnt, die beabsichtigte Umwandlung derselben in Manganoxyd durch eine Röstung in reducirender Atmosphäre nicht unerheblich erleichtert werden.
Die am zweckmässigsten anzuwendende Temperatur beim Rösten muss von der Beschaffenheit der Erze abhängig sein.
Je leichter die Erze mit den beigemengten Gangarten verschlacken, desto niedriger muss die Rösttemperatur gehalten werden. Erze, welche mit Quarz fein durchwachsen sind, ertragen deshalb durchschnittlich geringere Temperaturen als quarzfreie.
Eisenoxyd und Kalk schmelzen in hoher Temperatur zu einer weniger leicht reducirbaren Verbindung als das reine Eisenoxyd zusam - men. 2)Vergl. Tholander’s erwähnte Abhandlung, S. 118.Es folgt hieraus, dass auch für kalkige Rotheisenerze, sofern diese ausnahmsweise dem Röstprocesse unterworfen würden, eine allzu hohe Temperatur nachtheilig sein würde.
Jene Höheroxydation der Carbonate und Magnetite aber, welche in den allermeisten Fällen der Hauptzweck der Röstung ist, wird voll - ständiger durch eine längere Zeitdauer der Einwirkung freien Sauer - stoffes als durch übermässig gesteigerte Temperatur erreicht. Helle Roth - gluth ist für diesen Zweck die geeignetste Temperatur. Bei stärkerer Erhitzung wird im Gegentheile vorhandenes Eisenoxyd unter Sauer - stoffabgabe theilweise zu Oxydoxydul reducirt, der beste Beweis dafür, dass eine zu hohe Temperatur nicht förderlich für die Höheroxydation der in Rede stehenden Erze sein kann. 3)Diese schon früher bekannte Thatsache wurde durch mehrere Versuche von Tholander bestätigt. Eisenoxyd wurde durch einfache Erhitzung zum starken Glühen in Oxyduloxyd umgewandelt, dessen Sauerstoffgehalt in einzelnen Fällen noch niedriger war als der durchschnittliche Sauerstoffgehalt der Magneteisenerze.
Ist dagegen der Hauptzweck der Röstung eine weitgehende Ent - schweflung, so ist allerdings eine höhere Temperatur erforderlich als für einfache Höheroxydation der Erze; und es rechtfertigt sich hieraus192Die Erze nebst Zuschlägen und ihre Vorbereitung für die Verhüttung.der Umstand, dass man in diesem Falle, z. B. auf schwedischen Eisen - werken, schwefelkiesreiche Magneteisenerze selbst bis zur beginnenden Schmelzung erhitzt. Die Vorgänge, welche hierbei eine Austreibung des Schwefels selbst aus dem Innern dichter Erzstücke bewirken, wurden bereits auf S. 188 besprochen.
Da der Zweck der Röstung in allen Fällen, wo derselbe in einer Höheroxydation oder einer Entschweflung besteht, um so vollständiger erreicht wird, je grössere Oberfläche die einzelnen Erzstücke darbieten und je kleiner ihr Rauminhalt ist, so empfiehlt es sich, zuerst die Zer - kleinerung der Erze vorzunehmen und auf diese erst die Röstung folgen zu lassen. Wenn man trotzdem nicht selten den umgekehrten Weg einschlägt, die Zerkleinerung auf die Röstung folgen lässt, so liegt der Grund zu diesem Verfahren in dem Umstande, dass die Erze durch die Röstung weit mürber werden, sich im gerösteten Zustande also mit einem geringeren Aufwande von Arbeit zerkleinern lassen und die Zer - kleinerungsapparate weniger abnutzen.
Wo die Arbeitslöhne niedrig, die zum Rösten verwendbaren Brenn - stoffe billig, die gesammten Röstkosten also nicht hoch sind, bringt man in Rücksicht auf diese Verhältnisse wohl ein zweimaliges Rösten zur Anwendung, das erste vor, das zweite nach der Zerkleinerung.
Kennzeichen gut gerösteter Erze. Da verschiedene Erze für ihre Röstung verschiedene Temperaturen erfordern, so sind die Merk - male für ein gut geröstetes Erz auch nicht immer genau dieselben. In den meisten Fällen darf die Temperatur aus den erörterten Gründen nicht bis zum beginnenden Schmelzen der Erzstücke gesteigert werden; zeigen sich also zusammengebackene verschlackte Massen, so ist das ein Zeichen, dass die Temperatur zu hoch war.
Die Farbe der gerösteten Erze muss, da bei der Röstung Eisenoxyd gebildet werden soll, roth sein, und im Allgemeinen lässt sich ein Erz als um so besser geröstet betrachten, je deutlicher, gleichmässiger dieses Roth hervortritt. Nur jene Erze, welche zum Zwecke einer völligen Entschweflung bis zum Sintern erhitzt wurden, machen hiervon eine Ausnahme; sie zeigen gewöhnlich eine blaugraue Farbe, welche ebenso - wohl dem Eisenoxyduloxyd als dem geschmolzenen Eisenoxyd eigen - thümlich ist.
Zerschlägt man ein Stück gerösteten Erzes, so muss das Innere dasselbe Aussehen zeigen als die Oberfläche; zeigt sich ein Kern, dessen Beschaffenheit an diejenige des ungerösteten Erzes erinnert, so war die Zeitdauer der Röstung zu kurz. Dass es jedoch um so schwieriger ist, die Wirkungen des Röstprocesses gleichmässig bis auf das Innere der Erzstücke auszudehnen, je grösser der Durchmesser der letzteren ist, und dass aus diesem Grunde eine der Röstung voraufgehende Zer - kleinerung sehr am Platze ist, wurde schon öfter hervorgehoben.
Das Zerschlagen der Erzstücke muss ohne Schwierigkeit von statten gehen; einzelne Erze, insbesondere die Carbonate, lassen sich nach gut gelungener Röstung häufig schon mit der Hand in kleinere Stücke zerbrechen.
Aus der Erklärung des Begriffs „ Rösten “ergiebt sich von selbst, dass die Ausführung des Verfahrens durch Erhitzung des Erzes unter Anwendung irgend eines Brennstoffes geschieht. Derselbe kann fest oder gasförmig sein. Bei Kohleneisensteinen, welche selbst reich an brennbarer Substanz sind, pflegt ein fremder Brennstoff nicht erforder - lich zu sein, ja nicht selten reicht die bei der Röstung derselben ent - wickelte Wärme aus, auch noch andere Erze, welche zu diesem Zwecke mit jenen gemischt werden, ohne besonderen Brennstoff zu rösten.
Wie bei der Verkohlung und