Titel: Mushet über Desoxidation und Reduction der Eisenerze.
Autor: Mushet, David
Fundstelle: 1821, Band 5, Nr. VII. (S. 46–55)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj005/ar005007

VII. Ueber Desoxidation und Reduction der Eisenerze. Von Dav. Mushet. Esq.

Aus dem Edinburgh Philosophical Journal im Repertory of Arts, Manufacture et Agriculture. II. Series. N. CCXXVII. April 1821. S. 285.

Schon vor mehreren Jahren wurde ich durch verschiedene Versuche, (welche ich damals im Philosophical Magazine erzählte) auf den Schluß gebracht, daß der gewöhnliche Thoneisenstein unseres Landes eine Mischung von Eisenoxid mit verschiedenen Erden, vorzüglich Thon, Kalk und Kieselerde ist.

Vor einiger Zeit erschien in Dr. Thomson's Annals of Philosophy die Analyse eines Eisensteines, in welcher behauptet wird, daß das Eisen in demselben nicht im Zustande eines Oxides, sondern entweder als Kohlensaures oder als gewasserstofftes Eisen vorkommt. Da ich hier bloß aus dem Gedächtnisse schreibe und das Werk nicht bei der Hand habe, so kann ich nicht mit Bestimmtheit sagen, welches von beyden hier gemeint war: doch dieß macht nichts zur Sache, da ich hier bloß untersuche: 1) ob das in unserem so allgemein über das ganze Land verbreiteten Eisensteine enthaltene Eisen im Zustande eines Oxides vorhanden ist oder nicht? und, 2) wenn es im Zustande eines Oxides vorkommt, wie weit seine Oxidation reicht.

Ich glaube, daß Dr. Thomson und viele andere, die die dunkelrothen Erze von Cumberland und Lancashire untersuchten, darin übereinkamen, daß dieß Eisenoxide sind, |47| und so weit meine Erfahrungen reichen, kann hierüber gar kein Zweifel mehr statt haben. Wenn man diese Erze mit dem gemeinen Eisensteine vor dem Brennen vergleicht, so wird man nicht leicht zwei zu einer und derselben Klasse gehörige Körper finden, die einander weniger ähnlich wären, und wenn man noch gern zugeben muß, daß die Mengen des in denselben enthaltenen Eisens mächtig von einander verschieden sind, so fühlt man sich bei genauerer Untersuchung geneigt, dem darin enthaltenen Eisen selbst eine sehr verschiedene Art von Existenz zuzuschreiben.

Indessen wird dieser auffallende Contrast sehr vermindert, wenn der Eisenstein dem Feuer ausgesezt wurde; er geht von seiner ursprünglichen graulich oder schwärzlich blauen Farbe in verschiedene Nüancen von Braun, Roth und Purpur über, deren Intensität von der Menge des in demselben gegenwärtigen Eisens, der Stärke der angewandten Hize und der Dauer derselben abhängt.

Die Kunst den Eisenstein zu rösten (oder, wie man technisch spricht, zu calciniren17)) wurde von einigen als eine Operation betrachtet, in welcher der Eisenstein sich erst mit einem Theile Sauerstoffes verbindet, und insofern dieser im Schmelzofen wieder weggeschafft werden muß, ehe das Eisen ausgeschieden wird, so wurde diese Operation theils verschrieen, theils für unnöthig erachtet. Indessen hat Erfahrung hier deutlicher, als bey manchen anderen metallurgischen Operationen, die Nüzlichkeit und Nothwendigkeit des vorläufigen Röstens der Eisenerze vor dem Schmelzen derselben erwiesen.

Nachdem ich diesen Gegenstand wieder in Betrachtung zog, und mehrere andere Versuche verglich, muß ich noch |48| immer bei meiner vorigen Meinung beharren, daß der gemeine Eisenstein dieses Landes beinahe 40 p. Cent. Sauerstoff mit seinem Eisen verbunden enthält. Ich konnte mich auch nicht überzeugen, daß gehörig gerösteter Eisenstein sich im Mindesten mit Sauerstoff verbindet, obschon gar nicht gezweifelt werden kann, daß durch langes Rösten und eine höhere Temperatur eine solche Verbindung, wenngleich nicht in einem sehr hohen Grade, statt haben kann. Ich hoffe daher, man wird mir erlauben einige Versuche und Bemerkungen über Rösten, Desoxidation und Reduction der Eisensteine, insofern dieser Gegenstand dadurch mehr Aufklärung erhalten soll, hier einzurüken.

Eisensteine verlieren gewöhnlich durch das Rösten 30–35 p. Cent ihres Gewichtes. Das Rösten fängt mit einer Veränderung der Farbe an der Oberfläche an, welche bei dem Fortschreiten des Processes immer tiefer und tiefer eindringt. Wenn der Eisenstein durch und durch gleichfarbig geworden ist, kann man die Operation als vollkommen vollendet betrachten. Bricht man einen Eisenstein während derselben, so wird man finden, daß sein Mittelpunkt noch nicht geröstet ist und schwärzlich seyn wird. Auch kleine Eisensteine brauchen mehrere Stunden, um durch und durch geröstet zu werden: man kann indessen die Röstung in zwei Minuten vollenden, wenn man den Eisenstein sein gepulvert auf eine roth glühende Eisenplatte streut. Die Veränderung der Farbe geschieht hier sehr schnell; sie wird beinahe augenbliklich braun, dann schwarz, und kehrt gewöhnlich beim Abkühlen in ein braun Roth oder in eine schmuzige Purpurfarbe zurük.

Ein Eisenstein, der während des Röstens 32 p. Cent verlor, wurde sehr klein gestoßen, geschmolzen, und gab wie folgt:

400 Gran Eisenstein
50 Gran fein gepulverte Coke
139 Gran Eisen = 33 1/2 p. Cent.
|49| 300 Gran Eisenstein
60 Gran fein gepulverte Coke
123 Gran Eisen = 41 1/2 p. Cent.
300 Gran Eisenstein
75 Gran fein gepulverte Coke
132 Gran Eisen = 44 p. Cent.

Die lezte Reduction kann man als eine beinahe vollkommene Erzprobe betrachten, welche in mehreren Fällen, wo nämlich die erdigen Bestandtheile beinahe in gleichen Verhältnissen vorkommen, ohne irgend einen Zusaz von Fluß mit aller Genauigkeit unternommen werden kann.

Einige Stüke derselben Masse, die vorher nicht geröstet wurden, 6024 Grane im Gewichte, wurden in einen Schmelztiegel mit Cokestaub eingetragen, und ein Pyrometer an 1° befestigt. Nachdem sie 10 Stunden lang einer Hellglühehize ausgesezt waren, zeigte das Pyrometer 28°, und der Eisenstein hatte 42 p. Cent seines Gewichtes verloren, oder 10 p. Cent mehr, als wenn er auf die gewöhnliche Weise geröstet worden wäre. Dieß schrieb ich dem Verluste an Sauerstoff zu, weil die metallischen Theilchen mit einer Kohlenstoffhältigen Materie in Berührung standen. Wenn der Eisenstein gewaschen und vollkommen von dieser Materie befreyt wurde, sah er graulich blau aus, klebte an der Zunge, besaß Metallgeschmak, und brannte, gepulvert, mit einer Flamme.

400 Grane des gemeinen gerösteten Eisensteines wurden, Vergleichungs halber, allein geschmolzen, und gaben ein dichtes glänzendes undurchsichtiges Glas, ohne irgend eine Metallausscheidung.

400 Grane cämentirten entfänerten Erzes wurden auf dieselbe Größe zurükgebracht, und unter gleichen Umständen geschmolzen. Sie gaben einen regenbogenfarbigen (prismatic coloured) Eisenknopf von 120 Granen oder 30 p. Cent. Die ausgezeichnete Verschiedenheit zwischen diesen beiden Resultaten schrieb ich gleichfalls der Gegenwart und Abwesenheit des Sauerstoffes in diesen beiden Erzen zu.

|50|

In einem anderen Versuche wurden 4281 Grane desselben Eisensteines in ganzen Stüken vier und zwanzig Stunden lang in Berührung mit Cokestaub einer Hize von 69° am Wedgewood'schen Pyrometer ausgesezt. Der Verlust am Gewichte betrug 43 p. Cent, so daß also eine doppelt so große Hize, die 14 Stunden länger einwirkte, nur noch eine um 1 p. Cent größere Desoxidation hervorbrachte als jene war, die man durch die erste Cämentation erhielt. Die Stüke Eisenstein waren jezt vollkommen metallisch, dicht und glänzten unter der Feile.

300 Grane dieses desoxidirten Eisensteines gaben durch Schmelzung für sich eine Masse von weichem hämmerbaren Eisen, das 113 Gran wog, oder 37 2/3 p. Cent.

300 Grane, welchen man 15 Gran Cokestaub zusezte, gaben durch Schmelzung 163 Eisen, oder 54 1/3 p. Cent. 5 Gran Coke wurden im Tiegel unverändert gefunden, so daß also 10 Gran Coke hinreichten um die noch übrigen 50 Gran Eisen hervorzurufen.

200 Grane gerösteten Eisensteines wurden für sich in einem Graphittiegel geschmolzen, und gaben 49 Gran Eisen oder 24 1/2 p. Cent.

200 Grane bei 69° desoxidirten Eisensteines wurden auf ähnliche Weise geschmolzen, und gaben 92 Gran Eisen oder 46 p. Cent.

Diese Versuche beweisen, wie ich glaube, deutlich, daß irgend eine wägbare Materie in dem Eisensteine nach dem Rösten vorhanden ist, welche, sobald man denselben in Berührung mit einer Kohlenstoffhältigen Materie erhizt, entweicht, und welche bei dem nachmahligen Schmelzen ein sehr auffallendes und sehr verschiedenes Resultat gibt. Ich sehe ein, daß man einwenden kann, diese wägbare Materie wäre nicht vorher im Eisensteine vorhanden gewesen, sondern sey erst durch das Rösten zu demselben hinzugetreten, und daß, |51| um den Contrast in dem obigen Versuche noch deutlicher zu zeigen, dieser Versuch mit rohem Eisensteine, so wie er natürlich vorkommt, hätte angestellt werden sollen. Dagegen bemerke ich zuerst, daß man sich auf Versuche mit rohen Eisensteinen und Kohlenstoffhaltigen Materien, wenn sie auf den gehörigen Grad von Feinheit gebracht sind, durchaus nicht verlassen kann. Das augenblikliche Austreiben von 30 p. Cent flüchtiger Materie erzeugt solches Aufblähen im Tiegel, daß ein Theil des Erzes und des Kohlenstoffes dabei unvermeidlich verloren geht. Zweitens muß ich bemerken, daß es höchst unwahrscheinlich ist, daß in einer Operation, die in zwei Minuten vollendet ist, in einer Hize, die nicht das kleinste Schüpchen von Oxid auf reinem hämmerbaren Eisen hervorzubringen vermag, irgend eine Verbindung des Sauerstoffes mit einem Eisen statt haben sollte, das nicht im metallischen Zustande vorkommt, und dessen Theilchen mehr oder minder durch eine Menge erdiger Masse, die dem Metalle selbst an Menge gleich ist, geschüzt sind.

Der den vorigen Versuchen unterzogene Eisenstein gab, geröstet, 44 p. Cent Eisen, und verlor bei dem Rösten 32 p. Cent, so daß das Erz in seinem natürlichen Zustande 33 p. Cent Eisen enthielt. Nimmt man 40 p. Cent, so gibt uns dieß 13, 2 p. Cent. Sauerstoff, welcher ursprünglich mit dem Eisen verbunden war. Nun war aber die wägbare Materie, welche in dem Versuche zu 28° Wedgwood durch Cämentation frei ward, die Differenz zwischen 32 und 42, oder 10, und in jenem von 69° war die Differenz gleich 11; ein Zusammentressen also, das den Schluß gestattet, daß Eisen oder Eisenstein nicht bloß in dem Zustande eines Oxides vorkommt, sondern daß die Menge desselben wenigstens auf 40 p. Cent steigt. Denn man kann doch nicht auch bloß für einen Augenblik annehmen, daß irgend ein Cämentations Proceß bei der viel geringeren Temperatur, auf welche er beschränkt |52| ist, die lezten Theilchen des Sauerstoffes von den Erze sollte abzuscheiden vermögen, indem dieselben wahrscheinlich auch einer höheren Temperatur, und der mehr kräftigen Einwirkung eines Schmelzofens widerstehen würden.

Daß bei der Temperatur des Schmelzens eine größere Portion davon entfernt wird, ist durch folgende Versuche erwiesen.

934 Grane rohen Eisensteines in Stuten wurden in Berührung mit gepulverter Holzkohle vier Stunden lang einer Cämentir Hize von 40° ausgesezt, und diese Temperatur wurde allmählich bis auf 120° vermehrt, in welcher dieselben durch beinahe acht Stunden blieben. Das Resultat war vollkommene Scheidung des Eisens und der erdigen Stoffe von einander in Form von Kügelchen: ersteres im Zustande eines grauen Roheisens, lezteres in jenem eines etwas durchscheinenden Glases. Sie wogen zusammen 484 Grane; ihr Verlust 450 Grane, war gleich 48, 19 p. Cent. Zieht man davon 32 Grane, als den während des Röstens erlittenen Verlust ab, so beträgt das Gewicht der, während des Cämentirens entwichenen Materie, 16, 19, so daß in diesen drei Versuchen über Desoxidation der Verlust am Gewichte analog mit der Temperatur war; nämlich:

bei 28° Wedgwood Verlust 42 per Cent.

bei 69° Wedgwood Verlust 43 per Cent.

bei 120° Wedgwood Verlust 48, 19 per Cent.

Die Mengen des Sauerstoffes, die als Kohlensäure oder Kohlenstoffoxid davon giengen, drüken die Zahlen 10, 11, 16, 19 aus.

Da ich in meinen Versuchen über Desoxidation der gerösteten Eisensteine auf ähnliche Schlüsse gelangte, so füge ich folgende als Erläuterung über dieses Zusammentreffen bei.

Einige Stüke Eisenstein, welche durch Rösten 29 p. Cent verloren hatten, wurden durch vierzehn Stunden einer Hize |53| ausgesezt, welche bis auf 120° Wedgwood stieg, und in welcher sie durch mehrere Stunden blieben.

Der Eisenstein wog ursprünglich 749 Gran.

Nach dem Cämentiren fand er sich aufgelößt in graue
Gußeisenkügelchen 375 Gran
Glaskügelchen 217 Gran
––––––––
592 Gran
Verlust 157 Gran
Verlust an Sauerstoff 20, 9
Erhaltenes Eisen 50, 0
Sehr durchscheinendes Glas 29, 1
––––––
100, 0

Dieser Versuch ward bei einer niedrigeren Temperatur, aber durch eine längere Zeit, wiederholet. Die Menge des verloren gegangenen flüchtigen Stoffes war 20, 6 p. Cent. Einige wenige kleine Gußeisenkügelchen schwizten aus, und erschienen auf der Oberfläche dieser Massen; es hatte aber keine Absonderung zwischen dem Eisen und den erdigen Stoffen statt. In diesen beiden Versuchen schienen 41 p. Cent Sauerstoff von dem Erze abgewichen zu sein. Da ich nun, wie ich glaube, es höchst wahrscheinlich gemacht habe, daß das Eisen der gemeinen Eisensteine dieses Landes, sowohl im natürlichen Zustande als geröstet, mit beinahe 40 p. Cent Sauerstoff verbunden ist, will ich diesen Aufsaz mit dem Resultate ähnlicher Versuche an Lancashire Erzen schliefen, welche gleichfalls zu beweisen scheinen, daß das Eisen dieser Erze nicht mit einer größeren Menge Sauerstoffes, als der gemeine Eisenstein, verbunden ist, obschon ihre sehr gesättigte rothe Farbe für den ersten Fall auf einen entgegengesezten Schluß leiten könnte.

Wenn Lancashire Erz sehr klein gepocht und auf einer Eisenplatte so lang gehizt wird, bis es schwarz wird, so verliert es nur 4–5 p. Cent seines Gewichtes (Eisenstein |54| würde in derselben Zeit 25–35 p. Cent verloren haben): wie das Erz sich abkühlt, verschwindet die schwarze Farbe, und die ursprüngliche rothe kehrt zurük. In diesem Zustande hat es eine schwarze, obschon wahrnehmbare, Empfindlichkeit für den Magnet erhalten. Wird das Erz zwei Stunden lang gehizt, so verliert es 6 bis 7 p. Cent, und wird dann stark magnetisch, wodurch es wahrscheinlich wird, daß die magnetische Kraft in diesem Falle mehr das Resultat einer neuen Anreihung der Metalltheilchen, als des Austreibens einer kleinen Menge Wassers ist18).

Sezt man dieses Erz noch länger der Hize und zumal einer höheren Temperatur aus, so erhält es sein verlornes Gewicht, erhält einen glasartigen Bruch und verliert seine Empfindlichkeit gegen den Magnet. Diese Zunahme des Gewichtes hängt unstreitig von einer neuen Menge Sauerstoffes ab, welche sich mit dem Eisen verbindet, und diese übersteigt, nach meiner Erfahrung, nie jene des Wassers, welches in einer niedereren Temperatur davon getrieben wird. Es ist bei Versuchen dieser Art zuweilen möglich, daß das Erz, nachdem es 8 oder 10 Stunden lang geröstet wurde, eben so viel wiegen kann, als wenn es gleich in den Ofen kommt, obschon, hätte man dasselbe früher aus der Röstung genommen, man eben den Abgang des Gewichtes, wie vorher, gefunden haben würde.

Wenn Lancashire Erze in Berührung mit kohlenstoffhältigen Materialien cämentirt werden, so zeigt sich, je nachdem nämlich die Art verschieden ist, im allgemeinen ein Gewichtsverlust von 25–35 p. Cent, wovon jedoch jenes Gewicht abgezogen werden muß, welches das Erz bei niedriger |55| Rothglühehize verloren haben würde: die Differenz drükt die Menge des Sauerstoffes aus, welche während der Operation aus dem Erze getrieben wurde. Folgende Angabe kann als eine Annäherung zur Bestimmung der Bestandtheile der reichsten und dichtesten Lancashire-Hämatiten betrachtet werden:

Eisen 64, 0
Sauerstoff mit Eisen 24, 5
Erdige Stoffe 5, 0
Wasser 6, 5
––––––
100, 0

Die Menge des gebundenen Sauerstoffes in dieser Analyse ist unter 40 p. Cent.

|47|

In der englischen Sprache nämlich: in der deutschen bedienen wir uns des Ausdrukes rösten. Anmerk. d. Uebers.

|54|

Die neuesten Entdekungen über Magnetismus und Galvanismus und die Verbindung beider erlauben jedoch eine andere Ansicht. A. d. Ueb.

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